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Energetische Optimierungsmöglichkeiten im Altbau

Fallbeispiel

Masterarbeit 2006 131 Seiten

Umweltwissenschaften

Leseprobe

INHALTSVERZEICHNIS

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

GLIEDERUNG

Einleitung

Fragestellung und Aufbau der Arbeit

1. Energiepolitische Rahmenbedingungen
1.1. Klimawandel und Treibhausgasemissionen
1.2. EG-Richtlinie, EnEG und EnEV
1.3. Energiekostenentwicklung

2. Analyse Ist-Zustand
2.1. Objektbeschreibung
2.2. Bestandsaufnahme
2.2.1. Maßliche Aufnahme
2.2.2. Dach
2.2.3. Oberste Geschossdecke
2.2.4. Wände
2.2.5. Fußboden
2.2.6. Fenster
2.2.7. Heizungsanlage
2.2.8. Keller
2.2.9. Energieverbräuche 2001-
2.3. Verteilung der Wärmeverluste
2.3.1. Kalkulationsverfahren und Annahmen
2.3.2. Berechnung
2.3.3. Ergebnis
2.4. Energietechnische Objektbewertung

3. Optimierungsmöglichkeiten
3.1. Vorüberlegungen zur Modernisierung
3.1.1. Nutzungskonzept und Zielsetzung
3.1.2. Grobkonzept der Maßnahmen
3.1.3. Nachhaltigkeit
3.1.4. Bewertungskriterien der Baustoffe
3.1.5. Methodik der Wirtschaftlichkeitsrechnung
3.2. Bewertung und Auswahl der Dämmstoffe
3.2.1. Vorauswahl der zu vergleichenden Dämmstoffe
3.2.2. Vergleich und Bewertung
3.2.2.1. Glaswolle vs. Flachsfaser (Dach)
3.2.2.2. Glaswolle vs. Zelluloseplatten (Oberste Geschossdecke)
3.2.2.3. Polystyrol (EPS) vs. Schilfrohr (Außenwände und Kellerdecke)
3.2.2.4. Polystyrol (XPS) (Bodenplatte)
3.2.3. Zusammenfassung
3.3. Erste Optimierungsstufe: Sofortmaßnahmen
3.3.1. Oberste Geschossdecke
3.3.2. EG-Innenwand
3.3.3. Kellerdecke
3.3.4. Ergebnis
3.4. Zweite Optimierungsstufe: 1. Bauabschnitt
3.4.1. Oberste Geschossdecke
3.4.2. Außenwände
3.4.3. EG-Innenwand
3.4.4. Fußboden / Bodenplatte
3.4.5. Fenster
3.4.6. Heizung
3.4.7. Ergebnis
3.5. Dritte Optimierungsstufe: 2. Bauabschnitt
3.5.1. Dach
3.5.2. Außenwand
3.5.3. Oberste Geschossdecke
3.5.4. Heizung
3.5.5. Ergebnis
3.6. Zusammenfassung

4. Sanierungsplan
4.1. Förderung der Investitionen
4.2. Zeitplan
4.3. Ergebnis

Ausblick

LITERATURVERZEICHNIS

ANHANG
Anhang A Muster-Energiepass nach § 3 Abs. 2 Nr. 6 AVV Energiebedarfsausweis
Anhang B Energiepass-Deckblatt zum Fallbeispiel (nach dena-Vorlage)
Anhang C Gebäudezeichnungen
Anhang D Flächen- und Volumenberechnungen
Anhang E U-Wert Berechnungen und Temperaturverlauf zum Bestand
Anhang F U-Wert Berechnungen zu den optimierten Bauteilen
Anhang G Berechnungen zu theoretischen Wärmeverlusten
Anhang H Kostenentwicklung Heizöl in Deutschland 2003-2005
Anhang I Gas-Brennwertkessel: Technische Daten und Aufbau

Danksagung

Herzlich danken möchte ich meinem Erstgutachter Herrn Werneke, der mich an seinem Wissen teilhaben ließ und mir interessante Einblicke in das Themengebiet eröffnet hat.

Mein Dank gilt ebenfalls Herrn Prof. Stöckmann. Unsere Diskussionen waren ebenso lehrreich wie vergnüglich und wurden immer mit hervorragendem Kaffee begleitet.

Ein großes Dankeschön an Melanie, die den Text Korrektur gelesen hat.

Bei der FernUniversität Hagen bedanke ich mich für das unkomplizierte Arbeitsklima.

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

Abb. 1.1 Treibhausgasemissionen in Deutschland

Abb. 1.2 Emissionsentwicklung der Treibhausgase nach Quellgruppen in CO2-Äquivalenten

Abb. 1.3 Max. zul. U-Werte nach WSVO und EnEV

Abb. 1.4 Entwicklung der Rohölpreise von 1960 bis

Abb. 1.5 Entwicklung des Rohölpreises von Mai 2004 bis November

Abb. 1.6 Primärenergieverbrauch in der Bundesrepublik Deutschland 2003/

Abb. 2.1 Gebäude Südwestansicht

Abb. 2.2 Gebäude Nordansicht

Abb. 2.3 Gebäude Südostansicht

Abb. 2.4 Gebäude Südansicht

Abb. 2.5 Grundriss EG

Abb. 2.6 Lageplan Gebäude

Abb. 2.7 Erneuerte Balkenlage

Abb. 2.8 Fenster

Abb. 2.9 Heizungsanlage

Abb. 2.10 Energieverbräuche 2001 bis

Abb. 2.11 Wärmeübergangswiderstände in m2 K/W

Abb. 2.12 Beispiel für U-Wert-Berechnung nach DIN EN ISO

Abb. 2.13 Übersicht der Kennwerte im Bestand

Abb. 2.14 Wärmeverluste am Objekt nach Bauteilen

Abb. 3.1 Kriterien der Ressourcenschonung

Abb. 3.2 Ergebnis der ersten Optimierungsstufe

Abb. 3.3 Vergleich der Energieträger - Endenergiebez. Emissionsfaktor CO

Abb. 3.4 Ergebnis der zweiten Optimierungsstufe

Abb. 3.5 Ergebnis der dritten Optimierungsstufe

Abb. 3.6 Zusammenfassung der Optimierungsstufen

Abb. 4.1 Zeitplan

Abb. 4.2 Gesamtergebnis der Optimierung

Abb. 4.3 Ergebnisse der Optimierung: Wärmeverluste und Wohnfläche

Abb. 4.4 Energieverbrauch in kWh pro Quadratmeter und Jahr

Abb. 4.5 Primärenergiebedarf von Heizungs- und Warmwassersystemen

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Einleitung

Die Energieträger, die üblicherweise zum Heizen von Gebäuden verwendet werden, schienen früher unbegrenzt zur Verfügung zu stehen. Dementsprechend war der Energiebedarf eines Gebäudes kein Thema bei der Planung und es wurde nicht sehr energiesparend gebaut. Seit Anfang der 1970er Jahre sind die Energiepreise jedoch kontinuierlich und sehr deutlich gestiegen (vgl. Abb. 1.4) und für die Zukunft wird eine weitere Verteuerung prognostiziert. Daher ist eine deutliche Reduzierung des Heizenergiebedarfes wirtschaftlich sinnvoll und kann im Zuge von Modernisierungs- oder Sanierungsmaßnahmen durchgeführt werden. Zudem ist die deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen erklärtes Ziel des Kyoto-Protokolls, welches auch von der Bundesregierung ratifiziert wurde. Neben der Industrie bietet der Heizenergiebedarf der privaten Haushalte in Deutschland ein großes Potenzial für Emissionsreduzierungen, insbesondere die Gruppe der Altbauten. Aus energietechnischer Sicht dürften dies die meisten vor 1984 errichteten Gebäude sein.

