„energieeffizienz – herausforderungen und möglichkeiten: wie normen helfen können die...

Russia:Austria Conference 2011-11-03/04 at Austrian Standards | www.ru2011at.org 1

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In co-operation with In Kooperation mit „Energieeffizienz – Herausforderungen und

Möglichkeiten: wie Normen helfen können Die Auswirkungen der Energieeffizienz-richtlinie und der „Energieausweis“ als Regulierungselement“

By Christian Pöhn

Building Physics Laboratory Municipal Department 39


EPBD:2002


Ziele der EPBD:2002

1. Allgemeiner Rahmen für die Berechnungsmethode der Gesamtenergieeffizienz

2. Anwendung von Mindestanforderungen auf neue und bestehende (große) zu renovierende Gebäude

3. Energiezertifizierung von Gebäuden (Energieausweis)

4. Fachpersonal (unabhängig, qualifiziert, zugelassen)

5. Regelmäßige Inspektion von Heizkesseln und Klimaanlagen in Gebäuden und Überprüfung der gesamten Heizanlage, wenn der Kessel älter als 15 Jahre ist

Hauptziel: Senkung des Gesamtenergieverbrauchs


Energieausweis für WG


EPBD:2002 EPBD:2010

1. Ziel ................................................................................................

2. Begriffsbestimmungen ..................................................................

3. Festlegung einer Berechnungsmethode .......................................

4. Festlegung von Anforderungen an die Gesamtenergieeffizienz ...

5. Neue Gebäude .............................................................................

6. Bestehende Gebäude ..................................................................

7. Ausweis über die Gesamtenergieeffizienz ...................................

8. Inspektion von Heizkesseln ..........................................................

9. Inspektion von Klimaanlagen ........................................................

10. Unabhängiges Fachpersonal ........................................................

11. Überprüfung ..................................................................................

12. Information ....................................................................................

13. Anpassung des Rahmens .............................................................

14. Ausschuss ....................................................................................

15. Umsetzung ....................................................................................

16. Inkrafttreten ...................................................................................

17. Adressaten ....................................................................................

1. Ziel

2. Begriffsbestimmungen

3. Festlegung einer Berechnungsmethode

4. Festlegung von Anforderungen an die Gesamtenergieeffizienz

5. Ermittlung eines kostenoptimalen Niveaus

6. Neue Gebäude

7. Bestehende Gebäude

8. Technisches Gebäudesystem

9. Niedrigstenergie-Gebäude / Fast-Null-Energiegebäude

10. Ausweis über die Gesamtenergieeffizienz

11. Ausstellung von Ausweisen über die Gesamtenergieeffizienz

12. Aushangpflicht für Ausweise über die Gesamtenergieeffizienz

13. Inspektion von Heizkesseln

14. Inspektion von Klimaanlagen

15. Berichte über Inspektionen von Heizkesseln und Klimaanlagen

16. Unabhängiges Fachpersonal

17. Unabhängiges Überwachungssystem

18. Überprüfung

19. Information

20. Anpassung des Rahmens

21. Ausschuss

22. Strafbestimmungen

23. Umsetzung

24. Aufhebung

25. Inkrafttreten


EPBD:2010


Wohin geht die Reise? Niedrigstenergiegebäude

• … ist ein Gebäude, das eine sehr hohe Gesamtenergieeffizienz aufweist.

• Der fast bei Null liegende oder sehr geringe Energiebedarf sollte zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen, die am Standort oder in der Nähe erzeugt wird, gedeckt werden.


Zusammenfassung - Methodik

• NEU: Es werden auch Primärenergiebedarf und Kohlendioxidemissionen von Gebäuden/-teilen berechnet!

• Die Sanierungs-empfehlungen haben kostenoptimal zu sein!

