Energieeffiziente Gebäude |
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Ein durchschnittliches Gebäude braucht viel mehr Heizenergie als ein Energieeffizientes. Vor 20 Jahren war ein Gebäude mit einem spezifischen Heizölverbrauch von 10 Liter pro Quadratmeter und Jahr wärmetechnisch ein sehr gutes Haus. Heute würde man in der Schweiz dafür keine Baubewilligung mehr erhalten. In dieser Übersicht werden verschiedene Massnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs aufgeführt. Ausserdem werden Sofortmassnahmen genannt, die keinerlei Investitionen benötigen.
| Neubau: |
Bei einem Neubau liegen die Mehrkosten eines energetisch sehr guten Gebäudes gegenüber einem üblichen Gebäude im Bereich von 5 bis 15%. Ein energieeffizientes Gebäude hat eine kompakte nach Süden offene Form, eine etwas dickere Dämmung, etwas bessere Fenster, nur wenig Wärmebrücken, Sonnenkollektoren für das Warmwasser und vielleicht eine Komfortlüftungsanlage oder wenigstens die Vorbereitung für die erforderlichen Luftkanäle. Bei der Ausrüstung sollten auch energiesparende Grossgeräte und Beleuchtungskörper gewählt werden. |
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| Sanierung: |
Durch eine wärmetechnische Gebäudesanierung kann der Heizenergieverbrauches um bis zu 90% reduziert werden. Bei den momentan relativ tiefen Energiepreisen würde sich so eine Investition bei einem Durchschnittshaus erst nach etwa 50 Jahren auszahlen. Da die Preise für Energie mit an Sicherheit grenzener Wahrscheinlichkeit steigen werden, wird die Rückzahlungsdauer deutlich kürzer ausfallen. Wenn eine energetische Gebäudesanierung mit sowieso erforderlichen Renovationsarbeiten wie Fensterersatz verrechnet wird, lohnt sie sich noch mehr. Eine Zusammenstellung der Kosten und Einsparungen am Beispiel eines Einfamilienhauses ist unter Sanierungskosten zu finden. |
Vermindern von Wärmeverlusten
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Effiziente Anlagen und Geräte
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Sofortmassnahmen
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Kosten und Nutzen einer Gebäudesanierung
Mit einer energetischen Gebäudesanierung kann sehr viel Heizenergie eingespart und der Wohnkomfort gesteigert werden. Die grössten Energieeinsparpotentiale stecken in einer guten Wärmedämmung der Aussenwände und des Daches, sowie im Ersatz der Fenster. In diesem Beitrag werden neben der Energieeinparung auch die Kosten und die Rückzahldauer am Beispiel eines Musterhauses aufgezeigt.
Eine energetische Gebäudesanierung bringt eine erhebliche Komfortverbesserung durch eine behagliche Innentemperatur im Winter und Sommer. Ausserdem ist sie eine gute Gelegenheit, Verbesserungen, Modernisierungen und Verschönerung an einem Gebäude zu realisieren.
Mit Energiekosten von 10 Rappen pro kWh Heizenergie (1 Franken pro Liter Heizöl) liegt die Rückzahldauer der Sanierungskosten im Bereich von 50 Jahren, welche mit erforderlichen Unterhaltsarbeiten für den Erhalt des Gebäudes sowie Förderbeiträgen (Bund, Kanton, Gemeinde ...) reduziert werden kann. Mit grosser Wahrscheinlichkeit werden aber die zukünftigen Energiekosten bedeutend höher liegen, womit die Rentabilität zunimmt.
Bei den derzeitigen Energiekosten ist die Rückzahldauer von Sanierungsmassnahmen aus rein energetischen Gründen sehr lang. Da bei den meisten Sanierungsmassnahmen der Arbeitsanteil dominiert, sollte nicht am Material gespart werden. Wenn sanieren, dann mit einer guten Dämmstärke (Richtgrösse etwa 20 cm) und Fensterqualität (Richtgrösse U-Wert 1 W/m²K für das ganze Fenster, nicht nur das Glas).
