Energetischer Wärmeschutz

Gebäudetypen, Bilanzierung, Regelwerk

Von 2002 bis 2020 bildete die Energieeinsparverordnung die Grundlage zur energetischen Planung von Gebäuden, die dann durch das Gebäudeenergiegesetz (GEG) abgelöst wurde. Die Ausrichtung und die Grundlagen zur Bilanzierung wurden beibehalten und gelten für konditionierte Gebäude, die beheizt oder gekühlt werden.

Gallerie

Ausgenommen von der Bilanzierungspflicht sind einige Gebäudetypen, wie zum Beispiel Wohngebäude, die weniger als vier Monate genutzt werden. Durch den Gesetzescharakter des GEG müssen im Rahmen der Planung von Neubauten und Sanierungen die Nachweise erbracht und die Vorgaben eingehalten werden.

Bereits im Rahmen des Bauantragsverfahrens muss zwischen den Planern und dem Bauherrn eine Abstimmung erfolgen, wie die Ziele erreicht werden können. Mit der Abnahme des Gebäudes zur Fertigstellung muss die Umsetzung der Maßnahmen gegenüber den Bauordnungsämtern bestätigt werden.

Mit der Einführung der EnEV in Deutschland wurde ein Planungswerkzeug eingeführt, dass den Energiebedarf eines Gebäudes bilanziert. In der energetischen Bewertung findet sich technische Gebäudeausstattung genauso wieder wie die dämmtechnische Qualität der wärmeübertragenden Hüllflächen. Im vergleichenden Nachweisverfahren zum Referenzgebäude werden die ermittelten Werte zum Jahresprimärenergiebedarf und dem Transmissionswärmeverlust den Werten des Referenzgebäudes gegenübergestellt. Hierbei sind besonders die Art der Wärmeerzeugung und die Dämmqualität treibende Kraft.

Innerhalb der Bilanzierung wird unterschieden nach der Nutzung der Gebäude bzw. nach Wohn- oder Nichtwohngebäude. Ein Sonderfall sind Sanierungen und Erweiterungen im Bestand. Für Neubauten wird der Nachweis auf der Grundlage des prognostizierten Bedarfs errechnet, der jedoch, um die gewünschte Vergleichbarkeit herzustellen, auf der Grundlage von normativen Vorgaben und Vereinheitlichungen ermittelt wird. Soll der Nachweis für ein bestehendes Gebäude erstellt werden, kann das auf der Grundlage der Verbrauchswerte der vergangenen drei Jahre als Verbrauchsausweis erfolgen. Alle Nachweise haben eine Gültigkeitsdauer von zehn Jahren.

Erstmals wurde 2014 in der Energieeinsparverordnung festgelegt, dass die beim DIBt registrierten Nachweise stichprobenhaft kontrolliert werden können. Die Auswahl erfolgt nach einem Zufallsprinzip und kann dazu führen, dass die Dokumentation und Bilanzierung bis zu einer 3. Vertiefungsstufe geprüft werden. Mit dem Abschluss der Baumaßnahme wird beim DIBt der Nachweis als Bedarfs- oder Verbrauchsnachweis hochgeladen und mit einer Registriernummer versehen.

Grundlage EU-Gebäuderichtlinie zur Gesamteffizienz
Mit der Veröffentlichung der Richtlinie zur „Gesamteffizienz von Gebäuden” schuf die Europäische Union im April 2010 die gesamteuropäische Grundlage zur Umsetzung von energetischen Zielen, die in jeweiliges Länderrecht übertragen wurden. In Deutschland geschah dies durch die Energieeinsparverordnung, deren Ziele die Reduktion des CO2-Ausstoßes und damit die Verringerung des Bedarfs an fossilen Brennstoffen war, um auf diese Weise zu einem klimaneutralen Gebäudebestand bis 2050 zu kommen.

Dadurch, dass der Gesamtenergiebedarf von Gebäuden in der Europäischen Union bei ca. 40 % liegt, werden Maßnahmen zur Steigerung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen als vorrangig betrachtet.

Gebäudetypen und Nachweise
Grundsätzlich wird innerhalb der energetischen Bilanzierung zwischen Wohn- oder Nichtwohnnutzung sowie bestehenden Gebäuden unterschieden. Für diese drei Fälle werden Anforderungen an die Dämmqualität der Hüllflächen und die technische Ausstattung formuliert.

Nichtwohngebäude und DIN V 18599
Die Bewertung von Nichtwohngebäuden (NWG) findet auf Grundlage der Vorgaben der DIN V 18599: Energetische Bewertung von Gebäuden statt. Die Berechnungen erfolgen im vergleichenden Referenzverfahren zu einem modellhaft abgebildeten Gebäude, das die vorgegebenen Werte nach DIN V 18599 bzw. GEG nutzt.

