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Leistungsbereiche des Bauens:Transmissionswärmeverlust:
Ist der Wärmeverlust, der durch die Bauteile der Gebäudehülle (Wände, Fenster, Dach, Bodenplatte) entsteht.
Jahres-Primärenergiebedarf: Ist die Energiemenge, die zur Deckung des Endenergiebedarfs benötigt wird unter Berücksichtigung der zusätzlichen Energiemenge, die durch vorgelagerte Prozessketten außerhalb der Systemgrenze „Gebäude“ bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweils eingesetzten Brennstoffe entstehen.
Endenergiebedarf: Ist die Energiemenge, die für die Beheizung des Gebäudes unter Berücksichtigung des Heizwärmebedarfs und der Verluste des Heizungssystems sowie des Wärmebedarfs für Warmwasser und der Verluste des Wasserauf- bereitungssystems aufgebracht werden muss. Die Endenergie bezieht die für den Betrieb der Anlagentechnik (Pumpen, Regelung usw.) benötigte Hilfsenergie mit ein.
Unter einem Wärmeschutz sind alle Maßnahmen zu verstehen, um
- im Winter Heizenergie einzusparen (Energiesparender Wärmeschutz),
- ein behagliches und hygienisches Raumklima zu schaffen,
- die Baukonstruktion vor Schäden durch Feuchteeinwirkungen zu schützen (Verhinderung von Tauwasserbildung und dadurch Vermeidung von Schäden infolge Durchfeuchtung oder Schimmelpilzbildung) (Mindestwärmeschutz),
- eine zu starke Erwärmung von Räumen durch Sonneneinstrahlung zu verhindern.
(Sommerlicher Wärmeschutz)
Ziel der Energieeinsparverordnung ist es, den Heizenergiebedarf von Gebäuden zu reduzieren und damit den CO2-Ausstoß zu verringern.
Im Gegensatz zu früheren Wärmeschutzverordnungen, die nur Anforderungen an Bauteile und Gebäude stellten, werden in der neuen Energieeinsparverordnung auch Anforderungen an die Anlagentechnik (Heizkessel, Dämmung der Rohrleitungen usw.) gestellt.
Zusätzlich wird bei Wohngebäuden der Wärmebedarf für Warmwasser mit einbezogen.
Außerdem werden Wärmeverluste durch Wärmebrücken mit berücksichtigt.
Es ist ein Energiebedarfsausweis vorgeschrieben, der wichtige Informationen zu den energetischen Eigenschaften eines Gebäudes enthält.
Die EnEV sieht außerdem eine Aufrechterhaltung der energetischen Qualität eines Gebäudes sowie eine Verschärfung der Anforderungen für den Gebäudebestand vor (Nachrüstfristen).
Die wichtigsten Vorschriften sind:
DIN 4108 – Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden
EnEV 2004 – Energieeinsparverordnung
DIN 4108 – Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden:
Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz (Ausgabe Juli 2003):
Hier werden Mindestanforderungen an den Wärmeschutz wärmeübertragender Bauteile und im Bereich von Wärmebrücken formuliert.
Ziel ist die Gewährleistung eines behaglichen Raumklimas und Schutz der Baukonstruktion vor Feuchteeinwirkungen durch Tauwasserbildung. Es werden Mindestanforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz gestellt.
Hinweis: DIN 4108 ist relativ umfangreich und besteht aus mehreren Teilen (Teile 1 bis 7) und verschiedenen Beiblättern (Ergänzungen zur eigentlichen Norm).
Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung - EnEV2004 vom 2. Dezember 2004)
Hier wird der Jahresprimärenergiebedarf und der Transmissionswärmeverlust von Gebäuden begrenzt.
Jahresprimärenergiebedarf ist die Energiemenge, die zur Deckung des Jahres-Heizenergiebedarfs und des Warmwasserbedarfs benötigt wird, unter Berücksichtigung der zusätzlichen Energiemenge, die durch vorgelagerte Prozessketten außerhalb der Systemgrenze „Gebäude“ bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweils eingesetzten Brennstoffe entstehen.
Transmissionswärmeverlust ist die Wärmemenge, die durch die Gebäudehüllfläche (Außenwände, Dach, Fenster, Kellerdecke) an die Umgebung abgegeben wird.
Ziel der Energieeinsparverordnung ist die Einsparung von Heizenergie.
Hinweis: Die EnEV verweist auf andere Normen, u.a. auch auf DIN 4108.
