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Energieeinsparmöglichkeiten an Bestandsgebäuden

Ein Praxisbeispiel

AutorBenjamin Wolf
VerlagDiplomica Verlag GmbH
Erscheinungsjahr2009
Seitenanzahl130 Seiten
ISBN9783836618298
FormatPDF
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis33,00 EUR
Vor dem Hintergrund stetig steigender Energiepreise und Diskussionen über Klimawandel gewinnt der Gebäudebestand als Marktsegment für das Bauhandwerk zunehmend an Bedeutung.

In der vorliegenden Studie werden energetische Schwachstellen anhand eines Wohngebäudes projektbezogen untersucht und Potenziale zur Minderung des Energiebedarfs in einer Ist-Analyse unter Bezug auf gesetzliche Rahmenbedingungen aufgedeckt. Raumheizung und Warmwasserbereitung bilden den Schwerpunkt der Untersuchung.

Der energetische Nachweis für das Gebäude ist realitätsnah anhand vorliegender regionaler Wetterdaten geführt. Offensichtliche Einsparpotenziale sind im Bestand sowohl an der Gebäudehülle as auch in der Heizungstechnik vorhanden.

Die Energieeinsparung als Vorgabe des Gesetzgebers lässt dem Planer die Freiheit, verschiedene bauliche Maßnahmen und technische Innovationen derart zu kombinieren, dass das Gebot der Wirtschaftlichkeit trotz hoher Anfangsinvestition gegeben bleibt. Für die Berechnungen wird das vereinfachte jedoch hinreichend exakte Heizperiodenverfahren nach der Energieeinsparverordnung angewandt. Bei der Suche nach Modernisierungskonzepten wird somit auf eingeführte Normen für Wärmeschutz und Anlagentechnik sowie auf aktuelle Richtlinien und Arbeitshilfen zurückgegriffen. Neben dem Primärenergiebedarf als Anforderung der EnEV 2007 ist der reine Heizenergiebedarf als finanzielle Kenngröße für jede Variante dargelegt. Als Anlagentechnik stehen erneuerbare und effiziente Energieformen wie die solare Heizungsunterstützung im Vordergrund.

Die in der Untersuchung gewonnenen Erkenntnisse dienen als Grundlage für eine weitergehende Energieberatung und Investitionsrechnung, in welche die erzielten Ergebnisse einfließen können.

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Leseprobe
Kapitel 3.1, Prinzipielle Angaben zu Bauart und Aufbau

Bei dem zu untersuchenden Gebäude handelt es sich um ein bewohntes Einfamilienhaus in Crimmitschau. Im Zuge der Erschließung eines Wohngebietes am Robert-Seidel-Weg wurde es 1985 errichtet. In seiner Bauart ist es repräsentativ für eine Vielzahl zu DDR-Zeiten errichteter Wohnhäuser. Es ist unterteilt in drei Geschosse und einen ausgebauten Spitzboden. Die Räumlichkeiten des Untergeschosses können als beheizt betrachtet werden. Sie werden u. a. als Heizraum und Sauna genutzt. An der Westseite schließt sich an den Keller eine unbeheizte Garage an, auf der sich die Terrasse befindet. Das Erdgeschoss ist zur Haustür durch ein kleines Vorhaus getrennt. Das hatte den Vorteil, dass im Winter weniger Heizwärme durch die luftundichte Haustür verloren ging. Über dem Obergeschoss mit Drempel schließt sich der Spitzboden an. Durch die Kehlbalkenkonstruktion ist das Dachgeschoss auch dort begehbar und konnte nachträglich ausgebaut werden. In Anlage 4 sind die Querschnitte und die Wärmeleitfähigkeiten der Bestandsbauteile dargestellt. Das Gebäude wird von drei Personen bewohnt. Ansichten des Einfamilienhauses liegen der Arbeit in Anlage 1 bei.

