Energieeinsparung bei Gebäuden richtig gemacht

Dieser Text ist vom 14.03.2002 und könnte inhaltlich veraltet sein.

Energie zu sparen im Baubereich bedeutet Kosten zu sparen. Ersparnisse bei Ökosteuern und die Verminderung von CO2-Emissionen sind positive Nebeneffekte. Das Gleiche gilt für die Verbesserung des Raumklimas. Während im industriellen Bereich die Möglichkeiten zum Energiesparen weitgehend ausgeschöpft sind, hat das Energiesparen in Gebäuden ein großes Potenzial. Etwa ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs der Bundesrepublik Deutschland wird für Gebäudeheizung aufgewendet. In Haushalten hat die Raumwärme mit über drei Vierteln den größten Anteil am gesamten Energieverbrauch.

Bei Neubauten werden die Maßnahmen zur Energieeinsparung direkt bei der Planung berücksichtigt, bei Altbauten können nur Nachrüstungen erfolgen. Zusätzlich sind die Möglichkeiten bei vorhandener Bausubstanz begrenzt und in der Regel kostenaufwendiger.

Der Schwerpunkt aller Konzepte ist die Verringerung des Heizbedarfs. Bei Alt- und Neubauten betrifft dies passive Maßnahmen zur Verringerung von Wärmeverlusten sowie Verbesserungen bei den Heizungssystemen. Bei Neubauten kommen konzeptionelle und planerische Maßnahmen bei der Baugestaltung hinzu. Dadurch lässt sich der Bedarf an Heizenergie auf entscheidend niedrigere Werte senken als durch alle Maßnahmen der Nachrüstung. Niedrigenergiehäuser oder gar Passivhäuser unterscheiden sich von herkömmlichen Gebäuden nicht nur durch dickere Wärme-Isolation, sondern vor allem auch durch andere Raumaufteilung und -gestaltung.

Auf drei Dinge kommt es an

Wer Energie sparen möchte, muss drei Dinge ermitteln / wissen:

• Wo wird die meiste Energie verbraucht?
• Wie effizient wird Heiz- oder Kühlenergie erzeugt?
• Wo bestehen die größten Potenziale zur Verminderung?

Bei Wohngebäuden liegt der größte Energiebedarf bei der Heizwärme. Bei Bürogebäuden ist häufig zusätzlich die Klimatisierung zu berücksichtigen. Bei Gebäuden im industriellen Bereich kommt der Energieaufwand für den Betrieb der Produktionsprozesse hinzu. Nachfolgend wird der Schwerpunkt auf Heizung und Klimatisierung gelegt.

Der Heizwärmebedarf beschreibt die Energiemenge, die für die Beheizung eines Gebäudes erforderlich ist. Er umfasst die Summe der Wärmeverluste (Transmissions- und Lüftungswärmeverluste). Er wird verringert durch Wärmegewinne (solare und interne Wärmegewinne).

Der Heizenergiebedarf ergibt sich aus folgenden Positionen:

• Transmission: Verluste durch Wärmeleitung nach außen,
  
• Lüftung: Verluste durch un- beziehungsweise erwünschten Luftwechsel, abzüglich
  
• solare Wärmegewinne: Raumaufheizung durch die Sonne,
• interne Wärmegewinne: Aufheizung, zum Beispiel durch elektrische Verbraucher oder Personen.

Es ist einleuchtend, dass Verbesserungen bei Transmission, Lüftung und solaren Wärmegewinnen bei Altbauten auf Grund der baulichen Gegebenheiten schwerer zu realisieren sind und auch beschränkt bleiben. Interne Wärmegewinne durch Abwärme (zum Beispiel von Beleuchtung oder Rechnern) sind keine Lösung des Heizproblems, da sie selbst nur ungewollte Verluste darstellen.

Zur Verringerung der Transmissionsverluste bietet sich die Wärmedämmung von Wänden, Decken und so weiter und der Einbau von Isolierglasfenstern an. Beides bedarf sorgfältiger Planung und Ausführung aller Details. Wärmebrücken an Stoßpunkten und Durchdringungen von Bauteilen müssen vermieden werden.

Energieberater ermitteln Schwachstellen

Bei Altbauten liegt hier das wesentliche Potenzial, da der Wärmeschutz beim Bau meist sträflich vernachlässigt wurde. Maßnahmen sind vor allem die Verbesserung der äußeren Isolation wie der Einsatz von Isolierglasfenstern sowie die Verringerung von Dichtungsverlusten. Häuser aus der Vorkriegszeit benötigen durchschnittlich 250 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr. Durch die genannten Maßnahmen kann der Heizwärmebedarf auf zirka 100 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche und Jahr reduziert werden.

Große Einsparungspotenziale liegen vor allem bei der Erzeugung der Heizenergie. Bei Altbauten betrifft dies vorwiegend den Austausch der Heizungsanlage durch eine effizientere (zum Beispiel Brennwertkessel gegebenenfalls in Kombination mit Niedrigtemperaturheizung (Fußboden-/Wandheizung); Solarthermie zur Brauchwassererwärmung; ...). Weiche Faktoren wie das Heizverhalten der Bewohner (Temperaturabsenkungen über Nacht, Lüftungsverhalten, und andere) sollten gleichermaßen beeinflusst werden.

Die existierenden Schwachstellen in vorhandenen Gebäuden können von Energieberatern ermittelt werden. Diese können auch Konzepte zur Sanierung entwickeln.