Folgende Kriterien beeinflussen das Behaglichkeitsempfinden des Menschen in einem Raum:
- die Temperatur der Raumluft,
- die relative Luftfeuchte
- die Luftbewegung in einem Raum
- und die Oberflächentemperatur der raumumfassenden Bauteile.
Für ein günstiges Wohlbefinden des Menschen ist eine Raumlufttemperatur zwischen 18°C und 22°C optimal.
Die Oberflächentemperaturen auf der Innenseite der raumumfassenden Bauteile (Decke, Wände, Fußboden) sollten höchstens 2K unter der Raumlufttemperatur liegen.
Die relative Luftfeuchte sollte zwischen 40% und 60% liegen.
Die EnEV gilt für
1. Gebäude mit normalen Innentemperaturen (Gebäude, die auf eine Innentemperatur von 19° C und mehr und jährlich mehr als vier Monate beheizt werden)
2. Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen (Gebäude, die auf eine Innentemperatur von mehr als 12° C und weniger als 19° C und jährlich mehr als vier Monate beheizt werden)
einschließlich ihrer Heizungs-, raumlufttechnischen und zur Warmwasserbereitung dienenden Anlagen.
Die EnEV gilt nicht für
1. Betriebsgebäude, die überwiegend zur Aufzucht oder Haltung von Tieren genutzt werden,
2. Betriebsgebäude, soweit sie nach ihrem Verwendungszweck großflächig und lang anhaltend offen gehalten werden müssen,
3. unterirdische Bauten,
4. Unterglasanlagen und Kulturräume für Aufzucht, Vermehrung und Verkauf von Pflanzen,
5. Traglufthallen, Zelte, und sonstige Gebäude, die dazu bestimmt sind, wiederholt aufgestellt und zerlegt zu werden.
Der energiesparende Wärmeschutz umfasst alle Maßnahme, die den Heizenergiebedarf in einem Gebäude oder in einer bestimmten Zone bei entsprechender Nutzung nach vorgegebenen Anforderungen begrenzen.
Der Heizenergiebedarf ist die berechnete Energiemenge, die dem Heizsystem des Gebäudes zugeführt werden muss, um den Heizwärmebedarf decken zu können.
Der Heizwärmebedarf sind die rechnerisch ermittelte Wärmeeinträge über ein Heizsystem, die zur Aufrechterhaltung einer bestimmten mittleren Raumtemperatur in einem Gebäude oder in einer Zone benötigt werden.
Im Gesetz zur Einsparung von Energie in Gebäuden (Energieeinsparungsgesetz – EnEG), vom 22. Juli 1976 (BGBl I S. 1873), steht im § 1:
Wer ein Gebäude errichtet, das seiner Zweckbestimmung nach beheizt oder gekühlt werden muss, hat, um Energie zu sparen, den Wärmeschutz nach Maßgabe der nach Absatz 2 zu erlassenden Rechtsverordnung so zu entwerfen und auszuführen, dass beim Heizen und Kühlen vermeidbare Energieverluste unterbleiben.
Das Energieeinsparungsgesetz ist immer noch aktuell.
4.1 Allgemeines
Gebäude mit normalen Innentemperaturen:
19 Grad Celsius und mehr
mehr als vier Monate im Jahr beheizt.
Die wesentlichen Anforderungen der EnEV werden bei Gebäuden mit normalen Innentemperaturen über den Jahres-Primärenergiebedarf sowie über den Transmissionswärmeverlust formuliert.
Bei den Nachweisen wird unterschieden zwischen Wohngebäuden (Gebäude mit normalen Innentemperaturen, die ganz oder deutlich überwiegend zum Wohnen genutzt werden) und anderen Gebäuden (Nichtwohngebäude).
4.2 Anforderungen an Wohngebäude
Wohngebäude sind so auszuführen, dass der auf die Gebäudenutzfläche bezogene Jahres-Primärenergiebedarf sowie der auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlust die Höchstwerte in Tabelle 1 (Energieeinsparverordnung EnEV 2004, Anhang 1 - Anforderungen an zu errichtende Gebäude mit normalen Innentemperaturen) nicht überschreiten.
Tabelle 1 und Zwischenwerte, Volltext, pdf-Format, 2 Seiten: http://www.bauplansv.de/vorschriften/anhang_1_tab_1.pdf
4.3 Anforderungen an Nichtwohngebäude (andere Gebäude)
Nichtwohngebäude (andere Gebäude außer den Wohngebäuden) sind so auszuführen, dass der auf das beheizte Gebäudevolumen bezogene Jahres-Primärenergiebedarf sowie der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlust die Höchstwerte in Tabelle 1 (Energieeinsparverordnung EnEV 2004, Anhang 1 - Anforderungen an zu errichtende Gebäude mit normalen Innentemperaturen) nicht überschreiten.
