Demo-Studienbrief - Energieberater TU Darmstadt
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ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Die Energieeinsparverordnung 2014 Inhaltsverzeichnis Die Energieeinsparverordnung 2014 1 [G] Ziel und Hintergrund der Verordnung 2 [V] Inhalt der Verordnung 11 [V] Anlagen zur Verordnung 29 [G] Das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) 39 [G] Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 42 [G] Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG) 42 Resümee 43 [B] Basiswissen [G] Grundlagen [V] Vertiefung [Ex] Exkurs Lernziele Im Folgenden soll die Energieeinsparverordnung 2014, die den Wärmeschutz von Gebäuden und den effizienten Einsatz von Energie regelt, Schritt für Schritt erläutert werden, um einen grundlegenden Überblick über die gesetzlichen Anforderungen zu vermitteln. 1 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 [G] Ziel und Hintergrund der Verordnung Die Energieeinsparverordnung (EnEV) ist seit 2002 ein zentrales Steuerungselement der deutschen Bundesregierung zum Energie- und Klimaschutz. Sie bildet die gesetzliche Grundlage im öffentlich-rechtlichen Nachweisverfahren für den vorgeschriebenen Energiestandard im Bauwesen. Dazu definiert sie die Anforderungen an neu zu errichtende Gebäude wie auch an bestimmte bauliche Veränderungsmaßnahmen beim Bauen im Bestand. In der Verordnung werden sowohl Forderungen an den baulichen Wärmeschutz, also an die Qualität der Gebäudehülle, gestellt, als auch die Effizienz der eingesetzten Anlagentechnik zur Heizung, Lüftung, Kühlung, und Warmwasserbereitung bewertet, bei Nicht-Wohngebäuden auch die Beleuchtung. Der resultierende Energiebedarf wird primärenergetisch betrachtet, so dass der Ressourcenverbrauch und mittelbar der CO2-Ausstoss der verwendeten Energieträger berücksichtigt wird. Daraus resultiert, dass beim EnEV-Nachweis von Wohngebäuden neben den in ähnlicher Form schon in der Wärmeschutzverordnung (WSchV) ´95 vorhandenen Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz nun auch die effiziente Bereitstellung des Wärmebedarfs für Heizung und Warmwasser erfüllt werden muss. Die Qualität der Gebäudehülle und der Anlagentechnik wird immer im Zusammenhang geprüft. Verbesserungen des baulichen Wärmeschutzes über das notwendige (geforderte) Maß hinaus senken den Wärmebedarf und erweitern den Spielraum bei der Anlagentechnik. Hintergrund der Energieeinsparverordnung Grundstein des Energieeffizienten Bauens war das Energieeinspargesetz (EnEG) von 1976, welches aus Gründen der Ressourcensicherheit vor dem Hintergrund der Ölkrise zu verstehen ist. In der Begründung des Bundestages (Drucksache 7/4575) werden die Gründe wie folgt dargelegt: 2 Originaltext der EnEV 2014 → Anlage zu ZW02 → www.enevonline.com/enev_2014_vollte xt/index.htm ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 „Die auf längere Sicht Importabhängigkeit der begrenzte Verfügbarkeit Bundesrepublik der Deutschland Energie, und die die hohe zunehmende Verteuerung der Energie erfordern energiepolitisch einen rationelleren und sparsameren Einsatz. Damit werden zugleich die durch die Energieerzeugung und den -verbrauch bedingten Umweltbelastungen verringert." [...] „Generell kann davon ausgegangen werden, dass eine Verknappung des Energieangebots und steigende Preise ein energiebewusstes Verhalten der Verbraucher zur Folge haben. Die energiepolitisch gebotene rationellere Energienutzung ist in dem durch das Gesetz erfassten Bereich allein über den Preis jedoch nicht zu erreichen. Die notwendigen Maßnahmen in diesem Bereich müssen angesichts der Langfristigkeit der Investitionen bereits bei der Errichtung der Gebäude und der Installation der heizungs- und lüftungstechnischen Anlagen ansetzen. Nachträgliche Maßnahmen erfordern einen unverhältnismäßig höheren Kostenaufwand. Weiter besteht im Bereich des Wohnungsbaus das Problem unterschiedlicher Träger für die Investitionen und die Heizkosten. Dies gilt insbesondere für den Mietwohnungsbau, da der Mieter keine Möglichkeit hat, durch eigene Investitionen seinen Energieverbrauch zu senken. Für Raumheizung und Klimatisierung im Hochbau können die technisch möglichen und energiewirtschaftlich notwendigen Einsparungen ohne gesetzliche Regelung nicht durchgesetzt werden." Das Gesetz ermächtigte die Bundesregierung, im Laufe der Jahre Verordnungen zum energieeffizienten Bauen zu erlassen. So wurde 1977 die Wärmeschutzverordnung (WSchV) als erste öffentlich-rechtliche Vorschrift zum energiesparenden Wärmeschutz von Gebäuden erlassen, gefolgt von der Heizungsanlagenverordnung (HzAnlV) 1978 zur Regelung der Ausstattung und Auslegung von Zentralheizungen und Warmwasseranlagen. Diese Vorschriften wurden in den folgenden Jahren immer wieder erweitert und novelliert. So wurden mit der WSchV 1982 auch Anforderungen an bauliche Änderungen im Bestand sowie an den sommerlichen Wärmeschutz gestellt. Mit der dritten und finalen Fassung als WSchV 1995 wurde der technischen Entwicklung von Wärmeschutzverglasung und Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung durch die Umstellung auf ein Bilanzverfahren Rechnung getragen, welches als neuen Energiekennwert den Jahresheizwärmebedarf einführt und so auch solare Gewinne und Lüftungswärmeverluste bilanziert. 3 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Parallel dazu wurde auch die Heizungsanlagenverordnung 1982 durch die Vorschrift zur Nachrüstung erweitert. 1989 wurde die bisher geltende Heizungsbetriebsverordnung aufgelöst und die Inhalte in die Heizanlagenverordnung übernommen. Die Novellierungen 1994 und 1998 dienten der Umsetzung der Europäischen Heizkesselrichtlinie. In der ersten Energieeinsparverordnung (EnEV) 2002 wurden die letzte Wärmeschutzverordnung (WSchV) 1995 und die Heizungsanlagenverordnung (HzAnlV) 1998 zusammengefasst und deren methodische Ansätze sowie die Anforderungen aufeinander abgestimmt und weiterentwickelt. Die Bilanzierung von Gebäuden betrachtet nun den Wärmebedarf - die sogenannte Nutzenergie - und die Bereitstellung der Nutzenergie in einem System und erweitert dieses um die Auswirkungen des Energiebedarfs auch außerhalb des Gebäudes. Die Bewertung von Produktion und Transport der benötigten Energieträger von der Quelle zum Nutzer wird als primärenergetische Betrachtung bezeichnet. Seitdem besteht ein öffentlich-rechtlicher Auftrag, nicht nur den Wärmeschutz von Gebäuden, sondern auch die Energieeffizienz der Anlagentechnik zu verbessern und den Einsatz erneuerbarer Energieträger zu erhöhen. Mit der EU-Gebäuderichtlinie (Richtlinie 2002/91/EG) wurden erstmals auch auf europäischer Ebene Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden formuliert und Auflagen zur Umsetzung an die Mitgliedsstaaten erlassen. Darunter fallen unter anderem die Schaffung von Bilanzierungsmethoden für die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden, die Aufstellung von Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz für Neubauten und umfassend sanierte Gebäude sowie die Zertifizierung von Energieeffizienz in Form von Energieausweisen. Zum Großteil wurde die Richtlinie bereits durch die EnEV 2002 abgedeckt, so dass mit der Novellierung der EnEV im Jahr 2007 mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine direkte Umsetzung der EUGebäuderichtlinie erfolgen konnte. Als Teil des integrierten Klimaprogramms (IEKP) der Bundesregierung wurde mit der Novellierung der EnEV im Jahr 2009 eine weitere Verschärfung der Anforderungen um 30% verabschiedet. Außerdem wurde das Rechenverfahren nach DIN V 18599 auch für die Bilanzierung von Wohngebäuden eingeführt. Mit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetztes (EEWärmeG) im Jahr 2009 wurde die Deckung eines gewissen Prozentsatzes des Energiebedarfs durch erneuerbare Energieträger zur Pflicht. Insbesondere durch den primärenergetischen Einfluss auf die Bilanzierung der EnEV 2009 ergeben sich vielschichtige Abhängigkeiten. 4 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Mit der Novellierung der EU-Gebäuderichtlinie 2010/31/EU wurde auch die Energieeinsparverordnung neu gefasst und am 18. November 2013 verabschiedet. Neben einer Anhebung der Mindestanforderungen wurde die Bedeutung des Energieausweises deutlich angehoben und zudem eine Überprüfung der Richtigkeit verankert. Zudem wurde neben den beiden zulässigen Bilanzverfahren ein zusätzliches Vergleichsverfahren zum Nachweis der Gesamtenergieeffizienz eigeführt. Die Verordnung tritt zum 1. Mai 2014 in Kraft. Weitere Informationen und die Gesetze in Ihren jeweiligen Fassungen finden Sie auf den Seiten des Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung unter: → www.bbsrenergieeinsparung.de Abb. 1 Zusammenhang der Gesetze und Verordnungen Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH Systematik und Aufbau der Verordnung In der Energieeinsparverordnung (EnEV) werden durch die Begrenzung des maximal zulässigen Transmissionswärmeverlusts HT und den maximal zulässigen Primärenergiebedarf QP sowohl die Qualität der Gebäudehülle als auch die Effizienz der Anlagentechnik bewertet. Dabei wird durch den primärenergetischen Faktor auch die Bedeutung eines jeden Energieträgers für die Veränderung des Klimas und den Verbrauch endlicher Ressourcen berücksichtigt. Die Begrenzung von QP wird dabei als Hauptanforderung, die Einhaltung des Grenzwertes für HT als Nebenanforderung bezeichnet. Der Betrachtungszeitraum ist ein Jahr der Nutzung, berechnet jedoch in monatlichen Berechnungsintervallen. Die graue Energie für Herstellung, Instandhaltung, Abbruch und Entsorgung des Gebäudes wird nicht bilanziert. Die örtliche Systemgrenze ist die Grundstücksgrenze, lässt man den Primärenergiefaktor außen vor. Anteilige Aufwendungen für kommunale Infrastruktur und Versorgung werden nicht bilanziert. 5 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Neben den beiden Hauptanforderungen definiert die EnEV zahlreiche weitere Anforderungen an das Gebäude, wie beispielsweise an den sommerlichen Wärmeschutz, die Luftdichtheit und die Wärmebrückenfreiheit sowie Bestimmungen für die Ausführung der Anlagentechnik. Weiterhin werden Pflichten zum Austausch veralteter Anlagentechnik und verpflichtender Dämmmaßnahmen sowie Regularien zur Dokumentation und Veröffentlichung der Energiekennwerte in Energieausweisen definiert. Dabei legt die EnEV auch Ausnahmeregelungen für Baudenkmäler und besonders erhaltenswerter Bausubstanz fest, wenn die Vorschriften der EnEV einen unverhältnismäßigen Mehraufwand bedeuten. Ebenfalls können Befreiungen beantragt werden, wenn die Anforderungen zu unbilliger Härte führen, etwa wenn die Aufwendungen innerhalb des üblichen Nutzungszeitraums nicht durch die Energiekosteneinsparungen erwirtschaftet werden können. Der maximal zulässige Primärenergiebedarf als Hauptanforderung wird nach dem Referenzgebäudeverfahren ermittelt. Das zu bilanzierende Gebäude wird mit einem fiktiven Referenzgebäude verglichen, welches von gleicher Kubatur ausgeht, jedoch mit einem in der EnEV in Anlage 1 definierten Standard für die Gebäudehülle und die Anlagentechnik berechnet wird. Alternativ zum Referenzgebäudeverfahren wurde mit der EnEV 2014 für ungekühlte Wohngebäude ein Vergleichsverfahren eingeführt. Sofern das Gebäude bestimmte Anwendungsvoraussetzungen (hinsichtlich Größe, Form, Ausrichtung, Dichtheit, Wärmebrückenfreiheit, Hüllflächenanteile bestimmter Bauteiltypen) und bestimmte Ausstattungsvarianten erfüllt, wird die Einhaltung der Grenzwerte vermutet, sodass eine Berechnung nach Referenzgebäudeverfahren entfallen kann. Details zu diesen Modellgebäuden sollen zukünftig vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) 1 im Einvernehmen mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie erarbeitet und im Bundesanzeiger bekannt gemacht werden. Die Anforderung an den baulichen Wärmeschutz der Gebäudehülle erfolgt über eine Begrenzung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts in Abhängigkeit der Gebäudeart (freistehend, einseitig angebaut, beidseitig angebaut etc.). Dabei unterscheidet die Energieeinsparverordnung grundsätzlich in Neubauten und Bestandsbauten, für welche geringere Anforderungen gelten, sowie nach Wohnge- 1 Die EnEV 2014 verweist noch auf das BMVBS, welches jedoch im Bundesministerium für Verkehr und Digitale Infrastruktur (MVI) und im Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit(BMUB) aufgegangen ist, wovon letztgenanntes für das energieeffiziente Bauen zuständig ist. 6 Referenzgebäudeverfahren → S.31 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 bäuden und Nicht-Wohngebäuden, welche aufgrund der unterschiedlichen Bedarfsprofile aufwendiger bilanziert werden. Dabei sind die Rechenverfahren zur Bilanzierung des Energiebedarfs in verschiedenen DIN Normen hinterlegt. Allen voran ist hier das Bilanzierungsverfahren nach DIN V 18599 und das bei Wohngebäuden alternativ nutzbare Bilanzierungsverfahren nach DIN 4108-6 in Verbindung mit DIN 4701-10 zu nennen. Die Regeln und Formeln der verschiedenen Bilanzverfahren sind in den Normtexten hinterlegt und können über den Beuth-Verlag bezogen werden. Eine Veröffentlichung im Rahmen dieses Lehrgangs ist leider nicht gestattet. In der Energieberater-Software sind alle Berechnungsgrundlagen umgesetzt und die Berechnungen werden im Hintergrund der Software durchgeführt. Händisch können Nachweise kaum mehr geführt werden. Auslegungen der EnEV Um einen möglichst einheitlichen Vollzug der EnEV zu gewährleisten, für den die einzelnen Länder zuständig sind, hat die Fachkommission Bautechnik der Bauministerkonferenz eine Arbeitsgruppe zur EnEV eingerichtet. Diese Arbeitsgruppe besteht sowohl aus Vertretern des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, der Obersten Bauaufsichtsbehörden der Länder sowie aus Sachverständigen des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt), Berlin. Sie erarbeitet Entwürfe zu Auslegungsfragen aus der Praxis, die nach Beratung und Beschluss in der Fachkommission über das DIBt veröffentlicht werden. Im Januar 2013 waren 17 Auslegungsstaffeln mit mehreren hundert Auslegungen verfügbar. Sie finden alle Staffeln der Auslegungen auf den Seiten des DIBt unter: www.dibt.de/de/Service/Dokumente-Listen-EnEV.html Für die praktische Arbeit als Energieberater dienen sie bei Detailfragen als Interpretationshilfe der EnEV und der mitgeltenden Gesetze, Verordnungen und Normen und können Unklarheiten im Vorfeld beseitigen. Der Lehrgang wird in den betreffenden Themenbereichen auf die Auslegungen eingegangen. 7 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Im Folgenden wird die Verordnung für „Neuankömmlinge“ grundlegend erklärt. Die Inhaltsübersicht (Abb. 1) auf der nächsten Seite gibt Aufschluss über die Themen der EnEV. Um den genauen Wortlaut der EnEV nachzuvollziehen, empfehlen wir Ihnen jedoch, den Verordnungstext im Selbststudium noch einmal durchzuarbeiten. Für diejenigen, die die EnEV schon gut kennen, werden die Unterschiede zur letzten geltenden Fassung der Verordnung dargestellt. In der Übersicht fett markierte Titel der Paragraphen sind Neuerungen gegenüber der bisher gültigen EnEV und sind für Sie von besonderem Interesse. Inhaltsverzeichnis Energieeinsparverordnung 2014 Abschnitt 1 „Allgemeine Vorschriften“ §1 „Zweck und Anwendungsbereich“ §2 „Begriffsbestimmungen“ Abschnitt 2 „Zu errichtende Gebäude“ §3 „Anforderungen an Wohngebäude“ §4 „Anforderungen an Nichtwohngebäude“ §5 „Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien“ §6 „Dichtheit, Mindestluftwechsel“ §7 „Mindestwärmeschutz, Wärmebrücken“ §8 „Anforderungen an kleine Gebäude und Gebäude aus Raumzellen“ Abschnitt 3 „Bestehende Gebäude und Anlagen“ §9 „Änderung, Erweiterung und Ausbau von Gebäuden“ §10 „Nachrüstung bei Anlagen und Gebäuden“ §10a weggefallen §11 „Aufrechterhaltung der energetischen Qualität“ §12 „Energetische Inspektion von Klimaanlagen“ Abschnitt 4 „Anlagen der Heizungs-, Kühl- und Raumlufttechnik sowie der Warmwasserversorgung“ §13 „Inbetriebnahme von Heizkesseln und sonstigen Wärmeerzeugersystemen“ §14 „Verteilungseinrichtungen und Warmwasseranlagen“ §15 „Klimaanlagen und sonstige Anlagen der Raumlufttechnik“ Abschnitt 5 „Energieausweise und Empfehlungen für die Verbesserung der Energieeffizienz“ §16 „Ausstellung und Verwendung von Energieausweisen“ §16a „Pflichten in Immobilienanzeigen“ §17 „Grundsätze des Energieausweises“ 8 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 §18 „Ausstellung auf der Grundlage des Energiebedarfs“ §19 „Ausstellung auf der Grundlage des Energieverbrauchs“ §20 „Empfehlungen für die Verbesserung der Energieeffizienz“ §21 „Ausstellungsberechtigung für bestehende Gebäude“. Abschnitt 6 „Gemeinsame Vorschriften, Ordnungswidrigkeiten“ §22 „Gemischt genutzte Gebäude“ §23 „Regeln der Technik“ §24 „Ausnahmen“ § 25 „Befreiungen“ §26 „Verantwortliche“ §26a „Private Nachweise“ §26b „Aufgaben des bevollmächtigten Bezirksschornsteinfegers“ §26c „Registernummern“ §26d „Stichprobenkontrollen von Energieausweisen und Inspektionsberichten über Klimaanlagen“ §26e „Nicht personenbezogene Auswertung von Daten“ §26f „Erfahrungsberichte der Länder“ §27 „Ordnungswidrigkeiten“ Abschnitt 7 „Schlussvorschriften“ §28 „Allgemeine Übergangsvorschriften“ §29 „Übergangsvorschriften für Energieausweise und Aussteller“ § 30 „Übergangsvorschrift über die vorläufige Wahrnehmung von Vollzugsaufgaben der Länder durch das Deutsche Institut für Bautechnik“ § 31 Inkrafttreten, Außerkrafttreten Anlagen zur Verordnung Anlage 1 „Anforderungen an Wohngebäude“ Anlage 2 „Anforderungen an Nichtwohngebäude“ Anlage 3 „Anforderungen bei Änderungen von Außenbauteilen und bei Errichtung kleiner Gebäude; Randbedingungen und Maßgaben für die Bewertung bestehender Wohngebäude“ Anlage 4 „Anforderungen an die Dichtheit des gesamten Gebäudes“ Anlage 4a „Anforderungen an die Inbetriebnahme von Heizkesseln und sonstigen Wärmeerzeugersystemen“ Anlage 5 „Anforderungen an die Wärmedämmung von Rohrleitungen und Armaturen“ Anlage 6 „Muster Energieausweis Wohngebäude“ Anlage 7 „Muster Energieausweis Nichtwohngebäude“ Anlage 8 „Muster Aushang Energieausweis auf der Grundlage des Energiebedarfs“ Anlage 9 „Muster Aushang Energieausweis auf der Grundlage des Energieverbrauchs“ Anlage 10 „Einteilung in Energieeffizienzklassen“ Anlage 11 „Anforderungen an die Inhalte der Fortbildung“ Abb. 2 Inhaltsübersicht EnEV 2014, Quelle: Energieeinsparverordnung 2014 9 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Wesentliche inhaltliche Änderungen der EnEV 2014 zur EnEV 2009 Mit der EnEV 2014 wurden im Wesentlichen folgende Änderungen vorgenommen: • Angemessene und wirtschaftlich vertretbare Anhebungen der energetischen Anforderungen an Neubauten ab dem 1. Januar 2016 um durchschnittlich 25 % des zulässigen Jahres-Primärenergiebedarfs und um durchschnittlich 20 % des zulässigen Transmissionswärmeverlusts. • Im Energieausweis für Wohngebäude werden neun Energieeffizienzklassen von A+ bis H anhand des Endenergiebedarfs neu eingeführt. • Die novellierte DIN V 18599:2011-12 und die Berichtigung vom Mai 2013 werden als Berechnungsgrundlage festgesetzt. Für Wohngebäude kann weiterhin alternativ auf die DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10 zurückgegriffen werden. • Für die Ermittlung der Umfassungsfläche wurde einheitlich die DIN V 185991: 2011-12 Abschnitt 8 festgelegt. • Als Referenzklima ist abweichend von DIN V 4108-6 das Klima nach DIN V 18599-10: 2011-12 Abschnitt 7.1 (Region Potsdam) zu verwenden. • Als zusätzlicher Grenzwert zur Anlage 1, Tabelle 2 für HT` bei Wohngebäuden gilt der berechnete Wert des Referenzgebäudeverfahrens. • Die Anforderung an die Dichtheit von Gebäuden über 1.500 m² Luftvolumen wurde auf die Hüllfläche statt auf das beheizte Luftvolumen bezogen. • Ab in Kraft Treten wird der Primärenergiefaktor für den nicht erneuerbaren Anteil von Strom entsprechend der DIN V 18599:2011-12 auf 2,4 verringert. Ab dem 1. Januar 2016 gilt abweichend zur DIN der Wert 1,8. Für eingespeisten Strom aus KWK-Anlagen (Verdrängungsstrom) ist ein Faktor analog zur DIN V 18599-1: 2011-12 von 2,8 zu verwenden. • Für die Berechnung von KWK-Anlagen ist das Verfahren nach DIN V 18599-9: 2011-12 Abschnitt 5.1.7 Verfahren B zu verwenden. • Es werden Regelungen zur Berechnung im Fall gemeinsamer Heizungsanlagen für mehrere Gebäude definiert (Anlage 1, Anschnitt 2.6). • Die Ausführungen zum Sommerlichen Wärmeschutz wurden klarer definiert (DIN 4108-2: 2013-02). 10 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 [V] Inhalt der Verordnung Abschnitt 1 „Allgemeine Vorschriften“ §1 „Zweck und Anwendungsbereich“ Im §1 wird festgelegt, für welche Arten von Gebäuden die Energieeinsparverordnung gültig ist. Grundsätzlich gilt die EnEV für alle Gebäude, die beheizt und gekühlt werden, sowie für deren gebäudetechnische Anlagen. Gebäude mit geringeren Anforderungen, z. B. weil sie nur temporär genutzt oder kaum beheizt werden, sind nicht Gegenstand der Verordnung. Mit der EnEV 2014 ist der Zweck der Verordnung vorangestellt worden. Neben dem allgemeinen Zweck der Einsparung von Energie wird das Gebot der Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen zur Effizienzsteigerung genannt. Weiterhin wird auf die energiepolitischen Ziele der Bundesregierung bis 2050 und die Einführung des Niedrigstenergiestandard verwiesen. Darüber hinaus wird „eine grundlegende Vereinfachung und Zusammenführung der Instrumente, die die Energieeinsparung und die Nutzung erneuerbarer Energien in Gebäuden regeln,“ in Aussicht gestellt– also eine Zusammenlegung der EnEV, des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) und des Erneuerbare Energien Wärme Gesetzes (EEWärmeG), wie bereits zu dieser Novellierung vom Bundesrat gefordert. §2 „Begriffsbestimmungen“ Hier werden die in der Verordnung verwendeten Begrifflichkeiten genau definiert. Abschnitt 2 „Zu errichtende Gebäude“ §3 „Anforderungen an Wohngebäude“ Im §3 wird festgelegt, welche energetischen Anforderungen neu geplante Wohngebäude erfüllen müssen. Dabei wird als Hauptanforderung der Jahres- Primärenergiebedarf Qp in [kWh/a] (alternativ Qp‘‘ als der auf die Energiebezugsfläche AN bezogene, spezifische Jahres-Primärenergiebedarf in [kWh/m²a]) sowie als Nebenanforderung der spezifischer Transmissionswärmeverlust HT [W/K], also die Wärmedurchlässigkeit der gesamten Gebäudehülle (alternativ spezifischer, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogener Transmissionswärmeverlust HT' in [W/m²K]) begrenzt. 11 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Hauptanforderung: Jahres-Primärenergiebedarf Qp in [kWh/a] Der maximal zulässige Primärenergiebedarf als Hauptanforderung wird nach dem Referenzgebäudeverfahren ermittelt. Das zu bilanzierende Gebäude wird mit einem fiktiven Referenzgebäude verglichen, welches von gleicher Kubatur ausgeht, jedoch mit einem in der EnEV in Anlage 1 definierten Standard für die Gebäudehülle und die Anlagentechnik berechnet wird. Referenzgebäudeverfahren → EnEV 2009, Anl. 1 Tab. 1 → S. 21 DIN V 18599: 2011 → ZW04 DIN V 4108-6: 2003-06 Für die Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs Qp sind nach Absatz 3 zwei Ver- → ZW03 fahren zugelassen: Zum einen seit der EnEV 2009 die Berechnung nach DIN V 18599. DIN V 4701-10: 2003-08 Als Alternative ist auch weiterhin die bereits in der EnEV 2007 bekannte Berechnung → ZW03 nach DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10 zugelassen. Mit der EnEV 2014 wurde alternativ zum Referenzgebäudeverfahren für ungekühlte Wohngebäude ein Vergleichsverfahren eingeführt. Sofern das Gebäude bestimmte Anwendungsvoraussetzungen (hinsichtlich Größe, Form, Ausrichtung, Dichtheit, Wärmebrückenfreiheit, Hüllflächenanteile bestimmter Bauteiltypen) und bestimmte Ausstattungsvarianten erfüllt, wird die Einhaltung der Grenzwerte vermutet, sodass eine Berechnung nach Referenzgebäudeverfahren entfallen kann. Details zu diesen Modellgebäuden sollen zukünftig vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung 2 im Einvernehmen mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie erarbeitet und im Bundesanzeiger bekannt gemacht werden. Nebenanforderung: spezifischer Transmissionswärmeverlust HT [W/K] Die Anforderung an den baulichen Wärmeschutz der Gebäudehülle erfolgt über eine Begrenzung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts in Abhängigkeit der Gebäudeart (freistehend, einseitig angebaut, beidseitig angebaut etc.). Die Grenzwerte werden in Anlage 1, Tabelle 2 der EnEV definiert. Mit der EnEV 2014 gilt ab dem 01. Januar 2016 für zu errichtende Wohngebäude als zusätzlicher Grenzwert zur Anlage 1, Tabelle 2 für HT` der berechnete Wert des Referenzgebäudeverfahrens. Neben dem winterlichen Wärmeschutz muss auch der sommerliche Wärmeschutz berücksichtigt werden, geregelt in DIN 4108-2. 