GEG 2020 GEBÄUDEENERGIEGESETZ - Leitfaden für Wohngebäude - Ziegel.de
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GEG 2020 GEBÄUDEENERGIEGESETZ Leitfaden für Wohngebäude
Vorwort
Nach jahrelangem Ringen wurde am 1. November 2020 den im GEG deutlich ver-
das Gebäudeenergiegesetz (kurz GEG 2020) verabschie- bessert und können fortan
det, welches die bisher parallellaufenden Gesetze / Ver- auch für den Nachweis
ordnungen EnEV, EnEG und EEWärmeG ablöst und in der Nutzung von erneu-
einem Gesetz zusammenführt. Mit dem GEG werden die erbarer Energie (ehemals:
europäischen Forderungen zur Festlegung eines nationa- EEWärmeG) in Ansatz ge-
len Niedrigstenergiegebäudestandards erfüllt. bracht werden. Zusätzlich
besteht seit dem In-Kraft-
Eine Verschärfung der Anforderungen gegenüber der Treten des GEG die Pflicht
EnEV 2016 wurde mit dem GEG nicht vorgenommen. zur Angabe von CO2-Emissionen im Energieausweis, wel-
Die bislang geltenden (alten) Berechnungsverfahren che mit ihrem jeweiligen energieträgerbezogenen Faktor
für Wohngebäude dürfen bis zur nächsten Überarbei- in der Anlage 9 des GEG aufgeführt sind. Anforderungen
tung im Jahr 2023 weiter angewendet werden, bei der an die Höhe der Treibhausgasemissionen enthält das
DIN V 18599 wird eine Neufassung in Bezug genommen. GEG jedoch nicht.
Der Nachweis über die Einhaltung der Anforderungen
erfolgt nach wie vor mit dem Referenzgebäudeverfah- Diese Broschüre stellt ein für die Praxis hilfreiches und
ren, welches sich an der Geometrie, der Orientierung wertvolles Hilfsmittel für (Fach-)Planer, Architekten und
der Hüllflächen sowie der Nutzung des realen Gebäudes Ingenieure dar, um sich in kürzester Zeit mit Berech-
orientiert. Der zulässige Wert für die Transmissionswär- nungsmethoden im Zusammenhang mit der energeti-
meverluste H ıT ist für neu zu errichtende Wohngebäude schen Bilanzierung und Bewertung von Gebäuden ver-
nur noch vom Referenzgebäudekennwert H ıT, Ref abhän- traut zu machen. Anhand von Beispielen werden wichtige
gig. Für Nichtwohngebäude können die Anforderungen Zusammenhänge erläutert und Empfehlungen für eine
der Gebäudehülle nach wie vor über die Höchstwerte der energieeffiziente und wirtschaftliche Planung neu zu er-
mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten Ūmax gemäß richtender Wohngebäude ausgesprochen.
GEG Anlage 3 nachgewiesen werden. Zur Einhaltung der
Anforderungen an den Jahresprimärenergiebedarf QP ei- Dresden, April 2021
nes Gebäudes muss der Referenzwert QP,Ref analog zur
bislang geltenden EnEV 2016 um mindestens 25% unter- Prof. Dr.-Ing. Bert Oschatz
schritten werden. ITG – Institut für Technische Gebäudeausrüstung
Dresden, Forschung und Anwendung
Eine wesentliche Neuerung betrifft die Bedingungen für Stellv. Obmann des Gemeinschaftsausschusses
die Anrechenbarkeit von selbstgenutztem Strom aus er- NA 005-12-01 GA für die energetische Bewertung
neuerbaren Energien, z.B. durch Photovoltaik. Diese wur- von Gebäuden (NA/FNL/NHRS)
1
Inhaltsverzeichnis
1 Das Wesentliche im Überblick 4 5 Wärmebrücken 31
1.1 Chronik der Verordnungsgebung 4 5.1 Vorbemerkungen 31
1.2 Hinweise zur Nutzung der Broschüre 6 5.2 Geometrische Wärmebrücken 31
1.3 Hinweise zu den Anforderungsgrößen 7 5.3 Materialbedingte Wärmebrücken 31
1.4 Gesetzestext 7 5.4 Konvektive Wärmebrücken 31
1.5 Flankierende Normen und Regelwerke 7 5.5 Zusätzliche Wärmeverluste 31
5.6 Einfluss auf den Heizwärmebedarf 32
2 Energiebilanz eines Wohngebäudes 8
2.1 Energiebilanz und Heizwärmebedarf 8 6 Luftdichtheit und Lüftung 34
2.2 Ermittlung der Wärmeverluste 9 6.1 Einleitung 34
2.2.1 Transmissionswärmeverluste 9 6.2 Luftwechselzahlen 34
2.2.2 Lüftungswärmeverluste 10 6.3 Prüfung der Luftdichtheit 34
2.2.3 Abstrahlverluste 11 6.4 Luftdichtheitskonzept 35
2.3 Wärmeeinträge 12 6.5 Luftdichte Bauteilanschlüsse 35
2.3.1 Interne Wärmequellen 12 6.6 Lüftungskonzept 35
2.3.2 Solare Wärmeeinträge durch transparente
Bauteile 12 7 Anlagentechnik 37
2.3.3 Solare Wärmeeinträge über opake Bauteile 12 7.1 Allgemeines 37
2.3.4 Transparente Wärmedämmung 13 7.2 Trinkwarmwasserbereitung 37
2.3.5 Unbeheizte Glasvorbauten 13 7.3 Maschinelle Wohnungslüftung 38
2.3.6 Wärmeeinträge durch Wohnungslüftung 14 7.4 Heizwärmeerzeugung 39
2.4 Heizwärmebedarf 14 7.5 Bewertung unterschiedlicher
2.4.1 Reduzierter Heizbetrieb 14 Heizungstechniken 40
2.4.2 Ausnutzungsgrad der Wärmeeinträge 15 7.6 Anlagen zur Kühlung 41
2.5 Heizenergiebedarf 16 7.7 Regenerativ erzeugter elektrischer Strom 41
2.6 Primärenergiebedarf 17 7.7.1 Anrechnung auf den Primärenergiebedarf 41
2.7 Klima- und Nutzereinflüsse 17 7.7.2 Photovoltaik als Erfüllungsoptionen für die
Nutzung erneuerbarer Energien 43
3 Ermittlung des Wärmedurchgangs- 7.7.3 Berechnungsbeispiele zur Anrechnung
koeffizienten U 19 von Photovoltaik 43
3.1 Luftberührte Bauteile 19 7.8 Treibhausgasemissionen 45
3.1.1 Standardfälle 19
3.1.2 Sonderfälle 20 8 Anforderungen aus dem GEG 47
3.2 U-Wert-Ermittlung von Türen, Fenstern 8.1 Zulässiger Primärenergiebedarf und
und verglasten Bauteilen 20 Transmissionswärmeverlust für zu
3.3 U-Wert Ermittlung erdberührter Bauteile 20 errichtende Wohngebäude 47
3.4 Rollladenkästen 21 8.2 Luftdichtheit der Gebäudehülle 48
8.3 Berücksichtigung von Wärmebrücken 50
4 Tabellierte U-Werte 21 8.4 Sommerlicher Wärmeschutz 50
4.1 Außenwände 21 8.5 Anforderungen an die Anlagentechnik 50
4.2 Innenwände 25 8.6 Nutzung erneuerbarer Energien 50
4.3 Fenster 26 8.7 Energieausweise 51
4.4 Dächer 28 8.8 Vollzug des GEG 52
4.5 Decken, Fußböden 30
9 Nachweis für zu errichtende Wohngebäude 53
9.1 Beispiel Mehrfamilienwohnhaus 53
9.2 KfW-Effizienzhaus 55 57
9.3 GEG-Nachweis nach dem Vereinfachten
Verfahren 59
2Inhaltsverzeichnis
10 Sommerlicher Wärmeschutz 62
10.1 Einleitung 62
10.2 Vereinfachtes Verfahren 62
10.3 Anforderungen 64
10.4 Speicherfähigkeit und Bauart 65
10.5 Erhöhte Nachtlüftung 65
11 Bewertung von Bestandswohngebäuden 66
11.1 Einleitung 66
11.2 Randbedingungen zur Energiebilanz 66
11.3 Regeln zur Datenaufnahme und
Datenverwendung 66
11.3.1 Regeln der Technik 66
11.3.2 Vereinfachungen beim geometrischen
Aufmaß 66
11.3.3 Energetische Qualität von Bauteilen und
Anlagentechnik 67
11.4 Beispiel Bestandswohngebäude und
Sanierungsempfehlungen 67
