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E-Book

Energieeinsparende Gebäude und Anlagentechnik

Grundlagen, Auswirkungen, Probleme und Schwachstellen, Wege und Lösungen bei der Anwendung der EnEV

AutorKlaus W. Usemann
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl1023 Seiten
ISBN9783540266402
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis54,99 EUR

Das Buch enthält umfassende Informationen über Auswirkungen und Bestimmungen der Energieeinsparverordnung und die neuen Berechnungsverfahren für den baulichen Wärmeschutz und die Anlagentechnik. Es liefert zahlreiche Anwendungsbeispiele mit Bezug zu praktischen Ergebnissen und ökonomischen Daten.

Im Einzelnen werden vorgestellt: Konsequenzen auf Konstruktion und Gestaltung, neue Dämmschichtdicken, Standards für die verschiedenen Bauteile (Dach, Wände, Decken), Vermeidung von Wärmebrücken, ökologisch unbedenkliche Baustoffe sowie Fenster- und Verglasungsanforderungen. Beispiellösungen für Bauteilkonstruktionen und die Auslegung der Heizsysteme werden dargelegt. Im Buch werden nicht nur die bei der Anwendung der Energieeinsparverordnung und anderer Normen auftretenden Probleme diskutiert, sondern es werden u.a. anhand von Fallbeispielen die technischen Auswirkungen der Verordnung erläutert, Konsequenzen für Neubauten sowie im Modernisierungs- oder Sanierungsfall bei Altbauten dargestellt. Die sinnvolle und effiziente Anwendung der Energieeinsparverordnung und deren Umsetzung in die Praxis stehen im Vordergrund.



Univ. Prof. Dipl.-Ing. Klaus W. Usemann war u.a. Oberbaurat beim Senat von Berlin und an der Ingenieur-Akademie für Bauwesen, Gründungsmitglied der Universitäten Trier und Kaiserslautern und Ordinarius für Bauphysik, Gebäudetechnik und baulichen Brandschutz an der Universität Kaiserslautern. Der Autor leitet seit Jahrzehnten Seminare zu den Themen Wärmeschutz und energiesparender Gebäudetechnik beim VDI Wissensforum.

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Leseprobe

8 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung auf die energiewirtschaftliche Beurteilung von Heizungsanlagen, Lüftung, Trinkwassererwärmung
(S. 731-732)

8.1 Allgemeines

Die EnEV verknüpft Gebäude- und Anlagentechnik. Verbesserter Wärmeschutz und effiziente Anlagentechnik sind gleichberechtigte Maßnahmen. Die EnEV „belohnt" somit den Einsatz einer optimierten Anlagentechnik mit Nachlässen beim baulichen Wärmeschutz. Die Größe des Fensterflächenanteils wird jedoch durch die Einhaltung der Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2 begrenzt. Oftmals erfüllt man durch die Wahl einer effizienten Anlagentechnik das Anforderungsprofil der EnEV mit einem günstigeren Preis-Leistungsverhältnis als durch den Einsatz einer besonderen Wärmedämmung.

Untersuchungen zeigen, dass der Architekt bei entsprechendem Einsatz einer energieeffizienten Heizungstechnik mehr Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Gebäudehülle erhält. Als gleichwertig auf die prozentuale Energieeinsparung sind die Wärmedämmung und Heizungsmodernisierung zu bewerten, nicht jedoch, was die Kosten betrifft. Im Gebäudebestand liegt das größte Einsparpotential an Primärenergie, der Gebäudebestand repräsentiert 95% des Energiebedarfs bei 77% der Gesamtwohnfläche. Energieeinsparungen können mit baulichen und heiztechnischen Maßnahmen erreicht werden. Beide Wege sind erfolgsträchtig. Sie sind in der Vergangenheit beschritten worden und müssen, wenngleich sie verschiedenen Gewerken und Branchen angehören, gemeinsam weiterentwickelt werden. Leider ist in der Vergangenheit der Dialog zwischen beiden Branchen nicht immer objektiv und intensiv genug geführt worden.

Es muss der Heizungsbranche klar sein, dass auch die beste ölgefeuerte oder gasgefeuerte Heizungsanlage nicht effektiv arbeiten kann, wenn der Wärmeschutz uneffektiv ist. Umgekehrt wird baulicherseits nicht in Abrede gestellt, dass auch die Heizungsbranche durch Verbesserungen bei der Wärmeerzeugung, bei der Wärmeleitung im Gebäude und bei der Heizungsregelung erheblich zur Energieeinsparung beitragen kann. Beide Branchen müssen, wenn optimale Gesamtanlagen zustande kommen sollen, zusammenarbeiten. Energieeinsparung mit integriertem Umweltschutz sollte das Anliegen beider Branchen sein. Jede Branche kann hierzu im Neu- und Altbaubereich ihren spezifischen Beitrag leisten [172].