2 Die EnEV 2014 verweist noch auf das BMVBS, welches jedoch im Bundesministerium für Verkehr und Digitale Infrastruktur (MVI) und im Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit(BMUB) aufgegangen ist, wovon letztgenanntes für das energieeffiziente Bauen zuständig ist. 12 Maximalwerte HT´ → EnEV 2009, Anl. 1 Tab. 2 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 §4 „Anforderungen an Nichtwohngebäude“ Zu der Bilanzierung von Die Anforderungen an neu geplante Nichtwohngebäude unterscheiden sich geringfü- Nicht-Wohngebäuden bietet gig von den Anforderungen an Wohngebäude. Neben Heizung, Warmwasserberei- die tung, Lüftung und Kühlung wird zusätzlich die Energie für Beleuchtung berücksich- ina Planungsgesellschaft in Kooperation mit der Tu tigt. Bei Nichtwohngebäuden ist der Jahres-Primärenergiebedarf Qp immer nach DIN V Darmstadt einen eigenstän- 18599 zu bilanzieren, ein alternatives Verfahren existiert hier nicht. digen Zertifikatslehrgang „Nichtwohngebäude im Bestand“ an. §5 „Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien“ § 5 regelt seit 2009 die Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien als Abzug vom Endenergiebedarf des Gebäudes. Anrechenbar ist demnach nur der Strom aus erneuerbaren Energien, welcher im unmittelbaren räumlichen Zusammenhang des Gebäudes erzeugt und vorrangig unmittelbar oder nach vorübergehender Speicherung im Gebäude selbst genutzt wird. Nur die überschüssige Energie darf eingespeist werden und kann nicht angerechnet werden. Mit der EnEV 2014 wurde klargestellt, dass die Betrachtung monatsweise erfolgt, also der monatliche Stromertrag dem monatlichen Strombedarf gegenübergestellt wird. Der Ertrag ist nach DIN 18599-9:2011-12 berichtigt durch DIN V 18599-9 Berichtigung 1: 2013-05 zu bestimmen. Für die Bilanzierung von Photovoltaikanlagen ist weiterhin das Referenzklima Potsdam (DIN V 18599-10 Anhang C) zu verwenden. In Gebäuden, in denen Strom aus erneuerbaren Energien selbst verwendet wird, darf dieser Anteil Strom vom Endenergiebedarf abgezogen werden. Die Nutzung regenerativer Energien geht also positiv in die Berechnung ein, wenn der Strom im Gebäude selbst genutzt und in unmittelbarer Gebäudenähe erzeugt wird. Die Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien nach §5 ist nicht zu verwechseln mit der Einspeisevergütung, die durch das Energieeinspeisegesetz (EEG) geregelt wird. Auf den Themenbereich der Einspeisevergütung EEG-Einspeisevergütung und Photovoltaik → ZW33 wird im Studienbrief Photovoltaik dieses Lehrgangs vertieft eingegangen. §6 „Dichtheit, Mindestluftwechsel“ EnEV 2014 Anl. 4 Neubauten müssen „dauerhaft luftundurchlässig“ sein. Jedoch gilt keine Pflicht, dies → S. 37 explizit nachzuweisen. Mit der EnEV 2014 ist auch die konkrete Einzelanforderung an Luftdichtheit, DIN 1946 die Luftdichtheit der Fenster entfallen, wie sie noch in der EnEV 2009 enthalten ist. → ZW16 13 ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Der Nachweis der Einhaltung bestimmter Grenzwerte der Luftdichtheit kann jedoch laut EnEV bei der Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs Qp als Minderung der Lüftungswärmeverluste begünstigend berücksichtigt werden. Die einzuhaltenden Grenzwerte sind in Anlage 4 der EnEV definiert. Ein Mindestluftwechsel über natürliche bzw. mechanische Lüftungsmöglichkeiten muss jedoch sichergestellt werden und wird unter anderem durch die DIN 1946 geregelt. §7 „Mindestwärmeschutz, Wärmebrücken“ Feuchteschutz Im §7 wird die Einhaltung eines Mindestwärmeschutzes nach den anerkannten Re- → ZW12 geln der Technik vorgeschrieben. Des Weiteren besteht eine Pflicht, konstruktive Wärmebrücken → ZW15 Wärmebrücken zu minimieren. §8 „Anforderungen an kleine Gebäude und Gebäude aus Raumzellen“ Für kleine Gebäude unter 50 m² Nutzfläche können als Alternative zu den gesamten Anforderungen aus Abschnitt 2 („Zu errichtende Gebäude“), die U-Werte aus Anlage 3 Tabelle 1 eingehalten werden. Die Regelung gilt ebenfalls für Gebäude, die aus mehreren Raumzellen unter 50 m² Nutzfläche zusammengesetzt sind und für maximal fünf Jahre genutzt werden. Bei kleinen Gebäuden kann durch den bauteilbezogenen Nachweis nach Anlage 3 Tabelle 1 der Aufwand der Bilanzierung reduziert werden. Da die U-Werte nach Anlage 3 Tabelle 1 jedoch anspruchsvoller sind als die des Referenzgebäudes, ist hier abzuwägen, welches Verfahren sinnvoller ist. Abschnitt 3 „Bestehende Gebäude und Anlagen“ §9 „Änderung, Erweiterung und Ausbau von Gebäuden“ In § 9 werden die energetischen Anforderungen an geänderte Bestandsbauten festgelegt. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, die Anforderungen der EnEV zu erfüllen: Entweder müssen, wie auch bei kleinen Gebäuden, die Tabellen-U-Werte aus Anlage 3 eingehalten werden. 14 EnEV 2014 Anl. 3 Tab. 1: Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizient en bei erstmaligem Einbau, Ersatz und Erneuerung von Bauteilen ZW02 Die Energieeinsparverordnung 2014 Alternativ gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn die schon aus den §§ 3 und 4 bekannten Werte des Referenzgebäudes für Qp und HT' um maximal 40% überschritten werden. Die mit der EnEV 2014 eingeführte Verschärfung der Anforderungen an den Jahresprimärenergiebedarf für Neubauten (Anlage 1 Tabelle 1 die Zeile 1.0) sind bei Bestandsgebäuden nicht anzuwenden. Die EnEV 2014 sieht also keine Verschärfung für Bestandsbauten vor! Die Anforderungen an Bauteile im Rahmen des bauteilbezogenen Nachweises nach EnEV 2014 Anlage 3 Tabelle 1 sind anspruchsvoller als die Bauteilqualitäten des Referenzgebäudes nach Anlage 1. Es ist also leichter, die Anforderungen bei der Errichtung eines Neubaus einzuhalten, als die Einzelanforderung bei der Sanierung eines Bauteils im Bestand. Ebenso ist die Förderung für bauteilbezogene Sanierungen durch die KfW geringer. Ziel dieser Strategie ist die Förderung von ganzheitlichen Sanierungen. Andererseits sollen gerade Einzelmaßnahmen durch erhöhte Anforderungen einigermaßen zukunftsfähig sein. Im Gegensatz zu den Einzelanforderungen nach Tab. 1 Anlage 3 der EnEV beschreibt das Referenzgebäude keinen fixen Baustandard oder einzuhaltende Mindestanforderungen an Einzelbauteile, sondern gibt den angenommenen Stand der Technik wieder und ermittelt in Summe (!) aller Eigenschaften ein Anforderungsniveau. Nur dieses ist einzuhalten. Die Regelungen gelten sowohl für Wohn- als auch für Nichtwohngebäude. Die Be- Gebäudeaufnahme rechnungsverfahren an sich entsprechen denen bei Neubauten. Bei fehlenden Anga- → ZW08 ben soll das Gebäude vereinfacht aufgemessen bzw. gesicherte Erfahrungswerte können verwendet werden. Regelungen hierzu finden Sie beispielsweise in den Regeln zur Datenaufnahme und Datenverwendung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) 3. 3 Die EnEV 2014 verweist noch auf das BMVBS, welches jedoch im Bundesministerium für Verkehr und Digitale Infrastruktur (MVI) und im Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit(BMUB) aufgegangen ist, wovon letztgenanntes für das energieeffiziente Bauen zuständig ist. 15 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Inhaltsverzeichnis Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards 1 [B] Klima 2 [G] Aufgabe von Energiekonzepten 10 [G] Entwicklung von Energiekonzepten 14 [G] Energiekonzepte zur Sanierung im Bestand 22 [G] Bewertung von Energiekonzepten 25 [G] Gebäudeenergiestandards als Zielvereinbarung 27 [V] KfW-Effizienzhäuser 32 [V] Das Passivhaus 38 [Ex] Nullenergie-, Plusenergiehaus, Energieautarkes Haus 43 [Ex] Energiekonzepte und ihre Betrachtungsebene 45 Resümee 46 Quellennachweis 47 Abbildungsnachweis 47 [B] Basiswissen [G] Grundlagen [V] Vertiefung [Ex] Exkurs Lernziel Das vorliegende Kapitel „Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards“ zeigt, wie die vorgefundenen klimatischen Randbedingungen die Form und das Aussehen des Gebäudes beeinflussen. Dabei spielen zahlreiche Faktoren eine Rolle, die im Einzelnen beschrieben werden. Neben der prinzipiellen Herangehensweise wird auch dargestellt, wie die in der Konzeptentwicklung definierten Anforderungen über alle Leistungsphasen hinweg im Gebäude umgesetzt werden können. Abschließend werden verschiedene Gebäudeenergiestandards vorgestellt. Neben den Energiestandards für das Bauen im Bestand werden auch die wichtigsten Neubaustandards vorgestellt. 1 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards [G] Entwicklung von Energiekonzepten Die Entwicklung des Energiekonzepts soll zwei sich ergänzende Ziele umfassen. Zum einen ist darauf zu achten, den Energiebedarf durch geeignete bauliche Maßnahmen gering zu halten. Hierzu sind zunächst die Rahmenbedingungen aus Nutzung, Klima, Recht und Gestaltung auf einander abzustimmen. Die genaue Betrachtung äußerer Einflussgrößen und innerer Anforderungen hilft, bekannte Gebäudetypologien kritisch zu prüfen und neue zu entwickeln. Dabei lassen sich die grundlegenden energetischen und nutzungsbezogenen Erwägungen sinnfällig zusammenführen. Abb. 9 Bautypologien und ihre energetischen Eigenschaften, Quelle: Detail Energieatlas, B 2.33 Darauf aufbauend sollten bei Planungsbeginn Konstruktionen und Materialien so aufeinander abgestimmt werden, dass das Gebäude in einem möglichst langen Zeitraum ohne umfangreiche technische Unterstützung ein behagliches Raumklima bereitstellen kann. Hierzu sind Komponenten und Bauteile eines Gebäudes nicht nur auf ihre konstruktiven, funktionalen und gestalterischen Eigenschaften auszurichten, sondern mit diesen zugleich einen energetischen Zusatznutzen anzustreben. Dabei liegt die Herausforderung neben der Nutzung von Synergieeffekten auch in der kreativen Lösung von Zielkonflikten. 14 Lebenszyklusbetrachtung Anlage ZW10 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Abb. 10 Bauteile und ihre energetische Nutzbarkeit, Quelle: Detail Energieatlas, B 6.11 Der zweite konzeptionelle Schwerpunkt betrifft eine nachhaltige Gestaltung der tech- Energieträger und deren nischen Energieversorgung. Dazu muss die Kette von den Energiequellen bis zur ge- Bewertung wünschten Energiedienstleistung nachvollzogen und auf eine möglichst hohe Effizi- ZW23 enz und Zukunftsfähigkeit untersucht werden. Abb. 11 Möglichkeiten für die technische Energieversorgung, Quelle: Detail Energieatlas, B 6.10 15 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Der Flächenbedarf zur Energiesammlung ist ebenso frühzeitig zu berücksichtigen wie die Bereitstellung geeigneter Technikflächen. Beginnen sollte jede Überlegung zum Energiekonzept mit der Frage, ob und in welchem Umfang spezifische Energiedienstleistungen ohne Qualitätsverluste für den Nutzer vermeidbar sind. Die systematische Behandlung dieser »Nulloption« kann zur Entdeckung einfacher technischer Lösungen und neuer Raumerfahrungen führen. Grundlagenermittlung Die Basis des Energiekonzepts wird bereits im Zuge der Grundlagenermittlung gelegt. Die weiteren Leistungsphasen bauen anschließend darauf auf. Abb. 12 Themen und Bearbeitungsschritte bei der Entwicklung von Energiekonzepten nach Leistungsphasen (Lph) der HOAI, Quelle: Detail Energieatlas, B 6.13 16 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Dabei muss zum einen der Zielkonflikt zwischen niedrigen Investitions- und geringen Wirtschaftlichkeits- Betriebskosten geklärt werden. Eine einseitige Sicht auf möglichst niedrige Erstkos- berechnungen ten kann hohe Betriebskosten zur Folge haben, die sich gesamtwirtschaftlich gese- ZW38 hen ungünstig auswirken und die langfristige Benutzbarkeit beeinträchtigen können. Zum anderen bildet die Setzung von Benchmarks die Grundlage für die energetische Entwurfsstrategie sowie den zu erreichenden Standard der Gebäudehülle und der Anlagentechnik. In der Regel ist es sinnvoll, die sich bietenden baulichen Möglichkeiten systematisch auszuschöpfen, bevor in aufwendige Technik investiert wird. Weiterhin werden in der Grundlagenermittlung die Rahmenbedingungen bewertet und grundlegende Prinzipien des klimagerechten Bauens umgesetzt: Standortgerechte Planung: Mikroklimatische Faktoren können in Verbindung mit Nutzungsanforderungen den Baukörper auf vielfältige Weise strukturieren. Beispiele hierfür sind die Besonnung bzw. Verschattung des Baukörpers durch umliegende Bebauung, die Windexposition des Baukörpers sowie der Zugang zu Frischluft und Umweltenergien. Hier werden erste Grundsteine für die Zonierung des Bauköpers, die Lage von Fenstern bis hin zur Wahl des Energie- und Lüftungskonzepts gelegt. Grundrisszonierung: Räume und Nutzungen lassen sich entsprechend der erwünschten Bedarfe optimiert anordnen. Die bestimmenden Einflussfakto- Wohnraum und Wohnqualität Anlage ren können unter anderem der Lichtbedarf und die solare Einstrahlung oder der Frischluftbedarf und die Frischluftzufuhr sowie störende Lärmemissionen im Umfeld sein. Nutzungszonen können sich auch nach bevorzugten Zeiten Passive Nutzung von des Aufenthalts von Nutzern richten und entsprechen des Tagesablaufs Sonnenenergie energetisch optimiert angeordnet werden. ZW18 Abb. 13 Bevorzugte Nutzungsanordnung im Wohnungsbau, Quelle: Detail Energieatlas, B 2.29 17 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Thermische Zonierung: Hauptnutzungen werden durch vorgelagerte Pufferräume oder Nebennutzflächen thermisch geschützt. Dabei kann die Zonierung konzentrisch (integriert die klimatisch zu schützenden, thermisch stabil zu haltenden Nutzungen in den Gebäudekern und ermöglicht hohe Gebäudetiefen), linear (die Räume mit dem größten Licht- und Wärmebedarf sind gemäß der Sonneneinstrahlung nach Süden, Osten oder Westen ausgerichtet, die geringer oder nicht dauerhaft zu beheizenden nach Norden) oder geschossweise (legt die Räume mit hohen thermischen Anforderungen typischerweise in den Kern eines Geschossstapels) erfolgen. Abb. 14 Prinzipien thermischer Baukörperzonierung: a konzentrische Anordnung / b lineare Anordnung / c geschossweise Staffelung, Quelle: Detail Energieatlas, B 2.26 Speichermassenpositionierung: Die Vorteile einer klimatischen Zonierung Wärmeschutz können durch eine gezielte Anordnung der Speichermassen weiter verbessert ZW11 werden (Abb. 8). Besteht bei einem Gebäude aufgrund von wechselnden externen Lasten Überhitzungsgefahr, kann die Positionierung und Aktivierung von Speichermassen (z.B. solar beschienene Böden) Temperaturspitzen wirksam abpuffern. Ist ein Gebäude besonders durch interne Lasten bestimmt (z.B. Bürobauten), kann Speichermasse über Konvektion auch sekundär aktiviert werden. Abb. 15 Position und Wirkung von Speichermassen im Raum: a externe Lasten / b interne Lasten, Quelle: Detail Energieatlas, B 2.36 18 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Auch wenn in Bestandsgebäuden Kubatur, Zonierung und Orientierung bereits festgelegt sind, ist es sinnvoll, diese kritisch auf Verbesserungspotential zu prüfen. So Energieeffizientes Bauen im kann im Rahmen einer energetischen Sanierung auch eine neue Grundrissaufteilung Baudenkmal sinnvoll sein. Nachträglich können Pufferzonen angeordnet werden und das A/V Ver- ZW06 hältnis durch Anbau oder Umnutzung von Loggien verbessert werden. Weiterhin gehören zur Grundlagenermittlung beim Bauen im Bestand die Gebäudeaufnahme und die Bewertung des vorgefundenen konstruktiven und haustechnischen Bestandes, dem sich ein eigener Studienbrief widmet. Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen ZW08 Vorplanung In der Vorplanung werden die Fundamente für ein energieeffizientes und nachhalti- EDV Tools ges Gebäude gelegt. In dieser Phase können Simulationsverfahren dazu beitragen, ZW040 den Entwurf in Bezug auf seine energetischen Qualitäten zu prüfen und zu optimieren. Bei einfachen Bauanfragen reicht für die Abschätzung des Energiestandards eine einfache Software ohne Simulation aus. Folgende Ziele sollten Beachtung finden: A/V-Verhältnis: Auch wenn hüllflächenoptimiertes Bauen keineswegs zwingend vorgeschrieben ist, so sind die Auswirkungen auf den Energiebedarf im Betrieb nicht zu unterschätzen. Bei kleineren Bauvorhaben lassen sich zwischen 15 und 20%, bei größeren immerhin noch bis zu 10% der Heizenergie einsparen. Gutes Tageslichtangebot und natürliche Lüftung stellen allerdings Grenzen der Kompaktheit dar. Gebäudeausrichtung und solare Gewinne: Fenster spielen als »Energiekollektoren« für die energetische Optimierung eine wichtige Rolle. Fremd- und Eigenverschattungen müssen analysiert und bewertet werden, wobei jedem Fenster ein eigener Verschattungsfaktor zugeordnet wird. Somit lassen sich die „energetisch aktiven“ Flächen genau bestimmen und optimale Positionen ermitteln. „Verschattungsfaktoren“ machen in Bezug auf die Anordnung der Fenster die Energiegewinne quantifizierbar. So kann ein im Hinblick auf das A/V-Verhältnis nicht optimales Gebäude dennoch die energetischen Gewinne erhöhen, weil es an den entscheidenden Stellen Solarstrahlung nutzt. 19 Tageslichtnutzung ZW19 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Gebäudehülle: Der erforderliche Wärmeschutz und die bauphysikalischen Ei- Materialien im Bauwesen ZW10 genschaften einzelner Wandaufbauten sind frühzeitig zu bestimmen und lassen sich mithilfe von Energie-Softwareprogrammen schnell untersuchen. Ein Vergleich von energetischen und wirtschaftlichen Eigenschaften verschiede- Wärmeschutz ZW11 ner Aufbauten kann dabei helfen, sich bereits im Entwurf einer optimalen Lösung zu nähern. Heiztechnik: Unterschiedliche Heiztechniken und Brennstoffe sollten frühzei- Dimensionierung Erneuerbare Energieträger und eine effiziente Anlagentechnik sollten die Ba- ZW31 Mit Abschluss der Vorentwurfsplanung ist erstmals einschätzbar, ob mit dem bisherigen Ansatz die geforderten Benchmarks oder Werte nach EnEV eingehalten werden können. Um das Konzept später nicht grundlegend ändern zu müssen, sollten in dieser Phase angemessene Sicherheiten in Höhe von 20 bis 30% eingeplant werden. Entwurfs- und Genehmigungsplanung In der Phase der Entwurfsplanung werden auf der Grundlage des Vorentwurfs die energetischen Eigenschaften des Gebäudeentwurfs verfeinert und mit der Anlagentechnik abgestimmt. Haus- und Anlagentechnik: Solartechnik, Heizraum, Brennstoffvorrat, Speicher, Schornstein und Heizflächen prägen je nach Energiekonzept das Bild des Hauses und der Innenräume entscheidend mit. Planung und tig analysiert und hinsichtlich ihrer Effizienz miteinander verglichen werden. sis einer nachhaltigen Energieversorgung sein. Heizsystem: Strategien zur Thermische Qualität der Gebäudehülle: Festlegung des detaillierten Schichtenaufbaus der Hüllkonstruktionen unter Berücksichtigung der Minimierung von Transmissionswärmeverlusten. Zudem müssen die U-Werte der jeweiligen Aufbauten ermittelt werden. 20 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Wärmebrücken: Ein Blick auf die Wärmebrücken zeigt, dass sich hier ein großes bauphysikalisches, technisches und energetisches Optimierungspotenzial verbirgt. Ziel ist eine wärmebrückenfreie, in der Bestandsmodernisierung möglichst wärmebrückenarme Bauweise. Mit Abschluss der Entwurfs- und Genehmigungsphase wird ein Nachweis der energetischen Qualität als notwendiger Bestandteil des Bauantrags erstellt. Für den Anwen- EDV-Tools der von EnEV-Berechnungsprogrammen sind die erforderlichen Formulare gleichzeitig ZW40 Grundlage der energetischen Entwurfsoptimierung. Ausführungsplanung, Ausschreibung, Vergabe und Objektüberwachung Die energetischen Eigenschaften der Entwurfsplanung sollten gewissenhaft in die Ausführungsplanung übernommen und detailliert ausgearbeitet werden. Das gilt für Wärmebrücken Qualitäten, Schichtdicken sowie für eine luftdichte und wärmebrückenfreie Ausbil- ZW15 dung von Details. Bei der Ausschreibung und Vergabe sollte besonders auf dauerhafte und austauschbare Materialien geachtet werden. Änderungen während der Bauzeit dürfen die energetischen Eigenschaften und die Ergebnisse des EnEV-Nachweises nicht gefährden. Entscheidend wirkt sich die plangetreue Umsetzung auf der Baustelle aus, was u.a. die präzise und lückenlose Verlegung der Wärmedämmung sowie die Vermeidung von Wärmebrücken betrifft. Erfahrungsgemäß kommt der Qualität der Anschlüsse von Dächern, Fenstern, Türen und Verglasungen eine besonders hohe Bedeutung zu. Gerade dort können aus mangelnder Luftdichtheit hohe Lüftungswärmeverluste entstehen. Entsprechend des Baufortschritts ist die Ausführungsqualität der jeweiligen Gewerke mit geeigneten Messungen wie z.B. dem „Blower-Door“-Test oder die Thermografie zu überprüfen. Zum Abschluss der Baumaßnahmen stellt der Planer einen Energiebedarfsausweis auf Grundlage der tatsächlichen Bauausführung aus. 21 Luftdichtheit ZW16 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards [G] Energiekonzepte zur Sanierung im Bestand Grundsätzlich lassen sich die Grundprinzipien des energieeffizienten Bauens durchweg auch bei der Sanierung von Bestandsgebäuden umsetzen. In jüngster Zeit gibt es zunehmend Bestrebungen, auch ältere Gebäude bis hin zum Passivhausstandard energetisch zu ertüchtigen. Im Wesentlichen gelten dabei die gleichen Voraussetzungen wie beim Neubau, allerdings ist die planerische und handwerkliche Umsetzung ungleich aufwendiger. Eine nachträgliche Optimierung des Gebäudevolumens und seiner Kubatur ist nur in geringem Maße möglich. Aber auch hier ist das Volumen optimierbar, indem Gebäudeeinschnitte wie zum Beispiel Loggien als Wohnraumerweiterung dem beheiztem Volumen zugeschlagen werden. Durch Anbauten kann das Volumen ebenfalls nachträglich optimiert werden, der Ausbau des ungenutzten Dachraums und eine Aufstockung kann neben einer Wohnraumerweiterung auch ein verbessertes A/V-Verhältnis bewirken. Im Rahmen einer umfassenden Sanierung kommt auch eine Neuordnung des Gebäudegrundrisses in Betracht, um so die Nutzungen nach Ihren Bedarfen an Licht, Sonneneinstrahlung und Frischluft neu anzuordnen. Hier können Synergieeffekte genutzt werden. Neben der Optimierung des Grundrisses nach energetischen Gesichtspunkten kann dieser auch neuen Nutzungsanforderungen im Sinne einer Wohnraummodernisierung angepasst werden. Wird die Fassade umfassend erneuert, ist es sinnvoll die bestehenden Fensteröffnungen zu überprüfen. Sind die bestehenden Fensteröffnungen der Nutzung angemessen und wird das Potential solarer Gewinne effizient ausgenutzt? Kann durch eine Vergrößerung bestehender und Schaffung neuer Fensteröffnung der Anteil solarer Gewinne erhöht werden? Im Zuge der Fassadensanierung sind die Bestandsfenster im Hinblick auf Dämmwert, Wärmebrückenfreiheit, Luftdichtigkeit und Schallschutz zu bewerten. Auch wenn die Amortisationszeit eines Fensteraustausches bei Betrachtung der Einsparung der Heizkosten sehr hoch ist, können hier vielfältige Synergien genutzt werden. Neben der Optimierung der solaren Erträge und der Verringerung der Transmissionswärmeverluste können Wärmebrücken vermieden werden und die Luftdichtheit verbessert werden. Der Schallschutz kann ebenfalls ein Kriterium zum Austausch der Fenster sein. Gleiches gilt in Bezug auf eine erhöhte Behaglichkeit durch eine höhere Oberflächentemperatur. 22 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle ZW20 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Einer der einfachsten und zugleich wirksamsten Maßnahmen der energetischen Gebäudesanierung ist die Dämmung der Gebäudehülle. Dabei ist jedoch im Vergleich zum Neubau ein höherer Planungsaufwand aufgrund der bereits bestehenden Anaschlusspunkte zu betreiben. So müssen beispielsweise Anschlüsse an Fenstern neu ausgebildet werden und Dachüberstände ausreichend vorhanden sein. Dabei kommt der Planung einer wärmebrückenfreien und luftdichten neuen Hülle besonderes Gewicht zu, da der pauschale Zuschlag für Wärmebrücken von 0,10 W/m²K mit zunehmender Qualität der Gebäudehülle immer deutlicher ins Gewicht fällt. Balkone und unbeheizte Gebäudeteile müssen thermisch entkoppelt oder ebenfalls gedämmt werden. Anschlüsse zum Beispiel zwischen oberster Geschossdecke, Außenwand und Dachstuhl oder an Bestandsfenstern müssen wärmebrückenfrei und luftdicht ausgebildet werden. Teilweise sind Wärmebrücken nicht vollkommen zu vermeiden, wie bei der Dämmung im Anschlussbereich der Kellerdecke an aufgehende Wände. Sie müssen an anderer Stelle kompensiert werden. Eine nachträgliche Dämmung unter der Bodenplatte kann in der Regel nicht ausgeführt werden, sodass die Dämmung an anderer Stelle erfolgen muss. Ein weiteres hohes Optimierungspotential bietet die vorhandene Haustechnik, da die Mehrheit der Gebäude mit Sanierungsbedarf ein altes Heizsystem verwendet und durch eine Sanierung der Gebäudehülle die bestehende Anlagentechnik in der Regel nicht nur veraltet sondern auch überdimensioniert ist. Neben dem einfachen Austausch des Kessels und der zentralen Anlagentechnik sind auch die Verteilung und Übergabe der Heizenergie zu überdenken und können im Rahmen einer umfassenden Sanierung auch mit der Erfüllung anderer Sanierungsziele zusammenfallen. Eine Bewertung des Angebotes nutzbarer erneuerbarer Energie sollte integraler Bestandteil der Planung neuer Haustechnik sein. Dabei sind im Gebäudebestand einige Faktoren wie Größe, Orientierung und Verschattung von solar nutzbaren Flächen oder das Flächenangebot für Erdwärmekollektoren häufig bereits definiert. Bei einer umfassenden Bestandssanierung bietet eine geregelte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung eine deutliche Reduzierung der Lüftungswärmeverluste. Voraussetzung hierzu ist eine luftdichte Gebäudehülle, die im Rahmen der Fassadensanierung hergestellt werden kann. Die Planung und Ausführung der Zu- und Abluftleitungen ist im Vergleich zum Neubau aufwendiger, können jedoch z.B. in ungenutzten Kaminen relativ einfach realisiert werden. 23 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Bei Konzeptionierung energetischer Sanierungsmaßnahmen ist es sinnvoll, die Maßnahmen im Kontext anderer Anforderungen zu betrachten. So können im Zuge von Instandsetzungsmaßnahmen und Wohnraummodernisierung energetische Ertüchtigungen umfassender geplant werden, ohne dass ein erheblicher Mehraufwand entsteht. So ist das Energiekonzept auf Grundlage einer ganzheitlichen Betrachtung bauteilbezogenen Einzelmaßnahmen in der Regel vorzuziehen. Dabei hilft auch in der Gebäudesanierung die Festlegung eines Energiestandards als Benchmark dabei, ein Zielniveau zu definieren und können zudem durch erreichen von Förderungsanforderungen zur Realisierbarkeit der Maßnahmen beitragen. Hier sind vor allem die Förderprogramme der KfW zu nennen, welche mit ihren Abstufungen die am häufigsten genutzten Energiestandards in der Altbausanierung darstellen. Bei einer ambitionierten Konzeptionierung und detaillierten Planung sind jedoch auch der Passivhausstandard und der Plusenergiehausstandard im Bestand realisierbar. So wurde in Darmstadt das energy+ Home umgesetzt. Die Sanierung des Bestandsgebäudes aus den 1970er Jahren zu einem klimaneutralen Plusenergiegebäude mit Elektromobilität wurde im Rahmen der Forschungsinitiative „ Zukunft Bau“ des Bundesinstituts für Bau- Stadt- und Raumforschung (BBSR) als reales Bauvorhaben durchgeführt. Dabei kann die Sanierungsstrategie auf einen großen Teil der Bestandsgebäude in Deutschland angewendet werden. Maßnahmen der Sanierung waren neben der Erweiterung und Optimierung des beheizten Volumens und der Umstrukturierung des Wohnraums die Dämmung (bis 280 mm) der Gebäudehülle und eine deutliche Erhöhung des Fensterflächenanteils. Die alte Ölheizung wurde abgebrochen, der entstehende Raum der Wohnnutzung zugeschlagen. Die neue Anlagentechnik stellt die nötige Energie über Luft-WasserWärmepumpe und eine Photovoltaik-Anlage bereit, ergänzt durch einen Holzkamin, der über eine Wärmepumpe in die Anlagentechnik integriert ist. Die Wärmeübergabe erfolgt über Niedrigtemperatur-Fußbodenheizung, eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung senkt die Lüftungswärmeverluste. Durch die Sanierung konnte der spezifische Transmissionswärmeverlust HT´ von 1,5 W/m²K auf 0,28 W/m²K gesenkt werden. Der Primärenergiebedarf von ehemals 408 kWh/m²a konnte ins Negative umgekehrt werden. Der Energieüberschuss der Photovoltaik-Anlage fliest in das deutsche Stromnetz ein oder speist alternativ ein Elektrofahrzeug. 