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Energieeinsparverordnung - Erläuterungen für die Praxis - Einführung in das Diagrammverfahren
ep3/2003, 4 Seiten
1 Gebäudetypen nach EnEV In Tabelle 1 aus Anhang 1 der EnEV sind die Höchstwerte des auf die Gebäudenutzfläche AN und das beheizte Gebäudevolumen Ve bezogenen Jahres-Primärenergiebedarf QP in Abhängigkeit vom Verhältnis A/Ve aufgelistet (Tafel ). Da die EnEV für Wohngebäude den Jahres-Primärenergiebedarf auf die Gebäudenutzfläche und für Nicht-Wohngebäude auf das beheizte Gebäudevolumen bezieht, wird dieser Unterschied durch Strich-Exponenten (z. B. Q) kenntlich gemacht. Im Beitrag wird jedoch bei Q, H und anderen Größen darauf verzichtet, da sich hier ausschließlich mit Wohngebäuden beschäftigt wird. Deren erlaubter Jahres-Primärenergiebedarf orientiert sich in erster Linie am A/Ve-Quotient, dem Verhältnis von wärmeübertragender Umfassungsfläche A zum beheizten Gebäudevolumen Ve. Die Spalte 1 in Tafel sagt somit etwas über den Gebäudetyp aus, wobei zur Orientierung gilt: A/Ve = ca. 0,2 für das Mehrfamilienhaus, A/Ve = ca. 0,5 bis 0,7 für das Reihenhaus, A/Ve = ca. 0,8 bis 1 für das Einfamilienhaus, A/Ve 1,2 für z. B. den Flachbungalow. 2 Nutzfläche und thermische Hülle In Spalte 2 von Tafel fließt in den spezifischen Jahres-Primärenergiebedarf QP noch die Nutzfläche AN ein. Der Wert für AN steht im Nenner des Summanden, d. h. bei größerer Nutzfläche sinkt QP. Die Nutzfläche errechnet sich für Wohngebäude aus dem Gebäudevolumen nach der Beziehung: AN = 0,32 · Ve Außer diesen bauphysikalischen Verlusten (ungünstiges A/Ve-Verhältnis; niedriger Nutzflächenwert) sind im Jahres-Primärenergiebedarf QP in erster Linie sämtliche Anlagen- und Energie-Umwandlungsverluste berücksichtigt. Einige davon fallen umso mehr ins Gewicht, je kleiner das Haus ist. So weist ein Heizungskeller in einem Einfamilienhaus gegenüber dem in einem Hochhaus spezifisch mehr Abstrahlung auf. Das gleiche gilt für Verteilleitungen in der Außenwand. Deshalb muss ein Einfamilienhaus mit großem Heizungskeller und Gebäudetechnik Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 3 191 Energieeinsparverordnung - Erläuterungen für die Praxis Einführung in das Diagrammverfahren B. Genath, Düsseldorf Nach grundsätzlicher Darstellung des Inhalts der EnEV im ersten Teil des Beitrags [1] wird im Folgenden auf die Anwendung der Verordnung mittels des Diagrammverfahrens eingegangen. Ein anhand der gesetzlichen Vorgaben durchgerechnetes Beispiel zeigt die einfache Handhabung der EnEV. A/Ve QP bezogen auf die Gebäudenutzfläche in kWh/(m2·a) Wohngebäude mit überwieaußer solche gend eleknach Spalte 3 trischer Warmwasserbereitung 1 2 3 0,2 66,00 + 2600/(100+AN) 88,00 0,3 73,53 + 2600/(100+AN) 95,53 0,4 81,06 + 2600/(100+AN) 103,06 0,5 88,58 + 2600/(100+AN) 110,58 0,6 96,11 + 2600/(100+AN) 118,11 0,7 103,64 + 2600/(100+AN) 125,64 0,8 111,17 + 2600/(100+AN) 133,17 0,9 118,70 + 2600/(100+AN) 140,70 1 126,23 + 2600/(100+AN) 148,23 1,05 130,00 + 2600/(100+AN) 152,00 Zwischenwerte zu den in der Tabelle festgelegten Höchstwerten sind nach folgenden Gleichungen zu ermitteln: Spalte 2 Qp = 50,94 + 75,29·A/Ve + 2600/(100+ AN) [kWh/(m2·a)] Spalte 3 Qp = 72,94 + 75,29·A/Ve [kWh/(m2·a)] Tafel Auszug aus Anhang 1 der EnEV Bernd Genath ist freier Fachjournalist, Düsseldorf. Autor Tafel Auszug aus Beiblatt 1 zu DIN 4701 Teil 10 als Hilfe bei der Anlagenauswahl Systematik zum Auffinden von Anlagendiagrammen