Warum durch kleinen Veränderungen in der EnEV 2016 bezahlbares Bauen möglichen wäre am Praxisbeispiel einer Quartierssanierung Taco Holthuizen, GF eZeit Ingenieure

GebäudeN, Energiewende durch energieeffiziente Gebäude und Quartiere im Einklang mit dem Nutzer, 7. Symposium, RWTH Aachen University, 22. Juni 2016 © SOHO (ESA & NASA) für eZeit Ingenieure GmbH

LP 0-5, Gebäudehülle und Haustechnik

LP 10, Monitoring und Fazit

LP 0-5, Gebäudehülle und Haustechnik

© Geoportal Berlin /DOP20RGB

Sanierung-Neubau: Lichterfelde Süd, Märkische Scholle Wohnungsunternehmen eG

•

841 Bestandswohnungen

•

ca. 142 neue Wohnungen

•

47.000 m² Wohnfläche

•

Hohe Instandhaltungskosten

•

Hoher Heizwärmeverbrauch

•

50 % der Mitglieder > 65 Jahre

Erst die energetische Optimierung ermöglicht sozialverträglichen Umbau!

Energiebedarf Heizung-Warmwasser

ca. 111

hoch

Zzgl. Warmwasser!

ca. 154

ca. 124

ca. 168

sehr hoch

Heizwärmeverbrauch in kWh/(m² a)

© eZeit Ingenieure GmbH

ca. 174

Sanierungsvarianten

Ausführungsvariante 1

Ausführungsvariante 2

Ausführungsvariante 3

© eZeit Ingenieure GmbH

Haus 1

© eZeit Ingenieure GmbH

Wirtschaftlichkeit Gesamtmaßnahme (Stand 2013)

Höhere Investition führt zu Einsparung! (Betrachtung 10 Jahre)

Jahresarbeitszahl, Systemjahresarbeitszahl, ep: Simulation und Nachweis ist Voraussetzung für Fördertöpfe des Bundes

Fazit: Durch energetische Optimierung wird Modernisierung subventioniert! Bruttowarmmiete 7,94 €/m². Nach der Sanierung neu 8,25 €/m²

Primärenergiebedarf  CO2 - Reduktion

Qp = (Qh + Qw) x

ep

Direkte Abhängigkeit Qh Gebäudehülle

ep

CO2-Anteil in 1. Gebäudetemperierung 2. Materialeinsatz

Ziel: CO2 - Minimierung

Haustechnik

CO2 - Reduktion EEWärmeG ep < 0,8 Qp = (Qh + Qw) x

ep

(Qh + Qw) = 60 kWh/m2

ep = 2.5

Qp = 150 kWh/m2xa

(Qh + Qw) = 60 kWh/m2

ep = 1.0

Qp = 60 kWh/m2xa

(Qh + Qw) = 60 kWh/m2

ep = 0.5

Qp = 30 kWh/m2xa

(Qh + Qw) = 60 kWh/m2

ep = 0.3

Qp = 18 kWh/m2xa

(Qh + Qw) = 60 kWh/m2

ep = 0.1

Qp =

Ziel: CO2 - Minimierung

6 kWh/m2xa

Systemversagen (Qh)

ep < ca. 0.7

Ökologisch optimale Dämmstärken bei Wohngebäuden

Schweizer Studie(*): Grenznutzen als mathematisches Modell Bezugsgrößen

Primärenergiebedarf, Treibhauspotential (CO2-Äquivalente) ökologisch Knappheit Strom Mix heute: Primärenergie: Treibhauspotential: Umweltbelastungen:

Optimaler U-Wert Optimaler U-Wert Optimaler U-Wert

0,10 W/m²K 0,19 W/m²K 0,10 W/m²K

Strom Mix 2050: Primärenergie: Treibhauspotential: Umweltbelastungen:

Optimaler U-Wert Optimaler U-Wert Optimaler U-Wert

0,25 W/m²K 0,22 W/m²K 0,18 W/m²K

Seit 2012: Systemversagen ab ca. 8 cm Dämmstärke! (*) Ökologisch optimierte Dämmstärken bei Gebäuden, D. Wohlgemuth, D. von Gunten, C. Zeyer, H.-J. Althaus, H. Manz, Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin Bauphysik 37 (2015), Heft 5

Thermischer Kollektor Abluft

Gratisenergie aus Abluft

© eZeit Ingenieure GmbH

Gratisenergie aus der Abluft

HEAL-Technik Hochwertige Energie aus der Abluft • Heizungswärme • Passiver Sonneneinstrahlung • Abwärme der Beleuchtung • Abwärme der Nutzer • Prozesswärme der Geräte (PC etc.) • Abwärme und Feuchte vom Duschen • etc.

