Modellgebäudeverfahren für nicht gekühlte Wohngebäude
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Modellgebäudeverfahren Modellgebäudeverfahren für nicht gekühlte Wohngebäude Inhalt Seite 1. Einleitung ............................................................................................................................. 2 2. Allgemeine Anwendungsvoraussetzungen .................................................................. 2 3. Geometrische Anwendungsvoraussetzungen .............................................................. 3 4. Varianten des Wärmeschutzes ................................................................................... 4 5. Ausstattungsvarianten der Anlagentechnik .................................................................. 6 6. Checkliste für die Anwendung des Modellgebäudeverfahrens ....................................... 9 7. Beispiel: EFH .......................................................................................................... 10 7.1 Allgemeine und Geometrische Anforderungen................................................. 10 7.2 Checkliste .................................................................................................... 11 7.3 Anlagentechnik und mögliche bauliche Wärmeschutzvarianten ......................... 12 7.4 Ergebnisse .................................................................................................. 13 7.5 Bewertung ................................................................................................... 14 1 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren 1. Einleitung Bereits 2010 wurde durch das damalige Baden Württembergische Wirtschaftsministerium gefordert, dass bei der Berechnung nach Energieeinsparverordnung Vereinfachungen eingeführt werden sollten. Machbarkeitsstudien des Fraunhofer Instituts für Bauphysik wurden bereits 2013 vorgelegt. Der Abstimmungsprozess dauerte nochmals 3 Jahre bis am 8. November 2016 im Bundesanzeiger das „Modellgebäudeverfahren für nicht gekühlte Wohngebäude“ offiziell veröffentlicht wurde und damit an diesem Tag in Kraft trat. Anhand vorgegebener Gebäudetypen können anhand eines Kataloges Ausstattungsvarianten dazu passend gewählt werden. Dabei geht man bei diesem Verfahren davon aus („Vermutungswirkung“) das die Bedingungen der gültigen EnEV eingehalten werden ohne das eine Berechnung nach § 3 Absatz 3 durchzuführen ist. Im Vorfeld sind jedoch eine Anzahl Anwendungsvoraussetzungen zu überprüfen: 2. Allgemeine Anwendungsvoraussetzungen a) Das Gebäude ist ein Wohngebäude im Sinne der Begriffsbestimmung in § 2 Nummer 1 EnEV; wird ein gemischt genutztes Gebäude nach § 22 Absatz 1 oder 2 EnEV in zwei Gebäudeteile aufgeteilt, so kann diese Bekanntmachung bei Erfüllung aller anderen Voraussetzungen auf den Wohngebäudeteil angewandt werden. b) Das Gebäude wird nicht mit anlagentechnischen Einrichtungen (Klimaanlage) gekühlt. c) Die Wärmebrücken, die im Rahmen von rechnerischen Nachweisen zu berücksichtigen wären, sind so auszuführen, dass sie mindestens gleichwertig mit den Musterlösungen der DIN 4108 Beiblatt 2: 2006-03 sind. Für Wärmebrücken, bei denen die angrenzenden Bauteile kleinere Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen, als in den Musterlösungen zugrunde gelegt sind, sind Gleichwertigkeitsnachweise nicht erforderlich (§ 7 Absatz 3 Satz 