BESCHREIBUNG ANLAGEN Wärmeerzeugung und Energieträger für das Heizsystem NT Gas/Öl: Niedertemperatur-Kessel 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 BW Gas/Öl: Brennwertkessel 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 WP Strom: Wärmepumpe 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 EH Strom: Elektroheizung 60, 61, 62, 63 FW Fern- und Nahwärme 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 Wärmeerzeugung und Energieträger für die Trinkwasserbereitung zen zentral 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 dez dezentral 13, 14, 15, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 58, 59, 60, 61, 62, 63 Solaranlagen TW solare Unterstützung der 10, 11, 12, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 57 Trinkwarmwasserbereitung TWH solare Unterstützung der Trinkwarm- 41, 42 wasserbereitung und Heizung Lüftungsanlagen ABI Abluftanlage mit/ohne Wärmepumpe 6, 26, 56, 57 WRG Zu-/Abluftanlage ausschließlich mit 7, 8, 9, 15, 27, 28, 29, 30, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 47, Wärmerückgewinnung 48, 55, 60, 61, 70, 71 WP Zu-/Abluftanlage mit Wärmepumpe 62, 63 und ggf. mit Wärmerückgewinnung Wärmeübergabe an den Raum HK freie Heizflächen (z. B. Heizkörper) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 26, 27, 28, 31, 32, 35, 36, 37, 41, 43, 44, 47, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71 FBH integrierte Heizflächen 23, 24, 25, 29, 30, 33, 34, 38, 39, 40, 42, 45, 46, 48, (z. B. Fußbodenheizung) 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 EH Elektroheizung 60, 61 LH Lüftungsheizung 62, 63 Anordnung der zentralen Komponenten der Anlagentechnik a überwiegend außerhalb der 4, 5, 6, 10, 14, 16, 17, 23, 26, 35, 38, 41, 42, 43, 45, thermisch gedämmten Hülle 49, 50, 51, 52, 53, 54, 58, 59, 64, 65, 70, 71 i überwiegend innerhalb der 1, 2, 3, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 18, 19, 20, 21, 22, 24, thermisch gedämmten Hülle 25, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 36, 37, 39, 40, 44, 46, 47, 48, 55, 56, 57, 60, 61, 62, 63, 66, 67, 68, 69 Wärmeverteilung außerhalb der thermischen Hülle schlechter abschneiden als ein kompaktes Mehrfamilienhaus oder gar ein Hochhaus. Der Gesetzgeber billigt deshalb diesen Gebäuden einen - bezogen auf das A/Ve-Verhältnis - höheren spezifischen Jahresenergiebedarf zu. Die Verordnung akzeptiert sinngemäß, dass Rohrleitungsverluste innerhalb der thermischen Hülle eines Gebäudes der Wohnraumtemperierung zugute kommen. Die thermische Hülle ist jene Hülle, die durch die wärmedämmenden Bauteile gebildet wird. Sie stimmt nicht immer mit der tatsächlichen Gebäudehülle überein, sondern umschließt die zu beheizenden Räume. Innerhalb dieser Hülle legen die Gesetzesväter einen weniger strengen Maßstab an die Technik. Das Berechnungsverfahren ignoriert dann die Abstrahlungsverluste einer Wärmepumpe, wenn diese im Bügelzimmer stehen würde. Hat der Bauherr dagegen nur im Keller Platz, muss er dafür unter Umständen etwas mehr in die Dämmung der Außenwände investieren, da der Keller außerhalb der thermischen Hülle liegt. In den Systembeschreibungen der weiter unten besprochenen Anlagenmuster (Bild ) sind diese einzuhaltenden Ausführungsdetails aufgelistet. 