Energetische Sanierung von Bestandsgebäuden Improving the
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Holzbau der Zukunft in der High-Tech-Offensive Zukunft Bayern 10 Energetische Sanierung von Bestandsgebäuden Improving the Energy Performance of Existing Buildings Dipl.-Ing. Michaela Hoppe Lehrstuhl für Bauphysik Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser TU München Impressum Lehrstuhl für Bauphysik Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser Technische Universität München Projektleitung Project Coordinator Dr.-Ing. Anton Maas Lehrstuhl für Bauphysik, TU München jetzt: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Anton Maas Fachgebiet Bauphysik an der Universität Kassel Projektbearbeitung Author Dipl.-Ing. Architektin Michaela Hoppe Weitere Projektmitarbeiter Assistants Daniel Castilla Toledo Mareike Ettrich Simone Hiesinger Josef Reger Simon Schmidt Sandra Spindler Fachliche Beratung Technical Advice Herr Dipl.-Ing. (FH) Josef Huber, Fa. Huber & Sohn, Bachmehring Herr Dipl.-Ing. (FH) Johann Weber, Leiter der Baustoffsammlung der Fakultät für Architektur der TU München Herr Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Winter Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion, TU München Zusammenfassung — Summary Energieeinsparpotential beim Gebäudebestand in Deutschland Rund 30 % des Endenergieverbrauchs - und damit rund 20% der bundesweiten CO2Emissionen - wird in Deutschland von privaten Haushalten verursacht. Den wesentlichen Anteil dieses Endenergieverbrauchs nimmt mit rund 76% die Raumwärme ein (siehe Abbildung 1). Gewerbe, Handel, Dienstleistungen 15,8 % Industrie 26,8 % Haushalte 28,8 % sonst. Prozess- mech. Energie wärme 4,2% 7,2% Warmwasser 11,3% Verkehr 28,6 % Beleuchtung 1,5% Raumwärme 75,8% Abb. 1 links: Anteil der Verbrauchsbereiche am Endenergieverbrauch, rechts: Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen in den privaten Haushalten, Stand 2005 [BMWi 2006] Vor dem Hintergrund zunehmender Klimaveränderungen aufgrund von CO2-Emissionen und steigender Energiepreise kommt daher, neben der Nutzung erneuerbarer Energien, der energetischen Sanierung des Gebäudebestandes eine wichtige Rolle zu. Wie Abbildung 2 zeigt, übersteigt das Energieeinsparpotential durch eine zielgerichtete energetische Sanierung des Gebäudebestandes (nur Wohngebäude) die Energieerzeugung durch regenerative Energien im Jahr 2005 um ein Vielfaches. 700.000 640.000 89.800 83.200 500.000 300.000 200.000 100.000 Stromerzeugung 400.000 72.700 Energieeffizienzsteigerung im Wohngebäudebereich Passive Solarenergienutzung im Wohngebäudebereich 600.000 Wärmeerzeugung Energie [GWh] Zusammenfassung 1 0 Abb. 2 Energiebereitstellung aus der Nutzung erneuerbarer Energien in der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2006 im Vergleich mit dem Energieeinsparpotential durch Energieeffizienzsteigerung im Wohngebäudebereich [Hauser 2007]. Im Gebäudebereich besteht also - vor allem durch die Verbesserung des Wärmeschutzes - ein hohes Potential Energie einzusparen. Dieses gilt es durch gezielte energetische Sanierungsmaßnahmen auszuschöpfen. Der Energieausweis für Gebäude Einen wichtigen Schritt stellt in diesem Zusammenhang die Einführung des Energieausweises für Gebäude (siehe Abbildung 3) dar. Immobilienbesitzern wird in knapper Form der jährliche Energiebedarf des Gebäudes dargestellt und es werden Modernisierungstipps zu dessen Senkung gegeben. 2 Zusammenfassung — Summary ENERGIEAUSWEIS für Wohngebäude gemäß den §§ 16 ff. Energieeinsparverordnung (EnEV) Erläuterungen 4 ENERGIEAUSWEIS Energiebedarf – Seite 2 Der Energiebedarf wird in diesem Energieausweis durch den Jahres-Primärenergiebedarf und den Endenergiefür Wohngebäude bedarf dargestellt. Diese Angaben werden rechnerisch ermittelt. Die angegebenen Werte werden auf der Grundlage der§§Bauunterlagen bzw. gebäudebezogener gemäß den 16 ff. Energieeinsparverordnung (EnEV) Daten und unter Annahme von standardisierten Randbedingungen (z.B. standardisierte Klimadaten, definiertes Nutzerverhalten, standardisierte Innentemperatur und innere Wärmegewinne usw.) berechnet. So lässt sich die energetische Qualität des Gebäudes unabhängig vom Nutzerverhalten und der Wetterlage beurteilen. Insbesondere wegen standardisierter Randbedingungen erlauben die angegebenen 3 Gemessener Energieverbrauch des Gebäudes Werte keine Rückschlüsse auf den tatsächlichen Energieverbrauch. Primärenergiebedarf – Seite 2 Energieverbrauchskennwert Der Primärenergiebedarf bildet die Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes ab. Er berücksichtigt neben der Endenergie auch die so genannte „Vorkette“ (Erkundung, Gewinnung, Verteilung, Umwandlung) der jeweils eingesetzfür Wohngebäude Gebäude: ten Energieträger (z. B. Heizöl, Dieses Gas, Strom, erneuerbare Energien etc.). Kleine Werte (grüner Bereich) signalisieren gemäß den §§ 16 ff.einen Energieeinsparverordnung geringen Bedarf und (EnEV) damit eine hohe 194,04 Energieeffizienz und Ressourcen und Umwelt schonende EnergiekWh/(m²·a) nutzung. Zusätzlich können die mit dem Energiebedarf verbundenen CO 2-Emissionen des Gebäudes freiwillig angegeben werden. ENERGIEAUSWEIS 2 Berechneter Energiebedarf des Gebäudes Endenergiebedarf – Seite 2 Der nach technischen Regeln jährlich für Heizung, 0 Endenergiebedarf 50 100 gibt die 150 200 250 berechnete, 300 350 benötigte 400 Energiemenge >400 Lüftung und Warmwasserbereitung an („Normverbrauch“). Er wird unter Standardklima und -nutzungsbedingungen Maß für die Energieeffizienz eines Gebäudes und seiner Anlagentechnik. Der Endenergiebedarf ist die Energiemenge, die dem Gebäude bei standardisierten Bedingungen unter Berücksichtigung der EnerPrimärenergiebedarf „Gesamtenergieeffizienz“ gieverluste zugeführt werden muss, damit die standardisierte Innentemperatur, der Warmwasserbedarf und die not293,7 wendige Lüftung sichergestellt werden Kleine Werte (grüner Bereich) signalisieren einen geringen Bedarf kWh/(m²·a) Energieverbrauch für können. Warmwasser: X enthalten und damit eine hohe Energieeffizienz. nicht enthalten Die Vergleichswerte für den Energiebedarf sind modellhaft ermittelte Werte und sollen Anhaltspunkte für grobe Vergleiche der Werte dieses Gebäudes mit den Vergleichswerten ermöglichen. Es sind ungefähre Bereiche angeVerbrauchserfassung – Heizung und Warmwasser geben, in denen die Werte für die einzelnen liegen. diese