Die 2002 in Kraft getretene Energiesparverordnung (EnEV) begrenzt den zulässigen Primärenergiebedarf. Galt die EnEV bislang primär für Neubauten, zielt die aktuelle Novelle des Energieeinspargesetzes (EnEG) vor allem auf den Bestand. Kernelement dieser anstehenden Novellierung des EnEG ist die Einführung von Energieausweisen für bestehende Gebäude. Diese Ausweise sollen Mietern und Käufern Informationen zu der energetischen Qualität von Gebäuden bieten. Da so erstmals ein direkter Vergleich möglich ist, wird ein Anreiz zu verstärkter energetischer Sanierung des Gebäudebestandes gegeben (vgl. BMWA 2005). Energiesparende Gebäude werden in Zukunft also bessere Marktchancen haben (UBA 2003:6). Der Energiepass wird daher nicht nur durch die Regierung, sondern auch von der Industrie propagiert. Es wird erwartet, dass sich für Altbaubesitzer ob dieser neuen Vergleichsmöglichkeit der zu erwartenden Mietnebenkosten die Wettbewerbssituation verändert und die Nachfrage nach Dämmstoffen zur Verbesserung der Werte steigt. Aufgrund des prognostizierten Anstiegs der Energiepreise werden sich darüber hinaus auch Eigentümer von Selbstgenutzten Wohnimmobilien für den Energiepass bzw. eine energetische Optimierung ihres Hauses interessieren (vgl. TUSCHINSKI 2005). Die Enquête- Kommission1 beziffert das Einsparpotenzial für den Bereich Raumwärme im Gebäudebestand auf 30%, wovon zwei Drittel alleine durch Wärmeschutzmaßnahmen als realisierbar angesehen werden (vgl. SCHWICKERT 2001:8).

Fragestellung und Aufbau der Arbeit

Es stellt sich die Frage, wie eine Altbausanierung zur Senkung des Heizenergiebedarfs ökologischen bzw. nachhaltigen als auch ökonomischen Aspekten genügen kann. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Sanierungsplanes für einen Altbau hinsichtlich des Energiebedarfs. Besondere Berücksichtigung findet der geplante Ausbau, wobei der passive Wärmeschutz im Fokus der Maßnahmen liegt. Die Anforderungen der EnEV dienen hierbei als Orientierung.

Das Objekt des Fallbeispiels ist ein freistehendes Gebäude mit etwa 270 m2 Nutzfläche und weiteren 165 m2 Wohnfläche. Die Nutzfläche besteht aus unbeheizten Räumen, die früher u.a. als Stallungen oder Heuboden genutzt wurden. Diese Räume sollen künftig eine teilweise Umnutzung zum Wohnbereich erfahren. Am Beispiel dieses etwa 100 Jahre alten Gebäudes werden Maßnahmen zur Senkung des Energiebedarfs unter verschiedenen Aspekten bewertet, wobei das Thema Nachhaltigkeit eine zentrale Rolle einnimmt. Hierzu werden Energiebilanzen der Baustoffe ebenso herangezogen wie umweltmedizinische und baubiologische Aspekte. Auch werden die Maßnahmen wirtschaftlich bewertet.

Im ersten Abschnitt soll der Kontext der Energieeinsparverordnung hinsichtlich der politischen Rahmenbedingungen sowie der Historie und der Zielsetzungen betrachtet werden. Des Weiteren wird die Kostenentwicklung einiger Energieträger dargestellt.

Das Fallbeispiel beginnt im zweiten Abschnitt mit der Aufnahme und Analyse der Bestandsdaten. Hierzu werden die theoretischen Wärmeverluste berechnet und bewertet. Weiterhin wird der reale Energieverbrauch der letzten Jahre betrachtet.

Anschließend werden im dritten Abschnitt mögliche energetische Optimierungs- möglichkeiten bewertet. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Wärmedämmung des Gebäudes. Die Prioritäten zwischen den einzelnen Bauteilen ergeben sich aus dem vorangegangenen Abschnitt. Ökologische und konventionelle Dämmstoffe werden aus Sicht verschiedener Disziplinen hinsichtlich Nachhaltigkeit, sowie ihren Kosten und Materialeigenschaften verglichen.

Der vierte Abschnitt konsolidiert die Ergebnisse des vorigen Kapitels und schließt das Fallbeispiel mit einem Sanierungsplan unter Berücksichtigung von Fördermöglichkeiten ab.

1. Energiepolitische Rahmenbedingungen

1.1. Klimawandel und Treibhausgasemissionen

Während der Klimawandel an sich kaum in Frage gestellt wird, gibt es um die Ursachen kontroverse Diskussionen. Nicht zuletzt die Absage der Vereinigten Staaten von Amerika an das Kyoto-Protokoll sowie die Negation des anthropogen verursachten Treibhauseffektes durch die Regierung Bush haben die Diskussion um die Senkung der Treibhausgasemissionen wieder angefacht. Im Rahmen dieser Arbeit kann und soll diese Diskussion allerdings nicht geführt werden. Im Folgenden wird angenommen, dass der Klimawandel zumindest zu einem Großteil auf die vermehrten Emissionen von Treibhausgasen durch die Industrialisierung zurückzuführen ist.

„Seit Beginn der Industrialisierung werden deutliche überregionale bzw. globale Änderungen im Stoffhaushalt der Atmosphäre als Folge menschlichen Tuns beobachtet. So stiegen weltweit die Konzentrationen von Kohlendioxid (CO2) um ca. 30%, die des Methans (CH4) um 145% und die des Distickstoffoxids (N2O) um 15% gegenüber den Werten vorindustrieller Zeiten.“ (UBA 2005a:1) Diese Abgase beeinflussen die chemischen Prozesse in der Erdatmosphäre insofern, als dass die Energieabsorption in der Ozonschicht gestört wird. So gelangt mehr (Sonnen)Energie zur Erdoberfläche und führt zu einer Erwärmung des erdnahen Klimas. „Die Veränderung eines Klimafaktors bzw. der Zusammensetzung der Atmosphäre kann über vielseitige Wechselwirkungen zu weit reichenden und raschen Änderungen im gesamten Klimasystem führen. (…) In seinem Sachstandsbericht von 2001 stellte das IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) unter anderem fest, dass die mittlere globale Lufttemperatur in den letzten 100 Jahren um 0,4 bis 0,8 ˚C angestiegen ist.“ (UBA 2005a:2)

Die zu erwartenden Temperaturänderungen werden relativ schnell erfolgen und bergen daher Gefahren für die Ökosysteme und die menschliche Zivilisation, weil sich die bestehenden Systeme nicht so schnell an die neuen Klimaverhältnisse anpassen können. 1992 wurde in Rio de Janeiro von fast allen Staaten der Welt das Rahmenabkommen über Klimaänderungen (Klimarahmenkonvention) verabschiedet. Auf der dritten Vertragsstaatenkonferenz (COP) in Kyoto im Dezember 1997 wurden dann erstmals rechtsverbindliche Begrenzungs- und Reduktionsverpflichtungen für die Industrieländer festgelegt. Die Rechtsverbindlichkeit war auch deshalb ein Novum, weil das Kyoto- Protokoll bei Nichterfüllung der Reduktionsverpflichtungen Strafen vorsieht. Die Europäische Gemeinschaft hat im Rahmen des Kyoto-Protokolls die Verpflichtung übernommen, ihre Treibhausgasemissionen2 bis zum Zeitraum 2008-2012 gegenüber 1990 um 8% zu mindern. Diese Verpflichtung wurde innerhalb der EU in einer Lastenverteilung zwischen den Mitgliedsstaaten aufgeteilt. Deutschland hat hierbei einen Anteil von 21% Emissionsminderung gegenüber dem Basisjahr zu leisten. Diese Verpflichtung betrifft nicht nur die Emissionen der Industrie, sondern reicht in den Alltag der meisten Menschen hinein - unter anderem bei dem Verbrauch von Heizenergie.