24 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards [G] Bewertung von Energiekonzepten Energiekonzepte machen schon in frühen Planungsphasen eine objektive Bewertung möglich. Energiebedarf, Behaglichkeit und Emissionen können über Kennwerte und Maßnahmenbeschreibungen mit vertretbarem Aufwand recht präzise ermittelt und bewertet werden. Im Sinne einer Gesamtbetrachtung sind vier Dimensionen – ökologische, ökonomische, soziale und architektonische Bewertung – wichtig: Ökologische Bewertung Sie betrachtet mögliche negative Folgewirkungen der Energienutzung und - Lebenszyklusbetrachtung gewinnung auf die Umwelt. Die primäre Bewertungsgröße ist die Emission von CO2 Anlage ZW10 bzw. äquivalenter Stoffe. Auch der Primärenergiebedarf bezieht sich durch die Berücksichtigung des Primärenergiefaktors letztendlich auf die Emission von CO2. Die Bilanzierung erfolgt nach allgemein anerkannten Methoden. Dabei sind die Bilanzierungsgrenzen von entscheidender Bedeutung und vorab zu bestimmen. Während die Energieeinsparverordnung für Wohngebäude nur den primärenergetischen Bedarf an Heizwärme und Warmwasserwäre sowie für Kühlung bilanziert, betrachten andere Gebäudeenergiestandards andere Systemgrenzen. Abb. 16 Bauteile Bilanzierungsumfang verschiedener Gebäudeenergiestandards, Quelle: Detail Energieatlas, B 6.19 25 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Ökonomische Bewertung Hier steht die Gesamtwirtschaftlichkeit von Maßnahmen zur Optimierung der Energieeffizienz, zur Nutzung regenerativer Energiequellen und zur Ökoeffizienz von Projekten auf dem Prüfstand. In diesem Zusammenhang geht die immer noch weit verbreitete alleinige Betrachtung der Investitionskosten und ihrer Minimierung am Ziel vorbei. Nur in Verbindung mit einer Analyse der laufenden Kosten, von Fördermaßnahmen und ggf. zu erwirtschaftenden Einnahmen aus der Nutzung erneuerbarer Energien lässt sich ein Gesamtbild der Ökonomie einer Maßnahme erreichen. Ziel ist die Betrachtung der Kosten über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes. Soziale Bewertung Bei der Beurteilung von Energiekonzepten müssen insbesondere die Auswirkungen auf die Nutzer berücksichtigt werden, denn die Nutzerakzeptanz ist für das Wohlbefinden und für einen planungsgemäßen Betrieb letztlich die entscheidende Voraussetzung. Neben dem thermischen Komfort beeinflussen vor allem der visuelle, akustische und olfaktorische Komfort (z.B. Empfindungstemperatur, Raumluftfeuchte und Luftbewegung) das Behaglichkeitsempfinden. Zudem stellen die Möglichkeiten, auf das Raumklima einwirken zu können (z.B. öffenbare Fenster, individuell regelbarer Sonnen- bzw. Blendschutz etc.), weitere bedeutende Einflussgrößen für die Zufriedenheit der Nutzer dar. Architektonische Bewertung Energiekonzepte können das Erscheinungsbild von Gebäuden und Räumen entscheidend prägen. Sie sollen die Architektur im positiven Sinn formen und damit einer Baukultur sichtbaren Ausdruck verleihen, die sich den großen gesellschaftspolitischen Herausforderungen unserer Zeit stellt. 26 Lebenszyklusbetrachtung ZW10 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards [G] Gebäudeenergiestandards als Zielvereinbarung Als Grundlage für die Entwicklung eines Energiekonzepts ist eine klar formulierte Vereinbarung über die energetischen Ziele für das Gebäude zweckmäßig. Eine Orientierung können energetische Standards bieten, die durch eindeutige Definitionen bezüglich der energetischen Anforderungen, Berechnungsmethoden und Nachweisverfahren beschrieben sind. Abb. 17 Etablierte Energiestandards für Gebäude und ihre Definitionen, Quelle: Wärmen und Dämmen Energiekonzepte,Prinzipien, Anlagen S.39 Über die Standards hinausgehende Zielsetzungen können auf Basis von Definitionen erfolgen. So lässt sich z.B. die Zielvereinbarung nach einem „CO2-neutralen Gebäude“ umsetzen, indem der gesamte Energiebedarf während der Betriebsphase oder auch im gesamten Lebenszyklus durch erneuerbare Energien bereitgestellt wird. Energiestandard Der Energiestandard eines Gebäudes beschreibt, wie groß der Energiebedarf des Hauses pro Quadratmeter und Jahr ist, um ein behagliches, der Funktion entsprechendes Wohnklima herzustellen. Generell wird ein bestimmter Energiestandard durch bauliche Maßnahmen und die Haustechnik erreicht. Energieausweis Das Nutzerverhalten hat keinen Einfluss auf den Standard, beeinflusst aber den wirklichen Verbrauch sehr stark. Stimmen berechnete Bedarfswerte und reale Verbrauchswert nicht überein, muss kein Rechenfehler vorliegen. Eventuell können Aussagen über das Nutzerverhalten rückgeschlossen werden. Gerade optimierte Bauweisen können ihr Potential nur ausschöpfen, wenn der Nutzer bewusst handelt, zum Beispiel „richtig“ lüftet. 27 ZW35 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Der Mindeststandard für energiesparendes Bauen wird durch die Energieeinsparverordnung gesetzlich festgeschrieben und mit jeder Novellierung in einem wirtschaftlich zumutbaren Rahmen verschärft. Die Anforderungen richten sich maßgeblich an Die Energieeinsparverordnung 2014 ZW02 den Jahresprimärenergiebedarf Qp sowie den spezifischen Transmissionswärmeverlust HT. Die Vorgabe eines maximal zulässigen Wertes für den Primärenergiebedarf berücksichtigt dabei das ganze „System Haus“ bis hin zum eingesetzten Energieträger. Der Transmissionswärmeverlust fokussiert dagegen rein die Qualität der Gebäudehülle. Dies hat den Hintergrund, dass auch der Einsatz hocheffizienter und regenerativer Anlagentechnik nicht dazu führt, dass die Gebäudehülle unter den in der Wärmeschutzverordnung WSchV 95 definierten Standard sinkt. Anhaltswerte für Wohngebäude Wohnhäuser aus den 1960er und 1970er Jahren haben etwa einen Wärmebedarf von 300 kWh/m²a. Der Heizwärmebedarf der deutschen Wohnhäuser lag im Jahr 2002 durchschnittlich bei etwa 160 kWh/m²a. Die bis 31. Januar 2002 geltende Wärmeschutzverordnung (WSchV 95) Deutschlands schrieb für Neubauten einen maximalen Heizwärmebedarf von 54 bis 100 kWh/m²a vor. Die Sanierung eines Altbaus mit Passivhaus-Komponenten kann mit wirtschaftlichem Aufwand einen Heizwärmebedarf von 30 kWh/m²a erreichen (sog. Umbau zum "3Liter-Haus"). Vorsicht beim Vergleich Bei allen Angaben muss darauf geachtet werden, auf welcher Grundlage diese angegeben werden: Nur Heizung / oder auch Warmwasser / oder sogar der Haushaltsstrom? Auf welche Bezugsfläche sind die Kennwerte bezogen? (Es gilt in der Regel Bruttogeschossfläche > Gebäudenutzfläche> Hauptnutzfläche > Wohnfläche > beheizte Wohnfläche) Ist mit der Leistungsangabe die Endenergie oder die Primärenergie gemeint? Die Werte sind oft nur mit Kenntnis des Anlagenaufbaus ineinander zu überführen. 28 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen ZW08 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Bekannte Gebäudeenergiestandards und -labels In der Bauwirtschaft gibt es eine Vielzahl von Energiestandards, die teilweise nicht durch Normen festgelegt sind. Es gibt aber übliche und allgemein anerkannte Standards, die sich durch Vorhandensein von Angeboten zur Zertifizierung und Qualitätssicherung auszeichnen. Eine Übersicht und Beschreibung bekannter Gebäudeenergiestandards in Deutschland und der Schweiz gibt die folgende Auflistung: Solarhaus: Bezeichnung ohne klare Definition für Gebäude, deren Ausrichtung und Zonierung auf die Nutzung solarer Einstrahlung optimiert sind. Bauteile dienen als passive (Fenster, Speichermassen) und aktive (Solarthermie) Wärmekollektoren. Niedrigenergiehaus: Der Standard wurde 1987 mit dem Ziel eingeführt, den nach WSchV 95 zulässigen Heizwärmebedarf um 25% bis 30% zu unterschreiten. Als Maximalwert des Heizwärmebedarfs wurden 70 kWh/m²a festgelegt. Der Grenzwert ist mittlerweile vom gesetzlichen Mindeststandard überholt. Heute besteht der Begriff ohne klare Definition für die Absicht des Energiesparenden Bauens. X-Liter-Häuser: Hier ist der Heizöl-Bedarf/m²a gemeint, der überschlägig ein Zehntel des Bedarfs in kWh/m²a entspricht. Eine sehr plakative, allerdings auch unpräzise Bezeichnung. So ist die Bilanzumfang und -ebene nicht definiert (mit Trinkwasser oder ohne, Nutz-, End- oder Primärenergie) Oft wird für Niedrigenergiehäuser als 3Liter-Häuser geworben, dieser Wert ist aber nur mit sorgfältiger Planung und umfangreichen Maßnahmen zu erreichen. Ein Passivhaus kommt demnach im Jahr mit weniger als 1,5 l/m²a für die Heizung aus. Wenn jedoch das Trinkwasser mit bilanziert wird, sind es bereits 3-4 l/m²a. EnEV Referenzgebäude: Das Referenzgebäude dient der EnEV zur Festlegung des Höchstwerts des Primärenergiebedarfs. Dabei sind keine festen zu erreichenden Grenzwerte hinterlegt. Der Höchstwert wird aufgrund der geplanten Gebäudekubatur und einem Ausführungsstandard, der dem Stand der Technik entspricht, ermittelt. Wie dieser Höchstwert im realen Gebäude erreicht wird, ist dabei freigestellt. KfW-Effizienzhaus 40, 55, 70, 85, 100, 115, Denkmal: KfW-Effizienzhäuser werden in Relation zum Referenzgebäude der EnEV definiert. Als Beispiel darf das KfWEffizienzhaus 70 den Jahres-Primärenergiebedarf (Qp) von 70 % und den Transmissionswärmeverlust (HT´) von 85 % der errechneten Werte für ein Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der EnEV nicht überschreiten. Gleichzeitig darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein, als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV zulässig. Da der Standard an die EnEV gekoppelt ist, steigen die Anforderung im Gegensatz 29 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards zum Niedrigenergiehaus-Label analog zu den gesetzlichen Vorgaben. Die KfWEffizienzhäuser bestehen derzeit für Altbauten als KfW-Effizienzhaus 115, 100, 85 und 70 sowie für den Neubau als KfW-Effizienzhaus 70, 55 und 40, wobei die letzteren beiden auch über den Nachweis eines Passivhauses erlangt werden können. Zusätzlich besteht seit 2012 ein Förderprogramm KfW-Effizienzhaus Denkmal, welches deutlich gelockerte Anforderungen stellt und Baudenkmälern und erhaltenswerter Bausubstanz vorbehalten ist. Schweizer Minergie-Standard: Für neue Wohnbauten im Minergie-Standard gilt eine zehnprozentige Unterschreitung der gesetzlichen Anforderungen an der gewichteten Energiekennzahl (nach Norm SIA 380/1:2009), was derzeit einen Maximalwert von 38 kWh/m²a ergibt. In der gewichteten Energiekennzahl ist Heizung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Klimatisierung berücksichtig, durch verschiedene Primärenergiefaktoren gewichtet und auf die beheizte Bruttogeschossfläche als Energiebezugsfläche bezogen. Somit entspricht der Wert in etwa dem deutschen Primärenergiebedarf. Als Nebenanforderung gilt weiterhin eine Begrenzung der Mehrkosten gegenüber Erstellungskosten konventioneller Vergleichsobjekte auf maximal 10 %. Passivhaus, Minergie-P-Standard: Der Passivhausstandard ist eine klare und umfangreiche Definition eines Standards, der seit den 90er Jahren unverändert Bestand hat, da er sich unabhängig von gesetzlichen Vorgaben an physikalischen und bautechnischen Gesetzmäßigkeiten orientiert. Der Heizwärmebedarf ist begrenzt auf weniger als 15,4 kWh/m²a oder alternativ eine Heizlast unter 10 W/m², der Primärenergiebedarf inkl. Haushaltstrom darf maximal 120 kWh/m²a bezogen auf die Wohnfläche betragen. Wärmebrückenfreiheit, Luftdichtheit und Anforderungen an die Fenster werden in Nebenbedingungen geregelt. Der Schweizer Minergie-P-Standard weicht leicht von den Anforderungen des Passivhauses ab. Die gewichtete Energiekennzahl darf maximal 30 kWh/m²a (60 % der gesetzlichen Standards) betragen, dabei fließt neben Heizung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Klimatisierung auch die Hilfsenergie zur Wärmeerzeugung mit ein. Zusätzlich gelten Anforderungen an die Luftdichtheit (n50 < 0,6 h-1). Die Nebenanforderung an die Baukosten sind gegenüber dem Minergie-Standard gelockert auf maximal 15 % Überschreitung der Baukosten eines konventionellen Baus. Niedrigstenergiehaus: Das Niedrigstenergiehaus oder „nearly zero-energy-building“ ist eine durch die EU Gebäuderichtlinie 2010 festgelegte Zielvereinbarung für Neubauten ab 2020. Dabei fordert die Richtlinie „ein Gebäude, das eine sehr hohe Gesamtenergieeffizienz aufweist. Der fast bei null liegende Energiebedarf sollte zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen – einschließlich 30 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Energie aus erneuerbaren Quellen, die am Standort oder in der Nähe erzeugt wird – gedeckt werden.“ Eine konkretere Definition steht derweil noch aus. Nullheizenergiehaus: Ziel ist es, dass das Gebäude seine Heizenergie im Jahresmittel rein über interne und solare Gewinne deckt oder die Wärme selbst bereitstellt. Saisonale Speicher und die Einspeisung von Strom aus Photovoltaik-Anlagen in das Stromnetz dienen dabei der Bereitstellung bzw. Produktion der Wärme im Winter. Nullheizkostenhaus, Flatrate-Haus: Hier ist die Betrachtungsebene nicht die Energie sondern die Heizkosten. Ziel ist es die Kosten für die Heizung komplett auf null zu reduzieren. Bei Flatrate-Häusern ist der Heizenergiebedarf so weit reduziert, dass eine Verbrauchsmessung nicht mehr wirtschaftlich ist. Nullemissions-Haus, zero-emission: Hier suggeriert der Begriff, dass das Gebäude keine klimaschädlichen Emissionen produziert. Eine genaue Betrachtung der Bilanzgrenzen ist notwendig, um Missverständnisse zu vermeiden. Häufig wird die „CO2Neutralität“ nur über die Jahresbilanz erreicht, auch der Bilanzumfang ist nicht eindeutig festgelegt. Null-Energie-Häuser („net-zero“): Null-Energie-Häuser benötigen in der Jahresbilanz keinen Netto-Energiebezug von außen. Dabei besteht weiterhin eine Netzabhängigkeit, da ein saisonaler Speicher benötigt wird. Auch hier fehlen klare Definitionen in Bezug auf den Bilanzumfang. Plus-Energie-Haus: Das Plus-Energie-Haus produziert im Jahresmittel neben der selbst benötigten Energie einen Netto-Energieertrag, der in das öffentliche Netz eingespeist wird (Stromnetz, Nahwärme etc.). Auch hier fehlen klare Definitionen. Effizienzhaus-Plus: Das Effizienzhaus-Plus ist ein Modellvorhaben des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung in Zusammenarbeit mit dem Frauenhoferinstitut zur Entwicklung eines Standards für Gebäude mit Netto-Energieertrag. Das Effizienzhaus-Plus-Niveau definiert einen negativen Jahresprimärenergiebedarf (∑QP < 0 kWh/m²a) und einen negativen Jahresendenergiebedarf (∑Qe < 0 kWh/m²a) als Zielwert, berechnet nach der DIN V 18599 unter Einbeziehung des Strombedarfs für Beleuchtung und Haushaltsgeräte. Weiterhin müssen die Vorgaben der EnEV eingehalten werden. Aus den Zielwerten resultiert im Jahresmittel eine NettoEnergielieferung nach außen. Minergie-A Standard: Der Schweizer Minergie-A Standard schreibt ähnlich dem Effizienzhaus-Plus im Jahresmittel eine Netto-Energielieferung nach außen vor. Zusätzlich wird jedoch auch ein Maximalwert für die graue Energie, also die zur Herstellung des Gebäudes notwendige Energie, aufgestellt. 31 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards [V] KfW-Effizienzhäuser Einer der wichtigsten klar definierten Energiestandards und gleichsam die bedeutendste Förderung des Bundes für energiesparendes Bauen für Wohngebäude in Neubau und Bestand wurde von der Kreditanstalt für Wiederaufbau ins Leben gerufen, die im Auftrag des Bundes die Fördermittel vergibt. „Die Förderung von energieeffizientem Wohnbau wird jetzt für Neubau und Altbausanierung in zwei KfW-Programmen gebündelt. Das macht die Programme übersichtlicher und die Förderkriterien vergleichbar. Es gilt die einfache Formel: Je höher die Energieeffizienz des Gebäudes, umso attraktiver ist die Förderung“. Einheitlicher Förderstandard für Neubau und Sanierung wird zukünftig das neue „Effizienzhaus“ sein. Diese Marke knüpft an das erfolgreiche KfWEnergiesparhaus im Neubau und erweitert es um den Bereich der Sanierung.“ 1 Demnach teilt sich die Förderung in die Förderprogramme - Energieeffizient Bauen – Kredit (KfW-Programm 153) - Energieeffizient Sanieren – Kredit (KfW-Programm 151/152) - Energieeffizient Sanieren – Investitionszuschuss (KfW-Programm 430) - Energieeffizient Sanieren – Baubegleitung – Zuschuss (KfW-Programm 431) Einzelheiten zu den Förderbedingungen können den Merkblättern zu den einzelnen Förderprogrammen entnommen werden, zu finden auf der Internetseiten der KfW (www.kfw.de). Da die Förderbedingungen von Zeit zu Zeit angepasst werden, ist es ratsam, vor Förderantrag die Merkblätter mit den allgemeinen Förderbedingungen wie auch den technischen Mindestanforderungen und Vorgaben zur Bilanzierung eingehend zu studieren. Im Folgenden werden die einzelnen Förderprogramme vorgestellt. KfW-Programm „Energieeffizient Bauen“ –Kredit (KfW-Programm 153) – KfWEffizienzhaus im Neubau Anforderungsniveaus sind der Jahres-Primärenergiebedarf und der Wärmeschutz der Gebäudehülle, welche die zulässigen Werte für Neubauten nach geltender EnEV um einen bestimmten Prozentsatz unterschritten müssen. Je geringer der JahresPrimärenergiebedarf und die Transmissionswärmeverluste, desto höher die Förderung. Finanziert wird die Errichtung oder der Ersterwerb von: 1 Zitat: Wolfgang Kroh, Vorstand der KfW Bankengruppe, Presseerklärung vom 19.03.2009 32 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards KfW-Effizienzhaus 70: KfW-Effizienzhäuser 70 dürfen einen Jahres- Primärenergiebedarf Qp von 70 % und den Transmissionswärmeverlust HT' von 85 % Bilanzierungsverfahren ZW03/ZW04 der errechneten Werte für das entsprechende Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der geltenden EnEV nicht überschreiten. Dabei darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV zulässig. KfW-Effizienzhaus 55 / Passivhäusern: KfW-Effizienzhäuser 55 dürfen einen JahresPrimärenergiebedarf Qp von 55 % und den Transmissionswärmeverlust HT' von 70 % der errechneten Werte für das entsprechende Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der geltenden EnEV nicht überschreiten. Dabei darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV zulässig. In dieser Programmvariante werden auch Gebäude gefördert, die nach dem Passivhaus Projektierungspaket (PHPP) einen Jahres-Primärenergiebedarf Qp von nicht mehr als 40 kWh pro m² Gebäudenutzfläche (AN) und einen Jahres-Heizwärmebedarf von nicht mehr als 15 kWh pro m² Wohnfläche aufweisen. KfW-Effizienzhaus 40: KfW-Effizienzhäuser 40 dürfen einen Jahres- Primärenergiebedarf Qp von 40 % und den Transmissionswärmeverlust HT' von 55 % der errechneten Werte für das Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der geltenden EnEV nicht überschreiten. Dabei darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der geltenden EnEV zulässig. Mit den zunehmenden Anforderungen an den Effizienzstandard der Gebäude gewinnt auch die Qualität der Bauausführung an Bedeutung. Deshalb gelten für die KfWEffizienzhaus-Niveaus 55 und 40 zusätzliche Anforderungen an die Planung und Baubegleitung durch Sachverständige, welche zum Erreichen des jeweiligen Standards nachzuweisen sind. Bisher ist Sachverständiger für die Baubegleitung im Sinne des Förderprogramms, wer nach EnEV §21 Energieausweise für bestehende Wohngebäude erstellen darf. Ab dem 1.6.2014 gilt jedoch nur noch als Sachverständiger für die Baubegleitung im Sinne des Förderprogramms, wer in der EnergieeffizienzExpertenliste für Förderprogramme des Bundes unter dem Modul Planung und Umsetzung gelistet ist. Seit dem 1. Juli 2010 gewährt die KfW ergänzend zum Förderkredit Tilgungszuschüsse für die KfW-Effizienzhäuser 55 und 40. Der Nachweis des Niveaus KfW-40 wird mit 10 % des Zusagebetrags bezuschusst, ein KfW-55- oder Passivhaus-Niveau mit 5 %. Gefördert werden alle Träger und Trägerinnen von Investitionsmaßnahmen für selbst genutzte und vermietete Wohngebäude. 33 Wärmeschutz ZW11 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards Ein Bauherr, der ein KfW-Effizienzhaus-70 errichtet, hat aufgrund der verschärften Energieträger und deren Anforderung an die Gebäudehülle bereits einen großen Schritt zu einem bedarfsop- Bewertung timierten Gebäude vollzogen. Das Anforderungsniveau bleibt allerdings trotzdem die ZW23 Primärenergie und nicht der Heizwärmebedarf. Und hier werden praktisch nur fossile Energieträger bilanziert. Wer seinen Bedarf über die Verbrennung von Biomasse deckt, erfüllt die oben stehenden Vorgaben mit Leichtigkeit. Findige Geschäftsleute haben gerade im Bereich der Reihenhäuser einen Marketing der recht profitablen Weg beschritten, der leider auf Kosten der ökologischen Dienstleistung Zielsetzung geht. Bei besonders kompakten Bauweisen ist das Anforderungsniveau an die Gebäudehülle vergleichsweise gering (ähnlich WschV 95), eine Minderung um 30% aufgrund der fortgeschrittenen Bautechnik leicht möglich. Wird hier als Wärmeerzeuger ein Pelletofen eingesetzt, ist auch die Bedingung Primärenergie erfüllt (PE-Faktor Holz: 0,2 / 0,3). Diese Reihenhäuser werden anschließend mit einem Qualitätssiegel beworben, das sie selbstverständlich erfüllen – verbrennen allerdings trotzdem Unmengen an Pellets. Abgrenzung zum Passivhaus Ein KfW-Effizienzhaus 55 wird von der KfW in gleichem Maße gefördert und bezuschusst wie ein Passivhaus, darf jedoch nicht mit diesem verwechselt werden. Die hochwertige Gebäudehülle des KfW-Effizienzhauses 55 hat zwar einen gegenüber dem EnEV-Standard stark verminderten Heizwärmebedarf zur Folge, dieser kann aber immer noch weit vom Standard eines Passivhauses entfernt sein. Denn eine Lüftungsanlage ist hier keine Pflicht – der geringe Primärenergiebedarf kann auch erzielt werden, indem zur Deckung des Heizwärmebedarfs solare oder regenerative Anlagentechnik zum Einsatz kommt, die einen niedrigen Primärenergiefaktor besitzt. Selbst ein KfW-Effizienzhaus 40 erfüllt nicht automatisch den Passivhaus-Standard, da für das Erreichen der beiden Niveaus Anforderungen auf unterschiedlichen Bilanzierungsebenen gestellt werden – zum einen an die Primärenergie, zum anderen an den Heizwärmebedarf. Umgekehrt gilt: Ein Passivhaus muss auch nicht unbedingt die Kriterien für ein KfWEffizienzhaus 55 erfüllen. Würde ein Passivhaus ausschließlich direkt über Strom beheizt, entsteht leicht ein Primärenergiebedarf von mehr als 40 kWh/m²a. Nur ein Passivhaus mit effizienter Lüftungsanlage, aktiven Solarsystemen oder effizienter Wärmepumpe kann gleichzeitig auch ein KfW-Effizienzhaus-55 sein. 34 „Energieberatung“ ZW41 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards KfW-Programm „Energieeffizient Sanieren – Kredit“ (KfW-Programm 151) und „Energieeffizient Sanieren– Investitionszuschuss“ (KfW-Programm 430) – Effizienzhäuser im Bestand Die KfW-Effizienzhausstandards existieren mit gelockerten Bedingungen auch für Bestandsgebäude, deren Bauantrag vor dem 01.01.1995 gestellt wurde. Hier werden der Ersterwerb eines sanierten Gebäudes oder einer Wohnung sowie alle Maßnahmen für eine Sanierung zum KfW-Effizienzhaus gefördert – in Form von einem Investitionszuschuss oder als Kredit. Förderanträge stellen können z. B. Eigentümer, Eigentümergemeinschaften, Wohnungsunternehmen und -genossenschaften für selbst genutzte und vermietete Ein- und Zweifamilienhäuser mit maximal zwei Wohneinheiten sowie Contracting-Vorhaben. Einspar-Contracting-Vorhaben bezieht sich auf ein Angebot für Maßnahmen, die mit einer vom Einspar-Contractor garantierten Energieeinsparung einher gehen. Nach Vertragsabschluss erhält der Contractor als Gegenleistung einen Teil der eingesparten Energiekosten. Die KfW bietet im Rahmen von Bestandsbauten folgende Förderprogramme an: KfW-Effizienzhaus 115: KfW-Effizienzhäuser 115 dürfen einen Jahres- Primärenergiebedarf Qp von 115 % und den Transmissionswärmeverlust HT' von 130 % der errechneten Werte für das entsprechende Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der geltenden EnEV nicht überschreiten. Dabei darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV zulässig (unter Berücksichtigung des 40-prozentigen Zuschlags gemäß § 9 Absatz 1 der EnEV). KfW-Effizienzhaus 100: KfW-Effizienzhäuser 100 dürfen einen Jahres- Primärenergiebedarf Qp von 100 % und den Transmissionswärmeverlust HT' von 115 % der errechneten Werte für das entsprechende Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der EnEV nicht überschreiten. Dabei darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV zulässig (unter Berücksichtigung des 40-prozentigen Zuschlags gemäß § 9 Absatz 1 der EnEV). KfW-Effizienzhaus 85: KfW-Effizienzhäuser 85 dürfen einen Jahres- Primärenergiebedarf Qp von 85 % und den Transmissionswärmeverlust HT' von 100 % der errechneten Werte für das entsprechende Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der EnEV nicht überschreiten. Dabei darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV zulässig (unter Berücksichtigung des 40-prozentigen Zuschlags gemäß § 9 Absatz 1 der EnEV). 35 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards KfW-Effizienzhaus 70: KfW-Effizienzhäuser 70 dürfen einen Jahres- Primärenergiebedarf Qp von 70 % und den Transmissionswärmeverlust HT' von 85 % der errechneten Werte für das entsprechende Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der EnEV nicht überschreiten. Dabei darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV zulässig (unter Berücksichtigung des 40-prozentigen Zuschlags gemäß § 9 Absatz 1 der EnEV). KfW-Effizienzhaus 55: KfW-Effizienzhäuser 55 dürfen einen Jahres- Primärenergiebedarf Qp von 55 % und den Transmissionswärmeverlust HT' von 70 % der errechneten Werte für das entsprechende Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der EnEV nicht überschreiten. Dabei darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV zulässig (unter Berücksichtigung des 40-prozentigen Zuschlags gemäß § 9 Absatz 1 der EnEV). KfW-Effizienzhaus Denkmal: Seit 2012 besteht zudem ein Effizienzhausstandard, der in besonderer Weise auf die erschwerten Sanierungsbedingungen bei Wohngebäuden eingeht, die als Baudenkmal nach den Denkmalschutzgesetzen der Bundesländer (Denkmalliste oder per Gesetz) oder durch die Kommune als sonstige besonders erhaltenswerte Bausubstanz eingestuft werden. Dabei ist der Baustein analog zu den anderen Effizienzhaus-Bausteinen als Förderprogramm für Komplettsanierungen angelegt. Baudenkmäler dürfen nach der Sanierung einen Jahres-Primärenergiebedarf Qp von 160 % des errechneten Wertes für das entsprechende Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der EnEV2009 nicht überschreiten. Für den Transmissionswärmeverlust bestehen keine festen Vorgaben, jedoch ist von einem Sachverständigen nachzuweisen, dass alle mit dem Denkmalschutz vereinbare Maßnahmen zu Reduzierung der Transmissionswärmeverluste durchgeführt wurden. In Ausnahmefällten darf auch der Primärenergiebedarf noch höher liegen. Auch dieses muss durch den Sachverständigen begründetet sein. Als Sachverständiger sind demnach nur jene zugelassen, die in der Expertenliste für die Bundesprogramme als "Energieberater für Baudenkmale" geführt werden. Sind die Bedingungen erfüllt, bestehen Förderungen entweder als Kredit mit Tilgungszuschuss in Höhe von 2,5 Prozent oder alternativ als Zuschuss in Höhe von 10 Prozent der Investitionskosten, maximal jedoch 7.500 Euro pro Wohneinheit zur Verfügung. Werden die Programmanforderungen für die Sanierung zum KfW-Effizienzhaus nachweislich eingehalten, werden je nach Niveau Tilgungs- bzw. Investitionszuschüsse gewährt. 