Energieeffiziente Nichtwohngebäude
Grundlagen, Beispiele und Bilanzierungsansätze nach DIN V 18599
Achim Hamann
2017, 296 S., 78 Abb. und 23 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag
ISBN 978-3-8167-9768-5
Grundlagen, Beispiele und Bilanzierungsansätze nach DIN V 18599
Achim Hamann
2017, 296 S., 78 Abb. und 23 Tab., Hardcover
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ISBN 978-3-8167-9768-5
Inhalt
Vierzig Prozent des bundesweiten Wärmeverbrauchs durch die Gebäudebeheizung wird durch Nichtwohngebäude verursacht, aber erst seit dem Jahr 2015 wird der Effizienzhaus-Standard bei Nichtwohngebäuden gefördert und somit gewürdigt.
Die Realisierung von energieeffizienten Nichtwohngebäuden sowie deren energetische Bilanzierung sind komplexe Aufgabenstellungen, denn die Planung eines energieeffizienten Nichtwohngebäudes sowie der Bau oder das Modernisieren erfordern integrale und interdisziplinäre Ansätze. Zusätzlich sind Prozesse auf der Stadtebene notwendig, damit die Transformation hin zu einer zukunftsfähigen Stadtentwicklung bzw. Smart City gelingt. Die anstehenden Baumaßnahmen verursachen dabei Investitionskosten auf der Stadtebene, die für volkswirtschaftliche und politische Betrachtungen von Interesse sind.
Daher wendet sich dieser Leitfaden an alle am Bau beteiligten Planer (Architekten und Ingenieure), Bauausführende (Generalunternehmer und Teilleistungsunternehmer), an Investoren und Immobilienökonomen, an Facilitymanager, Projektentwickler, Banken, Politiker und Stadtplaner.
Der Leitfaden erläutert die wesentlichen Grundlagen zur Bilanzierung und beschreibt Bilanzierungsbeispiele nach DIN V 18599 zu verschiedenen Nichtwohngebäudetypen. Ziel ist es, Energieeffizienzhäuser nach KfW-Standards zu realisieren.
Darüber hinaus werden Handlungsempfehlungen und immobilienökonomische Aspekte für die Stadtebene aufgezeigt. Die Darstellung von Trends und zukunftsfähigen Lösungsansätzen runden den Leitfaden ab.
Verfügbare Formate
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
Teil I: Einführung
1 Einleitung
2 Historie der Nichtwohngebäude
2.1 Das vorindustrielle Zeitalter bis heute
2.2 Das Industriezeitalter und die Moderne
2.3 Die heutige Dienstleistungsgesellschaft
2.4 Großflächige Nichtwohngebäude des Handels und Gewerbes
2.5 Heutige Sanierungsprojekte
2.6 Zusammenfassung zum Sammelsurium der Gebäudetypen
3 Von den Anfängen des Wärmeschutzes über KfW bis BIM
3.1 1929: Die DIN V 4701
3.2 1952: Die DIN 4108
3.3 1977: Die Einführung der Wärmeschutzverordnung
3.4 1978: Die Einführung der Heizanlagenverordnung
3.5 2002: Die Geburtsstunde der Energieeinsparverordnung
3.6 2005: Die Vornorm DIN V 18599 erblickt das Licht der Welt
3.7 2009: Das Erneuerbare Energien Wärmegesetz, ein Meilenstein
3.8 2015: Die KfW-Effizienzhausförderung für Nichtwohngebäude
3.9 2016: Aktuelle Randbedingungen der Bilanzierung
3.10 Ab 2017: Building Information Modeling und energieeffizientes Bauen
4 Politische Zielsetzungen, Handlungsempfehlungen für die Stadtebene
4.1 2019: Niedrigstenergiegebäude und klimaneutraler Gebäudebestand
4.2 1990–2050: CO2-Reduzierung um 80 bis 90 % und Szenarien
4.3 2010–2050: Handlungsempfehlungen für die Stadtebene
4.4 2016: Das »Klima-Profit-Netzwerk« als Instrument zur Modernisierung des Nichtwohngebäudebestands
4.5 Nach 2016: Übergang auf die Gebäudeebene bzw. zum Effizienzhausstandard