Die Verbesserung der Wärmedämmung eines Gebäudes verringert den Heizenergiebedarf. Da weniger Heizenergie benötigt wird, können so die CO2- Emissionen verringert und ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden.

Im Juli 1998 präsentierte die Enquête-Kommission des deutschen Bundestages „Schutz des Menschen und der Umwelt - Ziele und Rahmenbedingungen einer nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung“ ihren Abschlussbericht „Konzept Nachhaltigkeit - Vom Leitbild zur Umsetzung“. Die enthaltenen Maßnahmen zur Erfüllung der Nachhaltigkeitsforderung umfassen auch den Bereich des Bauwesens. Als Ziele werden u.a. gesundes Wohnen, Reduzierung von Flächenverbrauch und Landschaftszersiedelung sowie die Orientierung der Stoffströme im Baubereich an den Zielen der Ressourcenschonung. Der Fokus liegt jedoch eindeutig auf der Verringerung der CO2- Emissionen. (vgl. SCHWICKERT 2001:7)

Betrachtet man die Verteilung der Treibhausgasemissionen in Deutschland in Abbildung

1.1, wird deutlich, weshalb sich Reduzierungsmaßnahmen auf den Kohlendioxidausstoß konzentrieren. 2003 betrug der CO2-Anteil 85% der gesamten Treibhausgasemissionen. Hauptverursacher dieser Emissionen sind die Prozesse der stationären und mobilen Verbrennung. Dass diese „Verteilung der deutschen Treibhausgasemissionen typisch für ein entwickeltes, hoch industrialisiertes Land ist“ (UBA 2005a:5), unterstreicht das

Abb. 1.1 Treibhausgasemissionen in Deutschland (UBA 2005a:5)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Potenzial zur Minderung der Kohlendioxid-Emissionen - nicht nur in Deutschland, sondern in allen industrialisierten Staaten.

Abbildung 1.2 zeigt den Beitrag der einzelnen Quellgruppen an den Gesamtemissionen der Treibhausgase im zeitlichen Verlauf von 1999 bis 2003. Hier werden die relativ konstanten Anteile der einzelnen Quellgruppen sowie die absolute Dominanz der

Abb. 1.2 Emissionsentwicklung der Treibhausgase nach Quellgruppen in CO2- Äquivalenten (UMWELTBUNDESAMT 2005a:6)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

energiebedingten Emissionen deutlich. Diese nahmen im zeitlichen Verlauf kontinuierlich ab, wobei die leichten Wiederanstiege in den Jahren 1996, 2001 und 2003 temperaturbedingt sind. Diese Jahre waren durch niedrige Temperaturen im Winter geprägt, die einen verstärkten Energieverbrauch zur Erzeugung von Raumwärme zur Folge hatten und dadurch die Emissionen ansteigen ließen.

Um das im Kyoto-Protokoll vereinbarte Reduzierungsziel in Deutschland zu erreichen, ist der Hauptansatz die Senkung der CO2-Emissionen. Die energiebedingten Emissionen dominieren deutlich die Quellgruppen und stehen daher im Fokus der Reduktionsbemühungen. Zur Durchsetzung der Reduzierungen haben verschiedene politische Institutionen rechtliche Normen bzw. Richtlinien erlassen, die im deutschen Recht als Gesetze und Verordnungen umgesetzt wurden. Im Folgenden sollen die in Deutschland auf Energieeinsparung bei Gebäuden zielenden Normen vorgestellt und erläutert werden.

1.2. EG-Richtlinie, EnEG und EnEV

Umweltpolitik begann in der Europäischen Gemeinschaft 1972, als auf dem damaligen Gipfeltreffen die Ausarbeitung des ersten Umweltaktionsprogramms (UAP) beschlossen wurde. Das erste UAP, dem fünf weitere folgten, wurde 1973 vorgelegt. In diesem Jahr wurde als Institution der Europäischen Kommission die Generaldirektion Umwelt geschaffen. 1990 wurde dann die Einrichtung einer Europäischen Umweltagentur beschlossen, die 1994, mit Sitz in Kopenhagen, ihre Arbeit aufnahm. Die Aufgaben der Europäischen Umweltagentur sind das Zusammentragen, Aufbereiten und Bereitstellen von sachdienlichen und zuverlässigen themenspezifischen Informationen über den Zustand und die Entwicklung der Umwelt auf europäischer Ebene. (vgl. WIEDUWILT 2005)

Das sechste UAP ist die Grundlage für die aktuelle europäische Umweltpolitik und für alle Institutionen der Europäischen Union (EU) verbindlich. Es legt die wesentlichen Umweltziele für die Jahre 2002 bis 2012 fest. Zum Erreichen dieser Ziele werden thematische Strategien entwickelt. Diese dienen als Instrument zur Entwicklung von Maßnahmen, die dann zur Umsetzung vorgeschlagen werden. Als thematische Strategien sind u.a. benannt worden: Schutz vor Luftverunreinigungen, Nachhaltige Ressourcen- verwendung und Abfallrecycling.

Die Umsetzung auf nationaler Ebene erfolgt in Form von zahlreichen, separaten Gesetzen. Das so gewachsene deutsche Umweltrecht ist nicht leicht zu überschauen. Daher hatte sich die letzte Bundesregierung die Harmonisierung und Weiterentwicklung des Umweltrechts in einem einheitlichen Umweltgesetzbuch (UGB) zum Ziel gesetzt. Der Entwurf einer unabhängigen Expertenkommission liegt bereits seit 1997 vor. Bis zur Umsetzung dieses Vorhabens durch die Legislative gibt es also eine Vielzahl an Rechtsnormen, die den Umweltschutz betreffen. Einige davon regulieren und überwachen den Energieverbrauch bei Wohngebäuden.

Die Bundesimmissionsschutz-Verordnung (BImSchV) wird durch Abgasmessungen und Kontrollen der sauberen Verbrennungen regelmäßig vom Schornsteinfeger überwacht. Werden bei der Messung erhöhte Werte festgestellt, kann die Umrüstung oder Erneuerung der Heizungsanlage angeordnet werden. Des Weiteren müssen seit dem 01.01.1998 nach der Heizungsanlagen-Verordnung (HeizAnlV) alle Zentralheizungen mit regelungstechnischen Einrichtungen einschließlich Thermostatventilen an den Heizkörpern ausgerüstet sein. Zudem dürfen nur noch Niedertemperatur- oder Brennwertkessel mit einem CE-Zeichen und der EG-Konformitätserklärung eingebaut werden. Wie eingangs beschrieben wird das größte und wirtschaftlichste Einsparpotenzial beim passiven Wärmeschutz im Baubestand gesehen (Wärmedämmung). So sah die von 1995 bis 2001 gültige Wärmeschutz-Verordnung (WSVO 95) bei der Erneuerung oder Sanierung von Bauteilen im Bestand gegen unbeheizte Räume vor, dass die Forderungen der WSVO voll einzuhalten waren, wenn mehr als 20% des Bauteils erneuert wurde.