36 ZW05 Klimagerechtes Bauen und Gebäudeenergiestandards KfW-Programm Energieeffizient Sanieren – Einzelmaßnahmen (KfW-Programm 152) Neben den definierten Effizienzhäusern bietet die KfW eine Förderung bei Durchführung von Einzelmaßnahmen in der Bestandssanierung. Hier wird kein Energiestandard für das komplette Gebäude festgelegt, sondern die Maßnahmen an einzelnen Bauteilen isoliert betrachtet. Die KfW legt hierfür Mindestanforderungen fest, die gegenüber dem Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der EnEV und der bauteilbezogenen Höchstwerte der Tabelle 1 der Anlage 3 der EnEV einen höheren energetischen Anspruch haben. Förderfähig sind: Wärmedämmung von Wänden, Dachflächen, Geschossdecken Erneuerung der Fenster und Außentüren Erneuerung/Einbau einer Lüftungsanlage Erneuerung der Heizungsanlage Optimierung der Wärmeverteilung bei bestehenden Heizungsanlagen Aufgrund der isolierten Betrachtungsweise der Mindestanforderungen einzelner Bauteile ist unabhängig von den Vorgaben die Auswirkungen auf das komplette Gebäude zu betrachten. So fordert die KfW, die Angemessenheit der Maßnahmen unter Berücksichtigung der Auswirkungen auf die thermische Bauphysik und energetische Haustechnik am gesamten Gebäude neben der Übereinstimmung mit den Mindestanforderungen durch einen Sachverständigen bestätigen zu lassen. Auch wenn grundsätzlich eine umfassende Sanierung einer bauteilbezogenen Sanierung vorgezogen werden sollte, kann diese Förderung insbesondere bei kleinen Maßnahmen oder einer schrittweisen Vorgehensweise eine sinnvolle Alternative sein. Energieeffizient Sanieren- Baubegleitung (KfW-Programm 431) Neben der Förderung der Baumaßnahmen selbst fördert die KfW auch die qualifizierte fachliche Baubegleitung durch einen Sachverständigen während der Sanierungsphase in Form eines Zuschusses als Sonderförderung. Hier gilt bereits jetzt nur als Sachverständiger, wer in der Energieeffizienz-Expertenliste für Förderprogramme des Bundes unter dem Modul Planung und Umsetzung gelistet ist. 37 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Praxisbeispiel zum Zertifikatslehrgang Inhaltsverzeichnis Praxisbeispiel zum Zertifikatslehrgang 1 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen (ZW08) 2 Klärung des gesetzlichen Rahmens (ZW02) 21 Eckpunkte des Energetischen Konzepts (ZW05) 26 Bilanzierung des Gebäudes (ZW03 und ZW04) 35 Quellennachweis 43 Abbildungsnachweis 43 Lernziel Die vorliegende Anlage betrachtet den Themenbereich der „Klärung der Ausgangslage“ und der „Definition des Sanierungsziels“ und rekapituliert anhand des Praxisbeispiels die Studienbriefe ZW02 bis ZW8. Zunächst ist der Ist-Zustand des Gebäudes aufzunehmen (ZW08). Diese Eingangsdaten ergeben unter Verwendung der Bilanzverfahren bereits die energetischen Kennzahlen des Ist-Zustandes (ZW03-04), wodurch eine Einschätzung der energetischen Qualitäten des unsanierten Bestandsgebäudes möglich wird. Weiterhin ist zu ermitteln, welche gesetzlichen Vorgaben gelten und auf welche Weise diese am günstigsten eingehalten werden können (ZW02). Über dieses gesetzliche Mindestmaß hinaus ist können zudem Eckpfeiler des Sanierungskonzepts unter Rücksichtnahme auf die Bauherrenwünsche erstellt werden(ZW05). Im weiteren Verlauf können diese Punkte vertieft (Gebäudehülle ZW20, Lüftung ZW22, Heizungssysteme ZW31, Photovoltaik ZW34) und in einer Beratung zusammengefasst werden (Bafa-Bericht ZW37). 1 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen (ZW08) Zielsetzung der Gebäudeaufnahme Nicht nur die Feststellung des energetischen Ist-Zustandes und der Potentiale zur energetischen Sanierung sind Ziel der Bestandsaufnahme. Im Sinne einer ganzheitlichen Planung muss die Betrachtung bei der Gebäudeaufnahme weiter gefasst werden und auch die Belange anderer Sanierungsziele berücksichtigen, da diese sich gegenseitig beeinflussen. So kann im gegeben Beispiel die Instandsetzung des Außenputzes eine nachträgliche Dämmung nach sich ziehen. Ebenso kann die Modernisierung des Wohnraums auch größere Fensteröffnungen vorsehen, die sich auf die Transmissionswärmeverluste und solaren Gewinne auswirkt. Neben den definierten Zielen der Bauaufnahme ist stets auch auf offensichtliche und versteckte Bauschäden sowie auf die Einhaltung von gesetzlichen Vorgaben (z.B. Austauschpflichten durch die EnEV, Vorgaben des Brandschutzes, Auflagen des Denkmalschutzes) zu achten und hinzuweisen (Hinweispflicht). Der Bauherr des Praxisbeispiels wünscht neben der energetischen Ertüchtigung auch die Instandsetzung und Instandhaltung der Gebäudesubstanz und die Modernisierung des Wohnraums. Die Erweiterung des Wohnraums soll optional mit betrachtet werden (Ausbau des südlichen Kellerraums als Hobbyraum, Ausbau des Daches). Sichtung der vorliegenden Unterlagen und Beschaffung weiterer Daten Zunächst sollten die vorhandenen Unterlagen gesichtet werden. In unserem Praxisbeispiel liegen genaue Planunterlagen für das Gebäude durch den Architekten, der das neue Wohnraumkonzept geplant hat, vor, aus dem alle Gebäudemaße hervorgehen. Handwerkerrechnungen oder Baubeschreibungen liegen nicht vor. Aus den Nebenkosten geht hervor, dass der Haushalt im Schnitt 4.500 kWh Strom und 5.015 m³ (1m³=10kWh) Erdgas pro Jahr verbraucht. In Anbetracht der Tatsache, dass das Haus im Moment von einem kinderlosen Ehepaar bewohnt wird, beide berufstätig und dementsprechend wenig zu Hause sind, liegt der Verbrach sehr hoch. Für das Gebäude liegen weder dem Bauherrn noch dem Stadtplanungsamt Pläne aus dem Baujahr vor. Seitens des Architekten besteht eine Planung für die Umbaumaßnahmen im Wohnraum, die durch ein genaues Aufmaß des Bestands erstellt wurde. Für die Wünsche des Bauherrn, den Wohnraum über einen Ausbau des Dachgeschoss zu erweitern oder den Kellerraum im Süden als Hobbyraum zu nutzen, existiert noch keine Planung. 2 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Abb. 1 Planung Kellergeschoss (links) und Erdgeschoss (rechts), Quelle: Ina Planungsgesellschaft Abb. 2 Planung 1. Obergeschoss (links) und Dachgeschoss (rechts), Quelle: Ina Planungsgesellschaft Abb. 3 Planung Längsschnitt (links) und Querschnitt (rechts), Quelle: Ina Planungsgesellschaft 3 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Erstellung neuer bzw. Abgleich der vorhandenen Bestandspläne Die Planunterlagen des Architekten können als Grundlage für die Energiebilanz gut genutzt werden. Dennoch sollten diese bei einem Vor-Ort-Termin überprüft werden. Dabei sollten insbesondere auch die Fenster und, falls vorhanden, Heizkörpernischen festgehalten werden. Die Bauteilaufbauten können z.T. einer Baubeschreibung entnommen werden, die durch den Bauherrn zur Verfügung gestellt wurde. Diese sollten bei einer Sichtprüfung überprüft werden und die ermittelten U-Werte mit denen aus Tabellen bzw. den Baualtersklassen verglichen und ergänzt werden. Im Rahmen eines öffentlich-rechtlichen Nachweises darf auf die Vereinfachungen durch die „Regeln für die Datenaufnahme und Datenverwendung im Wohngebäudebestand“ des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) zurückgegriffen werden. So kann relativ schnell ein Ergebnis erzielt werden. Die spätere, abschließende Bilanzierung des Gebäudes, die Auslegung der Anlagentechnik und die Planung anderer Ausführungsdetails sollte jedoch auf Basis einer genauen Gebäudeaufnahme erfolgen. Hier eine Gegenüberstellung der Flächen ermittelt nach den Regeln zur Datenaufnahme des DIBt und der Flächen nach einem exakten Aufmaß: Regel nach DIBt nach DIBt nach Aufmaß Fensterfläche (inkl. Außentüren) 20 % der Wohnfläche 25,20 m² 32,97 m² Rollläden 10% der Fensterfläche 2,52 m² 3,34 m² Treppenabgang Keller darf übermessen werden 0,00 m² 3,87m² Heizkörpernischen 30% der Fensterfläche 7,56 m² 11,09 m² Die Bilanzdatei, die Sie im Anhang zu diesem Studienbrief finden, wurde anhand des genauen Aufmaßes erstellt. Gerne könne Sie bei Ihrer Berechnung eine Variante mit der Datenaufnahme nach DIBt ergänzend erstellen, um im Vergleich festzustellen wieweit diese vom genauen Aufmaß abweicht. Auf Grundlage der Architektenpläne können nun alle für die Energiebilanz notwendigen geometrischen Größen ermittelt werden. Zunächst sind die wärmeübertragende Gebäudehülle und das beheizte Volumen klar zu definieren. Die Festlegung des beheizten Gebäudevolumens sollte immer im Zuge 4 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme einer Besichtigung abgeglichen werden, da sich vermutete Grenzen oft durch die reale Nutzung noch verschieben (z.B. Kellerabgang beheizt oder unbeheizt). Weiterhin sollte geprüft werden, ob die derzeitige Grenze des beheizten Volumens sinnvoll verläuft, oder bisher unbeheizte Zonen im Zuge der Sanierung zugeschlagen werden. Empfehlung für die Beratung: Nicht das beheizte Volumen wird festgelegt, sondern die Hüllfläche, die einen sinnvollen Gebäudeabschluss darstellt. Diese ist durch die Bauteile gekennzeichnet, die später saniert werden. Es kann zu Komplikationen führen, wenn beispielsweise vorher die Dachgeschossdecke in der Berechnung angesetzt wird und so der Spitzboden heraus gerechnet wird, später bei der Sanierungsvariante aber das Schrägdach durch gedämmt wird und dann der Spitzboden zum beheizten Volumen hinzugefügt werden muss. In diesem Praxisbeispiel beschränkt sich das beheizte Volumen des Bestandsgebäudes derzeit auf Erdgeschoss und Obergeschoss. Der Spitzboden und der Keller sind derzeit unbeheizt. Die Kellerdecke ist vollständig ungedämmt. Da die lichte Raumhöhe im Kellergeschoss im Bestandszustand mit 2,05m als sehr gering einzuschätzen ist, sind zukünftige Dämmstärken hier nur begrenzt möglich. Bei der Begehung stellt sich weiterhin der zur unbeheizten Zone gezählte Treppenabgang zum Keller als beheiztes Volumen heraus, da die thermische Trennung durch die Tür zum Flur im Kellergeschoss erfolgt. Schon bei der Besichtigung fällt auf, dass Treppenraum und Keller auf der einen Seite nur durch eine ungedämmte Holzständerwand voneinander getrennt sind. Hier besteht sicher Handlungsbedarf für mehr Energieeffizienz. Zu einer Seite grenzt das Gebäude an die Nachbarbebauung, die als Wohnraum genutzt wird. Somit entfällt diese Grenzfläche als wärmeübertragende Umfassungsfläche, da praktisch kein Wärmeverlust von Wohnung zu Wohnung stattfindet. Der Spitzboden wird als „kalter“ Lagerraum genutzt, ebenso wie der Keller. Im Zuge der Sanierung kann der Spitzboden jedoch dem Obergeschoss zugeschlagen werden. Es ist zu prüfen, ob das Nachbargebäude im Dachgeschoss und Spitzboden beheizt 5 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme ist. Falls der Dachraum des Nachbarn nicht beheizt ist, ist hier in der Bilanz eine Wand gegen eine unbeheizte Zone als wärmeübertragendes Bauteil anzunehmen. Ist der Verlauf der wärmeübertragenden Gebäudehülle festgelegt und mit der realen und geplanten Nutzung abgeglichen können alle weiteren geometrischen Maße ermittelt werden, also das beheizte Gebäudevolumen, Bauteilflächen, Fensterflächenanteil usw.. Das Reihenendhaus weist eine Grundfläche von ca. 81 m² mit einer charakteristischen Länge von 11,4m und Breite von 7,08m auf. Die Geschosshöhe beträgt 3,00m Die beheizte Wohnfläche beträgt ca. 116,8 m² (AWohn=AN/1,35), das Bruttovolumen 492,9 m³. Das A/Ve-Verhältnis beträgt ca. 0,67m-1. Bauteilflächen Die beiden Traufen weisen nach Süden und Norden, der freie Giebel nach Westen zum Grundstück hin. Insgesamt ist das Gebäude um 12° aus der Südrichtung nach Westen gedreht. Der Boden des Reihenendhauses grenzt gegen den unbeheizten Keller. Der Keller als Kaltraum ist vollständig in das Erdreich eingegraben, alle Außenflächen gehören nicht zur beheizten Gebäudehülle. Die Giebelseite nach Osten grenzt an das beheizte Nachbargebäude. Über dem Obergeschoss befindet sich ein unbeheizter Spitzboden, der durch eine Dachluke erreichbar ist, aber keine Stehhöhe aufweist. Im Bestand kann die Dachgeschossdecke gegen Kaltraum angenommen werden. Abb. 4 Zweigeschossiges Reihenendhaus von 1932, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH 6 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Abb. 5 Lageplan Reihenendhaus von 1932, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH Sichtungsprüfung des Gebäudes Bei der Sichtprüfung ist sowohl der Gesamteindruck des Gebäudes als auch der Gebäudezustand bauteilweise aufzunehmen. Dabei sind neben der reinen Besichtigung und fotografischen Dokumentation auch das Abklopfen von Wänden, die einfache Feuchtemessung und, je nach Bauaufgabe, das Anlegen von Suchschlitzen und das Öffnen von Bauteilen nötig. Städtebauliche Situation Neben der detaillierten Aufnahme der Gebäudesubstanz und deren Ermittlung gehören auch die Dokumentation und die Analyse des städtebaulichen Kontextes und die in Augenscheinnahme der umgebenden Bebauung zur Gebäudeaufnahme. Anbausituation an Nachbargebäude, Orientierung und Verschattung der Fassaden durch Nachbargebäude und Bäume, die Gestaltung der ortsüblichen Bebauung sind Aspekte, die direkten Einfluss auf die Potentiale der energetischen Sanierung haben. Das Gebäude steht am Ende einer Zeile mit insgesamt fünf Reihenhäusern. Diese sind zwar besser Instand gehalten, aber ebenfalls nicht modernisiert. Nach Westen schließen sich 5-geschossige Zeilenbauten in Mehrfamilienhausweise an, deren Verschattung Einfluss auf die solaren Wärmegewinne des Reihenendhauses nimmt. 7 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Das Gebäude ist laut Bebauungsplan bis zur maximal möglichen Baulinie errichtet worden. Eine Erweiterung durch einen Anbau ist somit nicht möglich. Ein Ausbau des Dachgeschosses durch Anheben der Dachhaut ist durch die noch nicht vollständig ausgenutzte Geschossflächenzahl prinzipiell möglich. Ob maximale Trauf- oder Firsthöhen eingehalten werden müssen, muss noch überprüft werden. Gesamtzustand Als nächstes sollte der Gesamteindruck des Gebäudes und seiner Fassaden betrachtet und photographisch dokumentiert werden. Welches sind die verwendeten Materialien, ist die Fassade berankt/begrünt, gibt es augenscheinliche Schwachpunkte, Undichtigkeiten oder Baumängel? Wie ist der augenscheinliche Sanierungsbedarf? Bisher wurde das Gebäude in keiner Weise energetisch ertüchtigt. Der allgemeine Zustand der Außenfassade ist sanierungsbedürftig. Abb. 6 Zustand der Gebäudehülle, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH Bauteilweise Sichtprüfung Bei der eingehenden und detaillierten Sichtprüfung ist der Gebäudezustand bauteilweise aufzunehmen. Dabei sind neben der reinen Besichtigung und fotografischen Dokumentation eventuell auch bauphysikalische Untersuchungen zu empfehlen, wie z.B. die Feuchtemessung oder Infrarotaufnahmen. Ein Raumbuch kann dabei die Übersichtlichkeit der aufgenommenen Daten erleichtern. 8 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Die U-Werte der Bauteile können entweder den „Regeln zur Gebäudeaufnahme“ entnommen werden oder müssen durch möglichst detaillierte Gebäudeaufnahme und Errechnung in einem geeigneten Programm ermittelt und geprüft werden. Abb. 7 Pauschalwerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten nicht nachträglich gedämmter Bauteile im Urzustand, Quelle: Bekanntmachung der Regeln zur Datenaufnahme und Datenverwendung im Wohngebäudebestand, DIBt Die U-Werte für die 1985 ausgetauschten Fenster mit 2-ScheibenIsolierverglasung und Holzrahmen sowie der Rollläden und der Haustüre wurden aus der Tabelle mit den Pauschalwerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten entnommen: - Fenster: UW=2,70 W/m²K und g-Wert=0,75 - Rollläden (alt, ungedämmt): U=3,00 W/m²K - Haustür: UD=3,5 W/m²K 9 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme An Mauerwerksöffnungen kann die Außenwandstärke von ca. 33 cm ermittelt werden. Durch Suchschlitze wurde die Vermutung eines 30 cm starken Vollziegel-Mauerwerks verifiziert, beidseitig 1,5-2 cm verputzt. Auch die Innenwände im Kellergeschoss wurden in Vollziegel-Mauerwerk mit einer Stärke von 18 bzw. 24 cm ausgeführt. Die Holzständerwand am Treppenabgang ist mit einer 2,5 cm starken Sperrholzplatte (500 kg/m³) verkleidet. Bauteil: Bestand Außenwand (U = 1,70 W/m²K) Schicht Nr. Dicke [cm] Baustoff 1 2 3 1,50 30,00 2,00 Gipsputz Vollklinker 1,8 Außenputz Die Innentür am Abschluss des Treppenabgangs ist eine typische Holzsandwichtür (Türblatt c. 4cm Stärke), die in dieser Ausführung nicht als thermische Trennung zwischen beheizt und unbeheizt ausreicht. Bauteil: Bestand Innentür (U = 1,90 W/m²K) Bereich 1: Breite: 0,2 cm Schicht Dicke Baustoff Nr. [cm] 1 2 4 0,50 3,00 0,50 Konstruktionsholz (500 kg/m³) Zellulosefaserplatten Konstruktionsholz (500 kg/m³) Bereich 2: Breite: 2,0 cm Schicht Dicke Baustoff Nr. [cm] 1 3 4 0,50 3,00 0,50 Konstruktionsholz (500 kg/m³) Luftschicht lotrecht 20-500mm Konstruktionsholz (500 kg/m³) 10 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Der Aufbau der Decken wurde durch stückweise Öffnung des Oberbodens bzw. die Angaben der Baubeschreibung mit Überprüfung der Gesamtstärke des Aufbaus festgestellt. Die Geschossdecke zwischen Keller und Erdgeschoß ist als Kappendecke (IStahlprofil und Beton, Höhe 20cm) ausgeführt, darauf befindet sich ein schwimmender Estrich (6cm Zementestrich auf ca. 2cm Polystyrol-Hartschaum) mit ca. 1,75 cm PVC-Fußbodenbelag. Bauteil: Bestand Kellerdecke (U = 0,91 W/m²K) Schicht Nr. Dicke [cm] Baustoff 1 2 3 4 5 6 1,50 0,25 6,00 2,00 0,10 20,00 Bodenbelag Polystyrol-Hartschaum Trittschallplatte Zementestrich Expandierter Polystyrolschaum (EPS) 045 Bitumen Betonhohldiele 360 kg/m² (Decke) Eine sandgefüllte Holzbalken-Decke trennt das Erd- vom Obergeschoss (Höhe 21,5cm, Unterseite Lehmputz, Oberseite OSB-Platten). Bauteil: Bestand oberste Geschossdecke gegen unbeheizt (U = 0,81 W/m²K) Bereich 1: Breite: 10,0 cm Schicht Dicke Baustoff Nr. [cm] 1 2 3 4 6 1,00 1,00 1,50 16,00 2,00 Innenputz Wärmedämmstoff aus Strohballen (quer zur Sperrholz (300 kg/m³) Konstruktionsholz (500 kg/m³) OSB-Platte 11 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Bereich 2: Breite: 68,0 cm Schicht Dicke Baustoff Nr. [cm] 1 2 3 5 6 1,00 1,00 1,50 16,00 2,00 Innenputz Wärmedämmstoff aus Strohballen (quer zur Sperrholz (300 kg/m³) Schüttungen aus Sand, Kies, Splitt OSB-Platte Das Pfettendach besteht aus 14 cm hohen Sparren, innen mit Lehmputz versehen. Die Eindeckung ist mit Tonziegeln und ohne Unterdach ausgeführt. Da der Spitzboden unbeheizt ist, gehört dieses Bauteil aktuell nicht zur beheizten Hülle. Da ein Ausbau des Dachgeschosses angedacht werden kann, wurde das Bauteil dennoch untersucht. Bauteil: NA_Bestand Dach (U = 2,45 W/m²K) Bereich 1: Breite: 8,0 cm Schicht Dicke Baustoff Nr. [cm] 1 2 4 5,00 14,00 2,00 Lehmschlag Konstruktionsholz (500 kg/m³) Dachziegelsteine Ton Bereich 2: Breite: 62,0 cm Schicht Dicke Baustoff Nr. [cm] 1 3 4 5,00 14,00 2,00 Lehmschlag Luftschicht schw. bel.,lotrecht 20-300 m Dachziegelsteine Ton 12 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Abb. 8 Ungedämmte Dachkonstruktion, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH Die Fenster müssen gesondert überprüft werden: Neben der Ermittlung des reinen Dämmstandards (Scheibenzahl, Gasfüllung, Kennzeichnung Baualter; das Herstellungsdatum ist oft im Rahmen erkennbar) ist auch der Zustand der Dichtungen (Luftdichtheit) und die allgemeine Funktionstüchtigkeit festzuhalten. Auch die Einbausituation sollte mit dokumentiert werden (Lage in Bezug auf das Mauerwerk). Die Fenster des Beispielgebäudes wurden in den 1985 gegen 2-fach- Isolierverglasungen in Holzrahmen getauscht. Die Fenster sitzen mittig in der Außenwand und sind an einem äußeren Anschlag befestigt. Die Rollläden sitzen als Aufsatzrollläden über den Fenstern und stellen eine massive Wärmebrücke dar. Der Zustand der Fenster ist in einem funktionstüchtigen Zustand. Dennoch ist aufgrund des Baualters von massiven Undichtigkeiten auszugehen. 13 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Abb. 9 Beispiel für Aufnahme Fenstersituation in diesem Fall Isolierglasfenster mit vorgesetztem Rollladen, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH Luftdichtheit Neben den wärmedämmtechnischen Eigenschaften ist insgesamt auch die Luftdichtheit einzuschätzen. Indizien für eine undichte Gebäudehülle sind verzogenen Fensterrahmen, marode Dichtungen und fehlende Dichtheitsebenen. Insbesondere Innentüren von beheizten zu unbeheizten Zonen, wie in diesem Fall die Tür zum Keller, weisen häufig unzureichende Wärmedämmeigenschaften und keine Luftdichtheit auf. Oft kann hier mit einfachen Mitteln (Dichtungsgummis, Quellbänder) Abhilfe geschaffen werden. Ein Austausch der Türen sollte aber immer eine Option sein. Schwachpunkt der Luftdichtheit ist im Beispielprojekt insbesondere die undichte Tür zum Keller, hier sind schon bei der Begehung Undichtigkeiten und damit einhergehend Zugerscheinungen zu spüren. Bei der Öffnung der obersten Geschossdecke wurde weiterhin festgestellt, dass die luftdichte Ebene fehlt. 14 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Abb. 10 Kellerabgang ähnlicher Bauzustand, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH Wärmebrücken Bereits bei der Gebäudeaufnahme ist auf mögliche konstruktive Wärmebrücken, wie durchlaufende Balkonplatten, ungedämmte Fensteranschlüsse etc. zu achten. Die bestehenden Wärmebrücken (durchgehende Balkonplatte, Fensterlaibungen) fallen derzeit aufgrund des geringen energetischen Standards nicht ins Gewicht. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, an welchen Bauteilen und Bauteilfügungen im Zuge der Sanierung Schwächungen der zu erstellenden Dämmebene zu erwarten sind. Gerade für solche Punkte sollte eine detaillierte Planung zur Vermeidung von Schwachstellen erfolgen. Im Zuge der Sanierung sollte daher insbesondere im Sockelbereich und im Anschlussbereich zum benachbarten unsanierten Reihenmittelhaus auf eine wärmebrückenreduzierte Planung und Ausführung geachtet werden. Anlagentechnik Neben dem Zustand der Gebäudehülle ist auch das gesamte System der Anlagentechnik von der Wärmeerzeugung über Speicherung und Verteilung bis hin zur Wärmeübergabe zu begutachten. Dabei sollten nicht nur die Anlagenkomponenten möglichst typengenau ermittelt werden sondern auch der Zustand und die Funktionstüchtigkeit protokolliert sowie die Länge und die Lage der Leitungen festgehalten werden. Zudem kann ein aktuelles Schornsteinfegerprotokoll über die Funktionsfähigkeit der Anlagentechnik sowie die Schadstoffausstoße Auskunft geben. 15 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Beim Wärmeerzeuger des Beispielprojektes handelt es sich um einen Niedertemperaturkessel Baujahr 2001 mit einer Nennwärmeleistung von 25 kW (BKI-Auslegung, 24,5 kW). Die Anlage ist im Hausanschlussraum des unbeheizten Keller aufgestellt, der Energieträger ist Erdgas. Ein größerer Heizspeicher existiert nicht. Abb. 11 Beispiel für Kennwerte eines Niedertemperaturkessels, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH Die Heizkreispumpe wurde zusammen mit dem Kessel getauscht und ist elektrisch geregelt. Die Wärme wird über ein ungedämmtes Zweirohrsystem verteilt und über Heizkörper in den einzelnen Räumen abgegeben. Alle Verteilleitungen sind gut zugänglich. Der neu geplante, zentrale Verteilschacht kann möglichst kurze Leitungslängen ermöglichen. Die Lage der Heizleitungen an der Außenwand muss ebenfalls mit aufgenommen werden. Die Heizkörper sind mit Thermostatventilen ausgerüstet. Eine Nacht- oder Tagabschaltung erfolgt nicht. Die Warmwasserbereitung in Bad und Küche erfolgt dezentral über Elektroboiler mit Warmwasserspeicher. Der Haushalt ist größtenteils mit älteren Haushaltsgeräten ausgestattet, zur Beleuchtung werden Glühbirnen eingesetzt. Der Eigentümer plant im Moment keine Neuanschaffungen von Elektrogeräten, da er sein Geld in der Sanierung der Gebäudesubstanz besser und rentabler angelegt sieht. Auch hierzu sollte im Verlauf einer Energieberatung unter dem Punkt geringinvestive Maßnahmen eine Aussage getroffen werden. 16 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Überprüfung von energetisch sinnvollen Maßnahmen Schon bei der Gebäudeaufnahme sollte angedacht und überprüft werden, welche energetischen Sanierungsmaßnahmen sinnvoll durchgeführt werden können. Im Bereich der Dämmmaßnahmen bedeutet dies, die Überprüfung, wie viel Raum für eine Dämmung zur Verfügung steht und welche Anschlusspunkte wie verändert werden müssen. Dabei sollte bereits bei der Bauteilaufnahme auf die Möglichkeiten der Vermeidung von Wärmebrücken und der Herstellung einer luftdichten Ebene geachtet werden. Auch wenn der Keller unbeheizt ist, so muss trotzdem eine Bestandsaufnahme erfolgen, da zum Beispiel geprüft werden muss, ob die Kopfhöhe im Falle einer an der Kellerdecke zu fixierenden Dämmebene zur Benutzung der Räume ausreicht. Alle Anschlusspunkte an der Außenfassade werden überprüft, da im Falle einer Außenwanddämmung Dachrinne und Fallrohre einschließlich der Standrohre verlegt werden müssen, Trauf- Ortgang und Fensteranschlüsse neu erstellt werden müssen und weiterhin auch Arbeitsraum für die anstehenden Arbeiten vorhanden sein muss. Ein Großteil der Fensterbänke, Gesimse und Vordächer, Markisen, Geländer etc. muss in diesem Zuge abgebrochen und nach der Sanierung neu erstellt werden. Bei der Begehung fällt direkt auf, dass die Lage der Fenster im Kellergeschoss direkt bündig mit der Unterseite der Kellerdecke kritisch zu bewerten ist. Soll hier eine Dämmung der Decke von unten erfolgen, müssen die Fenster geschlossen und die Belüftung des Kellers auf andere Weise hergestellt werden. Alternativ könnten die Fenster auch ausgetauscht werden und durch Fenster mit einem erhöhten Rahmen im oberen Bereich ersetzt werden, um wenigstens eine geringe Dämmstärke im Bereich der Fensteröffnung gewährleisten zu können. Abb. 12 Lage der Kellerfenster, Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH 17 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Auch der Ortgang und der Traufbereich des Bestandsdaches bieten im Bestand keinen Raum für eine Dämmung der Fassade. Die Sparrenebene im unausgebauten Dachraum des Beispielgebäudes ist ungedämmt. Sollte im Zuge einer Sanierung eine Vollsparrendämmung in Betracht gezogen werden, sind die 14 cm hohen Bestandssparren aufzudoppeln oder zusätzlich eine Auf- oder Untersparrendämmung einzubringen. Dabei muss eine Dampfsperre/Dampfbremse auf der Unterseite der Konstruktion vorgesehen werden! Zudem ist die erhöhten statischen lasten durch die zusätzlichen Bauteilschichten vom Sparren und dem restlichen statischen System mit abzutragen. Falls eine Anhebung des Daches angestrebt ist, kann die Dachkonstruktion ohnehin unter energetischen Gesichtspunkten durchgeplant werden. In Bezug auf die Anlagentechnik ist zu prüfen welche alternativen Energieträger zur Verfügung stehen, wo eine sinnvolle Lage der Anlagenkomponenten ist, und ob sich eine gegenüber dem Bestand sinnvollere Leitungsführung anbietet. Ebenso sind alternative Wärmeübergabesysteme (z.B. Flächenheizungen oder kontrollierte Wohnraumlüftung mit Heizregister) möglich. Untersuchung der Gebäudesubstanz durch Fachleute Eine Untersuchung durch Fachleute macht Sinn, wenn nach der bisherigen Gebäudeaufnahme noch Unklarheiten bestehen. Verdeckte Wärmebrücken können durch Thermografie sichtbar gemacht werden, die Tragfähigkeit der vorhandenen Konstruktion kann durch den Statiker eingeschätzt werden und die Schäden durch einen Wasserschaden durch einen Bauschadensachverständigen ermittelt werden. In dem gegebenen Beispiel wird eine Untersuchung durch Fachleute zunächst nicht in Anspruch genommen, da die meisten Baumängel offensichtlich sind (nicht vorhandene Luftdichtheit, Wärmebrücken, Feuchtigkeit im Keller). Im Rahmen der Umplanung wird jedoch ein Statiker hinzugezogen, um die statischen Berechnungen für Wohnraumänderungen durchzuführen. 