4.6 Zusammenfassung und Überleitung zu Teil II
Teil II: Leitfaden
5 Die wichtigsten Planungsgrundlagen und ihre Einflüsse auf die Bilanzierung
5.1 Exkurs: Modellgebäude zu Nichtwohngebäudetypen
5.2 Planungsgrundlage EnEV
5.3 Planungsgrundlage EEWärmeG
5.4 Planungsgrundlage DIN 4108: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden
5.5 Anmerkungen zur DIN 4701-10: Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen
5.6 Planungsgrundlage DIN EN ISO 6946: Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren
5.7 Grundlagen und Einflüsse auf die Bilanzierung bei Anwendung der DIN EN ISO 13370: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Wärmeübertragung über das Erdreich
5.8 Anmerkungen zur DIN EN ISO 13788: Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen
5.9 Grundlagen nach DIN EN ISO 13789: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Spezifischer Transmissions- und Lüftungswärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren
5.10 Grundlagen nach DIN EN ISO 13790: Energieeffizienz von Gebäuden – Berechnung des Energiebedarfs für Heizung und Kühlung
5.11 Grundlagen nach DIN EN ISO 10211: Wärmebrücken im Hochbau – Wärmeströme und Oberflächentemperaturen
5.12 Einflüsse auf die Bilanz und Erläuterungen zur Bilanzierung nach DIN V 18599 Teil 1 bis 11: Energetische Bewertung von Gebäuden
5.13 Zusammenfassung und Überleitung zu Beispielen
6 Umsetzen des KfW-Effizienzhaus-Standards an Beispielen
6.1 Allgemeines
6.2 Das Bürogebäude
6.3 Das Hotel mit Gastronomie
6.4 Das Produktionsgebäude mit Verwaltung
6.5 Großflächige Handelsgebäude: 17 °C Innenraumtemperatur, keine Kühlprodukte
6.6 Großflächige Handelsgebäude: 21 °C Innenraumtemperatur, mit Kühlprodukte
6.7 Die Logistik- und Gewerbehalle mit Verwaltung
6.8 Zusammenfassung und Überleitung zu Teil III
Teil III: Immobilienökonomie und sonstige Trends mit Blick auf einen nachhaltigen Nichtwohngebäudebestand
7 Modellansatz zur Abschätzung des Investitionsvolumens auf der städtischen Ebene zur energetischen Modernisierung des Nichtwohngebäudebestands
7.1 Allgemeines
7.2 Ausgangssituation
7.3 Stand der Forschung
7.4 Vorgehensweise und Zielsetzung am Beispiel Wuppertal-Vohwinkel
7.5 Methodische Vorgehensweise beim Modellieren des Bestands
7.6 Beschreibung des Modellansatzes für die Stadtteilebene
7.7 Ergebnisse bei Anwendung des Modells auf einen Stadtteil und die Hochrechnung auf Stadtebene am Beispiel Wuppertal
7.8 CO2-Szenarien bis zum Jahr 2050
7.9 Nutzen für immobilienökonomische Betrachtungen
7.10 Notwendiges Investitionsvolumen am Beispiel von Wuppertal-Vohwinkel bis 2020
8 Trends und zukunftsfähige Lösungsansätze
8.1 Virtuelle Kraftwerke und Energiespeicher in Gebäuden
8.2 Weitere geothermische Möglichkeiten
8.3 Power to Gas
8.4 Bauteile aus PCM – Phase Change Materials
8.5 Sonstige Bilanzierungsansätze zu nachhaltigen Gebäuden
8.6 Smart City
Teil IV: Ausblick
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Quellenverzeichnis
Liste der Normen bzw. Grundlagen im Teil »Leitfaden«
Stichwortverzeichnis
Autoreninfo
Achim Hamann ist promovierter Bauingenieur und hat zusätzlich Umweltwissenschaften und Technisches Gebäudemanagement studiert. Seit 1990 ist er in der Wasser- und Immobilienwirtschaft tätig. Im Rahmen der Architektur- und Ingenieurleistungen beschäftigt er sich schwerpunktmäßig mit interdisziplinären und integralen Planungsaufgaben bei Wohn- und Nichtwohngebäuden.
