Energiekataster
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Planung und Entwicklung Gesellschaft mbH Schellingstraße 4/2 72072 Tübingen Telefon 0 70 71 93 94 0 Telefax 0 70 71 93 94 99 [email protected] www.eboek.de Energiekataster Calw II Bericht Planung und Entwicklung Gesellschaft mbH Schellingstraße 4/2 72072 Tübingen Telefon 0 70 71 93 94 0 Telefax 0 70 71 93 94 99 [email protected] www.eboek.de Energiekataster Calw Bericht Erstellt: August 2014 Projektnummer 645007 im Auftrag von: Stadt Calw Durchführung des Projekts Projektleitung: Dipl.-Ing. Sabine Balmer M.Sc. Projektinhalte: Dipl.-Ing. Sabine Balmer M.Sc. Begehungen Dipl.-Ing. Sabine Balmer M.Sc. Marvin König B.Sc. Jonathan Politz B.Sc. Cand. Ing. Melanie Monecke Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ................................................................................................... 1 2 Zusammenfassung .................................................................................... 2 3 Einsatz des Energiekatasters ................................................................... 3 3.1 Datenerhebung ............................................................................................... 5 3.2 Software ......................................................................................................... 5 3.3 Erfassungstechnik........................................................................................... 6 4 Festlegung der Randbedingungen........................................................... 7 4.1 Bauwerkskennziffer......................................................................................... 7 4.2 Nutzung .......................................................................................................... 7 4.3 Klimadaten ...................................................................................................... 7 4.4 Nutzungsparameter ........................................................................................ 7 4.5 Wirtschaftlichkeit ............................................................................................. 9 5 Verbrauchsabgleich ................................................................................ 10 5.1 Vorbereitung der Verbrauchsdaten ............................................................... 10 5.2 Verteilung der Gebäudeverbräuche (Verbrauchsmonitor) ............................. 11 5.3 Voraussetzungen und Probleme des Verbrauchsabgleichs .......................... 13 5.4 Vorgehensweise beim Verbrauchsabgleich .................................................. 13 6 Projektergebnisse im Überblick ............................................................. 15 6.1 Erfasste Gebäude, Aufwand der Erfassung .................................................. 15 6.2 Abgleich mit den Verbrauchsdaten ............................................................... 15 6.3 Fortschreibung und Sanierung ...................................................................... 17 7 Energiebericht der Gebäude................................................................... 18 7.1 Ranking Energiebedarf ................................................................................. 18 7.2 Einsparpotentiale der erfassten Gebäude ..................................................... 19 7.2.1 Umsetzung der Sanierungsmaßnahmen ................................................. 21 7.2.2 Einsparpotentiale der Liegenschaften ..................................................... 32 7.3 Kosten der Energieeinsparung, Wirtschaftlichkeit.......................................... 33 7.3.1 Wirtschaftlichkeit Liegenschaften ............................................................ 34 7.4 Einzelergebnisse der Gebäude ..................................................................... 35 8 Bewertung ................................................................................................ 36 9 Methodische Grundlagen des Energiekataster ..................................... 37 9.1 Energiekennwerte – Begriffe ......................................................................... 37 9.2 Flächenbezug der Energiekennwerte ............................................................ 38 9.3 Kennwertverfahren und Energieausweis ....................................................... 39 9.3.1 Energiekennwertnachweis, Verfahren..................................................... 39 9.3.2 Energiekennwertnachweis, Haustechnik ................................................. 40 9.3.3 Europäischer Gebäude-Energieausweis ................................................. 41 9.3.4 Energieausweis im Kontext zum Energiekataster ................................... 42 9.4 Kostenansätze bei Sanierungen.................................................................... 43 9.4.1 Mehrkostenansatz .................................................................................. 43 9.4.2 Außenwände .......................................................................................... 45 9.4.3 Dächer und oberste Geschossdecken .................................................... 46 9.4.4 Fußböden bzw. unterer Gebäudeabschluss............................................ 47 9.4.5 Fenster und Türen .................................................................................. 47 9.5 Datengenauigkeit und Validierung ................................................................. 48 10 Literaturhinweise ............................................................................... 49 Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Schematische Darstellung Nutzung des Energiekatasters. ........................ 3 Abb. 2 Benutzeroberfläche der Energiekataster-Software. .................................... 3 Abb. 3 Energiereport, Szenario, Ergebnisdarstellung der Energiekataster - Software. ................................................................................................. 4 Abb. 4: Erfassungskoffer mit Ausstattung............................................................... 6 Abb. 5: Schematische Darstellung Aufarbeitung der Energieverbräuche (Verbrauchsmonitor). ............................................................................... 12 Abb. 6: Größenverteilung der erfassten Gebäude ................................................ 15 Abb. 7: Verbrauchsabgleich der erfassten Liegenschaften ................................... 16 Abb. 8: Energiebedarfswerte der Gebäude absolut, sortiert. ................................ 18 Abb. 9: Spezifischer Energiebedarf der erfassten Gebäude ................................. 19 Abb. 10: Absolute Einsparpotenziale der erfassten Liegenschaften ....................... 32 Abb. 11 Spezifische Einsparpotenziale der erfassten Gebäude ............................ 33 Abb. 12: Wirtschaftlichkeit der Sanierungsvorschläge für die erfassten Liegenschaften ........................................................................................ 34 Abb. 13: Systemgrenzen Energiebedarf (Quelle [DIN V 4701-10:2003]) ................ 37 Abb. 14: Beispiel Mehrfamilienhaus: Bandbreite der spezifischen Gesamtkosten.......................................................................................... 44 Tabellenverzeichnis Tab. 1: Katalog der Standardnutzungstypen aus dem Energiepass Heizung/Warmwasser [EPass HW 2005]. .................................................. 8 Tab. 2: Randbedingungen der Wirtschaftlichkeitsberechnung................................ 9 Tab. 3: Energietarife für die untersuchten Gebäude ............................................... 9 Tab. 4 Bauteilanforderung bei Sanierungsmaßnahmen (Auszug aus Tabelle 1 KfW Programmnummer 218) .................................................... 21 Tab. 5: Sanierungsvorschläge Gebäudehülle ...................................................... 24 Tab. 6: Bewertung der Ergebnisse – Prioritätenliste Sanierung............................ 35 1 Einleitung Die Stadt Calw plant, ihr Energiemanagement zu optimieren, im Rahmen dessen den Ist-Zustand ausgewählter Gebäuden zu bewerten und Einsparmöglichkeiten – insbesondere durch bauliche Maßnahmen – zu untersuchen. Mit diesem Schritt soll der Weg zu einem vorausschauenden Energiemanagement aufgebaut werden. Die probate Methode hierfür ist das von der ebök Planung und Entwicklung GmbH entwickelte Energiekataster, das mit einer eigens programmierten Software aufgebaut und gepflegt wird. Im Vergleich zum Gebäude-Energieausweis für Nicht-Wohngebäude (EPDB nach EU-Richtlinie) ist das verwendete Verfahren weniger aufwändig und schneller auszuführen, wobei darauf geachtet wurde, mit gültiger und künftiger Normung (soweit bekannt und so weit wie möglich) kompatibel zu sein. Mit dem Energiebedarf für Beheizung und Warmwasser werden wesentliche Anteile des gesamten Energieaufwands für den Betrieb eines Gebäudes erfasst, Beleuchtung und Klimatisierung bleiben zunächst außen vor. Im Gegensatz zum Nachweis unter standardisierten Randbedingungen (entsprechend den Erfordernissen eines öffentlich-rechtlichen Nachweises oder Energieausweises) war es notwendig, lokale Randbedingungen und konkrete Nutzungen der untersuchten Gebäude zu berücksichtigen. Nur auf diese Weise lässt sich ein Vergleich zu den gemessenen Verbrauchswerten ziehen. Das Verfahren lässt sich bei den meisten öffentlichen Gebäuden einsetzen. Die Anzahl der Gebäude ist nicht beschränkt. Das Energiekataster konnte erfolgreich u.a. bei 129 öffentlichen Gebäuden der Stadt Wuppertal angewandt werden (siehe [EK Wuppertal]). In Calw wurde die Methodik auf die Verhältnisse vor Ort übertragen und angepasst. Seite 1 2 Zusammenfassung Im Rahmen des Projekts Energiekataster Calw wurden insgesamt 24 Gebäuden – Schulen, Sporthallen, Kindergärten, Ortsverwaltungen, Aula, Hallenbad – begangen, in einer Datenbank erfasst und ausgewertet. Alle anvisierten Gebäude konnten begangen und mit der Methodik des Energiekatasters erfasst werden. Der gesamte Endenergiebedarf