Das große Energie-Einsparpotenzial im Gebäudebereich wird auch auf europäischer Ebene gesehen. Aus diesem Grund wurde im Jahr 2002 eine Richtlinie verabschiedet, die das Vorgehen der Mitgliedsstaaten vereinheitlichen soll: „Richtlinie 2002/91/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2002 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden“. Sie ist am 04.01.2003 in Kraft getreten und muss von den EU-Staaten innerhalb von drei Jahren bis zum 04.01.2006 in nationales Recht umgesetzt werden. Die Staaten sollen Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz von Neu- und Altbauten festlegen. Die Richtlinie schreibt unter anderem vor, dass beim Bau, Verkauf oder bei Vermietung dem Eigentümer bzw. dem potenziellen Käufer oder Mieter Energieausweise vorgelegt werden. (vgl. UBA 2003:2) „Seit dem 1. Februar 2002 ist die Energieeinsparverordnung (EnEV) in Kraft. Sie hat die Wärmeschutzverordnung und die Heizungsanlagenverordnung zusammengeführt, zugleich aber auch eine ganz neue Denkweise in die Bauplanung eingeführt: Erstmals wird eine ganzheitliche energetische Betrachtung verlangt, die Gebäudehülle und Anlagentechnik einbezieht. Begrenzt wird der zulässige Jahres-Primärenergiebedarf3 des Gebäudes. Die Anforderungen der EnEV richten sich in erster Linie an Neubauten. Das mit Abstand größte Potenzial zur Energieeinsparung bietet jedoch der Gebäudebestand.“ (ASUE 2002:3)

Die Novelle der EnEV richtet sich hauptsächlich an den Gebäudebestand und sieht Nachrüstpflichten vor. Diese betreffen den Austausch alter Heizungen und die nachträgliche Dämmung von Heizungs- und Warmwasserleitungen (gem. Anhang 5 der EnEV) sowie von obersten Geschossdecken4. Diese Anforderungen sind bis Ende 2006 bzw. 2008 zu erfüllen. Allerdings gibt es eine Ausnahme für Gebäude mit bis zu zwei Wohnungen, von denen eine der Eigentümer selbst bewohnt. Hier finden die Anforderungen nur bei Eigentümerwechsel Anwendung.5 Des Weiteren stellt die EnEV bedingte Anforderungen zur Verbesserung des Wärmeschutzes im Falle von Modernisierungsmaßnahmen und Erweiterungen.6 Zudem gilt nach §10 EnEV ein Verschlechterungsverbot, d.h. neue Bauteile oder Anlagen dürfen die energetische Qualität des Gebäudes auf keinen Fall verringern. Als Alternative zu den bauteilbezogenen Anforderungen wurde die so genannte 40%-Regel eingeführt. Demnach gelten die EnEV Vorschriften als erfüllt, wenn das Gebäude insgesamt den Jahres- Primärenergiebedarf der für vergleichbare Neubauten gilt, um nicht mehr als 40% überschreitet. Abbildung 1.3 vergleicht die maximal zulässigen U-Werte der WSVO 95 mit denen der neuen EnEV. Abgesehen von der beibehaltenen Forderung von 0,3 W/m²K für Dach bzw. oberste Geschossdecke sowie 0,5 W/m²K für Wände oder Decken gegen unbeheizte Räume bei Anwendung einer Innendämmung, sind alle Anforderungen an die U-Werte der Bauteile erhöht worden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.3 Max. zul. U-Werte nach WSVO und EnEV

„Ein wichtiger Ansatz zur CO2-Minderung wurde mit der Energieeinsparverordnung erreicht. Wesentliche Einsparvolumen können aber nur im Wohnungsbestand verwirklicht werden. Dies macht folgender Vergleich deutlich: in Deutschland beträgt der Bestand an Mietwohnungen rund 20 Millionen. Das jährliche Neubauvolumen umfasst zurzeit nur 270.000 Wohnungen.” (UMWELTBUNDESAMT 2003:3)

Abschließend sei noch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) genannt, dessen Ziel es ist, „im Interesse des Klima- und Umweltschutzes eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung zu ermöglichen und den Beitrag erneuerbarer Energien an der Stromversorgung deutlich zu erhöhen. Grundlage dafür ist das Ziel der Europäischen Union, den Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Energieverbrauch bis zum Jahr 2010 mindestens zu verdoppeln“ (ZUMBAU 2005). Seit April 2000 schreibt das EEG in Deutschland Mindesteinspeisevergütungen für den Strom vor, der aus Erneuerbaren (regenerativen) Energien erzeugt wird. Über einen Zeitraum von 20 Jahren werden an private oder gewerbliche Stromerzeuger Vergütungen gezahlt. Das EEG löst das Stromeinspeisegesetz in der Fassung von 1991 ab. Der Strom aus der eigenen Anlage wird in der Regel in das öffentliche Stromnetz eingespeist und vom Netzbetreiber (meistens der eigene Energieversorger) vergütet. Folgende Formen der regenerativen Energienerzeugung werden vergütet:

- bis 5 Megawatt Leistung: Solaranlagen, Wasserkraft, Geothermie, Deponie- und Klärgas,
- Biomasse (bis 20 Megawatt Leistung),
- Windkraft,
- Grubengas.

Den selbst erzeugten Strom zu verbrauchen ist nur bei einer isolierten Lage ohne Zugang zum öffentlichen Versorgungsnetz sinnvoll, denn die Vergütung einer Kilowattstunde erzeugten Solarstroms übersteigt die Kosten für eine Kilowattstunde Strom, die man von einem Energieversorgungsunternehmen erwerben kann.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die gesetzlichen Rahmenbedingungen zum Thema Gebäudeenergieversorgung vielfältig sind. Bei der Optimierung eines Gebäudes hinsichtlich des Energiebedarfs sind daher diverse Normen zu beachten, aber auch die Möglichkeit, Strom aus regenerativen Energiequellen an die Netzbetreiber zu verkaufen, kann bei der Konzeption einfließen. Neben den gesetzlichen Bestimmungen spielen bei der Ausgestaltung der Energieoptimierung eines Gebäudes auch wirtschaftliche Aspekte eine Rolle. Bei steigenden Energiepreisen amortisiert sich eine Investition in energiesparende Maßnahmen zumeist schneller, so dass die Energiekostenentwicklung einen zentralen ökonomischen Entscheidungsfaktor darstellt.

1.3. Energiekostenentwicklung

Wie andere Güter ist auch die Energie den Mechanismen von Angebot und Nachfrage unterworfen. Die Preisentwicklung ist also abhängig vom Bedarf. Eine umfassende Analyse der Energiebedarfe ist nicht Teil dieser Arbeit, jedoch soll ein kurzer Überblick zur Art der nachgefragten Energieträger gegeben werden, bevor die Preisentwicklung ebendieser dargestellt wird.