Werte auch 0 50 100 150 200 250 Vergleichskategorien 300 350 Energieverbrauchskennwert 400Im Einzelfall >400 können in kWh/(m²a) außerhalb derAbrechnungszeitraum angegebenen Bereiche liegen. Anteil Modernisierungsempfehlungen zum Energieausweis gemäß § 20 Energieeinsparverordnung Gebäude Adresse Hauptnutzung / Gebäudekategorie Fam. Eder, München Obermenzing Energiebedarferrechnet und ist ein Wohnhaus X sind möglich sind nicht möglich Empfohlene Modernisierungsmaßnahmen Nr. Bau- oder Anlagenteile Maßnahmenbeschreibung 1 Außenwand Außenwanddämmung, 12 cm Mineralfaserdämmung, WLG 035, 2 Dach über Treppenhaus Zwischensparrendämmung,12 cm Mineralfaserdämmung, WLG 030 3 Modernisierung der Heizungsanlage Einbau eines Gasbrennwertkessels mit bivalentem Solarspeicher vorgehängte hinterlüftete Fassade, horizontale Lärchenverschalung (zeitlich bereinigt, klimabereinigt) Brennstoff- Qualität der Gebäudehülle – WarmSeite 2 Klimamenge wasser faktor [kWh] Angegeben ist von der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmebis Heizung Warmwasser Kennwert [kWh]261,2 kWh/(m²·a) verlust (Formelzeichen in der EnEV: HT’). Er ist ein Maß für die durchschnittliche energetische Qualität aller wärmeübertragenden Umfassungsflächen (Außenwände, Decken, Fenster etc.) eines Gebäudes. Kleine Werte signaliErdgas 1.9.2005 32890 1.9.2004 CO2-Emissionen * 69,3 kg/(m²·a) sieren einen guten baulichen Wärmeschutz. Endenergiebedarf Energetische Energieträger Empfehlungen zur kostengünstigen Modernisierung Energieverbrauchskennwert – Seite 3 Nachweis der Der Einhaltung § 3 oder § 9 Abs.wird 1 der EnEV (Vergleichswerte) ausgewiesenedes Energieverbrauchskennwert für das Gebäude auf der Basis der Abrechnung von Heiz- und ggf. Warmwasserkosten nach der Heizkostenverordnung und auf Grund anderer geeigneter Verbrauchsdaten ermitEnergetische Qualität der Gebäudehülle telt. Dabei werden die Energieverbrauchsdaten des gesamten Gebäudes und nicht der einzelnen Wohn- oder NutzDurchschnitt Gebäude Ist-Wert kWh/(m²a) Gebäude Ist-Wert W/(m²K) einheiten 293,7 zugrunde gelegt. Über Klimafaktoren wird H der gemessene 0,90 Energieverbrauch für die Heizung hinsichtlich T’ der konkreten Wetterdaten auf einen deutschlandweiten Mittelwert So führen beispielsweise 170,7örtlichen 0,68 umgerechnet. EnEV-Anforderungswert kWh/(m²a) EnEV-Anforderungswert HT’ W/(m²K) hohe Verbräuche in einem einzelnen harten Winter nicht zu einer schlechteren Beurteilung des Gebäudes. Der Vergleichswerte Endenergiebedarf Energieverbrauchskennwert gibt Hinweise auf die energetische Qualität des Gebäudes und seiner Heizungsanlage. Endenergiebedarf Kleine Werte„Normverbrauch“ (grüner Bereich) signalisieren einen geringenDie Verbrauch. Ein Rückschluss auf den künftig modellhaft ermittelten Vergleichswerte beziehen sich zu erwarGebäude, denen die Wärme2a) für HeizungWohneinheiten und Gesamt in kWh/(m Endenergiebedarf in kWh/(m2a) für auf tenden Verbrauch ist Jährlicher jedoch nicht möglich; insbesondere können die inVerbrauchsdaten einzelner 0 50 100 150 200 250 300 350 400 >400 Energieträger Warmwasser durch Heizkessel bereit- Verhalten Heizung Hilfsgeräte Lage im Gebäude, von der jeweiligen Nutzung und im vomGebäude individuellen stark differieren, weil sie von derenWarmwasser gestellt wird. abhängen. Erdgas 28,3 257,9 229,6 Soll ein Energieverbrauchskennwert verglichen werden, D Wo urch hn sch ge bä nitt ud e MF we H en sen erg tlich etis mo ch n de rnis icht EF iert we H en sen erg tlich etis mo ch n ic de rnis ht iert u u EF gu H ene tm od rgetis ern isie ch rt ba ba ssiv ha EF HN eu Pa Erneuerbare 3,3 3,3 der keinen Warmwasseranteil enthält, ist zu beachten, Gemischt genutzte Gebäude dass auf die Warmwasserbereitung je nach GebäudeFür Energieausweise bei gemischt genutzten Gebäuden enthält besondere Vorgagröße 20die – 40Energieeinsparverordnung kWh/(m²·a) entfallen können. ben. Danach sind - je nach Fallgestaltung - entweder ein gemeinsamer Energieausweis für alle Soll ein Energieverbrauchskennwert eines mitNutzungen Fern- oder oder für Nahwärme beheizten Gebäudes verglichen Wohnungen und für die übrigen Nutzungen zwei getrennte Energieausweise auszustellen; dieswerden, ist aufistSeite 1 der Energien Vergleichswerte Endenergiebedarf zu beachten, dass hier normalerweise ein um 15 – 30 % Ausweise erkennbar. MF HN eu Strom-Mix us Primärenergiebedarf Einsetzbarkeit alternativer Energieversorgungssysteme nach § 5 EnEV vor Baubeginn berücksichtigt 0 50 100 * 150 geringerer Energieverbrauch als bei vergleichbaren Gebäuden mit Kesselheizung zu erwarten ist. 200 250 300 350 400 >400 D Wo urch hn sch ge bä nitt ud e MF we H en sen erg tlich etis mo ch n de rnis icht EF ie rt we H en sen erg tlich etis mo ch n ic de rnis ht iert u ba u EF gu H ene tm od rgetis ern isie ch rt ba Warmwasser Erläuterungen zum Verfahren ssiv ha Heizung us Erneuerbare Energieträger werden genutzt für: X EF HN eu Pa Lüftungskonzept MF HN eu Lüftung Das Verfahren zur Ermittlung von Energieverbrauchskennwerten ist durch die Energieeinsparverordnung vorgegeben. Die Werte sind spezifische Werte pro Quadratmeter Gebäudenutzfläche (AN) nach Energieeinsparverordnung. Der tatsächlich gemessene Verbrauch einer Wohnung durch: oder eines Gebäudes weicht insbesondere wegen des Witterungseinflusses und sich ändernden Nutzerverhaltens vom angegebenen Die Lüftung erfolgt Energieverbrauchskennwert ab. Fensterlüftung Schachtlüftung ** Lüftungsanlage Wärmerückgewinnung * EFH –ohne Einfamilienhäuser, MFH – Mehrfamilienhäuser Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung weitere Empfehlungen auf gesondertem Blatt Hinweis: Modernisierungsempfehlungen für das Gebäude dienen lediglich der Information. Sie sind nur kurz gefasste Hinweise und kein Ersatz für eine Energieberatung. Beispielhafter Variantenvergleich (Angaben freiwillig) Ist-Zustand Modernisierung gemäß Nummern: Primärenergiebedarf [kWh/(m²·a)] Einsparung gegenüber Ist-Zustand [%] Endenergiebedarf [kWh/(m²·a)] Einsparung gegenüber Ist-Zustand [%] CO2-Emissionen [kg/(m²·a)] Einsparung gegenüber Ist-Zustand [%] 293,7 261,2 69,3 Modernisierungsvariante 1 Modernisierungsvariante 2 1, 2 1, 2, 3 164,7 120,2 45% 59% 143,9 101,1 45% 61% 37 28 47% 60% Erläuterungen zum Berechnungsverfahren Das verwendete Berechnungsverfahren ist durch die Energieeinsparverordnung vorgegeben. Insbesondere wegen standardisierter Randbedingungen erlauben die angegebenen Werte keine Rückschlüsse auf den tatsächlichen Energieverbrauch. Die ausgewiesenen Bedarfswerte sind spezifische Werte nach der EnEV pro Quadratmeter Gebäudenutzfläche (AN). * freiwillige Angabe ** EFH – Einfamilienhäuser, MFH – Mehrfamilienhäuser Aussteller Dipl.