11.5 Anforderungen an Einzelbauteile 70
11.6 Nachrüstverpflichtungen 70
11.6.1 Nachrüstung eines bestehenden Gebäudes 70
11.6.2 Verteilungseinrichtungen der Heizung 71
11.6.3 Betriebsverbot für Heizkessel 71
12 Checkliste zum Niedrigstenergiehaus 72
13 Wärmetechnische Bemessungswerte 73
13.1 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz 73
13.2 Tabellierte Bemessungswerte 74
13.3 Historisches Ziegelmauerwerk 83
14 Literatur 85
14.1 Normen und Regelwerke 85
14.2 Fachliteratur 86
15 Führer durch die Normung 88
16 Glossar 89
17 Stichwortverzeichnis 91
Impressum
31 Das Wesentliche im Überblick
1.1 C
hronik der Mit der Energieeinsparverordnung ordnung von 2002 nicht verschärft
Verordnungsgebung 2002 (EnEV) wurden die alte Wärme- worden. Die Nachweisverfahren für
schutzverordnung und die Heizungs- Wohngebäude blieben nahezu unver-
Am 22. Juli 1976 erließ der Bundestag anlagen-Verordnung zusammenge- ändert, lediglich bei Vorhandensein
mit Zustimmung des Bundesrates das führt, so dass neben architektonischen einer Raumluftkühlung musste diese
erste Gesetz zur Einsparung von Energie Aspekten und baulichen Komponenten über pauschale Ansätze mit bewer-
in Gebäuden (EnEG), das die Grundlage auch die anlagentechnischen Einflüsse tet werden. Im Bereich der Nicht-
für die von der Bundesregierung erlas- und energieversorgungstechnischen wohngebäude entstand allerdings
senen Rechtsverordnungen über einen Gegebenheiten mit bewertet werden ein gegenüber der Vergangenheit er-
energiesparenden Wärmeschutz von konnten. Die Anforderungen sollten heblich erweiterter Nachweis- und Be-
Gebäuden (Wärmeschutzverordnung) den Heizenergiebedarf für die Behei- arbeitungsumfang. Hierzu ist die Norm
und über energiesparende Anforderun- zung der Gebäude und die Warmwas- DIN V 18599 geschaffen worden, mit
gen an heizungstechnische Anlagen so- serbereitung reduzieren und den dazu der die Berechnung beheizter, gekühl-
wie Brauchwasseranlagen (Heizungs- notwendigen Primärenergiebedarf ter und mit elektrischer Beleuchtung
anlagen-Verordnung) bildete. Das begrenzen (Bild 1). Daneben konnten beaufschlagter Gebäude jeglicher Nut-
festgelegte Anforderungsniveau muss- alternative Energiequellen erstmalig zung ermöglicht wurde.
te sicherstellen, dass die notwendi- mit ihrem Energiebeitrag angerechnet
gen Investitionen im Regelfall je nach werden. In einer Nebenanforderung Mit Einführung der EnEV 2009 wur-
Energiepreis und Bedingungen des Ka- wurden die Transmissionswärmever- den die Anforderungen an den Jahres-
pitalmarktes innerhalb der Gebäude- luste begrenzt, um den Standard des primärenergiebedarf bzw. die Gesamt-
nutzungsdauer erwirtschaftet werden baulichen Wärmeschutzes nicht unter energieeffizienz um durchschnittlich
(Wirtschaftlichkeitsgebot). Da diese den der Wärmeschutzverordnung von 30 % verschärft. Zudem wurde die
Festlegungen die energetische Ertüch- 1995 absinken zu lassen. Diese Be- Anwendung des Referenzgebäude-
tigung des Gebäudebestands weitest- grenzung macht ein Vergleich zum zu- verfahrens für Wohngebäude nach
gehend ausklammerte, ist das EnEG im vor zitierten Anforderungsniveau der Einführung im Nicht-Wohngebäude-
September 2005 umfänglich erweitert siebziger Jahre deutlich: Für ein Dop- bereich im Rahmen der EnEV 2007
worden. So sind zur Umsetzung der eu- pelhaus durfte nun der mittlere spezi- obligatorisch. Seit dem 1. Oktober
ropäischen Richtlinie 2002/91/EG über fische Transmissionswärmeverlust, der 2009 wird somit für die Einstufung des
die „Gesamtenergieeffizienz von Ge- in etwa dem mittleren Wärmedurch- Objektes ein Gebäude herangezogen,
bäuden“ neben Regelungen zur Klima- gangskoeffizienten k m entspricht, den das diesem in Geometrie, Nutzfläche
tisierung und elektrischen Beleuchtung Wert von 0,51 W/(m2 ·K) nicht über- und Ausrichtung gleicht, jedoch einen
von zu errichtenden Gebäuden die Er- schreiten. festgelegten baulichen Wärmeschutz
stellung von Energieausweisen für be- aufweist und über eine standardi-
stehende Gebäude erlassen worden. In den letzten Jahren trat aufgrund des sierte Anlagentechnik zur Wärmeer-
nachhaltigen CO2-Anstiegs der Erdat- zeugung verfügt. Dadurch erhält
In der ersten Wärmeschutzverord- mosphäre und der damit in Verbindung jedes Gebäude einen individuellen
nung, die am 1. November 1977 in Kraft stehenden Klimaerwärmung der poli- Höchstwert für den zulässigen Jahres-
trat, wurden Anforderungen an die tische Zwang zu weiteren Energieein- primärenergiebedarf. Ein weiteres
Wärmedurchgangskoeffizienten der sparungen im Gebäudesektor in den Hauptaugenmerk wurde auf die ener-
wärmeübertragenden Umfassungsflä- Vordergrund. Das Wirtschaftlichkeits- getische Ertüchtigung des Wohnge-
chen von Gebäuden festgelegt. Für ein gebot energiesparender Maßnahmen bäudebestands, wie beispielsweise die
durchschnittliches Einfamilien-Dop- und der damit verbundene „Bestands- Pflicht zur Nachrüstung von Gebäuden
pelhaus mit einem Hüllflächen-/Volu- schutz“ bei Gebäuden traten mit dem und Anlagen oder die Außerbetrieb-
men-Verhältnis (A/V) von 0,7 m-1 war alten Energieeinspargesetz in den Hin- nahme von elektrischen Speicherheiz-
ein mittlerer Wärmedurchgangskoeffi- tergrund. Die Verpflichtung zur Aus- systemen, gelegt. Die Nichtbeachtung
zient k m von höchstens 0,9 W/(m2 ·K) stellung von Energieausweisen sollte der Maßgaben wurde durch die Bun-
sicherzustellen. Im Laufe der Novellie- im Immobilienmarkt als Anreiz zur desregierung stärker sanktioniert und
rungen wurden die Anforderungsgrö- energetischen Ertüchtigung der Be- führte zu Bußgeldtatbeständen. Paral-
ßen von den betrachteten Transmissi- standsgebäude gesehen werden. lel zur Novellierung der EnEV 2009
onswärmeverlusten erweitert um die ist darüber hinaus ein weiteres wich-
passiven Solargewinne, um die inter- Die Vorschriften zur Energieeinspa- tiges Gesetz, das Erneuerbare-Ener-
nen Wärmegewinne und um die Lüf- rung bei Neubauten und zur Erstellung gien-Wärmegesetz (EEWärmeG) in
tungswärmeverluste und somit eine von Energieausweisen sind mit der Kraft getreten, welches den Einsatz
Raumwärmebilanz als Grundlage der 2007 in Kraft getretenen Energieein- von regenerativen Energieträgern
Anforderungen zu berücksichtigen. sparverordnung gegenüber der Ver- im Neubau verbindlich vorschrieb.
