Energiebilanz

Im Gegensatz zum Jahres-Primärenergiebedarf Q_P, der sämtliche Energieverluste einschließlich der Erzeugung und des Transports mit einschließt, bezieht sich der Jahres-Heizenergiebedarf Q_H lediglich auf die Deckung der vom Gebäude benötigten Energie für die Zwecke der Heizung und berücksichtigt nicht den Aufwand für die Warmwasseraufbereitung Q_W oder Verluste und Hilfsenergien der Anlagentechnik.

Der benötigte Jahres-Heizenergiebedarf Q_H ergibt sich aus den Transmissionswärme- H_T und Lüftungswärmeverlusten H_V abzüglich der internen Q_I und solaren Wärmegewinne Q_S des Gebäudes.

Das Erreichen der KfW-Kriterien war in 2003 mangels verfügbarer Anlagenaufwandszahlen für biogene Brennstoffe nur über die Erfüllung der EnEV-Nebenforderung (geringer Transmissionswärmeverlust und damit hoher Dämmstandard) nachweisbar. Eine 'Passivhausdämmung ' war jedoch auf Grund der hohen Kosten und Wanddicken einhergehend mit Wohnraumverlust wirtschaftlich nicht sinnvoll. Ein EnEV-orientiertes Heizsystem hingegen führt über dessen Anlagenaufwandszahl zu einer deutlich preiswerteren  Umsetzung eines geforderten Jahres-Primärenergiebedarfs.

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Anlagentechnik

Der EnEV-Berechnung basiert auf folgender Anlagenbeschreibung:

• Wärmerzeugung über Pelletofen mit Wassertasche im beheizten Wohnraum,
• solare Trinkwassererwärmung erfolgt durch 10 m² Solarkollektoren, mit Zirkulationsleitung
• Energiespeicher und alle Versorgungsleitungen innerhalb der gedämmten Gebäudehülle, Systemtemperatur 55/45°C
• Wärmeabgabe über Fußbodenheizkreise mit 35/28°C,  System-temperatur und 1K Regelabweichung, Nachtabsenkung 9 h
• mechanische Lüftungsanlage mit 80% Wärmerückgewinnung

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Berechnungsverfahren und -Programm

Die Berechnungen wurden gemäß der Energieeinsparungsverordnung und weiterer Normen für das Heizperiodenbilanz- und das Monatsbilanzverfahren mit Hilfe der Software EnEV Pro durchgeführt.

Bei dem Heizperiodenbilanzverfahren handelt es sich um ein vereinfachtes Berechnungsverfahren für Wohngebäude, welches hier detaillierter beschrieben ist. Dieses Verfahren berücksichtigt allerdings keine mechanische Lüftungsanlagen oder Optimierung der vorgegebenen Standardfaktoren und führt daher zu einen höheren Jahres-Primärenergiebedarf!

Eine überschlägige EnEV-Berechnung ist mit diesem frei erhältlichen Berechnungsprogramm möglich.

Rechengang und Ergebnisse

Der Rechengang für die Nachweisführung ist im folgenden wiedergegeben:

1) Berechnung der Flächen und Volumen aus den Gebäudeabmessungen

• Gebäudehüllfläche A_H
• beheiztes Gebäudevolumen V_e und A_H/V_e
• Gebäudenutzfläche A_N ( = 32% des Gebäudevolumens)
• Fensterflächen A_F und prozentualer Flächenanteil

A_H/V_e = 483 m² / 765 m = 0,63
A_N=245 m²
A_F=59,2 m² (15%)

2) Bestimmung des

• max. zulässigen Jahres-Primärenergiebedarfs
  Q_P,EnEV = 50,94 + 75,29(A_H/V_e) + 2600/(100 + A_N)
• max. zulässigen Transmissionswärmeverlusts (EnEV-Höchstwert)
  H_Tzul' = 0,3 + 0,15/(A/V_e)

aus EnEV-Tabelle 1, Anhang 1 mit oberen Flächen- und Volumendaten

Q_{P, EnEV} = 106 kWh/m²a
H_Tzul' = 0,54 W/m²K

3) Berechnung des vorhandenen Transmissionswärmeverlusts und Vergleich mit geforderten Kriterien

H_Tvor' = 0,39 W/m²K

Zur EnEV-Erfüllung ist bei Verwendung von mehr als 70% erneuerbarer Energien nur ein Transmissionswärmeverlust H_Tvor' ≤ H_Tzul' nachzuweisen (Nebenforderung der EnEV §3 Satz 3 Nr. 2)

mit 0,39 < 0,54 erfüllt

Für die KfW-Energiesparhausförderkriterien gelten folgende eingeschränkte Transmissions-wärmeverluste:

• KfW-ESH60: H_Tvor' ≤ 76% H_Tzul'
• KfW-ESH40: H_Tvor' ≤ 55% H_Tzul'

mit 0,39 < 0,41 übererfüllt
mit 0,39 > 0,30 nicht erfüllt!

4) Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarf aus

Q_H= F_Gt (H_T+H_V) - η (Q_S+Q_I) mit

F_Gt = 66 (mittlere Gradtagszahl mit Nachtabschaltung) und
η = 0,95 (mittlerer Ausnutzungsgrad von Wärmegewinnen innerhalb der Heizperiode)

Q_H = 11900 kWh/a
Q_H = 48,7 kWh/m²a

• Transmissionswärmeverlust H_T = A_H H_Tvor'

H_T = 189 W/K

• Lüftungswärmeverlust H_V = 0,163 V_e (Gebäudedichtheitsprüfung)
  ohne Lüftungsanlage Q_V = 33,6 kWh/m²a
  (mit Lüftungsanlage und 88% WRG: Q_V = 14,7 kWh/m²a)

H_V = 125 W/K

• Interne Wärmegewinne Q_I pauschal mit 5 W/m² für 185 T/HP

Q_I = 5384 kWh/a

• Solare (passive) Wärmegewinne Q_S aus Fensterberechnung

Q_S = 3932 kWh/a

5) Ansatz der pauschalen 12,5 kWh/m²a für Warmwasserbedarf Q_W
(solare Trinkwassererwärmung wird in der Anlagenaufwandszahl berücksichtigt)

Q_W = 12,5 kWh/m²a

6) Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarfs Q_P = (Q_H + Q_W) e_P
mit einerAnlagenaufwandszahl e_P = 0,276 (siehe Berechnungsblatt)

Q_P = 23 kWh/m²a

Fazit

Für die Erfüllung der EnEV und der KfW-ESH60-Förderkriterien wäre eine geringere Gebäudedämmung ausreichend gewesen. Die Kriterien für das KfW-ESH40 sind jedoch bei dieser vereinfachten Nachweisführung nur  über eine  unverhältnismäßig teure Gebäudedämmung zu erfüllen!

Die aufwendigere Nachweisführung  führt bei Verwendung regenerativer Energien auf Grund der geringen Anlagenaufwandszahl zu einer signifikanten Reduzierung des Jahres-Primärenergiebedarfs. Konnte das KfW-ESH60-Kriterium über die Nebenforderung gerade noch erfüllt werden, so liegt nun der Jahres-Primärenergiebedarf für die gewählte Anlagentechnik sogar weit unter dem KfW-ESH40-Kriterium.

Trotz des höheren Berechnungsaufwandes wird daher generell empfohlen, den tatsächlichen Jahres-Primärenergiebedarf nachzuweisen.

Die Auslegungsberechnung nach DIN 4701 ergab eine Gebäudewärme-bedarfsleistung Q_N von 5236 W und eine Raum-Zusammenstellung auf Gebäudeebene von 7678 W.