-Ing. Michaela Hoppe Lehrstuhl für Bauphysik Technische Universität München Unterschrift des Ausstellers 20. 11. 2005 Datum Unterschrift Abb. 3 Musterseiten des Energieausweises für Wohngebäude nach Energieeinsparverordnung 2007 [EnEV 2007] Problematisch stellt sich in diesem Zusammenhang der heterogene fachliche Hintergrund der möglichen Energieausweisaussteller dar [Hauser et al. 2007]. Ziel des vorliegenden Sanierungsleitfadens ist es daher, den Energieausweisausstellern, deren Kernkompetenz nicht im Bereich des Bauwesens liegt, fachliche Unterstützung bei der Angabe baulicher Modernisierungstipps zu geben. Sanierungsleitfaden Vor dem oben angesprochenen Hintergrund steigender Energiepreise sind viele Immobilienbesitzer willens, Schritte zur Senkung des Energieverbrauchs ihrer Immobilie zu unternehmen. Dennoch herrscht große Unsicherheit über die gestalterischen und baukonstruktiven Möglichkeiten bei der energetischen Sanierung von Bestandsgebäuden. Die Entscheidungsfindung ist häufig von Bedenken hinsichtlich bauphysikalischer Konsequenzen und der Wirtschaftlichkeit baulicher Maßnahmen geprägt, was häufig zu Standardlösungen wie z.B. einem Wärmedämmverbundsystem mit Polystyrolhartschaumdämmung führt. Ein zentrales Anliegen der vorliegenden Arbeit ist es daher, sinnvolle Alternativen zu herkömmlichen Sanierungsansätzen unter Einsatz eines Materials aufzuweisen, das hohe ökologische, bautechnische und bauphysikalische Qualitäten aufweist, einfach zu verarbeiten ist und zudem eine hohe gestalterische Vielfalt besitzt, wie Holz und Holzwerkstoffe. Holz und Holzwerkstoffe sind ein gut geeignetes Baumaterial für energetische Sanierungsmaßnahmen, da sie neben einer positiven CO2-Bilanz (siehe Abbildung 4) und Wiederverwertbarkeit auch hervorragende technische Eigenschaften aufweisen. Holz weist eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht und wird daher vielfach als Fassadenbekleidungsmaterial eingesetzt [Wegener/Zimmer 2003] [Herzog et al. 2004] Der entstandene Sanierungsleitfaden richtet sich an Energieausweisaussteller aber auch interessierte Bauherren und gibt grundsätzliche Information zu den Sanierungsmöglichkeiten. Die wichtigsten hierbei behandelten Aspekte sind •• •• •• •• •• •• die energetische Bewertung des Bestandsgebäudes, eine Zusammenstellung der situationsspezifischen Anforderungen, die Darstellung möglicher Sanierungsmaßnahmen, die Angabe von Auswahlkriterien, eine Aufstellung der anfallenden Baukosten sowie eine Untersuchung der Wirtschaftlichkeit der einzelnen Maßnahmen. Zusammenfassung — Summary 3 Forstliche Produktion Rundholztransport (50 km) Rundholztransport (300 km) Energiespeicher Fichtenholz Einschnitt Technische Trocknung Gespeicherte Sonnenenergie Verbrauch an fossiler Primärenergie Abb. 4 Energiebilanz für die Produktion von getrocknetem Nadelschnittholz (weiße Kreise: fossiler Energieaufwand im Verhältnis zu der in Holz gespeicherten Energie); [Wegener/Zimmer 2003] Maßnahmenblätter Dem Sanierungsleitfaden liegen zudem Maßnahmenblätter bei (siehe Abbildung 5 bzw. Kapitel 8: Maßnahmenblätter), die eine kompakte Darstellung der einzelnen Sanierungsansätze auf je einer Doppelseite beinhalten. Sie richten sich vorrangig an Bauherren und können einem Energieausweis zur Erläuterung der Modernisierungstipps beigefügt werden. Diese beinhalten eine graphische Darstellung der betrachteten Situation im Ausgangssowie im Sanierungszustand und eine kurze Beschreibung der Sanierungsmaßnahme. Daneben findet der Nutzer eine Aufstellung der Vor- und Nachteile sowie Erläuterungen zu den wichtigsten baukonstruktiven und bauphysikalischen Aspekten wie Wärmeschutz, Wärmebrücken, Feuchteschutz, Schallschutz und Brandschutz. Den Abschluss bildet eine kurze Übersicht über die Wirtschaftlichkeit der untersuchten Maßnahme. Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Diese Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erfolgt in Form einer Tabelle (siehe Tabelle 1 auf der nächsten Seite), die den mittleren Baukosten für die eingesparte kWh Heizenergie die mittleren Energiekosten gegenüberstellt. In die Betrachtung fließt die Bandbreite der unterschiedlichen energetischen Ausgangszustände (U-Wert im Bestand, Heizungsanlage) ein. Eine Maßnahme stellt sich immer dann in privatwirtschaftlichem Sinne als wirtschaftlich dar, wenn die Kosten der eingesparten kWh unter den mittleren Energiekosten im Betrachtungszeitraum liegen. P10-28 8. alt monolithische Außenwand, ungedämmt 1 2 3 Maßnahmenblätter neu vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) 1 2 3 Außenwand 1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8 8. Maßnahmenblätter Außenwand Abb. 8.13 Ausgangssituation Brandschutz Bei Gebäuden geringer Höhe (OK Fußboden des obersten Geschosses d 7 m) bestehen keine besonderen Brandschutzanforderungen an die Außenwandbekleidung. Bei höheren Gebäuden dürfen nur Materialien der Baustoffklasse B1 (schwerentflammbar) eingesetzt werden, wobei die Unterkonstruktion auch in B2 (normalentflammbar) ausgeführt werden darf, wenn keine Bedenken bestehen. Schallschutz Der Luftschallschutz einer Außenwand kann durch eine vorgehängte hinterlüftete Fassade tendenziell verbessert werden. Notwendig ist hierfür die verwendung eines schallabsorbierenden Dämmstoffes. Die Verbesserung ist abhängig vom vorhandenen Material, der Dämmstoffdicke und der Fassadenkonstruktion. Abb. 8.14 Sanierungsmaßnahme Diese Sanierungsmöglichkeit bietet neben baukonstruktiven und bauphysikalischen Vorteilen auch die Möglichkeit zu einer Neugestaltung der Fassade. Vorteile Nachteile + geringe Nutzungsbeeinträchtigung während der Bauphase + bauphysikalisch unproblematisch + geringfügige Unebenheiten und kleinere (optische) Schäden der Fassade können belassen werden + guter Schlagregenschutz + gestalterische Vielfalt + Eigenleistung der Bauherren möglich + für den Einsatz von Vakuumdämmpaneelen geeignet – ggf. Schwierigkeiten bei der Einhaltung der Abstandsflächen Feuchteschutz Der Feuchteschutz bestehender Wände wird durch den zusätzlichen Aufbau einer fachgerecht ausgeführten vorgehängten hinterlüfteten Fassade verbessert. Ein Feuchteschutznachweis nach DIN 4108-3 ist nicht erforderlich, wenn eine ausreichende Hinterlüftung (d t 2 cm) mit Be- und Entlüftungsöffnungen von mindestens 50 cm2 pro 1 m Wandlänge gewährleistet ist. U-Werte vorhanden UAW = 0,9 - 1,7 W/m2K U-Wert nach EnEV UAW d 0,35 W/m2K erforderliche Dämmstoffdicke Luftdichtheit 1) Eine vorgehängte hinterlüftete Fassade bildet keine luftdichte Schicht. Die luftdichte Schicht muss auf der Innenseite, im ausreichend warmen Bereich, z.B. durch einen intakten Innenputz, ausgebildet werden. 