41 Das Wesentliche im Überblick
Zielsetzung war, den Anteil an er- Mit Veröffentlichung der Europäischen sind ambitionierte Ziele, nämlich die
neuerbaren Energien am Endener- Richtlinie über die Gesamtenergieeffi- Verbesserung der Energieeffizienz
gieverbrauch bis zum Jahr 2020 auf zienz von Gebäuden (EPBD) 2010/31/ um 20 % und die Einsparung von
14 % zu erhöhen. Dies betraf Raum-, EU vom 19. Mai 2010 [R1] sind sämt- CO2-Emissionen um ebenfalls 20 %
Kühl- und Prozessenergie sowie die liche EU-Mitgliedstaaten verpflichtet, bis zum Jahr 2020. Erklärtes Ziel war
Warmwasserversorgung. diese in allen Punkten in nationales die Schaffung von Mindeststandards
Recht umzusetzen. Darin enthalten für die Energieeffizienz von neuen oder
Bild 1: Zusammenwirken von Wärmeverlusten mit der Wärmeerzeugung innerhalb von Gebäuden, der Energiebereitstellung, -erzeugung
und -lieferung mit der daraus resultierenden Primärenergie sowie Hinweis auf die damit verbundenen Umweltaspekte
51 Das Wesentliche im Überblick
renovierten Gebäuden. Sie zielte ab auf Das Gebäudeenergiegesetz hebt damit dustrie bietet daher für die Bauphysik
die Umsetzung eines Niedrigstenergie- die ehemalige EnEV als Verordnung weitere Software Module wie z.B. den
gebäude-Standards im Neubaubereich auf einen höheren Gesetzesstand und Wärmebrückenkatalog 5.0 [L1] an, mit
bis zum Jahr 2021 und die Umsetzung vereinigt sie mit dem nationalen Ener- denen sich die energetische Bilanzie-
eines Sanierungsfahrplans für Gebäu- gieeinspargesetz [R3] und dem EEWär- rung von Wohn- und Nichtwohnge-
de im Bestand, verbunden mit einer meG [R4] und trat zum 1. November bäuden zielgerichtet und praxisorien-
angestrebten Minderung des Primär- 2020 in Kraft. Das EEWärmeG sowie tiert durchführen lassen.
energiebedarfs um 80 %. Wesentliche das Energieeinspargesetz treten außer
Elemente der EPBD sind die Anrechen- Kraft. Der gesetzlich eingeführte Effi- Die vorliegende Broschüre ist nach
barkeit der erneuerbaren Energien in zienzstandard eines Niedrigstenergie- bestem Wissen erstellt und berück-
den nationalen Berechnungsmetho- gebäudes im Neubaubereich ist damit sichtigt die Regeln der Technik zum
den sowie eine plakative Darstellung für die nächsten Jahre festgelegt. Eine energiesparenden Bauen. Für den Aus-
von Energieverbräuchen in Form von Überprüfung des Gesetzes soll frühes- schluss von Fehlern kann vom Bundes-
Energieausweisen. tens 2023 erfolgen. verband der Deutschen Ziegelindus-
trie e.V. keine Gewähr übernommen
Im Juli 2013 wurde daraufhin das Die Anforderungen des GEG für neu zu werden. Weiterhin wird darauf hin-
novellierte 4. Energieeinsparungsge- errichtende Wohngebäude sind in Ka- gewiesen, dass die neuen Regelwerke
setzes (EnEG) veröffentlicht. Im We- pitel 9 dieser Broschüre auszugsweise einer kontinuierlichen Anpassung un-
sentlichen sieht der dort definierte aufgeführt. terliegen, die möglichst zeitnah in die
Wirtschaftlichkeitsbegriff dabei eine Hilfsmittel eingearbeitet wird. Daher
Refinanzierung der Aufwendungen bei wird eine regelmäßige Aktualisierung
der Erstellung des Gebäudes durch die 1.2 H
inweise zur Nutzung dieser Arbeitsmittel durch die Heraus-
eingesparte Energie vor. geber erfolgen.
der Broschüre
Die im November 2013 veröffentlichte Für Wohngebäude mit Neu- und Alt-
EnEV 2014 führte die Regelungen der (Anmerkung der Redaktion / Genderhin- baustandard kann der Nachweis nach
EnEV 2009 nahezu ohne materielle weis: Aus Gründen der besseren Lesbar- wie vor mit dem Monatsbilanzverfah-
Änderungen unverändert fort. Ab dem keit wird auf eine geschlechtsneutrale ren der DIN V 4108-6 [R10] in Verbin-
1. Januar 2016 galt eine 25-prozentige Differenzierung verzichtet. Entsprechen- dung mit DIN V 4701-10 [R11] geführt
Verschärfung der Anforderungen an de Begriffe gelten im Sinne der Gleich- werden. Die Verwendung dieser Nor-
den zulässigen Primärenergiebedarf behandlung grundsätzlich für beide men ist noch bis zum 31.12.2023 zum
sowie eine Umstellung der Anforde- Geschlechter. Die verkürzte Sprachform rechnerischen Nachweis und zur Erstel-
rungen an den baulichen Wärmeschutz beinhaltet keine Wertung.) lung von Energieausweisen zugelassen.
von Wohngebäuden. Das Regelverfahren stellt allerdings die
Es kann nicht erwartet werden, dass DIN V 18599 [R5] dar, welche wesent-
Die EnEV 2014 sowie das gleichzeitig Nachweisführende sämtliche Regel- lich besser geeignet ist, moderne An-
wirkende EEWärmeG stellten sich in werke rund um das GEG kennen oder lagentechnik korrekt abzubilden und
der Praxis anfänglich als nicht harmo- gar vollständig verinnerlichen. Die- gesamtheitlich zu bilanzieren. Dies gilt
nisierte Regelwerke dar. Ein Zusam- se Broschüre versucht mit Hilfe der insbesondere für den Fall der Nutzung
menführen der Anforderungen an die Grundlagen zur Energiebilanz, mit Bei- unterschiedlicher regenerativer Ener-
Gebäudeenergieeffizienz und die Nut- spielrechnungen und mit der auszugs- gien im Zusammenwirken mit dem Ge-
zungspflicht erneuerbarer Energien er- weisen Darstellung der wichtigsten bäude.
folgte mit der Veröffentlichung eines Regelungen dem Leser die Thematik
Gesetzespakets zur Vereinheitlichung nahe zu bringen. Aus der Erfahrung Darüber hinaus enthält das GEG in
des Energieeinsparrechts für Gebäude der letzten Jahre sollte zur Nachweis- seiner Anlage 5 ein vereinfachtes
und zur Änderung weiterer Gesetze im führung unbedingt eine geeignete Nachweisverfahren für zu errichten-
August 2020. Hauptbestandteil dieses Software Verwendung finden. Damit de Wohngebäude in Form von Mus-
Paketes ist das „Gesetz zur Einspa- lassen sich Nachweise schnell und zu- terlösungen mit festgelegten Aus-
rung von Energie und zur Nutzung er- verlässig durchführen, ohne ein Nor- führungsvarianten. Die Anwendung
neuerbarer Energien zur Wärme- und menstudium erforderlich zu machen. dieses Verfahrens ist mit erheblichen
Kälteerzeugung in Gebäuden“ auch Dennoch lassen sich immer wieder Einschränkungen in Bezug auf den
Gebäudeenergiegesetz oder GEG ge- interpretationsbedürftige oder unvoll- Gebäudeentwurf und mögliche Wär-
nannt [R2]. ständige Regelungsinhalte finden, die meerzeugungstechniken versehen und
eine ingenieurmäßige Betrachtungs- stellt nach ersten Erfahrungen der Au-
weise herausfordern. Die Ziegelin- toren keine flexiblen Lösungen sowie
61 Das Wesentliche im Überblick
eher unwirtschaftliche Maßnahmen in dieser Prozedur ist zumindest eine bestand des Bundesministeriums für
Aussicht, die Anforderungen des GEG rechnerische Korrektur der Klimadaten Wirtschaft und Energie und des Bun-
zu erfüllen. Daher wird dieses verein- des betrachteten Verbrauchszeitraums desministeriums für Umwelt, Natur-
fachte Nachweisverfahren im Rahmen vorzunehmen, um eine Vergleichbar- schutz, Bau- und Reaktorsicherheit
dieser Broschüre nicht umfänglich be- keit mit allen Gebäudestandorten in zur Verfügung. Diese werden ergänzt
schrieben. Deutschland herzustellen. um Regeln zu Verbrauchskennwerten
von Wohngebäuden. Diese sogenann-
ten allgemein anerkannten Regeln der
1.3 H
inweise zu den 1.4 Gesetzestext Technik unterliegen einer ständigen
Überarbeitung und müssen daher vom
Anforderungsgrößen Die vollständige Textfassung zum „Ge- Anwender selbst auf Aktualität lau-
setz zur Einsparung von Energie und fend überprüft werden.