10


Regelwerke zum Energieausweis

•EPBD : 2002 (GEEG I)

•EPBD : 2010 (GEEG II) EU

•Energieausweisvorlage-Gesetz

•15a BV-G Vereinbarungen

•Wohnrecht

Bund

•Bauordnungen (BO)

•Bautechnische Vorschriften (BTV)

•Nebengesetze

•Wohnbauförderung (WBF)

Länder

• Richtlinie 6: 2007

• Richtlinie 6: 2011 OIB

• Erläuternde Bemerkungen

• Leitfaden OIB

• Konversionsfaktoren

• Nationaler Plan

OIB/ VST


Normen zum Energieausweis

•Heizwärmebedarf

•Kühlbedarf

ÖNORM B 8110-6

•Klimamodell

•Nutzungsprofile

•Normaußentemperaturen

•Sommer-Außentemperaturen

ÖNORM B 8110-5

•Sommertauglichkeit ÖNORM

B 8110-3

•Hygienischer Mindest-Wärmeschutz

•Feuchteschutz

ÖNORM B 8110-2

•Wirtschaftlichkeit

•ökonomisch

•ökologisch

•(sozial)

ÖNORM B 8110-4

•Anforderungen Nutzenergiequalitäten

ÖNORM B 8110-1

•Heiztechnikenergiebedarf ÖNORM H 5056

•Raumlufttechnikenergiebedarf ÖNORM H 5057

•Kühltechnikenergiebedarf ÖNORM H 5058

•Beleuchtungsenergiebedarf ÖNORM H 5059

•Energieausweis ÖNORM H 5055

•Energiekennzahlen ÖNORM H 5050


Beiblätter zur Validierung von Software

•EFH (Validierung)

•MFH (Validierung)

•NWG (Validierung)

•PH-Näherung (Validierung, NEU)

B 8110-6 Beiblätter 1-4

•Normaußentemperaturen

•Sommer-Außentemperaturen

B 8110-5

Beiblätter

1-2

•Validierung (in Arbeit) B 8110-3

Beiblatt 1

•Massivbau – Wärmebrückenkatalog

•Leichtbau- Wärmebrücken

B 8110-2 Beiblätter 2+3

•Validierung (in Arbeit) B 8110-4 Beiblatt 1

•EFH (Validierung; konventionell)

•MFH (Validierung; konventionell)

•NWG (Validierung; konventionell)

•PH-Näherung (Validierung, WP)

H 5056

Beiblätter 1-6

•Validierung

•stundenweise Enthalpiedifferenz-Berechnung (in Planung)

H 5057

Beiblatt 1

•Validierung H 5058

Beiblatt 1

•--- (Wegfall) H 5059

•5056 Solarthermie (Validierung, in Planung)

•5056 Luftheizung (Validierung, in Planung)

•5056 SH-Näherung (saisonale Speicherung, OPTION)

•5057 stundenweise Enthalpiedifferenz-Berechnung (in Planung)

Weiterentwicklung


EA – alle Ergebnisse

• Variation

• Kompaktheiten

• Hüllqualitäten

1,00

1,50

1,71

2,40

2,67 seit 2007

2001-2006

1991-2000

1981-1990

1971-1980

1961-1970

1946-1960

1920-1945

bis 1919

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

450

475

500

HWB


WICHTIGE ERKENNTNIS:

• Raumwärme

• Warmwasserwärme

• Strombedarf

ENTWICKLUNG:

Energiebedarfsbestandteile


Nutzenergie

•aus Transmissions- und Lüftungsverlusten bzw.

•aus nutzbaren internen und solaren Gewinnen zu bilanzieren Heizwärmebedarf

•für Verdunstungsbefeuchtung im Raumlufttechnikenergiebedarf inkludiert bzw.

•für Verdampfungsbefeuchtung gesondert zu berechnen Befeuchtungsenergiebedarf

•aus Transmissions- und Lüftungsverlusten bzw.

•aus nicht-nutzbaren internen und solaren Gewinnen zu bilanzieren Kühl(wärme)bedarf

•im Kühlbedarf inkludiert bzw.