für die Heizung der erfassten Gebäude beträgt rd. 3.400 MWh/a. Der höchste Energiebedarf entfällt dabei auf das mit Abstand größte Gebäude, das Maria-von-Linden-Gymnasium, gefolgt von dem Ostbau der Realschule. Die Vorschläge für Sanierungsmaßnahmen an der Gebäudehülle richten sich nach den technischen Mindestanforderungen der KfW, die höher als die gesetzlichen Anforderungen der Energieeinsparverordnung liegen. Das Einsparpotential der untersuchten Sanierungsmaßnahmen beträgt im Mittel 55%. Bei nahezu allen Gebäuden lassen sich die Maßnahmen wirtschaftlich darstellen. Die Bewertung der einzelnen Gebäude findet sich in Kap.7.4. Seite 2 3 Einsatz des Energiekatasters Das Energiekataster wird mit der Energiekataster-Software erstellt. Diese dient zur Erfassung vor Ort, nach Plänen oder Datenlage, zur Datenhaltung in einer Datenbank und zur Auswertung. Die Erfassung der Gebäude kann Offline (ohne direkte Verbindung zum zentralen Datenbankserver) vor Ort erfolgen. Abb. 1: Schematische Darstellung Nutzung des Energiekatasters. Mit der Software können mehrere Kataster mit beliebig vielen Gebäuden verwaltet werden. In der Datenbank werden Gebäude, Gebäudenutzung, Hüllenbauteile und Haustechnik erfasst und zur Bedarfsberechnung herangezogen. Abb. 2 Benutzeroberfläche der Energiekataster-Software. Seite 3 Als Ergebnis können Energiereports je Gebäude oder Gebäudezustände sowie Szenarien, die sich auf Gebäudeensembles beziehen, ausgegeben werden. Abb. 3 Seite 4 Energiereport, Szenario, Ergebnisdarstellung der Energiekataster - Software. 3.1 Datenerhebung Die Datenerhebung erfolgte vor Ort und gebäudeweise, in der Regel durch ein Team von zwei Ingenieurinnen/Ingenieuren. 3.2 Software Die Funktionen und deren Anwendung sind ausführlich im Handbuch zur Software beschrieben. Die Software ist Neuentwicklung der bis dato gebrauchten Microsoft Office Anwendungen in Excel/Access. Sie basiert auf denselben Berechnungsgrundlagen, es sind jedoch u.a. folgende Neuerungen eingeflossen: - SQL datenbankbasierte Anwendung in .NET Verwendung des kostenfreien MS SQL Express Datenbankservers oder MS SQL Datenbankserver Multiuserbetrieb Integrierte Erfassung der Gebäude, Datenhaltung für beliebige Gebäude und Auswertung Verbesserte Datenerfassung Bildung von Querschnittsanalysen (Szenarien) zu beliebigen Gebäudezuständen, Gebäudebeständen Wirtschaftlichkeitsberechnung Erweiterte umfangreiche Analysen Umfangreiche Ausgaben z.B. Massenauszüge Überarbeitung Basisdatenbanken für Kosten und Preise Seite 5 3.3 Erfassungstechnik Für die Vor-Ort-Erfassung wurde ein Erfassungskoffer zusammengestellt. Wesentliche Inhalte sind: - Tablet-PC mit Datenbank und Rechentool sowie allen Vorinformationen. - Lasermessgerät DISTO Fa. Leitz mit Zielfernrohr und Zubehör - Digitalkamera mit Weitwinkelobjektiv und Blitz - Schichtentester - Digitalthermometer - Meterstab, Taschenlampen, Klemmbrett usw. Abb. 4: Seite 6 Erfassungskoffer mit Ausstattung 4 Festlegung der Randbedingungen Die Energiekennwerte des Energiekatasters werden nach dem Verfahren Energiepass Heizung/Warmwasser (EPHW, Institut Wohnen und Umwelt, Darmstadt) berechnet. In Kapitel 9 sind die Grundlagen dieses Rechenverfahren zu finden. Die im Folgenden beschriebenen Randbedingungen werden für die Berechnung der Kennwerte des Energiekatasters Calw festgelegt. 4.1 Bauwerkskennziffer Gebäude können anhand ihres Bestimmungszwecks systematisch kategorisiert werden. Dazu wird dem Gebäude eine Bauwerkskennziffer (BWKZ oder BWZ) aus dem systematischen Katalog ([EnEV RegelnNiWo09], s.a. [VDI 3807-2]) zugeordnet. Diese Zuordnung wurde für alle Gebäude des Katasters getroffen. 4.2 Nutzung Die Art der Nutzung wird anhand der vom Auftraggeber genannten oder bei der Begehung festgestellten Nutzung getroffen. Damit lassen sich für fast alle Gebäude Standard-Nutzungsparameter nach EPHW zuordnen. 4.3 Klimadaten Die Berechnungen können mit den Klimadatensätzen nach DIN 4108-6 durchgeführt werden. Sie lassen sich im Einzelfall noch um regionale Werte ergänzen. Die Berechnungen für das Energiekataster Calw wurden mit Messwerten der Wetterstation Bad Herrenalb durchgeführt. Die Verbrauchsdaten wurden mit den Gradtagszahlen der Station Bad Herrenalb des Deutschen Wetterdienstes bereinigt. 4.4 Nutzungsparameter Das Energieausweisverfahren sieht die Verwendung der Standard-Nutzungsparameter vor (Tab. 1). Jeder Parametersatz umfasst dabei an die Nutzung angepasste Vorgaben, wie Soll-Innentemperatur, Nutzungszeit, innere Wärmequellen Seite 7 und Soll-Luftwechsel. Diese Standardnutzungen lassen sich jederzeit durch eigene Nutzungsdatensätze erweitern. Tab. 1: Katalog der Standardnutzungstypen aus dem Energiepass Heizung/Warmwasser [EPass HW 2005]. A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus Heime/Herbergen Verwaltung Rechenzentren Bereitschaftsdienste Schulen (allgemein) Grundschulen Berufsschulen Tagesstätten Sporthallen Bäder Säle/Bühnen Laborgebäude Krankenhäuser Verpflegungseinrichtungen Produktions-/Werkstätten Verkaufsstätten Lagerstätten Im Abgleich mit den Energieverbräuchen der einzelnen Gebäude wurden teilweise Nutzungstypen differenziert, wobei die Parametervariationen in „vernünftigen“ Grenzen erfolgte. Hierbei sollte vermieden werden, jedem Gebäude eine Individualnutzung (mit möglicherweise unglaubwürdigen Parametern) zuzuordnen, nur um einen optimalen Abgleich von Verbrauch und Bedarf zu erhalten. Der Standardnutzungskatalog wurde im Rahmen des Energiekatasters Calw um die folgenden Nutzungstypen erweitert, die teilweise bereits bei vorrausgegangener Energiekataster-Projekte (EK Wuppertal, EK Reutlingen etc.) entwickelt wurden: Seite 8 G– Schule (Allgemein) mit geringer Raumtemperatur V Kindergärten K Nabs Sporthalle mit Nachtabsenkung H– Grundschulen mit geringer Raumtemperatur H–– Grundschulen mit hohem Anteil gering beheizter Räume 4.5 Wirtschaftlichkeit Die folgende Tabelle fasst die Randbedingungen für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zusammen, die mit der Stadtverwaltung Calw abgestimmt sind. Tab. 2: Randbedingungen der Wirtschaftlichkeitsberechnung Kalkulationszinssatz 2,0% jährliche Teuerungsrate der Wärme Nutzungsdauer Haustechnikkomponenten 5% Nach VDI 2067, in der Regel 20 a Nutzungsdauer Gebäudehülle 30 a Betrachtungszeitraum 20 a Aus den von der Stadtverwaltung Calw übermittelten Arbeits- und Leistungspreisen wurde für die einzelnen Liegenschaften Jahresmischpreise ermittelt. Diese kalkulatorischen Energietarife sind als Netto-Preise in Tab. 3 zusammengestellt. Tab. 3: Energietarife für die untersuchten Gebäude Erdgas 0,048 ct./kWh Öl 0,071 ct./kWh Nahwärme (BHKW Hallenbad) Aula / Hallenbad 0,091 ct./kWh Realschule / HHG 0,094 ct./kWh Nahwärme (GHS Wimberg) 0,084 ct./kWh Nahwärme (BHKW MvLG) 0,088 ct./kWh Strom 0,198 ct./kWh Seite 9 5 Verbrauchsabgleich Die Stadtverwaltung Calw stellte die Verbrauchsdaten aller untersuchten Liegenschaften für den Abgleich mit den Bedarfsdaten zur Verfügung. Von den 14 untersuchten Liegenschaften werden sechs über erdgasbetriebene Heizkessel und fünf auf Basis von Heizöl versorgt. Der Schulkomplex Realschule / Hermann-Hesse-Gymnasiums inklusive Aula und Hallenbad wird über die Heizzentrale im Hallenbad mit BHKW und Gasspitzenkessel mit Wärme versorgt. Der Schulkomplex Maria-von-Linden-Gymnasium (MvLG) / Seeäckerschule / Mehrzweckhalle Stammheim wird über ein Nahwärmenetz aus einem erdgasbetriebenen BHKW und Gasspitzenkessel, dessen Heizzentrale im MvLG steht, mit Wärme versorgt. Die Grund- und Hauptschule Wimberg wird über ein Nahwärmenetz des Beruflichen Schulzentrums Calw mit Wärme versorgt. 5.1 Vorbereitung der Verbrauchsdaten Um als Vergleich für einen berechneten Energiebedarf die gemessene Heizwärme heranziehen zu können, müssen gemessene Gas- oder Ölvolumina auf den Energieinhalt (kWh) umgerechnet werden, darüber hinaus ist eine Witterungs- und Standortbereinigung durchzuführen. Die zur Verfügung gestellten Verbrauchsdaten wurden wie folgt bearbeitet: - Witterungsbereinigung auf den Standort Calw mit Gradtagszahlen der Messstation Bad Herrenalb (Durchführung: ebök) - Mittelung über die drei vorliegenden Jahre (Durchführung ebök) - Subtraktion des Warmwasserbedarfs (sofern vorhanden) in Abhängigkeit von Standardnutzung und den Ergebnissen der Erhebung (Durchführung ebök) - Bezug auf Deckungsanteil in Abhängigkeit der Ergebnisse der Erhebung (Durchführung ebök) - Werden mehrere Gebäude von einer Messstelle versorgt, so muss der Verbrauch sinnvoll auf die einzelnen Gebäude verteilt werden (Durchführung ebök). Hierzu wurde der Verbrauch anhand der berechneten Bedarfsanteile der Gebäude verteilt (s.u.). Seite 10 5.2 Verteilung der Gebäudeverbräuche (Verbrauchsmonitor) Bezieht sich der erfasste Verbrauch auf ein Gebäudeensemble (Liegenschaft, Komplex), so ist es zur Analyse und zum Vergleich mit den Bedarfsdaten notwendig, die ermittelten Werte auf die einzelnen Gebäude zu verteilen. Da sich die Gebäude eines gemeinsam versorgten Ensembles in - ihrer Nutzung, - ihrem wärmetechnischen Standard, - ihrem haustechnischen Standard, - ihrem Warmwasserbedarf unterscheiden können, ist eine rein flächengewichtete Verteilung in den meisten Fällen nicht passend. Abb. 5 zeigt die Vorgehensweise bei der Ermittlung des Verbrauchs der einzelnen Gebäude eines Ensembles. Ist der Verbrauch nicht direkt einem Gebäude zuzuordnen, so unterliegt die Verteilung einer hohen Unsicherheit. Es wird empfohlen, darüber hinaus die summarischen Verbräuche der Liegenschaft zu prüfen. Seite 11 Witterungsbereinigter Verbrauchswert, Bezug auf Hu je Gebäudeensemble. Liegenschaft, Komplex (Messgruppe) in KWh/a ZählerZuordnung Prüfen Verteilung des Gesamtverbrauchs anhand der Flächengewichtung und der errechneten Energiebedarfswerte (gewichtet) auf die einzelnen Gebäude. Summe 100% % je Gebäude Korrektur Warmwasserbereitung ist enthalten (a) und Standardnutzung weist Warmwasserbedarf aus (b) Ja Bereinigen Nein Es kann ein Verbrauchswert Endenergie Heizung je Gebäude