Tabelle 1 und Zwischenwerte, Volltext, pdf-Format, 2 Seiten: http://www.bauplansv.de/vorschriften/anhang_1_tab_1.pdf
Definition der Bezugsgrößen
Die wärmeübertragende Umfassungsfläche A eines Gebäudes in m² ist nach Anhang B der DIN EN ISO 13789 : 1999-10, Fall "Außenabmessung", zu ermitteln. Die zu berücksichtigenden Flächen sind die äußere Begrenzung einer abgeschlossenen beheizten Zone. Außerdem ist die wärmeübertragende Umfassungsfläche A so festzulegen, dass ein in DIN EN 832 : 1998-12 beschriebenes Ein-Zonen-Modell entsteht, das mindestens die beheizten Räume einschließt.
Das beheizte Gebäudevolumen Ve in m³ ist das Volumen, das von der ermittelten wärmeübertragende Umfassungsfläche A umschlossen wird.
Das Verhältnis A/Ve-1 ist die errechnete wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogen auf das beheizte Gebäudevolumen.
Die Gebäudenutzfläche AN in m² wird bei Wohngebäuden wie folgt ermittelt: A = 0,32 Ve
Das Berechnungsverfahren ist in DIN V 4108-6:2000-11 und DIN EN 832 geregelt.
(DIN-4108-6, Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärme- und Jahresheizenergiebedarfs von Gebäuden, Ausgabe 2006-06)
Im Berechnungsverfahren wird eine Energiebilanzierung vorgenommen, wobei Wärmeverluste und -gewinne berücksichtigt werden.
Das Berechnungsverfahren berechnet den Jahres-Heizwärmebedarf Qh (die Wärmemenge, die das Heizsystem liefern muss) und den Jahres-Primärenergiebedarf Qp (die Energiemenge, die dem Heizsystem zugeführt werden muss).
Das Berechnungsverfahren gilt für gleichmäßig beheizte Gebäude, d.h. Temperaturdifferenzen der Innentemperaturen innerhalb des Gebäudes sind ≤4 K. Bei größeren Unterschieden ist das Gebäude in zwei oder mehrere Temperaturzonen aufzuteilen, wobei die Wärmebilanz für jede Temperaturzone aufzustellen ist.
Es stehen zwei Berechnungsverfahren zur Verfügung. Sie unterscheiden sich durch die Bilanzierungszeiträume:
Heizperiodenbilanzverfahren (vereinfachtes Verfahren):
Hier wird als Bilanzierungszeitraum die Dauer einer Heizperiode (HP) angesetzt. Die Dauer der Heizperiode beträgt 185 Tage.
Das Heizperiodenbilanzverfahren unterliegt bestimmten Anwendungsgrenzen (nur Wohngebäude mit einem Fensterflächenanteil ≤ 30% können berechnet werden; energiegewinnende Systeme, wie Wintergärten oder transparente Wärmedämmung können nicht berücksichtigt werden).
Die Berechnungsformeln des Heizperiodenbilanzverfahrens sind relativ einfach gestaltet und können per Handrechnung bearbeitet werden, d.h. Computerprogramme sind nicht unbedingt notwendig.
Monatsbilanzverfahren (genaueres Verfahren):
Beim Monatsbilanzverfahren wird als Bilanzierungszeitraum ein Monat zu Grunde gelegt.
Das Monatsbilanzverfahren gilt ohne Einschränkung für alle Gebäude.
Anwendung des Monatsbilanzverfahrens ist im allgemeinen nur rechnergestützt (Computerprogramme) möglich, da aufwändige Berechnungsformeln.
Die Wärmebrücke ist eine örtlich begrenzte Stelle in der Gebäudehülle mit höherer Wärmestromdichte q als in den benachbarten Bauteilbereichen.
Die Wärmestromdichte q gibt den Wärmeverlust bezogen auf die Bauteilfläche an (Dimension: [W/m²]):
Je größer q, desto mehr Wärme strömt durch das Bauteil und um so größer ist der Wärmeverlust, _ u.U. deutlich verringerte Oberflächentemperatur (innen) θOi im Vergleich zur angrenzenden Lufttemperatur θLi (θOi << θLi ).