Durch die Inbezugnahme des primär- zur Nutzung erneuerbarer Energien zur
energetischen Ansatzes und unter Be- Wärme- und Kälteerzeugung in Gebäu- Um dem Leser eine Übersicht der re-
rücksichtigung des Endenergiebedarfs den (Gebäudeenergiegesetz – GEG)“ ist levanten Regelwerke zu ermöglichen,
der Anlagentechnik wird der Eindruck im Bundesgesetzblatt Jahrgang 2020, sind alle Normen und die unmittelbar
verstärkt, dass eine verbrauchsorien- Teil I Nr. 37 am 13. August 2020 [R2] zur Verordnung gehörenden Texte in
tierte Nachweisführung vorliegt und veröffentlicht. Eine nichtamtliche der Literaturübersicht mit dem Buch-
die Ergebnisse recht nah an den tat- Lesefassung des gesamten Verord- staben R gekennzeichnet.
sächlich zu erwartenden Verbrauchs- nungstextes kann im Internet unter
daten liegen. www.ziegel.de eingesehen und her- Als besonders hilfreich erweist sich
untergeladen werden. Alle in diesem die Beachtung der sogenannten Aus-
Vor diesen – zumindest für den Re- Gesetz berücksichtigten Inhalte zu legungsfragen zur bisherigen EnEV
gelfall unberechtigten Erwartun- Wohngebäuden sind in dieser Bro- sowie voraussichtlich in Fortführung
gen – soll an dieser Stelle ausdrück- schüre berücksichtigt. zum GEG, die durch das Deutsche
lich gewarnt werden. Sämtliche Institut für Bautechnik, Berlin, oder
Berechnungen zum Energiebedarf aber durch das Bundesinstitut für
werden mit sogenannten normier- 1.5 F
lankierende Normen Bau-, Stadt- und Raumforschung unter
ten Randbedingungen durchgeführt www.bbsr-energieeinsparung.de in
und ergeben einen rechnerischen
und Regelwerke loser Folge kommentiert und im Inter-
Nutzenergie-, Endenergie- und Primär- net veröffentlicht werden.
energiebedarf. Dies gilt sowohl für zu Die zur Nachweisführung notwen-
errichtende Wohngebäude als auch für digen Normen werden in der Litera-
Bestandswohngebäude, für die zur Er- turübersicht aufgeführt und sind im
stellung eines Energieausweises deren Broschürentext an entsprechender
Energiebedarf rechnerisch ermittelt Stelle zitiert. Zu den wichtigsten Nor-
wird. men gehört DIN 4108 „Wärmeschutz
und Energie-Einsparung in Gebäuden”
Erst im Gebäudebetrieb, unter Be- mit insgesamt acht Normteilen dieser
rücksichtigung des tatsächlichen In- Reihe [R6-R14]. Daneben sind euro-
nen- und des Außenklimas, des Nut- päisch harmonisierte Rechenwerke in
zerverhaltens und der Betriebsweise Bezug genommen, die vor allem Re-
der Anlagentechnik, stellt sich der chenregeln und Bewertungsverfahren
dann messbare tatsächliche Energie- bauphysikalischer Effekte beinhalten.
verbrauch ein. Zwischen diesen bei- Das Regelverfahren zur Bilanzierung
den Kennwerten kann eine erhebliche ist die DIN V 18599 mit insgesamt 11
Differenz liegen, deren Betrag sich aus Normteilen [R5]. Das GEG enthält da-
den verschiedenen in Kapitel 2 näher tierte Verweise auf die zu verwenden-
erläuterten Bilanzeffekten ergibt. den Normen. Die DIN V 18599 ist mit
allen Normteilen des Ausgabedatums
So besteht im Rahmen der Erstellung September 2018 zu verwenden.
von Energieausweisen für Bestandsge-
bäude durchaus die Möglichkeit, diese Für Bestandswohngebäude stehen
auf Basis eines Energieverbrauchs an- die Regeln zur Datenaufnahme und
zufertigen. Aber auch bei Anwendung Datenverwendung im Wohngebäude-
72 Energiebilanz eines Wohngebäudes
2.1 Energiebilanz und die Energiebilanz den auf normale In-
Heizwärmebedarf Bei einer beheizten Wohnfläche nentemperaturen beheizten Bereich
von 120 m2 ergibt sich für ein nach umfasst. Niedrig beheizte Teilbereiche
Heizenergie ist im hiesigen Klima not- dem GEG geplantes Einfamilienhaus eines Wohngebäudes können als An-
wendig, um ein gewünschtes Tempe- ein jährlicher Heizwärmebedarf teil mitbeheizter Flächen an der Ge-
raturniveau im Raum sicherzustellen von ca. 6.000 kWh, der ungefähr samtfläche gemäß DIN V 18599-10 bei
und die daraus resultierenden Wärme- 7.500 kWh Primärenergie oder 700 l Einfamilienhäuern pauschal mit 25 %
verluste auszugleichen. Hierbei wird Heizöl bzw. 650 m3 Erdgas ent- und bei Mehrfamilienhäusern mit 15 %
eine möglichst hohe Behaglichkeit spricht. berücksichtigt werden.
angestrebt, die durch ein ausgewoge-
nes Verhältnis zwischen Raumlufttem- Der Trinkwarmwasserbedarf eines Nicht beheizte Bereiche wie z.B. Keller
peratur und Oberflächentemperatur durchschnittlichen 3- bis 4-Perso- werden als außerhalb der wärmetau-
der raumumschließenden Flächen nenhaushalts liegt im Jahr bei etwa schenden Hülle liegende Zonen mit
erreicht wird. Maßnahmen zur Ener- 1.500 kWh, entsprechend 3.500 - einem Temperatur-Korrekturfaktor
gieeinsparung durch Reduzierung des 4.500 kWh Primärenergie. Wird wie hinsichtlich ihrer Wirkung als Wärme-
Behaglichkeitsniveaus, z.B. durch Ab- vom GEG vorgesehen eine thermi- senke behandelt. Das Monatsbilanz-
senkung der Raumlufttemperatur und sche Solaranlage eingesetzt, halbiert verfahren berücksichtigt insbesondere
Drosselung der Frischluftrate, haben sich in der Regel der Primärenergie- die folgenden Maßnahmen:
sich in den letzten Jahren als nicht bedarf.
akzeptierte bzw. falsch verstande-
ne Energieeinsparbemühungen her- Der dritte Energieanteil, der Haus- 1. Berücksichtigung solarer Einträ-
ausgestellt; sie haben insbesondere haltsstrom, liegt für die gleiche Haus- ge durch transparente Bauteile
im Altbau zu einer erheblichen Zahl haltsgröße bei etwa 5.000 kWh 2. Differenzierte Bewertung
von Bauschäden geführt [L2]. Der er- elektrischem Strom bzw. 9.000 kWh von Bauteilen an unbeheizte
forderliche Heizwärmebedarf oder Primärenergie unter Berücksich- Bereiche und an Erdreich
auch Nutzwärmebedarf genannt, ist tigung der Umwandlungsverluste. 3. Berücksichtigung maschineller
die Energie, die ein Heizkörper einem Etwa 500 kWh Endenergie entfallen Lüftung mit und ohne Wärme-
Raum zur Verfügung stellen muss. Sie allein auf Antriebe und Steuerungen rückgewinnung
lässt sich aus der Energiebilanz des der Heizungsanlage. 4. Berücksichtigung individueller
Raumes oder übergreifend aus der ei- interner Gewinne
nes gesamten Gebäudes ermitteln. Die 5. Berücksichtigung individueller
dazu notwendigen Rechenverfahren Verschattungen
sind seit langem bekannt, mit europä- Hinweis: 6. Berücksichtigung unbeheizter
isch harmonisierten Normen hinterlegt Bei allen Bilanzierungen im Rahmen Glasvorbauten
[R16] und ausreichend validiert. des GEG muss beachtet werden, dass 7. Berücksichtigung solarer
normierte Randbedingungen für den Wärmegewinne von opaken
Darüber hinaus muss nach dem GEG Nutzer, das Klima, etc. zugrunde ge- Bauteilen
auch der Trinkwarmwasserbedarf und legt sind und dass die Prognosen ei- 8. Berücksichtigung transparenter
der für Anlagenantriebe erforderliche nen Energiebedarf ermitteln, der mit Wärmedämmung
elektrische Strombedarf innerhalb des dem tatsächlichen Energieverbrauch 9. Berücksichtigung des exakten
Gebäudes bilanziert werden, da hier im Einzelfall nicht übereinstimmen Speichervermögen eines
nicht unerhebliche Energieverbräuche muss. Gebäudes
entstehen. 10. Berücksichtigung individueller
Heizungstemperatur-
Wird in einem Wohngebäude die Raum- Mit dem Monatsbilanzverfahren der absenkungen
luft gekühlt, ist auch der hierzu not- DIN V 18599-2 lassen sich umfänglich
wendige End- und Primärenergiebedarf bauliche Maßnahmen sowie die Wär-
zu berücksichtigen. Dieser zusätzliche meeinträge in ihrer Wechselwirkung Die Rechenalgorithmen der zuvor auf-
Energiebedarf wirkt sich verschärfend zur Bestimmung der Nutzenergie bzw. gelisteten Bilanzanteile sind in Einzel-
auf die Anforderungen aus, da die aus des Heizwärmebedarfs berechnen. fällen sehr kompliziert und werden
dem Referenzgebäude ermittelten zu- Dabei wird bei Wohngebäuden vor- daher in dieser Broschüre nur auszugs-
lässigen Werte eine Raumkühlung nicht ausgesetzt, dass die Gebäudeenergie- weise aufgeführt.