gebildet werden: Ja – Verbrauch ist eindeutig (z.B. nur ein Gebäude) Eventuell – Verbrauch ist mit gewisser Unsicherheit zuzuordnen Nein – Es kann kein Verbrauchswert gebildet werden (a): Hinweise, ob der Energieverbrauch für Warmwasser enthalten ist, können aus der Anlagenkonfiguration (Datenerhebung bei der Begehung) erhalten werden. Es ist z.B. möglich, dass die Warmwasserbereitung über einen nicht erfassten Energieträger (z.B. Strom, Solar) erfolgt. (b): Auch wenn eine Warmwasserbereitung vorhanden ist, kann kein (nennenswerter) Bedarf vorhanden sein (z.B. vernachlässigbarer Bedarf für Putzwasser an Schulen). Abb. 5: Schematische Darstellung Aufarbeitung der Energieverbräuche (Verbrauchsmonitor). Der Prozess muss in einem iterativen Verfahren durchgeführt werden, da mehrere Parameter zur Verteilung und Optimierung der Ergebnisse beitragen. Seite 12 5.3 Voraussetzungen und Probleme des Verbrauchsabgleichs Folgende Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit eine sinnvolle Zuordnung von gemessenem Verbrauch und errechnetem Bedarf möglich ist: - Der Verbrauch muss für einen ausreichend langen Zeitraum vorliegen. Im Falle des Pilotprojekts Energiekatasters Wuppertal wurden vier Jahre als auseichend angesehen. In diesem Zeitraum dürfen gegenüber dem Zustand bei den Begehungen keine nachhaltigen Änderungen am Gebäude z.B. durch Wärmedämmung, Anlagenerneuerung oder Abriss und Zubau erfolgt sein. Die Regelungen bei Verbrauchsausweis nach Energieeinsparverordnung sehen eine Mittelung über drei Jahre vor. - Die Zuordnung eines Zählers oder Messstelle zu einem Gebäude muss eindeutig möglich sein und korrekt vorliegen. Gehören Gebäude, die mit dem Kataster nicht erfasst werden, zur selben Messstelle wie erfasste Gebäude, so ist eine sinnvolle Zuordnung nicht möglich (und umgekehrt). Beim Energiekataster Calw ist dies bei den Gebäudekomplexen GHS Wimberg, Realschule Ostbau, HHG Haffnerbau der Fall. - Die Gebäudenutzung muss standardisiert erfassbar sein. Weicht die Nutzung stark von der anvisierten Standardnutzung ab (z.B. auch unterschiedliche Nutzungstypen in einem Gebäude) und lässt sich dafür auch sinnvoll kein neuer Standardnutzungstyp bilden, so ist kein Abgleich sinnvoll möglich. (Beispiel für sehr stark abweichende und variierende Nutzungsdaten sind Aussiedlerwohnheime.). 5.4 Vorgehensweise beim Verbrauchsabgleich Es wurde folgende Vorgehensweise bei der Durchführung des Verbrauchsabgleichs gewählt: 1. Abgleich des Absolutverbrauchs Heizwärme messgruppenweise, zunächst mit Standardnutzung. Bei Abweichungen von weniger als 15 % galt ein Gebäude als voll abgeglichen, bis zu 20 % Abweichung wurden toleriert. Sie entsprechen den Unsicherheiten bei der Erfassung (vgl. [EK Wuppertal]) und den Nutzungsdaten. 2. Bei Abweichungen über 20%: Anpassung der Standard-Nutzungsparameter entsprechend dem Begehungsprotokoll soweit sinnvoll (Nutzungszeiten, Raumtemperatur, Hinweis auf Warmwasserbereitstellung). Seite 13 3. Folgende neue Nutzungsvarianten – teilweise im Rahmen vorausgegangener Energiekataster-Projekte erzeugt – wurden für das Energiekatasters Calw angewendet (bei Bedarf können weitere Varianten erstellt werden): - Schule (allgemein), geringe Raumtemperatur: abgesenkte Temperatur in Untergeschoß des Jugendhauses. - Sporthalle, mit Nachtabsenkung. - Grundschulen, geringe Raumtemperatur: abgesenkte Temperatur durch Teilbeheizung. - Grundschulen mit hohem Anteil gering beheizter Räume: abgesenkte Temperatur in Fluren, Sanitär- und Lagerräumen. - Neue Nutzung Bereitschaftsd.gering genutzt. Wie Bereitschaftsdienst mit Nachtabsenkung 20h, 4h/d Nutzung, Raumtemperatur 18°C. - Neue Nutzung Kindergarten. Wie Wochenendabsenkung, 6h/d Nutzung. Tagesstätte mit Nachtabsenkung, 4. Aufteilung des Absolutverbrauchs auf die einzelnen Gebäude im Verhältnis zum errechneten Bedarf (Korrektur der Aufteilung nach Flächenanteilen mit Hilfe des freien Verteilfaktors). 5. Verfeinerter Abgleich des gebäudeweisen Verbrauchs anhand des errechneten Bedarfs je Gebäude unter Berücksichtigung der eingeführten Nutzungsvarianten. Angabe der Abweichungen (Abweichung Verbrauch vom Bedarf) in Prozent. 6. Korrektur der Energiebezugsflächen entsprechend der Begehungsdaten, sofern Daten vorlagen. Daraus folgt Korrektur des (Endenergie-)Kennwerts. 7. Kennzeichnung des erfolgten Abgleichs: - Grün: Abgleich erfolgreich durchgeführt. - Gelb: Zuordnung der Messstellen nicht eindeutig. - Rot: Abgleich nicht möglich. Es liegen keine validen Verbrauchsdaten vor oder Abweichung ist nicht erklärbar. Seite 14 6 Projektergebnisse im Überblick 6.1 Erfasste Gebäude, Aufwand der Erfassung Alle 24 Gebäude der 15 Liegenschaften konnten erfasst werden. Ihre Gesamt-Nettogrundfläche (= Energiebezugsfläche) beträgt ca. 24.000 m². Abb. 6 gibt einen Überblick über die Verteilung der Gebäudegrößen. Abb. 6: Größenverteilung der erfassten Gebäude 6.2 Abgleich mit den Verbrauchsdaten Für fast alle Liegenschaften lagen Verbrauchsdaten als summarischer Verbrauch über die Liegenschaft vor. Die Verteilung der Verbrauchsdaten wurde anhand des Bedarfs vorgenommen (zur Vorgehensweise siehe Kap. 4). Der Betrieb des Hallenbades ist im Herbst 2013 eingestellt worden und da zum Zeitpunkt der Erstellung des vorliegenden Berichts nicht feststeht, welche Nutzung in diesem Gebäude eingerichtet werden soll, ist kein Abgleich durchgeführt worden. Seite 15 Abb. 7 zeigt den Vergleich des (gemessenen) Verbrauchs und des (errechneten) Bedarfs für die begangenen Liegenschaften. Der Balken zeigt die 20%-Toleranz zum Verbrauch, welche als Indikator eines validen Rechen-Modells gilt. Abb. 7: Verbrauchsabgleich der erfassten Liegenschaften Bei der Grundschule Wimberg, dem Ostbau der Realschule und dem Haffnerbau des Heinrich-Heine-Gymnasiums schlossen die Verbrauchsdaten Gebäude der Liegenschaft ein, die nicht in das Energiekataster aufgenommen werden sollen, so konnte bei den untersuchten Gebäuden dieser drei Liegenschaften der Verbrauch nicht abgeglichen werden. Der Verbrauch der Grundschule Hirsau / Klosterhof lag gebäudeweise vor. Die Abweichung der Gebäude Klosterhof 27 und 27-1 (Pavillon) liegt weit über 20% und lässt sich nicht durch eine Nutzungsänderung erklären. Es ist zu prüfen, ob die vorhandenen Verbrauchsdaten eventuell unkorrekt sind. Die beiden Obergeschosse des Kindergartens Weltenschwann/Speßhardt werden zum einen Teil als Wohnung, zum anderen Teil als Vereinsräume genutzt. Da sich diese Mischnutzung nicht sinnvoll abbilden lässt, konnte der Verbrauch innerhalb der gesetzten Grenze von 20% nicht abgeglichen werden. Bei allen übrigen Liegenschaften konnte der Verbrauch innerhalb der gesetzten Grenzen nachvollzogen werden. Seite 16 Fazit Bei 14 der 24 Gebäude konnte der Verbrauch durch die Bedarfsberechnung nachvollzogen werden. Die acht Gebäude der drei Liegenschaften, für die kein nachvollziehbarer Verbrauch vorlag, waren nicht abgleichbar. Das Gebäude mit Mischnutzung konnte nicht abgeglichen werden. Für das im Moment geschlossene Hallenbad wurde kein Abgleich durchgeführt. 6.3 Fortschreibung und Sanierung Wo sinnvoll, wurden Vorschläge für eine Verbesserung des energetischen Standards der Gebäude gemacht. Dies war bei dem Gebäude Klosterhof 27-1 (Pavillon), das erst 1996 erstellt wurde, nicht nötig. Es wurden Energiebedarfswerte in einem Sanierungszustand entsprechend den Mindestanforderungen des von der KfW geförderten Programms 218 (IKK – Energetische Stadtsanierung – Energieeffizient Sanieren – Programmnummer 218, Stand 04/2014) berechnet. Hinweis: Da sich die Berechnungsverfahren im Energiekataster von den Nachweisverfahren der EnEV prinzipiell unterscheiden, wurden die Berechnungen auf Basis ungefährer Bauteilanforderungen durchgeführt. Dieses geschieht im Rahmen des Katasters als Konzept und muss bei einer Planung entsprechend verfeinert werden. Die vorgeschlagenen Maßnahmen wurden möglichst realistisch, aber auf dem Kenntnisstand einer Konzeption getroffen. Sie geben eine Potentialanalyse wieder, die im Fall der Umsetzung planerisch auf Ausführbarkeit geprüft werden muss. Im Energiekataster können weitere beliebige Sanierungsvarianten erzeugt werden. Alle Gebäude können und sollen in ihrem jeweiligen Zustand im Kataster fortgeschrieben werden. Seite 17 7 Energiebericht der Gebäude 7.1 Ranking Energiebedarf Der gesamte Endenergiebedarf für die Heizung der erfassten Gebäude beträgt rd. 3.400 MWh/a. Der höchste Energiebedarf entfällt dabei auf das mit Abstand größte Schulzentrum, das Maria-von-Linden-Gymnasium (siehe Abb. 8). An zweiter Stelle steht der Ostbau der Realschule, gefolgt von der Mehrzweckhalle Stammheim. Abb. 8: Seite 18 Energiebedarfswerte der Gebäude absolut, sortiert. Bezieht man den Verbrauch auf die beheizte NGF, so spiegelt sich die energetische Qualität der Liegenschaft wider (siehe Abb. 9). Abb. 9: Spezifischer Energiebedarf der erfassten Gebäude Das im Herbst 2013 geschlossene Hallenbad weist den höchsten spezifischen Bedarf auf. Hierbei ist aber zu beachten, dass die Nutzung aufgrund schwer definierbarer Randbedingungen für Hallenbäder einen vergleichsweise sehr hohen Einfluss auf den Heizenergiebedarf hat. Den zweithöchsten Bedarf weist der Kindergarten Hengstetter Steige auf. Das große Schulzentrum Maria-von-LindenGymnasium schneidet im Ranking der spezifischen Bedarfswerte am günstigsten ab. 7.2 Einsparpotentiale der erfassten Gebäude Im Rahmen des Energiekatasters konnte methodisch nicht für jedes Gebäude ein Referenzgebäude entsprechend EnEV modelliert werden. Da bei Nichtwohngebäuden der Nachweis mit der DIN V 18599 geführt werden muss, kann mit den Ergebnissen des Energiekatasters keine endgültige Aussage über den erreichbaren Energiestandard nach EnEV getroffen werden. Dennoch lässt sich eine Tendenz beschreiben, wie die Gebäudehülle saniert werden muss, um den Anforderungen der EnEV an die Transmissionswärmeverluste (H’T) zu genügen. Seite 19 Bei Gebäuden mit zum großen Teil regenerativer Wärmeversorgung kann durch einen niedrigen Primärenergiefaktor