•vernachlässigbar angenommen Entfeuchtungsenergiebedarf

•Default-Werte Warmwasserwärmebedarf

•Default-Werte Beleuchtungsenergiebedarf


Heizwärmebedarf - ÖNORM B 8110-6

•direkt-außenluftberührte Bauteile (Wand, Fenster, Dach, …)

•indirekt-außenluftberührte Bauteile (Decke zu Dach, Boden zu Keller, Wintergarten, …)

•bodenberührte Bauteile

•linien- und punktförmige Wärmebrückenwirkung QTrans •Fensterlüftung

•Lüftungsanlage

•mit / ohne Wärmerückgewinnung

•mit / ohne Heiz-/Kühl-/Befeuchtungsfunktion QVent

•Wärmegewinne infolge der Anwesenheit von Personen

•Wärmegewinne infolge des Betriebs von Geräten Qint

•Wärmegewinne infolge Solarstrahlung auf transparente Bauteile Qsol


Heizwärmebedarf - ÖNORM B 8110-6

•Monatsbilanzverfahren

•Pauschalformel

•aus 6 W/m² wurden 3 W/m²

•Einbindung von Temperaturkorrekturfaktoren

•Kühlbedarf samt fcorr,leicht

ÖNORM B 8110-6 2007

•Möglichkeit von Simulationsrechnungen

•österreichische Verschattungsfaktoren

•PH-Schätzung mit fi = 1 und

•BGF : BF = 1,0 : 0,6 bzw. 0,7 und

•FDefault = 0,25 und

•qi =qi,PH

ÖNORM B 8110-6 2010

•Einbindung der H 5057 in die B 8110-6 einschließlich stündlicher Enthalpiedifferenzen

•Entfernung von Gewinnen aus dem gebäudetechnischen System

•Passivhaus-Einbindung

•SH-Schätzung (?) SH-Einbindung

ÖNORM B 8110-6 2013

•Bilanzierung

•Wärmebrücken

•innnere Gewinne

•Fehlen von Temperaturkorrektur-faktoren

•Kühlbedarf

Focus OIB:ON

1. Generation 2007

•exakte Alternativen

•Verschattungs- faktoren

•PH-Näherung

Focus ON:PHPP

2. Generation 2010

•Trennung ÖNORM H 5057 und ÖNORM B 8110-6

•Kreation der Option von „Energieproduktion am/im Gebäude“

Focus Niedrigstenergie

3. Generation 2013


Heizwärmebedarf

Heizwärmebedarf

Qcool=Qloss- BPH.Qgain

Ausnutzungsgrad

BPH = f(Qgain/Qloss,C)

Wärmeverluste Qloss = QTrans + QVent

Transmissionsverluste

Ventilationsverluste

Wärmegewinne Qgain = Qint + Qsol

Innere Gewinne

Solare Gewinne


B 8110-5: halbsynthetischer T-Verlauf

Synthetische Statistik und wahre

Statistik

Temperaturgang der Stundenwerte und der

Tagesmittelwerte

Verlauf der Stundenmaxima und

Stundenminima

- 15 °C

- 10 °C

- 5 °C

0 °C

5 °C

10 °C

15 °C

2 0 °C

2 5 °C

3 0 °C

3 5 °C

0 K

1 K

2 K

3 K

4 K

5 K

6 K

7 K

8 K

9 K

10 K

11 K

12 K

13 K

14 K


B 8110-5: halbsynthetischer x-Verlauf

Fundamental-prozesse H, K, B, E

Feuchtegang der Stundenwerte und der

Tagesmittelwerte

Verlauf der maximalen und minimalen

Tagesmittelwerte

0 K

1 K

2 K

3 K

4 K

5 K


B 8110-5: Mittelwerts-Treue von T Zukünftiger

mittelwertstreuer Temperatur-Verlauf

bisheriger nicht-mittelwertstreuer

Temperatur-Verlauf

12 Gleichungen in 12 Unbekannten

-5

0

5

10

15

20

25

0 365

-5

0

5

10

15

20

25

0 365


Befeuchtungsenergiebedarf

• derzeit im Nutzenergiebedarf für Heizen in der ÖNORM H5057 integriert

Verdunstungs-befeuchtung

• derzeit im Nutzenergiebedarf für Dampfbefeuchtung in der ÖNORM H5057 gesondert ausgewiesen

