Wie man den Energiebedarf eines Hauses reduziert?
Aktuell gewinnt die Frage nach der Reduzierung des Energiebedarfs von Gebäuden und Energieeinsparungen im Zusammenhang mit ihrem Betrieb an Bedeutung. In diesem Zusammenhang ist vor allem die Sanierung von Gebäuden und deren Einrichtungen relevant, um die technischen Lösungen so zu verbessern, dass ihre thermischen Eigenschaften deutlich verbessert und die Effizienz sowie die Wirtschaftlichkeit der technischen Anlagen des Gebäudes optimiert werden.
Bei der Suche nach einer optimalen Lösung ist immer ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich, was bedeutet, dass wir, um die gewünschte Effizienz zu erreichen, das gesamte Gebäude auf der Grundlage seiner technischen Parameter in Bezug auf den Wärmebedarf und den Energieverbrauch im Haus umfassend bewerten müssen. Hier muss auch die Bedeutung der Terminologie zwischen dem sogenannten Wärmebedarf und dem Energieverbrauch unterschieden werden, wobei der Wärmebedarf durch Berechnungen ermittelt wird (dies wird als Bestandteil der Berechnung der energetischen Zertifizierung von Gebäuden verwendet) und der Energieverbrauch, der durch direkte Messung des tatsächlichen Verbrauchs in der normalen Nutzung bestimmt wird (dies wird im Zusammenhang mit Maßnahmen zur Bewertung des Betriebs von Gebäuden verwendet). Die Komplexität der Lösung besteht in der sehr detaillierten Bewertung der thermotechnischen Parameter der Bauelemente und der Berechnung des jährlichen Wärmebedarfs pro Flächeneinheit in kWh/m3 oder in kWh/m2 pro Jahr. Die Berechnung erfolgt über den sogenannten Referenzzeitraum (dies ist die gleiche Anzahl von Tagen der Heizperiode bei gleichem Wärmebedarf pro Tag) pro Jahr. Basierend auf dem erreichten Ergebnis erfolgt die Zuordnung des Gebäudes zur energetischen Klasse des Wärmebedarfs, praktisch gibt dies den aktuellen Zustand des Gebäudes in Bezug auf den Energiebedarf an. Um komplizierte Vergleiche und Berechnungen, die mit der energetischen Zertifizierung von Gebäuden im Hinblick auf technische Normen zusammenhängen, zu vermeiden, bleiben wir bei der Bewertung bei einem einfachen Vergleich des Wärmebedarfs in kWh/m2 der beheizten Etagenfläche eines Hauses pro Jahr.
Häuser können nach ihrem Wärmebedarf in die folgenden Gruppen eingeteilt werden:
- Wärmebedarf ca. 200 kWh/m2/Jahr – hauptsächlich ältere Gebäude
- Wärmebedarf ca. 100 kWh/m2/Jahr – aktuelle Neubauten ohne Energiesparmaßnahmen
- Wärmebedarf ca. 50-70 kWh/m2/Jahr – energieeffizientes Haus
- Wärmebedarf ca. 15-30 kWh/m2/Jahr – Niedrigenergiehaus
- Wärmebedarf ca. 5-15 kWh/m2/Jahr – Passivhaus
Der Wärmebedarf des Hauses selbst ist durch die thermotechnischen Parameter seiner einzelnen Bauelemente bestimmt. Wärmeverluste entstehen durch den Wärmeübergang durch Wände, Fenster, die Konstruktion des Daches und der Böden des Hauses sowie Wärmeverluste durch Belüftung – verursacht durch die sogenannte Fugenluftdurchlässigkeit. Wärmeverluste durch die Gebäudehülle – bilden einen signifikanten Teil der Verluste im Verhältnis zur Fläche des Hauses und hängen direkt von den Parametern des verwendeten Materials, seiner Dicke und seiner Wärmeleitfähigkeit λ (W/m.K) ab. Je höher die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist, desto besser leitet es Wärme und desto schlechter sind seine wärmedämmenden Eigenschaften. Materialien mit höherer Dichte wie Beton, Stein und Metall haben in der Regel hohe Wärmeleitfähigkeitswerte, während Materialien mit niedrigerer Dichte – wie Spanplatten, Gasbetonsteine und Polystyrol – niedrigere Wärmeleitfähigkeitswerte aufweisen. Das resultierende Maß für das Verhältnis der Dicke der Konstruktion zur Wärmeleitfähigkeit ist der Wärmewiderstand der Konstruktion R (m2.K/W).
Die von der Norm geforderten Wärmewiderstandswerte seit 1992 lagen für Wände bei 2,0 m2.K/W und für Dächer bei 3,0 m2.K/W. Die aktuelle Norm, die seit 1997 gültig ist, fordert diese Widerstandswerte für Wände auf 3,0 und für Dächer auf 5,0 m2.K/W. Im Vergleich der Eigenschaften stellt sich heraus, dass klassische Außenmauern älterer Häuser, die aus massiven, gebrannten Ziegeln mit einer Dicke von 45 cm bestehen, Werte des Wärmewiderstands von etwa R = 0,50 m2.K/W erreichen, was deutlich unter der aktuellen technischen Norm liegt. Diese Werte finden sich insbesondere bei Häusern aus den 70er Jahren, als der Fokus auf der Wärmesparung nicht so ausgeprägt war wie heute. Diese werden vor allem durch die Qualität der Verglasung, die wärmedämmenden Eigenschaften des Fensterrahmens und die Fugenluftdurchlässigkeit zwischen Fensterrahmen und Fensterflügel sowie Fensterrahmen und Wand des Gebäudes beeinflusst.
