Klimaschutzmaßnahmen im Gebäuden
In den nachstehenden Abschnitten geben wir Beispiele zur Energieeinsparung in Gebäuden:
- Energieeffizienz von Gebäuden
- Wärmeverluste über die Gebäudehülle
- Wärmedämmung von Heizungsrohren und Pumpen
- Regelung und Steuerung • Digitale Intelligenz
- Lüftungsverluste
Die Energieeffizienz von beheizbaren Gebäuden wird in Klassen von A bis G eingeteilt. A steht für den niedrigsten, G für den höchsten Energieverbrauch.
Energieeffizienz von Gebäuden
Die EU verlangt, dass alle Gebäude bis 2050 klimaneutral sein müssen. Für neue Häuser gilt dieses bereits ab 2030. Nach Angaben der Kommission in Brüssel und anderer Institutionen ist der Anteil des Gesamtenergieverbrauchs für den Gebäudebereich ca. 40%. Hierdurch entstehen 30% der Treibhausgase. Die Reduzierung des Energieverbrauchs soll durch die verstärkte Anwendung regenerativer Energien in Verbindung mit Wärmepumpen sowie bautechnischen Maßnahmen erfolgen. Bis 2030 sollen die Gebäude im Bestand mindestens der Energieklasse „E“ und bis 2033 der Energieklasse „D“ entsprechen (siehe Bild unten).
| Effizienklassen | Energieverbrauch kWh/m2 & Jahr | Heizkosten 12 C/kWh; Angaben in €/m2a | €/100 m2 | |
|---|---|---|---|---|
| A+ | < 30 | < 360 | 21,60 | |
| A | <50 | < 588 | 35,28 | |
| B | < 75 | < 900 | 54,00 | |
| C | <100 | < 1200 | 72,00 | |
| D | <130 | < 1560 | 93,60 | |
| E | <160 | < 1920 | 115,20 | |
| F | <200 | < 2400 | 144,00 | |
| G | <250 | < 3000 | <180 | |
| H | >250 | < 3000 | >180 |
Durch eine Absenkung der Raumtemperatur um 1°C bezogen auf eine Wohnfläche von 100 m2 werden 6% Energie eingespart
Die Nettotreibhausemissionen sollen bis 2030 im Vergleich zu 1990 um 55% gesenkt werden. Dies bezieht sich auf die Gebäude, den Verkehr und die Landwirtschaft. Diese Forderungen entsprechen einem Teil der Gesetzesänderung des Klimapakets „Fit for 55“.
Nach den Plänen der Bundesregierung soll die Klimaneutralität bereits 2045 erreicht werden. Bis dahin müssten auch alle Gebäude so energieeffizient sein, dass dieses Ziel erreicht werden kann. Ausgehend vom heutigen energetischen Zustand der Gebäude ist dieses Ziel nur mit erheblichen Anstrengungen zu erreichen. Alle gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Institutionen müssen dazu ihren Beitrag leisten Das bisher Erreichte ist völlig unzureichend. Lediglich 1% der Gebäude werden pro Jahr energetisch optimiert.
Neben den von der EU geforderten Maßnahmen zur Modernisierung der Gebäude mit der schlechtesten Energieeffizienz (F- und H-Gebäude) müssen parallel zu diesen EU-Vorgaben bei fast allen Gebäuden energetische Investitionen durchgeführt werden.
So gibt es in Deutschland immer noch schlecht gedämmte Häuser mit Einfachverglasung, die der Effizienzklasse H zugeordnet sind und einen Energieverbrauch von mehr als 250 kWh/m2a aufweisen. Im Vergleich dazu liegt der Energieverbrauch der Effizienzklasse A+ unter 30 kWh/m2a. Für eine 100m2 große Wohnung liegt der Energieverbrauch der Effizienzklasse G bei 25000 kWh. Dies entspricht der Primärenergie von ca. 25500 m3 Erdgas oder ca. 2550 l Öl. Bei einem Gaspreis von 12 Cent/kWh betragen die Kosten 3060 Euro pro Jahr. Zum Vergleich: Für das Gebäude der Effizienzklasse A+ würden bei gleicher beheizter Fläche (100 m2) Erdgaskosten von 300 € anfallen. Der angenommene Gaspreis entspricht dem staatlich gedeckelten Gaspreis 2023 von 12 C/kWh.
Für Neubauten gilt in Deutschland ab 2024 eine verschärfte Regelung für den Einbau von Heizungsanlagen. Der Anteil erneuerbarer Energien muss dann 65 % betragen. Erreichbar ist dies z. B. durch Fotothermie, Wärmepumpen, Holzpellets oder Fernwärme, die einen Anteil von 65% an der Heizwärme haben müssen. Holzpellets sind mit Vorsicht zu genießen, da nach neuesten Recherchen des NDR dafür wertvolle Waldlandschaften gerodet werden. Die Verbrennung von Pellets ist zudem mit hohen CO2- und anderen Emissionen verbunden.