7 - 11 cm geeignete Dämmstofftypen 2) Wirtschaftlichkeit WAB Tabelle 8.5 stellt die zugrunde gelegten Investitionskosten unter Berücksichtigung ohnehin erforderlicher Instandsetzungsmaßnahmen sowie die erreichbare Heizenergieeinsparung in Abhängigkeit vom vorhandenen U-Wert und der Heizungsanlage dar. Die energetische Sanierungsmaßnahme lässt sich dann wirtschaftlich darstellen, wenn über den gewählten Betrachtungszeitraum von 20 Jahren die Kosten einer eingesparten kWh Heizenergie unter dem mittlerem Energiepreis liegt. osiehe auchKapitel 7.2 Außenwand Tabelle 8.5 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Wärmeschutz Werden bei einer Außenwand Bekleidungen von außen angebracht, begrenzt die Energieeinsparverordnung (EnEV) 2004 den U-Wert der Wand auf UAW d 0,35 W/(m²K). 1) Für vorgehängte hinterlüftete Fassaden dürfen nur genormte oder bauaufsichtlich zugelassene Dämmstoffe eingesetzt werden. Abhängig vom Wärmebrückeneinfluss und dem U-Wert der vorhandenen Konstruktion, lassen sich mit einer Dämmstoffdicke von 11 cm (Bemessungswert für die Wärmeleitfähigkeit O = 0,045 W/(mK)) U-Werte von 0,28-0,32 W/m²K erreichen. Höhere Dämmstoffdicken und dementsprechend niedrigere U-Werte sind, situationsabhängig, möglich. 2) 3) 4) Durch Einsatz von Vakuumdämmpaneelen von nur 4 cm Dicke (O = 0,006 W/(mK)) lassen sich, bei minimalem zusätzlichen Wandaufbau, sogar U-Werte von 0,13 - 0,14 W/(m²K) verwirklichen. Die Einbausituation hinter der vorgehängten hinterlüfteten Fassade schützt diese vor mechanischer Beschädigung. Wärmebrücken Wärmetechnische Unregelmäßigkeiten im Aufbau der bestehenden tragenden Wand, etwa durch Betonteile, werden durch die Wärmedämmung der hinterlüfteten Fassade in ihrer Wärmebrückenwirkung deutlich reduziert. An den Befestigungspunkten der Unterkonstruktion entstehende Wärmebrücken reduzieren den Wärmedurchlasswiderstand der Dämmschicht. Es empfiehlt sich deshalb, die Unterkonstruktion aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit (z.B. Holz) sowie in zwei gegeneinander versetzten Ebenen auszuführen. Um Wärmeverluste an den Anschlussstellen an andere Bauteile (Dach, Fenster, etc.) zu vermeiden, sollte die Wärmedämmebene an diesen Stellen nicht unterbrochen werden (Abb. 8.15). Innenputz tragende Massivwand (Mauerwerk, Stahlbeton,...) Außenputz Unterkonstruktion, zweilagig Wärmedämmung, zweilagig Hinterlüftung Traglattung, evtl. Konterlattung Bekleidung (Holzwerkstoffplatte, Horizontalschalung, Vertikalschalung,...) min. 2 cm Auf der ausreichend standsichere und trockene Wand wird mit Hilfe einer Holzunterkonstruktion eine Wärmedämmschicht aus Matten- oder weichen Plattendämmstoffen angebracht. Durch die Unterkonstruktion (UK) können kleinere Unebenheiten in der Wandfläche einfach ausgeglichen werden. Die Wärmedämmung wird durch die hinterlüftete vorgehängte Bekleidung vor Witterungseinflüssen wie z.B. Schlagregen geschützt. Als Bekleidungsmaterial ist eine hohe Vielfalt an Holz- und anderen Werkstoffen geeignet. P10-29 5) Abb. 8.15 Anschlussproblematik 6) Bemessungswert für die Wärmeleitfähigkeit: 0,035 bis 0,045 W/(mK). Anwendungstypen nach DIN 4108-10. Abgezogen werden können alle wegen einer ohnehin erforderlichen Instandsetzung anfallenden Kosten wie Gerüst, Reinigung und teilweise Ausbesserung der vorhandenen Putzflächen sowie Anstrich der Fassade. Der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung werden das Mittel der Baukosten unter Berücksichtigung sowieso anstehender Sanierungsmaßnahmen (Sowiesokosten) sowie ein Kalkulationszinssatz von 4% zugrunde gelegt. Die Maßnahme stellt sich wirtschaftlich dar, wenn innerhalb des gewählten Betrachtungszeitraums die Kosten der eingesparten kWh unter dem mittlerem Energiepreis liegt. Innerhalb des gewählten Betrachtungszeitraums von 20 Jahren. Stand August 2006. Baukosten Gerüst WD Mineralfaser (O = 0,040 W/mK) Bekleidung auf UK, Holz, gestrichen Summe von €/Einheit bis 11,00 15,00 6,40 15,00 21,00 9,60 90,00 100,00 82,00 116,00 70,00 abzüglich Sowiesokosten 3) Wirtschaftlichkeit 4) U-Wert im Bestand mittlere bauteilbezogene Heizenergieeinsparung • Altanlage e = 1,7 • moderne Anlage (NT) e = 1,5 mittlere Kosten der eingesparten kWh 5) • Altanlage e = 1,7 • moderne Anlage (NT) e = 1,5 mittlerer Energiepreis 5) ausgehend von 6,0 ct/kWh 6) und einer inflationsbereinigten Energiepreissteigerung von... Einheit m2 m2 m2 m2 m2 von 0,9 bis 1,7 Einheit W/m2K kWh/m2a kWh/m2a 71 62 174 153 7,3 8,3 3,0 3,4 ct/kWh ct/kWh 1% 4% 7% 6,7 9,6 14,6 ct/kWh ct/kWh ct/kWh Abb. 5 Musterseiten Maßnahmenblätter: nachträgliche Dämmung einer monolithischen Außenwand durch eine vorgehängte hinterlüftete Fassade Tabelle Mustertabelle Wirtschaftlichkeitsbetrachtung: nachträgliche Dämmung einer monolithischen Außenwand durch eine vorgehängte hinterlüftete Fassade Baukosten Gerüst WD Mineralfaser (λ = 0,040 W/mK) Bekleidung auf UK, Holz, gestrichen Summe von €/Einheit bis 11,00 15,00 6,40 15,00 21,00 9,60 90,00 100,00 82,00 116,00 70,00 abzüglich Sowiesokosten 1) Wirtschaftlichkeit 2) U-Wert im Bestand mittlere bauteilbezogene Heizenergieeinsparung •• Altanlage e = 1,7 •• moderne Anlage (NT) e = 1,5 mittlere Kosten der eingesparten kWh 3) •• Altanlage e = 1,7 •• moderne Anlage (NT) e = 1,5 mittlerer Energiepreis 3) ausgehend von 6,0 ct/kWh 4) und einer inflationsbereinigten Energiepreissteigerung von... Einheit m2 m2 m2 m2 1) Abgezogen werden können alle wegen einer ohnehin erforderlichen Instandsetzung anfallenden Kosten wie Gerüst, Reinigung und teilweise Ausbesserung der vorhandenen Putzflächen sowie Anstrich der Fassade. 2) Der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung werden das Mittel der Baukosten unter Berücksichtigung sowieso anstehender Sanierungsmaßnahmen (Sowiesokosten) sowie ein Kalkulationszinssatz von 4% zugrunde gelegt. Die Maßnahme stellt sich wirtschaftlich dar, wenn innerhalb des gewählten Betrachtungszeitraums die Kosten der eingesparten kWh unter dem mittleren Energiepreis liegen. 