Das Sanierungpotential lässt sich am einfachsten über den Heizenergieverbrauch abschätzen. Wenn pro Quadratmeter beheizter Fläche (inklusive Mauergrundflächen) mehr als 100 kWh Energie (10 Liter Heizöl oder 10 m³ Erdgas) im Jahr verbraucht wird, dann kann eine energetische Sanierung während der Lebensdauer der Massnahmen rentabel sein.
Thermografische Gebäudeaufnahmen bringen bei einem schlecht gedämmten Gebäude nur die Einsicht, dass viel Wärme verloren geht. Diese Erkenntnis erhält man aber auch, wenn keine oder nur eine geringe Wärmedämmschicht vorhanden ist, denn auch dicke Mauern (Ausnahme: spezielle Isoliersteine) haben nur eine geringe Isolationswirkung. Thermografische Analysen sind aber ein sehr gutes Werkzeug um die Qualität einer Sanierung oder eines Neubaus zu kontrollieren.
Beispiel einer energieeffizienten Sanierung an einem Musterhaus
Dieses Anschauungsbeispiel soll einen Eindruck von den Kosten und Einsparungen einer Gebäudesanierung vermittlen. Als Model wird folgendes Beispielhaus verwendet:
| Einfamilienhaus mit 200 m² beheizter Fläche | Als Altbau | Nach Sanierung |
|---|---|---|
| Wärmedämmung | 4 cm | 20 cm |
| Wärmeleitwert U-Wert Dach, Fassade | 0.7 W/m²K | 0.2 W/m²K |
| Jährlicher Heizölverbrauch | 4000 l/a | 400 l/a |
| Spezifischer Heizölverbrauch | 20 l/m²a | 2 l/m²a |
Bei den untenstehendenen Zahlen wurde ein Energiepreis von 10 Rp./kWh angenommen. Die Sanierungskosten haben eine Genauigkeit von ±25%, wobei Förderbeiträge und Steuervergünstigungen nicht eingerechnet sind.
| Einfamilienhaus vor und nach der Sanierung | Als Altbau | Nach Sanierung | Einsparung | Kosten | Payback Zeit |
|---|---|---|---|---|---|
| Einheiten | kWh/a | kWh/a | kWh/a | CHF | Jahre |
| Wärmeverluste | 38'000 | 13'800 | 24'200 | 140'000 | 60 |
| Dach 100 m² (Estrichboden) | 6'000 | 1'700 | 4'300 | 10'000 | 20 |
| Fassade 150 m² | 9'000 | 2'600 | 6'400 | 40'000 | 60 |
| Boden, Keller unbeheizt (Sanierung Kellerdecke) | 2'500 | 1'700 | 800 | 5'000 | 60 |
| Wärmebrücken (teilweise aufwendige Massnahmen) | 2'500 | 1'000 | 1'500 | 20'000 | 130 |
| Fenster 50 m² (neu mit U-Wert 1,0 W/m²K) | 11'000 | 4'300 | 6'700 | 40'000 | 60 |
| Lüftung (saniert mit Komfortlüftung) | 7'000 | 2'500 | 4'500 | 25'000 | 60 |
| Energiegewinn | 9'000 | 11'200 | 2'200 | ||
| Sonne (bei Sanierung Fenster Südseite) | 7'500 | 10'000 | 2'500 | 20'000 | 80 |
| Innerer Wärmegewinn (saniert bessere Geräte) | 1'500 | 1'200 | -300 | Stromeinsparung | |
| Erforderliche Heizenergie | 29'000 | 2'600 | 26'400 | ||
| Warmwasser (Sonnenkollektoren, Energiesparbrausen) | 4'000 | 800 | 3'200 | 15'000 | 50 |
| Verluste der Heizung (saniert neue kleinere Heizung) | 7'000 | 600 | 6'400 | 10'000 | 16 |
| Total: Heizenergieverbrauch | 40'000 | 4'000 | 36'000 | 185'000 | 50 |
Als Einzelmassnahme, ohne Sanierung der Gebäudehülle, bringt der Ersatz der Heizung eine geringere Energieeinsparung, ausser wenn die Heizung viel zu gross ist. (Heizungsdimensionierung).
Nutzen und Kosten eines energieeffizienten Neubaues
Bei einem Neubau sind die Mehrkosten eines energetisch sehr guten Gebäudes gegenüber einem üblichen Gebäude bedeutend tiefer, so dass sich Ausführungen bis auf einen Energieverbrauch von 20 kWh (2 Liter Heizöl) pro Quadratmeter und Jahr lohnen.