Je kleiner q, desto weniger Wärme strömt durch das Bauteil und um so kleiner ist der Wärmeverlust.
Im Bereich einer Wärmebrücke verlaufen die Wärmestromlinien nicht mehr parallel zueinander, sondern sind gekrümmt. Außerdem treten sie aus der Bauteiloberfläche nicht mehr senkrecht aus (wie im Normalbereich), sondern verlaufen mehr oder weniger schiefwinklig zur Bauteiloberfläche.
Es werden zwei Arten von Wärmebrücken unterschieden:

Geometrisch bedingte Wärmebrücken (z.B. Außenwandecke)
Materialbedingte Wärmebrücken (z.B. Stahlbetonstütze in einer Mauerwerkswand)
Im Bereich einer Wärmebrücke verlaufen die Wärmestromlinien nicht mehr parallel zueinander, sondern sind gekrümmt. Außerdem treten sie aus der Bauteiloberfläche nicht mehr senkrecht aus (wie im Normalbereich), sondern verlaufen mehr oder weniger schiefwinklig zur Bauteiloberfläche.
Nach EnEV, § 6 sind zu errichtende Gebäude so auszuführen, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf so gering wie möglich gehalten wird.
Beim vereinfachten Verfahren (Heizperiodenbilanzverfahren) wird der Einfluss von Wärmebrücken pauschal durch einen Wärmebrückenzuschlag von ΔUWB = 0,05 [W/(m²K)] berücksichtigt. Gleichzeitig sind die Planungsbeispiele nach DIN 4108 Bbl. 2:1998-08 zu beachten.
In der Energieeinsparverordnung wird in § 6, Absatz (1) gefordert, dass Bauteile, die gegen die Außenluft, das Erdreich oder Gebäudeteile mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen angrenzen, so auszuführen sind, dass die Anforderungen des Mindestwärmeschutzes nach den anerkannten Regeln der Technik eingehalten werden.
Unter Mindestwärmeschutz sind Maßnahmen zu verstehen, die ein hygienisches Raumklima sicherstellen, so dass Tauwasser- und Schimmelpilzfreiheit an Innenoberflächen von Außenbauteilen gegeben ist.
Die Mindestanforderungen an den Wärmeschutz sind in DIN 4108-2:2003-07 geregelt. Dort sind grundlegende Angaben zum Mindestwärmeschutz, Mindestanforderungen an den Wärmeschutz wärmeübertragender Bauteile, Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Bereich
von Wärmebrücken und Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz enthalten.
(DIN-4108-2, Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz, Ausgabe 2003-07)
An dieser Stelle werden nur die wichtigsten Punkte auf geführt.
Der Wärmeschutz eines Raumes (Wärmeverlust im Winter, raumklimatische Belastung im Sommer) ist abhängig von folgenden Randbedingungen:
Wärmedurchlasswiderstand R bzw. Wärmedurchgangskoeffizient U der Bauteile;
Der Anordnung der einzelnen Schichten bei mehrschichtigen Bauteilen (bei falscher Anordnung besteht die Gefahr der Tauwasserbildung);
Der Wärmespeicherfähigkeit der Außen- und der raumumschließenden Flächen (sommerlicher Wärmeschutz, instationärer Heizbetrieb);
Dem erhöhten Wärmeschutz im Bereich von Wärmebrücken;
Dem Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung;
Der Größe und Orientierung der Fenster unter Berücksichtigung von Sonnenschutzmaßnahmen;
Der Luftdichtheit von Bauteilen und Anschlüssen;
Der Lüftung des Raumes.
Luftdichtheit der Gebäudehülle
Nach § 5, Absatz 1 der EnEV sind zu errichtende Gebäude
so auszuführen, dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig entsprechend dem Stand der Technik abgedichtet ist.
Dabei muss die Fugendurchlässigkeit außen liegender Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster den Anforderungen nach Tabelle 1 Anhang 4 der EnEV genügen.
Nachweis der Dichtheit des gesamten Gebäudes
Wird eine Überprüfung der Anforderungen nach § 5, Absatz 1 durchgeführt darf der nach DIN EN 13829:2001-02 bei einer Druckdifferenz zwischen Innen und Außen von 50 Pa gemessene Volumenstrom - bezogen auf das beheizte Luftvolumen
- bei Gebäuden
ohne raumlufttechnische Anlagen (Fensterlüftung) 3 h-1 und
mit raumlufttechnischen Anlagen 1,5 h-1 nicht überschreiten.