3) innerhalb des gewählten Betrachtungszeitraums von 20 Jahren; m2 von 0,9 bis 1,7 Einheit W/(m2K) 71 62 174 153 kWh/m2a kWh/m2a 7,3 8,3 3,0 3,4 ct/kWh ct/kWh 1% 4% 7% 6,7 9,6 14,6 ct/kWh ct/kWh ct/kWh 4) Stand August 2006; Zusammenfassung — Summary Energy savings potential in existing buildings in Germany In Germany around 30% of end-use energy consumption – and therefore approx. 20% of CO2 emissions – is accounted for by private households. The main portion of this, at around 76%, falls on space heating (Figure 1). trade, service industry, retail 15.8 % households 28.8 % industry 26.8 % other process heat mechanical energy 4.2% 7.2% hot water lighting 1.5% 11.3% transport 28.6 % space heating 75.8% Fig. 1 Left: Breakdown of end-use energy consumption. Right: Breakdown of energy consumption in private households. Figures for 2005 [BMWi 2006] Against a background of advancing climate change, brought about by CO2 emissions, and rising energy prices, it becomes ever more important not only to use renewable energy sources but also to improve the energy performance of existing buildings. A comparison between the energy savings that can be gained through targeted improvements to existing buildings and the amount of energy currently generated from renewable sources illustrates the potential in this field. In 2006, for example, the estimates for residential buildings alone exceed many times the total figures for energy generated from renewable sources (Figure 2). There is therefore tremendous potential for saving energy in buildings – primarily through improving thermal insulation, but also through a range of other targeted measures. Energy performance certificates for buildings A significant step in this connection is the introduction of energy certificates for buildings (Figure 3). Of interest to property owners, buyers and tenants, this certificate sets out in compact form the annual energy requirements of the building in question. It also comes with recommendations on how to modernise the building (structure and installations) with the aim of reducing energy consumption. One problem with this 700,000 Energy [GWh] 600,000 heating passive use of solar energy in residential buildings 500,000 89,800 83,200 400,000 300,000 200,000 100,000 72,700 energy savings potential in residential buildings 640,000 electricity Summary 5 0 Fig. 2 Energy supplied from renewable sources in Germany in 2006, compared to the energy savings achievable through improving the energy performance of existing residential building [Hauser 2007]. 6 Zusammenfassung — Summary ENERGIEAUSWEIS für Wohngebäude gemäß den §§ 16 ff. Energieeinsparverordnung (EnEV) Erläuterungen 4 ENERGIEAUSWEIS Energiebedarf – Seite 2 Der Energiebedarf wird in diesem Energieausweis durch den Jahres-Primärenergiebedarf und den Endenergiefür Wohngebäude bedarf dargestellt. Diese Angaben werden rechnerisch ermittelt. Die angegebenen Werte werden auf der Grundlage der§§Bauunterlagen bzw. gebäudebezogener gemäß den 16 ff. Energieeinsparverordnung (EnEV) Daten und unter Annahme von standardisierten Randbedingungen (z.B. standardisierte Klimadaten, definiertes Nutzerverhalten, standardisierte Innentemperatur und innere Wärmegewinne usw.) berechnet. So lässt sich die energetische Qualität des Gebäudes unabhängig vom Nutzerverhalten und der Wetterlage beurteilen. Insbesondere wegen standardisierter Randbedingungen erlauben die angegebenen 3 Gemessener Energieverbrauch des Gebäudes Werte keine Rückschlüsse auf den tatsächlichen Energieverbrauch. Primärenergiebedarf – Seite 2 ENERGIEAUSWEIS Energieverbrauchskennwert Der Primärenergiebedarf bildet die Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes ab. Er berücksichtigt neben der Endenergie auch die so genannte „Vorkette“ (Erkundung, Gewinnung, Verteilung, Umwandlung) der jeweils eingesetzDieses Gebäude: für Wohngebäude ten Energieträger (z. B. Heizöl, Gas, Strom, erneuerbare Energien etc.). Kleine Werte (grüner Bereich) signalisieren gemäß den §§ 16 ff.einen Energieeinsparverordnung geringen Bedarf und (EnEV) damit eine hohe 194,04 Energieeffizienz und Ressourcen und Umwelt schonende EnergiekWh/(m²·a) nutzung. Zusätzlich können die mit dem Energiebedarf verbundenen CO 2-Emissionen des Gebäudes freiwillig angegeben werden. 2 Berechneter Energiebedarf des Gebäudes Endenergiebedarf – Seite 2 Der nach technischen Regeln jährlich für Heizung, 0 Endenergiebedarf 50 100 gibt die 150 200 250 berechnete, 300 350 benötigte 400 Energiemenge >400 Lüftung und Warmwasserbereitung an („Normverbrauch“). Er wird unter Standardklima und -nutzungsbedingungen Maß für die Energieeffizienz eines Gebäudes und seiner Anlagentechnik. Der Endenergiebedarf ist die Energiemenge, die dem Gebäude bei standardisierten Bedingungen unter Berücksichtigung der EnerPrimärenergiebedarf „Gesamtenergieeffizienz“ gieverluste zugeführt werden muss, damit die standardisierte Innentemperatur, der Warmwasserbedarf und die not293,7 wendige Lüftung sichergestellt werden Kleine Werte (grüner Bereich) signalisieren einen geringen Bedarf kWh/(m²·a) Energieverbrauch für können. Warmwasser: X enthalten und damit eine hohe Energieeffizienz. nicht enthalten Die Vergleichswerte für den Energiebedarf sind modellhaft ermittelte Werte und sollen Anhaltspunkte für grobe Vergleiche der Werte dieses Gebäudes mit den Vergleichswerten ermöglichen. Es sind ungefähre Bereiche angeVerbrauchserfassung – Heizung und Warmwasser geben, in denen die Werte für die einzelnen liegen. diese Werte auch 0 50 100 150 200 250 Vergleichskategorien 300 350 Energieverbrauchskennwert 400Im Einzelfall >400 können in kWh/(m²a) außerhalb derAbrechnungszeitraum angegebenen Bereiche liegen. Anteil Modernisierungsempfehlungen zum Energieausweis gemäß § 20 Energieeinsparverordnung Gebäude Adresse Hauptnutzung / Gebäudekategorie Fam. Eder, München Obermenzing Energiebedarferrechnet und ist ein Wohnhaus X sind möglich sind nicht möglich Empfohlene Modernisierungsmaßnahmen Nr. Bau- oder Anlagenteile Maßnahmenbeschreibung Außenwanddämmung, 12 cm Mineralfaserdämmung, WLG 035, 1 Außenwand 2 Dach über Treppenhaus Zwischensparrendämmung,12 cm Mineralfaserdämmung, WLG 030 3 Modernisierung der Heizungsanlage Einbau eines Gasbrennwertkessels mit bivalentem Solarspeicher vorgehängte hinterlüftete Fassade, horizontale Lärchenverschalung (zeitlich bereinigt, klimabereinigt) Brennstoff- Qualität der Gebäudehülle – WarmSeite 2 Klimamenge wasser faktor [kWh] Angegeben ist von der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmebis Heizung Warmwasser Kennwert [kWh]261,2 kWh/(m²·a) verlust (Formelzeichen in der EnEV: HT’). Er ist ein Maß für die durchschnittliche energetische Qualität aller wärmeübertragenden Umfassungsflächen (Außenwände, Decken, Fenster etc.) eines Gebäudes. Kleine Werte signaliErdgas 1.9.2005 32890 1.9.2004 CO kg/(m²·a) sieren einen guten baulichen Wärmeschutz. 