vorsehen und der zusätzliche Kühlan- bilanz in Form eines Einzonenmodells
teil daher kompensiert werden muss. für den thermisch konditionierten
Bereich erfolgt. Dies bedeutet, dass
82 Energiebilanz eines Wohngebäudes
2.2 Ermittlung der lufttemperaturen für die Berechnun- unter Berücksichtigung der dazu ge-
Wärmeverluste gen sind der Tabelle 2.5 zu entnehmen. hörenden Temperatur-Korrekturfak-
toren Fxi. Die temperaturspezifischen
Im hiesigen Klima muss einer verlust- Transmissionswärmeverluste H T eines
minimierten Bauweise der Vorzug vor 2.2.1 Transmissionswärmeverluste Gebäudes erhält man wie folgt:
einer solargewinnmaximierten gege-
ben werden, d.h. die Dämmeigenschaf- Die wichtigste Kenngröße zur Beur-
ten der Gebäudehülle stehen in ihrer teilung der opaken, d.h. nicht trans- H T = Σ U i · A i · Fxi + H T,WB [W/K] (2)
Wichtigkeit an erster Stelle. Zudem parenten Bauteile, ist deren Wärme-
wird durch erhöhte Innenoberflächen- durchgangskoeffizient, der U-Wert
temperaturen die thermische Behag- [W/(m2 ·K)]. Dieser wird nach europä- Die Temperatur-Korrekturfaktoren Fxi
lichkeit innerhalb der Räume deutlich ischen Rechenregeln bestimmt. Der werden vereinfachend nach der Ta-
erhöht. U-Wert gibt an, wieviel Wärmeleis- belle 2.1 angesetzt, die Werte erd-
tung [W] pro ein Grad Temperaturdif- berührter Bauteile können nach
ferenz [K] durch eine Bauteilfläche von DIN EN ISO 13370 [R15] monatlich
Hinweis 1 Quadratmeter [m2] zwischen der In- exakt ermittelt werden.
Die Wärmeverluste durch die Ge- nen- und Außenluft abfließt. Summiert
bäudehülle machen in Ein- und Zwei- werden sämtliche mit deren U i-Wer- Der Term HT,WB beschreibt die Trans-
Familienhäusern etwa ein Drittel der ten multiplizierte Bauteilflächen A i missionswärmeverluste über Wärme-
gesamten Verluste aus – bei größeren
und kompakten Gebäuden mitunter
deutlich weniger. Eine kostensparen- Tabelle 2.1: P
auschale Temperatur-Korrekturfaktoren bei Anwendung des
de und zugleich energieverbrauchs- Monatsbilanzverfahrens nach DIN V 18599-2
reduzierende Maßnahme ist eine Wärmestrom nach außen über Kennung Temperatur-
kompakte Gebäudeform. Korrektur-
faktor Fxi
Das beheizbare Volumen Ve sollte
die kleinstmögliche wärmeübertra- Außenwand, Fenster Fe 1,0
gende Umfassungsfläche A und da- Dach FD 1,0
mit ein günstiges, kleines A/Ve-Ver-
Oberste Geschossdecke an unbeheiztem Dachraum FD 0,80
hältnis aufweisen. Die Reduktion des
A/Ve-Wertes um 0,1 m-1 bewirkt für Abseiten-/Drempelwand Fu 0,80
durchschnittliche Gebäude eine Ver- Wände und Decken zu unbeheizten Räumen Fu 0,50
ringerung des Heizwärmebedarfs
Wände und Decken zu niedrig beheizten Räumen Fnb 0,35
von etwa 5-6 kWh/(m2 ·a), ohne dass
zusätzliche Dämm-Maßnahmen er- Wand/Fenster zu unbeheiztem Glasvorbau mit:
griffen werden müssen. Einfachverglasung Fu 0,80
Zweischeibenverglasung 0,70
Wärmeschutzverglasung 0,50
Die Wärmeverluste werden gemäß Fußboden des beheizten Kellers Ff,b 0,15 - 0,70*
DIN V 18599 auch als Wärmesenke
bezeichnet und beinhalten alle Wärme- Wand des beheizten Kellers Fw,b 0,35 - 0,75*
flüsse, die aus dem beheizten Gebäude Fußboden auf dem Erdreich ohne Randdämmung Ff,b 0,15 - 0,80*
nach außen abfließen. Die allgemeine Fußboden auf dem Erdreich mit Randdämmung
Bilanzformel für Einzonenmodelle lau- ≥ 5 m breit, waagerecht** Ff,b 0,10 - 0,60*
tet: ≥ 2 m tief, senkrecht** 0,15 - 0,65*
Kellerdecke/Innenwand zum unbeheizten Keller:
Q sink = Q T + Q V + Q S [kWh] (1) mit Perimeterdämmung*** FG 0,25 - 0,80*
ohne Perimeterdämmung 0,30 - 0,85*
Aufgeständerter Fußboden FG 0,90
Die Einzelanteile für Transmission T,
* Zahlenwert abhängig vom Wärmedurchlasswiderstand und den Abmessungen des Bauteils.
Lüftung V und langwellige Abstrahlung ** Bei ungedämmter Bodenplatte und einer Randdämmung bis 5 m unterhalb der Bodenplatte oder
S bei der Solarstrahlungsbilanz werden 2 m senkrecht am äußeren Rand der Bodenplatte mit R > 2 (m2 ·K)/W
im Folgenden erläutert. Die Außen- *** Perimeterdämmung der Kellerwände mit R ≥ 1,5 (m2 ·K)/W
92 Energiebilanz eines Wohngebäudes
brücken, die nach DIN V 18599-2 ge- der Infiltrationsverluste. Der Wärme- wert überführt. Im Falle einer Luft-
sondert ausgewiesen werden. Die transferkoeffizient für Infiltration wird dichtheitsprüfung mittels Blower-Door
verschiedenen Möglichkeiten der nach folgender Gleichung ermittelt: kann der gemessene n50-Wert für die
rechnerischen Berücksichtigung sowie Energiebilanz verwendet werden. Nä-
die dazu anzuwendenden Verfahrens- here Einzelheiten dazu siehe Kapitel 6.
schritte sind in Kapitel 5 beschrieben. H V,inf = n inf · V · 0,34 [W/K] (5) Bei größeren Gebäuden mit Netto-
Die allgemeine Bilanzgleichung lautet: raumvolumen > 1.500 m3 bestimmt
sich der für die Berechnung erforder-
mit: liche n50-Wert zu:
H T,WB = ΔU WB · A [W/K] (3) ninf = n50 · 0,07 · 1 für Fälle ohne zu-
sätzliche Außenluftdurchlässe q50 · AE
ΔUWB = Wärmebrückenzuschlag –
(
= n50 · 0,07 · min(16; 50 ––––––)
n + 1,5h-1
n50
) n50 =
V
[h-1] (6)
siehe Kapitel 5 für Fälle mit Außenluftdurchlässen
A = gesamte wärmetauschende mit:
Hüllfläche Das zu belüftende Nettovolumen V q50 = hüllflächenbezogene Luftdurch-
von Wohngebäuden mit bis zu drei lässigkeit bei 50 Pa Druckdiffe-
Die Wärmeenergie aus Transmission Vollgeschossen berechnet sich aus renz
eines Bilanzzeitraums ergibt sich zu: dem Bruttovolumen Ve des beheizten AE = vereinfachend kann die Umfas-
Gebäudes pauschal zu 0,76 · Ve , bei sungsfläche A angesetzt werden
größeren Gebäuden zu 0,8 · Ve .