davon ausgegangen werden, dass die Anforderungen an den Jahresprimärenergiebedarf (Qp) eingehalten werden. Da seitens der Stadtwerke über den Primärenergiefaktor für die verschiedenen Nahwärmeversorgungen mit BHKW keine Aussage gemacht wurde, kann nicht definitiv davon ausgegangen werden, dass bei dem Schulzentren MvLG / MZH Stammheim / Seeäckerschule, der GHS Wimberg und allen Gebäuden, die an der Nahwärmeversorgung im Hallenbad hängen, diese Maßnahmen an der Gebäudehülle genügen, um die Anforderung der EnEV an die Primärenergie zu erfüllen. Dies ist deshalb bei allen Gebäuden gesondert zu prüfen. Im KfW Programm 218 werden neben der Sanierung zum Effizienzhaus bauliche Einzelmaßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz von Bestandsgebäuden gefördert. Bei den im Energiekataster Calw betrachteten Sanierungsmaßnahmen handelt es sich um Pakete solcher Einzelmaßnahmen. Die technischen Mindestanforderungen des Förderprogramms der KfW liegen höher als die gesetzlichen Anforderungen der Energieeinsparverordnung [EnEV 2014]. Es handelt sich dabei um Anforderungen an die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) der jeweiligen Bauteile, d.h. dass die energetische Sanierung so ausgeführt werden muss, dass das sanierte Bauteil die Mindestanforderungen an einen jeweils vorgegebenen UWert erfüllt. Die Sanierungsmaßnahmen für die Gebäude des Energiekatasters Calw orientieren sich an diesen Mindestanforderungen. In Tab. 4 sind die im Kataster angewendeten Bauteilanforderungen zusammengestellt. Für sämtliche (mit Ausnahme des in Kap. 6.3 aufgeführten) begangenen Gebäude wurden Sanierungsvorschläge erarbeitet und der entsprechende Energiebedarf bzw. Energiekennwert berechnet. Seite 20 Tab. 4 Bauteilanforderung bei Sanierungsmaßnahmen (Auszug aus Tabelle 1 KfW Programmnummer 218) Sanierungsmaßnahme Wärmedämmung der Außenwand Dach-/ oberste GeschossdeckenDämmung Kellerdeckendämmung Bauteil [W/(m2K)] Außenwand/ Aufständerungsdämmung Innendämmung an Denkmälern und sonstiger erhaltenswerter Bausubstanz Dach/ oberste Geschossdecke Lichtkuppelaustausch Kellerdecke Dämmung Wände gegen unbeheizte Bereiche Dämmung erdberührende Bauteile Wände gegen unbeheizte Bereiche Fensteraustausch Fenster / Glastüren 7.2.1 Maximaler U-Wert 0,20 0,45 0,14 1,90 0,25 Erdberührende Bauteile 0,95 Umsetzung der Sanierungsmaßnahmen Die Maßnahmen sind unter Berücksichtigung bauphysikalischer Auswirkungen formuliert, das Verhältnis von Kosten und Nutzen lässt sich in der Regel wirtschaftlich darstellen. Die Maßnahmen bei der Gebäudehülle werden so gewählt, dass sie den Mindestanforderungen an die U-Werte (siehe Tab. 4) entsprechen. Lassen sie sich technisch nicht umsetzen – wenn z.B. eine zu geringe lichte Höhe im Keller die entsprechende Dämmstoffdicke für eine Kellerdeckendämmung nicht zulässt – müssen sinnvolle Ersatzmaßnahmen gewählt werden. Bei einer hochwertigen Sanierung von Bestandsgebäuden muss beachtet werden, dass über vorhandene (konstruktive) Wärmebrücken bei den hohen erforderlichen Dämmstoffdicken beträchtliche zusätzliche Wärmeverluste entstehen. Die Optimierung von Wärmebrücken ist bei Bestandsgebäuden häufig wegen der bereits vorgegebenen baulichen Rahmenbedingungen eingeschränkt, erfordert eine besonders sorgfältige Ausführung und ist u.U. teuer. Die Umsetzung einer erhöhten Luftdichtheit bei einer Gebäudesanierung erfordert teilweise sehr aufwändige Detaillösungen. Für die Sanierung erhaltenswerter Fassaden wurde eine Innendämmung gewählt. Durch eine nachträglich angebrachte Innenwanddämmung kann Tauwasser auf der Wandinnenseite ausfallen. Wenn dieses Kondensat nicht an die Wandoberfläche gelangen kann, um dort abzutrocknen, kommt es zu Bauschäden. Deshalb ist Seite 21 entweder eine dampfdiffusionsoffene Dämmung zu verwenden oder es sind raumseitig Dampfsperren anzubringen. Des Weiteren ist bei der Ausführung darauf zu achten, dass Unebenheiten auf dem Untergrund vor Anbringen der Innendämmung beseitigt werden und gegebenenfalls vorhandenen Gipsputz abzuschlagen, da dieser durch den Kleber der Dämmung aufquellen kann. Im Rahmen des Energiekatasters kann auf diese bauplanerischen Details nicht eingegangen werden, deshalb erfolgt die Berechnung von H’T unter Berücksichtigung eines pauschalen Wärmebrückenzuschlags und ohne Nachweis der Luftdichtheit der Gebäudehülle. Belange des Brandschutzes und der Statik konnten und wurden im Rahmen der energetischen Sanierungsvorschläge nicht berücksichtigt. Sie müssen von Fall zu Fall geprüft und in ein Sanierungskonzept integriert werden. - Fensteraustausch gegen Dreifach-Wärmeschutzverglasung (Uw-Wert= 0,95 W/(m²K) - Paneelaustausch gegen Paneel mit Dämmkern 8 cm PUR (l = 0,024 W/(mK)) - Wärmedämmverbundsystem i.d.R. 16 cm - Innendämmung mit Mineraldämmplatten 6 cm (l = 0,045 W/(mK)) - Dach- und OG-Deckendämmung i.d.R. 20 bis 24 cm - Dämmung von Kellerdecken und -wänden 6 bis 12 cm Bei sämtlichen Dämmstoffen wurden, wenn nicht anders vermerkt, eine Wärmeleitfähigkeit l = 0,035 W/(mK) angenommen. Einschränkungen ergaben sich häufig durch: - Vorhandene Teilsanierungen nach geringeren energetischen Standards, wie bereits erfolgter Fensteraustausch oder durchgeführte Dachsanierungen: Hier ergaben sich in der Regel Anschluss- bzw. Platzprobleme für ein nachträgliches Wärmedämmverbundsystem. - Erdberührende Bauteile, deren Dämmung unrealistisch schien (Erhöhung des Fußbodenaufbaus im nicht unterkellerten beheizten Bereich, Dämmung von Außenwänden gegen Erdreich mit erhöhtem Aufwand durch Abgraben des Erdreichs) - Die Realisierung hoher Dämmstoffstärken auf dem Dach ist teilweise nur im Zusammenhang mit einer Erhöhung der Attika möglich. Es folgen die erarbeiteten Sanierungsvorschläge im Einzelnen. Seite 22 Seite 23 Tab. 5: Sanierungsvorschläge Gebäudehülle SAN-Zustand: Zur Bewertung der Sanierungsvorschläge an den Gebäuden wird anhand des mit dem Energiekataster ermittelten mittleren U-Werts für opake Bauteile bewertet, ob eine Unterschreitung der Anforderung gemäß [EnEV 2014] um 30% möglich ist. Die Anforderung für transparente Bauteile wird bei allen Gebäuden eingehalten, da nahezu alle Fenster ausgetauscht werden. Seite 24 Gebäude Sanierungsvorschläge Aula Calw Austausch alter Fenster und Türen Anbau: Außenwanddämmung 12cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 8cm Hauptbau: Außenwanddämmung 16cm Dämmung oberster Geschossdecke Saal 18cm Dämmung Schrägdach Sanitär/Küche 24cm Foyer Austausch Paneel auf 8 cm (WLG 024) Dämmung Sheddach 24 cm Hallenbad Austausch alter Fenster und Türen Anbau: Außenwanddämmung 12cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 8cm Hauptbau: Außenwanddämmung 16cm GS Hirsau Klosterhof 27 Austausch alter Fenster und Türen Außenwanddämmung 16cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 12cm Dämmung Kellerdecke von unten 10cm Dämmung oberster Geschossdecke 20cm Bemerkungen SAN-Zustand Uopak erfüllt Effizienzhaus KfW85 für Hülle (H’T) erfüllt Vorgehängte Betonstege an der Fassade sind zu beachten. Uopak erfüllt Uopak erfüllt Gebäude Sanierungsvorschläge Bemerkungen SAN-Zustand Fensteraustausch inkl. Glaspyramiden Uopak erfüllt auf dem Flachdach. Kindergarten Klosterhof 27 Austausch alter Fenster Altbau: Außenwanddämmung 16cm Außenwanddämmung von Fachwerkwand 16cm (WLG 042) Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum 12cm Dämmung Kellerdecke von unten 10cm Dämmung Fußboden gegen Außenluft 14cm (WLG 042) Dämmung Schrägdach 28cm Dämmung oberster Geschossdecke 20cm Anbau: Austausch Paneel auf 8 cm (WLG 024) Auf den Wänden des Erdgeschoss ist bereits Innendämmung angebracht. GS Hirsau Klosterhof 3 Austausch alter Fenster Innendämmung Giebelwand im Dachgeschoß 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum 14cm Dämmung Schrägdach 28cm Dämmung oberster Geschossdecke 20cm GHS Wimberg Gebäude C Austausch alter Fenster und Türen Außenwanddämmung 16cm Dämmung oberster Geschossdecke 16cm Dämmung Kellerdecke von unten 10cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum 14cm Aus bauphysikalischen Gründen wird WDVS mit Holzfaserplatte über Sichtfachwerk an Westfassade und Fußboden gegen Außenluft eingesetzt. Uopak erfüllt Uopak erfüllt Seite 25 Gebäude Sanierungsvorschläge GHS Wimberg Turnhalle Austausch alter Fenster und Türen (inkl. Glasbausteine) Außenwanddämmung 16cm Dämmung Fußboden gegen Außenluft 14cm Dämmung oberster Geschossdecke 18cm Dämmung Kellerdecke von unten 10cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 10cm Jugendhaus Austausch alter Fenster und Türen (außer historischer Eingangstüre) Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Dämmung oberster Geschossdecke 18cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum 12cm Dämmung Wände gegen Abseiten 10cm Austausch alter Fenster und Türen Kindergarten Weltenschwann/ Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Speßhardt Dämmung Kellerdecke von unten 12cm Wohnungen Seite 26 Austausch alter Fenster und Türen Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Dämmung oberster Geschossdecke 20cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum 12cm Dämmung Schrägdach 14cm Bemerkungen SAN-Zustand Uopak erfüllt Da es sich um ein Denkmal handelt, wurde eine Innendämmung für die Außenwand gewählt. Uopak erfüllt Da es sich um ein Denkmal handelt, wurde eine Innendämmung für die Außenwand gewählt. Uopak erfüllt Uopak erfüllt Gebäude Sanierungsvorschläge Bemerkungen Um das äußere Erscheinungsbild des Uopak erfüllt Altbaus nicht zu verändern, wurde eine Innendämmung für die Außenwand gewählt. Kindergarten Alzenberg Austausch alter Fenster und Türen (außer Eingang Waschhaus) Austausch Verglasung Anbau (Rahmen noch unversehrt) Altbau: Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Dämmung Kellerdecke von unten 12cm Waschhaus: Außenwanddämmung 16cm Dämmung oberster Geschossdecke 20cm Anbau: Außenwanddämmung 12cm Dämmung oberster Geschossdecke 18cm Wohnungen Austausch alter Fenster Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Dämmung