Der Ingenieur für Gebäudetechnik möchte nicht mehr für die bauphysikalische Unvollkommenheit der Gebäude durch große enorm energieverzehrende Anlagen gegen die Natur „kämpfend" ausgleichen. Alleingänge von Bautechnikern und Anlagenbauern führen nicht zum Ziel, deshalb die Forderung nach „Integraler Planung". Die Simulationswerkzeuge zur Beurteilung der verschiedenen Einflussfaktoren und Maßnahmen existieren und werden laufend vervollkommnet [273].

Wichtige Entscheidungen für die Gebäudetechnik fallen bereits bei Planung und Gebäudeentwurf an: Leitungslängen optimieren, räumliche Zuordnung von Küche, Bad, WC, Standort des Kessels möglichst im beheizten Gebäudebereich, eventuell unter dem Dach. Einfache Anlagenkonzepte entwickeln. Die Versorgungsleitungen müssen bereits in der frühen Gebäudeplanung berücksichtigt werden, um kurze Leitungslängen sicherzustellen. Hier muss der Informationsfluss zwischen Architekt und Fachingenieur früher und vernetzter einsetzen [186]. Der Anlagenplaner muss von dem Ziel abkommen, möglichst viel Technik ins Gebäude planen zu wollen.

Hier gilt in besonderem Maße der Grundsatz: Weniger ist mehr. Wichtig ist, dass die Gerätetechnik vom Nutzer verstanden und akzeptiert wird. Freude an der Technik und ein gutes Gefühl sind kaufentscheidend. Die Brennwerttechnik entwickelt sich zunehmend zum Standard- Heizungssystem. Die Mehrkosten gegenüber Niedertemperatur-Wärmeerzeugern fallen kaum mehr ins Gewicht. Der hohe Nutzungsgradvorteil wird durch die EnEV honoriert. Verteilungsverluste von Wärmeerzeugern, Speichern und Verteilungsleitungen werden nur dann als Verluste bewertet, wenn sie keine Heizwärmegewinne darstellen. Die Wärmedämmung der Armaturen in den Heizungs- und Warmwasserversorgungsanlagen muss verbessert werden. Hier treten immer noch sehr große Verluste auf. Auch Lüftungsleitungen benötigen gute Dämmungen [186].

Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Inhalt12
0 Einleitung19
1 Geo-Engineering23
1.1 Problemstellung23
1.1.1 Weltweite Klimaveränderungen23
1.1.2 Zusammenhänge Architektur-Energie-Klima: Der Treibhauseffekt und was steckt dahinter29
1.2 Ursachen der weltweiten Klimaveränderungen32
1.2.1 Global (weltweit)32
1.2.2 Die Rolle der Bundesrepublik Deutschland42
1.2.3 Die Rolle des Anwendungsbereichs Niedertemperaturwärme in der Bundesrepublik Deutschland48
1.2.4 Die Rolle des Anwendungsbereichs Niedertemperaturwärme eines einzelnen Gebäudes49
1.3 Folgen der weltweiten Klimaveränderung52
1.4 Gegenmaßnahmen: Energie und Architektur54
1.4.1 Global (weltweit)54
1.4.2 Rolle der Bundesrepublik Deutschland56
1.5 Grundlegende Konsequenzen der novellierten Wärmeschutzverordnungen. Anlass und Ziele57
1.6 Energie der Zukunft60
2 Forderungen des Wärmeschutzes62
2.1 Wärmeschutzforderungen vor der ersten Wärmeschutzverordnung62
2.1.1 DIN 4108 – Wärmeschutz im Hochbau62
2.2 Die Wärmeschutzverordnung (WSVO)66
2.2.1 Erste Wärmeschutzverordnung66
2.2.4 Weitere Ausgaben der DIN 410884
2.3 Heizungsanlagenverordnungen (HeizAnlV)85
2.3.1 Heizungsanlagenverordnung 197885
2.3.2 Heizungsanlagenverordnung 198286
2.3.3 Heizungsanlagenverordnung 198987
2.3.4 Heizungsanlagenverordnung 199487
2.3.5 Heizungsanlagenverordnung 199889
2.5 Energiesparendes Bauen, Herausforderung für Architekten und Ingenieure108
3 Energieeinsparverordnung – EnEV111
3.1 Schwerpunkte der Verordnung im Einzelnen112
3.1.1 Beitrag der Energieeinsparung zum Klimaschutz112
3.1.2 Verschärfung der Anforderungen im Neubau119
3.1.3 Integration von Wärmeschutz und Anlagentechnik120
3.1.4 Vereinfachtes Nachweisverfahren bei Wohngebäuden122
3.1.5 Anforderungskonzept für den Gebäudebestand123
3.1.6 Erleichterung des Einsatzes erneuerbarer Energien und der Kraft- Wärme- Kopplung sowie sommerlicher Wärmeschutz128
3.1.7 Erhöhung der Transparenz für Bauherren und Nutzer durch Energieausweise129
3.1.8 Verweise auf Regeln der Technik, Anpassung an die europäische Normung130
3.1.9 Rechtsvereinfachung132
3.1.10 Umsetzung europäischer Richtlinien in nationales Recht133
3.1.11 Sonderregelungen in Deutschland für Gebäude in energie- sparender Bauweise133
3.2 Verordnungstext mit Erläuterungen136
3.3 Energiebedarfs- und Wärmebedarfsausweise314
3.4 EU-Richtlinie EER über die Energieeffizienz von Gebäuden332
3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen,337
3.5 Wirtschaftliche Vertretbarkeit der Anforderungen, Auswirkungen auf die Baukosten, Mieten und Preise sowie Honorierung337
3.5.1 Wirtschaftliche Vertretbarkeit337
3.5.2 Gebäudekosten339
3.5.3 Preisniveau bei Bauprodukten349
3.5.4 Mieten und Gesamtwohnkosten, Verbraucherpreise352
3.5.5 Auswirkungen auf die öffentlichen Haushalte354
3.5.6 Honorierung356
3.5.7 Bautypische Instandhaltungsbegriffe359
3.6 Gebäudegeometrieverhältnis (Kompaktheitsgrad) A/ Ve363
4 Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs nach DIN V 4108- 6371
4.1 Der Baupfad. Allgemeines371
4.2 Erläuterungen zum vereinfachten Nachweisverfahren nach der EnEV378
4.3 Wärmeverluste nach dem Monatsbilanzverfahren402
4.4 Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren406
4.5 Heizunterbrechung, Nachtbetriebsabschaltung nach dem Monatsbilanzverfahren412
4.6 Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne nach dem Monatsbilanzverfahren414
4.7 Jahresheizwärmebedarf nach dem Monatsbilanzverfahren419
4.8 Formblätter419
4.9 Einige kritische Anmerkungen430
4.9.1 Der nach DIN EN 832 bzw. DIN V 4108-6 ermittelte Jahresheizwärmebedarf ist keine alleinige Eigenschaft des Gebäudes430
4.9.2 Lüftungswärmebedarf keine alleinige Gebäude- oder Anlageneigenschaft430
4.9.3 Heizunterbrechungen keine alleinige Gebäude- oder Anlageneigenschaft431
4.9.4 Bedarfsgeführte Regelung gleichberechtigt zu anderen Maßnahmen432
4.9.5 Einfache Primärenergiebewertung auf Basis der Heizenergiebilanz und mit Primärenergiefaktoren432
4.9.6 Weiterentwicklung des technischen Regelwerkes432
5. Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen ( Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung) nach DIN 4701- 10434
5.1 Der Anlagenpfad. Allgemeines434
5.2 Grundlagen des Rechenverfahrens443
5.3 Anlagenaufwandszahl eP445
5.4 Bereiche und Stränge451
5.5 Symbole und Indizierung455
5.6 Diagrammverfahren nach DIN V 4701-10456
5.7 Tabellen- und Detailliertes Rechenverfahren459
5.8 Berechnungsgrundlagen für das Detaillierte Verfahren459
5.9 Berechnungsblätter463
5.10 Nachweise nach der EnEV469