Vor Beginn der Industrialisierung musste der Energiebedarf aus dem nicht konstant verfügbaren Angebot der regenerativen Energieträger (Holz, Wasser und Wind) gedeckt werden. Als Folge der Industrialisierung verbesserten sich die Lebensbedingungen der Menschen und die Weltbevölkerung wuchs ebenso wie der Energiebedarf in den industrialisierten Staaten. Dieser Energiehunger wurde bis zum Ende des 19. Jahrhunderts primär durch den Energieträger Kohle gestillt. In den 1960er Jahren begannen Erdöl und Erdgas die Rolle des Hauptenergielieferanten zu übernehmen. Diese beiden Energieträger decken heute mehr als die Hälfte des jährlichen Weltenergiebedarfs (vgl. HAUSLADEN 1999:15). Die Entwicklung des Ölpreises ist in Abbildung 1.4 dargestellt. Die Menschen der westlichen Industrienationen7 verbrauchen mehr Energie als die Menschen in China, Indien, Afrika oder Südamerika, was vor allem durch die unterschiedlichen

Abb. 1.4 Entwicklung der Rohölpreise von 1960 bis 2004

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(HTTP://WWW.TECSON.DE/POELHIST.HTM, 27.11.2005)

Lebensbedingungen zu erklären ist. Aber die wachsende Wirtschaft, vor allem in Indien und China, trägt zur Verbesserung der Lebensbedingungen vor Ort bei und steigert in der Folge den Energiebedarf. Dies lässt eine weitere Steigerung der Energiepreise erwarten. Die Ökonomen der Deka-Bank prognostizieren einen Anstieg des Rohölpreises im ersten Quartal 2006 auf 64 $/Barrel (WIRTSCHAFTSWOCHE 2005:42).

Abb. 1.5 Entwicklung des Rohölpreises von Mai 2004 bis November 2005 ( http://www.tecson.de/prohoel.htm, 27.11.2005)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1.5 zeigt den starken Anstieg der Rohölpreise seit Mai 2004. Im November 2005 lag der Preis etwa 22% über dem Vorjahresniveau. Der Heizölpreis in Deutschland lag im November 2004 20% über dem Vorjahrespreis und stieg in 2005 nochmals um 28% gegenüber 2004. Im November 2005 kostete Heizöl 57 €/100l (vgl. Anhang H). Diese rasante Entwicklung der Energiekosten hat in Deutschland bereits Spuren beim Verbrauchsverhalten hinterlassen. Abbildung 1.6 zeigt den Primärenergieverbrauch in Deutschland in den Jahren 2003 und 2004, aufgeteilt nach Energieträgern.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1.6 Primärenergieverbrauch in der Bundesrepublik Deutschland 2003/04 (AG ENERGIEBILANZEN 2005)

Die AG ENERGIEBILANZEN (2005) beschreibt in ihrem Bericht die unterschiedliche Entwicklung der einzelnen Produkte: Der Absatz von leichtem Heizöl ging vor allem preisbedingt kräftig zurück (-9,3 %); derjenige vom schweren Heizöl (-5,3 %) und vom Ottokraftstoff (-2,7 %) nahm ebenfalls ab. Dagegen stieg er bei Dieselkraftstoff (+ 3,4 %) deutlich. Während der Einsatz in Kraftwerken etwa konstant blieb, ging die Nachfrage der privaten Haushalte bedingt durch die höheren Temperaturen in der Heizperiode leicht zurück. Der Beitrag aller erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch belief sich 2004 auf rund 3 %.

Der Primärenergieverbrauch im ersten Halbjahr 2005 betrug nach Schätzungen der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen 1,2 % weniger als im entsprechenden Zeitraum des Vorjahres. Bei nur schwachem Wirtschaftswachstum und geringen Temperatureinflüssen im Vorjahresvergleich dominierten vor allem Preiseffekte diese Entwicklung. Der Mineralölverbrauch war mit insgesamt knapp 84 Mill. t SKE8 im Vergleich zum ersten Halbjahr 2004 um 2 % niedriger. Dies ist insbesondere das Ergebnis eines erneuten Rückgangs des Absatzes von leichtem Heizöl (-8 %), der in erster Linie durch einen drastischen Anstieg der Preise von Mineralölprodukten ausgelöst wurde. (AG ENERGIEBILANZEN 2005)

Die Energiekosten werden im dritten Kapitel über die Wirtschaftlichkeitsrechnung der möglichen Maßnahmen zur Senkung des Energiebedarfs in die Bewertung derselben einfließen.

2. Analyse Ist-Zustand

2.1. Objektbeschreibung

Das Haus wurde laut dem Schriftstein über dem Eingang im Jahr 1905 erbaut und ist seitdem im Familienbesitz. Der Standort ist nahe Hessisch Oldendorf (PLZ 31840).

Abb. 2.1 Gebäude Südwestansicht

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der freistehende Backsteinbau hat dezente, bauzeittypische Verzierungen im Mauerwerk, hauptsächlich an den Fensteröffnungen. Im Bereich der Kelleraußenwände wurde mit Bruchstein gearbeitet. Das Gebäude ist nur teilweise unterkellert. Das Hauptdach besteht aus zwei im 90 Grad Winkel aneinander stoßenden Satteldachflächen. Die Dachneigung liegt bei etwa 45 Grad.

Abb. 2.2 Gebäude Nordansicht Abb. 2.3 Gebäude Südostansicht

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zum Hauptgebäude gehört auch ein an der Südseite angegliederter, einge- schossiger Gebäudeteil. In Abbildung 2.4 ist dieser Teil links im Vordergrund zu sehen. Zudem gibt es noch ein freistehendes Nebengebäude. Der schlichte Ziegelbau mit Satteldach (o.Abb.) wird als Abstellraum und Garage

Abb. 2.4 Gebäude Südansicht genutzt, im Folgenden aber

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

nicht weiter betrachtet.

Abbildung 2.5 zeigt den Grundriss des Erdgeschosses. Das mittig angeordnete und offene Treppenhaus wird von den Wohnräumen umschlossen. Im Erd- und Obergeschoss befindet sich jeweils eine Wohnung. Bewohnt wird das Gebäude derzeit von vier Personen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.5 Grundriss EG (vgl. Anhang D)

In Abbildung 2.6 ist die Lage des Hauses auf dem 667 m² umfassenden Grundstück dargestellt. Die Küchen sind gen Osten ausgerichtet, während die Wohnzimmer in der

Nordwestecke des Gebäudes angeordnet sind. Die Fenster der Schlafräume öffnen sich zur Nordseite. Die Hauptwind- und damit auch Wetterrichtung ist Westen. An der Westgrenze befinden sich eine etwa 2,50 m hohe Hecke sowie ein etwa sechs m hoher Apfelbaum. Zudem ist die Westseite des Gebäudes teilweise mit Efeu und Wildem Wein begrünt. Der Eingang liegt, von einer offenen Veranda geschützt, an der Ostseite des Hauses.