Um Gebäude im Sinne des Gebäudeenergiegesetzes ganzheitlich bewerten zu können, wurde mit der DIN V 18599 ein Regelwerk geschaffen, das mit seinen zehn Teilen eine Betrachtung und Bilanzierung des Bauwerks inklusive der haustechnischen Anlagen ermöglicht. Diese Norm dient als Werkzeug zur Optimierung des Primärenergiebedarfs von Gebäuden. Durch die Darstellung des Primärenergiebedarfs und des Endenergiebedarfs in den Nachweisen lassen sich jedoch keine Aussagen zu dem tatsächlichen Energiebedarf treffen. Weil zum Beispiel der Einfluss des tatsächlichen Nutzerverhaltens unberücksichtigt bleibt, normative Zonenrandprofile genutzt werden müssen, die man nicht verändern soll, oder weil jeder Nachweis auf den Referenzort Potsdam gerechnet wird.

Mit der Ermittlung des Jahresprimärenergiebedarfs erfolgt eine Bilanzierung, die die gesamte energetische Kette vom Abbau der Ressource inklusive aller Umwandlungsverluste enthält. Jedem Energieträger werden dazu normativ festgelegte Primärenergiefaktoren zugewiesen. In den Nachweisen zeigt sich regelmäßig, dass Gebäude, deren Heizungsanlagen Umweltenergie, Holz oder Biogas, Nah- und Fernwärme aus erneuerbaren Brennstoffen nutzen, gut abschneiden und den Nachweis sicher erbringen, obwohl sie im Vergleich zu ähnlichen Gebäuden beim Heizwärmebedarf keinen Unterschied aufweisen. Hier wird offensichtlich, wie sich die Besserstellung der erneuerbaren Energien durch die Korrekturfaktoren zur Primärenergie fP nach DIN V 18599-1 auf das Endergebnis auswirken.

Letztendlich bildet die Bewertung nach DIN V 18599 nicht den tatsächlichen Verbrauch eines Gebäudes ab. 


Abb. 1: Bilanzierungsbereich des Jahresprimärenergiebedarfs zur Energieeinsparverordnung unter Berücksichtigung des Aufwandes an Primär- und Sekundärenergie inkl. aller Umwandlungsverluste ab dem Abbau der Ressource (Quelle: Duzia, T., Bogusch, N.; Basiswissen Bauphysik; S. 20).

Die DIN V 18599: Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung besteht aus den folgenden Teilen:

  • Teil 1: Allgemeine Bilanzierungsverfahren, Begriffe, Zonierung und Bewertung der Energieträger
  • Teil 2: Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen von Gebäudezonen
  • Teil 3: Nutzenergiebedarf für die energetische Luftaufbereitung
  • Teil 4: Nutz- und Endenergiebedarf für Beleuchtung
  • Teil 5: Endenergiebedarf von Heizsystemen
  • Teil 6: Endenergiebedarf von Lüftungsanlagen, Luftheizungsanlagen und Kühlsystemen für den Wohnungsbau
  • Teil 7: Endenergiebedarf von Raumlufttechnik- und Klimakältesystemen für den Nichtwohnungsbau
  • Teil 8: Nutz- und Endenergiebedarf von Warmwasserbereitungssystemen
  • Teil 9: End- und Primärenergiebedarf von stromproduzierenden Anlagen
  • Teil 10: Nutzungsrandbedingungen, Klimadaten
  • Teil 11: Gebäudeautomation
  • Teil 12: Tabellenverfahren Wohnbau
  • Beiblatt 1: Bedarfs-/Verbrauchsabgleich
  • Beiblatt 2: Beschreibung der Anwendung von Kennwerten aus der DIN V 18599 bei Nachweisen des Gesetzes zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich (EEWärmeG)
  • Beiblatt 3: Überführung der Berechnungsergebnisse einer Energiebilanz nach DIN V 18599 in ein standardisiertes Ausgabeformat

Gebäudeenergiegesetz, EnEV und EEWärmeG
Mit der Einführung des Gebäudeenergiegesetzes im November 2020 kam es zur Zusammenführung der Energieeinsparverordnung und des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes, die somit nicht mehr anzuwenden sind.