18 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Dokumentation der Bestandaufnahme Gebäudetyp Reihenendhaus (REH), einseitig angebaut Nutzer 2 Personen Standort Darmstadt Lage Stadtrandlage, offene Bauweise Baujahr 1932 Gebäudezustand gesamt Altbauzustand, Einzelbauteile modernisiert, sanierungsbedürftig Vollgeschosse 2 Beheiztes Volumen Ve 493 m³ Beheizte 157,7 m² Gebäudenutzfläche (AN) (493 m³ * 0,32) A/Ve-Verhältnis 0,67 Außenwand 30cm Vollziegel-Mauerwerk, beidseitig verputzt Kellergeschoss Kappendecke: I-Stahlprofil und Beton, Höhe 20cm Aufbau nach oben: schwimmender Estrich und Bodenbelag Oberste Geschossdecke Holzbalken-Decke: d=21,5 cm, Aufbau von oben: 25 mm OSB-Platten, 16cm Sandschüttung, Holzschale 15 mm, Überputzte Schilfrohrmatte 20 mm, Balkenabstand e = 78 cm. Dach Dachneigung 30°, Ausrichtung Nord/Süd, Pfettendach, von innen nach außen: Lehmputz, Sparren 8/14, e=70 cm, Lattung, Ziegel ungedämmt Fenster Zweischeiben-Isolierverglasung 12 mm Baujahr 1985, Holzrahmen Türen Gebäudetür: Aluminumprofiltür Kellertür: ungedämmte Innentür, ohne Dichtung 19 ZW08 Gebäudeaufnahme und Baualtersklassen – Anlage: Praxisbeispiel zur Gebäudeaufnahme Wärmetechnische Oberste Geschossdecke, Wand, Kellerdecke, Fenster Schwachstellen Wärmetechnisch bereits getätigte Investitionen Fensteraustausch 1985 in ZweischeibenIsolierverglasung Heizungsaustausch: 2001 Jahre Unkontrollierte Oberste Geschossdecke, Kellertür, Fenster, Haustür Lüftungswärmeverluste Wärmebrücken Brandwand zum Nachbargebäude Kellerabgang aus Holzständerwand 25 mm Sperrholzplatte Eingangstür, Undichtigkeiten in den Fugen > keine Dichtung Heizkörpernischen, Dachbodenluke, Fensterbänke (Sandstein/Betonstein), Fensterlaibungen (Anschlag von außen) Treppenlauf zum Keller, Wanddurchbrüche Lüftungskanal / Dunstabzug Wärmschutztechnische Einstufung Mangelhaft (hohe Transmissions- und Lüftungswärmeverluste) Warmwasserbereitung Dezentrale Elektroboiler Heizungsanlage mit Kein Pufferspeicher, Verteilleitungen nicht gedämmt, Schwachstellen Warmwasser – kein hydraulischer Abgleich, VL/RL=70°C/55°C Inneffiziente Energieerzeugung Schwachstellen Energiebilanz – Bestand Mangelhaft (hohe Anlagenverluste) Ziel Variante 1 Gesetzlicher Mindeststandard Variante 2 KfW Effizienzhaus 100 Variante 3 KfW Effizienzhaus 70 20 ZW11 Wärmeschutz Wärmeschutz Inhaltsverzeichnis Wärmeschutz 1 [G] Wärmetransport 3 [V] Kenngrößen des Wärmeschutzes 5 [V] Temperaturen im und am Bauteil 13 [Ex] Bewegung von Bauteilen durch Längenänderung 18 [V] Wärmespeicherung von Bauteilen 21 [V] Anforderungen an den winterlichen Wärmeschutz 23 [V] Sommerlicher Wärmeschutz 25 Resümee 27 Quellennachweis 28 Abbildungsnachweis 29 [B] Basiswissen [G] Grundlagen [V] Vertiefung [Ex] Exkurs Lernziel Der Wärmeschutz ist eine der zentralen Aufgaben des heutigen Bauens. Er hilft sowohl die winterlichen Wärmeverluste zu vermeiden als auch das Gebäude vor sommerlicher Überhitzung zu schützen. Die Vermittlung von Grundlagen zur Bestimmung und Bewertung von Wärmeschutzmaßnahmen sind Inhalte dieses Kapitels. Begrifflichkeiten und Berechnungen rund um den Wärmedurchgang durch das Bauteil werden erläutert sowie Normen und Verordnungen im Zusammenhang mit dem Wärmeschutz beschrieben. 1 ZW11 Wärmeschutz [V] Kenngrößen des Wärmeschutzes Im Bereich des Bauens werden die Wärmeverluste zu einem großen Teil über die Transmissionswärmeverluste der wärmeübertragenden Umfassungsflächen verursacht. Dabei müssen verschiedene Vorgänge berücksichtigt werden. Diese sind: der Wärmeübergang der Luft auf das Bauteil an der Innenseite, der Wärmedurchgang im Bauteil, meist durch mehrere Bauteilschichten, der Wärmeübergang vom Bauteil an die Außenluft. Dieser gesamte Vorgang wird als Wärmedurchgang bezeichnet und auf jedes einzelne Bauteil bezogen und mit dem Wärmedurchgangskoeffizienten U [W/m²K] beschrieben. Der U-Wert ist also eine Zusammenfassung der Wärmedämmwirkung aller einzelnen Bauteilschichten sowie der Wärmeübergänge innen und außen. Die zur Bestimmung eines Bauteils notwendigen Rechenschritte werden am besten durch ein Beispiel aufgezeigt. Es wird eine einfach aufgebaute Außenwand eines Bauteils betrachtet. Der Aufbau von innen nach außen lautet wie folgt: 15 mm Gipsputz ohne Zuschlag, 24 cm Kalksandsteinmauerwerk der Rohdichte 1.800 kg/m³, 14 cm Polysterolhartschaum der Wärmeleitfähigkeitsgruppe 040, 10 mm Kunstharzputz. Schichtdicke d In einem ersten Schritt müssen zunächst die angegebenen Schichtdicken ermittelt werden und gegebenenfalls in Meter umgerechnet werden, um die Werte zu vereinheitlichen. Meist werden die Schichtdicken, mit Ausnahme der Dämmschicht konstruktionsbedingt schon relativ früh festgelegt. 5 ZW11 Wärmeschutz Für die weiteren Schritte ist eine schematische Skizze zur Erfassung des Bauteils hilfreich: Abb. 1 Schema zur Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/7 Wärmeleitfähigkeit λ Weiterhin muss die Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Bauprodukte bekannt sein. Die Matierialien im Bauwesen Wärmeleitfähigkeit λ ist definiert über den Wärmestrom Ф in Watt, der durch einen → ZW10 Baustoff über eine Fläche von 1 m² und einer Dicke von 1 m bei einer Temperaturdifferenz von 1 Kelvin übertragen wird und trägt daher die Einheit W/mK. Beachte: Je kleiner der Wert der Wärmeleitfähigkeit ist, desto besser ist der Wärmeschutz eines Baustoffs bei gleicher Schichtdicke. EDV-Tools → ZW40 Dabei ist die Wärmeleitfähigkeit von den im Stoff enthaltenen Lufteinschlüssen, der Rohdichte, der Feuchtigkeit und der Wärmeleitfähigkeit des Grundstoffes des Baumaterials abhängig. Zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit finden verschiedene messtechnische Verfahren → DIN 4108 – 2 Anwendung, da im Baubereich eine Vielzahl von Faktoren berücksichtigt werden muss. → DIN 4108 – 4 Diese sind in verschiedenen DIN-Normen geregelt. Bei den Nachweisverfahren des Wärmeschutzes nach DIN 4108 Teil 2 oder dem Nachweis nach Energieeinsparver- ordnung müssen die Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit nach DIN 4108 Teil 4 und DIN EN 12524 oder alternativ die bauaufsichtlich zugelassenen Werte der Wärmeleitfähigkeit λ für die verschiedenen Baustoffe angesetzt werden. 6 → DIN EN 12524 ZW11 Wärmeschutz Die Verwendung von Herstellerangaben, die keine Bemessungswerte sind, sowie von Messwerten oder deklarierten Nennwerten stellt einen Planungsfehler da. Dies bedeutet, dass Dämmstoffe mit Ü-Zeichen (mit und ohne CE Zeichen) der angegebene „Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit“ angenommen werden darf. Für Dämmstofe öhne Ü-Zeichen aber mit CE-Zeichen wird der Nennwert der Wärmeleitfähigkeit“ mit dem Faktor 1,2 angenommen. Dämmstoffe, die weder ÜZeichen noch CE-Zeichen führen dürfen nur mit vorheriger „Zustimmung im Einzelfall“ eingebaut werden. Beim Nachweisverfahren ist es ratsam, der Berechnung die „Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit“ eines aktuellen Bautabellenbuches zugrunde zu legen. Viele EDV-Programme haben die Werte in einer Datenbank hinterlegt, die einfach in die Rechnung übernommen werden können. Wärmedurchlasswiderstand R Der Wärmedurchlasswiderstand R [R = d/λ] definiert die Wärmeschutzwirkung einer Bauteilschicht ohne Berücksichtigung der inneren und äußeren Wärmeübergangswiderstände. Diese werden später entsprechend eingearbeitet. Der Wärmedurchlasswiderstand eines Bauteils berechnet sich aus den Durchlasswiderständen der einzelnen Bauteilschichten: R= R1 + R2 + R3 … + RN= d1/λ1 + d2/ λ2+ d3/ λ3+… dn/ λN Abb. 2 Ermittlung des Wärmedurchlasswiderstands einer Außenwand, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/8 Für das oben genannte Beispiel ergibt sich somit: R= 0,03 + 0,24 + 3,50 + 0,01 R= 3,78 [m2K/W] 7 EDV-Tools → ZW40 ZW11 Wärmeschutz Obwohl der Dämmstoff nur knapp 1/3 der Dicke des Bauteils ausmacht, leistet er zu mehr als 90% die Wärmeschutzfähigkeit (3,50 m²K/W von 3,78 m²K/W). Wärmedurchlasswiderstand von Luftschichten Rg Da auch über (stehende) Luftschichten hinweg Wärmetransport stattfindet, müssen diese „Bauteilschichten“ ebenfalls in den Berechnungen mit berücksichtigt werden. Dabei ist die Wärmeleitfähigkeit auch von dem Wärmetransport durch Konvektion und somit der Luftbewegung der Luftschicht abhängig. Die entsprechenden Werte je ruhender oder schwach belüfteter Luftschicht sind den nachfolgenden Tabellen zu entnehmen. Abb. 3 Wärmedurchlasswiderstände von ruhenden Luftschichten, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/9 8 ZW11 Wärmeschutz Abb. 4 Wärmedurchlasswiderstände von schwach belüfteten Luftschichten, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/9 Innerer und äußerer Wärmeübergangswiderstand Als innerer und äußerer Übergangswiderstand wird die Wärmeübertragung von der äußeren beziehungsweise inneren Bauteilschicht an die umgebende Luft bezeichnet. Die entsprechenden Werte sind in unten stehender Tabelle angegeben und entstammen der DIN EN ISO 6946 Anhang A, die ebenso detaillierte Berechnungsverfahren regelt, die spezielle Randbedingungen berücksichtigen. Als „horizontal“ werden Wärmeströmungen bezeichnet, die sich im Bereich von +/- 30° parallel zur horizontalen Ebene bewegen. Abb. 5 Wärmeübergangswiderstände in m²K/W für ebene Oberflächen, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/8 9 ZW11 Wärmeschutz Wärmedurchgangswiderstand RT Der Wärmedurchgangswiderstand RT beschreibt den Widerstand eines aus homogenen Schichten bestehenden ebenen Bauteils. Dabei werden neben dem Wärmedurchlasswiderstand R auch der innere und äußere Wärmeübergangswiderstand mit berücksichtigt, so dass sich als Berechnungsformel RT = Rsi + R1 + R2+ ….RN+ Rse ergibt. Dabei stehen Rsi (üblicher Wert 0,13 m²K/W) für den inneren Wärmeübergangswiderstand, Rse (üblicher Wert 0,04 m²K/W) für den äußeren. Für das oben genannte Rechenbeispiel ergibt sich somit: RT = 0,13 + 0,03 + 0,24 + 3,50 + 0,01 + 0,04 RT = 3,95 [m²K/W] RT ist mit einem Wert von 3,95 nur um 0,17 m2K/W oder rund 4% höher als R (siehe S. 8/9). Bei gedämmten Bauteilen ist der Effekt des Wärmeübergangswiderstandes also nur gering, während er im ungedämmten Bestand durchaus einflussreich ist. Die massiven Schichten des genannten Beispiels kommen nur auf einen R-Wert von 0,28 m²K/W. Die Erhöhung durch den Wärmeübergangswiderstand auf einen RT –Wert von 0,45 m²K/W bringt also eine Verbesserung um knapp 40%! RT bezeichnet den gesamten Widerstand, den das Bauteil dem Verlust an Wärme entgegensetzt. In anderen Ländern wird dieser Wert für den Wärmeschutz von Bauteilen angegeben und möglichst hohe Soll-Werte angestrebt. In Deutschland ist hingegen der UWert die entscheidende Größe. Der U-Wert beschreibt nichts anderes als den Kehrwert von RT, dementsprechend ist das Ziel, niedrige Werte zu erreichen. Oberer und unterer Grenzwert: Für inhomogene Bauteile wie bspw. zwischensparrengedämmte Schrägdächer oder auch Holzständerwände müssen beide Grenzwerte (der Wert für die Holzsparren/-stützen und für die Dämmung) berechnet werden, deren Mittelwert wird dann als U-Wert des Bauteils bezeichnet. Diese Aufgabe muss von Ihnen als Energieberater praktisch nie ausgeführt werden, dies sollte von einer angewandten Software automatisch erledigt werden. 10 ZW11 Wärmeschutz Wärmedurchgangskoeffizient U Der Wärmedurchgangskoeffizient U ist definiert als die Wärmemenge Ws, die bei einer Temperaturdifferenz von 1 K je Zeiteinheit über eine Bauteilfläche von 1m² übertragen wird. Er ist der Kehrwert des Wärmedurchgangswiderstands RT und ist so abhängig von der Dicke und der Qualität der einzelnen Bauteilschichten. Ebenso beinhaltet er die Wärmeübergänge innen und außen. Es gilt: U = 1/ RT = 1/(Rsi + R1 + R2+ ….RN+ Rse) Der so definierte Wert ist der im Bauwesen oft genannte U-Wert, früher in Deutschland als k-Wert bezeichnet. Für das dargestellte Beispiel ergibt sich somit ein Wert von: U =1/3,95 [m²K/W] = 0,25 W/(m²K) Dieser Wert gibt nun den Durchgangskoeffizienten des „Regelschnitts“ des Bauteils an. Eventuelle konstruktionsbedingte Wärmebrücken wie mechanische Befestigungsele- Wärmebrücken mente etc. sind gegebenenfalls noch zu berücksichtigen. → ZW15 In der Praxis finden sich häufig auch keilförmige Bauteilaufbautenelemente wie Gefälleestrich auf Balkonen o. a. Hier werden die Wärmedurchgangskoeffizienten dann nach DIN EN ISO 6946 ermittelt. Dies ist nur mittels entsprechender Software möglich. Inhomogene Bauteilschichten Das gezeigte Beispiel geht von einer homogen aufgebauten Wand aus. Bei Holzständerkonstruktionen oder im Fachwerkbau kommt es jedoch zur Ausbildung von Gefachen. Beide Elemente haben unterschiedliche Wärmedurchlasswiderstände, die dann auch dementsprechend im Nachweisverfahren berücksichtigt werden müssen. Hierbei werden die flächenmäßigen Anteile berechnet und im ermittelten Verhältnis zueinander verrechnet. 11 EDV-Tools → ZW40 ZW11 Wärmeschutz Wenn es sich bei einem Bauteil um ein Bauteil mit inhomogenen Schichten handelt, so sind oberer und unterer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes RT‘ (Schritt 1-3) und RT‘‘ (Schritt 4-7) zu ermitteln. Diese beiden Werte werden dann zu dem Wärmedurchgangswiderstand RT (Schritt 8) zusammengeführt. Abb. 6 Ermittlung des Wärmedurchgangswiderstands RT eines geneigten Daches, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/14-15 12 ZW11 Wärmeschutz [V] Temperaturen im und am Bauteil Die Behaglichkeit in einem Raum wird stark von der Temperatur der inneren Bauteiloberflächen bestimmt. Neben diesem für das Wohlbefinden wichtigen Aspekt ist eine ausreichende Temperatur an der inneren Bauteiloberfläche auch erforderlich, um Bauteilschäden durch Tauwasserausfall zu vermeiden, mit denen meist Schimmelbildung einhergeht. Die DIN 4108 Teil 2 stellt deshalb Anforderungen an Oberflächentemperaturen von Bauteilen. Die DIN 4108-2 regelt dabei nur die Berechnung, mit dem die Gefahr der Schimmelpilzbildung untersucht und ausgeschlossen werden soll. Währendessen beschreibt die DIN EN ISO 6946 die Berechnung des U-Wertes und der Temperaturen an der Oberfläche und in einem Bauteil. Dafür nennen die Normen jeweils eigene Randbedingungen für die Berechnung (Temperaturdifferenz, Luftfeuchte, Wärmeübergangswiderstände). Die einzelnen Rechenverfahren dürfen dabei nicht verwechselt werden. DIN EN ISO 6946 DIN 4108-2 Temperaturen innen +20°C +20°C Temperaturen aussen -15°C -5°C Rsi (beheizte Raeume) 0,13 m2K/W 0,25 m2K/W Doch nicht nur an der Bauteiloberfläche besteht die Gefahr des Tauwasserausfalls. Bei mehrschichtig aufgebauten Bauteilen kann ebenso im Bauteil Tauwasser ausfallen. Aus diesem Grund müssen die so genannten Trennschichttemperaturen im Bauteil untersucht werden, um die Möglichkeit von Tauwasserbildung im Bauteil abschätzen zu können. Dabei wird auch der Frostbereich des Bauteils ermittelt und die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der einzelnen Bauteilschichten überprüft. 13 Feuchteschutz → ZW12 ZW11 Wärmeschutz Ermittlung von Bauteiltemperaturen Bei der Berechnung der Bauteiltemperaturen muss systematisch von innen nach außen vorgegangen werden. Die Folgende Grafik verdeutlicht die Eingangsgrößen und das Ziel der Berechnung, ein Graf zum Temperaturverlauf im Bauteil. Abb. 7 Ermittlung der Oberflächen- und Trennschichttemperaturen θj für ein homogenes Bauteil, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/17 Leider werden für den gleichen Wert verschiedene Indizes verwendet, zum Beispiel: „e“ für external und „a“ für außen. Auch Groß- und Kleinschreibung, Tiefstellung usw. werden oft gemischt. Deswegen muss bei der Übernahme von Werten stets aufgepasst werden! Ein weiteres Problem besteht aufgrund der Doppelbelegung von Indizes: QL kann für die Summe der Verluste stehen (Losses), bspw. beim PassivhausProjektierungspaket, oder auch für die (L)üftungsverluste, die nach Energieeinsparverordnung als QV (Ventilation) bezeichnet werden. Welche Energiemenge gemeint ist, ergibt sich daher oft nur aus dem konkreten Zusammenhang. Am Anfang stehen, wie im vorherigen Kapitel beschrieben, die Definition der Bauteilschicht, sowie die Ermittlung der Wärmeübergangs- und Wärmedurchlasswiderstände aller Bauteilschichten. Diese werden zum Wärmedurchgangswiderstand aufsummiert. 14 ZW11 Wärmeschutz In einem nächsten Schritt werden die Temperaturdifferenzen innerhalb der einzelnen Bauteilschichten berechnet. Diese ergibt sich aus dem Anteil der Bauteilschicht am gesamten Wärmedurchlasswiderstad multipliziert mit der gesamt Temperaturdifferenz. Es ergibt sich Folgende Formel: ∆ Tn = (Rn / RT) * (θi – θe) Die Summe entspricht der Temperaturdifferenz innen – außen. Beim rechnerischen Ansatz nach DIN EN ISO 6946 wird von einer genormten Raumluftinnentemperatur θi von 20°C und einer Außenlufttemperatur von -15°C ausgegangen. Damit ergibt sich eine Temperaturdifferenz von 35°C. Je nach Standort können auch kältere Temperaturansätze notwendig sein, dies ist im Einzelfall zu prüfen. Durch Abzug der Temperaturdifferenzen der einzelnen Bauteilschichten von der Innentemperatur ergeben sich die jeweiligen Grenzschichttemperaturen, also den Oberflächentemperaturen der einzelnen Schichten des Bauteils. Allgemein ergeben sich folgende Rechenschiritte: Abb. 8 Ermittlung der Oberflächen- und Trennschichttemperaturen θj für ein homogenes Bauteil, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/17 15 ZW11 Wärmeschutz und für unser Beispiel folgende Ergebnisse: Abb. 9 Ermittlung der Oberflächen- und Trennschichttemperaturen θj für eine einschalige Außenwand mit Außendämmung, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/18 Danach können die Oberflächen- und Grenzschichttemperaturen der einzelnen Bereiche ermittelt werden. Die jeweiligen Grenzschichttemperaturen können grafisch anschaulich in den Bauteilaufbau eingetragen werden. Der Temperaturverlauf innerhalb einer homogenen Bauteilschicht erfolgt geradlinig, sodass die ermittelten Punkte in der Graphik zeichnerisch miteinander geradlinig verbunden werden können und so ein Graf für den Temperaturverlauf entsteht, welche die jeweilige Temperatur an einem beliebigen Punkt des Bauteils angibt. Für das zu Beginn genannte Beispiel ist die Ermittlung in der folgenden Graphik (Abb. 9) nochmals aufgezeigt. Die Zeichnung zeigt den Temperaturverlauf im Bauteil. Abb. 10 Ermittlung der Oberflächen- und Trennschichttemperaturen θj für eine einschalige Außenwand mit Außendämmung, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/18 16 ZW11 Wärmeschutz [Ex] Bewegung von Bauteilen durch Längenänderung Temperaturschwankungen, insbesondere auf der Gebäudeaußenseite, führen zu Längenänderungen von Bauteilen. Bei Erwärmung, beispielsweise durch direkte Sonneneinstrahlung, dehnen sich die Materialien / Bauteile aus, bei Wärmeabgabe in den Winternächten ziehen sie sich wieder zusammen. Diese Längenänderungen können erheblich sein und müssen bereits in der Planung mit berücksichtigt werden. Die folgende Graphik veranschaulicht deutlich, welch großen Temperaturschwankungen ΔT Bauteile – je nach Position – ausgesetzt sind. Abb. 11 Höchste und niedrigste Oberflächentemperaturen verschiedener Bauteile (nach K. Kleber), Quelle: RWE-Bau Handbuch, Seite 11/19 Thermische Längenausdehnung Neben der Temperaturdifferenz ΔT ist der maßgebende Faktor für die Größe der Ausdehnung eines Stoffes der Ausdehnungskoeffizient des Materials. Für die Längenausdehnung insgesamt sind folgende Faktoren ausschlaggebend: Ausdehnungskoeffizient Temperaturdifferenz Lage des Bauteils Intensität von Besonnung und Verschattung Farbigkeit Möglichkeit der Wärmeableitung. 18 Materialien im Bauwesen → ZW10 ZW11 Wärmeschutz Der für jeden Baustoff feststehende thermische Längenausdehnungskoeffizient zeigt an, um wie viele Millimeter sich ein Baustoff von einem Meter Länge bei einer Erwärmung von einem Kelvin ausdehnt bzw. bei der Abkühlung von einem Kelvin zusammenzieht. Hierzu können die entsprechenden baustoffspezifischen Längenausdehnungskoeffizienten αt in Tabellenwerken abgelesen werden. Eine Auswahl findet sich in der nachstehenden Übersicht. Abb. 12 Thermischer Längenausdehnungskoeffizient αt verschiedener Baustoffe, Quelle: RWE BauHandbuch, Seite 11/19 Betrachtet man zum Beispiel ein auf dem Dach angebrachtes Aluminiumprofil, so ergibt sich für die Berechnung der Längenausdehnung: Maximale Temperaturdifferenz ca. 100 [K] Thermischer Längenausdehnungskoeffizient (αt) 0,024 [mm/(mK)] Angenommen Länge von 4,50 m Δl = l x αt x ΔT = 100 [K] x 0,024 [mm/(mK)] x 4,50 [m] = 10,8 [mm] Das heißt, im genannten Beispiel ist mit einer Längenänderung von über einem Zentimeter zu rechnen, der bei der Detailplanung zu berücksichtigen ist. Aufgrund des Längenausdehnungskoeffizienten von Baustoffen sind in der Konstruktion von Bauwerken entsprechende Bewegungsfugen vorzusehen. Diese sind schon in der Planung zu dimensionieren und in Detailzeichnungen zu untersuchen, um Bauschäden zu vermeiden. 19 ZW11 Wärmeschutz Abb. 13 Temperaturspreizung einer einschaligen Außenwand, Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/21 20 ZW11 Wärmeschutz [V] Wärmespeicherung von Bauteilen Bauteile sind in der Lage, gewisse Wärmemengen zu speichern. Die Wärmespeicherkapazität c ist unter anderem abhängig von der Rohdichte ρ des Materials. → ZW10 Die als wirksame Wärmemenge gespeicherte Energie ist abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und dem betrachteten Bauteil sowie dessen spezifische Wärmespeicherkapazität und weiterhin vom Zeitintervall, in dem das Bauteil aufgeheizt wird. Als Speichermasse wirken dabei je nach Material und Zeitintervall nur ein Teil des Bauteils, in den meisten Fällen nur die inneren 10 cm eines massiven Bauteils. Ist die Bauteilschicht dünner als 10 cm, so werden entsprechend die schmaleren Maße Eindringtiefe Wärmeeindringko- Temperaturleitfä- Wärmekapazität Spez. Dichte Wärmeleit-fähigkeit in Ansatz gebracht. λ ρ cp a b δ24h W/mK kg/m3 kJ/m3K m2/s kJ/(m2Ks2) m Aluminium 200 2700 0,9 820*10-7 -22,0 1,50 Stahlbeton 1,8 2400 1,1 7*10-7 -2,20 0,14 Fichte, Tanne 0,14 500 2,2 1*10-7 -0,40 0,06 Polystyrolhart- 0,035 30 1,4 8*10-7 -0,04 0,15 0,37 1100 0,9 4*10-7 -0,60 0,10 schaum Modulbacksteine Abb. 14 Bemessungswerte der spezifischen Wärmekapazität verschiedener Stoffe (Auszug aus DIN EN 12524), Quelle: Bauphysik – Bau und Energie – Leitfaden für Planung und Praxis – Band 2, Christoph Zürcher und Thomas Frank, vdf Hochschulverlag AG, S. 41 21 Materialien im Bauwesen ZW11 Wärmeschutz Abb. 15 Bemessungswerte der spezifischen Wärmekapazität verschiedener Stoffe (Auszug aus DIN EN 12524), Quelle: RWE Bau-Handbuch, Seite 11/21 Die Speicherfähigkeit von Bauteilen hat positive Auswirkung auf das Raumklima und damit auf das Behaglichkeitsempfinden des Nutzers. Zwar verhalten sich massive Bauteile beim Erhitzen träger und brauchen entsprechend länger bis zu ihrer Erwärmung, dem gegenüber steht aber auch eine verlangsamte Abkühlung, wenn die Wärmezufuhr unterbrochen wird. Hinzu kommt, dass passive solare Gewinne in der Heizzeit genutzt werden können, indem sie vom Tag über die Speichermasse in die Nacht übernommen werden können. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von „trägen Systemen“, z.B. bei einer Fußbodenheizung kann die Temperatursteuerung aufgrund der Speichermassenaktivierung nur sehr „vorausschauend“ gesteuert werden. 22 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Inhaltsverzeichnis Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle 1 [V] Steildächer 3 [V] Oberste Geschossdecke 14 [V] Flachdach 16 [V] Kellerdecke 22 [V] Außenwand 27 [V] Fenster 35 Balkonplatten 38 Resümee 43 Quellennachweis 44 Abbildungsnachweis 44 [B] Basiswissen [G] Grundlagen [V] Vertiefung [Ex] Exkurs Lernziel Die Sanierung der Gebäudehülle wurde bereits in verschiedenen Kapiteln des Lehrgangs angesprochen. Im vorliegenden Kapitel „Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle“ werden alle betroffenen Bauteile und Anschlussdetails strukturiert behandelt. Dabei werden auch Bauprodukte vorgestellt, die für typische Problemstellen Lösungen anbieten. 1 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle [V] Außenwand Bei Änderung der Außenwände fordert die EnEV nach Anlage 3 Tabelle 1 Zeile 1 ein UWert von 0,24 W/m²K einzuhalten. Auch hier gilt die Einschränkung hinsichtlich des technisch Machbaren und wirtschaftlich Zumutbaren. EnEV 2014 Anlage 3 Nr. 1.: Außenwände „Soweit bei beheizten oder gekühlten Räumen Außenwände ersetzt oder erstmals eingebaut werden, sind die Anforderungen nach Tabelle 1 Zeile 1 einzuhalten. Dies ist auch auf Außenwände anzuwenden, die in der Weise erneuert werden, dass bei einer bestehenden Wand a. auf der Außenseite Bekleidungen in Form von Platten oder plattenartigen Bauteilen oder Verschalungen sowie Mauerwerks-Vorsatzschalen angebracht werden oder b. der Außenputz erneuert wird. Satz 2 ist nicht auf Außenwände anzuwenden, die unter Einhaltung energiesparrechtlicher Vorschriften nach dem 31. Dezember 1983 errichtet oder erneuert worden sind. Werden Maßnahmen nach den Sätzen 1 oder 2 ausgeführt und ist die Dämmschichtdicke im Rahmen dieser Maßnahmen aus technischen Gründen begrenzt, so gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn die nach anerkannten Regeln der Technik höchstmögliche Dämmschichtdicke (bei einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ = 0,035 W/(mK)) eingebaut wird. Werden Maßnahmen nach den Sätzen 1 oder 2 ausgeführt und wird hierbei Satz 4 angewendet, ist ein Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,045 W/(mK) einzuhalten, soweit Dämm-Materialien in Hohlräume eingeblasen oder Dämm-Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen verwendet werden.