ENERGIESPARENDES BAUEN
ENERGIESPARENDES BAUEN
Einleitung
Die weltweite Reduzierung des Energieverbrauchs zur Abschwächung des Klimawandels ist eine der größten Herausforderungen. Im Kontext des UN Weltklimagipfels wird deutlich, dass vor allem der hohe Energiebedarf von Gebäuden für Raumheizung, Klimatisierung, Warmwasserbereitung, Strom und Beleuchtung verringert werden muss. Darüber hinaus heißt es, die Effizienz in der Nutzung zu verbessern und den Anteil erneuerbarer Energien zu vergrößern. Nur so sind die Klimaschutzziele, nach den Vorgaben der UN Klimarahmenkonvention des Kyoto-Protokolls und Pariser Abkommens erreichbar.
In diesem Kapitel werden die Anforderungen und Grundprinzipien des energiesparenden Bauens vorgestellt sowie die wichtige Rolle von Glas in diesem Zusammenhang erläutert.
Anforderungen für Neubau und Bestand
Mit der Neufassung der seit 2002 bestehenden europäischen Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden Nr. 2024/1275 vom 24.04.2024 (EPBD = Energy Performance Building Directive) hat die EU ihre Anforderungen an die Mitgliedsländer zur Minimierung des Energieverbrauchs und zur Erhöhung der Energieeffizienz verschärft. Ziel ist, die Energieabhängigkeit der Union zu verringern und die Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 55 % zu senken. Dadurch soll die Erderwärmung gegenüber vorindustriellen Werten auf maximal 2 Grad begrenzt werden.
In der gesamten EU gilt für Bauten der öffentlichen Hand bereits ab 2019, für alle anderen ab 2021 bei Neubau der Niedrigstenergie-Gebäudestandard. Dieser Standard ist zwar nicht im Detail definiert, aber klar ist trotzdem: Ohne eine hocheffizient gedämmte thermische Gebäudehülle lassen sich die ambitionierten Klimaziele nicht verwirklichen. Die EPBD-Richtlinie muss in allen Staaten der EU durch nationale Verordnungen umgesetzt und diese spätestens alle 5 Jahre überprüft werden. Dabei gibt es national unterschiedliche Vorgehensweisen.
In Deutschland startete die Umsetzung der EU-Richtlinie durch die kontinuierliche Fortschreibung der Energieeinsparverordnung (EnEV), die im November 2020 durch das Gebäudeenergiegesetz (GEG) abgelöst wurde. Das GEG ist eine Zusammenfassung der EnEV (= Energieeinsparverordnung), EnEG (= Energieeinsparungsgesetz) und EEWärmeG (= Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz). Zuletzt wurden die primärenergetischen Anforderungen weiter verschärft. Gegenüber den bisher gültigen Regelungen gelten für Neubauten nun um 25 % strengere Anforderungen an den Primärenergiebedarf. Im Einzelnen wurde die Grenze für den maximal zulässigen Transmissionswärmeverlust H’T von Wohngebäuden um ca. 20 % weiter abgesenkt, und bei den Anforderungen an die Gebäudehülle für Neubau im Nichtwohnbau gab es ebenfalls eine Verschärfung um 20 %. Ziel bis 2045: keine fossilen Brennstoffe mehr.
Durch den Energieausweis, der seit der EnEV 2009 – heute Gebäudeenergiegesetz (GEG) – bei Neubau oder bei Änderung/Erweiterung von bestehenden Gebäuden ausgestellt werden muss, soll für Bauherren, Käufer oder Mieter mehr Transparenz geschaffen werden. Der Energieausweis muss Käufern bzw. Mietern bei Besichtigung unaufgefordert vorgelegt und nach Abschluss von Kauf- oder Mietvertrag übergeben werden. Bestimmte Angaben des Energieausweises müssen zwingend in Immobilienanzeigen aufgeführt werden. Die Darstellung des berechneten oder alternativ verbrauchsorientierten Jahres-Endenergieverbrauchs wird in einem skalierten Bandtacho zusätzlich mit Energieeffizienzklassen ausgestattet. Auch werden im Ausweis Empfehlungen für Modernisierungsmaßnahmen aufgeführt und der Primärenergiebedarfswert genannt. Jeder Ausweis erhält eine Registrierungsnummer. Der Ausweis muss in behördlich genutzten Gebäuden mit mehr als 250 m2 Nutzfläche und in privaten Gebäuden mit starkem Publikumsverkehr ab 500 m2 ausgehängt werden.