2-Emissionen * 69,3 Endenergiebedarf Energetische Energieträger Empfehlungen zur kostengünstigen Modernisierung Energieverbrauchskennwert – Seite 3 Nachweis der Der Einhaltung § 3 oder § 9 Abs.wird 1 der EnEV (Vergleichswerte) ausgewiesenedes Energieverbrauchskennwert für das Gebäude auf der Basis der Abrechnung von Heiz- und ggf. Warmwasserkosten nach der Heizkostenverordnung und auf Grund anderer geeigneter Verbrauchsdaten ermitEnergetische Qualität der Gebäudehülle telt. Dabei werden die Energieverbrauchsdaten des gesamten Gebäudes und nicht der einzelnen Wohn- oder NutzDurchschnitt kWh/(m²a) Gebäude Ist-Wert W/(m²K) einheiten 293,7 zugrunde gelegt. Über Klimafaktoren wird H der gemessene 0,90 Energieverbrauch für die Heizung hinsichtlich T’ der konkreten Wetterdaten auf einen deutschlandweiten Mittelwert So führen beispielsweise 170,7örtlichen 0,68 umgerechnet. EnEV-Anforderungswert kWh/(m²a) EnEV-Anforderungswert HT’ W/(m²K) hohe Verbräuche in einem einzelnen harten Winter nicht zu einer schlechteren Beurteilung des Gebäudes. Der Vergleichswerte Endenergiebedarf Energieverbrauchskennwert gibt Hinweise auf die energetische Qualität des Gebäudes und seiner Heizungsanlage. Endenergiebedarf Kleine Werte„Normverbrauch“ (grüner Bereich) signalisieren einen geringenDie Verbrauch. Ein Rückschluss auf den künftig modellhaft ermittelten Vergleichswerte beziehen sich zu erwarGebäude, denen die Wärme2a) für HeizungWohneinheiten und Gesamt in kWh/(m Endenergiebedarf in kWh/(m2a) für auf tenden Verbrauch ist Jährlicher jedoch nicht möglich; insbesondere können die inVerbrauchsdaten einzelner 0 50 100 150 200 250 300 350 400 >400 Energieträger Warmwasser durch Heizkessel bereit- Verhalten Heizung Hilfsgeräte Lage im Gebäude, von der jeweiligen Nutzung und im vomGebäude individuellen stark differieren, weil sie von derenWarmwasser gestellt wird. abhängen. Erdgas 28,3 257,9 229,6 Soll ein Energieverbrauchskennwert verglichen werden, Primärenergiebedarf D Wo urch hn sch ge bä nitt ud e MF we H en sen erg tlich etis mo ch n de rnis icht EF iert we H en sen erg tlich etis mo ch n ic de rnis ht iert u u EF gu H ene tm od rgetis ern isie ch rt ba ba ssiv ha EF HN eu Pa Erneuerbare 3,3 3,3 der keinen Warmwasseranteil enthält, ist zu beachten, Gemischt genutzte Gebäude dass auf die Warmwasserbereitung je nach GebäudeFür Energieausweise bei gemischt genutzten Gebäuden enthält besondere Vorgagröße 20die – 40Energieeinsparverordnung kWh/(m²·a) entfallen können. ben. Danach sind - je nach Fallgestaltung - entweder ein gemeinsamer Energieausweis für alle Soll ein Energieverbrauchskennwert eines mitNutzungen Fern- oder oder für Nahwärme beheizten Gebäudes verglichen Wohnungen und für die übrigen Nutzungen zwei getrennte Energieausweise auszustellen; dieswerden, ist aufistSeite 1 der Energien Vergleichswerte Endenergiebedarf zu beachten, dass hier normalerweise ein um 15 – 30 % Ausweise erkennbar. MF HN eu Strom-Mix us Gebäude Ist-Wert Einsetzbarkeit alternativer Energieversorgungssysteme nach § 5 EnEV vor Baubeginn berücksichtigt 0 50 100 * 150 geringerer Energieverbrauch als bei vergleichbaren Gebäuden mit Kesselheizung zu erwarten ist. 200 250 300 350 400 >400 D Wo urch hn sch ge bä nitt ud e MF we H en sen erg tlich etis mo ch n de rnis icht EF ie rt we H en sen erg tlich etis mo ch n ic de rnis ht iert u ba ba u EF gu H ene tm od rgetis ern isie ch rt EF HN eu Warmwasser Erläuterungen zum Verfahren ssiv ha Lüftung MF HN eu Heizung us Erneuerbare Energieträger werden genutzt für: Das Verfahren zur Ermittlung von Energieverbrauchskennwerten ist durch die Energieeinsparverordnung vorgegeben. Die Werte sind spezifiPa Lüftungskonzept sche Werte pro Quadratmeter Gebäudenutzfläche (A ) nach Energieeinsparverordnung. Der tatsächlich gemessene Verbrauch einer WohN nung durch: oder eines Gebäudes weicht insbesondere wegen des Witterungseinflusses und sich ändernden Nutzerverhaltens vom angegebenen Die Lüftung erfolgt Energieverbrauchskennwert ab. Fensterlüftung Schachtlüftung ** Lüftungsanlage Wärmerückgewinnung * EFH –ohne Einfamilienhäuser, MFH – Mehrfamilienhäuser Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung X weitere Empfehlungen auf gesondertem Blatt Hinweis: Modernisierungsempfehlungen für das Gebäude dienen lediglich der Information. Sie sind nur kurz gefasste Hinweise und kein Ersatz für eine Energieberatung. Beispielhafter Variantenvergleich (Angaben freiwillig) Ist-Zustand Modernisierung gemäß Nummern: Primärenergiebedarf [kWh/(m²·a)] Einsparung gegenüber Ist-Zustand [%] Endenergiebedarf [kWh/(m²·a)] Einsparung gegenüber Ist-Zustand [%] CO2-Emissionen [kg/(m²·a)] Einsparung gegenüber Ist-Zustand [%] Modernisierungsvariante 1 Modernisierungsvariante 2 1, 2 1, 2, 3 293,7 164,7 120,2 45% 59% 261,2 143,9 101,1 45% 61% 37 28 69,3 47% 60% Erläuterungen zum Berechnungsverfahren Das verwendete Berechnungsverfahren ist durch die Energieeinsparverordnung vorgegeben. Insbesondere wegen standardisierter Randbedingungen erlauben die angegebenen Werte keine Rückschlüsse auf den tatsächlichen Energieverbrauch. Die ausgewiesenen Bedarfswerte sind spezifische Werte nach der EnEV pro Quadratmeter Gebäudenutzfläche (AN). * freiwillige Angabe ** EFH – Einfamilienhäuser, MFH – Mehrfamilienhäuser Aussteller Dipl.-Ing. Michaela Hoppe Lehrstuhl für Bauphysik Technische Universität München Unterschrift des Ausstellers 20. 11. 