Der Heizenergiebedarf bei Neubauten ist durch die Wärmeschutzverordnung nach oben begrenzt, wobei der Heizwärmebedarf bei normal beheizten Wohngebäuden im Mittel unter 70 Kilowattstunden pro Quadratmeter im Jahr liegen soll, je nach Gestaltung des Gebäudes.

Deutlich niedrigere Werte werden von Niedrigenergiehäusern und Passivhäusern erreicht. Es gibt grundsätzliche Regeln bei der Hausplanung, die bei allen Haustypen neben anderen Maßnahmen realisiert werden können:

• Verringerung des Verhältnisses der Wärme übertragenden Außenfläche A im Verhältnis zum Gesamtraumvolumen V; eine Reduktion des A/V-Wertes um 0,1 m-1 bewirkt für durchschnittliche Gebäude eine Verringerung des Heizwärmebedarfs um etwa fünf bis sechs Kilowattstunden (pro Quadratmeter im Jahr) ohne zusätzliche Dämm-Maßnahmen;
  
• Gebäudeausrichtung und Raumaufteilung/gestaltung zur Nutzung der Sonneneinstrahlung zum Aufheizen (einschließlich Abdecken zur Vermeidung unkomfortabler Aufheizung im Sommer);
  
• Maßnahmen für kontrolliertes Lüften und Vermeidung von Undichtheiten.

Niedrigenergiehäuser bündeln viele Sparfaktoren

Diese verbrauchen im Vergleich zu üblichen Häusern nur etwa ein Drittel der Energie für Heizung, so sieht es die DIN 4108, Wärmeschutzverordnung 1995 vor. Neben den allgemeinen Regeln wird ein ganzes Bündel an Maßnahmen realisiert, unter anderem

Heizwärme:

• Einfache Anlagenkonzepte
  
• Einbau eines Heizungssystems mit schnellem Reaktionsvermögen
  
• Warmwasserzentralheizung mit geringen Bereitschaftsverlusten
  
• lückenlose Dämmung auch bei Armaturen, Schellen und so weiter
  
• geregelte Abluftanlage für die am meisten belasteten Räumen
  
• Reduktion des Hilfsstromverbrauchs (Umwälzpumpen, Brenner)
  
• bei erdgasbetriebenen Kesseln Einsatz eines modulierenden Brenners zur Wirkungsgraderhöhung der Heizungsanlage.

Sonnenenergie:

• passive Maßnahmen: Südausrichtung des Gebäudes, transparente Wärmedämmung, und so weiter
  
• und aktive Maßnahmen: Einsatz von Solarkollektoren und Solarzellen.

Regenerative Energien:

• Nutzung von Abwärme

Passivhaus: Wärme aus Luft oder Erdreich nutzen

Im Passivhaus werden die Maßnahmen für die Niedrigenergiehäuser so weit perfektioniert, dass keine konventionelle Heizungsanlage und kein Kamin mehr benötigt wird. Geheizt wird über eine Wärmepumpe, die die erforderliche Wärme aus der Luft oder dem Erdreich holt. Realisiert wird ein optimiertes System aus konzeptioneller Baugestaltung, Windspoiler, Wärmedämmung, Temperaturteiler, kontrollierte Lüftung mit Wärmenutzung (Nebeneffekt: gut für Allergiker). Durch intelligente Planung und Baudurchführung können Gebäude errichtet werden, die mehr Komfort durch höhere Oberflächentemperaturen, gleichmäßigere Temperaturen, verbesserten Schallschutz, bessere Außenlichtnutzung aufweisen.

Die aufgeführten Energieeinsparungen sind auch in Bürogebäuden anwendbar. Eine energieoptimierte Bürobauweise wurde bisher nur vereinzelt in aller Konsequenz genutzt (Beispiel: „ Stadttor“ in Düsseldorf). Von der Niedrigenergiebauweise ist der Büroneubau noch weit entfernt. Dabei sind die eingesetzten Techniken und Verfahren erprobt und zuverlässig. Anders als im Wohnungsbau gibt es für Bürogebäude keine allgemein anerkannte Verständigung darüber, was ein energieeffizienter Bürobau ist. Das Niedrigenergiebüro ist noch nicht definiert.

Kraftwärmekopplung hilft bei großen Gebäuden

Für Bürogebäude gelten zusätzlich Kriterien wie optimale Ausleuchtung durch Tageslicht und Heizung/Klimatisierung für gute Arbeitsbedingungen. Bei großen Gebäuden kann mit Kraft-Wärme-Kopplung eine hohe Energie-Effizienz erreicht werden, wenn die Stromerzeugung der Deckung des Eigenbedarfs dient. Die Abwärme kann für Heizzwecke oder bei Einsatz einer Absorptionskältemaschine für Kühlzwecke genutzt werden.

Wesentlich ist, dass moderne Techniken zum Energiesparen bei Gebäuden zu einer Steigerung von Wohnkomfort und Arbeitsklima führen. Mittelfristig rechnen sich selbst Maßnahmen der Nachrüstung. Energiesparmaßnahmen lassen sich bei intelligenter Gebäudeplanung bereits in vielen Fällen kostenneutral realisieren. Bei den Betriebskosten ergeben sich dann jährlich deutliche Ersparnisse.
Dr.-Ing. Ekkehard Richter