Energieausweis für Wohngebäude
Energieeffiziente Immobilien sollen attraktiver werden, weil durch den Energiepass die energetische Gebäudequalität deutlich wird.
Energieausweis für Wohngebäude, links Bedarfsausweis, rechts Verbrauchsausweis. Quelle: dena
Vergleichswerte zum Endenergieverbrauch aus dem Energieausweis von Wohngebäuden mit den Effizienzklassen H bis A+. Der rote Bereich des Bandtachos beginnt jetzt bereits bei > 250 kWh/m2a und nicht wie bisher erst bei ≥ 400 kWh/m2a.
Quelle: dena
Die in den vorangegangenen Unterkapiteln vorgestellten Kenngrößen für Glas, Fenster und Fassaden finden Eingang in die Gesamtbilanzierung eines Gebäudes, die vom Planer erstellt werden muss. Auf Basis dieser Planung werden die erforderlichen Bauteilkennwerte in der Ausschreibung vorgegeben.
Gemäß GEG gibt es in Deutschland für den Neubau von Wohngebäuden keine Einzelanforderungen an die unterschiedlichen Bauteile der thermischen Gebäudehülle. Nach den Vorgaben des GEG muss je nach Gebäudetyp für die gesamte wärmeübertragende Gebäudehülle ein bestimmter Höchstwert der Transmissionswärmeverlust H’T eingehalten werden.
Bei Sanierung oder Erweiterung von Gebäuden sind für Bauteile Grenzwerte festgelegt, die nicht überschritten werden dürfen.
Die Normenreihe DIN V18599 „Energetische Bewertung von Gebäuden – Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung“ (Stand 2023) befasst sich mit der kompletten Energiebilanz von Gebäuden. Sie erlaubt die Beurteilung aller Energiemengen, die zur Heizung, Kühlung, Warmwasserbereitung, raumlufttechnischen Konditionierung und Beleuchtung von Gebäuden notwendig sind. Dabei berücksichtigt die Norm auch die gegenseitige Beeinflussung von Energieströmen aus Gebäude- und Anlagentechnik. Die Norm gilt für die Beurteilung der Gesamt-Energieeffizienz für Wohn- und Nichtwohngebäude, bei Neubau und im Bestand.
Im Rahmen des „Fit for 55“-Pakets der Europäischen Kommission wird ein verstärkter Fokus auf nachhaltige Baupraktiken gelegt, um die Klimaziele der EU bis 2030 zu erreichen und die Energieeffizienz weiter zu steigern. „Fordern und fördern“ – unter diesem Motto gibt es zusätzlich zu den Forderungen der EPBD-Richtlinie in den EU-Mitgliedsländern auch Förderung. Teilweise geschieht dies durch steuerliche Anreize, teilweise werden günstige Finanzierungsbedingungen und Zuschüsse angeboten, wie z. B. in Deutschland mit den KfW-Programmen oder der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) des BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) für die deutliche Unterschreitung der jeweils gültigen Mindestanforderungen.
35–40 % der Endenergie wird in der EU in Gebäuden verbraucht, und ca. 75 % des Gebäudebestands sind alles andere als energieeffizient gebaut. Je nach Mitgliedsland werden jedoch pro Jahr nur 1,0 bis 1,6 % dieses Bestandes saniert. Deshalb arbeitet die Europäische Kommission an einer Erweiterung der EPBD-Richtlinie, mit dem Hauptziel, die Sanierungsraten deutlich zu erhöhen und so genannte smarte Technologien für eine effiziente Gebäudenutzung zu fördern (Stand 2022).