2 EnEV). d) Die Dichtheit des Gebäudes ist nach § 6 Absatz 1 Satz 2 in Verbindung mit Anlage 4 EnEV zu prüfen und muss die dort genannten Grenzwerte einhalten. e) Das Gebäude muss die Voraussetzungen erfüllen, die nach DIN 4108-2:2013-02 Nummer 8.2.2 Buchstabe b vorliegen müssen, dass der sommerliche Wärmeschutz auch ohne Nachweisrechnung als ausreichend angesehen werden kann: – Beim kritischen Raum (Raum mit der höchsten Wärmeeinstrahlung im Sommer gemäß DIN 4108-2:2013-02) beträgt der Fensterflächenanteil bezogen auf die Grundfläche dieses Raums nicht mehr als 35 vom Hundert. – Sämtliche Fenster in Ost-, Süd- oder Westorientierung (inklusive derer eines eventuellen Glasvorbaus) sind mit außenliegenden Sonnenschutzvorrichtungen mit einem Abminderungsfaktor FC ≤ 0,30 ausgestattet. 2 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren 3. Geometrische Anwendungsvoraussetzungen a) Die Gebäudegröße AGS darf nicht kleiner als 115 m2 und nicht größer als 2 300 m2 sein. Sie ist ganzzahlig zu runden. Dabei ist die Bruttogeschoßfläche (AGS) die aufsummierten Flächen aller Geschoße bezogen auf die Außenmaße. Weist bei zwei oder mehr Geschossen die oberste Ebene eine kleinere Geschosshöhe wie 2,50 m auf, wird diese Geschossfläche nur zu 80 % angerechnet. b) Die mittlere Geschosshöhe des Gebäudes darf nicht kleiner als 2,5 m und nicht größer als 3 m sein. c) Der Umfang u (in m) der Bruttogeschossfläche jedes beheizten Geschosses AG (in m2) muss folgende Bedingung erfüllen: u2 ≤ 20 · AG d) Bei nicht freistehenden Gebäuden sind in den Umfang u auch die Gebäudeteile einzurechnen, die an ein anderes beheiztes Gebäude angrenzen. e) Bei Gebäuden mit beheizten Räumen in mehreren Geschossen müssen die beheizten Bruttogeschossflächen aller Geschosse ohne Vor- oder Rücksprünge deckungsgleich sein; nur das oberste Geschoss darf eine kleinere beheizte Bruttogeschossfläche als das darunter liegende Geschoss besitzen (Staffelgeschoss). Kellerabgänge und Kellervorräume sind keine beheizten Geschosse im Sinne dieser Regelung, soweit sie nur indirekt beheizt sind. f) Insgesamt darf das Gebäude nicht mehr als sechs beheizte Geschosse besitzen. g) Folgende Anteile transparenter Flächen dürfen nicht überschritten werden: 1. Der Anteil aller Fensterflächen des Gebäudes an der gesamten Fassadenfläche des Gebäudes darf bei zweiseitig angebauten Gebäuden nicht mehr als 35 vom Hundert, bei allen anderen Gebäuden nicht mehr als 30 vom Hundert betragen. 2. Der Anteil der Fensterfläche der Fassaden, die zwischen Nordwest über Nord bis Nordost orientiert sind, darf nicht mehr als 30 vom Hundert der zu diesen Himmelsrichtungen ausgerichteten Fassadenfläche betragen. 3. Der Anteil der Fläche spezieller Fenstertüren an der gesamten Fassadenfläche des Gebäudes darf den in Anlage 2 Tabelle 1 Zeile 6a genannten Anteil nicht überschreiten. 4. Der Anteil aller Flächen von Dachflächenfenstern, Lichtkuppeln und ähnlichen transparenten Bauteilen an allen waagerechten und geneigten Dachflächen darf den in Anlage 2 Tabelle 1 Zeile 7a bzw. 8a genannten Anteil nicht überschreiten. 