Energiebilanz eines Gebäudes

Vor allem beim Neubau oder der Sanierung eines Gebäudes ist es heute ratsam und sogar eine Pflicht, eine ausreichende Bilanzierung vor allem der Heizenergiegewinne- und Verluste rechnerisch nachzuweisen.

Für Gebäude verlangt die Wärmeschutzverordnung eine Energiebilanz. Sie ermittelt den theoretischen Heizwärmebedarf. Dieser setzt sich zusammen aus dem Wärmebedarf der durch Außenwände, Fenster und Dach verloren geht und dem Lüftungswärmebedarf. Abgezogen werden davon interne Wärmegewinne wie Körper- und Gerätewärme und solare Wärmegewinne wie Einstrahlung durch Südfenster.

Eine Energiebilanz ist die rechnerische Grundlage für einen möglichst rationellen Einsatz von Energie. Dabei wird der Aufwand an Primärenergie der verfügbaren Nutzenergie gegenübergestellt. Energiebilanzen können auf errechneten oder tatsächlich gemessenen Werten beruhen. Sie sind immer auf ein konkretes Objekt bezogen.

Seit Einführung der Energieeinsparverordnung (EnEV) gibt es einige Neuerungen in den Rechenmodellen.
Die EnEV greift dabei auf zweierlei Weise: Zum einen geht es um die Reduzierung des Energieverbrauchs und zum anderen um die optimale Nutzung vorhandener Energie-Einsparpotenziale.
Dabei liegt das größte Einsparpotential in der Reduzierung des Heizenergiebedarfs!

Empfehlenswert an dieser Stelle ist die Studie des PDF-Dokuments der Fakultät für Architektur und Maschinenwesen München.

Wer sich mit dem Thema Heizung und Solartechnik auseinandersetzen möchte, sollte hier einmal nachschauen. Auf den Seiten von ZWS.de gibt es viele Informationen zum Thema, sowie natürlich einer persöhnlichen Beratung auf Wunsch.

Heizenergie – Gewinne

Energiegewinne sind vor allem aus der Sonnenenergie mittels Speicherung der solaren Energie direkt oder indirekt in den massiven Bauteilen. Aus dem Erdreich (Prinzip der Wärmepumpe) und teilweise aus den inneren Wärmequellen wie Menschen, elektr. Anlagen, z.B. Computer oder Lampen zu erzielen.

Heizenergie – Verluste

Energieverluste entstehen vor allem aus:

Konvektion
Energietransport durch Luftbewegung, auch durch Bauteile hindurch

Transmission
Wärmeübertragung, durch Bauteile von innen nach außen

Lüftungsverluste
z.B. der manuellen Fensterlüftung

sonstige Verluste
aus der Heizungsanlage und seiner Verteilung.

Auf der Grundlage intelligenter Software ist es möglich, verschiedene Modellvarianten für den Neubau oder bei einer Sanierung bereits frühzeitig schnell und Kostengünstig zu berechnen.  Erst hierdurch werden schrittweise alle Optimierungskennwerte zur effizienten Energiebilanzierung eines Gebäudes möglich. Das Gebäude mit seinen Gestaltungsmöglichkeiten und der Grundrissplanung wird hiervon, zumindest im Wohnungsbau, stark beeinflusst.

Unterschiedliche Berechnungsverfahren
Man unterscheidet bei den Berechnungsansätzen zur Ermittlung des Primärenergiebedarfs eines Gebäudes zwischen Jahres- und Monatsbilanzverfahren.

Jahresbilanzverfahren nach DIN 4108-T6:
Dies gilt für Wohnhäuser

Monatsbilanzverfahren nach DIN V-18599-T1-10:
Dies gilt für nicht Wohnhäuser (Lager, Büro, etc.).

In diesen Rechenmodellen gibt es einige Unterschiede, die zu beachten sind, aber eines haben beide dennoch gemeinsam: Beide basieren auf dem Rechenmodell der EnEV und damit auf den Parametern der wärmeübertragenden Umfassungsflächen eines Gebäudes.
Am Ende und als Ergebnis jeder Berechnung steht, auch bei optimaler Anpassung, ein Verlustwert – Die Energiebilanz ist somit Negativ.
Negativ bedeutet: Es bestehen mehr Energieverluste als Energiegewinne – ein Umstand, der in unserem Umfeld, in dem sich die Außen- bzw. Lufttemperaturen von -10° C bis +20° C bewegen nicht verwunderlich ist.
Nehmen wir einmal an, dass der durchschnittliche Mensch eine Temperatur von 21° C als angenehm empfindet, dann ergibt sich daraus theoretisch eine dauernde Beheizung unserer Gebäude – über das ganze Jahr hinweg.
„Natürlich haben wir einen Sommer“ werden einige von Ihnen jetzt sagen wollen. Stimmt – und Gott sei Dank haben wir auch schöne und warme Tage im Jahr. Dieser Aspekt reduziert die rechnerische Anzahl der Tage pro Jahr für die Heizperiode. Allerdings kann ein Sommer temperaturtechnisch nicht geplant werden. Ein Jahrhundertsommer in Deutschland, wie der im Jahr 2003, würde über Wochen große Energiegewinne bringen und damit zwar keine Beheizung aber ggf. eine Kühlung nötig machen. Das heißt: Egal ob kalt/heizen oder warm/kühlen – hierzu wird in jeden Fall Energie benötigt die die Energiebilanz eines Gebäudes beeinflusst!

Jahresheizperiode (Tage pro Jahr (d/a))
Nach geordneten Wetterdaten ist die rechnerische Anzahl der Tage pro Jahr, in denen die Heizung für die Wohnraumbeheizung aktiv ist, mit 225 Tage/Jahr anzusetzen. Demnach gibt es 140 Tage/Jahr in denen wir unsere Heizung abschalten können.
Danach ist die Energiebilanz für die Heizlast:
a) Energieverluste = 225 Tage/Jahr (bei Temperaturen zwischen -10° C und + 19° C)
b) Energiegewinne = 140 Tage/Jahr (bei Temperaturen größer 19° C )
Als Faustformel gilt: Gewinne ~ 0,3 * Verluste

Erreichung des Ziels einer optimalen und rationalen Gesamt-Energiebilanz

  • ein sehr guter baulicher Wärmeschutz
  • Minimierung (Vermeidung) von Wärmebrücken
  • Kompakte Bauform
  • Luftdichtheit der Gebäudehülle (mit Nachweis bzw. Überprüfung vor Ort)
  • Angepasstes Heizungssystem (mit niedrigem Vorlauf) bzw. Neuentwicklungen
  • Kontrollierte Wohnraumlüftung mit Luftwärmerückgewinnung
  • Verbesserte, effiziente Warmwasserbereitung
  • Umweltschonende Elektroenergieerzeugung – und Rationelle Nutzung
  • Nutzerfreundliche Systemkomponenten