QT = Σ HT,j · (θ i - θe ) · t [kWh] (4) Wird ein Blower-Door-Test für ein Ge-
bäude vorgesehen, ergibt sich rechne-
Hinweis: risch ein monatlich konstanter Wert
mit: Das Nettovolumen darf auch detail- des Infiltrationsluftwechsels ninf von
HT,j = spezifischer Transmissions- liert ermittelt werden. Dieses Vor- 0,14 h-1.
wärmeverlust gehen führt in der Regel zu einem
(θi – θe) = Temperaturdifferenz im geringeren Zahlenwert als bei pau- Der Luftaustausch durch Fensterlüf-
Bilanzierungsschritt schaler Ermittlung und damit zu ge- tung HV,win bei Wohngebäuden ohne
t = Dauer des Berechnungs- ringeren absoluten Lüftungswärme- maschinelle Lüftung wird mit monatlich
schritts verlusten. unterschiedlichen Luftwechselzahlen
nwin,mth ermittelt. Dies begründet sich
aus der empirisch abgeleiteten Abhän-
2.2.2 Lüftungswärmeverluste Der n50–Wert als Maß der Luftdicht- gigkeit der Fensteröffnungszeiten von
heit der Gebäudehülle wird anhand der Außenlufttemperatur – bei hohen
Die Lüftungswärmeverluste eines Ge- der Festlegungen in folgender Tabelle Außenlufttemperaturen wird intensi-
bäudes ergeben sich aus dem belüfte- 2.2 in einen pauschalen Bemessungs- ver fenstergelüftet als bei niedrigen
ten Netto-Volumen V, der Luftwech-
selzahl n, die besagt, wie häufig das Tabelle 2.2: B
emessungswerte n50 und q50 für Gebäude mit und ohne Luft-
gesamte Luftvolumen in einer Stunde dichtheitsprüfung
ausgewechselt wird und der spezifi-
schen Wärmespeicherkapazität der Kategorie zur Einschätzung Nettoraumvolumen Nettoraumvolumen
Luft von 0,34 Wh/(m3 ·K). der Gebäudedichtheit ≤ 1500 m3 > 1500 m3
n50 [h-1] q50 [m3/m2 · h]
Die temperaturspezifischen Lüftungs- I mit Luftdichtheitsprüfung bei
wärmeverluste oder auch Lüftungs- 2 3
Fensterlüftung
wärmetransferkoeffizienten HV setzen
sich aus Infiltration über Fugen und I mit Luftdichtheitsprüfung mit
1 2
Undichtigkeiten von Außenbautei- maschineller Wohnungslüftung
len HV,inf und den Verlusten über den II Neubau ohne Luftdichtheitsprüfung 4 6
Luftaustausch durch Fensterlüftung III Einstufung, die nicht den Kategorien
HV,win zusammen. Dabei beeinflusst die 6 9
I, II und IV entsprechen
Luftdichtheit der Gebäudehülle über
den sog. n50 –Wert als Luftwechselzahl IV Vorhandensein offensichtlicher
10 15
bei 50 Pa Druckdifferenz die Höhe Undichtheiten
102 Energiebilanz eines Wohngebäudes
Außenlufttemperaturen. Die einzelnen (z.B. Kreuzstromwärmetauscher) zwi- tungsanlagen. Wird eine mechanische
Berechnungsgleichungen der DIN V schen Zuluft und Abluft ergeben sich Lüftungsanlage eingesetzt, wird das
18599-2 Abs. 6.3.2.2 werden an dieser zusätzlich Wärmeeinträge, die den tatsächlich ausgetauschte Luftvo-
Stelle nicht im Einzelnen aufgeführt. Heizwärmebedarf reduzieren und an lumen und die ggf. rückgewonnene
Die allgemeine Bilanzgleichung lautet: dieser Stelle nicht bilanziert werden. Wärme berücksichtigt. Angaben dazu
Standardwerte des mechanischen enthält Kapitel 2.3.6.
Luftwechsels sind 0,4 h-1 bei nicht be-
H V,win = nwin · V · 0,34 [W/K] (7) darfsgeführter Betriebsweise. Erfolgt
ein bedarfsgeführter Betrieb z.B. über 2.2.3 Abstrahlverluste
Präsenzmelder oder die Luftgüte kann
Beispielhaft sind in Tabelle 2.3 die der Luftwechsel auf 0,35 h-1 abgesenkt Werden die Solargewinne gemäß Ab-
berechneten Monatswerte der Luft- werden. Die spezifischen Lüftungs- schnitt 2.3.3 über opake Bauteile be-
wechselzahlen des Fensterluftwech- wärmeverluste werden mit HV,mech be- rücksichtigt, müssen auch die langwel-
sels nwin für einen Bemessungswert zeichnet. Tabelle 2.3 enthält Monats- ligen Strahlungsverluste QS,opak an den
der Luftdichtheit n50 von 2 h-1 sowie werte des Gesamtluftwechsels nmth in kalten Himmel nach folgender Glei-
die Gesamtwerte des monatlichen h-1 eines Wohngebäudes mit bedarfs- chung bilanziert werden:
Luftwechsels nmth inklusive Infiltra- geführter Wohnungslüftungsanlage
tionsluftwechsel wiedergegeben. mit Wärmerückgewinnung und mit ei-
nem n50-Wert der luftdicht geprüften QS,opak = R se · U · A · (Ff · hr · θer -
Gebäudehülle von 1,0 h-1. α · Is ) · t [kWh] (9)
Hinweis:
Das Bilanzverfahren der DIN V Die gesamten Lüftungswärmeverluste
18599-2 führt mit der Einführung Q V eines Wohngebäudes im Bilanzzeit- mit:
des saisonalen Luftwechsels zu et- raum ergeben sich zu: Rse = Wärmeübergangswiderstand
was geringeren Lüftungswärmever- außen in (m2 ·K)/W
lusten als das bisherige Bilanzmodell Ff = Formfaktor 1 für waagerechte
der DIN V 4108-6 [R10] mit konstan- Q V = Σ HV,k · (θ i - θe ) · t [kWh] (8) Bauteile bis 45°, 0,5 für senk-
ten Luftwechselzahlen. Dies macht rechte Bauteile
sich bei hoch wärmegedämmten Ge- hr = äußerer Abstrahlungskoeffizient,
bäuden deutlich bemerkbar, da sich mit: Standardwert 0,45 W/m2 ·K
die Heizperiode dort bekannterma- HV,k = HV,inf + Hv,win + Hv,mech θer = mittlere Temperaturdifferenz
ßen verkürzt. zwischen Außenluft und
In Gebäuden mit Fensterlüftung lie- Himmelstemperatur, Standard-
gen gemessene Luftwechselzahlen wert 10 K
Gebäude mit einer mechanischen Lüf- in Abhängigkeit der Luftdichtheit der α = Absorptionskoeffizient für
tungsanlage – mit oder ohne Wärme- Gebäudehülle und vor allem des Nut- Solarstrahlung
rückgewinnung – weisen neben dem zerverhaltens zwischen n = 0,3 und IS = Strahlungsintensität in W/m2
planmäßigen Luftwechsel geringere 0,9 h-1 [L2], bei hohen Belegungsdich- siehe Tabelle 2.5
aber ebenso unplanmäßige Lüftungs- ten der Wohnungen kann dieser Wert
verluste über Infiltration und Anteile bis auf 1,5 h-1 ansteigen [L3]. Neuere Die Gleichung (9) ist nur anzuwenden,
eines Luftaustausches über Fenster Untersuchungen [L4] bestätigen diese sofern die absorbierte Solarstrahlung
auf. Bei Anlagen mit Wärmerück- Schwankungsbreite in ähnlicher Form α · Is kleiner ist, als die an den Himmel
gewinnung über Wärmeübertrager auch für Gebäude mit Wohnungslüf- abgestrahlte Wärmeleistung.