oberster Geschossdecke 20cm Dämmung Schrägdach 14cm Kindergarten Hengstetter Steige Austausch alter Fenster und Türen Austausch Paneel auf 8 cm (WLG 024) Außenwanddämmung 16cm (außer Putzfassade UG) Dämmung Flachdach 20cm Dämmung Kellerdecke von unten 12cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 10cm SAN-Zustand Uopak nicht erfüllt Erhöhung der Attika ist zu beachten. Seite 27 Uopak erfüllt Seite 28 Gebäude Sanierungsvorschläge Kindergarten Uhlandstraße Austausch alter Fenster und Türen Austausch Paneel auf 8 cm (WLG 024) Außenwanddämmung 16cm Dämmung oberster Geschossdecke: 18cm Dämmung Schrägdach 24cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum 10cm Kindergarten Jahnstrasse Austausch alter Fenster und Türen Putzfassade: Außenwanddämmung 16cm Sandsteinfassade: Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Holzanbau: Austausch Holzkonstruktion mit Dämmung 16cm Dämmung oberster Geschossdecke 20cm Dämmung Schrägdach 14cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum und Keller 12cm Dämmung Kellerdecke und Wintergarten von unten 12cm Dämmung Fußboden gegen Außenluft 14cm Bemerkungen SAN-Zustand Uopak erfüllt Um das äußere Erscheinungsbild der Sandsteinfassade im Untergeschoss nicht zu verändern, wurde eine Innendämmung gewählt. Uopak nicht erfüllt Gebäude Sanierungsvorschläge Bemerkungen SAN-Zustand Maria-vonLinden-Gymnasium Austausch alter Fenster und Türen Austausch Paneel auf 8 cm (WLG 024) Außenwanddämmung 14cm Außenwanddämmung (UG) 16cm Dämmung Fußboden gegen Außenluft 14cm Dämmung Schrägdach (Halle) 28cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 14cm Dämmung Kellerdecke von unten 12cm Die Realisierbarkeit der vorgeschlage- Uopak erfüllt nen Außenwanddämmung ist von der Befestigung der Betonelemente abhängig und muss unter statischen Gesichtspunkten gelöst werden. Uopak erfüllt Mehrzweckhalle Stammheim Austausch alter Fenster, Lichtkuppeln und Türen Austausch Paneel auf 8 cm (WLG 024) Anbau (BJ 1985) Außenwanddämmung 12cm Dämmung Flachdach 16cm Halle Außenwanddämmung 16cm Dämmung Flachdach 20cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 14cm Seeäckerschule Austausch alter Fenster und Türen Austausch Paneel auf 8 cm (WLG 024) Außenwanddämmung 16cm Dämmung Fußboden gegen Außenluft 14cm Dämmung Flachdach 20cm Dämmung Kellerdecke von unten 10cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Bereich 10cm Die Realisierbarkeit der vorgeschlage- Uopak erfüllt nen Außenwanddämmung ist von der Befestigung der Betonelemente abhängig und muss unter statischen Gesichtspunkten gelöst werden Seite 29 Gebäude Sanierungsvorschläge Bemerkungen SAN-Zustand Die Realisierbarkeit der vorgeschlagenen Dämmung des Trapezblechdachs muss unter statischen Gesichtspunkten gelöst werden. Eventuell muss auch das Trapezblech ausgetauscht werden. Uopak erfüllt Turnhalle Hirsau Austausch alter Fenster, Lichtkuppeln und Türen Austausch Paneel auf 8 cm (WLG 024) Außenwanddämmung 14cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Bereich 14cm Dämmung Flachdach 16cm Dämmung Trapezblechdach (Halle) 16cm Da es sich um ein Denkmal handelt, wurde eine Innendämmung für die Außenwand gewählt. Uopak nicht erfüllt Austausch alter Fenster und Türen Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Dämmung oberster Geschossdecke: 20cm Ortsverwaltung Dämmung Kellerdecke von unten: 12cm Altburg Wohnung Uopak erfüllt Austausch alter Fenster Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Dämmung oberster Geschossdecke: 20cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum: 14cm Austausch alter Fenster und Türen Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Ortsverwaltung Dämmung Fußboden gegen Außenluft: 14cm Stammheim Dämmung Kellerdecke von unten: 10cm Dämmung Schrägdach 28cm Dämmung oberster Geschossdecke: 20cm Seite 30 Schmuckfenster an der Südfassade werden nicht ausgetauscht. Außenwänden im 1.OGwerden nicht gedämmt. Wände im EG mit vorhandener Innendämmung verbleiben unsaniert Verzierte Verbund-Bleiglasfenster im Gemeindesaal und massive Holztüren werden nicht ausgetauscht Uopak erfüllt Gebäude Sanierungsvorschläge Austausch alter Fenster und Türen Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Ortsverwaltung Dämmung oberster Geschossdecke: 20cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Dachraum: 14cm Hirsau Dämmung Schrägdach 18cm Bemerkungen SAN-Zustand Um das äußere Erscheinungsbild der Uopak erfüllt nicht zu verändern, wurde eine Innendämmung gewählt. Restriktion der Dämmhöhe im Schrägdach ist durch Gauben gegeben. Tonnengewölbe wird nicht gedämmt. Austausch alter Fenster und Türen Innendämmung 6cm Mineraldämmplatte (WLG 045) Anbau (BJ 2002) Wände gegen unbeheizte Bereiche verbleiben unsaniert. Uopak nicht erfüllt Holzverschalung an Brüstungen werden abmontiert und überdämmt Uopak erfüllt Ostbau Realschule Austausch alter Fenster und Türen (inkl. Zierfenster Treppenaufgang) Außenwanddämmung 16cm Dämmung oberster Geschossdecke: 24cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 12cm Holzverschalung an Brüstungen werden abmontiert und überdämmt. Haffnerbau HermannHesseGymnasium Austausch alter Fenster (inkl. Zierfenster Treppenaufgang und Windfang) Außenwanddämmung 16cm Dämmung Fußboden gegen Außenluft: 14cm Dämmung oberster Geschossdecke: 24cm Dämmung Wände gegen unbeheizten Keller 12cm Dämmung Kellerdecke von unten: 12cm Feuerwehr Effizienzhaus KfW85 für Hülle (H’T) erfüllt Uopak erfüllt Effizienzhaus KfW85 für Hülle (H’T) erfüllt Seite 31 7.2.2 Einsparpotentiale der Liegenschaften Den Einsparpotentialen der Gebäude liegt der berechnete und – wo möglich – abgeglichene Energiebedarf zugrunde. Die absoluten Einsparpotenziale bezogen auf die Liegenschaften sind der Abb. 10 zu entnehmen. Abb. 10: Absolute Einsparpotenziale der erfassten Liegenschaften Erwartungsgemäß haben die großen Liegenschaften das größte absolute Einsparpotenzial, hier der Ostbau der Realschule gefolgt von der Mehrzweckhalle Stammheim und dem Maria-von-Linden-Gymnasium. Seite 32 Abb. 11 Spezifische Einsparpotenziale der erfassten Gebäude Abb. 11 zeigt, dass das größte Einsparpotenzial pro beheizte NGF beim Hallenbad liegt. Ein weiteres sehr hohes spezifisches Einsparpotential kann mit den vorgeschlagenen Maßnahmen beim Kindergarten Alzenberg und Kindergarten Hengstetter Steige erreicht werden. Ergebnis Durch die angenommenen Maßnahmen kann eine Einsparung zwischen 37% und 70% erreicht werden. Das gesamte Einsparpotenzial beträgt im Mittel über alle Gebäude rund 55%. 7.3 Kosten der Energieeinsparung, Wirtschaftlichkeit Aus den für die Sanierung der Gebäude notwendigen energiesparbedingten Mehrkosten (siehe Kap. 9.4) werden die jährlich anfallenden Kapitalkosten ermittelt und den jährlich eingesparten Energiekosten gegenübergestellt. Daraus ergibt sich eine Aussage zur Wirtschaftlichkeit der vorgeschlagenen Maßnahmen je Gebäude. Seite 33 7.3.1 Wirtschaftlichkeit Liegenschaften Die Wirtschaftlichkeit wurde unter den in Kap. 4.5 genannten Annahmen zunächst gemittelt über alle Gebäude der Liegenschaft berechnet. (siehe Abb. 12) Bei allen Gebäuden bis auf den Kindergarten Uhlandstraße liegen die annuitätischen Kosten der Investition unter den mittleren Energie-Kosteneinsparungen. Die vorgeschlagenen Maßnahmen lassen sich bei diesem Gebäude nicht aus den Einsparungen finanzieren. Weitergehende Betrachtungen wie Komfortgewinn, Nutzwertgewinn usw. bleiben unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten allerdings unberücksichtigt. Abb. 12: Wirtschaftlichkeit der Sanierungsvorschläge für die erfassten Liegenschaften Ergebnis Pro Jahr ergibt sich in der Summe über alle Liegenschaften eine Energiekosteneinsparung von rd. 244.000 EUR, dem stehen Mehrinvestitionen von rd. 112.500 EUR gegenüber. Seite 34 7.4 Einzelergebnisse der Gebäude In Tab. 6 werden die Einzelergebnisse der Gebäude – absolutes und spezifisches Einsparpotenzial und Wirtschaftlichkeit – eingeschätzt und bewertet. Daraus lassen sich Prioritätenlisten der Sanierungen je nach gewünschtem Schwerpunkt ableiten. Tab. 6: Bewertung der Ergebnisse – Prioritätenliste Sanierung. Liegenschaft Gebäude Absolutes Spezifisches WirtschaftEinsparpotenzial Einsparpotenzial lichkeit Aula Calw hoch hoch ja Hallenbad hoch Sehr hoch ja Klosterhof 27 gering hoch ja Kindergarten gering hoch ja Klosterhof 3 gering gering ja GS Klosterhof / Hirsau Pavillon Keine Sanierungsmaßnahmen Schulgebäude gering hoch ja Sporthalle gering Sehr hoch ja gering gering ja Kindergarten gering hoch ja Wohnungen gering hoch ja Kindergarten gering hoch ja Wohnungen gering Sehr hoch ja Kindergarten Hengstetter Steige Kindergarten gering Sehr hoch ja Kindergarten Uhlandstraße Kindergarten gering gering nein Maria-von-LindenGymnasium Schulgebäude hoch gering ja Mehrzweckhalle Stammheim Sporthalle hoch hoch ja Seeäckerschule Schulgebäude gering gering ja Turnhalle Hirsau Sporthalle gering hoch ja Ortsverwaltung gering gering ja Wohnungen gering Sehr hoch ja Ortsverwaltung gering hoch ja Ortsverwaltung gering hoch ja Feuerwehr gering gering ja GHS Wimberg Jugendhaus Kindergarten Weltenschwann / Speßhardt Kindergarten Alzenberg Ortsverwaltung Altburg Ortsverwaltung Stammheim Ortsverwaltung Hirsau Ostbau Realschule Schulgebäude Sehr hoch hoch ja Haffnerbau HHG Schulgebäude hoch hoch ja Seite 35 8 Bewertung Die energetisch bedingten Mehrkosten der hochwertigen Sanierungspakete lassen sich (mit der oben genannten Ausnahme) durch die erzielte Energieeinsparung gegenfinanzieren. Eine energetisch hochwertige Sanierung, wie sie den Paketen zu Grunde gelegt wurde, ist zu empfehlen. Mit dem ausgewählten Sanierungsmaßnahmen kann bei fast allen Gebäuden eine Unterschreitung der EnEV-Anforderungen von über 30% bezogen auf die Gebäudehülle erreicht werden (siehe Tab. 5). Gebäuden, bei denen dies nicht erreicht werden konnte, stehen unter Denkmalschutz oder besitzen eine erhaltenswerte Fassade, so dass der erforderlicher Dämmstandard nicht zu realisieren ist. Grundsätzlich