5.11 Mindestangaben für das Tabellenverfahren471
5.12 Zusätzliche Angaben für das Detaillierte Verfahren480
5.13 Der umfassendere Ansatz zur DIN V 4701-10495
5.14 Verrechnung von Anlagentechnik und Bauphysik497
6 Jahresheizwärmebedarfs- und Primärenergiebedarfsübersichten502
Rechenprogramme nach der EnEV536
7 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung auf Konstruktion und Gestaltung der Gebäude540
7.1 Energieeinsparhäuser540
7.1.1 Definitionen540
7.1.2 Gebäudeentwurf bei einer Niedrigenergiebauweise544
7.1.3 Wärmeschutzkonstruktionen549
7.1.4 Gebäudetechnik566
7.2 Anforderungen an Bauteile für Neubauten574
7.2.1 Außenwände574
7.2.2 Decken, Dächer595
7.2.3 Fenster, Fenstertüren, Dachfenster601
7.2.4 Wärmedämmstoffe627
7.2.5 Erdreichberührte Gebäudeaußenfläche637
7.2.6 Massiv-Absorber639
7.2.7 Allgemeine Feststellungen644
7.3 Anforderungen an bestehende Gebäude645
7.4 Anforderungen an denkmalgeschützte Gebäude684
7.5 Ökologische Aspekte690
7.6 Luftdichtheit der Außenhülle von Gebäuden703
7.6.1 Konstruktive Anforderungen an die Fugendurchlässigkeit von Fenstern, Bauteilfugen usw.707
7.6.2 Luftdichtigkeitsprüfung von Gebäuden717
7.6.3 Ermittlung der Luftdichtigkeit durch Indikatorgasmesstechnik732
7.6.4 Rechnerische Überprüfung des Luftwechsels736
7.7 Möglichkeiten und Praxis der Bau-Thermographie738
7.8 Energieberatung742
7.9 Anforderungen an Wintergärten744
7.9.1 Der unbeheizte Wintergarten, Neubau745
7.9.2 Der beheizte Wintergarten, Neubau745
7.9.3 Nachträglicher Anbau eines Wintergartens an ein bestehendes Gebäude746
7.9.4 Allgemeine Hinweise747
8 Konsequenzen der Energieeinsparverordnung auf die energiewirtschaftliche Beurteilung von Heizungsanlagen, Lüftung, Trinkwassererwärmung749
8.1 Allgemeines749
8.2 Wärmeerzeugung760
8.2.1 Heizkessel760
8.2.2 Blockheizkraftwerk (BHKW)776
8.2.3 Wärmepumpen781
8.3 Raumheizflächen791
8.4 Pumpenauslegung807
8.5 Regelungstechnik814
8.6 Warmwasserversorgung819
8.7 Einzelfeuerstätten830
8.9 Solaranlagen860
9 Nachweis nach der EnEV am Beispiel eines Einfamilienhauses873
9.1 Berechnungsverfahren873
9.2 Baubeschreibung873
9.3 Grundrisse und Ansichten874
9.4 Eingangsdaten876
9.4.1 Wärmeübertragende Umfassungsfläche A876
9.4.2 Beheiztes Gebäudevolumen Ve878
9.4.3 Gebäudenutzfläche AN882
9.4.4 A/ Ve- Verhältnis und Anforderungsniveau der EnEV882
9.4.5 Nettoflächenermittlung883
9.4.6 Fensterflächenanteil885
9.4.7 Aufbau raumabschließender Außenbauteile887
9.5 Monatsbilanzverfahren. Transmissionswärmeverluste889
9.5.1 Berechnungshinweise889
9.5.2 Eingangswerte890
9.5.3 Wärmebrücken892
9.5.4 Temperaturkorrekturfaktoren894
9.5.5 Berechnung des Transmissionswärmeverlustes HT894
9.5.6 Berechnung des monatlichen Bruttowärmeverlustes durch Transmission896
9.6 Monatsbilanzverfahren. Lüftungswärmeverluste897
9.6.1 Rechenvorschriften897
9.6.2 Eingangsdaten898
9.6.3 Berechnung des spezifischen Lüftungswärmeverlustes HV898
9.6.4 Berechnung des Bruttowärmeverlustes durch Lüftung899
9.7 Monatsbilanzverfahren: Bruttowärmeverluste durch Transmission und Lüftung900
9.8 Monatsbilanzverfahren. Interner Wärmegewinn901
9.8.1 Allgemeines901
9.8.2 Berechnung des mittleren internen Wärmegewinns902
9.8.3 Berechnung des internen Bruttowärmegewinns902
9.9 Monatsbilanzverfahren. Solarer Wärmegewinn903
9.9.1 Solarer Wärmegewinn der Fenster903
9.9.2 Solarer Wärmegewinn des Wintergartens908
9.10 Monatsbilanzverfahren. Bruttowärmegewinne915
9.11 Monatsbilanzverfahren. Intermittierender Heizungsbetrieb916
9.11.1 Berechnung der Reduzierung des Wärmeverlusts917
9.11.2 Anmerkungen927
9.12 Monatsbilanzverfahren. Nettowärmeverluste927
9.13 Monatsbilanzverfahren. Nettowärmegewinne929
9.13.1 Eingangswerte930
9.13.2 Berechnung des Nettowärmegewinns932
9.13.3 Anmerkungen934
9.14 Monatsbilanzverfahren. Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs934
9.15 Monatsbilanzverfahren. Nachweis nach der EnEV936
9.16 Nachweis nach der EnEV am Beispiel des Einfamilienhauses – Berechnung des Primärenergiebedarfs936
9.16.1 Allgemeines936
9.16.2 Berechnungsablauf937
9.16.3 Eingangswerte938
9.16.4 Trinkwarmwasserbereitung944
9.16.6 Heizung952
9.17 Zusammenfassung und Auswertung der Berechnungsergebnisse958
9.17.1 Jahres-Heizwärmebedarf959
9.17.2 Primärenergiebedarf963
9.17.3 Nachweise nach der EnEV969
9.18 Berechnung nach der EnEV970
9.18.1 EnEV (Vereinfachtes Verfahren)970
9.18.2 Bewertung972
9.19 Allgemeine Anmerkungen974
Literaturverzeichnis981
Stichwortverzeichnis1021
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