Tabelle 2.3: M
onatswerte der Luftwechselzahlen n in h-1 für Bemessungswerte n50 von 2 h-1 bei Fensterlüftung und
1 h-1 bei maschineller Lüftung
Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez
mit Fensterlüftung nInf 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14
nwin 0,38 0,40 0,45 0,53 0,62 0,67 0,71 0,71 0,63 0,54 0,44 0,38
nmth 0,52 0,54 0,59 0,67 0,76 0,81 0,85 0,85 0,77 0,68 0,58 0,52
mit maschineller nInf 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07
Wohnungslüftung nmth 0,50 0,51 0,52 0,54 0,56 0,57 0,58 0,57 0,56 0,54 0,52 0,50
112 Energiebilanz eines Wohngebäudes
2.3 Wärmeeinträge (Mehrfamilienhaus), auf die
Nettogrundfläche bezogen Hinweis:
Die Wärmegewinne, die zur Reduzie- QI,source,h = monatlich zu berechnende Die Verschattungsfaktoren Fs zur
rung der Heizwärme genutzt werden, Wärmeeinträge des Heizsystems Berücksichtigung dauerhaft vor-
ergeben sich aus den internen Wär- handener baulicher Verschattungen
melasten, die sich aus Personen- und können der DIN V 18599-2 ent-
Maschinenabwärme, Beleuchtung, etc. 2.3.2 S
olare Wärmeeinträge durch nommen werden. Der Fs-Wert wird
zusammensetzen und den solaren transparente Bauteile gemäß GEG §25 pauschal zu 0,9
Wärmegewinnen, insbesondere durch festgelegt, sofern keine detaillierte
den direkten Strahlungsdurchgang Die Solargewinne Q s durch die Fens- Berücksichtigung der umgebenden
über die Fenster, aber auch bedingt terflächen können grundsätzlich für Bebauung erfolgt. Eine bewegliche
durch Solarabsorption auf Außenober- vier Haupthimmelsrichtungen, vier Verschattungseinrichtung wie z.B.
flächen, Wintergärten, etc. Zwischenrichtungen und für vier un- ein Raffstore oder ein Rollladen wird
terschiedliche Flächenneigungen und bei der Ermittlung der Solargewinne
Weitere ungeregelte Wärmeeinträge die Horizontale ermittelt werden. Die bei der Monatsbilanzierung nicht be-
ergeben sich durch die Wärmeabgabe Bilanzformel lautet: rücksichtigt, da davon ausgegangen
anlagentechnischer Komponenten wie wird, dass die vorhandene Solar-
z.B. Verteilleitungen der Heizungs- und strahlung in der Heizzeit vollständig
Warmwasserversorgung, Speicherver- Q S,tr = FF · A w · FS · 0,9 · g · IS · t genutzt wird. Bei großen Fensterflä-
luste oder durch die Wärmerückgewin- [kWh] (12) chenanteilen kann dies allerdings be-
nung einer Wohnungslüftungsanlage. reits in der Heizzeit zu Überhitzung
einzelner Räume führen.
Die Solarstrahlung I s ist von der Him-
Q source = Q l,source + Q s [kWh] (10) melsrichtung und der Neigung der
bestrahlten Fläche abhängig. Für ver-
tikale Flächen beträgt sie zwischen 2.3.3 Solare Wärmeeinträge über
Dabei ergeben sich für die solaren 100 (Nord) und 270 (Süd) kWh/(m2 ·a) opake Bauteile
Wärmeeinträge unterschiedliche Bi- in der Heizperiode. Der Abminderungs-
lanzierungsansätze, die in den Kapiteln faktor FF bezeichnet den verglasten Auch opake, d.h. nicht transparente
2.3.2 bis 2.3.5 näher erläutert werden. Flächenanteil des Fensters. Der soge- Oberflächen nehmen Solarstrahlung
nannte Fs-Wert ist der Minderungsfak- auf, wandeln sie in Wärme um und
tor für eine permanente Verschattung, lassen einen Teil dieser Wärme in das
2.3.1 Interne Wärmequellen z.B. durch Gebäudeteile oder andere Gebäudeinnere. Die Farbgestaltung
Gebäude. Der Faktor 0,9 (Fw-Wert) der Oberfläche beeinflusst die Absorp-
Messungen in Wohngebäuden zeigen reduziert den von den Glasherstellern tion maßgeblich. Dies wird durch den
Wertebereiche der internen Gewinne anzugebenden Gesamtenergiedurch- Strahlungsabsorptionsgrad α für das
Q I,source zwischen 15 und 35 kWh pro lassgrad g, da dieser ausschließlich für energetisch wirksame Spektrum des
m2 Nutzfläche A N in der Heizperiode. senkrechte Sonneneinstrahlung gilt. Sonnenlichts beschrieben und nach
Diese setzen sich im Wesentlichen aus Für den Fall mit beweglichem Sonnen- folgender Formel bilanziert:
den Wärmeeinträgen durch Personen schutz, üblicherweise nur bei Nicht-
und durch Verteilleitungen des Heiz- wohnnutzungen in Ansatz gebracht,
systems zusammen. Die monatsweise wird statt g der Rechenwert gtot inklu- Q S,opak = Rse · U · A · (α · Is - Ff · hr ·
Berechnung mittels normierter Ansät- sive Sonnenschutz verwendet. Δθer) · t [kWh] (13)
ze führt zu folgender Bilanzgleichung:
Die zuvor genannten Abminderungs-
faktoren F sind grundsätzlich bei all Die Gleichung (13) ähnelt der zuvor
Q l,source = q I,p · AN · d/mon + den Bauteilen anzuwenden, durch die aufgestellten Gleichung (9) und ist nur
Q I,source,h [kWh] (11) Solarstrahlung hindurchgeht oder ab- dann anzuwenden, sofern die absor-
sorbiert wird, so auch für transparente bierte Solarstrahlung α · Is größer ist,
Wärmedämmung, Solaranbauten, etc. als die an den Himmel abgestrahlte
mit: Die Fensterfläche A w wird aus den Wärmeleistung. Tabelle 2.4 enthält
qI,p = täglicher Wärmeeintrag durch lichten Rohbauöffnungsmaßen ermit- α-Werte unterschiedlicher Oberflä-
Personen, 45 Wh/(m2 ·d) (Ein- telt. chen.
familienhaus), 90 Wh/(m2 ·d)
122 Energiebilanz eines Wohngebäudes
Tabelle 2.4: Strahlungsabsorptions- solchen Fällen wird zur Einhaltung er- transparente Dämmkonstruktionen
grad α für das energetisch wirk- träglicher Temperaturen üblicherweise (TWD) vor opaken Gebäudehüllflächen
same Spektrum des Sonnenlichts erhöht gelüftet, d.h. Wärme „abgelüf- können so eine erhöhte Solarenergie-
verschiedener Oberflächen nach tet”. Dies kann dazu führen, dass die nutzung für das Gebäude ermöglichen,
DIN V 18599-2 Lüftungswärmeverluste um bis zu ca. wenn diese über aktive Be- und Entla-
20 % vergrößert werden. Die Über- dung meist mittels luftdurchströmter
Oberfläche α hitzungen und die damit verbundenen Bauteile gekoppelt werden. Die Ge-
Wandflächen: erhöhten Wärmeverluste lassen sich bäudemassen tragen jedoch nur zur
heller Anstrich 0,4 durch massive, speicherfähige Bauteile kurzzeitigen Speicherung für eine Peri-
gedeckter Anstrich 0,6 reduzieren. Insbesondere massive In- ode von 3 bis 5 Tagen bei. Größenord-
dunkler Anstrich 0,8 nenbauteile beeinflussen das sommer- nungsmäßig lassen sich 20 bis 30 % der
liche Temperaturverhalten positiv. auf die Kollektoroberflächen einfallen-
Klinkermauerwerk (dunkel) 0,8
den Strahlung zur Heizwärmeeinspa-
helles Sichtmauerwerk 0,6 rung nutzen. Das entspricht bei senk-
Dächer (Beschaffenheit): 2.3.4 T
ransparente Wärmedämmung rechten, südorientierten Kollektoren
ziegelrot 0,6 einer Energieeinsparung zwischen 70
dunkle Oberfläche 0,8 Transparente Wärmedämmsysteme und 110 kWh/(m2 ·a), bezogen auf die
Metall (blank) 0,2 (TWD) lassen einen Teil der auftref- Kollektorfläche [L6, L7].
Bitumendachbahn (besandet) 0,6 fenden Solarstrahlung bis zur dunklen
Absorberschicht vordringen und füh-
ren so zu einer Erhöhung der Wand- 2.3.5 Unbeheizte Glasvorbauten
Die Solarabsorption auf Außenwän- innentemperatur. In der Bilanzformel
den führt bei dunklen Anstrichen oder muss daher der g Ti-Wert der trans- Unbeheizte Glasvorbauten ermögli-
Verklinkerungen bei Südorientierun- parenten Dämmung inklusive Deck- chen bei intelligenter Nutzung eine zu-
gen zur Reduktion der rechnerischen schicht eingesetzt werden sowie der sätzliche Heizwärmeeinsparung. Diese
U-Werte von bis zu 25 % [L5]. Werden äußere Wärmedurchlasswiderstand ergibt sich durch die Temperaturer-
diese Effekte für alle Orientierungen Re sämtlicher Schichten oberhalb der höhung in dieser Zone und die damit
entsprechend berücksichtigt, ergeben absorbierenden Schicht einschließlich verbundene Absenkung der Transmis-
sich zusätzliche nutzflächenbezoge- des äußeren Übergangswiderstandes. sionswärmeverluste der angrenzenden
ne Heizwärmeeinsparungen von etwa Die Wärmeeinträge werden wie folgt Bauteile des beheizten Wohnbereichs.