Dampf-befeuchtung

• künftig in der ÖNORM H 5057:2012 neu gefasst

Verdunstungs-befeuchtung

• künftig in der ÖNORM H 5057:2012 neu gefasst

Dampf-befeuchtung


Kühlbedarf

•direkt-außenluftberührte Bauteile (Wand, Fenster, Dach, …)

•indirekt-außenluftberührte Bauteile (Decke zu Dach, Boden zu Keller, Wintergarten, …)

•bodenberührte Bauteile

•linien- und punktförmige Wärmebrückenwirkung QTrans •Fensterlüftung

•Lüftungsanlage

•mit / ohne Wärmerückgewinnung

•mit / ohne Heiz-/Kühl-/Befeuchtungsfunktion QVent

•erhöhte Wärmegewinne infolge der Anwesenheit von Personen

•erhöhte Wärmegewinne infolge des Betriebs von Geräten Qint

•Wärmegewinne infolge Solarstrahlung auf transparente Bauteile

•Wärmegewinne infolge Solarstrahlung auf opake Bauteile Qsol


Kühlbedarf

Kühlbedarf

Qcool=fcorr.(1- BPH).Qgain

Ausnutzungsgrad

BPH = f(Qgain/Qloss,C)

Wärmeverluste Qloss = QTrans + QVent

Transmissionsverluste

Ventilationsverluste

Wärmegewinne Qgain = Qint + Qsol

Innere Gewinne

Solare Gewinne


Warmwasserwärmebedarf

• Wohngebäude 35 Wh/m²d

• Umrechnung kWh kJ 35 W x 3600 s =

126.000 J

• Annahme von T = 30 K (7°C 37°C)