ist bei Bestandsbauten die energetische Ertüchtigung des unteren Gebäudeabschlusses problematisch. Hier fehlen häufig die technischen und räumlichen Möglichkeiten, den Fußboden gegen Erdreich oder Keller energetisch wirksam zu dämmen. Die Sanierungsmaßnahmen beim Kindergarten Uhlandstraße lassen sich nicht wirtschaftlich darstellen. Bei diesem Gebäude liegen die Mehrinvestitionen der vorgeschlagenen Maßnahmen über den eingesparten Energiekosten. Aufgrund des relativ jungen Baualters (1990) können mit den kostenaufwendigen Dämmmaßnahmen – wie Außendämmung mit WDVS – keine ausreichenden Energieeinsparungen erreicht werden und sind so schwer wirtschaftlich darzustellen. Seite 36 9 Methodische Grundlagen des Energiekataster 9.1 Energiekennwerte – Begriffe Abb. 13: Systemgrenzen Energiebedarf (Quelle [DIN V 4701-10:2003]) Bedarfs-Kennwerte sind rechnerisch ermittelten Werte des Energiebedarf eines Gebäudes. Verbrauchs-Kennwerte beziehen sich auf einen Messwert, wie er z.B. an einem Gaszähler abgelesen werden kann. Heizenergiekennwert und Warmwasserbedarf treten an der Systemgrenze „Raum“ eines Gebäudes auf, sie beziehen sich damit auf die genutzte Wärme oder Nutzenergie. Um diese Dienstleistung im Raum zur erhalten, ist es notwendig, die Wärme oder das Warmwasser zu erzeugen und zu verteilen. Dabei treten Verluste auf. Die Summe aus Nutzenergie und Erzeugungs- und Verteilungsverlusten in einem Gebäude wird Endenergie genannt – die Energiemenge an der Systemgrenze Gebäude, welche vom Energieversorger geliefert wird. Darüber hinaus lassen sich unterschiedliche Energieträger (Strom, Erdgas, Heizöl) nur sinnvoll vergleichen, wenn die Verluste der Erzeugung und Verteilung des Energieträgers mit berücksichtigt und auf einen einheitlichen Standard, die sogenannte Primärenergie, bezogen werden. Die Umweltwirkung schließlich kann auf Seite 37 Basis der CO2-Emission der einzelnen Energieträger (Systemgrenze „Welt“) verglichen werden. Eine Bilanz auf Basis von Primärenergie schließt neben der genutzten Wärme alle vorgelagerten Prozessketten und deren Energieverluste mit ein. Im Fall von Heizöl wäre das z.B. die Rohstoffgewinnung (Förderung von Rohöl), dessen Transport, die Aufbereitung (Raffinierung) und schließlich den Transport zum Endkunden. Im Rahmen des Energiekatasters sollen energetische Bewertungen für Gebäude untersucht werden. Die gewählte Bilanzgrenze ist ebenfalls das Gebäude. Energiebilanzen werden daher auf Basis der Endenergie durchgeführt. Der Endenergiebedarf Heizung und Warmwasser entspricht systematisch dem abgerechneten Verbrauch eines Gebäudes. 9.2 Flächenbezug der Energiekennwerte Prinzipiell können Energiekennwerte in absoluten Zahlen angegeben werden, was allerdings den Vergleich energetischer Standards zwischen unterschiedlich großen Gebäuden verhindert. Es ist daher üblich, Energiekennwerte auf die nutzbare Fläche zu beziehen. Diese Fläche ist in DIN 277 als Nettogrundfläche (NGF) definiert [DIN 277]. Bei Wohnbauten ist ein Bezug analog zur Wohnflächenverordnung üblich [WoFIV], welche weitere Einschränkungen (z.B. Flächenreduktion unter Dachschrägen usw.) enthält. Die Energiebezugsfläche ist die NGF oder Wohnfläche (bei Wohngebäuden) innerhalb der thermischen Hülle. Balkone etc. bleiben unberücksichtigt. Bei Bestandsgebäuden ist die NGF in den seltensten Fällen bekannt. Verhältnismäßig leicht lässt sich dagegen die Bruttogrundfläche (BGF) aus den Gebäudeaußenmaßen und der Geschossigkeit ermitteln. Die BGF enthält noch die (unbekannten) Konstruktionsflächen, welche von Wänden etc. eingenommen werden. Daher muss die Ermittlung der Nettoflächen aus der BGF durch Multiplikation mit einem gebäudetypspezifischen Faktor erfolgen. Die Faktoren wurden der „Richtlinie zur Erstellung von Energiebedarfsausweisen für Nichtwohngebäude“ (Vorschlag vom Juli 2009) entnommen (vgl. auch [EnEV RegelnNiWo09]). Seite 38 9.3 Kennwertverfahren und Energieausweis 9.3.1 Energiekennwertnachweis, Verfahren Die Energiekennwerte des Energiekatasters werden nach dem Verfahren Energiepass Heizung/Warmwasser (EPHW, Institut Wohnen und Umwelt, Darmstadt) berechnet ([bine-energiekonzepte], [EK Wuppertal], [EPass HW 2005]). Das Verfahren ist ein Monatsverfahren, Werte werden somit für jeden Monat des Jahres berechnet.1 Der bauliche Teil des Verfahrens ist in Methode und Ergebnissen weitgehend kompatibel zum Entwurf der europäischen Norm DIN EN 832 [DIN EN 832 2003]. Die deutsche Adaption der europäischen Norm EN 832 ist DIN 4108-6 [DIN V 41086:2003], welche von der „alten“ Energieeinsparverordnung [EnEV 2004] zur Berechnung von Energiekennwerten direkt referenziert wird. Der haustechnische Teil basiert in beiden Verfahren EPHW und EnEV auf dem Tabellen-Verfahren nach 4701-10 [DIN V 4701-10:2003]. Aufwandszahlen werden jahresbezogen berechnet. In EPHW ist eine Korrektur der Werte auf reale Energiebezugsflächen und variable Heizperioden implementiert. Seit der [EnEV 2014] wird Normenwerk 18599 [DIN V 18599 1-10] zur Berechnung von Energiekennwerten herangezogen. Auch hier sind 4701-10 sowie 4108-6 als Berechnungsverfahren integriert. Der Nachweis nach 18599 ist jedoch ungleich komplexer, da neben Heizenergie auch Beleuchtung, Kühlung etc. sowie Zonierung des Gebäudes berücksichtigt werden müssen. Der öffentlich-rechtliche Nachweis erfolgt darüber hinaus unter standardisierten Randbedingungen, welche nur schwach die reale Nutzung des Gebäudes abbilden. Für den Zweck eines schnellen Überblicks über viele Gebäude mit Identifikation der maßgeblichen Verbraucher und Sanierungsansätze ist die Systematik folglich nicht geeignet. Sowohl Energiepass Heizung / Warmwasser als auch die Energieeinsparverordnung nutzen also das gleiche Normengerüst, wenn auch mit einem wesentlichen Unterschied: Während die EnEV Energiekennwerte für Neubauten unter strikt standardisierten Nutzungs- und Wetterbedingungen nachweisen möchte (öffentlichrechtliche Nachweis), ist das Verfahren EPHW offen für die Anwendung spezifischer Wetter- und Nutzungsdatensätze. Damit ist es auch möglich, Bestandsgebäude nachzuweisen und – in den Grenzen der erreichbaren Genauigkeit und Kenntnis der Nutzungsbedingungen – tatsächliche Energieverbräuche nachzubilden. 1 Das Verfahren wird auch gelegentlich nach seinem Vorgänger LEG (Leitfaden Energiebewusste Gebäudeplanung) genannt. Seite 39 9.3.2 Energiekennwertnachweis, Haustechnik Die in DIN 4701-10 abgebildeten Haustechniksysteme entsprechen den gebräuchlichen und am Markt verfügbaren Systemen. Die energetische Qualität der abgebildeten Systeme orientiert sich an der mittleren bis unteren Hälfte des Marktes. Sehr effiziente und sehr ineffiziente Systeme sind nicht abgebildet. Diese Einschränkung kann zu einer Unterschätzung der Einsparmaßnahmen bei der Erneuerung von haustechnischen Anlagen führen. In einer Einzelanalyse (Feinanalyse) muss dies durch genauere Betrachtung der haustechnischen Komponenten berücksichtigt werden. Altanlagen Die Parameterisierung der Wärmeerzeuger in den Tabellen DIN 4701 deckt die Typen Konstanttemperaturkessel, Niedertemperaturkessel und Brennwertkessel (auch verbessert) ab. Damit können die Wärmeerzeugungssysteme, die heute in öffentlichen Gebäuden im Gebrauch und zulässig sind, in der Regel abgebildet werden. Für die Parameterisierung noch älterer (historischer) Kessel finden sich in DIN 4701 in Teil 12 [DIN V 4701-12:2004] Werte, mit deren Hilfe zunächst anlagenspezifisch im detaillierten Verfahren bezogen auf 4701-10 tabellarische Werte berechnet werden müssten. Aus diesen Werten könnten dann typisierte Anlagen zur Verwendung in EPHW zusammengefasst werden. Der damit verbundene Aufwand für die Erstellung nur selten vorkommender Anlagen und Anlagenkonfigurationen kann im Rahmen des Energiekatasters nicht geleistet werden. Sollte eine Anlage tatsächlich nicht abbildbar sein, so empfehlen wir eine detaillierte Analyse oder eine qualifizierte Schätzung. Eine nennenswerte Energieeinsparung wird sich beim Austausch in jedem Fall ergeben. Allerdings stellt sich das Problem nur selten, da sehr alte Anlagen in der Regel nicht mehr den gesetzlichen Anforderungen entsprechen. Die Berechnung ungeregelter Systeme Ein prinzipielles Problem bei der Kennwerterstellung stellt die Abbildung ungeregelter Systeme dar. Wird z.B. die Raumtemperatur nicht von Raumthermostatventilen an den Heizkörpern, sondern von Hand geregelt, so kann die Bandbreite der tatsächlich erfolgten Regelung von „sehr gut“ (entsprechend den Erfordernissen des Verbrauchs) bis zu „sehr schlecht“ (Stellventil ist immer ganz geöffnet, die Raum- Seite 40 temperatur wird per Fensteröffnung geregelt) reichen. Bei der Bilanzierung ungeregelter Systeme (z.B. Einzelraumöfen etc.) wird daher üblicherweise ein eher ungünstiges Regelverhalten und damit hoher Energieverbrauch unterstellt. Für jede ungeregelte (das heißt manuelle geregelte) Anlage gilt: Sie kann sehr gut oder sehr schlecht mit der eingesetzten Energie umgehen. Da Automatismen fehlen, kommt es sehr stark auf das Engagement und den Energiesparwillen der Anlagenbetreiber und der Nutzer an. Übergabeverluste (ungeregelte Heizkörperventile) Ausnahme ist hierbei die Bilanzierung der Übergabeverluste im verwendeten Verfahren EPHW: Die Übergabeverluste werden nicht berücksichtigt. Die Toolbox zu EPHW [EPHW Tool 2001] liefert die Begründung, dass die Raumtemperaturen im Mittel über den Tag richtig geregelt (und damit verlustfrei) sind – solange nicht per Fensteröffnung geregelt wird. Es ist jedoch zu befürchten, dass die Raumtemperatur in einem nicht unerheblichen Teil öffentlicher Gebäude genau so geregelt wird. Da über das Nutzerverhalten im Einzelfall nichts bekannt ist, ergeben sich die oben genannten Schwierigkeiten bei der Bilanzierung und damit auch in einer Bewertung der energetischen Auswirkungen eines Thermostataustausches. In der Regel führt die Maßnahme zu Energieeinsparungen, deren Höhe – wenn überhaupt – nur sehr ungenau abgeschätzt werden kann. Solches inadäquates Nutzerverhalten (was im Übrigen auch mit geregelten Ventilen möglich ist) sollte sich in einer erkennbaren Abweichung des berechneten (und erreichbaren) Bedarfs vom gemessenen Verbrauch widerspiegeln. Darüber hinaus sollte nicht ohne Not vom bewährten Verfahren nach EPHW abgewichen werden. Daher wurde auf eine Verfahrensänderung im Rahmen des Energiekatasters verzichtet. Sollte sich während der Arbeit mit dem Energiepass ergeben, dass die Bilanzierung der Übergabeverluste sinnvoll ist, so kann die Berechnung im Blatt Anlagentechnik von Energiekataster.xls leicht geändert werden. 