Wärmeverluste über die Gebäudehülle
Der größte Wärmeverlust (Transmissionswärmeverlust) bei Gebäuden entsteht durch die Gebäudehülle, also Dach, Wände und Böden. Durch Wärmedämmmaßnahmen können diese Wärmeverluste erheblich reduziert werden. Energieberater können eine ökologisch und ökonomisch sinnvolle Lösung für energieeffiziente Maßnahmen anbieten. In unserem Demonstrationsprojekt “Vom Altbau zum Niedrigenergiehaus“ werden Modernisierungsbeispiele in Bildern, Grafiken und Filmen dargestellt.
Richtlinien und Gesetze
Für Gebäude gelten gesetzliche Mindestanforderungen an den Wärmeschutz. Das neue Gebäudeenergiegesetz GEG 2021 beruht auf der Gebäuderichtlinie der EU aus dem Jahr 2010. Es löst die Energieeinsparverordnung (EnEV) von 1916 ab und macht Vorgaben zur Einhaltung der Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden.
Nach dem Gebäudeenergiegesetz (GEG) müssen unzureichend gedämmte Konstruktionen der Gebäudehülle durch geeignete Baustoffe zusätzlich gedämmt werden. Das GEG legt Mindestanforderungen für den U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient) fest, z. B. für Außenwände U= 0,24 W/m2K. Der U-Wert gibt die Wärmemenge in Watt (W) an, die pro Sekunde durch eine Fläche von 1 m2 bei einem Temperaturunterschied von 1°C (1K) von der warmen zur kalten Seite strömt. Die geforderten Wärmedurchgangskoeffizienten U (Größe für den Wärmedurchgang durch Bauteile) können bei bestehenden Gebäuden nur durch zusätzliche Wärmedämmung erreicht werden. U hängt im Wesentlichen von den verwendeten Baustoffen und der gewählten Dicke der Konstruktionsschichten ab. U-Wert-Berechnungen sowie Thermografie- und Blower-Door-Verfahren können Wärmeverluste an der Gebäudehülle aufzeigen und liefern Grundlagen für energieeffiziente Maßnahmen.
Dach
Für bewohnte oder genutzte Räume im Dachgeschoss stellt die Dachfläche den größten Teil der Umfassungsfläche und damit den größten Teil der Wärmeaustauschfläche dar. Die Energieverluste bei unzureichender Wärmedämmung und undichten Dachflächen sind sehr hoch. Daher sind Energiesparmaßnahmen in diesem Bereich besonders effizient. Bei bestehenden, unzureichend gedämmten und geneigten Dächern kann eine zusätzliche Dämmung zwischen, unter oder über den Sparren angebracht werden. Auch Flachdächer eignen sich für eine zusätzliche oder neue Wärmedämmung. Die Mindestanforderung an den Wärmedurchgangskoeffizienten von Dächern von U=0,24 ist gemäß GEG einzuhalten.
Außenwand
Bei Maßnahmen zur Energieeinsparung kommt den Außenwänden eine besondere Bedeutung zu. Sie stellen den größten Teil der Umfassungsfläche der Gebäudehülle und damit den größten Teil der Wärmeaustauschfläche eines Hauses dar. Energiesparende Maßnahmen sind daher ökonomisch und ökologisch effizient.
Bei älteren Gebäuden, die nur aus einer Ziegelwand bestehen, ist eine zusätzliche Wärmedämmung erforderlich. Bei der Wärmedämmung einer 24 cm dicken Ziegelwand, U-Wert ca. 2,0 W/m²K, kann mit einer zusätzlichen Wärmedämmschicht aus WDVS von 12 cm bereits ein U-Wert von 0,3 W/m²K erreicht werden, eine Verbesserung des Wärmeschutzes um den Faktor 6. Im Gebäudebestand können verschiedene Wärmedämmverfahren angewendet werden, z.B. Wärmedämmverbundsysteme (WDVS), Dämmung als Vorhangfassade und Innendämmung bei denkmalgeschützten Gebäuden.
Beispiele für solche Maßnahmen sind in unserem Demonstrationsprojekt ausführlich dargestellt.