+ Heißgasabschöpfung

© eZeit Ingenieure GmbH

Gratisenergie aus der Abluft

A +++

Abluftlage

Luft-Sole-Wasserwärmepumpe

© eZeit Ingenieure GmbH

Thermischer Kollektor Sonne

Gratisenergie Sonne

© SOHO (ESA & NASA) für eZeit Ingenieure GmbH

Gratisenergie Solarthermie

Gratis Energie Solarthermie

Problem der Speicherung

Gewinn - Maximierung Achtung: Phasenverschiebung

Wirtschaftlichkeit - Solarthermie

Energie-Umsetzung aus 1 m² Flachkollektor Warmwasser (WW) WW+ Heizungsunterstützung

200 kWh/a 300 kWh/a

< 35°

Solarthermie wirtschaftlich ab ca. 300 kWh/a

Regelungstechnik seit 2007 WW+ Heizung+ Speicher

700 kWh/a

< 35°

Regelungstechnik 2014 WW+ Hz+ Speicher+ Kühlung > 800 kWh/a

Wärmekollektor Erdreich

Gratisenergie Erdreich Saisonalpufferspeicher

© eZeit Ingenieure GmbH

Lage des Saisonalpufferspeichers eTank

Haus 1: eTank Temperaturverlauf

eTank Temperaturniveau (3-5 °C) nicht unterschritten

Dynamischer Energiemanager DEM Energiemanagement

© eZeit Ingenieure GmbH

Energiemanagement

123 Lüftungsanlage

ABC

Solaranlage

? Puffer- oder Schichtenspeicher

Gastherme Wärmepumpe Fernwärme etc.

Erdspeicher

ABC

ABC

Effizienzverlust durch „Kommunikationsprobleme“ © eZeit Ingenieure GmbH

abc

Dynamischer EnergieManager DEM

Lüftungsanlage

Gastherme Wärmepumpe Fernwärme etc.

Solaranlage

DEM

Puffer- oder Schichtenspeicher

Erdspeicher

Energie - Wandler

© eZeit Ingenieure GmbH

Dynamischer EnergieManager DEM DEM: Thermischer Manager

Lüftungsanlage

PVPVT

BHKW Gastherme Wärmepumpe Fernwärme etc.

Solaranlage

DEM

Gebäude Batterie

Puffer- oder Schichtenspeicher

Erdspeicher

+ Speicher Gebäudemasse

DEM: Strom - Manager © eZeit Ingenieure GmbH

Auto Batterie

DEMooS - Energiemanagement

Das System kann Regelenergie zur Verfügung stellen!

© eZeit Ingenieure GmbH

Vorplanung: Anlagensystem

© eZeit Ingenieure GmbH

Ressourcenoptimierung durch Vernetzung 1)

- 140.000 €

2) - 1.200.000 € 2)

DEM

1)

Solarthermie

2,5 m²/WE Erdspeicher Batterie Strom Kaltnetz

Gefördert durch das Umweltinnovationsprogramm

© Geoportal Berlin /DOP20RGB

PV / PVT

Einsparung ? U=0,25 W/m²K

© Geoportal Berlin /DOP20RGB

Sanierung-Neubau: Lichterfelde Süd, Märkische Scholle Wohnungsunternehmen eG

Gefördert durch das Umweltinnovationsprogramm

Sozialverträgliches Wohnen und Bauen ist möglich!

LP 10, Monitoring und Fazit

Gratisenergie in 2015

29,5 % des Energiebedarfs

30,1 % Ertrag 633 kWh/m²

EEWärmeG erfüllt!

© eZeit Ingenieure GmbH

40,0 % des Energiebedarfs

Haus 1: Optimierung

•

Plausibilität der Solareinstrahlung

•

Kontrolle des Warmwasserverbrauchs

•

TWW Temperatursenkung von 55 °C auf 47 °C

•

WP-Kaskade, 3stufige Optimierung

•

Druckregulierung der Wärmepumpen

•

Etc.

Kosten thermischer Energie 2015

+ 15 % Effizienzsteigerung im 2. Betriebsjahr erwartet

Kosten thermischer Energie 2015

Wird durch politische Rahmenbedingungen und nicht durch Technik verhindert!

Grenzwerte

Fazit 2015

Strom produziert:

10.100 / 20.200 kWh

Strom verbraucht:

26.482 kWh

Endenergie (mit Gabriel-Effekt): Endenergie (ohne Gabriel-Effekt):

13,65 kWh/m² 7,20 kWh/m²

Primärenergiebedarf nach EnEV: 12,96 kWh/m²xa

ep = 0.26 (2016)

Qp = 11,02 kWh/m2xa

Primärenergiebedarf in 2050 lt. Europäische Kommission: 30 kWh/m²xa

Fazit

BV LFS

ESG 2050: Erreicht!

Bild: Energieeffizienzstrategie Gebäude, S. 19, Herausgeber BMWi, 18.11.2015

Fazit

Wenn die EnEV nur QP vorgeben und die Graue Energie berücksichtigen würde, könnten wir 1. sozialgerechte Heizenergiekosten < 6 Cent pro kWh erreichen, 2. deutlich mehr Ressourcen und Baukosten einsparen, 3. deutlich mehr CO2 reduzieren und 4. die Sanierungsquote steigern.

Das System ist skalierbar, stellt Regelenergie zur Verfügung und liefert einen Beitrag zur Stromnetzstabilisierung!

Bezahlbares Wohnen und Bauen wäre möglich!

Vielen Dank.

GebäudeN, Energiewende durch energieeffiziente Gebäude und Quartiere im Einklang mit dem Nutzer, 7. Symposium, RWTH Aachen University, 22. Juni 2016 © SOHO (ESA & NASA) für eZeit Ingenieure GmbH