Heizenergieverbrauch eines Gebäudes
Der Heizenergieverbrauch eines energieeffizienten Gebäudes liegt über zehnmal tiefer als der eines schlechten Altbaus, oder fünfmal tiefer als der eines 20-jährigen "Neubaus". In diesem Beitrag werden die einzelnen Wärmeverluste und die Energiegewinne analysiert sowie Tipps zur Reduktion beziehungsweise Steigerung dieser gegeben. Ausserdem wird der Heizwärmeverlust eines Einfamilienhauses vor und nach einer energetischen Sanierung verglichen.
Der Heizenergieverbrauch eines Gebäudes wird von 3 Bereichen beeinflusst. Den Wärmeverlusten durch die Aussenhülle, dem Warmwasser und Heizungsverlusten sowie dem Energiegewinn durch die Sonne und die Bewohner.
Altbau mit 4000 Liter Heizölverbrauch im Jahr.
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Neubau mit 400 Liter Heizölverbrauch im Jahr.
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Wenn man die Energieverluste über die einzelnen Elemente der Gebäudeoberfläche vor und nach einer "perfekten" Sanierung vergleicht, erkennt man, dass die prozentualen Anteile ähnlich sind. Bei einem Neubau können die Wärmeverluste in den Boden (Keller) deutlich tiefer liegen, bei einer Sanierung wäre der Aufwand unverhältnissmässig hoch. In der untenstehenden Abbildung sind die Energieverluste proportional zur dargestellten Fläche.
Energieverluste in einem Altbau
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Energieverluste nach der Sanierung
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Wärmeverluste durch die Aussenhülle
Das Grundkonzept eines energetisch guten Gebäudes ist eine durchgehende Wärmedämmschicht über die beheizte Gebäudeoberfläche. Dadurch werden Wärmebrücken und Lecks vermieden.
- Dach: Mit einer dicken Wärmedämmschicht können die Wärmeverluste durch das Dach reduziert werden. Bei Holzkonstruktionen ist das Abdichten des Daches gegen das Entweichen von warmer Luft schwierig, da das Holz feuchteabhängig quillt und schwindet.
- Fassade: Wie beim Dach werden die Wärmeverluste mit einer Wärmedämmschicht vermindert. Bei einer Innendämmung besteht die Gefahr, dass sich hinter der Dämmung Kondenswasser sammelt und Schaden anrichtet, wenn die Raumfeuchte zu hoch ist.
- Boden oder Keller: Die Wärmedämmung zum Erdreich wird aus praktischen Gründen bei Sanierungen meistens von innen gemacht. Bei Neubauten sollte das ganze Gebäude auf eine Wärmedämmung (zum Beispiel Schaumglasplatten) gestellt werden.
- Wärmebrücken: Wärmebrücken sind ungewollte Kühlrippen (Wärmeleiter nach aussen) eines Gebäudes. Zum Beispiel eine Betondecke, welche auch Balkonboden ist. Viele Wärmebrücken sind im Bereich des Erdreichs, bei Brüstungen, Fenster- und Türeinfassungen. Es gibt auch punktuelle Wärmebrücken, zum Beispiel bei der Befestigung von Fassadenteilen mit metallischen Elementen. Bei einer umfassenden energetischen Gebäudesanierung können unberücksichtigte Wärmebrücken einen wesentlichen Anteil der Wärmeverluste ausmachen.
- Fenster: In den letzten 15 Jahren hat sich die Wärmedämmfähigkeit von Fensterglas um den Faktor 3 verbessert. Die heutigen Gläser haben innen eine spezielle Reflexionsschicht, welche die Strahlungsverluste reduziert. 3 Scheiben vermindern die Wärmeübertragung des dazwischen zirkulierenden Gases besser als 2 Scheiben. Die heutigen Fenstergläser haben im Gegensatz zu früher einen besseren Wärmedämmwert pro Fläche (U-Wert von 0,8 W/m²K) als der Fensterrahmen, welcher auch verbessert wurde. Das heisst, heute hat ein grosses Fenster ohne Sprossen einen besseren U-Wert als viele kleine Fenster mit der gleichen Fläche.