Bild: Wärmedämmung oberhalb der Decke z.B. oberste Geschossdecke
Bodenplatten, Wände und Decken
Auch über ungedämmte Bodenplatten, Decken und Wände, die an unbeheizte Räume angrenzen, entstehen hohe Wärmeverluste. Das GEG (Gebäudeenergiegesetz) gibt auch hier Mindestanforderungen für die Wärmedurchgangskoeffizienten an: U=0,24 W/m2K. Wärmedämm-Maßnahmen bei diesen Konstruktionen sind auch oft mit einem relativ geringen Arbeits- und finanziellen Aufwand möglich und in Eigenregie ohne besondere handwerkliche Fähigkeiten durchführbar.
Auch hierzu gibt es weitere Bilder, Videos und Texte aus unserem Demonstrationsprojekt.
Mindestvoraussetzung für Wärmedämmmaßnahmen
| Bauteil | U-Wert in W/m²K | Maßnahmen |
|---|---|---|
| oberste Geschossdecke | 0,24 | geeignete Dämmung 1) 2) |
| Decken untere Begrenzung zur Außenluft | 0,24 | geeignete Dämmung 1) 2) |
| Bodenplatten | 0,5 | geeignete Dämmung 1) 2) |
Fenster
Der Wärmedurchgang alter Fenster mit Einfachverglasung ist sehr hoch. Mit einer neu entwickelten Mehrscheiben-Isolierverglasung kann die Energieeffizienz im Vergleich zu diesen Fenstern um ein Vielfaches gesteigert werden. Der Uw-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient) von Einscheibenverglasung beträgt Uw=5 W/m2K, der von Wärmeschutzverglasung Uw=0,8 W/m2K. Der Wärmeverlust einer Einfachverglasung ist etwa sechsmal höher. Durch den Austausch älterer Mehrfachverglasungen können die Wärmeverluste ebenfalls um etwa das Dreifache reduziert werden.
Für Fenster gibt das GEG den Wärmedurchgangskoeffizienten (Uw=1,3 W/m2K) als Mindestanforderung an (s.a. Demonstrationsprojekt).
Mindestvoraussetzung für Wärmedämmmaßnahmen
| Bauteil | U-Wert in W/m²K | Maßnahmen |
|---|---|---|
| Dachfenster | 1,4 | Wärmedämmverglasung 1) |
| Fenster | 1,3 | Wärmedämmverglasung 1) |
| Fensterverglasung | 1,1 | Wärmedämmverglasung 1) |
1) siehe Sanierungsbeispiele und Sanierung der Außenhülle
Wärmedämmung von Heizungsrohren und Pumpen
Die Wärmedämmung von Heizungs- und Warmwasserleitungen ist nach dem Gebäudeenergiegesetz (GEG) auch für bestehende Anlagen vorgeschrieben. Diese Arbeiten sind auch ohne besondere handwerkliche Fähigkeiten in Eigenleistung durchführbar.
Bestehende Heizungsrohre können mit zusätzlichen Wärmedämmschalen gedämmt werden. Die Rohrdämmung amortisiert sich bereits nach wenigen Jahren. Besonders hoch ist die Einsparung, wenn die Umgebungstemperatur der Rohre, z.B. im Keller, niedrig ist.
Die Wärmedämmstoffe müssen eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,03 W/mK aufweisen. Hierfür eignen sich verschiedene Dämmstoffe, z. B. Schaumstoffe aus Polyethylen oder Polyurethan, Kautschuk oder Mineralwolle, die mit Metallfolie ummantelt sind.
Polyethylen oder Polyurethan eignen sich wegen der hohen Temperaturen nicht für Warmwasserleitungen von Sonnenkollektoren. Mineralwolle ist bis 250°C hitzebeständig und für diese Anwendung geeignet. Auch Gummischläuche sind geeignet.
| Rohrdurchmesser in mm | Mindestwanddicke der Wärmedämmschalen in mm |
|---|---|
| Bis 22 | 20 |
| Von 22-35 | 30 |
| Von 35-100 | mindestens so dick wie der Innendurchmesser der Rohre |
| Über 100 | mindestens über 100 mm |
Regelung und Steuerung • Digitale Intelligenz
Heizungs- und Kesselregelung
Für Raumheizungen werden in Deutschland überwiegend Gasbrennwertkessel eingesetzt. Bei diesem System wird ein Großteil der Abwärme (Verbrennungsabgase) in den Heizkreislauf zurückgeführt. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad des Heizkessels gegenüber älteren Anlagen um bis zu 15 %. Der Austausch älterer Heizkessel lohnt sich. Die Einstellung des Kessels auf Sommerbetrieb reduziert die Wärmeverluste zusätzlich. In dieser Zeit läuft der Kessel nur, wenn Warmwasser benötigt wird.
Weitere hohe Einsparungen von bis zu 26 % lassen sich durch moderne Raumregelungen und elektronische Thermostate an den Heizkörpern erzielen. Diese können durch eine gezielte Absenkung der Raumtemperatur in der Nacht und bei längerer Abwesenheit erreicht werden. Moderne Regelungen können auch per Handy-App ferngesteuert werden.