3 Realität kontra Gesetzeswillen Mit Tafel ist im Prinzip schon alles zum zulässigen Jahres-Primärenergiebedarf von Wohngebäuden gemäß der EnEV gesagt. Zwar sollen sich diesen Jahres-Primärenergiebedarf der Architekt und der Anlagenbauer bei der Planung teilen, aber in der Praxis wird es - zumindest bei kleineren Objekten - nicht oft zu dieser interdisziplinären Zusammenarbeit kommen. Wie in der Vergangenheit wird der Architekt zusammen mit dem Bauherren das Gebäude konzipieren und auch eine bestimmte Wärmedämmung vorschlagen. Mit den Werten dieser Dämmung berechnet er dann wie bisher nach DIN 4701 Teil 1 und 2 den Wärmebedarf in kWh/m2 zur Dimensionierung der Anlagenleistung. Entsprechend dem Kurzverfahren nach DIN 4108 Teil 6 ermittelt er daraufhin den zugehörigen Jahres-Endenergiebedarf QN. Anschließend wird er anhand der Tabelle aus Tafel den zulässigen Jahres-Primärenergiebedarf QP bestimmen. Damit erhält er nach der Beziehung eP = QP/QN die Anlagenaufwandszahl. Diese wird dem Anlagenbauer als Konstante an die Hand gegeben, damit dieser Gebäudetechnik Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 3 192 Für die Umsetzung der Normen DIN 4701 Teil 10 und DIN 4108 Teil 6 ist ein Software-Programm als Masterprogramm zur Kalibrierung von Unternehmens-Software vorgesehen, an dem in Zukunft die Programme der Softwarehersteller - und damit die Kennzahlen der Produkte - gemessen werden. Es muss vermieden werden, dass die erhältlichen Software-Programme durch falsche Interpretation der Rechenalgorithmen zu unterschiedlichen Ergebnissen für ein Anlagensystem kommen. Dieses Master- oder Kalibrierungsprogramm liegt zurzeit aber noch nicht vor. Firmen können jedoch ihre Software beim DIN zertifizieren lassen. Der BHKS Bundesindustrieverband Heizung Klima Sanitär hat Produkte ohne DIN-Zertifikat unter die Lupe genommen und gravierende Ergebnisabweichungen festgestellt. Da die Verantwortung für die EnEV-Konformität der Bauvorlageberechtigte trägt (also unter Umständen der Anlagenbauer), tun die Betriebe gut daran, bei Verwendung einer EnEV-Software auf das DIN-Testat zu achten. Masterprogramm dem Bauherren die daraus resultierenden Möglichkeiten von Seiten der Anlagentechnik vorschlagen kann. Die Anlagenaufwandszahl ist ein Grenzwert. Anlagenbauer, Bauherr und Architekt bzw. Planer dürfen sich selbstverständlich für eine bessere Technik entscheiden, die zu einem noch niedrigeren Energiebedarf führt. Im späteren Verlauf der Planung muss der Architekt noch die Kosten der verschiedenen Alternativen, die ein einziger eP-Wert zulässt, mit dem Bauherren und dem Anlagenbauer besprechen. Der Gesetzgeber wollte den integralen Ansatz, wollte Anlagenplaner und Architekt zusammenführen, so dass diese über die verschiedenen angedachten Modifikationen zu einer wirtschaftlichen und ökologischen Lösung kommen. Die vorher beschriebene Vorgehensweise wurde sich bei der Gesetzgebung sicherlich nicht vorgestellt, doch es wird in der Regel wahrscheinlich oft so ablaufen. Dass Anlagenbauer und Architekt dem Bauherren gemeinsam für dessen zukünftiges Haus verschiedene Varianten - mehr Technik oder mehr Dämmung - skizzieren werden, dürfte beim Wohnbau in der Praxis eher die Ausnahme darstellen. 