Der thermotechnische Parameter der Fensterkonstruktion wird durch den Wärmeübergangskoeffizienten Uok = W/m2.K bestimmt, wobei je niedriger sein Wert ist, desto besser sind seine qualitativen Eigenschaften. Der Bereich der Parameter für Fenster mit einfacher Verglasung reicht von 5,2 W/m2.K bis zu Werten von etwa 1,3 – 1,8 W/m2.K, die von Fenstern mit Doppel- oder Dreifachverglasung mit hervorragenden Isolierparametern erreicht werden können. Die aktuelle Norm fordert die Erreichung von Parametern im Bereich von weniger als 2,0 W/m2.K für renovierte Gebäude und einen empfohlenen Wert von 1,7 W/m2.K für Neubauten. Weitere wichtige Elemente, die den Wärmeverlust beeinflussen, sind die Fensterfüllungen.
Wie man praktisch bei der Sanierung eines Hauses vorgehen kann, um eine effiziente Wärmeeinsparung zu erreichen
Bei der Sanierung eines Hauses sollte unbedingt die Isolierfähigkeit der Gebäudehülle, des Dachs, der Details der Fassadenkonstruktionen wie Balkone, Loggien usw. erhöht werden. Zudem sollten der Fensteraustausch und je nach der gewünschten Effizienzklasse des Hauses auch die Gebäudeentlüftung berücksichtigt werden. Die vorgeschlagenen Maßnahmen und Reparaturen sollten genauso effizient sein wie das Ergebnis, das wir erreichen möchten. Das bedeutet, dass bei älteren Gebäuden auch die Rentabilität der Investitionen in Bezug auf die Lebensdauer des gesamten Hauses bewertet werden muss, um eine Renovierung des Hauses zu vermeiden, deren Amortisationszeit die Lebensdauer des Hauses überschreitet. Optimale Maßnahmen in diesem Bereich sind bereits Lösungen, die es uns ermöglichen, ein Gebäude mit einem Wärmeverbrauch von etwa 200 KWh/m2/Jahr auf die Hälfte zu reduzieren oder es in die Klasse der energieeffizienten Häuser zu bringen.
Die Maßnahmen sind insgesamt einfach und bestehen in der Wärmedämmung des gesamten Hauses (eine hervorragende Lösung ist das Dämmungssystem ISOTEX mit sehr langer Lebensdauer – eine Kombination aus ISOTEX Dämmputz und der thermokeramischen Beschichtung ClimateCoating) in Verbindung mit der Erreichung der normativen Werte der thermischen Eigenschaften der Konstruktionen, der Isolierung der Wärmebrücken, dem Fensteraustausch – hier sollte je nach der Gesamtfläche der Fenster an der Fassade des Hauses entschieden werden, ob eine Isolierverglasung mit Doppel- oder möglicherweise Dreifachverglasung gewählt werden sollte, je nachdem, welche Einsparungen erreicht werden sollen. Die Luftdichtheit des Hauses wird vor allem durch die Dichtigkeit der Gebäudehülle und die Fugen der Füllkonstruktionen bestimmt. Es sollte beachtet werden, dass jedes Gebäude belüftet werden muss (was das Risiko von Schimmelbildung erhöht), sei es durch natürliche Belüftung oder durch kontrollierte Belüftung. Häuser, die in die Energieklasse der Passivhäuser eingestuft sind, müssen luftdicht sein. Dieser Zustand lässt sich bei einer Sanierung praktisch nur durch komplexe Prozesse erreichen, die die Kosten der Rentabilität der Investitionen erheblich steigern würden, weshalb es notwendig ist, sicherzustellen, dass bei einem Haus, das eine natürliche Belüftung haben soll, keine Fenster eingebaut werden, die für einen anderen energieeffizienten Haustyp vorgesehen sind.
Ein weiterer Bestandteil der Maßnahmen ist die Dämmung des Dachs im geforderten Maß gemäß der Norm. Wenn wir die Effizienz der Maßnahmen weiter steigern möchten, kann zur Einsparung auch die eigenständige Wärmeproduktion durch Solarthermieanlagen auf dem Haus beitragen. Weitere Maßnahmen umfassen die Bewertung der Effizienz der Heizungsanlage. Falls es sich um ein älteres System handelt, kann die Effizienz durch regelmäßige Wartung oder den Austausch der Anlage erhöht werden.
Obwohl diese Maßnahmen einer detaillierten Berechnung und Planung vorausgehen sollten, lässt sich in der Praxis sagen, dass bei älteren Gebäuden je nach Konstruktionstyp durch Dämmung der Hülle und des Dachs in Verbindung mit dem Fensteraustausch eine signifikante Einsparung erzielt werden kann, die den Wärmebedarf auf etwa 100 KWh/m2/Jahr reduziert. Bei Verwendung von Materialien und Komponenten mit hohen thermotechnischen Parametern, ergänzt durch die Installation von Solarthermieanlagen auf dem Haus, kann das Gebäude in den Bereich der energieeffizienten Häuser eingestuft werden. Der Effekt hängt vom Grad der Bewertung und der detaillierten Ausarbeitung der Dokumentation sowie von der richtigen und qualitativ hochwertigen Ausführung ab.
Autor: Ing. Peter Mesároš
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