Das Objekt liegt im südwestlichen Teil Niedersachsens, in Ortsrandlage. Für dieses Gebiet existiert kein Bebauungsplan, Baumaßnahmen müssen sich lediglich in das bestehende Bild einfügen. In der näheren Umgebung dominiert roter Ziegel bei der Fassadengestaltung, es gibt aber auch verputzte Fassadenflächen und Fachwerkwände. Es gibt fast ausschließlich Satteldächer in der Umgebung, die Eindeckung besteht mehrheitlich aus roten Tonziegeln, einige Flächen sind mit dunkelblauen Betondachsteinen gedeckt. Die benachbarten Gebäude haben zwei Vollgeschosse.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.6 Lageplan Gebäude

Zur Geschichte des Objekts ist bis auf die Nutzung der letzten Dekaden nur wenig bekannt. Bis vor etwa 25 Jahren wurde ein Teilbereich als Wohngebäude genutzt, während die restliche Erdgeschossfläche als Waschküche bzw. Schlachtraum sowie als

Viehstall9 genutzt wurde. Etwa ab 1980 wurde die Viehhaltung nach und nach eingestellt. Im Obergeschoss (OG) fand die nicht bewohnte Fläche Verwendung als Heuboden. Im Dachgeschoss (DG) über den Wohnräumen befand sich der Kornspeicher.

In den letzten 40 Jahren sind verschiedene energieverbrauchsrelevante Modernisierungen durchgeführt worden. Sanitäre Anlagen bzw. ein Badezimmer wurden um 1965 eingebaut. Ein zweites Bad im Obergeschoss kam um 1970 hinzu. Gekocht und gewaschen wurde früher ausschließlich mit Holzöfen, der einzige beheizte Raum war die Küche. Vor etwa 30 Jahren änderte sich auch dies. Es gab nun eine Waschmaschine und in einigen Zimmern wurden Nachtspeicheröfen aufgestellt. Gekocht wurde jedoch nach wie vor auf einem Holzofen.

Der nächste größere Schritt wurde vor etwa 10 Jahren getan, als sämtliche Nachtspeicheröfen entfernt wurden. Stattdessen wurde eine Gas-Zentralheizung mit Heizkörpern in allen Wohnräumen eingebaut (vgl. Punkt 2.2.5. Bestandsaufnahme - Heizungsanlage). Zudem wurde die Küche im Obergeschoss grundlegend renoviert und mit zeitgemäßer Technik ausgestattet. Kurz darauf wurden auch die alten einfachverglasten Holzfenster gegen isolierverglaste Kunststofffenster ausgetauscht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.7 Erneuerte Balkenlage

erneuert. Zuletzt wurde das Badezimmer im

Obergeschoss erneuert. Hier wurde nicht nur das Innenleben saniert, sondern es mussten auch Balkenlagen und Wände erneuert werden, da die Bauteile das Ende ihrer Lebensdauer teilweise bereits überschritten hatten. Diese Gelegenheit wurde zur Dämmung der erneuerten Bauteile genutzt, die rundum mit 12 cm Glaswolle (λ= 0,04 W/mK) ausgeführt wurde. Die Ausführung der Balkenlage ist in Abbildung 2.7 dokumentiert.

2.2. Bestandsaufnahme

2.2.1. Maßliche Aufnahme

10 Das Hauptgebäude misst 17,73 m in der Länge und 11,66 m in der Breite. Die Grundfläche beträgt damit 207 m2.11 Das Eingeschossige Nebengebäude hat eine Grundfläche von 53 m2.

Im Gebäude stehen derzeit 165 m2 Wohnfläche zur Verfügung, die sich auf EG (74 m2 ) und OG (91 m2 ) verteilen. Die vorhandene Nutzfläche von insgesamt 270 m2 gliedert sich in 32 m2 im KG, 138 m2 im EG, 71 m2 im OG sowie 29 m2 im DG.

Das beheizte Gebäudevolumen beträgt 579 m3, die Oberfläche des beheizten Raumes misst 441 m2. Daraus ergibt sich ein Verhältnis A/V von 0,76. Das Verhältnis A/V lässt einen Rückschluss auf den Grad der Kompaktheit eines Gebäudes zu. Je geringer der Wert, desto weniger Umgebungsfläche (bei gleichem Volumen) wird benötigt. Je kompakter ein Baukörper gestaltet ist, desto weniger Energie (bei gleicher Bauart) verbraucht er. Bauliche Elemente, wie z.B. Gauben, die die Oberfläche vergrößern, erhöhen hingegen den Energiebedarf eines Gebäudes. Das beste bautechnisch umsetzbare A/V Verhältnis wird bei einer Halbkugel erreicht: der Bauform eines Iglus. Bei gleichem Volumen hätte eine Halbkugel eine Oberfläche12 von 399 m2 und ein A/V-Verhältnis von 0,69 (der A/V-Wert einer Kugel wäre bei gleichem Volumen 0,58). Dieser Vergleich zeigt, dass der betrachtete Baukörper relativ kompakt ist.

2.2.2. Dach

Das Hauptdach besteht aus zwei im 90-Grad-Winkel aneinander stoßenden Satteldachflächen. Die Dachneigung liegt dabei jeweils bei etwa 45 Grad. Die größeren Dachflächen, die sich nach Osten und Westen richten, sind mit Betondachsteinen eingedeckt, während die kleineren, nach Norden und Süden gerichteten, Dachflächen mit Tonziegeln gedeckt sind. Im nicht ausgebauten Bereich (geplante Räume 2.7, 2.8 und 3.1) ist das Dach nicht gedämmt. Der Zustand der Betondachsteine ist gut, der Dachstuhl bis auf einzelne Elemente mit Wurmbefall ebenfalls in gutem Zustand. Die Tonziegel zeigen

Verschleißerscheinungen. Feuchtigkeit dringt jedoch nicht ein, da die Ziegel an der Unterseite sorgfältig mit Mörtel verstrichen sind.

2.2.3. Oberste Geschossdecke

Die oberste Geschossdecke über den Räumen 2.1, 2.2, 2.3 und 2.5 ist eine Holzbalkendecke mit Lehmschlag, die auf der Oberseite mit Holzdielen abschließt, während die Unterseite mit Gipskartonplatten beplankt ist. Laufgeräusche, vermutlich von Mäusen, lassen darauf schließen, dass die Dämmschicht eine nur noch unzureichende Stärke aufweist, sofern überhaupt vorhanden. Über den Räumen 2.4 und 2.6 ist die oberste Geschossdecke ebenfalls eine Holzbalkendecke mit Holzdielen oben und Gipskarton an der unteren Seite. Dieser Bereich ist jedoch mit Glaswolle gedämmt (12 cm Glaswolle mit λ= 0,04 W/mK).

2.2.4. Wände

Die Außenwände sind mit Ziegeln im alten Reichsformat13 gemauert und haben Stärken von 30 bzw. 38 cm (inkl. Putzschicht). Innenseitig sind die Wandflächen mit einem Lehmputz versehen, der eine Stärke von etwa 2,5 bis 3,0 cm aufweist. Die an den unbeheizten Bereich grenzenden Innenwände im EG sind etwa 24 cm starke Ziegelwände, die in der Küche mit Lehm und im Bad mit Mörtel verputzt sind.

2.2.5. Fußboden

Der EG-Fußboden hat unterschiedliche Aufbauten. Im unterkellerten Bereich besteht er aus einem flachen Ziegelgewölbe ohne Dämmung, der nach oben mit Holzdielen abschließt. Raum 1.3 hat einen Dielenfußboden, der durch eine Luftschicht von ca. 27 cm und einer Estrichschicht vom Erdreich getrennt ist. Die Fußböden, bzw. die Estrichschichten der Räume 1.4, 1.6 und 1.7 grenzen direkt an das Erdreich, wobei im Raum 1.6 noch eine Perlitedämmschicht von ca. 2,5 cm über dem Estrich eingebaut ist.