4 Typische Anlagenmuster In Beiblatt 1 zu DIN V 4701 Teil 10 sind für unterschiedlichste Anlagen in Abhängigkeit von der beheizten Nutzfläche die jeweiligen eP-Werte festgehalten. Jeder Anlagentyp ist auf einer Doppelseite wiedergegeben. Der Aufbau dieser Doppelseite ist für alle Muster identisch. Die Normverfasser haben mehr als 70 typische Anlagen analysiert und mit den entsprechenden Werten und Kurven dokumentiert. Außerdem erlaubt die EnEV, dass Unternehmen der Heizungs- und Elektroindustrie weitere Muster dazustel-Gebäudetechnik Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 3 193 Trinkwarmwasserbereitung: gebäudezentrale Versorgung; ohne Zirkulation; Verteilung außerhalb der thermischen Hülle; indirekt beheizter Speicher; Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle; Heizungswärmepumpe Luft/Wasser mit Strom betrieben; Spitzenlast: Elektroheizstab Lüftung: keine mechanische Lüftungsanlage Heizung: integrierte Heizflächen (z. B. Fußbodenheizung); Einzelraumregelung mit Zweipunktregler Schaltdifferenz Xp=2K; 35/28 °C-Auslegung; zentrales System; horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle; Strangleitungen innenliegend; geregelte Pumpe; Pufferspeicher vorhanden; Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle; Elektrowärmepumpe Luft/ Wasser; elektrischer Heizer Fußboden heizung Luft Systembeschreibung Schaubild Systembeschreibung und Schaubild zu Anlage 53 aus Beiblatt 1 zu DIN 4701 Teil 10 len. Eingesetzte Software zur Berechnung von Anlagen oder Anlagenteilen muss sich an einem vorgegebenen Masterprogramm orientieren (s. Kasten S. 192). 5 Diagrammverfahren 5.1 Systematik zur Diagrammsuche Zur Anwendung des Diagrammverfahrens muss der Anlagenbauer aus der Beispielsammlung aus Beiblatt 1 zu DIN 4701 Teil 10 oder aus den von der Industrie bereitgestellten Systemlösungen alle Anlagenmöglichkeiten heraussuchen, welche die vom Architekten vorgegebene Anlagenaufwandszahl eP gestattet. Im Beiblatt existiert eine Systematik zum Auffinden der zugehörigen Anlagen-Diagramme (Tafel ). Als Oberstes sind in dieser Matrix die Anlagenteile „Wärmekomponenten und Energieträger für das Heizsystem“ mit den entsprechenden Nummern der in Frage kommenden Musterdiagramme aufgeführt. So gelten z. B. für Anlagen mit Gas/Öl-Brennwertkessel die Diagramm-Nummern 16 ... 48 oder für solche mit Elektro-Wärmepumpen die Diagramm-Nummern 49 ... 59. In der Rubrik „Wärmeübergabe an den Raum“ (2. von unten) sind z. B. für eine Fußbodenheizung die Diagramme 23 ... 59 angegeben. Hat der Bauherr sich für einen Gas/Öl-Brennwertkessel und eine Fußbodenheizung entschieden, so kommen als „Schnittmenge“ nur noch die Diagramme 23 ... 48 in Frage. Die Brennwert-Muster 16 ... 22 und die Fußbodenheizungs-Musteranlagen 49 ... 59 entfallen somit. Eine solare Unterstützung der Trinkwarmwasserbereitung zieht den Kreis noch enger. Sie deckt sich nur in den Nummern 31 bis 40 mit Brennwertkesseln und Fußbodenheizungen. Diese Konstellationen können dem Bauherren vorgeschlagen werden, sofern die Berücksichtigung der außerdem aufgeführten Komponenten (z. B. „Lüftungsanlagen“) nicht weitere Einschränkungen der in Frage kommenden Diagrammanzahl nach sich ziehen. Alle vom Bauherren bzw. Architekten vorgegebenen Anlagenkomponenten, die in den sechs Sparten der Systematik nach Tafel erfasst sind, müssen bei der Auswahl Berücksichtigung finden. 5.2 Versuch und Irrtum Das Diagramm-Verfahren lässt sich praktisch nur nach Versuch und Irrtum handhaben. Beispiel: Ein Bauherr hat sich für eine Luft/Wasser-Wärmepumpe mit Fußbodenheizung entschieden. Die Mustersammlung enthält eine ausreichende Anzahl von Fußbodenheizungs- und Wärmepumpen-Installationen. Nach der Entscheidung zu einer zentralen Warmwasserbereitung im Keller und mit Hilfe der Systematik zum Auffinden der Anlagen-Diagramme bleiben schlussendlich noch neun Anlagen-Konfigurationen übrig. In diesen muss jetzt überprüft werden, ob bei der geplanten Nutzfläche die durch die Bauphysik vorgegebene Aufwandszahl eP,zul oberhalb des eP-Anlagenwertes liegt. Nur dann ist EnEV-Konformität gegeben. Anders als durch Probieren sind die Beispiele leider zurzeit nicht handhabbar. 