Publikationslisten zum Thema:
Nichtwohngebäude, Energetische Bewertung, DIN 18599, EnEV, Praxisbeispiel,
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Ohne Probleme halten Sie die zulässigen Maßtoleranzen ein. Sie sorgen für einen reibungslosen Bauablauf ohne Nachbesserungen oder Minderungen. Jetzt gilt die neue DIN 18202:2019-07 Toleranzen im Hochbau - so setzen Sie die Neuerungen beim Boxprinzip hieb- und stichfest um! Die neue DIN 18202 Toleranzen im Hochbau gilt seit dem 1. Juli 2019. Ab sofort müssen Sie neue Anforderungen beachten. Denn Sie sind für Einhaltung der Toleranzen verantwortlich. Neu sind z. B.: - die Anwendung des Boxprinzips, das einen Hüllkörper definiert, innerhalb dem alle Punkte einer Bauteiloberfläche liegen müssen. - die Ausweitung Ihrer Prüfpflichten zur optimalen Objektüberwachung. - die Pflicht, zusätzliche Angaben zu Messpunkten zu berücksichtigen. Ab sofort muss die dritte Längenmessung in der Bauteilmitte angegeben werden. Und das sind Ihre klaren Vorteile: - Alle neuen und geänderten Toleranzvorgaben nach der neuen DIN 18202 - für Ihre haftungssichere Planung und Ausführung. - Jetzt erfüllen Sie Ihre zusätzlichen Prüfpflichten - somit gewährleisten Sie Qualität und Terminsicherheit und vermeiden teure Folgekosten - Mit den praktische Arbeitshilfen, wie Checklisten und Musterformulare auf CD-ROM, sparen Sie Zeit und haben Sicherheit in allen Haftungsfragen. Ohne Probleme halten Sie die zulässigen Maßtoleranzen ein. Sie sorgen für einen reibungslosen Bauablauf ohne Nachbesserungen oder Minderungen. Aus dem Inhalt: - Übersicht der Änderungen der DIN 18202 - Toleranzen im Hochbau insbesondere DIN 18202 - Welche Regelwerke gelten für Maßtoleranzen - Grenzen der DIN 18202 - Grauzonen in der DIN 18202 - Berücksichtigung von Toleranzen in der Planung - Aus welchem Grund entstehen Maßabweichungen - Maßgerechtes Bauen - Grundlagen der Planung - Passungsüberlegungen und -berechnungen - Ausführungs- und Detailplanung - Planung von Schnittstellen - Todsünden bei der Bauplanung und -ausführung - Messmethoden und Prüfungen von Maßtoleranzen - Maßkontrolle nach DIN 18202 - Wie genau kann Messen sein? - Anwendungsbereiche, - Messverfahren und Me
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Erarbeitung von Bewertungsverfahren zur Berücksichtigung der Eigenschaften von PCM-Produkten im Rahmen der DIN V 18599 und DIN 4108 Teil 2. Abschlussbericht
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Für den Einsatz von Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials, PCM) werden heute in der Baupraxis bereits verschiedene Systeme umgesetzt. Die Einsatzbereiche umfassen dabei passive Systeme (Bauplatten) sowie aktive bzw. hybride Systeme (Kühldecken und -wände, Lüftungsanlagen und Speicher). Eine rechnerische Bewertung der energetischen Effekte von PCM sowie die Auswirkungen auf den thermischen Komfort kann mittels thermischen Simulationsrechnungen auf Stundenbasis erfolgen. Im Rahmen der rechtlich erforderlichen Nachweisverfahren finden thermische Simulationsrechnungen nur in Ausnahmefällen (EnEV) bzw. nicht als Regelverfahren (DIN 4108-2) Anwendung. Wünschenswert wäre die Möglichkeit, den Einsatz von PCM in die normativen Berechnungsverfahren zu implementieren, um so eine energetische Bewertung dieser Systeme auch im Rahmen der Nachweisführung - d.h. für eine weiter verbreitete Anwendung - zu ermöglichen. Dabei geht es vor allem darum, geeignete Schnittstellen und Algorithmen (Ansätze) zu identifizieren und zu verifizieren.