Wie die Darstellung des Energieverbrauchs nach Anwendungsgebieten in Deutschland für das Jahr 2022 zeigt, werden vom gesamten Verbrauch ca. 67,1 % für die Erzeugung von Raumwärme verwendet:
*Stromverbrauch für Informations- und Kommunikationstechnologien Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB)
Im Klimaschutzplan 2050, den die deutsche Bundesregierung im November 2016 beschlossen hat, werden die von der EPBD-Richtlinie bis 2030 gesteckten Ziele bis in das Jahr 2050 fortgeschrieben. Der Plan soll für alle Handlungsfelder inhaltliche Orientierung geben, damit langfristig für Deutschland bis 2050 weitgehende Treibhausgasneutralität erreicht werden kann. Dafür müssen die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu 1990 bis zum Zwischenziel 2030 um mindestens 55 % und bis 2050 um 80 bis 95 % reduziert werden.
Derzeit liegen die Pro-Kopf-Emissionen in Deutschland jedoch noch über dem EU-Durchschnitt bzw. deutlich über dem weltweiten Durchschnitt. Im Gebäudebereich wird ein Fahrplan für einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand vorgegeben. Zentral ist dabei die schrittweise Weiterentwicklung der energetischen Standards für Neubau und Bestand bei umfangreichen Sanierungen. Darüber hinaus sollen vor allem Heizsysteme gefördert werden, die auf erneuerbaren Energien beruhen.
Entwicklung des energiesparenden Bauens
Unter dem Schock der ersten Ölkrise von 1973 entstand in der Bundesrepublik Deutschland die erste Wärmeschutzverordnung (WSchutzVO), die 1977 in Kraft trat. Nach der zweiten Ölkrise im Jahr 1979 wurde das Dämmniveau durch eine 2. (1982) und dann eine 3. Wärmeschutzverordnung (1995) verschärft. Mit der ersten Energieeinsparverordnung (EnEV) wurden 2002 erstmals bauliche und heizungstechnische Anforderungen an Gebäude – sowohl für Bestand als auch für Neubau – gemeinsam betrachtet. Die beiden bisher getrennten Verordnungen Wärmeschutzverordnung und die Heizungsanlagenverordnung wurden in der EnEV 2002 zusammengeführt. Das Gebäudeenergiegesetz (GEG), das im November 2020 inkraftgetreten ist, fasst alle Energiesparverordnungen zusammen.
Es liegt in der Natur der Dinge, dass mit der zunehmend genaueren Betrachtung der Zusammenhänge auch die Komplexität zunimmt. Die Planung von energieeffizienten komfortablen Gebäuden ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die Fachwissen auf vielen Gebieten erfordert.
Entwicklung des energieeffizienten Bauens in Deutschland am Beispiel von Wohngebäuden
In Anlehnung an Fraunhofer-Institut für Bauphysik
Getrieben durch die gesetzlichen Anforderungen entwickelten sich immer neue Baustandards, oftmals auch mit dem Ziel, die Mindestanforderungen deutlich zu unterschreiten.
Das Niedrigenergiehaus wurde mit der Energieeinsparverordnung 2002 (EnEV) als Baustandard für Neubauten eingeführt. In Abhängigkeit vom Kompaktheitsgrad (A/V-Verhältnis) wurden der spezifische Transmissionswärmeverlust HT des Gebäudes und der Primärenergiebedarf begrenzt, was zu einem Jahresheizwärmebdarf von 75 bis 35 kWh/m2a führte.
Üblicherweise wird der Jahresheizwärmebedarf in Kilowattstunden pro m2 und Jahr angegeben. Dabei entsprechen 1 kWh/m2a ungefähr einem Heizöläquivalent von 0,1 l/m2a bzw. einem Erdgasäquivalent von ca. 10,7 m3/m2a.
Hieraus entstand am Fraunhofer-Institut für Bauphysik der Begriff 3-Liter-Haus, aus der Umrechnung des Energiebedarfs eines sehr guten Niedrigenergiehauses von 30 kWh/m2a in die durch den Vergleich mit Fahrzeugen anschauliche Angabe 3 Liter pro m2 und Jahr.
