Energetische Bilanzierung eines Einfamilienhauses nach EnEV 2014/ Anforderungsniveau 2016 und Detailausbildung einer materialbedingten Wärmebrücke

Inhaltsverzeichnis

1 Aufgabenstellung und Baubeschreibung

2 Berechnung des Ausgangsfalls nach EnEV 2014 und Ergebnis
2.1 Bauteile und Anlagentechnik
2.2 Ergebnis

3 Maftnahmen zur Senkung des H'T- und QP-Wertes
3.1 Variantenbetrachtungen der Bauteile
3.2 Variantenbetrachtungen der Anlagentechnik und Ergebnis

4 Sommerlicher Warmeschutz
4.1 Variantenbetrachtungen zur Erfullung von Szui

5 Detailausbildung einer materialbedingten WarmebriJcke

1 Aufgabenstellung und Baubeschreibung

Gefordert wird der energetische Nachweis eines Wohngebaudes nach EnEV 2014/ Anforderungsniveau 2016 mit der Simulationssoftware ZUB Helena Ultra. Zur Fest-stellung der Erreichung des erhohten Anforderungsniveaus 2016 wird der Primarener-giebedarf und Transmissionswarmeverlust ermittelt. Die zur Berechnung erforderli-chen Kubaturen werden vom Aufgabensteller in einer separaten Excel-Tabelle zur Ver-fugung gestellt. Zusatzlich dazu soil der sommerliche Warmeschutznachweis gefuhrt werden. Beim Nichteinhalten der Anforderungen sollen Variantenbetrachtungen durchgefuhrt werden und verschiedene Maftnahmen entwickelt werden. Zum Schluss ist ein materialbedingtes Warmebruckendetail zu wahlen, konstruktiv durchzubilden und der Psi- und f-Wert zu ermitteln. Dies geschieht mithilfe der Berechnungssoftware ZUB Argos.

Das Bauobjekt soil innerhalb einer geschlossenen Bebauung eines Mischgebietes in Cottbus entstehen. Geplant ist ein freistehendes 1,5 geschossiges Einfamilienhaus mit einer gedammten Unterkellerung und einem unausgebauten Spitzboden.

2 Berechnung des Ausgangsfalls nach EnEV 2014 und Ergebnis

Bevor mit der Berechnung begonnen werden kann, ist die Festlegung der thermischen Hullflache von grower Bedeutung. Hierunter versteht man die Grenzflache zwischen beheiztem Raum und unbeheizter Umgebung, also bsp. AulJenluft Oder Erdreich. Die Warmeabgabe an die Umgebung steht in direkter Abhangigkeit zur Grofte der thermi­schen Hullflache. Je grower und durchlassiger diese ist, desto mehr Warme kann ent-weichen und den Primarenergiebedarf nachhaltig beeinflussen. Diese Bestimmung der thermischen Hullflache erfolgt daher durch die Festlegung der beheizten Bereiche innerhalb dieser Flache. Nach der Grundlagenermittlung kann mit den bauphysikali-schen Berechnungen begonnen werden.¹

Mit ZUB Helena Ultra lassen sich energetische Bewertungen und Wirtschaftlichkeits-berechnungen fur Wohn- und Nichtwohngebaude erstellen. Zu Beginn werden allge-meine Angaben zum Projekt erfasst. Dazu zahlt etwa die Hauptnutzung, Adresse und das Baujahr sowie Informationen zum Auftraggeber und Eigentumer. Im Anschluss erfolgt die Zuordnung in Wohngebaude Oder Nichtwohngebaude.

Des Weiteren wird die Art des EnEV- Nachweises bestimmt, bsp. ob es sich bei dem Gebaude urn einen Neubau, Anbau, Erweiterung mit neuem Warmeerzeuger oder um eine Anderung des Bestandsgebaudes handelt. Wichtig ist auch noch die Eingabe des aufteren Hullvolumens aus der sich das Nettovolumen und die Nutzflache ergeben. Als Warmebruckenkorrekturfaktor wird, gemaft Vorgaben des Aufgabenstellers, ein optimierter Wert von 0,05 W/(m2 K) angenommen. Der nachste Schritt beeinhaltet die Nachbildung der begrenzenden Bauteile. Aus der Aufgabenstellung lassen sich die jeweils geforderten U-Werte auslesen. Daraufhin werden diese im programmeigenen Bauteilkatalog nachgestellt. Die Ergebnisse beeinhalten die U-Werte, RT-Werte und die spezifischen Warmekapazitaten. Aufterdem besteht die Moglichkeit, Bauteile, die man bereits in fruheren Projekten erstellt hat, in das aktuelle Projekt zu importieren undweiterzubearbeiten.