Bei der Neuinstallation von Wärmeerzeugungsanlagen ist zu beachten, dass die Verbrennung fossiler Brennstoffe in Zukunft nicht mehr zulässig sein wird. Daher ist es schon heute sinnvoll, regenerative Energiequellen wie Geothermie, Photovoltaik und Photothermie zu nutzen. Für die Nutzung dieser Energien gibt es bereits gut entwickelte Systeme, z.B. die Nutzung von Wärmepumpen und Sonnenkollektoren.
Digitale Intelligenz und effiziente Energieanwendung
Der Energieverbrauch hängt stark von folgenden Faktoren ab: Wohnverhalten hinsichtlich gewünschter Raumtemperaturen, Raumfunktion (Flure, Wohnen, Schlafen etc.), Lüftungsverhalten, Außentemperaturen, Anwesenheit im Gebäude etc.. Mit digitaler Intelligenz kann die Verbindung zwischen den Intentionen der Menschen und den Funktionen des Gebäudes optimiert werden. Gewünschte Raumtemperaturen können aus der Ferne programmiert werden. Abhängig von der Nutzung der Räume (Tag und Nacht) kann die Absenkung der Raumtemperatur gewählt werden. Eine Temperaturabsenkung um 1°C führt zu einer Energieeinsparung von 16%.
Auch bauphysikalische Größen (Wärmedämmung von Wänden, Decken und Böden), die den Aufheizvorgang beeinflussen, können digital in die Regelung und Steuerung einbezogen werden und Sensoren an Fenstern und Türen registrieren den Öffnungs- und Schließzustand und geben der Regelung den Befehl, die Wärmezufuhr zu unterbrechen. In Abhängigkeit vom Wärmebedarf kann auch die elektrische Leistungsaufnahme der Umwälzpumpen gesteuert und damit erhebliche elektrische Energie eingespart werden.
Wärmeverlust durch Lüften und unkontrollierte Lüftungsverluste
Um den lebensnotwendigen Sauerstoffbedarf zu decken und gesundheitsschädliche Luftbestandteile wie CO2, Methan und Feinstaub abzuführen, ist regelmäßiges Lüften nach DIN 1946-6 erforderlich. Auch zu hohe Luftfeuchtigkeit, die sich an kühlen Oberflächen wie Wänden und Fenstern niederschlägt, muss durch Lüften reduziert werden, um gefährliche Schimmelbildung zu vermeiden.
Nach Expertenmeinung sollte der Luftwechsel das 0,5-fache des Raumvolumens pro Stunde betragen. Dabei wird alle 30 Minuten die Hälfte der Raumluft ausgetauscht. Bei Klimaanlagen, z.B. in Passivhäusern, ist dies automatisch gewährleistet. In Räumen ohne Klimaanlage muss die Frischluft durch regelmäßiges Stoßlüften ausgetauscht werden. Dauerlüften über geöffnete Fenster führt zu unvollständigem Luftaustausch und hohen unkontrollierten Wärmeverlusten.
Auch undichte Fenster und Türen erhöhen die Wärmeverluste während der gesamten Heizperiode. Zusätzliche Dichtungen im Falzbereich undichter Fenster und Türen reduzieren die Wärmeverluste erheblich. Dies gilt auch für Innentüren, die unterschiedlich beheizte Räume voneinander trennen, z. B. Flure mit 16°C Raumtemperatur, die an Wohnräume mit 20°C Raumtemperatur angrenzen.
Ein Papiertest gibt Aufschluss über die Dichtheit von Fenster- und Türfalzen. Lässt sich das Papier leicht durch die Falze ziehen, ist eine zusätzliche Abdichtung mit P-Hohlprofil-Gummidichtungen erforderlich. Haustüren mit doppelten Falzen können auch in beiden Falzen abgedichtet werden. Bei größeren Leckagen sind Energieeinsparungen von bis zu 30 % des Heizwärmebedarfs möglich.
Kontrolliertes Lüften
Für die Erwärmung der Frischluft wird ein weiterer großer Wärmebedarf benötigt. Durch kontrollierte Lüftung in Verbindung mit Wärmerückgewinnungsanlagen, z.B. Wärmepumpen, Plattenwärmetauscher etc. können diese Verluste deutlich reduziert werden.
Für den Passivhausstandard sind diese Anlagen unverzichtbar. Stationäre Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung aus der Abluft können auch im Bestand ohne großen Aufwand nachgerüstet werden.
Der Einbau eines stationären Lüftungssystems wird im Demonstrationsprojekt illustriert.