3 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren h) Die maximale Gesamtfläche aller Außentüren darf in Abhängigkeit von der Gebäudegröße AGS die Werte nach Tabelle 1 nicht überschreiten: Tabelle 1: Maximale Gesamtfläche aller Außentüren 4. Gebäudegröße AGS bis in m² Maximale Gesamtfläche aller Außentüren in m² 195 4,1 405 6,0 880 10,0 1.400 15,0 2.300 20,0 Varianten des Wärmeschutzes (Anlage 2) Für transparente Bauteil wird ein g-Wert (Gesamtenergiedurchlassgrad) von 0,5 für Fenster und Fenstertüren sowie 0,3 bei Lichtkuppeln als Mindestwert berücksichtigt. Die Anforderung in Tabelle sind als max. Werte einzuhalten. Unterschreitungen sind möglich. 4 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren Tabelle 2: Baulicher Wärmeschutz, Wärmeschutzvarianten 5 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren 5. Ausstattungsvarianten der Anlagentechnik 1) Zentralheizung mit Kessel für feste Biomasse, Pufferspeicher und zentraler Warmwasserversorgung 2) Zentralheizung mit Kessel für feste Biomasse, Pufferspeicher und zentraler Warmwasserversorgung, mit Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung 3) Zentralheizung mit Brennwertgerät zur Verfeuerung von Erdgas oder leichtem Heizöl, Solaranlage nach EEWärmeG, Pufferspeicher und zentraler Warmwasserversorgung, Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung 4) Zentralheizung über Nah-/Fernwärme versorgt oder lokale Kraft-Wärme-Kopplung, mit zentraler Warmwasserbereitung 5) Zentralheizung über Nah-/Fernwärme versorgt oder lokale Kraft-Wärme-Kopplung, mit zentraler Warmwasserbereitung und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung 6) Zentralheizung mit Luft-Wasser-Wärmepumpe mit zentraler Warmwasserbereitung 7) Zentralheizung mit Luft-Wasser-Wärmepumpe mit zentraler Warmwasserbereitung und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung 8) Zentralheizung mit Luft-Wasser-Wärmepumpe mit dezentraler Warmwasserbereitung über direkt-elektrische Systeme 9) Zentralheizung mit Luft-Wasser-Wärmepumpe mit dezentraler Warmwasserbereitung über direkt-elektrische Systeme und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung 10) Zentralheizung mit Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit zentraler Warmwasserbereitung 11) Zentralheizung mit Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit zentraler Warmwasserbereitung und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung 12) Zentralheizung mit Sole-Wasser-Wärmepumpe mit zentraler Warmwasserbereitung 13) Zentralheizung mit Sole-Wasser-Wärmepumpe mit zentraler Warmwasserbereitung und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung 6 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren Tabelle 3: Ausstattungsvarianten und möglicher Baulicher Wärmeschutz 7 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren Forts. Tabelle 3: Ausstattungsvarianten und möglicher Baulicher Wärmeschutz 8 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren 6. Checkliste für die Anwendung des Modellgebäudeverfahrens Prüfung der allgemeinen Anwendungsvoraussetzungen: 1 Das Gebäude ist ein Wohngebäude im Sinne von § 2 Nummer 1 EnEV. 2 Das Gebäude wird nicht mit anlagentechnischen Einrichtungen (Klimaanlage) gekühlt. 3 Die Wärmebrücken, die im Rahmen rechnerischer Nachweise zu berücksichtigen wären, sind so ausgeführt, dass sie mindestens gleichwertig zu den Musterlösungen der DIN 4108 Beiblatt 2: 200603 sind. (Für Wärmebrücken, bei denen die angrenzenden Bauteile kleinere Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen, als in den Musterlösungen zugrunde gelegt sind, sind Gleichwertigkeitsnachweise nicht erforderlich [§ 7 Absatz 3 Satz 2 EnEV].) 