Kapitel 3.2, Die Hüllflächenbauteile

Kapitel 3.2.1, Außenwände

Im Untergeschoss ist der Wandaufbau zweigeteilt. Während die Wand unter Oberkante Gelände aus Innenputz und Hochlochziegel als wärmeschutzrelevante Schichten besteht, wurde der Teil über OK Gelände in Ziegel und Sichtmauerwerk aus Granit ausgeführt. Der Sockel hat eine Höhe von einem Meter. Die übrigen Außenwände des Bestandsgebäudes bestehen aus Porenbeton und beidseitiger Verputzung aus Kalkzementputz. Eine Ausnahme bildet lediglich die verputzte Wand auf der Westseite, woran sich an die 24 cm Porenbeton eine Schicht Mauerziegel anschließt. Kapitel 3.2.2, Dach: Das Dach erstreckt sich von der Drempelwand im Obergeschoss bis zum Spitzboden. Es ist mit Schiefer gedeckt und als Kaltdach ausgebaut. Wasserdampf, der durch die Bewohner entsteht, kann innerhalb der belüfteten Luftschicht abgeführt werden und sammelt sich somit nicht in der Schalung unter der nahezu diffusionsdichten Bitumendachbahn an. Unter der Kehlbalkenlage ist die Schräge mit 10 cm Mineralwolle gedämmt, an die sich eine Holzwolle-Leichtbauplatte als Putzträger und der Innenputz anschließen. Die Sparren im Bereich des Spitzboden sind aufgedoppelt und das Gefach mit 14 cm Mineralwolle ebenfalls nach dem Kaltdachprinzip gedämmt. Darunter schließt sich ein üblicher Aufbau mit Profilholzverkleidung an. Für den Wärmeschutznachweis nicht relevant ist die Kehlbalkenlage, weil sie dank des gedämmten Spitzbodens nicht zu den Außenbauteilen im Sinne des Wärmeschutzes zählt.

Kapitel 3.2.3, Fenster

In den neunziger Jahren wurden die Fenster modernisiert und entsprechen dem Standard der damals gültigen Wärmeschutzverordnung (WSchV). Dark Red Meranti als dauerhaftes Tropenholz dient als Material für den Rahmen. Zusammen mit der Wärmeschutzverglasung mit 12 mm Luftfüllung ergibt das nach Angaben des Herstellers einen U-Wert von U = 1,6 W/m2K. Soweit vorhanden, sind die Rollläden auf der Außenseite angeordnet. Für den Wärmeschutz sind sie nicht relevant. Durch den Verzicht auf Sprossen werden zusätzliche Wärmeverluste über transparente Flächen vermieden. Für die zwei Dachflächenfenster der Firma Velux mit Kiefernholzrahmen kann ebenfalls ein Wärmedurchgangskoeffizient von U = 1,6 W/m2K angesetzt werden. Alle Fenster erfüllen den Standard der Wärmeschutzverordnung 1995.

Kapitel 3.2.4, Bodenplatte

Der untere Abschluss des beheizten Kellers besteht aus 16 cm Beton mit diversen Zusätzen wie Schlacke oder Ziegelresten. Darunter schließt sich eine Kiesschicht an. Zum Raum hin folgen eine Sperrschicht, ein Estrich sowie Fliesen als Fußbodenbelag. Mangels Baustoffen in der DDR und der Tatsache, dass die Energiepreise keineswegs mit den heutigen zu vergleichen waren, ist die Bodenplatte weder unter dem Estrich noch an den Rändern gedämmt. Transmissionswärmeverluste von den beheizten Kellerräumen an das Erdreich werden erwartungsgemäß hoch sein.

Kapitel 3.3 Anlagentechnik

Kapitel 3.3.1, Heizung

Das Gebäude wird zentral beheizt mit einem wandhängenden Niedertemperaturkessel Junkers ZWN24-6 AE von 24 kW, welcher 1993 eingebaut wurde. Der Heizkreislauf ist auf 70 C Vorlauf- und 55 C Rücklauftemperatur ausgelegt. Gegenüber alten Konstanttemperaturkesseln, die in den neuen Bundesländern ohnehin nicht anzutreffen sind, passt der Niedertemperaturkessel die Vorlauftemperatur an den Wärmebedarf an und hat weniger Kesselverluste.

Als Energieträger dient Erdgas, für das sich der Hausanschluss im Keller befindet. Schadstoffemissionen der Heizung sind verglichen mit Heizöl geringer und zusätzliche Investitionen in ein Brennstofflager entfielen. Stattdessen können die Kellerräume anderweitig genutzt werden. Der Wandkessel befindet sich innerhalb der beheizten Gebäudehülle. Eine Heizungsunterstützung durch Solarthermie ist im gegenwärtigen Bestand nicht vorhanden und somit auch kein Pufferspeicher. Flächenheizungen sind nicht vorhanden, die Übergabe der Wärme an den Raum erfolgt durch Plattenheizkörper.

Kapitel 3.3.2, Warmwasserbereitung: Trink- und Brauchwasser werden in einem durch das Wandgerät indirekt beheizten Speicher ebenfalls zentral bereitgestellt. Die Trinkwarmwasserverteilung erfolgt mit Zirkulation, ein Komfort, der zwar Kaltwasser spart, aber durch ständige Zirkulation des Warmwassers zwischen Speicher und Übergabestelle zusätzliche Hilfsenergie in Form elektrischen Stromes verbraucht und die Wärmeverluste erhöht. Mit dieser Art Trinkwarmwasserbereitstellung in Kombination mit dem beschriebenen Heizkessel und ohne mechanische Lüftungsanlage, Solarunterstützung ö. ä. stimmt die Anlage im Wesentlichen mit dem Systembeispiel 1 in DIN V 4701-10 Bbl. 1:2007-02 überein.