5 % für dunkle Oberflächen und etwa bilanziert: Neben diesem Effekt lassen sich auch
2 % für helle Putzoberflächen (siehe Lüftungswärmeverluste reduzieren,
Bild 2.1). wenn beispielsweise die Zuluft angren-
Q S,opak,Ti = R e · U · A · FF · FS · Fw · gTi · zender Wohnräume über den Glasvor-
Diese absolute Größe ist im Übri- α · ls· t [kWh] (14) bau geführt wird. Da die Einsparpoten-
gen weitestgehend unabhängig vom ziale von Glasvorbauten stark von ihrer
U-Wert und vom konstruktiven Aufbau Nutzung und Geometrie abhängen,
der Außenbauteile. Das Solarstrah- mit: sind allgemeingültige Zahlenangaben
lungsangebot und die Farbe bestimmen U =W ärmedurchgangskoeffizient des hierzu nicht möglich. Im Monatsbilanz-
deren Höhe. Bei Anfall großer Energie- gesamten Bauteils verfahren der DIN V 18599-2 können
gewinne kann dies zu Überhitzungen A =G esamtfläche des Bauteils einer die Energiebilanzen von Glasanbauten
in den betroffenen Räumen führen. In Orientierung berechnet werden.
FF = Rahmenanteil des Bauteils
Fw = 0 ,9 für nicht senkrechten Strah- Es darf nicht übersehen werden, dass
Heizwärmeeinsparung [%]
lungseinfall Glasvorbauten im Sommer zu starken
10
α =A bsorptionskoeffizient der TWD Überhitzungen neigen, die deren Nutz-
8
barkeit deutlich einschränken können.
6
Eine weiterführende Ausnutzung der Daher sind große Lüftungsöffnungen
4 Solargewinne wird mit sogenannten und zumindest in den Schrägvergla-
2 Hybridsystemen möglich. Mit dieser sungen wirksame Verschattungsein-
0 Technik lassen sich bisher thermisch richtungen erforderlich. Die Investi-
0 0,2 0,4 0,6 0,8
ungenutzte Gebäudeteile, wie z.B. tionskosten von Glasanbauten weisen
Solarabsorponsgrad der Außenwand [-]
Decken, Innen- und Außenwände als in der Regel keine Wirtschaftlichkeit
Bild 2.1: Heizwärmeeinsparung durch Solar- zusätzliche Speicher nutzen. Solarkol- im Hinblick auf eine mögliche Energie-
absorption auf Außenoberflächen gemäß [L5] lektoren, Verglasungssysteme oder einsparung auf.
132 Energiebilanz eines Wohngebäudes
2.3.6 W
ärmeeinträge durch Σ QS,i = Summe der solaren Wärme-
Hinweis: Wohnungslüftung einträge
Werden die beheizten, an den Glas-
vorbau angrenzenden Bereiche nicht Die Ermittlung der Wärmeeinträge Die Ermittlung des Energiebedarfs
durch eine wirksame räumliche durch Wärmerückgewinnung bei Woh- nach DIN V 18599 geschieht ge-
Trennung abgeschottet, zählt der nungslüftungsanlagen erfolgt durch genüber der früher verwendeten
Glasvorbau mit seiner Hüllfläche zum eine zweifache Bilanzierung eines DIN V 4108-6 [R10] nicht mehr zwi-
beheizten Gebäudevolumen und Wohngebäudes. In einem ersten Be- schen Gebäude und der Anlagentech-
muss entsprechend im GEG-Nach- rechnungsschritt wird die Heizwär- nik getrennt, sondern monatsweise
weis berücksichtigt werden. mebilanz mit einer gegenüber der in einer Gesamtbilanz. Damit wird die
Außenluft erhöhten Zulufttemperatur Wechselwirkung der Gebäudehülle,
und dem Volumenstrom der Lüftungs- der Lüftungswärmeverluste sowie der
Auf Grund der komplexen Berech- anlage ermittelt. Diese Temperatur Wärmegewinne aus solarer Einstrah-
nungsmethodik der Wärmeeinträge ergibt sich aus dem Temperaturände- lung und der Interaktion mit den Wär-
und deren Pufferwirkung auf das Ge- rungsgrad der Wärmerückgewinnung meeinträgen der Anlagentechnik sehr
bäude werden die Bilanzgleichungen als Ergebnis des Wärmerückgewin- viel genauer bilanziert. Die Gebäude-
an dieser Stelle nicht wiedergegeben nungsgrades. In einer zweiten Wär- energiebilanz ist in Bild 2.2 schema-
und es erfolgt lediglich eine stichwort- mebilanz erfolgt die Berechnung ohne tisch dargestellt.
artige Beschreibung der Vorgänge. Die Wärmerückgewinnung der Abluft. Die
rechnerische Bilanzierung führt zum Differenz beider Berechnungen liefert Sämtliche Berechnungen zur Nach-
Kennwert QS,tr und wird den Solarein- den Wärmeeintrag einer Wohnungs- weisführung gemäß GEG erfolgen un-
trägen zugeordnet. lüftungsanlage. ter Zugrundelegung eines einheitlichen
Referenzklimas. Der für Deutschland
Zuerst werden die durch den Glasvor- Die effektiven Wärmeeinträge von heranzuziehende Referenzstandort ist
bau und die angrenzenden Fenster und Wohnungslüftungsanlagen bewegen Potsdam. Die normierten monatlichen
Wände in das Gebäude einfallenden sich in Abhängigkeit des Anlagen-Luft- Klimadaten mit Außenlufttemperatu-
direkten Gewinne ermittelt. Dann er- wechsels nmech zwischen 13 und ren und richtungsabhängigen Solar-
folgt die Berechnung der im Glasanbau 20 kWh/(m2 ·a) für geringe Anlagen- strahlungsleistungen sind in Tabelle
absorbierten Energie, die dort zu einer luftwechsel von 0,35 h-1 und 30 bis 2.5 als Auszug von DIN V 18599-10
Temperaturerhöhung führt und somit 40 kWh/(m2 ·a) bei Anlagenluftwech- aufgeführt.
als indirekter Gewinn eine Reduzie- seln von 1 h-1. Dabei ist zu beachten,
rung der Transmissionswärmeverluste dass übliche durchschnittliche Anla- Die Berechnung der Nutzenergie er-
der angrenzenden Bauteile des Kern- genluftwechsel in der Heizperiode un- folgt über eine Iteration der Bilanzmo-
hauses bewirkt. ter 0,4 h-1 betragen. nate, da die Wärmeeinträge z.B. aus
Heizungsverteilungen vom Nutzener-
Folgende Angaben zur Berechnung giebedarf abhängig sind und diesen
sind notwendig: 2.4 Heizwärmebedarf wiederum beeinflussen. Mithilfe des
abschließend monatsweise ermittelten
Der Heizwärmebedarf Qh,b, also die Nutzwärme- und ggf. auch Kühlener-
1. Art der Verglasung des Glas- Nutzwärme, die zur Beheizung dem giebedarfs wird dann der Endener-
vorbaus Raum zur Verfügung gestellt werden giebedarf unter Berücksichtigung der
2. Bodengrundfläche des Glas- muss, ergibt sich aus den Verlusten Auslastung und Effizienz der einge-
vorbaus und Gewinnen wie folgt: setzten Anlagentechnik ermittelt.
3. A bsorptionskoeffizient des
Bodens im Glasvorbau
4. Temperatur-Korrekturfaktor Q h,b = Qsink – η · (Ql,source + Σ QS,i ) 2.4.1 Reduzierter Heizbetrieb
des Glasvorbaus [kWh] (15)
5. Kennwerte der Fenster zwischen In der Monatsbilanzierung des Heiz-
Kernhaus und Glasvorbau wärmebedarfs wird der gemittelte
6. A bsorptionskoeffizient der mit: Monatswert der Raumluft-Solltempe-
Außenwand des Kernhauses im Qsink = Wärmeverluste ratur für den Heizbetrieb unter Be-
Glasvorbau η = Ausnutzungsgrad der rücksichtigung eines zeitlichen Ab-
Gewinne (siehe 2.4.2) senk- oder Abschaltbetriebs reduziert.
QI,source = Interne Wärmequellen Die Berechnungsalgorithmen sind
äußerst komplex und daher wird auf
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