“ 27 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Die Außenwand bildet die thermische Hülle und in den häufigsten Fällen auch die vertikale Tragstruktur. Weiterhin prägt sie maßgeblich das Erscheinungsbild des Gebäudes. Sofern eine energetische Sanierung der Außenwand erforderlich ist, wird diese in den meisten Fällen auch auf der Außenseite der Wand vollzogen und bilden je nach Konstruktionsart verschiedene Erscheinungsbilder der Außenwände. Innerhalb einer Sanierung der Außenwand ist die Frage des Erscheinungsbilds eine wichtige Ausgangsposition für die zum Einsatz kommenden Materialien und Konstruktionsarten. Dabei steht die Frage im Vordergrund, ob der Charakter des Gebäudes weitestgehend erhalten bleiben soll oder ein neues Erscheinungsbild angestrebt wird. Abb. 18/16 Schulgebäude Kamper Weg vor und nach der Sanierung, Quelle: WOLLENWEBERARCHITEKTUR, Foto: Thomas Koculak Sofern eine einschalige Konstruktion ohne erhaltenswerte Elemente vorhanden ist, kann ohne großen Aufwand eine Wärmedämmung auf die Außenwand aufgebracht werden. Diese kann als Wärmedämmverbundsystem oder als hinterlüftete, mehrschalige Fassade ausgebildet werden. Neben den der unterschiedlichen flächigen Wirkung (homogene Putzfläche versus Raster der Fassadenelemente) unterscheiden sich die Fassadensysteme auch in der Bauteilstärke der zusätzlichen Konstruktion und den Anschlusspunkten beispielsweise in Fensterlaibungen. Bei Gebäuden mit hinterlüfteten Fassaden können Fassadenelemente abgenommen, die Unterkonstruktion angepasst und eine Dämmung eingebracht werden. So bleibt das Erscheinungsbild nach der Modernisierung im Wesentlichen unverändert. Es ist jedoch zu beachten, dass die ertüchtigte Fassade eine größere Aufbautiefe aufweist. Hier ist im Vorfeld zu klären, ob dies unproblematisch durchgeführt werden kann. Mehrschalige Mauerwerkskonstruktionen können im Wandzwischenraum gedämmt werden. Darf der Charakter der Fassade aufgrund denkmalschutzrechtlicher Bestimmungen nicht verändert werden oder kann aus anderen Gründen eine Dämmung auf der Au28 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle ßenseite der Außenwand nicht zur Ausführung kommen, bleibt nur eine Innendämmung, die aufgrund von Wärmebrücken und Lage der Außenwand im Kalten bauphysikalisch bedenklich ist. Werden Fenster oder Verglasungen gegen moderne Bauteile ausgetauscht und im gleichen Zug die Wände nicht gedämmt, kann es zu Verschiebungen der Wärmeschutzqualität kommen. Dann sollten für die Wände Glaser-Diagramme erstellt und auch die Wärmebrücken am Rand detailliert untersucht werden. An Ortgang und Traufe muss die Dämmebene des Daches in die der Außenwand übergreifen. Wird das Dach nicht erneuert, kann bei geringem Dachüberstand am Ortgang ein zusätzliches Abdeckprofil erforderlich werden. Fenster sind – abgesehen von Wärmebrücken – meist das schwächste Glied im Wärmeschutz von Gebäuden. Dies führt einerseits zu Problemen wie Luftzug (fallender Kältestrom), andererseits fällt Kondensat zuerst an den Scheiben aus. Hier kann es leicht abgewischt werden und führt nicht zur Durchfeuchtung und Schimmelbildung. Einschaliges Mauerwerk Eine verputzte einschalige Mauerwerkswand hat in der Regel einen U-Wert zwischen 1,0 und 2,0 W/m²K. Durch eine nachträgliche Dämmung kann die Energieeffizienz nachhaltig verbessert werden. a) Wärmedämmverbundsystem (WDVS) Durch Anordnung eines WDVS kann der U-Wert der Außenwand erheblich verbessert werden. Ein WDVS besteht aus einer Dämmschicht an der Außenwand, davor eine erste Putzschicht mit Armierung (z.B. Glasfasergewebe) und einem mineralischen bzw. Kunstharz-Oberputz. Dieser kann bereits eingefärbt bezogen werden, so dass kein zusätzlicher Anstrich notwendig ist. Übliche Dämmstoffe sind Polystyrol oder Mineralfaser. WDVS werden von Herstellern als Komplettsystem angeboten. Durch ein Wärmedämmverbundsystem erhöhen sich die Laibungstiefen der Fenster und Türen. Die Fassadenanbindung an diese Bauteile ist ebenfalls, angepasst an die Dämmkonstruktion der Außenhaut, durchzuführen. In den meisten Fällen reicht eine Dämmung der Laibungsbereiche mit ca. 40 mm Materialstärke. Wichtig ist hierbei die Abdeckung der Bauteilfuge. 29 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Abb. 19 Wärmedämmverbundsystem, Quelle: RWE Bau-Handbuch, S. 4/31 b) Hinterlüftete Fassade Zusätzlich zur Dämmung kann auch eine neue, hinterlüftete Fassadenverkleidung angebracht werden. Diese ist bauphysikalisch unproblematischer als ein WDVS, da Luft vor der Dämmschicht zirkulieren kann. Dadurch kann die Dämmschicht nach Fertigstellung der Fassade austrocknen. Die Verkleidung bestimmt die Fassadenoptik und dient als Wetterschutz. Hinterlüftete Fassaden werden meist mit einer Unterkonstruktion aus Holz- oder Aluminiumprofilen ausgebildet. Die Wärmedämmung wird zwischen den Profilen eingebaut. Es ist darauf zu achten, dass die Wärmedämmung für den Einbau in mehrschalige hinterlüftete Fassaden geeignet ist. Als äußerer Abschluss und Wetterschutz dient die Bekleidung. Sie wird entweder sichtbar verschraubt bzw. genietet oder nicht sichtbar geklebt bzw. in einem Befestigungssystem gehalten. Alle Befestigungsmittel müssen für den Einbau im Außenraum geeignet sein. Da die Unterkonstruktion die Dämmebene durchdringt, ist diese in der Ermittlung des Wärmedurchgangskoeffizienten zu berücksichtigen. Für den Fall von starkem Regen ist entweder eine wetterunempfindliche Dämmung oder eine Unterspannbahn notwendig, da durch die Fugen der Fassadenelemente Feuchtigkeit eindringen kann. 30 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Befinden sich hinterlüftete Fassaden an hohen Gebäuden und an „Gebäuden besonderer Art und Nutzung“ (z.B. größere Bürogebäude, Krankenhäuser oder Schulen), ist dem vorbeugenden Brandschutz besondere Beachtung zu schenken. Die Gefahr der Übertragung von Feuer und Rauch im Fassadenzwischenraum auf andere Geschosse sowie die Zulässigkeit brennbarer Unterkonstruktionen und Dämmstoffe müssen mit der zuständigen Behörde und den Fachplanern geklärt werden. Bei der Wahl einer mehrschaligen hinterlüfteten Fassadenkonstruktion zur Dämmung der Bestandsfassade ist die Ausbildung der Laibungen schwieriger, da in vielen Fällen die Breite der Fensterrahmen die Aufnahme einer solchen Konstruktionsart nicht ermöglicht. Deshalb muss die Dämmstärke evtl. verringert oder auf eine Hinterlüftung verzichtet werden. Abb. 20 Hinterlüftete Fassade / Anschlusspunkte, Quelle: RWE Bau-Handbuch, S. 4/37 Viele Bestandsgebäude besitzen bereits eine mehrschalige Fassade mit hinterlüfteter Bekleidung. Besonders im ländlichen Raum waren hinterlüftete Holz- und Schieferfassaden in vielen Regionen verbreitet. Bei diesen Gebäuden bleibt das Erscheinungsbild nach der Modernisierung im Wesentlichen unverändert. Es ist jedoch zu beachten, dass die ertüchtigte Fassade eine größere Aufbautiefe aufweist. Hier ist im Vorfeld zu klären, ob dies unproblematisch durchgeführt werden kann. Selbstverständlich eignen sich nachträglich angebrachte hinterlüftete Fassaden auch für Gebäude, die bisher eine andere Fassadengestaltung aufwiesen. Als Beispiel ist die Sanierung von Gebäuden der Baualtersstufen „50er Jahre“ und „60er Jahre“ zu 31 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle nennen. Das Erscheinungsbild dieser Gebäude wird sich mit einer solchen Maßnahme vollständig ändern. Mehrschaliges Mauerwerk mit Luftschicht Mehrschaliges Mauerwerk wurde in der Regel ausgeführt, wenn eine Ziegeloptik an der Fassade erwünscht war. Es hat zumeist eine 11,5cm starke Ziegelverblendung. Da diese Verblendung nicht schlagregendicht ist, wurde eine ca. 4-6 cm dicke Luftschicht zwischen Verblendung und der Außenwand vorgesehen. Wenn die Ziegelverblendung erhalten bleiben soll, kann die Luftschicht mit Dämmstoff verfüllt werden. So entsteht ein zweischaliges Mauerwerk mit Kerndämmung. Feuchtigkeit kann dabei nach wie vor auf die Dämmschicht einwirken und die Austrocknung der Außenschale verschlechtert sich. Daher ist als Dämmstoff eine für Kerndämmungen zugelassene Perlite-Schüttung geeignet. Die neue Dämmstärke entspricht der Dicke der ehemaligen Luftschicht, also 4-6 cm. Dadurch kann der U-Wert der Wand lediglich auf ca. 0,5 W/m²K verbessert werden. Das entspricht bei weitem nicht dem Niedrigenergiehaus-Standard. Der geforderte UWert nach EnEV muss nicht eingehalten werden (Gebot des technisch Machbaren und wirtschaftlich Zumutbaren). Es reicht, wenn der bestehende Hohlraum zwischen den Mauerschalen vollständig mit Dämmstoff ausgefüllt wird. Abb. 21 Verfüllung der Luftschicht im zweischaligen Mauerwerk mit Dämmung, Quelle: RWE BauHandbuch, S. 4/40 32 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Wenn der Erhalt der Ziegelverblendung nicht erwünscht ist, kann diese abgebrochen werden und durch ein WDVS bzw. eine neue vorgehängte Fassadenverkleidung ersetzt werden. Innendämmung von Mauerwerk Alternativ zu einer Außendämmung können Außenwände auch von innen gedämmt werden. Grundsätzlich sollte eine Innendämmung allerdings nur vorgesehen werden, wenn eine Außendämmung nicht möglich ist, z.B. durch den Stand auf der Grundstücksgrenze, aufgrund von denkmalschutzrechtlichen Auflagen oder den gewünschten Erhalt einer vorgehängten Fassade. Die Dämmung auf der Innenseite der Außenwand hat gegenüber der Außendämmung einige Nachteile. Durch eine Anordnung der Dämmung auf der Innenseite der Außenwand werden die Innenraummaße verringert. Durch einbindende Bauteile wie z.B. Innenwände entstehen Wärmebrücken, da diese die Dämmschicht durchdringen. Diese Bauteile kühlen im Anschlussbereich zur Außenwand stark aus, was neben Wärmeverlusten auch zu Kondenswasser und in der Folge Schimmelbildung führen kann. Durch zusätzliche Dämmung dieser einbindenden Bauteile mit einer reduzierten Stärke von ca. 3cm kann dieses Problem verringert werden. Die Dämmung sollte hierbei ca. 50 cm in den Innenraum gezogen werden. Zudem müssen Anschlüsse, wie z.B. von Steckdosen, Lichtschaltern verändert und Heizkörper, Einbauküchen, Sanitärgegenstände wie auch Fußleisten versetzt werden. Die Außenwand geht als Speichermasse verloren, da die Innendämmung deren raumseitige Erwärmung verhindert. Daher können an der Innenseite der bestehenden Außenwand sehr niedrige Temperaturen auftreten, wodurch es bei hoher Luftfeuchtigkeit zur Bildung von Kondenswasser kommen kann. Durch dieses Kondenswasser werden sowohl das Mauerwerk als auch die Innendämmung durchfeuchtet und so geschädigt. Daher sollte auf der warmen, inneren Seite der Dämmung eine Dampfsperre angebracht werden. Die Außenwand wird also dampfdicht vom Innenraum getrennt. Da die Außenwand nun nahezu Außentemperatur hat, dürfen hier auch keine wasserführenden Leitungen verlegt werden. Die Stärke einer Innendämmung richtet sich dabei vor allem nach den bauphysikalischen Einflüssen (Verschiebung des Taupunktes, Wärmebrückenproblematik) und der bautechnischen Realisierbarkeit (mögliche Anschlusspunkte, Verringerung der Innenraummaße). 33 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Abb. 22 Innendämmung von einschaligem Mauerwerk, Quelle: RWE Bau-Handbuch, S. 4/34 Sanierung bestehender Innendämmungen Ist die Bestandswand bereits mit einer Innendämmung versehen, kann eine Außendämmung ausreichender Dämmstärke ergänzt werden, um den Wärmeschutz zu erhöhen. Die Außenwand wird so wieder weiter in den warmen Bereich verschoben, auch die Temperatur auf der Außenseite der Innendämmung steigt. Die Problematik des Tauwasserausfalls ist daher gegenüber der vorherigen Situation entschärft. 34 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle [V] Fenster Für Fenster gelten je nach Art des Fensters und der Maßnahme verschiede Anforderungen nach EnEV Anlage 3. Während Fassadenfenster und Fenstertüren einen Wert von 1,3 W/m²K einhalten müssen, gilt für Dachflächenfenster ein verminderter Wert von 1,4 W/m²K, für Sonderverglasungen (Schallschutz, Einbruchschutz, Brandschutz Denkmalschutz) sogar bis zu 2,3 W/m²K. Mit der EnEV 2014 wurden auch für Fenstertüren mit Klapp-, Falt-, Hebe- oder Schiebemechanismus ein verminderter Wert von 1,6 W/m²K eingeführt. EnEV 2014 Anlage 3 Nr. 2.: Fenster, Fenstertüren, Dachflächenfenster und Glasdächer „Soweit bei beheizten oder gekühlten Räumen gegen Außenluft angrenzende Fenster, Fenstertüren, Dachflächenfenster und Glasdächer in der Weise erneuert werden, dass a) das gesamte Bauteil ersetzt oder erstmalig eingebaut wird, b) zusätzliche Vor - oder Innenfenster eingebaut werden oder c) die Verglasung oder verglaste Flügelrahmen ersetzt werden, sind die Anforderungen nach Tabelle 1 Zeile 2 einzuhalten. Werden Maßnahmen gemäß Buchstabe a an Fenstertüren mit Klapp-, Falt-, Schiebe- oder Hebemechanismus durchgeführt, sind die Anforderungen nach Tabelle 1 Zeile 2f einzuhalten. Bei Maßnahmen gemäß Buchstabe c gilt Satz 1 nicht, wenn der vorhandene Rahmen zur Aufnahme der vorgeschriebenen Verglasung ungeeignet ist. Werden Maßnahmen nach Buchstabe c ausgeführt und ist die Glasdicke im Rahmen dieser Maßnahmen aus technischen Gründen begrenzt, so gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn eine Verglasung mit einem Wärmedurchgangskoeffizienten von höchstens 1,3 W/(m²·K) eingebaut wird. Werden Maßnahmen nach Buchstabe c an Kasten - oder Verbundfenstern durchgeführt, so gelten die Anforderungen als erfüllt, wenn eine Glastafel mit einer infrarot-reflektierenden Beschichtung mit einer Emissivität εn ≤ 0,2 eingebaut wird. Werden bei Maßnahmen nach Satz 1 1. Schallschutzverglasungen mit einem bewerteten Schalldämmmaß der Verglasung von Rw,R > 40 dB nach DIN EN ISO 717 - 1 : 1997 - 01 oder einer vergleichbaren Anforderung oder 35 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle 2. Isolierglas - Sonderaufbauten zur Durchschusshemmung, Durchbruchhemmung oder Sprengwirkungshemmung nach anerkannten Regeln der Technik oder 3. Isolierglas - Sonderaufbauten als Brandschutzglas mit einer Einzelelementdicke von mindestens 18 mm nach DIN 4102 - 13 : 1990 - 05 oder einer vergleichbaren Anforderung verwendet, sind abweichend von Satz 1 die Anforderungen nach Tabelle 1 Zeile 3 einzuhalten.“ Da Fenster sehr teure Bauelemente sind, werden sie selten allein aus Gründen der Energieeffizienz ausgetauscht. Falls Rahmen noch intakt sind und eine hohe Restlebensdauer haben, kommt daher auch allein der Austausch der Verglasung in Frage. Tageslichtnutzung → ZW19 Fenstererneuerungen sollten nach Möglichkeit so ausgeführt werden, dass die Fenster an der Außenkante der Außenwand sitzen. So kann die Dämmung den Rahmen überdecken, um Wärmebrücken am Fensteranschlag zu vermeiden. Eine weitere Schwachstelle an Fenstern stellt der Rollladenkasten dar. Rollladenkästen sollten in gleicher Stärke wie die Außenwand gedämmt werden. Alternativ kann der Rollladenkasten bei einer Erneuerung auch vor der Dämmebene angeordnet werden. Einbau von Wärmeschutzglas in vorhandene Fenster Um in Bestandsfenstern nachträglich die Verglasung gegen eine Wärmeschutzverglasung auszutauschen, muss der Fensterrahmen eine ausreichende Tiefe und einen guten Zustand aufweisen. In diesem Fall wird die neue Wärmeschutzverglasung in die Isolierverglasungen www.bystronic-glass.com vorhandenen Rahmen eingebaut. Der Aufwand für die Sanierung ist relativ gering. Fenster aller Art www.schueco.de Die vorhandene Verglasung wird ausgekittet und entfernt und eine vorproduzierte Mehrscheibenverglasung eingesetzt. Die Scheiben werden durch ihren Randverbund zusammen gehalten, dieser sorgt auch für die thermische Trennung. Es ist mit Kosten von rund 150 € pro m² Fenster zu rechnen. Einbau eines zweiten Fensters innen Besitzt ein Gebäude historische oder gut erhaltene Fenster, die einen schlechten Wärmeschutz aufweisen, bietet sich der Einbau eines zweiten Fensters auf der Innenseite der Fensterleibung an. Bei dieser Konstruktionsart wird ein Einfachfenster nachträglich zu einem Kastenfenster aufgewertet, ohne das äußere Erscheinungsbild maßgeblich zu stören. 36 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Bei dieser Ausführung ist darauf zu achten, dass die lichte Öffnungsbreite der inneren Verglasung größer ist als das Außenmaß des Flügelrahmens der vorhandenen Fenster. Auf diese Weise kann das äußere Fenster durch die Öffnung des inneren Fensters hindurch geöffnet werden. Neue Fenster mit Wärmeschutzverglasung Sind die Rahmen der vorhandenen Fenster marode oder stark verwittert, bietet sich der Einbau neuer Fenster mit Wärmeschutzverglasung an. Bei Baudenkmälern und historischen Gebäuden mit denkmalgeschützten vorhandenen Fenstern empfiehlt sich die Prüfung, ob die neuen Fenster denkmalgerecht als Wärmeschutzverglasung mit entsprechenden Rahmen ausgebildet werden können. Hierbei werden die Rahmen in den meisten Fällen eine größere Ansichtsbreite und Bautiefe aufweisen. Abb. 23 Dieser Fensterrahmen ist für einen Erhalt nicht geeignet, Quelle: WOLLENWEBERARCHITEKTUR Sollte dies nicht möglich sein, können die Fenster auch als Verbundfenster ausgeführt werden. Bei dieser Fensterbauart werden innere und äußere Flügel direkt miteinander verbunden. Der äußere Flügel ist mit einer Einscheibenverglasung ausgestattet und kann daher mit historischer Profilierung und feinen, denkmalgerechten Sprossen versehen werden. Der innere Flügel weist keine Profilierung und Sprossen auf und wird mit einer Wärmeschutzverglasung ausgestattet. Je nach Qualität der Wärmeschutzverglasung und den Fenstergrößen ist mit Kosten von 300 bis 500 Euro pro m² zu rechnen. Kleine Formate sind teurer als ein einzelnes großes Fenster. 37 Verbundfenster www.famaxx-solution.de ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Balkonplatten Insbesondere die Baualtersklasse der 50er Jahre zeichnet sich durch auskragende Balkonplatten aus. Aus dieser Zeit gibt es nur wenige Einfamilienhäuser oder Miethäuser, die nicht die dünnen, ungedämmten Betonkragplatten aufweisen. Aber auch zahlreiche andere Baualtersklassen haben auskragende Balkonplatten. Die funktionalistisch gestalteten Gebäude der 20er Jahre zeigen dieses Detail ebenso wie die der 60er und 70er Jahre, in denen die Betonplatten vermehrt auf Stützen aufgelagert wurden. Nicht selten finden sich in den 70er Jahren die ersten, allerdings noch ungedämmten, Fertigteilkonstruktionen. Bestandsbalkone stellen meist starke Wärmebrücken dar, da die Geschossdecken aus dem Gebäudeinneren zum Balkon hin durchlaufen und thermisch nicht abgetrennt sind. Ähnliche Probleme gibt es z.B. bei angehängten Vordächern, durchlaufenden Stützen oder auch Außentreppen. Um Wärmebrücken an Stützen, Vordächern und Außentreppen zu vermeiden, sollten diese thermisch abgetrennt werden. Da dies im Bestand oft nicht möglich ist, können diese Elemente abgebrochen und durch neue, thermisch abgetrennte Elemente ersetzt werden. Diese können z.B. der Fassade vorgestellt werden. Die Sanierung ist mindestens so auszuführen, dass angrenzende Bauteile wie die Decken und Wände geschützt werden, denn bei diesen Konstruktionen besteht immer eine erhöhte Gefahr von Bauschäden. Diese werden in den meisten Fällen durch das Abkühlen der Decke ausgelöst, die direkt und ungedämmt in die auskragende Platte übergeht. Durch die Abkühlung kann sich Kondenswasser an den Oberflächen bilden, was in vielen Fällen eine Schimmelbildung zur Folge hat. Bei der Sanierung der thermisch nicht getrennten Balkonplatten muss eine Lösung gefunden werden, mit der die auskragenden Betonplatten sinnvoll gedämmt oder Wärmebrücken entkoppelt werden, so dass der Wärmeverlust durch diese „Kühlrippen“ auf ein Mi- ZW15 nimum reduziert oder gar vollständig beseitigt wird. 38 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Abb. 24 Ungedämmte Balkonplatte mit Stahlkonstruktion, Quelle: WOLLENWEBERARCHITEKTUR Dämmung der Balkonplatte Die vollständige Dämmung der Balkonplatte ist eine Möglichkeit, die Wärmeverluste und einhergehenden Bauschäden zu vermeiden. Hierbei sind sowohl die Ober- als auch die Unterseite und die seitlichen Flächen zu dämmen. Auf Grund der allseitigen Dämmung entstehen optisch sehr mächtige Balkonplatten. Ob diese mit dem Erscheinungsbild und auch der natürlichen Belüftung (des darunter liegenden Geschosses) vereinbar sind, muss am Einzelobjekt entschieden werden. Für die Durchführung der nachträglichen Dämmung der Balkonplatte müssen der Oberbelag, die Geländer, die Regenrinnen und alle Blech- und Gebäudeanschlüsse entfernt werden. Zudem ist eine ausreichend hohe Aufkantung erforderlich, um genügend Sockelhöhe für die wasserführende Schicht bereit zu halten. Hiervon ist unter anderem auch die mögliche Höhe der Dämmung abhängig. Die Anschlusshöhen von an Balkontüren und verbleibende Brüstungshöhen müssen geprüft werden. Sofern keine intakte Dichtungsebene vorhanden ist, muss diese vor dem Aufbringen Megarock ist eine druckbe- der Dämmschicht eingebaut und sorgfältig am bestehenden Mauerwerk hochgeführt lastbare Steinwolle- werden. Die erforderliche oder maximal mögliche Dämmstärke ist auf der Oberseite Dachdämmplatte für begeh- sowie an den seitlichen und unteren Flächen anzubringen. bare Bereiche www.rockwool.de 39 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Die Dämmung muss aus witterungsbeständigem, für den Außeneinsatz geeignetem und belastbarem Material, beispielsweise extrudierte Hartschaumplatten oder Rockwool-Platten, bestehen. Anschließend ist die Abdichtungsebene aufzubringen. Diese ist mit allen erforderlichen Randab- und Randanschlüssen zu versehen. Danach kann der Oberbelag als Holzrost oder mit Plattenbelägen eingebaut werden. Sofern die Absturzsicherung ebenfalls demontiert wurde, ist diese in einer geeigneten Form wieder anzubringen. Hierbei ist eine Durchdringung der wasserführenden Schicht zwingend zu vermeiden. Der Wandanschluss ist entsprechend thermisch entkoppelt auszuführen. Diese Arbeitsschritte zeigen, wie umfangreich die nachträgliche Wärmedämmung einer auskragenden Platte geplant und ausgeführt werden muss. Hierzu gehören zum einen sorgfältige Detailausbildungen, zum anderen aber auch eine gründliche Planung der Arbeitsabläufe. Thermisch getrennte Balkone Im Bereich des Neubaus wird bei Konstruktionen, die die Dämmebene durchdringen, Schöck Isokorb® KST, um mit wärmegedämmten Anschlussdetails gearbeitet. Verschiedene Hersteller haben vollwertige Wärmedämmung hierfür Produkte entwickelt. Auch in der Bestandssanierung können diese Systeme auch im Stahlbau zu sichern nach Abbruch der bestehenden Balkone eingesetzt werden. www.schoeck.de Der Anschluss kann dabei mit Isolierten Ankern (z.B. Schöck Isokorb® KST) erfolgen oder die Balkonplatte kann auf thermisch weitestgehend getrennten Konsolen ruhen. 40 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Abb. 25 Balkonplatte mit wärmedämmendem Trägersystem, Quelle: RWE Bau-Handbuch, S. 7/21 Abb. 26 links: Balkonplatte auf Wandscheiben, rechts: Balkonplatte mit Konsolenauflagern, Quelle: RWE Bau-Handbuch, S. 7/20 Zusammenfassung 41 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Auch der völlige Ersatz des Bauteils durch eine vorgestellte, selbsttragende Konstruktion, die nur noch zur Aussteifung mit dem Gebäude verbunden ist kommt in Betracht. Dafür wird die in der Außenwand eingebundene Balkonplatte oberflächenbündig abgetrennt, eine nun durchgängige Dämmschicht aufgetragen und der vorgestellte Balkon davor gesetzt. Vorteil dieser Konstruktion ist die klare Trennung von beheiztem und unbeheiztem Raum und die Aufhebung von Durchdringungen. Verglasung des Balkons Eine Verglasung des Balkons kann den Wärmebrückeneffekt verringern. Er wirkt so als thermische Pufferzone zwischen Innen- und Außenraum. 42 ZW20 Bauteilbezogene Sanierung der Gebäudehülle Resümee Der Umgang mit der historischen Bausubstanz ist nicht immer unproblematisch, da bestimmte Details unter heutigen Gesichtspunkten keine wärmetechnisch einwandfreie Sanierung zulassen. Für häufig auftretende Schwachstellen haben verschiedene Hersteller deshalb Standardprodukte entwickelt. Trotzdem muss in jedem Einzelfall untersucht werden, wie ein funktionstüchtiger Wärmeschutz erreicht werden kann, oder ob eine Änderung des Wärmeschutzkonzeptes zu erfolgen hat. Damit schließt der Themenblock der Sanierung der Gebäudehülle. In den nächsten Kapiteln liegt der Fokus auf der Bereitstellung der Energie und der dafür benötigten Anlagentechnik. 43 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Inhaltsverzeichnis Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie 1 [G] Entwicklung der Photovoltaik 2 [Ex] Funktionsprinzip von Solarzellen 9 [G] Leistung und Ertrag der Photovoltaik 11 [V] Typen von Solarzellen 14 [V] Anlagenkomponenten und Systeme 29 [V] Planungsgrundlagen 33 [V] Gebäudeintegration 38 [G] Erneuerbare-Energien-Gesetz 42 [Ex] Auswirkungen der Photovoltaik-Technik 44 Resümee 50 Quellennachweis 51 Abbildungsnachweis 54 [B] Basiswissen [G] Grundlagen [V] Vertiefung [Ex] Exkurs Lernziel Einsatz und Verbreitung der Photovoltaiktechnologie schreiten seit ihrer kommerziellen Einführung vor mehr als zwei Jahrzehnten weltweit beständig voran. Das vorliegende Kapitel „Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie“ befasst sich mit der Anwendung von Photovoltaik in der Architektur. Zunächst werden die Geschichte und Entwicklung der Photovoltaik, das Funktionsprinzip von Solarzellen sowie verschiedene Typen von Solarzellen vorgestellt. Anschließend werden Anlagenkomponenten und Systeme, Planungsgrundlagen und Möglichkeiten zur Integration von Photovoltaik in das Gebäude behandelt. 1 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie [V] Planungsgrundlagen Ob eine Photovoltaik Anlage einen hohen Stromertrag erreicht, hängt neben dem Wirkungsgrad des Zellentyps und anderer Systemkomponenten maßgeblich von der Einbausituation der Anlage ab. Eine umfassende Planung kann hierbei die Wirkungsgrade deutlich erhöhen und ist notwendig, um einen hohen Performance Ratio Wert zu erzielen, welche häufiges Kriterium für den Erhalt von Investitionen und Krediten ist. Geographische Lage Entscheidend für den Energieertrag und somit die Effizienz aktiver solarer Systeme (Photovoltaik und Solarthermie) ist die einfallende Globalstrahlung am Gebäudestandort. Je nach geographischer Lage sind unterschiedliche Energiegewinne zu erwarten. Südliche Regionen sind ob der höheren Globalstrahlung besser für Solaranlagen geeignet. Für den Öffentlich-rechtlichen Nachweis ist jedoch nach EnEV2014 das Referenzklima gemäß DIN V 18599:2011-12, Potsdam, zu verwenden. Moderne Solaranlagen erzielen auch bei diffuser Strahlung akzeptable Werte. Große Solarkraftwerke werden allerdings aus ökonomischen Gründen hauptsächlich in Regionen mit hoher Solarstrahlung geplant und gebaut, beispielsweise in Spanien. Weiterhin hat das Verhältnis von direkter zu diffuser Strahlung Einfluss auf die Wahl der Module, da einzelne Zellentypen, wie Dünnschichtzellen, zwar einen geringeren Gesamtwirkungsgrad aufweisen, jedoch bei diffuser Strahlung effektiver arbeiten. Abb. 30 Wirkungsgrade bei geringer Bestrahlungsstärke, solar.de/catalog/index.php?main_page=page&id=36&language=de 33 Quelle: http://www.europe- Tageslichtnutzung → ZW18 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Ausrichtung der PV-Module Die Ausrichtung des Gebäudes und somit der installierten PV-Module spielt eine erhebliche Rolle. Damit die Solarmodule einen optimalen Energieertrag erzielen, sollten sie so ausgerichtet sein, dass die Sonnenstrahlung möglichst senkrecht auf die Module trifft. Fest installierte Module sollten möglichst nach Süden ausgerichtet sein. Der Neigungswinkel ist abhängig davon, wann eine optimale Leistungsausbeute erzielt werden soll. Für eine Leistungsmaximierung über das Jahr kann in Deutschland ein Wert zwischen 25° und 45° als guter Kompromiss bezeichnet werden. In Gegenden mit hohem Anteil an diffuser Strahlung (städtische Bereiche), gelten 30° bis 35° als ideal. Bei einer Aufstellung im alpinen Bereich ist eine etwas stärkere Neigung (auch über 45°) sinnvoll, was eine erhöhte Produktion im Winter (v. a. durch Schneereflexion) und leichteres Abrutschen des Schnees zur Folge hat. Bei Neigungen unter 20° ist neben der geringeren Einstrahlung auch der verminderte Selbst-Reinigungseffekt durch den Regen und ein der fehlende winterliche Ertrag durch Schnee zu berücksichtigen. Die folgenden Abbildungen zeigen, in wie weit die Einstrahlung (und damit der Anla- Jahresenergiemenge [kWh/m²a] genertrag) durch eine abweichende Ausrichtung beeinträchtigt wird: Deutlich wird, die solare 1400 Einstrahlung auf horizontale Flächen denen Südwest 1200 geneigter Flächen entspricht. Weiter von der 1000 Südrichtung abweichende 800 Flächen sind sogar weniger 400 200 0 ertragreich. Neigung 600 Nord Ost Süd West Nord 0° Weiterhin wird deutlich, 30° dass vertikale Fassaden- 45° flächen selbst bei Südaus- 60° richtung deutlich weniger 90° Ausrichtung Abb. 31 Wirkungsgrade nach Neigung und Ausrichtung, Datenquelle: DIN V 18599-10:2011-12 PV-Module können auch dem Sonnenstand einachsig oder zweiachsig nachgeführt werden. Der Energiegewinn aus nachgeführten Anlagen ist vom Standort abhängig und kann bei zweiachsiger Nachführung in Mitteleuropa bis zu 25% betragen. Die Ausführung der Nachführung sollte nicht zu aufwändig sein. Eine einfache, aber effektive Nachführung ist hydraulischer Art. Dabei wird durch eine je nach Sonnenstand unterschiedlich erwärmte Flüssigkeit eine Bewegung der Module erreicht. 