Der Baustandard Passivhaus befasst sich nicht nur mit der weiteren Senkung des Energieverbrauchs, sondern stellt ein schlüssiges Gesamtkonzept dar. Die Definition lautet: „Ein Passivhaus ist ein Gebäude, in dem die thermische Behaglichkeit (ISO 7730) allein durch Nachheizen oder Nachkühlen des Frischluftvolumenstroms, der für ausreichende Luftqualität (DIN 1946) erforderlich ist, gewährleistet werden kann – ohne dazu zusätzlich Umluft zu verwenden.“ Die Häuser werden „passiv“ genannt, weil der überwiegende Teil des Wärmebedarfs aus „passiven“ Quellen wie Sonneneinstrahlung sowie der Abwärme von Personen und technischen Geräten gedeckt wird. Der verbleibende Jahresheizwärmebedarf liegt bei ≤ 15 kWh/m2 (1,5-Liter-Haus). Das ist nur möglich, wenn die Wärmeverluste durch eine exzellent gedämmte Gebäudehülle äußerst gering sind. Durch diesen Baustandard wurde bereits in den späten 1990-Jahren die Weiterentwicklung von Fenstersystemen mit hochwärmedämmenden Rahmenprofilen und Dreifach-Verglasungen zu Uw-Werten unter 0,8 W/m2K angestoßen. Der Baustandard Passivhaus ist nicht auf einen bestimmten Gebäudetyp beschränkt. Er kann auch durch energetische Gebäudesanierung erreicht werden.
Pfade für die schrittweise Renovierung des Wohngebäudebestands
Das Niedrigstenergiehaus, das gemäß der EPBD-Richtlinie ab 2021 EU-weit zum Standard für Neubau werden soll, wird auch als Fast-Null-Energiehaus bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein Gebäude, das eine sehr hohe Gesamtenergieeffizienz aufweist. Der fast bei Null liegende oder sehr geringe Energiebedarf soll zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden. Die einzelnen Mitgliedsländer sind selbst dafür zuständig, die Mindestanforderungen für diesen Baustandard unter Berücksichtigung ihrer klimatischen und lokalen Bedingungen sowie der Kosteneffizienz zu definieren. Es ist anzunehmen, dass der Energiebedarf eines Niedrigstenergiehauses in Deutschland irgendwo zwischen Passivhaus und Null-Heizenergiehaus liegen wird.
Der Energiestandard Nullenergiehaus ist erreicht, wenn der externe Energiebezug des Gebäudes im Jahresmittel durch eigene Energieerzeugung (z. B. durch Solaranlagen etc.) aufgewogen ist. Neben der passiven Wärmerückgewinnung, über die auch schon das Passivhaus verfügt, kommen solartechnischen Anlagen für die Warmwasser- und Stromgewinnung hinzu, die die externen Energielieferungen kompensieren. Wird mehr Energie erzeugt als das Haus selbst verbraucht, wird die Energiebilanz positiv, die überschüssige Energie kann beim Plusenergiehaus ins Netz eingespeist werden. Bezieht das Gebäude gar keine externe Energie mehr, sondern versorgt sich komplett selbst, ist es energieautark.
Alle Gebäudekonzepte zum energiesparenden Bauen haben ab dem 3-Liter-Haus bzw. Passivhaus hochwärmedämmende Fenster mit Dreifach-Isolierglas und wärmetechnisch verbessertem Randverbund als Gemeinsamkeit.