Hinsichtlich Verteilung besteht die Besonderheit, dass die Verteilungsrohre nicht nach Heizungsanlagenverordnung gedämmt sind, da diese erst 1994 nach dem Einbau der Heizung gültig wurde. Der Dämmstandard der HeizAnlV ist in Anlage 8 dargestellt.
Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Inhalt3
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole6
1 Notwendigkeit der Energieeinsparung8
1.1 Wohngebäude als Energieverbraucher8
1.2 Umwelt- und Klimaschutz als internationale Herausforderung9
1.3 Das CO2-Gebäudesanierungsprogramm10
2 Die Energieeinsparverordnung12
2.1 Herangehensweise der EnEV12
2.2 Bezug der EnEV auf Normen und Regelwerke13
2.3 Die neue EnEV 2007 und der Energieausweis13
2.4 Energiebilanzierung nach EnEV 200415
2.4.1 Das Monatsbilanzverfahren15
2.4.2 Das Heizperiodenverfahren15
3 Das Objekt17
3.1 Prinzipielle Angaben zu Bauart und Aufbau17
3.2 Die Hüllflächenbauteile17
3.2.1 Außenwände17
3.2.2 Dach18
3.2.3 Fenster18
3.2.4 Bodenplatte18
3.3 Anlagentechnik19
3.3.1 Heizung19
3.3.2 Warmwasserbereitung19
3.4 Heizenergieverbrauch im Ist-Zustand20
3.5 Geometrie des Gebäudes20
4 Der Wärmedurchgangskoeffizient als Bauteilkenngröße22
4.1 Sinn und Zweck des U-Wertes22
4.2 Berechnung des U-Wertes anhand der Bodenplatte und des Daches22
5 Energiebilanz für den Ist-Zustand unter Normbedingungen27
5.1 Transmissionswärmeverluste27
5.2 Lüftungswärmeverluste29
5.3 Interne Wärmegewinne29
5.4 Solare Wärmegewinne30
5.5 Heizwärmebedarf31
5.5.1 Raumheizung31
5.5.2 Warmwasserbereitung32
5. 6 Endenergiebedarf32
5.6.1 Bedeutung als wärmetechnische Größe32
5.6.2 Zusammenhang zwischen Endenergiebedarf und Heizwärmebedarf33
5.6.3 Berechnungsmethode34
5.6.4 Aufwandszahlen für Raumheizung und Warmwasser34
5.6.5 Hilfsenergie35
5.6.6 Berechnung des Endenergiebedarfs im Bestand36
5.6.7 Auswertung der Ergebnisse36
5.7 Der Primärenergiebedarf37
5.7.1 Bedeutung als energetische Größe37
5.7.2 Anlagenaufwandszahl38
5.7.3 Berechnung des Primärenergiebedarfs38
6 Endenergiebedarf unter realen Bedingungen40
6.1 Abgleich mit dem Realverbrauch40
6.2 Energiebedarf für die Zirkulation42
7 Energieeinsparmöglichkeiten der Hüllflächenbauteile44
7.1 Modernisierungsvarianten44
7. 2 Modernisierung der Außenwände in Erd- und Dachgeschoss44
7.2.1 Ausgangssituation und Berechnung der Energieeinsparung44
7.2.2 Vorteil der Außendämmung46
7.3 Dämmung der Kellerwände47
7.3.1 Gesetzliche Anforderungen47
7.3.2 Erreichbare Endenergieeinsparung47
7.3.3 Bauphysikalische Ausführung einer Innendämmung48
7.4 Abwägung der Varianten im Dachbereich49
7.5 Bewertung der energetischen Bauteilertüchtigung51
8 Solarthermie als Modernisierungsvariante im Anlagenbereich53
8.1 Vorbetrachtungen und Auslegungskonzepte53
8.2 Flachkollektoren54
8.3 Vakuumkollektoren54
8.4 Bauarten und Anwendungen von Solarspeichern56
8.5 Varianten der Solarwärmenutzung57
8.5.1 Energieeinsparung durch solare Warmwasserbereitung57
8.5.2 Energieeinsparung durch solare Heizungsunterstützung58
8.6 Energieeinsparung durch kombinierte Maßnahmen58
8.6.1 Außenwanddämmung und solare Warmwasserbereitung58
8.6.2 Außenwanddämmung und solare Heizungsunterstützung59
8.7 Auswertung der Modernisierungsoptionen der Heizungsanlage60
9 Weitere Varianten zur Energieeinsparung im Anlagenbereich62
9.1 Brennwerttechnik62
9.2 Holzpelletheizung62
10 Schlussbetrachtung64
11 Literaturverzeichnis65
12 Verzeichnis der Tabellen67
13 Verzeichnis der Abbildungen68
14 Verzeichnis der Anlagen69

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