9.3.3 Europäischer Gebäude-Energieausweis Mit Einführung der Energieeinsparverordnung in der Fassung vom 26. Juli 2007 [EnEV 2007] wurde die EU-Richtlinie 2002/91/EG „Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden“ (Energy Performance of Buildings Directive – EPBD) vom 16. Dez. 2002 in nationales Recht umgesetzt. Mit der EnEV werden (auch) für den Gebäudebestand Energieausweise verpflichtend: Seite 41 Wohngebäude: Die Ausweispflicht für den Energieausweis besteht bei Neubau sowie bei Veräußerung und Neuvermietung. Für Neu- oder Umbauten im Sinne der EnEV besteht die Pflicht, eine Bedarfsberechnung durchzuführen und damit auch die Pflicht eines Bedarfsausweises. Für Bestandsbauten, deren Bauantrag vor dem 1. Nov. 1977 gestellt wurde und die über weniger als fünf Wohnungen verfügen, muss ebenfalls ein bedarfsorientierter Energieausweis ausgestellt werden, für alle anderen ist ein verbrauchsorientierter Ausweis ausreichend Nicht-Wohngebäude: Die Energieausweispflicht besteht bei Neubau sowie bei Veräußerung und Neuvermietung des Gebäudes. Für Neubauten muss ein bedarfsorientierter Nachweis nach dem Berechnungsverfahren DIN V 18599 geführt sowie ein bedarfsorientierter Energieausweis ausgestellt werden. Für Bestandsgebäude gilt die Wahlfreiheit zwischen Bedarfs- und Verbrauchspass. Bei Gebäuden öffentlicher Träger mit häufigem Publikumsverkehr und NGF größer 1000 m² besteht Aushangpflicht des Energiepasses. Es galt eine Übergangsvorschrift bis 1.7.2009. Das Berechnungsverfahren der zehnteiligen Normenreihe DIN V 18599 [DIN V 18599 1-10] erlaubt, den Energiebedarf eines Gebäudes für Beheizung, Warmwasser, Lüftung, Kühlung, Klimatisierung sowie Beleuchtung inkl. Hilfsenergien zu bestimmen. Teil 2 (Bestimmung des Nutzenergiebedarfs) basiert auf DIN 4108-6 / EN832, während Teil 5 (Endenergiebedarf von Heizsystemen) auf der Methodik von 4701-10 basiert, der haustechnische Teil ist nun breiter gefasst. Damit fallen praktische Einschränkungen bezüglich Gebäudenutzung oder Altanlagen weg. Das Verfahren ist geeignet, Energiebilanzen, sowohl für Bestands- als auch Neubauten im Wohn- und im Nichtwohn-Bereich durchzuführen. Das Verfahren ist ebenso geeignet, Bilanzen mit dem Ziel des Abgleichs zwischen Energiebedarf und Energieverbrauch durchzuführen. Teil 10 legt die Randbedingungen fest, sind aber im Wesentlichen nur für öffentlich-rechtliche Nachweise geeignet. Für eine Bilanz unter realistischen Randbedingungen stehen jedoch nicht ausreichend Vorgaben an kategorisierten Randbedingungen (z.B. Wetterdaten in Klimaregionen) zur Verfügung. 9.3.4 Energieausweis im Kontext zum Energiekataster Grundsätzlich können mit der Erstellung von Bedarfsberechnungen bei Gebäuden verschiedene Ziele verfolgt werden: Seite 42 - Nachweis (öffentlich-rechtlicher) des energetischen Standards unter standardisierten Randbedingungen. - Planung oder Vorplanung eine Gebäudes, dazu gehören auch Investitionsentscheidungen. - Optimierung des Energieverbrauchs oder Wirtschaftlichkeitsberechnungen von Investitionen. Soll auf Basis der Berechnung geplant oder optimiert werden, so ist es notwendig, einen realistischen Wert unter Zugrundelegung der individuellen Randbedingungen des Gebäudes bzw. am Standort des Gebäudes zu berechnen. Die standardisierten Randbedingungen des öffentlich-rechtlichen Nachweises bilden nicht den realen Bedarf (oder Verbrauch) ab und führen daher leicht zu Fehleinschätzungen. Eine verbrauchsorientierte Methode (verbrauchsorientierter Energieausweis) ist ebenfalls nicht geeignet, um gezielte Einsparpotentiale eines Gebäudes zu erschließen, da hierbei Einzelinformationen über Bauteile oder Haustechnik nicht vorliegen. Darüber hinaus ist auch der Vergleich eines Einzelgebäudes mit typisierten Kennwerten (so sie überhaupt verfügbar sind) nicht zielführend, da über das Nutzerverhalten des Gebäudes keine Aussagen getroffen werden können und somit nicht zu bestimmen ist, welcher Ursache der Energieverbrauch zuzuschreiben ist. Aufgrund des bei der Erfassung notwendigen Aufwands, der aktuellen Normung und der auch heute noch mangelnden Erfahrung wurde auf die Einbeziehung der Bilanzierung von Beleuchtung und Klimatisierung bislang verzichtet. 9.4 Kostenansätze bei Sanierungen Im Kataster werden in einem Sanierungskostenkatalog die Annahmen für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der energetischen Sanierung zusammengefasst. Die aufgeführten Kosten sind als Nettokosten (zuzüglich Mehrwertsteuer) zu verstehen. Die Kosten für die aufgeführten Sanierungsmaßnahmen wurden zunächst vom Energiekataster Wuppertal übernommen und mit Hilfe des Baukostenindex 2006 für Baden-Württemberg aktualisiert. Seitdem werden sie auf der Grundlage von abgerechneten Projekten und neuen Erfahrungswerten aktualisiert. 9.4.1 Mehrkostenansatz Zur Berechnung des Investitionsvolumens einer Sanierungsmaßnahme ist die Kenntnis des gesamten finanziellen Aufwands notwendig. Dies bedeutet z.B. für die Erneuerung einer Außenwand mit Wärmedämmverbundsystem: Kosten für Vorbereitung des alten Putzes, Anbringung einer Dämmung, Neuverputz und schließlich Nebenkosten wie Kosten für Gerüst etc. Es wird schnell deutlich, dass nicht alle diese Kosten energiesparbedingte Kosten sind, da eine solche Maßnahme Seite 43 in der Regel nur bei einer ohnehin fälligen Erneuerung des Bauteils durchgeführt würde. Die Pauschalierung solcher Kosten ist schwierig, da sie von lokalen Möglichkeiten und Gegebenheiten sowie nicht zuletzt von der gebäudeindividuellen Planung abhängen (Abb. 14). Daher beruht der Kostenansatz im Kataster auf einem (energieeinsparbedingten) Mehrkostenansatz. Für eine Mehrkostenanalyse sind die Mehrkosten je Bauteil pauschal und flächenbezogen im Energiekataster katalogisiert. Die Katalogvorgaben können, wenn im Einzelfall genauere Kosten vorliegen, mit gebäudebezogenen Werten überschrieben werden. Darüber hinaus besteht im Energiekataster die Möglichkeit, gebäude- oder bauteilbezogene Vollkosten mitzuführen. Abb. 14: Beispiel Mehrfamilienhaus: Bandbreite der spezifischen Gesamtkosten Statistische Auswertung unter Berücksichtigung verschiedener Streubreiten (Quartile) in Relation zu den spezifischen Mehrkosten. Quelle: Typologie Düsseldorf [GebTyp DüDo]. Mehrkosten werden immer dort angesetzt, wo die Instandhaltung des betreffenden Bauteils ohne den Einbau von Wärmedämmung abgeschlossen ist. Dieser Zustand entspricht energetisch dem bei den Begehungen aufgenommenen energetischen Zustand der Bauteile und stellt damit den Referenzzustand für die Mehrkosten und die durch die energetische Sanierung erzielbaren Einsparungen dar. Mehrkosten sind die Kosten für den gesamten Dämmstoff einschließlich weiterer erforderlicher Maßnahmen, die an den Einbau bzw. das Einbringen des Dämmstoffes direkt gekoppelt sind (z.B. Kosten für Dämmstoff plus Dampfbremse plus Gipskarton bei Innendämmung). Nicht jedoch enthalten sind Kosten für konstruktive Maßnahmen (z.B. Aufdopplung oder Konterlattung bei Satteldachdämmung, vgl. entsprechende Unterkapitel). Damit setzten sich die Mehrkosten aus zwei Preisanteilen zusammen: Seite 44 1. einem Sockelbetrag, der die Einbringung, Befestigung und eventuelle Nebenarbeiten enthält, und in erster Näherung konstant bleibt 2. einem Preisanteil pro cm Dämmstoffdicke mit der Dämmstärke ansteigt. Er enthält auch stark pauschalierte Nebenkosten, die von der Dämmstoffdicke abhängen, wie z.B.: Kosten für neue Außenfensterbänke beim Einsatz von Wärmedämmverbundsystemen. Dabei wird immer ein Dämmstoff derselben Qualität (Wärmeleitfähigkeit) angenommen. Aus dem gewählten Ansatz folgt auch, dass bei der Erneuerung von Fenstern u.U. keine Mehrkosten auftreten (s.u.). 9.4.2 Außenwände Außenwanddämmung Mauerwerk und Betonelemente Da Außenwände von öffentlichen Gebäuden Brandschutzanforderungen genügen müssen, wurden Außenwanddämmungen auf Mineralfaserbasis berücksichtigt. Die vorgeschlagenen Maßnahmen beziehen sich auf Mineralfaser mit der Wärmeleitfähigkeit 035. Es gibt keine kostenmäßige Unterscheidung zwischen den Wärmeleitgruppen 035 und 040. Energetisch betrachtet kann bei einem Wechsel in eine günstigere Wärmeleitgruppe die Dämmstoffstärke um 2 cm reduziert werden – bei gleicher Dämmwirkung (aber u.U. günstigeren Kosten). D.h. Kostensprünge finden statt bei gleicher Dämmstoffdicke unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit oder bei Dämmstoffen gleicher Wärmeleitfähigkeit und unterschiedlicher Dämmstoffdicke. Innendämmung bei Sichtfassaden, bei Wänden gegen unbeheizten Raum und bei erdberührenden Bauteilen Für die bei der Innendämmung eingesetzten Dämmstoffe gibt es keine Brandschutzauflagen. Der Materialpreis liegt entsprechend bei ca. einem EUR pro cm Dämmstoffdicke gegenüber zwei EUR bei Außenwanddämmstoffen. Der Einbau einer Innendämmung erfordert zusätzlich den Einbau einer Dampfsperre oder/und Gipskartonplatte/Beplankung, weshalb diese im Mehrkostenansatz mitberücksichtigt sind. Austausch von Fassadenleichtelementen Werden Fassadenelemente mit einer zusätzlichen Wärmedämmung versehen, entspricht der Mehrkostenansatz der Außenwanddämmung. Werden Fassadenelemente ausgetauscht, entspricht das Referenzbauteil der Konstruktion des Fassadenelements ohne Wärmedämmung. Mehrkosten fallen nur für den Dämmstoff an (analog zu Satteldächer) Seite 45 9.4.3 Dächer und oberste Geschossdecken Satteldächer Wird ein Satteldach im Zuge von Instandsetzungs- oder Ausbaumaßnahmen energetisch