2005 Datum Unterschrift Fig. 3 Sample pages from the energy certificate for residential buildings according to the Energy Conservation Regulations 2007 [EnEV 2007] new system is that the persons involved in issuing these certificates come from a range of technical backgrounds, as provided for in the Energy Conservation Regulations 2007 (Energieeinsparverordnung 2007) [Hauser et al. 2007]. An important aspect of the research was therefore not only to develop sensible eco-friendly improvement strategies as regards a building´s structure and physical properties, but also to produce a practical manual that would give professional support to those persons whose job it is to issue the energy certificates, but whose core competence does not lie directly in the field of construction (e.g. installations engineers, chimney sweeps etc.) Manual of energy-efficiency improvements in buildings Because of the above-mentioned issue of rising energy costs, many property owners are willing to undertake measures to reduce the energy consumption of their buildings. Yet often there is great uncertainty about what measures to take and how these changes will impact on the look of the building. Worries about possible complications, e.g. damp, also affect decisions, as do concerns about the actual cost-effectiveness of any measures taken. This frequently leads to owners opting for conventional solutions, such as a composite thermal insulation system based on rigid foam polystyrene. A central aim of the study was to identify sensible alternatives to conventional modernisation approaches, alternatives that are based on the use of a material that has good ecological, structural and physical properties, is also easy to work and in addition offers great scope in terms of design. Timber is an excellent construction material for energy refurbishment measures, not only for the positive carbon dioxide balance (Figure 4) and good recyclability but also for its technical qualities. As a lightweight but strong material, timber is commonly used as a material for facade cladding [Wegener/Zimmer 2003] [Herzog et al. 2004]. Zusammenfassung — Summary 7 forestal production log transport (50 km) log transport (300 km) solar energy stored in spruce wood clearing drying stored solar energy fossile primary energy usage Fig. 4 Energy balance for timber production, white circles showing the cumulated fossile energy demand in comparison to the amount of energy stored within the material (grey circle) [Wegener/Zimmer 2003] The resulting manual takes a detailed look at the various options for modernisation, and as such is intended for both energy-certificate issuers and building owners who are interested in more in-depth information. The main aspects covered in the manual are: •• •• •• •• •• •• how to assess the energy performance of an existing building; a review of the requirements that have to be met; a presentation of the options for modernisation; the criteria for selecting options; an itemisation of the expected building costs; and an investigation of the cost-effectiveness of the individual measures. Fact sheets The manual is accompanied a series of fact sheets on the recommended measures (Figure 5) which set out, on a double page, what is involved in each case. They are directed primarily at the property owner and can be included with an energy certificate to provide further information on the recommended modernisation measures. The fact sheets contain a short description of the proposed measure, and illustrations to represent the situation before and after measures are taken. Plus a summary of the advantages and disadvantages, as well as an explanation of the main structural and physical aspects such as thermal insulation, thermal bridges, damp proofing, acoustic insulation and fire protection. To conclude the main parameters affecting the costeffectiveness of the particular measures are set out in a table. P10-28 8. alt monolithische Außenwand, ungedämmt 1 2 3 Maßnahmenblätter neu vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) 1 2 3 Außenwand 1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8 8. Maßnahmenblätter Außenwand Abb. 8.13 Ausgangssituation Brandschutz Bei Gebäuden geringer Höhe (OK Fußboden des obersten Geschosses d 7 m) bestehen keine besonderen Brandschutzanforderungen an die Außenwandbekleidung. Bei höheren Gebäuden dürfen nur Materialien der Baustoffklasse B1 (schwerentflammbar) eingesetzt werden, wobei die Unterkonstruktion auch in B2 (normalentflammbar) ausgeführt werden darf, wenn keine Bedenken bestehen. Schallschutz Der Luftschallschutz einer Außenwand kann durch eine vorgehängte hinterlüftete Fassade tendenziell verbessert werden. Notwendig ist hierfür die verwendung eines schallabsorbierenden Dämmstoffes. Die Verbesserung ist abhängig vom vorhandenen Material, der Dämmstoffdicke und der Fassadenkonstruktion. Abb. 8.14 Sanierungsmaßnahme Diese Sanierungsmöglichkeit bietet neben baukonstruktiven und bauphysikalischen Vorteilen auch die Möglichkeit zu einer Neugestaltung der Fassade. Vorteile Nachteile + geringe Nutzungsbeeinträchtigung während der Bauphase + bauphysikalisch unproblematisch + geringfügige Unebenheiten und kleinere (optische) Schäden der Fassade können belassen werden + guter Schlagregenschutz + gestalterische Vielfalt + Eigenleistung der Bauherren möglich + für den Einsatz von Vakuumdämmpaneelen geeignet – ggf. Schwierigkeiten bei der Einhaltung der Abstandsflächen Feuchteschutz Der Feuchteschutz bestehender Wände wird durch den zusätzlichen Aufbau einer fachgerecht ausgeführten vorgehängten hinterlüfteten Fassade verbessert. Ein Feuchteschutznachweis nach DIN 4108-3 ist nicht erforderlich, wenn eine ausreichende Hinterlüftung (d t 2 cm) mit Be- und Entlüftungsöffnungen von mindestens 50 cm2 pro 1 m Wandlänge gewährleistet ist. U-Werte vorhanden UAW = 0,9 - 1,7 W/m2K U-Wert nach EnEV UAW d 0,35 W/m2K erforderliche Dämmstoffdicke Luftdichtheit 1) Eine vorgehängte hinterlüftete Fassade bildet keine luftdichte Schicht. Die luftdichte Schicht muss auf der Innenseite, im ausreichend warmen Bereich, z.B. durch einen intakten Innenputz, ausgebildet werden. 7 - 11 cm geeignete Dämmstofftypen 2) Wirtschaftlichkeit WAB Tabelle 8.5 stellt die zugrunde gelegten Investitionskosten unter Berücksichtigung ohnehin erforderlicher Instandsetzungsmaßnahmen sowie die erreichbare Heizenergieeinsparung in Abhängigkeit vom vorhandenen U-Wert und der Heizungsanlage dar. Die energetische Sanierungsmaßnahme lässt sich dann wirtschaftlich darstellen, wenn über den gewählten Betrachtungszeitraum von 20 Jahren die Kosten einer eingesparten kWh Heizenergie unter dem mittlerem Energiepreis liegt. osiehe auchKapitel 7.2 Außenwand Tabelle 8.5 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Wärmeschutz Werden bei einer Außenwand Bekleidungen von außen angebracht, begrenzt die Energieeinsparverordnung (EnEV) 2004 den U-Wert der Wand auf UAW d 0,35 W/(m²K). 