Anforderungen an Wohngebäude
Die Anforderungen an neu errichtete Wohngebäude sind in den §§ 15, 16 und 17 sowie in der Anlage 1: Technische Ausführung des Referenzgebäudes (Wohngebäude) bzw. in der Anlage 5: Vereinfachtes Nachweisverfahren für ein zu errichtendes Wohngebäude geregelt. Im Nachweisverfahren muss belegt werden, dass der Jahresprimärenergiebedarf QP für Heizung, Warmwasserbereitung, Lüftung und Kühlung den Vergleichswert des Referenzgebäudes und die Anforderungen an den Transmissionswärmeverlust HT nicht überschreitet.

Zusätzlich muss der Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz erbracht werden. Für die dämmtechnischen Nachweise aller Hüllflächen-Bauteile müssen die Vorgaben der Anlage 1 eingehalten werden. Dabei dürfen die spezifischen Transmissionswärmeverluste des Gebäudes die Wärmeverluste des Referenzgebäudes nicht überschreiten.

Grundsätzlich müssen immer die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 eingehalten werden.

Anforderungen an Nichtwohngebäude
Die Anforderungen an neue Nichtwohngebäude werden in den §§ 18 und 19 sowie in der Anlage 2: Technische Ausführung des Referenzgebäudes (Nichtwohngebäude) und in der Anlage 3: Höchstwerte der mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten der wärmeübertragenden Umfassungsfläche beschrieben. Im Nachweis muss der Jahresprimärenergiebedarf QP in kWh/m²a für Heizung, Warmwasserbereitung, Lüftung, Beleuchtung und Kühlung ermittelt werden. Dieser Wert  wird im vergleichenden Referenzgebäudeverfahren berechnet.

Die dämmtechnischen Nachweise der Hüllflächen erfolgen auf Grundlage der Vorgaben der Anlage 2. Während beim Wohnungsbau die tabellierten Werte eingehalten werden müssen, kann bei einem Nichtwohngebäude der Höchstwert des mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten ermittelt werden. Im Rahmen der energetischen Nachweise muss bei Neubauten der Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz erfolgen.

Grundsätzlich müssen immer die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 eingehalten werden.

Anforderungen an Bestandsgebäude
Die Anforderungen an bestehende Gebäude werden im Teil 3 des Gebäudeenergiegesetzes in den §§ 46 bis 51 beschrieben. Zusätzlich gilt die Anlage 7: Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten von Außenbauteilen bei Änderung an bestehenden Gebäuden. Neben der ganzheitlichen energetischen Bilanzierung besteht weiterhin die Möglichkeit eines einfachen Bauteilnachweises, wenn nicht alle Bauteile und Flächen von der Sanierung betroffen sind. Dabei müssen die festgelegten Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten nach Anlage 7 eingehalten werden.

Bei Bestandsbauten kann jedoch von den Vorgaben abgewichen werden, wenn die mögliche umsetzbare Dämmschichtdicke aus technischen Gründen und im begründeten Fall begrenzt ist. In dieser Situation gilt, dass nach den anerkannten Regeln der Technik die höchstmögliche Dämmschichtdicke eingebaut wird und der Dämmstoff eine Wärmeleitfähigkeit von λ 0,035 W/(m∙K) besitzt.

Für den Fall, dass nur Teilflächen der Hüllflächen saniert oder repariert werden müssen, gilt auch im GEG die 10%-Regel. Das bedeutet, dass eine umfassende energetische Ertüchtigung aller Flächen auf den aktuellen Standard erst dann notwendig wird, wenn mehr als 10% einer Bauteilfläche betroffen sind.

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Künftig werden die Ziele des Klimaschutzplans 2030 für Neubauten im Gebäudebestand und beim Einsatz erneuerbarer Energien durch das GEG vorgegeben (Abb.: MOE - Wohnhaus Möckernstraße in Berlin, Carlo Witte Architekten, 2019).

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Im Wortlaut des GEG sind Eigentümer von Wohngebäuden sowie von Nichtwohngebäuden, die nach ihrer Zweckbestimmung jährlich mindestens vier Monate lang und auf Innentemperaturen von mindestens 19 Grad Celsius beheizt werden, dazu verpflichtet, zugängliche Decken beheizter Räume zum unbeheizten Dachraum (oberste Geschossdecken) zu dämmen.

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Abb. 1: Übersicht einiger Normen, Gesetze und Richtlinien sowie ihrer Verknüpfung (Hinweis: keine vollständige Übersicht aller vorhandenen Normen)

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Grundlagen

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Wie die Energieeinsparverordnung legt das seit November 2020 gültige Gebäudeenergiegesetz fest, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den Regeln der Technik und den im Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird.