126 kJ / 30 K = 4,20 kJ/K

• 1 m² steht für 1 l (1,25 l) Warmwasser

4,20 kJ/kgK x 1 l = 4,20 kJ/kgK


Beleuchtungsenergiebedarf

•nicht mehr !?! vereinfacht

•gemäß EN 15193 detailliert


Endenergie

• 5056 + 8110-6 Heiztechnikenergiebedarf

• 5056 + 5057 Befeuchtungsenergiebedarf

• 5058 + 8110-6 Kühltechnikenergiebedarf

Entfeuchtungsenergiebedarf

• 5056 + 8110-5 Warmwasserenergiebedarf

• Default-Werte Beleuchtungsenergiebedarf


Heiztechnikenergiebedarf Raumheizung und Warmwasser

•Art der Armaturen und der Regelung

•Art der Abrechnung Abgabe-Verluste

•Leitungslängen

•Leitungsdimensionen

•Leitungsdämmung Verteil-Verluste

•Defaultwerte

•WW: indirekt und direkt beheizt

•RH: Pufferspeicher und Lastausgleichsspeicher

Speicher-Verluste

•Default-Wirkungsgrade für Kessel

•Default-Verluste für Wärmetauscher

•Default-Aufwandszahlen für sonstige Wärmebereitsteller

Bereitstellungs-Verluste


Heiztechnikenergiebedarf Raumheizung und Warmwasser

• Energieberatung Abgabe-Verluste

• Default-Werte vs. Grundrisse Verteil-Verluste

• Saisonspeicher Speicher-Verluste

• Heizlast-Dimensionierung

• Botschaft: naturwissenschaftliche Grenzen



Bilanzierung

• Verluste

• Gewinne HWB

• Abgabe

• Verteilung

• Speicherung WW

• Berücksichtigung der rückgewinn-baren Verluste des Warmwasser-Systems

HT

• Ermittlung der Heizperiode gemäß ÖNORM EN ISO 13790


Raumlufttechnikenergiebedarf

• hygienebedingter Luftvolumenstrom

• prozessbedingter Luftvolumenstrom H • Verdunstung

• Bedampfung B • hygienebedingter Luftvolumenstrom

• prozessbedingter Luftvolumenstrom K

• --- E


Kühltechnikenergiebedarf

•Nur-Luft-Systeme

•Luft-Wasser-Systeme

•Flächenkühlung

•Kombi-Systeme

Übergabe-Verluste

•Default-Werte Verteil- Verluste

•Default-Werte Speicher-Verluste

•Kompressions-Kältemaschinen

•Absorptions-Kältemaschinen

•freie Kühlung (Kühlturm, Brunnenwasser, Erdreichregister)



Problem: Strombedarf

•1,6 – 2,1 W/m² Statistisches

Jahrbuch

•4 – 5 W/m² SV-Auskunft

•0,5 x qi,h Haushalts-

Strombedarf

•0,5 x MW(qi,h;qi,c) Betriebs-

Strombedarf


FAQ – Energie in Österreich


Statistik als Grundlage

• Nutzfläche pro Wohnung ................ 90,4 m²

• Bewohner .................................... 7,888.117

• Wohnsitze .................................... 3,315.347

• Bewohner je Wohnung ................... 2,38

• Nutzfläche pro Bewohner ................ 37,99 m²


Statistik als Grundlage

• Gliederung 2004

• Industrie ................................ 301.679 TJ

• Verkehr .................................... 333.305 TJ

• Dienstleistungen......................... 126.846 TJ

• Private Haushalte ....................... 292.488 TJ

• Landwirtschaft ........................... 25.399 TJ

• Summe ..................................... 1,079.717 TJ


Private Haushalte

• 292 PJ Endenergieverbrauch

• Zusammensetzung

• Innere Wärmen 8.760 h 3,75 W/m² = 26,28 kWh/m²BGFa Strombedarf ca. 50 % = 13,14 kWh/m²BGFa

• Warmwasserwärmebedarf = 12,78 kWh/m²BGFa

• 292 PJ = 81,1 TWh in 3.307.780 Wohnungen

• 24,5 MWh/Wohnung auf 90,5 m² je Wohnung (= 113,125 m² BGF)

• 216,8 kWh/m²BGFa - 13,14 kWh/m²BGFa = 203,6 kWh/m²BGFa

• 203, 6 kWh/m²BGFa =(HWB kWh/m²BGFa + 12,78 kWh/m²BGFa )

• HWB = 150 kWh/m²BGFa für 80 %


Das bedeutet:

• Die bisherige Labeling-Größe Heizwärmebedarf ist alleine nicht zielführend.

• Besser wäre der Lieferenergiebedarf.

• Leider ist dieser technologie-abhängig!


Neue Größe: Gesamtenergieeffizienz-Faktor

ENDENERGIEBEDARF

EEB = HWB + WWWB + HTEB + HHSB

LIEFERENERGIEBEDARF

LEB = HWB + WWWB + HTEB + HHSB – EEE

ENDENERGIEERTRAG

EEE = NWRGE + NSTE + NPVE + NWindE + ...

fGEE = LEB / EEB26


Die österreichische Lösung

• VORTEIL

• HWB berücksichtigt den Aspekt des Wärmeschutzes

• PEB berücksichtigt den Aspekt der Ressourcenschonung

• CO2 berücksichtigt den Aspekt des Klimaschutzes

• fGEE berücksichtigt den Aspekt der Energieeinsparung


Wo liegt fGEE,2007,OIB?


Wo liegt fGEE,MW?


Literatur


Danke für Ihre Aufmerksamkeit

Christian PÖHN

[email protected]

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