4 Die Dichtheit wird nach § 6 Absatz 1 Satz 2 in Verbindung mit Anlage 4 EnEV geprüft; die dort genannten Grenzwerte werden eingehalten. 5 Das Gebäude erfüllt die Voraussetzungen, unter denen der sommerliche Wärmeschutz auch ohne rechnerischen Nachweis als ausreichend angesehen werden kann. Prüfung der geometrischen Anwendungsvoraussetzungen 6 Die aufsummierte beheizte Bruttogeschossfläche AGS (Gebäudegröße) liegt im Anwendungsbereich (115 bis 2.300 m2). 7 Die mittlere Geschosshöhe des Gebäudes liegt damit im Anwendungsbereich (2,5 bis 3,0 m). 8 Die Bedingung u² ≤ 20 · AG wird eingehalten 9 Die beheizten Bruttogeschossflächen aller Geschosse sind ohne Vor- oder Rücksprünge deckungsgleich; nur das oberste Geschoss weist gegebenenfalls eine kleinere Bruttogeschossfläche auf. 10 Das Gebäude hat insgesamt hat nicht mehr als sechs beheizte Geschosse- 11 Die Fensterfläche des Gebäudes im Verhältnis zur Fassadenfläche beträgt bei zweiseitig angebauten Gebäuden max. 35%; bei sonstigen Gebäuden max. 30%. 12 Die Fensterfläche der Fassaden, die zwischen Nordwest über Nord bis Nordost orientiert sind, beträgt max. 30% 13 Der Flächenanteil von speziellen Fenstertüren beträgt max. 4,5%. 14 Der Flächenanteil von Dachflächenfenstern beträgt max. 6%. 15 Der Flächenanteil von Lichtkuppeln und ähnlichen transparenten Bauteilen im Dachbereich beträgt max. 4%. 16 Der Flächenanteil der Außentüren entspricht den Vorgaben bezüglich der Gebäudegröße. 9 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren 7. Beispiel: EFH 7.1 Allgemeine Anforderungen und Geometrische Anforderungen Einfamilienwohnhaus, freistehend Beheizte Geschoße; UG, EG und OG Geschoßhöhe 2,75 m AG = 11,99 · 7,615 = 91,30 m² 3 Geschoße AGS: 91,20 · 3 = 273,91 m² (> 115 < 2.300) Umfang u: (11,99 · 2) + (7,615 · 2) = 39,21 m u² : 39,21 · 39,21 = 1.537,42 m² u² ≤ 20 · AG = 1.537 < (20 · 91,30) = 1.826 Fenster mit Rollläden FC ≤ 0,3 (FC ≤ 0,3) Fensterflächenanteil: 15% (<30%) Keine Dachflächenfenster bzw. Lichtkuppeln Außentüren: 1,01 · 2,135 = 2,16 m² (< 4,1 m² max. mögliche Fläche der Außentüren) 10 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren 7.2 Checkliste: Prüfung der allgemeinen Anwendungsvoraussetzungen: 1 Das Gebäude ist ein Wohngebäude im Sinne von § 2 Nummer 1 EnEV. ☺ 2 Das Gebäude wird nicht mit anlagentechnischen Einrichtungen (Klimaanlage) gekühlt. ☺ 3 Die Wärmebrücken, die im Rahmen rechnerischer Nachweise zu berücksichtigen wären, sind so ausgeführt, dass sie mindestens gleichwertig zu den Musterlösungen der DIN 4108 Beiblatt 2: 200603 sind. (Für Wärmebrücken, bei denen die angrenzenden Bauteile kleinere Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen, als in den Musterlösungen zugrunde gelegt sind, sind Gleichwertigkeitsnachweise nicht erforderlich [§ 7 Absatz 3 Satz 2 EnEV].) ☺ 4 Die Dichtheit wird nach § 6 Absatz 1 Satz 2 in Verbindung mit Anlage 4 EnEV geprüft; die dort genannten Grenzwerte werden eingehalten. ☺ 5 Das Gebäude erfüllt die Voraussetzungen, unter denen der sommerliche Wärmeschutz auch ohne rechnerischen Nachweis als ausreichend angesehen werden kann. ☺ Prüfung der geometrischen Anwendungsvoraussetzungen 6 Die aufsummierte beheizte Bruttogeschossfläche AGS (Gebäudegröße) liegt im Anwendungsbereich (115 bis 2.300 m2). ☺ 7 Die mittlere Geschosshöhe des Gebäudes liegt damit im Anwendungsbereich (2,5 bis 3,0 m). ☺ 8 Die