2.2.6. Fenster

Die Wohnräume sind mit isolierverglasten

Fenstern (siehe Abbildung 2.8) mit

Kunststoffrahmen ausgestattet. Alle Fenster haben Dreh-/Kippflügel. Die Lüftung erfolgt mechanisch durch die Bewohner. Anhand des Alters und der Beschaffenheit der Fenster wird der U-Wert mit 1,9 W/m2 K (vgl. SCHOCH 2004:43) angenommen.

2.2.7. Heizungsanlage

Alle Wohnräume sind mit Thermostat- Geregelten Heizkörpern versehen, die über eine Gas-Zentralheizung im Keller mit Wärme versorgt werden. Der Gas- Brennwertkessel14 wurde 1994 eingebaut. Die Nennwärme- leistung der Anlage beträgt 21,8 kW. Der Leistungsbereich liegt zwischen 10,3 und 20,5 kW. Die Anlage wird jährlich gewartet und jedes zweite Jahr durch den Schornsteinfeger überprüft. Bei der letzten Wartung im Oktober 2005 wurde eine Kontrollmessung durchgeführt, die einen Wirkungsgrad von 98% ergab.

2.2.8. Keller

Die Kellerdecke ist als flach

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.8 Fenster gemauertes Ziegelgewölbe Abb. 2.9 Heizungsanlage

(preußische Kappendecke, wie in Abbildung 2.9 zu sehen) ausgebildet und nicht gedämmt. Die Außenwände (gegen Erdreich) sind augenscheinlich nicht oder nur unzureichend gegen Feuchtigkeit gesperrt.

2.2.9. Energieverbräuche 2001-2004

In diesen vier Jahren schwankte die Anzahl der Bewohner zwischen zwei und vier, jedoch wurden mit Ausnahme von 2001 stets beide Wohnungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.10 Energieverbräuche 2001 bis 2004

durchgängig genutzt. Die Energieverbräuche für Strom und Gas (Heizung) sind in Abbildung 2.10 dargestellt. Bei einer Wohnfläche von 165 m2 ergibt sich für 2001 ein Gesamtverbrauch von 156 kWh/m2 a, der sich in 2002 auf 172 kWh/m2 a erhöhte. Dies ist in der längeren Abwesenheit der Bewohner der OG-Wohnung in 2001 begründet, die zu einem relativ niedrigen Energieverbrauch beitrug. 2003 stieg der Gesamtverbrauch nur unwesentlich auf 176 kWh/m2 a.

Im Jahr 2004 aber gab es eine auffällige Steigerung sowohl des Strom- als auch des Gasverbrauchs auf insgesamt 207 kWh/m2 a. Bezogen auf das Jahr 2001 bedeutet dies eine Steigerung um etwa 50 kWh/m2 a oder 30%. Der erhöhte Gasverbrauch lässt sich zum einen auf einen relativ kalten Winter zurückführen, zum anderen wurde eine Undichtigkeit in der Heizungsanlage im Keller erst im Dezember entdeckt, so dass in dieser Heizperiode zusätzliche Verluste auftraten. Der deutlich erhöhte Stromverbrauch beruht auf einer sehr ausgedehnten Bautätigkeit (u.a. Erneuerung des OG-Bades) im Jahr 2004 und dem damit verbundenen Betrieb elektrischer Maschinen.

Insgesamt stiegen die Kosten für Strom und Heizwärme von 1.210 € in 2001 auf 1.299 € in 2002. In 2003 gab es Preiserhöhungen, die die Kosten auf 1.390 € stiegen ließen. 2004 betrugen die Kosten dann 1.744 €.

2.3. Verteilung der Wärmeverluste

Nach der maßlichen Aufnahme des Objekts, der qualitativen Beschreibung der Bauteile und der Analyse der realen Energieverbräuche der vergangenen Jahre, folgt nun die Analyse der theoretischen Wärmeverluste. Diese Berechnung soll energietechnisch ungünstige Bauteile identifizieren und über die Quantität der Verluste eine Priorisierung ermöglichen.

2.3.1. Kalkulationsverfahren und Annahmen

Zur Berechnung der Wärmeverluste werden zwei Kennzahlen benötigt: die Fläche des Bauteils und dessen Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert). „Der Nachweis der Außenbauteile über den Wärmedurchgangskoeffizienten ist das im Altbau am häufigsten angewendete Verfahren. Der Nachweis der opaken Bauteile erfolgt unter Anwendung der DIN EN ISO 6946“ (SCHOCH 2004:28) und ist auf der Grundlage der nachfolgenden Gleichung durchzuführen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.11 Wärmeübergangswiderstände in m2 K/W

Abbildung 2.12 zeigt eine U-Wert Kalkulation am Beispiel einer einschaligen Ziegelwand mit einseitigem Lehmputz. Diese Systematik liegt auch der Berechnung der U-Werte für den Bestand zugrunde (Anhang E), die mit einer Berechnungssoftware15 durchgeführt wurde.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.12 Beispiel für U-Wert-Berechnung nach DIN EN ISO 6946

Bei Flächen mit unterschiedlichen Schichtaufbauten, wie z.B. einer Holzbalkendecke, wird der U-Wert entsprechend dem jeweiligen Flächenanteil gemittelt. Die Übersichten zu den einzelnen Bauteilen sind im Anhang E abgebildet. Auf Basis dieser Werte können dann die theoretischen Wärmeverluste berechnet werden.

Für die Fenster wird ein Wärmedurchgangskoeffizient von 1,9 W/m²K angenommen (vgl. SCHOCH 2004:43).

2.3.2. Berechnung

Abbildung 2.13 zeigt eine Übersicht der ermittelten Kennwerte Fläche, U-Wert sowie die daraus berechneten Wärmeverluste. Die detaillierte Berechnung der Bauteilflächen ist im Anhang D, die Kalkulation der bauteilspezifischen U-Werte ist im Anhang E zu finden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.13 Übersicht der Kennwerte im Bestand

2.3.3. Ergebnis

Nach DITTERT (1982, zitiert nach RAU & BRAUNE 1997:51) treten die Wärmeverluste an 1- bis 2-geschossigen Altbauten im Durchschnitt wie folgt auf:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2.14 Wärmeverluste am Objekt nach Bauteilen (vgl. Anhang H)

Beim Vergleich der durchschnittlichen Wärmeverluste mit den berechneten Werten fallen zunächst die niedrigen Anteile von Dach, oberster Geschossdecke und den Fenstern auf. Am Beispielobjekt betragen die Verluste in Summe 23%, während diese nach DITTERT über 50% betragen müssten. Dies liegt zum einen an der Qualität der Fenster. Die alten, einfachverglasten Holzfenster wurden bereits vor Jahren gegen isolierverglaste Fenster ausgetauscht. Zum anderen wurde ohne Lüftungsverluste gerechnet. Weiterhin liegt der Anteil des Daches (vgl. Abb. 2.14) sehr niedrig, da kaum Dachflächen eingerechnet wurden16 und die einbezogenen Dachflächen bereits recht gut gedämmt sind.