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Sommerlicher Wärmeschutz: Grundlagen und Ziele

Durch die Ausrichtung der Fenster zu den Himmelsrichtungen nehmen Planerinnen und Planer bereits in einer frühen Phase Einfluss auf das sommerliche Aufwärmverhalten (Abb.: Hafencity Hamburg).

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Das im November 2020 eingeführte GEG übernahm die Anforderungen der EnEV. Der § 14 beschreibt in fünf Punkten die Vorgaben und Voraussetzungen für Neubaumaßnahmen.

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Sommerlicher Wärmeschutz: Wärmeeintrag und Bauteilerwärmung

Glastafel aus Zweischeiben-Sonnenschutzglas: Die menschlichen Wärmestrahlen passieren nicht die Glastafel

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Wärmebrücken und GEG

Wie die Energieeinsparverordnung legt das seit November 2020 gültige Gebäudeenergiegesetz fest, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den Regeln der Technik und den im Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird.

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Wärmebrücken: Arten

Fassade mit einem gedübelten WDVS: Im Bereich der Dübel kommt es aufgrund der Wärmebrückeneffekte zu höheren Wärmeströmen und damit zur punktuellen Trocknung; den Algen wird die Lebensgrundlage entzogen

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Materialbedingte WärmebrückenMaterialbedingte Wärmebrücken entstehen bei zusammengesetzten Bauteilen, wie z.B. einer Fachwerkwand...

Wärmebrücken: Grundlagen

Wärmeverluste im Mauerfuß, an Stürzen und Fenstersimsen

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Als Wärmebrücken werden örtlich begrenzte Bereiche in der wärmeübertragenden Hülle eines Bauwerks bezeichnet, die eine höhere...

Wärmebrücken: Planungshinweise

Für die thermische Trennung bietet die Industrie unterschiedliche Einbauteile an, wie z.B. Isolationskörbe für auskragende Betonplatten.

Für die thermische Trennung bietet die Industrie unterschiedliche Einbauteile an, wie z.B. Isolationskörbe für auskragende Betonplatten.

Wie lassen sich Wärmebrücken vermeiden bzw. deren Einfluss in der energetischen Bilanzierung reduzieren?

Wärmebrückenbilanzierung nach DIN 4108 Beiblatt 2

Neben dem pauschalen Ansatz, Wärmebrücken ohne Nachweis über einen Zuschlag von ∆WB 0,10 W/(m²K) auf die gesamte Hüllfläche zu berücksichtigen, oder einen detaillierten Nachweis mittels Simulationen zu erstellen, besteht nun die Möglichkeit, relativ effizient einen Gleichwertigkeitsnachweis zu führen.

Neben dem pauschalen Ansatz, Wärmebrücken ohne Nachweis über einen Zuschlag von ∆WB 0,10 W/(m²K) auf die gesamte Hüllfläche zu berücksichtigen, oder einen detaillierten Nachweis mittels Simulationen zu erstellen, besteht nun die Möglichkeit, relativ effizient einen Gleichwertigkeitsnachweis zu führen.

Das 2019 veröffentlichte Beiblatt ermöglicht einen Gleichwertigkeitsnachweis auf Grundlage von Bildvorlagen aus der Norm. Dazu wurden die Kategorien A und B für Wärmebrücken eingeführt.

Wärmetransportmechanismen

Bei einem Gebäude treten Wärmeströme vom beheizten zum unbeheizten Innenraum bzw. dem Außenraum auf (Abb.: ehem. Zollverein School of Management and Design in Essen, Sanaa, 2006).

Bei einem Gebäude treten Wärmeströme vom beheizten zum unbeheizten Innenraum bzw. dem Außenraum auf (Abb.: ehem. Zollverein School of Management and Design in Essen, Sanaa, 2006).

Da Baustoffe luftgefüllte Kammern bzw. Poren besitzen, überlagern sich die unterschiedlichen Wärmetransportmechanismen.

Winterlicher Wärmeschutz: Grundlagen und Ziele

Bei zerklüfteten Bauten steigt neben der Erhöhung der Hüllfläche auch der Einfluss von Wärmebrücken bzw. Durchdringungspunkten an Fassaden und Dächern (Abb.: Bürogebäude am Potsdamer Platz, Berlin).

Bei zerklüfteten Bauten steigt neben der Erhöhung der Hüllfläche auch der Einfluss von Wärmebrücken bzw. Durchdringungspunkten an Fassaden und Dächern (Abb.: Bürogebäude am Potsdamer Platz, Berlin).

Über die Ausrichtung, das Verhältnis der Flächen, den Öffnungsanteil und die Hüllfläche beeinflussen Planerinnen und Planer bereits beim Entwurf eines Gebäudes den Heizenergiebedarf.