2.1 Bauteile und Anlagentechnik

Im Folgenden soil auf die geforderten Bauteile und deren unterschiedliche Materialita-ten eingegangen werden. Ob ein Gebaude energetisch optimiert werden muss oder nicht, hangt unter anderem mit den Eigenschaften der vorhandenen Bauteile sowie der Anlagentechnik zusammen. In keinem Fall durfen jedoch die Vorgaben zu den Warmedurchlasswiderstanden nach DIN 4108-2 unterschritten werden.1

Erdberiihrte AuRenwand (EAW): Gefordert wird fur diese Wand ein U-Wert von 0,29 W/(m2 K). Ausgefuhrt in Stahl- beton mit einer Starke von 30 cm. Hinzu kommt die For- . derung nach einer druckbestandigen Warmedammung, § da sich dieser Bereich im Erdreich befindet. Gewahlt wurde daher ein extrudierter Polystyrolschaum der WLG 037 mit einer Starke von 12 cm (siehe Abb. 1). Somitergibt D^ _iao_ sich fur diese Wand ein U-Wert von 0,291 W/(m2 K). Auf Ab"b-1 eaw (Quelle: zub Helena ultra) einen U-Wert Zuschlag von 0,04 W/(m2 K) kann durch die Verwendung der XPS Dammung verzichtet werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Kellerwand (KW) (Lichtschacht): Innerhalb der erdberuhr-ten Auftenwand befinden sich fiinf Lichtschachte mit zuge-horigen Fenstern. Diese Bereiche zahlen daher als Auften-wand gegen Aulienluft. Es wird expandierter Polystyrol-schaum (EPS) der WLG 038 mit einer Starke von 12 cm als Dammmaterial gewahlt und damit ein U-Wert von 0,295 W/(m2 K) erreicht (siehe Abb.2).

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Abb. 2 KW (Quelle: ZUB Helena Ultra)

Bodenplatte (BP): Fur den unteren Gebaudeabschluss wird ein U-Wert von 0,48 W/(m2 K) gefordert. Gegrundet wird mit einer Stahlbetonplatte der Starke 24 cm. Unterhalb dieser Bodenplatte befindet sich eine Sauberkeitsschicht aus Ma- gerbeton und einer niedrigen Festigkeitsklasse (C8/10). Oberhalb der Stahlbetonplatte folgt eine Abdichtungsbahn aus Polymerbitumen. Auf dieser befinden sich eine Lage Trittschalldammung aus expandierten Polystyrolschaum (WLG 038) der Starke 3 cm. Hierauf findet sich eine Lage aus demselben Material der WLR 040 zur Verlegung der Fuftbodenheizleitungen mit einer Starke von 4 cm. Im Anschluss daran folgt eine PE-Folie, eine Zementestrich der Starke 5 cm und ein Plattenbelag als Fuftboden (siehe Abb.3). Es ergibt sich ein U- Wert von 0,485 W/(m2 K).

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Abb. 3 BP (Quelle: ZUB Helena Ultra)

AulSenwand (AW): Fur die Auftenwande mussen U-Werte von 0,30 W/(m2 K) erreicht werden. Dies kann zum einen mit einem Hochlochziegel der Warmeleitfahigkeit 0,96 W/(mK) sowie der Starke 17,5 cm realisiert werden. Zum anderen wurde eine auftenliegende 12 cm starke Damm-schicht aus Mineralwolle (WLG 040) angebracht (siehe Abb.4). Es ergibt sich ein U-Wert von 0,302 W/(m2 K).

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Abb. 4 AW (Quelle: ZUB Helena Ultra)

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Abb. 5 OGD (Quelle: ZUB Helena Ultra)

Oberste Geschossdecke (OGD): Der Spitzboden des Daches ist nicht ausgebaut. Somit ergibt sich gemaft den verscharfen EnEV-Anforderung 2016 die Forderung nach einer gedammten obersten Geschossdecke. Diese sollen aus Holzbalken bestehen, wobei die Balken eine Starke von 25 cm aufweisen. Angenommen wurde eine Breite von 12 cm. Es soil einen U-Wert von 0,20 W/(m2 K) erreicht werden. Von der beheizten Raumseite ausgehend wird eine OSB-Platte (2 cm) auf einer Lattung mit zwischenliegender Luftschicht (2,5 cm) aufge- bracht. Zwischen dieser und der Balkenlage befindet sich eine Dampfbremse (sd = 1 m). Die Ausfachung zwischen den Balken wird mit einem Holzfaserdammstoff (WLG 045) realisiert. Oberhalb davon wird wiederum eine OSB-Platte (2 cm) verlegt (siehe Abb.5). Daraus resultierend kann der U-Wert von 0,20 W/(m2 K) erreicht werden.