- Lüftung: Ein üblicher Altbau hat vor allem im Bereich der Fenster, Türen und im Dach Leckstellen, welche den erforderlichen Luftwechsel ermöglichen. Dieser Luftwechsel verursacht in der kalten Jahreszeit aber einen erheblichen Wärmeverlust über die entweichende warme Luft. Gute Neubauten sind ziemlich luftdicht, die Dichtigkeit kann mit einem sogenannten Blow-Door-Test überprüft werden. Um den immer noch erforderlichen Luftwechsel zu ermöglichen, sollten die Bewohner die Räume regelmässig kurz lüften, indem die Fenster für ein paar Minuten geöffnet werden. Ein dauerndes Schrägstellen der Fenster in der kalten Jahreszeit verursacht einen Wärmeverlust von über 1500 kWh pro Jahr. Um den Wärmeverlust durch das Lüften zu reduzieren, werden immer öfter Komfortlüftungsanlagen eingebaut. Die warme "verbrauchte" Luft wird in der Küche und den Toiletten über Rohrleitungen abgesaugt, im Lüftungsgerät übergibt sie ihre Wärme der kalten Aussenluft, welche in den Wohn- und Schlafbereich geführt wird. Der Wärmeverlust über den Luftwechsel kann damit mehr als halbiert werden.
Warmwasser und Verluste der Heizung
- Warmwasser: Der Warmwasserverbrauch hängt stark von den Bewohnern ab. Im Allgemeinen wird für die Körperpflege am meisten Warmwasser verbraucht. Mit Energiesparbrausen und kurzer Duschdauer kann der Warmwasserverbrauch um mehr als die Hälfte reduziert werden. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, das Warmwasser über eine Sonnenkollektoranlage aufzubereiten und so weitere 60% Heizenergie einzusparen. Bei genügend grossem Warmwasserspeicher kann im Sommer die Heizung ganz abgestellt werden, womit erhebliche Heizungsverluste vermieden werden.
- Heizungsverluste: Eine übliche Ölfeuerung hat einen Verbrennungswirkungsgrad von über 92%. Da die meisten Heizungen eine viel höhere Leistung haben, als benötigt wird und für das Anfahren auch Energie brauchen, sinkt der Gesamtwirkungsgrad auf etwa 85%. Bei "schlechten" Heizungen kann dieser Wert bedeutend tiefer sein.
Energiegewinn
In einem Gebäude gibt es nicht nur Wärmeverluste sondern auch Wärmegewinne.
- Sonneneinstrahlung: Ein gutes Fenster auf der Südseite gewinnt durch die Sonneneinstrahlung in der kalten Jahreszeit mehr Wärme für das Gebäude, als es durch die Temperaturdifferenz Wärme verliert. Bedingung ist, dass die Sonnenstrahlung in den Raum eindringen kann und dass hinter dem Fenster die Wärme aufgenommen werden kann. Durch grosszügige Fensterflächen zwischen der Südost- und Südwestseite und keine oder nur wenige kleine Fenster in den übrigen Himmelsrichtungen kann ein erheblicher Energiegewinn erzielt werden. Es gibt Gebäude, sogenannte Passiv- oder Nullenergiehäuser, welche mit diesem Trick keine Heizung mehr brauchen. In der warmen Jahreszeit muss für eine gute Abschattung der Südfenster gesorgt werden, damit es in den Räumen nicht zu heiss wird. Es gibt auch Fassadensysteme, welche die Sonneneinstrahlung nutzen, Stichwort "Transparente Wärmedämmung".
- Innerer Wärmegewinn: Als innerer Wärmegewinn wird die Abwärme der Bewohner, Geräte und Anlagen während der Heizperiode bezeichnet. Eine gezielte Vergrösserung dieser Abwärme ist energetisch nicht sinnvoll, da diese einen erhöhten Stromkonsum bewirken. In einem energieeffizienten Gebäude wird darauf geachtet, dass man Haushaltsgeräte mit einem hohen Wirkungsgrad und Elektronikgeräte mit geringen Standbyverlusten einsetzt, da Elektrizität wertvoller als Raumwärme ist.