Bedingung u² ≤ 20 · AG wird eingehalten ☺ 9 Die beheizten Bruttogeschossflächen aller Geschosse sind ohne Vor- oder Rücksprünge deckungsgleich; nur das oberste Geschoss weist gegebenenfalls eine kleinere Bruttogeschossfläche auf. ☺ 10 Das Gebäude hat insgesamt hat nicht mehr als sechs beheizte Geschosse- ☺ 11 Die Fensterfläche des Gebäudes im Verhältnis zur Fassadenfläche beträgt bei zweiseitig angebauten Gebäuden max. 35%; bei sonstigen Gebäuden max. 30%. ☺ 12 Die Fensterfläche der Fassaden, die zwischen Nordwest über Nord bis Nordost orientiert sind, beträgt max. 30% ☺ 13 Der Flächenanteil von speziellen Fenstertüren beträgt max. 4,5%. ☺ 14 Der Flächenanteil von Dachflächenfenstern beträgt max. 6%. ☺ 15 Der Flächenanteil von Lichtkuppeln und ähnlichen transparenten Bauteilen im Dachbereich beträgt max. 4%. ☺ 16 Der Flächenanteil der Außentüren entspricht den Vorgaben bezüglich der Gebäudegröße. ☺ 11 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren 7.3 Anlagentechnik und mögliche bauliche Wärmeschutzvarianten Entsprechend der Gebäudegröße AGS (274 m²) sind alle vorgeschlagenen Anlagenkonfigurationen mit der Ausnahme des Brennwertkessels möglich. Dabei gilt für alle Konfigurationen die Wärmeschutzvariante H31. Nachfolgend werden mehrere mögliche Bauteilkonstruktionen vorgestellt Wärmeschutzvariante H31 U-Werte Beispiele für mögliche Bauteilaufbauten: Außenwände gegen Außenluft 0,19 W/(m²·K) Außenwände gegen Erdreich und Bodenplatten 0,26 W/(m²·K) 12 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren Dach bzw. oberste Geschoßdecke 0,14 W/(m²·K) Fenster 0,95 W/(m²·K) Mögliche Material Komponenten: iplus 3CE, 4/10/4/10/4, Ug=0.6, g=50% REHAU Brillant-Design Kunststoffrahmen PVC-Hohlprofil mit Metallaussteifung, Bautiefe 70 mm, 5-Kammer-Aufbau, Anschlagdichtung, Uf=1,3 Außentür 1,8 W/(m²·K) 7.4 Ergebnisse: HT qE Klasse qP W/(m²·K) kWh/(m²·a) -- kWh/(m²·a) 1 Referenz 2 Anlagenkonfigurationen (Auswahl): 3 1: Biomasse zentral, Pufferspeicher zentr. WW-Versorgung 0,37 108 D 25 4 6: LW-Wärmepumpe, zentr. WW-Versorgung 0,37 22 A+ 39 5 12: SW-Wärmepumpe, zentr. WW-Versorgung 0,37 20 A+ 37 0,40 13 56 ©R.Dirk/12.12.16 Modellgebäudeverfahren 7.5 Bewertung: Die erzielten Ergebnisse sind wie folgt zu hinterfragen: Der spezifische Transmissionswärmebedarf (HT) ist mit 0,37 W/(m²K) relativ hoch. Wenn man die doch relativ guten U-Werte einbezieht erscheint dies unlogisch. Wobei dieser Wert nur zustande kommt wenn der Temperaturkorrekturfaktor (FX,i) generell auf 1 gesetzt wird, d.h. es wird angenommen das alle Bauteile unmittelbar an die Außenluft grenzen. Der Wärmebrückenfaktor (UWB) wird mit 0,10 W/(m²K) angenommen, obwohl als Voraussetzung für das Modellgebäudeverfahren die konstruktive Übereinstimmung mit dem Beiblatt 2 der DIN 4108 angenommen wird. Im Gegensatz dazu wird der Primärenergiebedarf (qP) auf der Basis hochwertiger Technik berechnet. Ein Einfamilienwohnhaus wird, bezogen auf AN, im Größenbereich von 120 m² bis maximal 240 m² liegen. Berücksichtigt man, dass das Modelgebäudeverfahren in erster Linie für diesen Gebäudetyp entwickelt worden ist, ist der Ausschluss der heute üblichen Standardtechnik (Brennwertkessel) für solche Häuser ein gravierender Nachteil. Es sollte ja gerade für diesen Bautyp Vereinfachungen geben, damit ist die Sinnhaftigkeit des Modellgebäudeverfahrens zu hinterfragen. 14 ©R.Dirk/12.12.16