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Abb. 6 SD (Quelle: ZUB Helena Ultra)

Steildach (SD): Das Steildach soil ebenfalls ei­nen U-Wert von 0,20 W/(m2 K) erreichen. Ge-plant wurde ein Zwischensparrendammung mit einem Achsabstand der Sparren zueinander von 90 cm. Die Sparrendicke betragt laut Plan- unterlagen 20 cm. Angenommen wurde eine Sparrenbreite von 12 cm, da sie zusatz-lich von Mittelpfetten abgefangen werden. Die Ausfachung derZwischenraume erfolgt durch Mineralwolle (WLG 040). Unterseitig wurde eine Dampfbremse (sd = 1 m) ange-bracht, urn die Menge des eindringenden Wasserdampfes auf ein fur die Konstruktion ungefahrliches MaR, zu reduzieren. Hieran schlieftt sich eine 2,5 cm starke Luftschicht mit einer Lattung an, welche als Tragschicht fur die Gipskartonplatte dient. Oberhalb wurde zur Auftenabdichtung eine Unterdeckplatte aus Holzfaserplatten installiert (siehe Abb.6). Es wird ein U-Wert von 0,206 W/(m2 K) erreicht.

Fenster und Turen: Bei den Fenstern konnte der, gemaft den Vorgaben, geforderte Gesamtenergiedurchlassgrad g von 0,58 nur durch die Erstellung eines neuen Fens-tertyps erreicht werden. Dieser Typus entspricht einer Zweischeiben-lsolierverglasung und soil einen Uw-Wert von 1,4 W/(m2 K), sowie einen Ug-Wert von 0,8 W/(m2 K) auf­weisen. Der geforderte U-Wert der Tur betragt 1,0 W/(m2 K).

Anlagentechnik: Eine Luftungsanlage wurde in der Aufgabenstellung nicht gefordert. Der Warmeerzeuger (Brennwertkessel Standard) befindet sich innerhalb der thermi-schen Hulle und soil mit Erdgas betrieben werden. Dessen Vorlauftemperatur betragt 55°C und die Rucklauftemperatur 45°C. Es findet keine Speicherung statt, die Heiz-lastdeckung erfolgt durch den Brennwertkessel. ZurTrinkwarmwassererwarmung wird der Kessel von einer Solaranlage bestehend aus Flachkollektoren (Neigung des Kol-lektorfeldes 47°) unterstutzt. Die Kollektorflachenermittlung fuhrt das Programm durch und gibt einen Wert von knapp 8 m2 aus. Dies fuhrt zu einem Deckungsanteil von 60 % an der Trinkwarmwassererwarmung. Es findet ein bivalentes System Anwendung, es erfolgt daher eine Nachheizung des Trinkwasserspeichers durch den Brennwert­kessel. Die Heizkorper sind im Auftenwandbereich angeordnet, wobei die Warmeuber-gaben durch Thermostatventile geregelt wird.

2.2 Ergebnis

Die aus den Eingaben resultierenden Ergebnisse erfullen die Anforderungen der EnEV 2014 nicht. Derzulassige spez. Transmissionswarmeverlust wird urn 4 % uberschritten und der spez. Primarenergiebedarf urn 48,5 %. Die fur den Verbraucher wichtige Kenn-zahl des Endenergiebedarfs belauft sich in diesem Fall auf 53,8 kWh/(m2 a) (siehe Abb. 7+8). Dies ware die benotigte Energiemenge, aus der sich die Energiekosten ermitteln lassen. Die Bauteile erfullen allesamt die Anforderungen an den Mindestwarmeschutz nach DIN 4108-2.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 7 Nachweisergebnisse des Ausgangsfalls (Quelle: ZUB Helena Ultra)

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¹ Vgl. DIN 4108-2:2013-02, Warmeschutz und Energieeinsparung in Gebauden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Warmeschutz.