34 ertragreich sind. ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Nachgeführte Solarzellen erfordern einen höheren planerischen und technischen Aufwand. Die Betriebs- und Instandhaltungskosten erhöhen sich ebenfalls durch die benötigte Hilfsenergie und den Verschleiß der beweglichen Teile der Anlage. Daher ist abzuwägen ob die Ertragssteigerung den Aufwand rechtfertigt. Verschattung Ein weiterer Einflussfaktor für die Effizienz einer PV-Anlage sind eventuelle Verschattungen, z.B. durch Vegetation, Umgebungsbebauung oder Gebäudeteile (z.B. Schornsteine). Bei Photovoltaikanlagen kann - im Gegensatz zu Solarkollektoren selbst eine minimale Verschattung der Module zu einem erheblichen Ertragsverlust führen. Im Bereich der Verschattung ist das Solarmodul auszusparen oder aus ästhetischen Gründen mit Blindmodulen zu versehen. Wird eine Anlage teilverschattet ist dies auch in der Berechnung des Ertrages durch eine entsprechende Fachplanung zu berücksichtigen. Abb. 32 Mögliche PV-Verschattung, Quelle: www.agsn.de/fileadmin/user_upload/Artikel/PV_Abschattung.gif Hinterlüftung / Kühlung Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Vermeidung der Aufheizung. PhotovoltaikModule erhitzen sich sehr schnell und haben den Nachteil, bei erhöhter Zelltemperatur an Leistungsfähigkeit zu verlieren. Das bedeutet, dass gerade bei optimalen Bedingungen (langer, intensiver Sonnenschein) ein Energieverlust droht. Durch eine Hinterlüftung kann die vorbeistreichende Luft die Zellen abkühlen und einen Leistungsabfall vermeiden. Eine weitere Möglichkeit ist die Kühlung mittels Regenwasser, das zunächst in Zisternen gespeichert wird, um später über die Solarmodule geleitet oder gesprüht zu werden. Durch die Verdunstung des Wassers wer- 35 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie den die Module gekühlt. Die Kühlung kann auch für die Reinigung von eventuell verschmutzten Oberflächen (Pollen, etc.) sorgen. Die Wärme der Solarzellen kann unter Umständen auch nutzbar gemacht werden. Eine Wärmepumpe ermöglicht zum einen die Zellen kühlen und auf der anderen Seite die abgeführte Wärme als Wärmequelle für die Deckung des Wärmebedarfs nutzbar zu machen. Gleiches gilt für die Kombination von solarthermischen Anlagen mit Photovoltaikanlagen. Auch hier ist eine Nutzung der Abwärme möglich. Die Temperaturabhängigkeit beträgt im Falle von kristallinen PV-Modulen 0,5%/K, bei Dünnschichtzellen 0,3%/K. Das bedeutet, dass die Leistung bei 10°C höherer Modultemperatur um 3 bis 5 % sinkt. Im Sommer kann so die Modulleistung um bis zu 30% sinken. Auch der Systemleistungsfaktor nach DIN V 18599-9:2011-12 hängt in neben dem Zelltyp von der Einbausituation ab. Systemleistungsfaktor ƒperf nach DIN V 18599-9:2011-12 Technologie kristallin, Amorph (trip- CIS, CdTe le), HIT 0,7 0,75 0,9 Mäßig belüftete Module 0,75 0,77 0,89 Stark belüftete oder 0,8 0,8 0,88 Unbelüftete Module (direkt auf Organisch Dämmung bzw. Unterkonstruktion) freistehende Module Abb. 33 Standardwerte für den Systemleistungsfaktor nach DIN V 18599-9:2011-12; Datenquelle: DIN V 18599-9:2011-12 Tabelle B.1 Verschmutzung Bei der Planung ist ebenso die Verschmutzung der Anlage über die Jahre zu berücksichtigen. Pollen, Staub und Ruß, aber auch Blätter, Moose, Flechten und Vogelkot können bei starker Verschmutzung bis zu Ertragseinbußen von 20 bis 30 % führen. So liegen die gesamtdeutschen Verluste am Solarstromertrag infolge von Verunreinigung bei 6-8 %. Die Selbstreinigung der Anlage durch Regen und Schnee reicht in der Regel nicht aus, um die Wirkungsgrade über die Jahre aufrechtzuerhalten. Generell sollten Anlagen daher regelmäßig gewartet und bei Bedarf gereinigt werden. Diese Wartungsarbeiten 36 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie sollten bereits bei der Planung berücksichtigt werden. Automatische Reinigungsanlagen, die die Anlage mit demineralisiertem Wasser reinigen, sind insbesondere für Großanlagen trotz des erhöhten technischen Aufwandes sinnvoll. Die Verschmutzung selbst kann durch eine umsichtige Planung ebenfalls verringert werden. Bereits bei der Gebäudeaufnahme sollten Verschmutzungsquellen wie Bäume mit starkem Pollenflug und hohem Laubaufkommen oder stark rußende Schornsteine aufgenommen werden und die Grundlage für weitere Entscheidungen bilden. Lebensdauer Solarzellen büßen über die Zeit einen Teil ihres Wirkungsgrades ein, in der Regel rund 0,5% pro Jahr. Demnach werden seitens der Hersteller üblicherweise in den ersten 10 Jahren von 90% der Leistung garantiert, und in den nächsten 10 Jahren noch 80% Leistung. Neuere wissenschaftliche Untersuchungen (Fraunhofer ISE) gehen allerdings nur noch von rund 0,1% Leistungsminderung pro Jahr aus. 37 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie [V] Gebäudeintegration Photovoltaikmodule können auf verschiedene Weise in das Gebäude integriert werden. Sie können entweder additiv zur Gebäudehülle hinzugefügt oder in die Gebäudehülle eingebaut werden. auf dem im schrägen auf dem im flachen vor der Kalt-/ Warm- Licht- Sonnen- schrägen Dach flachen Dach Fassade fassade dächer schutz Dach Abb. 34 Möglichkeiten der Gebäudeintegration, Quelle: www.energytech.at/photovoltaik/fotos/artikel1_02.gif Durch die Integration von Photovoltaikelementen in die Gebäudehülle werden herkömmliche Dach- bzw. Fassadenelemente durch PV-Elemente substituiert. Auf diese Weise werden Material und somit auch Kosten eingespart. Im Dachbereich entfällt z.B. durch eine Indachmontage der Anlage die sonst übliche Dacheindeckung. An Fassaden ist die Kostenersparnis meist noch größer; teure Fassadenbekleidungen und Verglasungen können durch solare Systeme ersetzt werden. Zudem ist die Lebensdauer mit 25 Jahren und mehr bisweilen höher als andere Fassadenbekleidungen. Bei Neubauten kann die Integration einer PV-Anlage von Beginn an in die Planung mit einbezogen werden. Eine nachträgliche Integration ist dagegen nicht immer möglich. Bei Bestandsbauten müssen zunächst die oben genannten Planungsgrundlagen überprüft werden. Sind alle Bedingungen erfüllt, so steht einer nachträglichen Montage nichts im Wege. Bei Bestandsbauten ist die Aufdachmontage die gängige Praxis. Die Vorteile einer Indachmontage ergeben meist sich erst, wenn eine Komplettsanierung des Dachs bzw. der Fassade geplant ist. 38 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Abb. 35 Aufdachmontage, Quelle: www.energie-umwelt.de/images/PV/Schlo-Dach.jpg (links) Abb. 36 Indachmontage, Quelle: www.solarstrom.ch/deutsch/inhalt/download/pv_im_schnee.JPG (rechts) Bei der Aufdachmontage ist ein Montagesystem für die Befestigung der Photovoltaikmodule erforderlich. Die Kosten des Montagesystems sind vergleichsweise gering. Für die Indachmontage sind zahlreiche Produkte im Handel erhältlich. Ein Beispiel dafür sind Solarziegel. Um Leistungsminderungen zu vermeiden, müssen diese hinreichend gut belüftet werden. Bei der Integration von PV-Modulen im Dach- und Fassadenbereich sollten hinterlüftete Konstruktionen gewählt werden, um eine Aufheizung der Zellen zu verhindern. Abb. 37 Solarziegel, Quelle: http://www.staywithclay.com/images/content/clcerection/photovoltaictiles.jpg Weitere Möglichkeiten zur Integration von Photovoltaikelementen in die Gebäudehülle sind Glasdächer, Oberlichter, Glasfassaden, Fenster und Balkonbrüstungen. Photovoltaikelemente können Funktionen wie Sonnenschutz, Witterungsschutz, Sicht39 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie schutz, und Schallschutz übernehmen und somit andere funktionale Komponenten in der Gebäudehülle substituieren. Photovoltaik verfügt über ein hohes gestalterisches Potential und kann aktiv zur Gebäudeästhetik beitragen. Dank der fortschreitenden Entwicklung auf diesem Gebiet werden fortlaufend neue Perspektiven eröffnet. Abb. 38 Opake PV-Module an vertikaler Fassade, Quelle: www.solar-fabrik.de/fotos/soltower.html (links) Abb. 39 Pfosten-Riegel-Fassade mit semitransparenten PV-Modulen und transparenter Verglasung, Quelle: www.ecw.org/wisconsun/learn/learn_glazing2.shtml (rechts) Abb. 40 Opake PV-Lamellen als Sonnenschutz vor der Fassade, Quelle: www.jxj.com/magsandj/rew/2003_03/itoman_city_hall.html (links) Abb. 41 Nachträglich montierte semitransparente PV-Fassade vor einem bestehenden Gebäude, Quelle: www.ecw.org/wisconsun/learn/learn_glazing2.shtml (rechts) 40 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Abb. 42 Opake PV-Module im Brüstungsbereich, Quelle: Green Design: Design for the Environment, S. 66 (links) Abb. 43 Opake PV-Module als Sonnenschutz, Quelle: www.ecw.org/wisconsun/learn/bipvoptions.pdf (rechts) Abb. 44 Sonnenschutzsystem aus HOE und PV an der Fassade, Quelle: arch.hku.hk/~cmhui/holo/holo.html 41 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie [G] Erneuerbare-Energien-Gesetz Das Erneuerbare-Energien-Gesetz sieht wie für andere erneuerbare Energiequellen auch für Strom aus Photovoltaik-Anlagen eine Förderung in Form einer geförderten Einspeisevergütung je kWh eingespeisten Strom vor. Die Höhe der Förderung richtet sich dabei zum einen nach der Art und der installierten Nennleistung. Demnach werden einerseits vier Größen von Dachanlagen und andererseits Freiflächenanlagen unterschieden, wobei die Fördersumme von kleinen Dachanlagen zu großen Dachanlagen und Freiflächenanlagen abfällt. Weiterhin ist die Fördersumme abhängig von der Inbetriebnahme. So werden früher in Betrieb genommenen Anlagen höhere Förderquoten zugesprochen. Die Degression der Fördersumme ist an den monatlichen Zubau an Solarenergie gekoppelt und daher variabel, sodass eine Prognose für kommende Fördersummen nur begrenzt möglich ist. Zudem ist insbesondere die Förderung der Photovoltaik aufgrund der rasanten Entwicklung der letzten Jahre immer wieder Thema politscher Debatten und nachfolgender Novellierungen (zuletzt 2010, 2011 und 2012). Bei der Planung einer Photovoltaikanlage ist es daher unverzichtbar, die aktuellen Förderquoten zu ermitteln. Einspeisevergütung Februar 2013 Art der Anlage Dachanlage Freiflächenanlage März 2013 Dachanlage Freiflächenanlage April 2013 Dachanlage Freiflächenanlage Größe Vergütung in kWp in ct/kWh Degression Vergütete < 10 16,64 10 – 40 15,79 40 – 1.000 14,08 1-10 MWp 11,52 100% < 10 MWp 11,52 100% < 10 16,28 10 – 40 15,44 Strommenge 2,2% 100% 90% 2,2% 100% 90% 40 – 1.000 13,77 1-10 MWp 11,27 100% < 10 MWp 11,27 100% < 10 15,92 2,2% 100% 10 – 40 15,10 40 – 1.000 13,47 90% 1-10 MWp 11,02 100% < 10 MWp 11,02 100% Abb. 45 Aktuelle Fördersetzte nach EEG 2012, Quelle: www.solaranlagen-portal.com, Stand: 24.04.2013 42 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Durch das EEG wurden 2011 knapp 20.000 GWh eingespeister Solarstrom bezuschusst, was rund 19% des gesamten durch das EEG geförderten Stroms entspricht. Dabei wurden Förderungen in Höhe von 7,77 Mrd. € ausgezahlt, also rund 40 ct/kWh. Dies entspricht knapp der Hälfte aller Fördersummen des EEG. EEG-Strom 2011 Wind Biomasse Solar Wasser Übrige1 Gesamt (Land) Erzeugung GWh/a Anteil % 1 48.315 27.977 19.340 4.843 2.402 102.877 47,0 27,1 18,8 4,7 2,4 100 Deponie-, Klär- und Grubengas, Wind offshore und Geothermie Abb. 46 Erzeugung von EEG-Strom 2011, Quelle: www.solaranlagen-portal.com, Stand: 24.04.2013 43 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie [Ex] Auswirkungen der Photovoltaik-Technik Umweltbelastungen Photovoltaik gilt als unerschöpfliche und klimafreundliche Form der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen und ist somit einer der Hoffnungsträger des Umbaus der Deutschen Energiewirtschaft. Trotz allem ist der Energieaufwand zur Herstellung der Solarpaneele energetisch aufwendig und geht mit einem Ressourcenverbrauch einher. Zu bewerten ist daher im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung über die reine Bereitstellung „sauberer“ Energie hinaus auch Umweltauswirkungen durch Produktion, Betrieb und Entsorgung. Energetische Amortisation Der energetische Aufwand zur Herstellung der Zellen ist technologieabhängig unterschiedlich hoch und muss zudem in Verbindung mit dem späteren Wirkungsgrad der Zelle, aber auch der individuellen Einbausituation gesehen werden. Insbesondere die Reinsiliziumherstellung ist mit einem hohen Energiebedarf verbunden. Während Dünnschichtmodule bereits energetische Amortisationszeiten von unter einem Jahr aufweisen, sind die Zucht von Einkristallen und die Weiterverarbeitung zu Herstellung monokristallinen Siliziumzellen sehr energieaufwendig und führen trotz der hohen Wirkungsgrade solcher Zellen zu Amortisationszeiten von fünf Jahren. Die Herstellungskosten haben einen direkten Bezug zum Energieaufwand, sodass weniger energieaufwendige Fertigungsverfahren in der Regel auch einen preislichen Vorteil hinsichtlich der Anschaffungskosten haben. Durchschnittlich kann in Deutschland von einer energetischen Amortisation von zwei bis drei Jahren ausgegangen werden. Bei einer Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren bedeutet dies, das Photovoltaikanlagen über ihre Lebenszeit das Zehnfache der für die Herstellung aufgewendeten Energie erzeugen, also einen Erntefaktor von 10 aufweisen. 44 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Abb. 47 Energetische Amortisation verschiedener Solarzellen, Quelle: www.solaik.ch Ressourcenverbrauch bei der Produktion Neben den hohen Energiebedarfen wird zur Herstellung der Module eine Vielzahl von Ressourcen verbraucht. Für die Reinsiliziumherstellung entstehen pro kg Silizium bereits 19 kg Nebenstoffe. Auch durch Nebenprozesse der Herstellung entstehen Abfallprodukte. Darunter finden sich auch klimaschädliche Stoffe wie Stickstofffluorit und Schwefelhexafluorid. Auch wenn der CdTe-Technologie in der Lebenszyklusbetrachtung eines der besten Verhalten bescheinigt wird, besten diese Zellen aus dem Schwermetall Cadmium, welches bei der Entsorgung zu Umweltbelastungen führt. CO2-Bilanz Solarstrom gilt als CO2 neutrale Energiequelle, was in Bezug auf den reinen Betrieb zwar zutreffend ist, jedoch die Emission von Treibhausgasen bei der Herstellung, Transport, Montage, Wartung und Entsorgung nicht berücksichtigt. Insbesondere durch den hohen Energieverbrauch bei der Herstellung entstehen derzeit noch hohe CO2-Emmissionen. Nach einer Studie der Ruhr-Universität Bochum von 2007 beträgt liegt der CO2-Ausstoß bei der Photovoltaik in Abhängigkeit von der verwendeten Technologie und dem Einbausituation 50–100 g/kWh. Zum Vergleich: Kohlekraftwerke liegen mit 750-1200 g/kWh bei mehr als dem zehnfachen Wert. Wasser- und Windenergie sind mit 10-40g/kWh noch emissionsärmer, ebenso wie die Kernenergie. 45 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Betrieb Die Umweltauswirkungen während des Betriebes einer PV-Anlage sind gering, neben dem Austausch entstehen keine Belastungen oder Emissionen. So sind die externen Kosten laut einer Studie 15 durch Umweltschäden für Solarstrom mit 1ct/kWh (Jahr 2000) rund siebenmal geringer als bei der Stromerzeugung aus Stein und Braunkohle. Solarthermische Kraftwerke kommen auf einen Spitzenwert von 0,2 ct/kWh. Auch der Flächenbedarf ist derzeit gering, da ein Großteil der Anlagendezentral auf bestehenden Dachflächen und anderen überbauten Arealen errichtet werden. Das EEG vergütet Anlagen auf Freiflächen zudem nur, wenn sie auf Konversionsflächen (z.B. vorherige militärische oder industrielle Nutzung) oder auf als Gewerbe- und Industriegebiete ausgewiesene Flächen errichtet werden. Entsorgung und Recycling Mit der steigenden Anzahl von Neuanlagen steigen auch die Altanlagen, die in Zukunft entsorgt werden müssen (bis 2030 EU-weit rund 130.000 t/a). Während in den vergangenen Jahren das Recycling von Solaranlagen noch nicht von der Wirtschaft aufgegriffen wurde, werden die Hersteller mit einer Richtlinie der Europäischen Union zum Recycling eines Teils der Anlagen verpflichtet. Wird die Richtlinie wie geplant bis 2014 umgesetzt, sind die Hersteller verpflichtet 85% der Anlagen zurückzunehmen und mindestens 80 % zu recyceln. Bisher besteht nur eine Pilotanlage im sächsischen Freiburg, die 2008 bereits 1.200 t/a mit einer Recyclingquote von 75 % verwertete. Die Photovoltaik-Wirtschaft gründete unabhängig davon bereits 2007 eine gemeinsame Initiative, um Strategien für die Entsorgung und die effiziente Wiederverwertung ausgedienter Module zu entwickeln. Zudem können energieintensive Anlagenkomponenten teilweise bis zu fünfmal wiederverwendet werden, sodass ein Downcycling entfällt. Umbau der Energiewirtschaft und Versorgungssicherheit Bei dem Umbau der deutschen Energieversorgung auf regenerative Energiequellen kommt auch der Solarenergie eine Schlüsselrolle zu. Da sie jedoch dem täglich und jahreszeitlich schwankendem Angebot an Globalstrahlung unterworfen ist und wie 15 Studie des Deutschen Zentrums für Raumfahrtechnik und des Frauenhofer-Institutes für System- und Innovationsforschung 46 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie auch die Windenergie nicht bedarfsorientiert bezogen werden kann, kann diese Technologie nicht alleine für eine zukünftige Stromversorgung herangezogen werden. Es bestehen verschiedene Strategien, den Strombedarf auch bei geringer Globalstrahlung zu decken. Andere regenerative Energiequellen, welche bedarfsbezogen betrieben werden können, wie beispielsweise Biomasse-Spitzenlast-Kraftwerke können bei hohem Bedarf einspringen. Weiterhin ist es nötig, Speichertechniken zu entwickeln, die den Solarstrom bei einem Versorgungsüberschuss einspeichern und zeitverzögert zur Verfügung stellen. Die Kapazität derzeitiger Speicherkraftwerke (Pumpspeicher-Wasserkraftwerke) reicht hierzu nicht aus. Weitere Forschungsansätze sind die Speicherung in Luftdruck-Speicherkraftwerken und die Erzeugung von Wasserstoff, um diesen bei Bedarf in Brennstoffzellen wieder in elektrische Energie umzuwandeln. Der dritte Ansatz ist es, den Bedarf nach dem Solaren Stromangebot auszurichten, indem elektrische Verbraucher als „smart user“ den Strombezug möglichst in Phasen des Stromüberschusses legen. So können Lastspitzen abgefangen werden. Um diese unterschiedlichen Komponenten der Energiebereitstellung sinnvoll miteinander zu verknüpfen und zwischen Angebot und Bedarf an elektrischer Energie zu vermitteln, ist derzeit noch eine stärkere Vernetzung der einzelnen Elemente nötig. Im Gegenzug ist die Versorgung mit dezentralen Anlagen, wie sie Photovoltaikanlagen darstellen, in seiner Gesamtheit deutlich weniger störungsanfällig als Großkraftwerke. Der Ausfall eines Großkraftwerks, ob ungeplant oder im Zuge von Wartungsarbeiten geplant, führt zu hohen Ausfällen im Stromnetz, wofür Leistungsreserven an anderer Stelle vorgehalten werden müssen. Diese Leistungsreserven werden jedoch nur punktuell benötigt und weisen ansonsten hohe Stillstandzeiten auf. Bei einer Vielzahl von Kleinkraftwerken verteilt sich der Leistungsabfall infolge von Wartungsarbeiten und ungeplanten Ausfällen über die Zeit und ist in der Gesamtleistung aller Anlagen nicht wahrnehmbar. Leistungsreserven müssen nur im geringen Maße vorgehalten werden. Weiterer Vorteil dezentraler Anlagen im Allgemeinen ist der geringere Bedarf an hochspannungsnetzten. Ein Großteil des Stroms kann über niederspannungsnetze lokal verteilt werden, ohne hohe Verluste durch die Umspannung und großräumige Verteilung in Kauf zu nehmen. Derzeit fehlen jedoch noch dezentrale Speichertechniken, die einen akzeptablen Wirkungsgrad aufweisen, um auch eine Speicherung von Solarstrom auf lokaler Ebene zu realisieren. 47 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie Volkswirtschaftliche Auswirkungen Photovoltaik ist einer der Branchen, die in Deutschland und weltweit in den letzten Jahren deutlich gewachsen ist und somit auch zu wirtschaftlichen Auswirkungen in Form von Wertschöpfung, Steuereinnahmen und Schaffung neuer Arbeitsstellen geführt hat. Andererseits steht die Solartechnik in der Kritik, die Volkswirtschaft durch die hohen Subventionen (insbesondere das EEG) zu belasten und ohne diese nicht wirtschaftlich zu sein. Subventionen Volkswirtschaftlich betrachtet führte die Subventionierung des Solarstroms in den letzten Jahren bei Berücksichtigung der Steuereinnahmen zu einem steuerlichen Zugewinn. Nach Aussagen des Bundesverbandes Solarwirtschaft standen 2008 der Förderung von Investitionen von rund 2 Mrd. € Steuereinnahmen von 3 Mrd. € gegenüber. Trotz der großen Anzahl ausländischer Hersteller von Solarmodulen profitieren auch deutsche Unternehmen von der Förderung des Solarstroms. Neben den deutschen Herstellern von Zellen und Modulen sind es vor allem Betreibe, die in der Planung, Installation und dem Betrieb tätig sind. Wirtschaftlichkeit Aufgrund stetig steigender Energiekosten fossiler Energieträger wird die Photovoltaik-Technik immer wirtschaftlicher. Neben der Preissteigerung der fossilen Konkurrenz konnte auch durch die Förderung der Solarenergie und der damit verbundene Innovationsschub die Gestehungskosten des Stroms aus Photovoltaikanlagen deutlich gesenkt werden, sodass die Branche in Deutschland in wenigen Jahren ohne staatliche Förderung wirtschaftlich handeln kann. In anderen Ländern wie Spanien, wo die Erträge aufgrund der höheren Globalstrahlung höher liegen, können Anlagen bereits ohne Förderung mit fossilen Energieträgern konkurrieren. Die steigende Wirtschaftlichkeit der solaren Stromerzeugung schlägt sich auch in sinkenden Förderquoten nieder, die dem Charakter einer Anschubförderung für diese Technologie entsprechen. Auswirkungen auf den Strompreis Der Strom aus Sonnenenergie fällt zeitlich mit der mittäglichen Strombedarfsspitze zusammen und kann so zur Spitzenlastdeckung dienen. Hierdurch wird der Strompreis zu dieser Zeit gesenkt und ein Preisdruck gegenüber alten und teureren Gas und Kohlekraftwerken aufgebaut, wodurch diese vom Markt verdrängt werden. Durch diesen Effekt wird langfristig der Strompreis gesenkt (Merit-Order-Effekt). Die Spit48 ZW33 Aktive photovoltaische Nutzung von Sonnenenergie zenpreise für Strom sind in den letzten Jahren parallel zum Ausbau der Solarenergie im Vergleich zum Durchschnittspreis stark zurückgegangen. Auch hierdurch wird volkswirtschaftlich eine Kostenersparnis erzeugt. Folgekosten Die Umweltauswirkungen von Solarstrom sind, wie oben bereits erwähnt, sehr gering. Durch die Erhöhung des Solarstrom-Anteils am deutschen Strommix und die Substitution konventioneller Kraftwerke können somit die externen Kosten in Form von Umweltfolgekosten deutlich gesenkt werden (bei der Substitution von Kohlekraftwerken beispielsweise um den Faktor 7). Dies bedeutet eine volkswirtschaftliche Kosteneinsparung bis 2030 von 35 Mrd. €. Photovoltaik-Technik ist derzeit unter den Maßnahmen jedoch noch einer der kostenintensivsten. So kostete 2011 die Einsparung einer Tonne CO2 durch Photovoltaik 320 €, andere erneuerbare Energien und selbst die Modernisierung konventioneller Kraftwerke wiesen Kosten von maximal 45 € auf. Mit der weiteren Entwicklung der Photovoltaik-Technik wird jedoch auch hier eine Preissenkung erwartet. Ein weiterer volkswirtschaftlicher Aspekt ist, dass durch den geringeren Import von Primärenergieträgern der Kapitalabfluss ins Ausland verringert wird. Bis 2030 wird von einem Einsparpotential von 100 Mrd. € ausgegangen. Trend Unter den kommerziell genutzten erneuerbaren Energien ist die Photovoltaik-Technik in Deutschland eine der kostenintensivsten. Während die konventionelle Stromerzeugung durch Verbrennung fossiler Energieträger mit der Zeit immer unwirtschaftlicher wird, steht die Solarenergie insbesondere in Konkurrenz zur Windkraft, die derzeit deutlich geringere Energiegestehungskosten aufweist. Die Vorteile der Photovoltaik gegenüber der Windkraft, der geringere Flächenverbrauch und die gleichmäßigere Verteilung der nötigen Standortvoraussetzungen in Deutschland und der damit einhergehenden gleichmäßigeren regionalen Verteilung der Solarenergie konnten sich derzeit noch nicht auf den Preis niederschlagen. 49 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Durchführung einer Energieberatung Inhaltsverzeichnis Durchführung einer Energieberatung 1 [G] Ziel, Umfang und Ablauf der Energieberatung 2 [V] Vor der Bestandsaufnahme vor Ort 6 [G] Bestandsaufnahme vor Ort 9 [G] Ausarbeiten von Sanierungsvarianten 15 [V] Erstellung des Beratungsberichtes 17 [V] Persönliches Beratungsgespräch 25 [V] Durchführung einer BAFA-Energiesparberatung vor Ort 26 Resümee 32 Quellenverzeichnis 32 [B] Basiswissen [G] Grundlagen [V] Vertiefung [Ex] Exkurs Lernziele Im vorliegenden Kapitel werden der zeitliche und organisatorische Ablauf einer Energieberatung unter den Gesichtspunkten einer praxisbezogenen Durchführung behandelt. Praktische Hinweise zum Ablauf der Beratungstätigkeit sind ebenso Inhalt des Studienbriefes, wie die Unterschiede zwischen einer „Freien Beratung“ und einer „Energiesparberatung vor Ort“ des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), die die Einhaltung der engen Förderrichtlinien erfordert. Abschließend werden die Regularien und Prozeduren zum Förderprogramm der Energiesparberatung vor Ort erläutert. 