6 Beispiel Anhand eines beispielhaften Gebäudes soll gezeigt werden, wie mittels des zugelassenen Diagrammverfahrens vorzugehen ist, um die EnEV-Konformität einer gewünschten Anlage zu überprüfen. Dazu werden folgende Angaben vorausgesetzt: Bauphysikalische Vorgaben: · Einfamilienhaus · A/Ve = 0,81 · AN = 140 m2 Ausstattungswünsche des Bauherren: · elektrisch betriebene Heizungswärmepumpe (WP) Luft/Wasser · Aufstellung der WP außen · zentrale Trinkwarmwasserbereitung · keine mechanische Lüftungsanlage · Fußbodenheizung/Einzelraumregelung Der Architekt/Planer hat auf Basis der Bauphysik des Gebäudes (z. B. Dämmung), nach DIN 4108 Teil 6 einen Jahres-Heizenergiebedarf von qh = 67,2 kWh/(m2a) ermittelt. Zuzüglich der Pauschalen von 12,5 kWh/(m2a) für die Trinkwarmwassererwärmung ergibt sich ein qN = 79,7 kWh/(m2a). Nach Spalte 2 in Tafel errechnet sich für die dort nicht aufgeführten Zwischenwerte entsprechend der Gleichung unterhalb der Tabelle der Höchstwert des Jahres-Primärenergiebedarfs zu qP = 50,94 + 75,29 · 0,81 + 2600/(100+140) qP = 122,76 kWh/(m2a). Laut der Beziehung eP = qP/qN wird vom Architekten/Planer nun die maximal zulässige Anlagen-Aufwandszahl eP, zul = 122,76 kWh/(m2a)/79,7 kWh/(m2a) eP, zul = 1,54 festgelegt und dem Anlagenbauer, d. h. dem Handwerksbetrieb, als Grenzwert vorgegeben. Der Handwerksbetrieb soll nun prüfen, ob die gewollte Anlagentechnik zusammen mit der vorgegebenen maximalen Anlagen-Aufwandszahl EnEV-konform ist. Dazu sucht er mit Hilfe der beschriebenen Systematik zur Diagrammsuche die passende Musteranlage aus Beiblatt 1 zu DIN 4701 Teil 10 heraus. In diesem Fall ist dies z. B. Anlage 53, da die dort aufgeführte Anlagenbeschreibung den Wünschen des Bauherren am nächsten kommt (Bild ). Nun ist noch zu prüfen, ob die zu dieser Anlagenkonfiguration gehörende Anlagenaufwandszahl eP bezogen auf die Nutzfläche des Gebäudes unterhalb der durch die Bauphysik gegebenen maximal zulässigen Anlagen-Aufwandszahl eP, zul liegt. Dazu wird im passenden Diagramm, das zur Musteranlagenbeschreibung gehört (Bild ), die Anlagenaufwandszahl eP in der Kurve des spezifischen Jahres-Heizwärmebedarfs qh (in diesem Fall annähernd 70 kWh/(m2a)) auf Höhe der geplanten Nutzfläche (hier 140m2)mitetwa1,35abgelesen. Dieser Wert liegt deutlich unterhalb des ermittelten Wertes eP, zul = 1,54. Somit kann die vom Bauherren gewünschte Anlage als EnEV-konform installiert werden. Literatur [1] Genath, B.: Energieeinsparverordnung - Erläuterungen für die Praxis. Absicht, Inhalt und Grundlagen. Elektropraktiker, Berlin 57(2003)2, S. 112 - 115. Gebäudetechnik Elektropraktiker, Berlin 57 (2003) 3 194 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 Anlagen-Aufwandzahl 100 200 300 400 500 beheizte Nutzfläche AN AN [m2] 100 150 200 300 500 1000 1500 2500 5000 1000 1,72 1,53 1,44 1,35 1,27 - - - - - 1,60 1,45 1,37 1,29 1,23 - - - - - 1,52 1,39 1,32 1,25 1,20 - - - - - 1,46 1,34 1,28 1,22 1,17 - - - - - 1,41 1,30 1,25 1,20 1,16 - - - - - 1,37 1,27 1,23 1,18 1,14 - - - - - [kWh/(m a)] 140 Diagramm und Wertetabelle zur Anlagenaufwandszahl eP für die gezeigte Anlage 53
Autor
- B. Genath
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