Bezeichnung der Dichtheitsprüfung: Blower-Door-Test
Mindestluftwechsel
Nach EnEV, § 5, Absatz 2, sind zu errichtende Gebäude so auszuführen, dass der zum Zwecke der Gesundheit und Beheizung erforderliche Mindestluftwechsel sichergestellt ist.
Werden Lüftungseinrichtungen (statt Fenster) verwendet, müssen diese folgende Anforderungen erfüllen:
einstellbar und leicht regulierbar,
im geschlossenen Zustand müssen sie den Anforderungen nach Tabelle 1 Anhang 4 der EnEV genügen.
Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen:
19 Grad Celsius und mehr
mehr als vier Monate im Jahr beheizt.
Die wesentlichen Anforderungen der EnEV werden bei Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen über den Transmissionswärmeverlust formuliert.
Bei zu errichtenden Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen darf der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene Transmissionswärmeverlust die Höchstwerte nach Tabelle 1 Anhang 2 nicht überschreiten.
Für die Änderung von bestehenden Gebäuden gilt Abschnitt 3, § 8 der EnEV; Anforderungen siehe EnEV Anhang 3.
Die Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten Umax der betroffenen Außenbauteile dürfen nicht überschritten werden.
Ausnahmen betreffen Änderungen bei
Außenwänden, außen liegenden Fenstern, Fenstertüren und Dachflächenfenstern mit weniger als 20% der Bauteilflächen gleicher Orientierung und
anderen Außenbauteilen mit weniger als 20% der jeweiligen Bauteilfläche.
Die Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten U müssen bei folgenden Maßnahmen eingehalten werden:
beim Einbau von Dämmschichten,
bei Erneuerung des Außenputzes,
bei Erneuerung oder Ersatz von Fenstern, Fenstertüren und Verglasungen,
bei Erneuerung oder Ersatz von äußeren und inneren Bekleidungen oder Verschalungen,
bei Schaffung neuen Wohnraums (bis 30 m³).
Alle Anforderungen im Anhang 3 der EnEV sind so formuliert, dass sie sich während ihrer Lebensdauer auf Grund der energetischen Einsparungen amortisieren (Wirtschaftlichkeitsgebot des Energieeinsparungsgesetzes).
Für die Nachrüstung bei Anlagen und Gebäuden gilt § 9 der EnEV.
Wesentliche Forderungen sind:
Stillegung alter Heizkessel
Dämmung von Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen
Dämmung der obersten Geschossdecken
In § 10 der EnEV wird die Aufrechterhaltung der energetischen Qualität eines Gebäudes gefordert.
Danach dürfen Außenbauteile nicht in einer Weise verändert werden, dass die energetische Qualität des Gebäudes verschlechtert wird.
Das Gleiche gilt auch für heizungstechnische Warmwasseranlagen.
Energiebedarfssenkende Einrichtungen sind betriebsbereit zu erhalten und bestimmungsgemäß zu nutzen.
Heizungs- und Warmwasseranlagen sowie raumlufttechnische Anlagen sind sachgerecht zu bedienen, zu warten und instand zu halten. Für Wartung und Instandhaltung ist Fachkunde erforderlich. Fachkundig ist, wer die zur Wartung und Instandhaltung notwendigen Fachkenntnisse und Fertigkeiten besitzt.
Ziel des sommerlichen Wärmeschutzes ist es, eine zu starke Aufheizung von Räumen im Sommer durch geeignete Maßnahmen (z.B. Sonnenschutzvorrichtungen) zu verhindern. Der sommerliche Wärmeschutz wird in der EnEV, § 3 Absatz 4, sowie in der DIN 4108-2, Abschnitt 8 geregelt.
Die Höhe der Innentemperaturen hängt auch von der sommerlichen Klimaregion ab.
Weitere Einflussgrößen sind:
die wirksame Wärmespeicherfähigkeit der raumumschließenden Flächen,
die Lüftung, insbesondere in der zweiten Nachthälfte und
die Fensterneigung und -orientierung.
Bei Gebäuden, deren Fensterflächenanteil 30% überschreitet, sind folgende Anforderungen einzuhalten, um einen energiesparenden sommerlichen Wärmeschutz sicherzustellen:
Höchstzulässige Sonneneintragskennwerte nach DIN 4108-2:2001-03;
Anforderungen an die Kühlleistung bei Gebäuden (mit Ausnahme von Wohngebäuden), die mit Klimaanlagen zur Kühlung der Raumluft ausgerüstet sind.
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