1 ZW36 Durchführung einer Energieberatung [V] Erstellung des Beratungsberichtes Der Beratungsbericht ist der zentrale Teil der Beratung und sollte umfassend alle erarbeiteten Erkenntnisse aus der Bestandsaufnahme und die darauf aufbauenden Sanierungsempfehlungen enthalten. Auf einen übersichtlichen und strukturierten Aufbau sowie eine auch für Laien verständliche Erläuterung der einzelnen Inhalte ist zu achten, sodass dieser alle Feststellungen und Empfehlungen ohne weiteres verstehen kann. Teil 0: Einleitung Daten zum Berater Daten zum Beratungsempfänger Daten zum Gebäude (Kurzbeschreibung u.a. mit Angabe des Baujahrs, der Nutzung, der Größe etc.) Ziel und Umfang der Beratungsleistung Auflistung der Verwendeten Daten, Unterlagen, Bilanzierungsverfahren und Bilanzierungsprogrammen Allgemeine Vorbemerkungen Teil 1: Dokumentation, energetische Bilanzierung und Bewertung des Bestandes Beschreibung des Ist-Zustandes Energetische Bilanzierung und energetische Kennzahlen des IstZustandes Energetische Bewertung des Ist-Zustandes Teil 2: Vorschläge für Energiesparmaßnahmen (Sanierungsvarianten) Kurzbeschreibung der Varianten Darstellung der energetischen Kennwerte nach der Sanierung Vergleich mit dem Ist-Zustand Anzeigen möglicher CO2-Einsparpotentiale Anzeigen von Möglichkeiten zum Einsatz erneuerbarer Energien Wirtschaftlichkeitsberechnungen (ggf. mit Abgleich der Bestandsverbräuche) Teil 3: Bewertung der Sanierungsvarianten und Sanierungsempfehlung Gegenüberstellung und Bewertung der Varianten Energetischer und ökonomischer Vergleich mit dem Ist-Zustand Aussprechen einer Sanierungsempfehlung 17 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Teil 4: Anlagen Berechnung der U-Werte, Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarf, Berechnung der Wirtschaftlichkeit, Weiterführende Informationen Glossar mit Begriffen des energieeffizienten Bauens Die grundsätzliche Gliederung des Beratungsberichts in Bestandsanalyse, Sanierungsvarianten und Empfehlungen sollte im Inhaltsverzeichnis gut erkennbar dargestellt werden. Zusätzliche Informationen wie Berechnungen, Informationen über Fördermöglichkeiten etc. sollten separat in einem Anhang bearbeitet werden. Dies erleichtert die Verständlichkeit für den Beratungsempfänger, insbesondere wenn er ein „Bau-Laie“ ist. Unabhängig davon, ob eine freie oder eine durch das BAFA geförderte Energiesparberatung durchgeführt wird, ist es sinnvoll sich an den BAFA-Richtlinien zur Erstellung des Beratungsberichts zu orientieren. Einleitung Die Einleitung dient vor allem dazu, die Beratungsaufgabe und die beteiligten Parteien sowie die Grundlagen, auf denen die Beratung basiert, klar zu definieren und zu benennen. Eine genaue Definition beugt dabei Missverständnissen und späteren Differenzen vor und schafft beiderseits Rechtssicherheit. Zudem kann die Einleitung allgemeine Vorbemerkung enthalten, in denen grundsätzliche Informationen zum Thema Energie, Energieverbrauch, CO2-Emissionen, Wärmeschutz, etc. enthalten sind, um den Leser hinsichtlich einer Gebäudesanierung zu sensibilisieren und über die allgemeinen politischen Rahmenbedingungen aufzuklären. Teil 1: Dokumentation, energetische Bilanzierung und Bewertung des Bestandes Der Hauptteil des Beratungsberichtes beginnt mit der baulichen und energetischen Beschreibung des Ist-Zustandes. Neben der Beschreibung ist der Bestand insbesondere anhand der energetischen Kennzahlen hinsichtlich der Energieeffizienz zu bewerten. 18 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Die Dokumentation des Bestandes beginnt mit den allgemeinen Grunddaten des Gebäudes und dem Standort sowie einer kurzen Beschreibung des Gebäudezustands. Diese sind: Lage, Baujahr, Bauweise, Nutzung, Gebäudeklasse, Geschossigkeit Zahl der Wohneinheiten und der Bewohner Beheizte Wohnflächen, insbesondere auch im Keller- und Dachbereich, Bauliche Besonderheiten Wesentliche bisher getätigte wärmetechnische Investitionen Allgemeiner Zustand und Sanierungsbedarf des Gebäudes Für ein besseres Verständnis der Gebäudebeschreibung ist es hilfreich, Gebäudefotos zum Text hinzuzunehmen. Empfehlenswert ist auch die Aufnahme mit einem Meterstab oder Zollstock, um so die Proportionen richtig abschätzen zu können. In einem nächsten Schritt werden die Lage der thermischen Hülle sowie die angrenzenden Temperaturzonen definiert und grafisch im Bericht dargestellt. Nachfolgend wird der Aufbau aller gebäudeumfassenden Bauteile zunächst einzeln beschrieben und energetisch bewertet. Neben dem Aufbau sollten auch die Bauteilflächen aufgeführt werden und die angrenzenden Temperaturzonen benannt werden (beispielsweise beheizter / unbeheizter Keller). Die Bauteilflächen sind im Wesentlichen Dachflächen, Wandflächen, Kellerdecke, Fenster und Außertüren. Neben den Regelbauteilflächen sind auch die Wärmebrücken in Art, Lage und Größe zu benennen und zu bewerten. Zudem sind Aussagen zur angenommenen oder überprüften Luftdichtheit des Bestandes zu machen und offensichtliche Leckagen in der Luftdichtheitsebene zu beschreiben. Wurden Baumengel und Bauschäden am Gebäude ersichtlich, so sollten diese ebenfalls im Bericht erwähnt werden. Beschreibung der wärmeübertragenen Bauteile in Fläche und Aufbau inklusive der zugehörigen U-Werte (Berechnung der U-Werte im Anhang) Bewertung der vorhandenen Wärmebrücken Bewertung der Luftdichtheit und der unkontrollierten Lüftungsverluste Nennung von Baumängeln und Bauschäden 19 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Neben der Beschreibung der Gebäudehülle ist die Anlagentechnik zu beschreiben. Dabei empfiehlt es sich eine allgemeine Beschreibung der Anlage von Erzeugung über Speicherung und Verteilung bis zur Wärmeübergabe zu erstellen und darauf aufbauend die einzelnen Anlagenkomponenten und ihren Zustand detailliert zu beschreiben und zu bewerten. Die wichtigsten Daten zur Anlagentechnik wie Wirkungsgrade und Erzeugeraufwandzahlen sowie die Anlagenaufwandzahl, können in einer abschließenden Übersicht benannt werden. Kurze und allgemeine Beschreibung der Anlagentechnik Beschreibung und Bewertung des Zustands von Wärmeerzeugung für Heizung und Trinkwarmwasser, Wärmeverteilung sowie Wärmeübertragung Auflistung der allgemeinen Anlagedaten Den Abschluss einer Bestandsanalyse bilden eine allgemeine Gebäudebewertung und eine Bewertung des energetischen Ist-Zustands. Dabei ist es hilfreich, das Gebäude mit anderen Gebäuden, mit dem gesetzlichen Standard, dem Bundesdurchschnitt oder typischen Gebäuden der gleichen Altersklasse energetisch zu vergleichen. Mit der Gegenüberstellung zwischen den berechneten und tatsächlichen Energieverbräuchen (ermittelt über Stromrechnungen, Rechnungen der Energie-versorger, etc.) lässt sich eine Aussage über das Nutzerverhalten treffen. Dadurch können die anschließenden Sanierungsvarianten besser eingeordnet werden. Kurzübersicht der Gebäudebilanzierung Aussagen über die Jahreswärmebilanz des Gebäudes (Transmissionswärmeverluste, Lüftungswärmeverluste etc.) Übersicht der Transmissionswärmeverluste nach Bauteilen Aussagen über die Energiebilanz Kurze energetische Gesamtbewertung des Gebäudes Vergleich mit anderen Gebäuden (EnEV-Standard, Bundesdurchschnitt, Baualtersklasse) Abgleich mit den tatsächlichen Verbräuchen 20 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Grundsätzlich gilt für die Ist-Beschreibung → www.bmvbs.de Wird aufgrund fehlender Informationen auf Regelwerte von Baualtersklassen oder die „Regeln zur Datenaufnahme und Datenverwendung im Wohnungsbestand“ des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung zurückgegriffen, so ist dies im Bericht zu vermerken. Stellt sich die Annahme der Werte als falsch heraus und wurden auf Grundlage dessen wirtschaftlich falsche Entscheidungen getroffen, droht ein Streit und Schadenersatzforderungen. Ein Hinweis auf die Verwendung der Referenzwerte aufgrund fehlender bestätigter Werte kann hier vor einer Schadensersatzklage schützen und ist daher unerlässlich. Es empfiehlt sich, die Beschreibung des Ist-Zustandes anhand der „Checkliste zur Ausarbeitung von Beratungsberichten“ zu erstellen, auch wenn es sich nicht um eine BAFA-geförderte Beratung handelt. Nicht alle Punkte müssen explizit im Bericht behandelt werden, die Liste gewährt jedoch eine möglichst umfassende und lückenlose Bearbeitung aller wichtigen Bereiche. Um ein vergleichbares und nachvollziehbares Ergebnis zu erhalten, sollten alle wesentlichen Randbedingungen der Berechnung dargestellt werden. Die Differenzierung der Untersuchung in Gebäudehülle und Anlagentechnik entspricht im Wesentlichen den einzuhaltenden Anforderungen der EnEV: Im Bereich der Gebäudehülle, also die Summe aller Umfassungsflächen, ist dies zul. Ht´. Im Bereich der Analgentechnik also Wärmeerzeugung, Wärmespeicherung, Verteilung und Übergabe ist dies zul. Qp“. Teil 2: Vorschläge für Energiesparmaßnahmen (Sanierungsvarianten) Im zweiten Teil des Beratungsberichtes werden die unterschiedlichen Maßnahmen zur energetischen Ertüchtigung erläutert und bewertet. Zudem werden die einzelnen Maßnahmen zu Sanierungsvarianten zusammengefasst, energetisch bilanziert, durch einen Verbrauchsabgleich die realen Einsparungskosten bewertet und auf Grundlage dessen und den Investitionskosten sowie eventueller Fördermittel die Wirtschaftlichkeit der Varianten bewertet. Abschließend werden die verschiedenen Varianten und ihre Einsparpotentiale gegenüber dem Ist-Zustand sowie deren Wirtschaftlichkeit in einer Zusammenfassung 21 ZW36 Durchführung einer Energieberatung der Maßnahme beschrieben. Auch ein Vergleich mit dem Ist-Zustand und Vergleichsgebäuden (EnEV-Standard, Bundesdurchschnitt, Baualtersklasse) ist sinnvoll. Für eine übersichtliche Darstellung ist ein energetischer Vergleich des IstZustands mit dem Zustand nach der Sanierung und den zu erwartenden Einsparpotentialen besonders wichtig. Im Wesentlichen kann man sich auch hier an der Checkliste der BAFA orientieren, ist aber bei einer freien Energieberatung nicht an die Formalien und die exakte Abarbeitung eines bestimmten Kriterienkatalogs gebunden. Bei der Erstellung von Sanierungsvarianten sind jedoch auch bei einer freien Energieberatung mindestens die folgenden Punkte zu bearbeiten: Kurze Maßnahmenbeschreibung der Variante Darstellung der wichtigsten energetischen Kennwerte nach der Sanierung Darstellung der Jahreswärmebilanz Energiebilanz der Variante und Vergleich mit dem Ist-Zustand Energetischer Vergleich des Ist-Zustands mit der Sanierungsvariante insbesondere der Transmissions- und Lüftungswärmeverluste Darstellung der Reduktion der zu erwartenden Transmissions- und Lüftungswärmeverluste Anzeigen möglicher Einsparpotentiale von CO2 und anderer Emissionen Ggf. Anzeigen von Möglichkeiten zum Einsatz erneuerbarer Energien Ermittlung von zu erwartenden Kosten/Wirtschaftlichkeitsberechnungen Energetische Bewertung von Bestand und Varianten Ggf. Entwicklung und Beschreibung eines integralen Energiekonzepts Kurzzusammenfassung der Variante. In diesem Teil des Berichtes kann es erhebliche Unterschiede in den Detailierungsgraden zwischen einer freien Energieberatung und einer nach den BAFA-Richtlinien durchgeführten Beratung geben. Dies ist darin begründet, dass eine freie Energieberatung zielgerichtet durchgeführt werden kann und speziell auf die Wünsche des Beratungsempfängers eingehen kann, wohingegen ein nach BAFA Richtlinien erstellter Beratungsbericht den Mindestanfor- 22 ZW36 Durchführung einer Energieberatung derungen des BAFA entsprechen muss. So müssen bei den Vorschlägen für Energiesparmaßnahmen nach der BAFA-Richtlinie zwingend Vorschläge zur Verbesserung der Gebäudehülle und Anlagentechnik und Vorschläge für den Einsatz erneuerbarer Energien erarbeitet werden. Diese Vorschläge müssen zu einen durch die KfW geförderten Effizienzhausstandard führen und sind zudem zwingend als Einzelmaßnahmen und zusätzlich als Maßnahmenpakete darzustellen, unbeachtet der Tatsache, ob der Beratungsempfänger aktuell an einer solchen Umsetzung interessiert ist oder nicht. Bei einer freien Energieberatung ist dies nicht der Fall. Der Energieberater kann viel mehr auf das Objekt und den Beratungsempfänger bezogen arbeiten. Dementsprechend kürzer kann der Beratungsbericht im Bereich der Sanierungsvarianten ausfallen, da unter Umständen einige Punkte der Mindestanforderungen der BAFARichtlinie weggelassen werden können. Ungeachtet dessen, muss bei einer freien Energieberatung mindestens eine Sanierungsvariante mit den zu erwarteten Einsparungen und Investitionskosten erarbeitet und Aussagen zur Wirtschaftlichkeit getroffen werden. Teil 3: Bewertung der Sanierungsvarianten und Sanierungsempfehlung Im letzten Teil des Beratungsberichts werden die zuvor gewonnenen Ergebnisse aus Bestandsanalyse und den einzelnen erarbeiteten Sanierungsvarianten mit den möglichen Energieeinsparungen einander gegenübergestellt und bewertet. Der Ist-Zustand des Gebäudes wird also mit dem möglichen Zustand nach einer Sanierung verglichen, indem die wichtigsten energetischen und anlagetechnischen Kennwerte gegenübergestellt werden. Die Ergebnisse und Empfehlungen müssen dabei allgemeinverständlich zusammengefasst werden. Eine gute Lesbarkeit kann unter Zuhilfenahme geeigneter Mittel wie Tabellen, Graphiken, Grundriss- und Schnittzeichnungen erreicht werden. Am Ende des Berichtes steht eine Empfehlung, welche der Varianten aus Sicht des Energieberaters für sinnvoll erachtet wird. Diese Empfehlung sollte klar und für den Laien verständlich erläutert werden und auf den im Zuge der Beratung erarbeiteten Erkenntnissen basieren. 23 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Anlagen Für ein besseres Verständnis und eine bessere Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse ist es sinnvoll, Berechnungen der U-Werte, des Jahres-Heizwärmebedarfs und der Wirtschaftlichkeit dem Bericht als Anhang beizufügen - analog der BAFA Checkliste. Diese Anlagen sind bei einem Beratungsbericht nach den BAFA – Richtlinien zwingend erforderlich. Ebenso können weiterführende Information, z.B. zu verwendeten Technologien oder in der Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigten Förderprogrammen, aber auch allgemeine Informationen zum Energieeffizienten Sanieren den Bericht als Anlage „abrunden“. Darüber hinaus hat es sich in der Praxis bewährt, ein Glossar der verwendeten Fachbegriffe als Anlange beizulegen (oder an den Anfang des Beratungsberichts zu stellen). 24 ZW36 Durchführung einer Energieberatung [V] Persönliches Beratungsgespräch Den Abschluss einer Energieberatung vor Ort stellt das persönliche Gespräch zwischen Energieberater und Beratungsempfänger dar. Dabei wird der erstellte Beratungsbericht ausgehändigt, besprochen und eventuelle Fragen beantwortet. Bei diesem Gespräch geht es im Wesentlichen darum, die vorgeschlagenen Energieeinsparmaßnahmen im Einzelnen mit dem Beratungsempfänger zu erörtern. Aufgabe des Beraters ist es, dem Kunden konkrete Tipps zu geben, wie (und welche) Sanierungsvorschläge am besten umgesetzt werden können, auch unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit und dem Einsatz erneuerbarer Energien. Dabei sollten auch Hinweise zur Wohnwertsteigerung gegeben werden. Der Berater sollte auf Förderprogramme aufmerksam machen und Ansprechpartner nennen. Die persönliche Besprechung des Abschlussberichts ist gemäß den BAFA-Richtlinien zwingend erforderlich. Bei einer freien Energiesparberatung ist dies zwar nicht der Fall, es sollte jedoch ebenso ein Gespräch mit dem Beratungsempfänger stattfinden. Auftretende Fragen können somit direkt und vor Ort geklärt werden. Für das Abschlussgespräch und anschließende Fragen sind etwa 1,5 bis 2 Stunden einzukalkulieren. Es empfiehlt sich, das Gespräch direkt am bzw. im Beratungsobjekt durchzuführen. So kann der Berater dem Beratungsempfänger direkt vor Ort mögliche Schwachstellen am Objekt zeigen und die vorgeschlagenen Sanierungsvarianten anschaulich erörtern. 25 ZW36 Durchführung einer Energieberatung [V] Durchführung einer BAFA-Energiesparberatung vor Ort Wie bereits ausführlich beschrieben, ist der grundsätzliche Aufbau einer freien und einer BAFA-geförderten Energiesparberatung ähnlich. Die prinzipielle Durchführung Richtlinie, Checkliste und Musterberatungsbericht zur einer solchen Energiesparberatung mit der Bearbeitung der einzelnen Phasen und BAFA-Energiesparberatung- der Erstellung des Beratungsberichts wurde bereits vorgestellt. Vor-Ort: Der Schwerpunkt dieses Abschnitts liegt daher in der Beschreibung des Verfahrensablaufs einer BAFA-Energiesparberatung, insbesondere in den organisatorischen Formalitäten, den Voraussetzungen der Bezuschussung durch die BAFA sowie dem zeitlichen Ablauf. → Anlage zum Studienbrief → http://www.bafa.de/bafa/d e/energie/energiesparberat ung/ In der Anlage zu diesem Studienbrief finden Sie zudem die derzeit (Stand 2013) gültigen Unterlagen des BAFA: die „Richtlinie über die Förderung der Energieberatung in Wohngebäuden vor Ort – Vor-Ort-Beratung – vom 11. Juni 2012“ des BAFA die „Checkliste zu den Mindestanforderungen an einen Beratungsbericht für alle ab dem 01.07.2012 gestellten Förderanträge“ des BAFA den „Muster-Beratungsbericht zur Vor-Ort-Beratung gemäß der Richtlinie über die Förderung der Energieberatung in Wohngebäuden vor Ort - Vor-OrtBeratung - vom 11. Juni 2012 des BAFA Gegenstand der Förderung Eine Energiesparberatung vor Ort kann durch das Förderprogramm „Vor-OrtBeratung“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert werden. Ausführende Stelle ist dabei das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Die Durchführung der Beratung muss im Falle einer Förderung nach der Richtlinie „Über die Förderung der Beratung zur sparsamen und rationellen Energieverwendung in Wohngebäuden vor Ort“ des BMWi durchgeführt werden. Insbesondere der zu erstellende Beratungsbericht muss dabei den Mindestanforderungen an eine Vor-OrtBeratung (Anlage 1 zur Richtlinie) entsprechen. Um eine Förderung in Anspruch nehmen zu können, muss sich das Gebäude in Deutschland befinden, bis zum 31.12.1994 der Bauantrag gestellt oder die Bauanzeige erstattet worden sein und mindestens 50% der Gebäudefläche derzeit zu 26 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Wohnzwecken genutzt werden oder das Gebäude ursprünglich als Wohngebäude geplant und errichtet worden sein. Beratungsempfänger können als Eigentümer, Mieter oder Pächter eines Gebäudes sowohl natürliche Personen als auch rechtlich selbständige Unternehmen der freien Wirtschaft einschließlich der Wohnungswirtschaft, Betriebe des Agrarbereichs, juristische Personen und sonstige Einrichtungen, sofern sie gemeinnützige, mildtätige oder kirchliche Zwecke verfolgen. Für bestimmte Gebäude, Rahmenbedingungen oder Besitzverhältnisse ist eine Förderung der Beratung ausgeschlossen. Näheres dazu kann Punkt 2.4 der Richtlinie entnommen werden. Typische Ausschlussgründe für eine Förderung sind gegeben, wenn sich das Objekt im Besitz eines Unternehmens oder des Energieberaters bzw. seiner Verwandtschaft befindet oder bereits kürzlich beraten oder gefördert wurde. Art und Höhe der Förderung Die Höhe der Zuwendung beträgt 400€ bei Ein- und Zweifamilienhäusern und 500€ bei Wohnhäusern mit mehr als zwei Wohneinheiten (Stand: April 2013). Die Zuwendung wird in Form eines nicht zurückzuzahlenden Zuschusses gewährt und an den Energieberater ausgezahlt, der auch Antragsteller und gegenüber dem BAFA verantwortlich ist. Für die Integration von Hinweisen zur Stromeinsparung im Beratungsbericht wird zusätzlich ein Bonus von 50€ gezahlt. Darüber hinaus wird eine Integration von thermografischen Untersuchungen mit maximal 100€ gefördert. Separate Thermografie-Gutachten werden nicht mehr gefördert. Die gesamte Fördersumme ist jedoch auf höchstens 50% der Beratungskosten (brutto) limitiert. Die Mindestanforderungen dazu befinden sich in Anlage 1 bzw. Anlage 2 der Richtlinie. Das dem Beratungsempfänger in Rechnung gestellte Honorar ist zwingend um die Fördersumme zu senken. 27 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Bei der Rechnungsstellung ist darauf zu achten, dass der Zuschuss von der Bruttosumme der Rechnung abgezogen wird. Das heißt, dass zunächst der Netto- Rechnungsbetrag angegeben und die Umsatzsteuer ausgewiesen wird. Vom Brutto-Rechnungsbetrag wird dann der Zuschuss abgezogen. Der sich so ergebende Endbetrag ist vom Beratungsempfänger zu zahlen. Beispielrechnungen finden Sie auf den Seiten des BAFA. Für die Erfüllung der formalen und inhaltlichen Mindestanforderungen ist allein der Energieberater verantwortlich. Werden diese Kriterien nicht eingehalten, kann das BAFA die Bezuschussung widerrufen. Der Energieberater erhält dann allein den Eigenanteil des Beratungsempfängers, der mit diesem vertraglich vereinbart wurde. Es ist nach den Statuten des BAFA nicht zulässig, einen nicht gezahlten Zuschuss vom Beratungsempfänger nachzufordern. Aus vertraglicher Sicht besteht ebenfalls keine Grundlage. Antragsberechtigte Der Förderantrag wird dabei nicht von dem Beratungsempfänger beantragt, sondern vom Berater, an welchen auch die Förderung ausgezahlt wird. Im Gegenzug ist der Berater verpflichtet, die Vergütung der Beratungsleistung um die Fördersumme zu kürzen. Hieraus folgt, dass ein nachträglicher Widerruf der Förderung, beispielsweise aufgrund falscher Angaben, nicht zu Lasten des Beratungsempfängers sondern zu Lasten des Beraters geht. Antragsberechtigt sind nur solche Berater, die die Richtlinien des BAFA erfüllen. Auf fachlicher Seite bedeutet dies, dass der Berater erstens die Voraussetzungen für die Ausstellung von Energieausweisen nach §21 der EnEV erfüllen muss (Grundvoraussetzung) und zweitens spezifische Fachkenntnisse im Rahmen einer Weiterbildung nach Anlage 3 der „Richtlinie über die Förderung der Energieberatung in Wohngebäuden vor Ort“ erworben hat. Die Konformität der Weiterbildung mit der Anlage 3 der BAFA-Richtlinie wird durch den Weiterbildungsträger durch das Formblatt FB03 bestätigt, welches bei der Beantragung der ersten geförderten Beratung mit einzureichen ist. Aufbau und Inhalt des vorliegenden Lehrgangs entsprechen sowohl den Anforderungen der Anlage 3 der Vor-Ort-Beratungsrichtlinie des BAFA als auch den Anforderungen an die Inhalte der Fortbildung nach EnEV 2014, Anlage 11, Absatz 1 und 2, sodass dieser Lehrgang bei entsprechender beruflicher Vor- 28 ZW36 Durchführung einer Energieberatung qualifikation nach EnEV2014 §21 die Anforderungen des BAFA an die Fachkunde des Beraters erfüllt. Die nach EnEV 2014 §21 geforderte berufliche Vorqualifikation bestätigen Sie bei der Anmeldung zum Lehrgang. Die Richtigkeit der Angaben wird nicht überprüft und liegt in der Verantwortung des Lehrgangsteilnehmers. Die Entscheidung über die Erfüllung der Anforderungen zur Durchführung von geförderten „Energiesparberatungen vor Ort“ liegt alleinig beim BAFA, sodass in Zweifelsfällen die Erfüllung der notwendigen Vorqualifikation im Vorhinein mit dem BAFA geklärt und schriftlich festgehalten werden sollte. Neben dieser fachlichen Eingangsvoraussetzung des BAFA muss sichergestellt sein, dass der Berater kein wirtschaftliches Eigeninteresse an einer Investitionsentscheidung hat. Alle Entscheidungen des Beraters müssen unabhängig getroffen werden. Vor diesem Hintergrund ist die Verbindung von Beratungsleistungen und anschließenden planerischen Aufgaben oder gar handwerklichen Leistungen kritisch zu hinterfragen, auch wenn anschließende Planungs- und Ausschreibungsleistungen sowie Bauleitungen nach Nr. 3.1 der Richtlinie zulässig sind. In jedem Fall sollte eine Kombination aus Beratungsleistungen und anderen Leistungen vor Vertragsschluss offen angesprochen und schriftlich festgehalten werden, falls es im Laufe der Bearbeitung oder der Gewährleistung zu Differenzen mit dem Beratungsempfänger kommt. Die Antragsberechtigung muss gegenüber dem BAFA erklärt und auf Anfrage auch nachgewiesen werden. Dies geschieht über die Online-Registrierung bei der BAFA. Bei der Antragsstellung, die ebenfalls online erfolgt, werden die Daten des Antrags mit der Liste des BAFA abgeglichen. Daher ist es unerlässlich, sich zuvor bei der BAFA zu registrieren. Antragstellung und Registrierung Eine Antragstellung auf Förderung und eine Registrierung der Energieberater beim BAFA ist ausschließlich über das Internet möglich. Energieberater, die zum ersten Mal einen Förderantrag beim BAFA stellen, werden zunächst hinsichtlich ihrer Antragsberechtigung überprüft. Die Antragsteller registrieren sich im Internet mit allen persönlichen Daten, durchlaufen ein Erklärungsverfahren und senden dann dem BAFA ein persönlich unterschriebenes Formular mit einigen zusätzlichen Unterlagen zu. Im Folgenden ist der Ablauf des elektronischen Erklärungsverfahrens beschrieben: 29 ZW36 Durchführung einer Energieberatung In der ersten Stufe erfolgt die grundsätzliche Registrierung für die Teilnahme am Online-Verfahren, nämlich die „Anmeldung zum Login" des BAFA. Diese ist Voraussetzung für die Nutzung der elektronischen Antragstellung. Eine manuelle Antragstellung ist im Vor-Ort-Programm nicht mehr vorgesehen. Anzugeben sind bei der erstmaligen Registrierung insbesondere der Name, ggf. der Arbeitgeber, Adresse und Bankverbindung. Der Berater enthält im Anschluss eine Registrierungsnummer. Diese ist gleichzeitig die Beraternummer, mit der der Berater sofort Online-Anträge stellen kann. Die zweite Stufe beinhaltet das Online-Erklärungsverfahren zur Feststellung der Antragsberechtigung mit Angaben zu den speziellen Fachkenntnissen sowie der Unabhängigkeit. Förderanträge werden im BAFA nur bearbeitet, wenn Sie auch diese Stufe des Registrierungsverfahrens durchlaufen haben. Nach Abschluss des Erklärungsverfahrens muss das automatisch generierte Dokument ausgedruckt und unterschreiben sowie mit den auf dem Dokument genannten Anlagen dem BAFA zur abschließenden Prüfung zugeschickt werden. Zu beachten ist dabei, dass die Überprüfung der Antragsberechtigung ausschließlich im Zusammenhang mit einem konkreten Förderantrag erfolgt, d. h. sie wird erst vorgenommen, sobald der erste Antrag auf Förderung einer VorOrt-Beratung im BAFA Zuwendungsbescheids bearbeitet gilt der wird! Berater Mit auch Erteilung des für Zukunft die ersten als antragsberechtigt, sofern nicht eine Änderung der Unabhängigkeit oder Zuverlässigkeit eintritt. Wenn der Berater der Veröffentlichung der Daten zustimmt, wird er in die Datenbank aller im Förderverfahren bislang antragsberechtigter Energieberater aufgenommen. Diese „Beraterliste“ ist im Internet allgemein zugänglich. Verfahrensablauf Im Folgenden wird der zeitliche Ablauf einer Energiesparberatung nach der BAFARichtlinie aufgeführt. Es ist besonders darauf zu achten, dass zunächst der Förderantrag seitens des Energieberaters gestellt werden muss. Eine Aufnahme des IstZustands des Gebäudes und der Anlagentechnik ist jedoch zulässig, sofern nicht bereits mit der Erstellung des Beratungsberichts begonnen wurde. 30 ZW36 Durchführung einer Energieberatung Nach erfolgreichem Abschluss des Zertifizierungslehrgangs „Wohngebäude im Bestand“ kann, wie oben beschrieben, die erstmalige Registrierung beim BAFA erfolgen, vorausgesetzt die zusätzliche Zulassungsbedingungen sind erfüllt (insbesondere berufliche Vorqualifikation). Liegt ein konkretes Beratungsprojekt vor, wird beim BAFA online ein Antrag auf Förderung einer „Vor-Ort-Beratung“ gestellt. Mit der Energiesparberatung kann prinzipiell sofort nach Eingang des Förderantrags beim BAFA begonnen werden. Anträge gelten als eingegangen, wenn der online übermittelte Datensatz dem BAFA vorliegt. Solange jedoch dem Energieberater kein Zuwendungsbescheid seitens des BAFA erteilt wurde, trägt der Berater das Risiko, dass entweder kein Antragseingang festgestellt wird oder die Förderung aus anderen Gründen nicht erfolgen kann. Nach Erstellung des Zuwendungsbescheides hat der Energieberater sechs Monate Zeit, um die Energiesparberatung vorzunehmen, also den Ist-Zustand des Gebäudes aufzunehmen, den Beratungsbericht zu erstellen und diesen dem Beratungsempfänger anschließend in einem persönlichen Gespräche zu übermitteln. Im Anschluss an dieses Gespräch ist der Verwendungsnachweis, vom Beratungsempfänger und dem Energieberater unterschrieben, an das BAFA zurückzuschicken. Zusätzlich muss der Energieberater den Beratungsbericht dem BAFA digital als pdf-Datei zusenden. Die Einsendung einer gedruckten Fassung an das BAFA ist nicht mehr möglich. 31