1) Für vorgehängte hinterlüftete Fassaden dürfen nur genormte oder bauaufsichtlich zugelassene Dämmstoffe eingesetzt werden. Abhängig vom Wärmebrückeneinfluss und dem U-Wert der vorhandenen Konstruktion, lassen sich mit einer Dämmstoffdicke von 11 cm (Bemessungswert für die Wärmeleitfähigkeit O = 0,045 W/(mK)) U-Werte von 0,28-0,32 W/m²K erreichen. Höhere Dämmstoffdicken und dementsprechend niedrigere U-Werte sind, situationsabhängig, möglich. 2) 3) 4) Durch Einsatz von Vakuumdämmpaneelen von nur 4 cm Dicke (O = 0,006 W/(mK)) lassen sich, bei minimalem zusätzlichen Wandaufbau, sogar U-Werte von 0,13 - 0,14 W/(m²K) verwirklichen. Die Einbausituation hinter der vorgehängten hinterlüfteten Fassade schützt diese vor mechanischer Beschädigung. Wärmebrücken Wärmetechnische Unregelmäßigkeiten im Aufbau der bestehenden tragenden Wand, etwa durch Betonteile, werden durch die Wärmedämmung der hinterlüfteten Fassade in ihrer Wärmebrückenwirkung deutlich reduziert. An den Befestigungspunkten der Unterkonstruktion entstehende Wärmebrücken reduzieren den Wärmedurchlasswiderstand der Dämmschicht. Es empfiehlt sich deshalb, die Unterkonstruktion aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit (z.B. Holz) sowie in zwei gegeneinander versetzten Ebenen auszuführen. Um Wärmeverluste an den Anschlussstellen an andere Bauteile (Dach, Fenster, etc.) zu vermeiden, sollte die Wärmedämmebene an diesen Stellen nicht unterbrochen werden (Abb. 8.15). Innenputz tragende Massivwand (Mauerwerk, Stahlbeton,...) Außenputz Unterkonstruktion, zweilagig Wärmedämmung, zweilagig Hinterlüftung Traglattung, evtl. Konterlattung Bekleidung (Holzwerkstoffplatte, Horizontalschalung, Vertikalschalung,...) min. 2 cm Auf der ausreichend standsichere und trockene Wand wird mit Hilfe einer Holzunterkonstruktion eine Wärmedämmschicht aus Matten- oder weichen Plattendämmstoffen angebracht. Durch die Unterkonstruktion (UK) können kleinere Unebenheiten in der Wandfläche einfach ausgeglichen werden. Die Wärmedämmung wird durch die hinterlüftete vorgehängte Bekleidung vor Witterungseinflüssen wie z.B. Schlagregen geschützt. Als Bekleidungsmaterial ist eine hohe Vielfalt an Holz- und anderen Werkstoffen geeignet. P10-29 5) Abb. 8.15 Anschlussproblematik 6) Bemessungswert für die Wärmeleitfähigkeit: 0,035 bis 0,045 W/(mK). Anwendungstypen nach DIN 4108-10. Abgezogen werden können alle wegen einer ohnehin erforderlichen Instandsetzung anfallenden Kosten wie Gerüst, Reinigung und teilweise Ausbesserung der vorhandenen Putzflächen sowie Anstrich der Fassade. Der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung werden das Mittel der Baukosten unter Berücksichtigung sowieso anstehender Sanierungsmaßnahmen (Sowiesokosten) sowie ein Kalkulationszinssatz von 4% zugrunde gelegt. Die Maßnahme stellt sich wirtschaftlich dar, wenn innerhalb des gewählten Betrachtungszeitraums die Kosten der eingesparten kWh unter dem mittlerem Energiepreis liegt. Innerhalb des gewählten Betrachtungszeitraums von 20 Jahren. Stand August 2006. Baukosten Gerüst WD Mineralfaser (O = 0,040 W/mK) Bekleidung auf UK, Holz, gestrichen Summe von €/Einheit bis 11,00 15,00 6,40 15,00 21,00 9,60 90,00 100,00 82,00 116,00 70,00 abzüglich Sowiesokosten 3) Wirtschaftlichkeit 4) U-Wert im Bestand mittlere bauteilbezogene Heizenergieeinsparung • Altanlage e = 1,7 • moderne Anlage (NT) e = 1,5 mittlere Kosten der eingesparten kWh 5) • Altanlage e = 1,7 • moderne Anlage (NT) e = 1,5 mittlerer Energiepreis 5) ausgehend von 6,0 ct/kWh 6) und einer inflationsbereinigten Energiepreissteigerung von... Einheit m2 m2 m2 m2 m2 von 0,9 bis 1,7 Einheit W/m2K kWh/m2a kWh/m2a 71 62 174 153 7,3 8,3 3,0 3,4 ct/kWh ct/kWh 1% 4% 7% 6,7 9,6 14,6 ct/kWh ct/kWh ct/kWh Fig. 5 Sample fact sheets: Insulating a monolithic exterior wall by fitting a ventilated façade. 8 Zusammenfassung — Summary Cost-effectiveness analysis The cost-effectiveness of each individual measure to improve energy efficiency is illustrated in the form of a table (Table 1 below) which compares the mean costs of carrying out building work to save one kilowatt-hour of heating energy with the mean energy costs to be expected in the future. A range of energy parameters (U-value in the existing building, heating system) is taken into account. An individual modernisation measure is thus only considered cost-effective when the costs for the kilowatt-hour saved lie below the mean energy costs in the time period. This table can help in the initial assessment of the cost-effectiveness of a particular modernisation measure. Table 1 Cost-effectiveness (sample table): Insulating a monolithic exterior wall by fitting a ventilated façade Building costs Scaffolding Insulation (λ = 0.040 W/mK) Cladding on frame, wood, varnished Total from 6.40 9.60 82.00 minus base costs 1) Cost-effectiveness 2) from Existing U-value 0.9 Mean savings in heating energy for building component •• old system e = 1.7 71 •• modern system e = 1.5 62 Mean costs per kWh saved 3) •• old system e = 1.7 7.3 •• modern system e = 1.5 8.3 Mean energy price 3) Assuming 6.0 ct/kWh 4) and an inflation1% adjusted rise in energy prices of... 4% 7% €/unit to 11.00 15.00 15.00 21.00 90,00 100.00 116.00 70.00 unit m2 m2 m2 m2 m2 to 1.7 unit W/(m2K) 174 153 kWh/m2a kWh/m2a 3.0 3.4 ct/kWh ct/kWh 6.7 9.6 14.6 ct/kWh ct/kWh ct/kWh 1) Costs that would have been incurred anyway during necessary maintenance, e.g. scaffolding, cleaning and where needed renovation of existing render and painting the façade. These are deducted from the total. 2) The cost-effectiveness calculation is based on mean building costs, taking into account any costs that would in any case have been incurred on necessary maintenance (base costs), and an assumed interest rate on the loan of 4%. The measure is deemed to be cost-effective when within the chosen time period the costs of the kWh saved are below the mean energy price. 3) Within the chosen time period of 20 years. 4) Date: August 2006. Kontakt Contact Details Dipl.-Ing. Architektin Michaela Hoppe Lehrstuhl für Bauphysik Technische Universität München Arcisstraße 21 80333 München Fon.: +49.89.289-25754 Fax: +49.89.289-25759 [email protected] www.bp.bv.tum.de