Energiesparendes Bauen und Glas
Kaum ein Baustoff kann eine so rasante und positive Entwicklung vorweisen wie Glas. Hatte die Einfachglasscheibe noch einen Ug-Wert von 5,8 W/m2K und damit kaum dämmende Wirkung, wurde mit der Erfindung des hermetisch versiegelten Mehrscheiben-Isolierglases im Jahr 1959 das luftgefüllte unbeschichtete Zweifach-Isolierglas bis in die Neunziger Jahre zum Standardprodukt. Durch diese ersten Isoliergläser ging zwar nur noch etwa halb so viel Energie verloren wie durch Einfachscheiben, jedoch war ihre Wärmedämmung aus heutiger Sicht mit Ug = 3,0 W/m²K noch vergleichsweise bescheiden. Obwohl mit der Entwicklung der Glasbeschichtungen auch schon vorher verbesserte Produkte verfügbar waren, brachte erst die 3. Wärmeschutzverordnung im Jahr 1995 den entscheidenden Durchbruch. Der Siegeszug der beschichteten gasgefüllten Mehrscheiben-Isoliergläser begann. In der heute üblichen Dreischeiben-Ausführung erreichen moderne Verglasungen problemlos Ug-Werte von 0,7 bis 0,5 W/m²K. Ohne diese Dämmleistung der transparenten Flächen wäre energiesparendes Bauen schlichtweg nicht möglich. Im Verlauf weniger Jahrzehnte wurde der Ug-Wert von Verglasungen um eine ganze Zehnerpotenz, d. h. auf weniger als ein Zehntel des Wertes von Einfachglas minimiert.
Bei der energetischen Betrachtung von Gebäuden kommt den verglasten Flächen immer eine besondere Bedeutung zu. Anders als bei nichttransparenten Bauteilen geht durch Fenster und Fassaden nicht nur Heizwärme verloren, sondern durch solare Gewinne tragen die verglasten Flächen wesentlich zu einer positiven Energiebilanz bei. Je nach Qualität und Orientierung werden die 154 Glasscheiben zum Netto-Energielieferanten, indem sie die kostenlose Sonnenenergie in Gebäude hineinlassen. Deshalb kann ein hoher Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasungen den Jahresprimärenergiebedarf beachtlich reduzieren. Mauerwerk kann das nicht.
Wärmeverluste im Winter werden mit den richtigen Gläsern ebenso vermieden wie Überhitzung im Sommer. Außerdem holen transparente Flächen kostenloses Tageslicht bis tief in Räume hinein und sparen so auch noch Energie für künstliche Beleuchtung. Glas stellt den Bezug zwischen Innen- und Außenwelt her und ist für die Atmosphäre in Räumen und das Wohlbefinden der Nutzer von Gebäuden von entscheidender Bedeutung. Mit seinen vielen positiven Eigenschaften sorgt Glas für mehr Behaglichkeit und Wohnkomfort und beeinflusst so maßgeblich die Nutzungsqualität von Gebäuden.
Der seit Jahren anhaltende Trend zu immer größeren Glasanteilen für helle, lichtdurchflutete Gebäude lässt sich jedoch nur dann fortschreiben, wenn diese verglasten Flächen entsprechend hochwärmedämmend ausgeführt sind und gleichzeitig mit intelligenten Maßnahmen eine sommerliche Überhitzung vermieden wird. Damit multifunktionelle Gläser mit Fenster- und Fassadentechnik, Automation, Lüftungs- und Klimatechnik intelligent zusammenwirken können, müssen ihre Kenndaten optimal auf das geplante Gebäude abgestimmt werden. Deshalb werden nicht nur die Anforderungen an die Gläser, sondern auch an das Fachwissen und die planerische Kompetenz für das Auslegen von transparenten Flächen weiter steigen.
Glas spielt als multifunktionales Bauteil für Gebäude eine enorm wichtige Rolle für
- Wärmedämmung
- Energiegewinnung
- Sonnenschutz
- Lärmschutz
- Tageslichtnutzung
- Gestaltung und Ästhetik
Für energiesparendes Bauen müssen die bereits vorhandenen technischen Möglichkeiten wie hochdämmende Dreifach-Isoliergläser mit wärmetechnisch verbessertem Randverbund, ausgerüstet als Multifunktionsgläser für die verschiedensten Anforderungen, verstärkten Einsatz finden. Darüber hinaus kann im Fassadenbereich durch Zweischaligkeit die Schutzwirkung von Glas in optimaler Weise genutzt und weiter verbesserte Wärmedämmung, zusätzlicher Schallschutz und Raum für Beschattungssysteme geschaffen werden.
Je nach Wunsch ermöglicht Glas Ausblicke oder Einblicke. Glas stellt die Verbindung zur Außenwelt her und trennt uns gleichzeitig von den Einflüssen der Witterung. Glas ermöglicht auch für das energiesparende Bauen großartige Aussichten!