Dagegen entweicht über die Sohle und die Wände überproportional viel Wärme: in Summe 77% der gesamten Wärmeverluste. Eine Ursache hierfür ist die nur teilweise Unterkellerung des Gebäudes, wobei die nicht unterkellerten Bereiche kaum oder gar nicht gedämmt sind. Zudem gibt es einige Innenwände, die ungedämmt an unbeheizte Räume grenzen und so die Wärmeverluste weiter ansteigen lassen (vgl. Punkt 3.3.2.). Dementsprechend ergibt sich ein vom Durchschnitt abweichendes Bild.

Die ermittelten U-Werte reichen von 0,32 W/m²K im Bereich des gedämmten Dachs bis 3,48 W/m²K im ungedämmten Bereich der Sohle bzw. EG-Fußbodens. Insgesamt erreichen nur die Dachflächen (U = 0,32 W/m²K) und die Fenster (U = 1,90 W/m²K) annähernd die Anforderungen der EnEV, die für Dachflächen 0,30 W/m²K und für Fenster 1,70 W/m²K fordert. Die anderen Bauteile verfehlen die Anforderungen deutlich, teilweise um ein Vielfaches.

2.4. Energietechnische Objektbewertung

Die im vorangegangenen Abschnitt ermittelten Wärmedurchgangskoeffizienten und die Verteilung der Wärmeverluste bilden die Basis für eine energetische Bewertung. Um ein Gebäude hinsichtlich seiner energetischen Qualität zu beurteilen, bedarf es aber mehr als nur der Erfassung und Auswertung seiner Wärmeverluste. RAU & BRAUNE (1997) gliedern die relevanten Faktoren in folgende Gruppen: Klima und Topografie, Bauliche Merkmale, Energietechnik und Nutzerverhalten.

Das Gebäude liegt in einer gemäßigten Klimazone ohne nennenswerte Wetterextreme. Das Haus ist an Nord-, West- und Südseite ungeschützt, wobei die Hauptwindrichtung West ist. Die Westseite sollte daher besonders geschützt werden. Durch die vorhandene Hecke sowie die teilweise Begrünung der Wand ist ein Wind-/Wetterschutz aber nur unzureichend gewährleistet.

Die Gebäudeform des Ein- bis Zwei-Familienhauses ist kompakt (A/V-Wert 0,76). Die Orientierung der Wohnräume ist schlüssig und sinnvoll, wobei das zentrale, offene Treppenhaus eher kritisch gesehen werden muss, da es den Heizwärmebedarf erhöht. Entweder es wird mitgeheizt oder bei jeder Türöffnung der Wohnräume strömt Wärme ab. Der Lehminnenputz erzeugt positive mikroklimatische Verhältnisse. Die isolierverglasten Fenster sind zum großen Teil an der Nordseite des Gebäudes angeordnet, dies ist energetisch wegen entgangener solarer Wärmegewinne negativ zu bewerten, aber durch die topografische Lage ergibt die Nordausrichtung die beste Aussicht.

Beheizt werden die Räume über Heizkörper. Die Wärmeerzeugung und die Warmwasserversorgung erfolgt über einen Gas-Brennwertkessel im Keller. Die Anlage wird regelmäßig gewartet und es ist eine Nachtabsenkung aktiviert. Der Wirkungsgrad betrug bei der letzten Messung 98%. Das Objekt hat derzeit vier Bewohner, die verschiedene, zeitlich versetzte Arbeitszeiten und damit einen unterschiedlichen Heizungsbedarf haben. Eine automatische Zeitschaltung der Heizung kann daher nicht angewendet werden, obgleich die Anlage diese Möglichkeit bietet. Die Lüftung der beheizten Räume erfolgt (im Winter) über regelmäßiges Stoßlüften, um Wärmeverluste zu reduzieren.

Insgesamt ist festzustellen, dass die Heizungsanlage noch einen guten Wirkungsgrad17 hat und die U-Werte des Gebäudes nicht den Anforderungen der EnEV entsprechen.

[...]


1 Enquête-Kommission „Schutz des Menschen und der Umwelt - Ziele und Rahmenbedingungen einer nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung“ des deutschen Bundestages.

2 Als Treibhausgase sind definiert: Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Distickstoffoxid (N2O), Fluorkohlenwasserstoffe (PFC) und Schwefelhexafluorid (SF6). [Anm.d.V.]

3 „Der Primärenergiebedarf berücksichtigt die Aufwändungen für die Bereitstellung des Energieträgers, nämlich den Energiegehalt des Rohstoffs selbst sowie dessen Transport und Weiterverarbeitung bis zur Lieferung an den Endverbraucher. (…) Um die Auswirkungen der einzelnen Energieträger auf den Treibhauseffekt zu quantifizieren, bedient man sich des äquivalenten Treibhauspotenzials, das die Klimawirkung der Gase CO2, CH4, CO, NOx, N2O und verschiedene Nichtmetallkohlenwasserstoffe auf äquivalente Mengen Kohlendioxids umrechnet.“ (vgl. SCHWICKERT 2001:56)

4 Der U-Wert der Geschossdecke darf nach der Maßnahme max. 0,3 W/m2 K betragen (§ 9 Abs. 3 EnEV).

5 Bei einem Eigentumswechsel sind die o.g. Anforderungen innerhalb von zwei Jahren nach Eigentumsübergang zu erfüllen (§ 9 Abs. 4 EnEV).

6 Wird das beheizte Gebäudevolumen um mehr als 30 m3 (zusammenhängend) erweitert, gelten für diesen Teil des Gebäudes die gleichen Anforderungen wie für Neubauten (§ 8 Abs. 3 EnEV).

7 Die westlichen Industrienationen verbrauchen bei einem Weltbevölkerungsanteil von nur 18% mehr als die Hälfte der weltweit verfügbaren Energie (HAUSLADEN 1999:16).

8 SKE = Steinkohleeinheit (1 SKE = 8,14 kWh)

9 Zuletzt gehörten zum Tierbestand 3 Schweine, 2 Kühe und einige Hühner.

10 Berechnungen siehe Anhang D

11 Außenabmessungen des Gebäudes bzw. der begrenzenden Wände.

12 AHalbkugel= π*r2 + ½ * 4*π*r2 mit VHalbkugel= ½ * 4/3*π*r3 = 579 m3

13 Abmessungen: 25 x 12 x 6,5 cm. Dieses Ziegelformat wurde in Deutschland 1872 gesetzlich eingeführt. Ein m³ Mauerwerk inklusive 1 cm Fuge und üblichen Verlusten an den Ecken bestand aus 400 Steinen. Eine Anpassung an das Metrische System war noch nicht gegeben. Heute werden die Abmessungen in der DIN 105 bzw. DIN EN 771 geregelt.

14 Modell Domoplus® DPS 20 von Schäfer Heiztechnik

15 EnEV-Bauwerk 2004 von Visionworld GmbH

16 Der beheizte Gebäudekörper schließt nach oben mit der obersten Geschossdecke ab.

17 Der optimale Wirkungsgrad eines Gas-Brennwertkessels liegt bei 111% Hi (durch die Nutzung der Kondensationswärme der Abgase).

Details

Seiten
131
Jahr
2006
ISBN (eBook)
9783638861243
ISBN (Buch)
9783656643890
Dateigröße
6.5 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v81656
Institution / Hochschule
FernUniversität Hagen
Note
1,3
Schlagworte
Energetische Optimierungsmöglichkeiten Altbau Fallbeispiel

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Titel: Energetische Optimierungsmöglichkeiten im Altbau