verbessert, dann gehören sämtliche anfallenden konstruktiven Mehrkosten (z.B. Konterlattung zur Fixierung der Beplankung oder auch Aufdopplung zur Erreichung einer planen Ebene für die Fixierung einer Beplankung) zwar zu Instandsetzung oder Ausbau, bieten aber gleichzeitig die Möglichkeit, höhere Dämmstoffstärken zwischen die Dachsparren einzubringen. Als energetische Mehrkosten werden nur die Kosten des Dämmstoffs angesetzt. Häufig liegen die verwendeten Sparrenmaße zwischen 16 und 24 cm. Insbesondere im historischen Altbau wurden größere, kleinere oder sogar sich nach oben verjüngende Sparrenmaße verwendet. Damit sind reine Zwischensparrendämmungen oft auf die Dämmstoffdicken zwischen 16 und 24 cm begrenzt. Soll aus Energiespargründen eine höhere Dämmstärke gewählt werden, so kommt entweder eine Sparrenaufdopplung oder eine Kombination von Zwischensparren- und Aufdachdämmung in Frage. Holzbalkendecken Holzbalkendecken werden bei einer Sanierung mit oberseitiger Dämmung gleich wie oberste Geschossdecken aus Beton behandelt. Bei einer Sanierung mit Dämmung in den Balkenfeldern entsprechen die Maßnahme und der Mehrkostenansatz dem beim Sparrendach. Ortbeton- oder Fertigdecken Bei den obersten Geschossdecken wird unterschieden zwischen begehbaren und nicht begehbaren Decken. Für die Mehrkosten der begehbaren Decken werden druckfesteres Dämmmaterial, Verbundplatten oder Unterkonstruktionen mit Beplankung angesetzt. Nicht begehbare Decken werden zu 20% begehbar (für Zugang zu Dachluken, Kamin u.ä.), zu 80% nicht begehbar angenommen. Im letztgenannten Bereich fallen nur (Mehr)Kosten für das Dämmmaterial an. Flachdächer Bei den Sanierungsmaßnahmen der Flachdächer wird standardmäßig der Einbau bzw. eine Erhöhung der Dämmstoffschicht bei Warmdächern (Betontragschale mit Wärmedämmung) mit Mineralfaser angenommen. Unberücksichtigt bleibt als abweichende Konstruktion das hinterlüftete Kaltdach. Dessen Sanierung von innen oder außen und/oder eine mögliche Stilllegung der Hinterlüftungsebene muss von Fall zu Fall geprüft werden. Das gleiche gilt für die (teurere) Ausbildung eines Umkehrdaches mit XPS. Seite 46 Auch eventuelle Maßnahmen an einer vorhandenen Attika bleiben unberücksichtigt. 9.4.4 Fußböden bzw. unterer Gebäudeabschluss Fußboden zum unbeheizten Keller Als energetische Verbesserung des Fußbodens zum unbeheizten Keller wird die Dämmung der Kellerdecke betrachtet. Zu berücksichtigende Kosten sind die Dämmstoffkosten. Fußboden des geheizten Kellers Der Mehrkostenansatz für eine energetische Verbesserung des Fußbodens von oben (von der beheizten Seite aus) berücksichtigt nur die Kosten für das Dämmmaterial. Wir gehen davon aus, dass diese Maßnahme nur durchgeführt wird, wenn eine Fußbodenerneuerung ansteht. Auskragende Fußböden Dämmmaßnahmen werden mit der Außenwanddämmung erfasst. 9.4.5 Fenster und Türen Üblicherweise wird bei einer Fenstersanierung das gesamte Bauteil inkl. Rahmen und Verglasung getauscht, seltener wird nur die Verglasung ausgetauscht oder Dichtungen erneuert oder erstmals eingebaut. Eine Aufarbeitung, z.B. durch einen Neuanstrich, verbessert dagegen die energetische Qualität nicht. Ein Fensteraustausch findet in der Regel zum Ende der Nutzungsdauer des Bauteils oder aus Gründen der Funktionalität statt, nicht aus rein energetischen Erwägungen. Bei Türen wird das Türblatt, oftmals auch mit Zarge (da die Beschläge unpassend sind), getauscht. Die Mehrkosten berücksichtigen nur den für die Energieeinsparung nach dem heutigen Stand der Technik notwendigen Mehraufwand. Es wird davon ausgegangen, dass beim Einbau neuer Fenster standardmäßig Zweischeiben-Wärmeschutzverglasungen mit einem Ug-Wert von 1,1 W/(m²K) zum Einsatz kommen. Damit ergeben sich dann, je nach verwendetem Fenster, UwWerte zwischen 1,3 und 1,5 W/(m²K). Mehrkosten für einen energetisch besseren Standard treten nur beim Einbau hochwertigerer Verglasungen (Dreifach-Wärmeschutzverglasungen) sowie beim Einbau passivhaustauglicher Fenster für die passivhaustaugliche Verglasung und Rahmen auf. Seite 47 Die Kosten für Fenster können im Energiekataster in typabhängigen Kategorien (Kunststoff- Holz-, Metallfenster etc.) differenziert werden. Mehrkosten sind für dreifachwärmeschutzverglaste Fenster und Passivhausfenster hinterlegt. Vollkosten sind auch hier hinterlegbar. Insbesondere im Bereich der Fenster besteht erhebliche Unsicherheit in den Pauschalwerten. Durch hohen Anteil von Festverglasung und großformatige Fenster kann der tatsächliche Angebotspreis einer Fenstersanierung erheblich von den Pauschalen abweichen. 9.5 Datengenauigkeit und Validierung Im Rahmen des Pilotprojekts Energiekataster Wuppertal wurde die Erfassungsmethodik untersucht und eine Validierung anhand vorhandener Gebäudedaten durchgeführt (Auszug): Das Rechenverfahren und damit die Methode der Aufstellung von Gebäudeenergiebilanzen kann als erprobt gelten. Die Ermittlung der U-Werte konnte im Rahmen des Projekts nicht validiert werden. Fehler sind jedoch nicht direkt der verwendeten Methodik anzulasten. Vielmehr weist jede Methode der Modellbildung die gleichen Fehler auf. Aufgrund der mathematisch-statistischen Betrachtungen konnte gezeigt werden, dass die Auswirkungen der zufälligen Fehler aus der Vermessung sehr gering sind. Die Mess-Ungenauigkeiten der geometrischen Flächenaufnahme spielen bei der Ermittlung des Transmissionswärmeverlustes keine Rolle. Übermisst man die Gaupen, so sollte der daraus resultierende geometrische Fehler nicht größer als 10 % bezogen auf die Dachfläche betragen. Der Vergleich der vermessenen Flächen mit den auf Basis von CAD-Plänen oder Architektenangaben ermittelten ergab eine sehr gute Übereinstimmung. Die maximale Abweichung bei den zur Validierung herangezogenen Gebäuden betrug ca. 3,6 % der gesamten Hüllfläche. Die Abweichung zwischen direkter Erfassung und Planaufnahme ist teilweise in von der Realität abweichenden Plänen und in Interpretationsschwierigkeiten begründet. Bezogen auf den Transmissionswärmeverlust eines mittleren Gebäudes des Energiekatasters ist der daraus resultierende Fehler ebenfalls nicht größer als ca. 3,6 %. Es ist zu erwarten, dass die unvermeidbaren statistischen und systematischen Fehler bei der Ermittlung des Energiekennwerts eine eher untergeordnete Rolle spielen. Die erwarteten Fehlermargen aufgrund der Modellierung der Haustechnik und ganz besonders der Nutzung sind weit größer. Seite 48 10 Literaturhinweise [bine-energiekonzepte] Homepage Bine invoative Energiekonzepte http://www.energie-projekte.de/ [EK Wuppertal] Lude, Gerhard. Energiekataster Wuppertal Kurzbericht. ebök, Ing. Büro Tübingen, Mai 2006. [EPHW Tool 2001] Loga T., Born, Großklos, Bialy. Enegiebilanz Toolbox. Abeitshilfen und Ergänzungen zum Energiepass Heizung / Warmwasser. Darmstadt: Selbstverlag des IWU, Dez. 2001. [EPass HW 2005] Loga T., U. Imkeller-Benjes. Energie-Pass Heizung / Warmwasser, Energetische Qualität von Baukörper und Heizungssystem. Altualisierung in EnEV-XL (Rechenblatt) Version 2.2. Mai 2005. [DIN EN 832 2003] Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden - Berechung des Heizenergiebedarfs - Wohngebäude. Hrsg. Normenausschuss Bauwesen im Deutschen Institut für Normung e.V.. Berlin: Beuth, Juni. 2003. [DIN V 4108-6:2003] Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden. Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs. Hrsg. Normenausschuss Bauwesen im Deutschen Institut für Normung e.V.. Berlin: Beuth, Juni 2003. [DIN V 4701-10:2003] Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen - Teil 10: Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung. Hrsg. Normenausschuss Bauwesen im Deutschen Institut für Normung e.V.. Berlin: Beuth, Aug. 2003. [DIN V 4701-12:2004] Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen im Bestand - Teil 12: Wärmeerzeuger und Trinkwassererwärmung. Hrsg. Normenausschuss Bauwesen im Deutschen Institut für Normung e.V.. Berlin: Beuth, Feb. 2004 Seite 49 [Richtlinie NiWoGeb] Richtline zur Erstellung von Energieverbrauchsausweisen für Nichtwohngebäude (Vorschlag). Institut für Erhaltung und Modernisierung von Bauwerken e.V. im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen. Berlin Juli 2005. IEMB-ArgeBau [EnEV RegelnNiWo09] Bekanntmachung der Regeln für Energieverbrauchskennwerte und der Vergleichswerte im Nichtwohngebäudebestand. Vom 30. Juli 2009. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung Seite 50 [EnEV 2004] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung, Neufassung vom 2. Dezember 2004). Bundesgesetzblatt Jahrgang 2004, Teil I, Nr. 64, Bonn 7. Dezember 2004 [EnEV 2007] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung, Neufassung vom 24. Juli 2007). Bundesgesetzblatt Jahrgang 2007, Teil I, Nr. 34, Bonn 26. Juli 2007 [EnEV 2009] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung, Neufassung vom 29. April 2009). Bundesgesetzblatt Jahrgang 2009 Teil 1 Nr. 23, Bonn 30.April 2009. [EnEV 2014] Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung, Neufassung vom 18.November 2013). Bundesgesetzblatt Jahrgang 2013 Teil 1 Nr. 67, Bonn 21.November 2013. [DIN 277] Grundflächen und Rauminhalte von Hochbauten. Hrsg. Normenausschuss Bauwesen im Deutschen Institut für Normung e.V.. Berlin: Beuth, 1973. [WoFIV] Verordnung die Berchnung der Wohnfläche, über die Aufstellung von Betriebskosten und zur Änderung anderer Verordnungen (Wohnflächenverordung). Bundesministerium für Verkehr, Bau und Wohnungswesen. 25. Nov. 2005 [DIN V 18599 1-10] Energetische Bewertung von Gebäuden - Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung. Teil 1 bis 10. Hrsg. Normenausschuss Bauwesen im Deutschen Institut für Normung e.V. Berlin: Beuth, 2007-7. [VDI 3807-2] Energieverbrauchswerte für Gebäude. Heizenergie- und Stromverbrauchskennwerte. Blatt 2. Hrsg. Verein deutscher Ingenieure Berlin: Beuth, 1998-06. [GebTyp DüDo] Gebäudetypologie für die Stadt Düsseldorf. Endbericht. Umweltamt Düsseldorf (Hrsg.). Erstellt durch ebök, Tübingen 2005. Seite 51