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Infolge der stetig steigenden Anforderungen der Energieeinsparverordnung an die Reduzierung der Transmissionswärmeverluste der Gebäudehülle und der damit einhergehenden wärmeleittechnischen Optimierung moderner Ziegelbaustoffe, wird modernes Ziegelmauerwerk in niedrigen Rohdichte- und Druckfestigkeitsklassen hergestellt. Diese sind jedoch nicht in der Tabelle in DIN EN 1627 erfasst. Daher sind hochwärmedämmende Ziegel mit geringen Druckfestigkeiten derzeit als Befestigungsgrund für einbruchhemmende Bauelemente normativ nicht nachgewiesen. Ziel des Forschungsvorhabens war es somit allgemeingültige Aussagen zur Eignung von hochwärmedämmendem Ziegelmauerwerk hinsichtlich der Montage von einbruchhemmenden Bauelementen nach DIN EN 1627 treffen zu können. Der Schwerpunkt lag hierbei auf den Widerstandsklassen RC2 und RC3.
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Untersuchung der Tragfähigkeit der Verbundfuge von Spritzbetonergänzungen im Hinblick auf das nationale Anwendungsdokument zu DIN EN 14487 und DIN EN 14488. Abschlussbericht
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Im Rahmen der Forschungsarbeit werden experimentelle sowie numerische Betrachtungen zur Tragfähigkeit der Verbundfuge von Spritzbetonergänzungen durchgeführt. Dabei wird der Einfluss der Oberflächenvorbehandlung, der unterschiedlichen Aufrauverfahren und Lage der Auftragsfläche sowie die Art der Applikation des Ergänzungsbetons bei verschiedenen Rautiefen unter Verwendung von zwei verschiedenen, praxisüblichen Spritzbetonmischungen untersucht. Des Weiteren werden die zwangsspannungsinduzierenden Schwindverformungen für beide Spritzbetonmischungen ermittelt. Durch statistische Auswertung der Kleinkörperversuche wird gezeigt, dass der Nachweis der Schubkraftübertragung eines Bauteils, dessen nachträglich aufgeraute Oberfläche mit Spritzbeton verstärkt wird, mit den Bemessungsansätzen von DIN EN 1992-1-1:2011-01 in Verbindung mit DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04 mit der erforderlichen Sicherheit geführt werden kann. Zusätzlich wird ein ergänzender Formulierungsvorschlag für DIN 18551:2014-08 unterbreitet.
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Die Brandlastberechnung für Industriebauten erfolgt in Deutschland entsprechend der DIN 18230-1. Brandlasten bestehen in den meisten Fällen aus verschiedenen brennbaren Feststoffen und Flüssigkeiten, die in Abhängigkeit ihrer Lagerungsart, ihren stofflichen Eigenschaften und den Ventilationsbedingungen unterschiedliche Wärmeleistungen zur Folge haben. Als Eingangsgröße zur Brandlastberechnung berücksichtigt der sogenannte Abbrandfaktor m (m-Faktor) das individuelle Abbrandverhalten von Feststoffen und Flüssigkeiten. Der m-Faktor ist ein dimensionsloser Beiwert, der den Temperatur-Zeit-Verlauf in einem Vergleichsbauteil bei Abbrand eines Stoffes oder Stoffgemisches unter Bezug auf sägerauhes Fichtenholz bewertet. Die Bestimmung des m-Faktors erfolgte bis vor einigen Jahren entsprechend der DIN 18230-2 in dem m-Faktor-Ofen. Bis zu der Verschrottung des letzten in Deutschland existierenden m-Faktor-Ofens wurden mehr als 100 m-Faktoren von verschiedenen Stoffen ermittelt. Zurzeit ist es nicht möglich m-Faktoren für Brandlastberechnungen experimentell zu bestimmen. Da infolge industrieller Entwicklungen zunehmend neu entwickelte Stoffe auf den Markt kommen, deren Abbrandverhalten zu bestimmen ist, ist es notwendig, ein alternatives Verfahren zur Brandlastermittlung zu entwickeln. Dazu werden im Rahmen eines durch das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) geförderten Forschungsprojektes experimentelle Untersuchungen durchgeführt. International wird das Abbrandverhalten von Feststoffen und Flüssigkeiten durch die Verbrennungseffektivität bestimmt. Die Verbrennungseffektivität ist das Verhältnis der während einer Verbrennung effektiv freigesetzten Wärme (effektive Verbrennungswärme) zu der theoretisch maximalen Wärmefreisetzung (Heizwert). Grundlage zur experimentellen Bestimmung der Verbrennungseffektivität ist die Wärmefreisetzungsrate. Um bisher gemessene m-Faktoren nicht verwerfen zu müssen und das Abbrandverhalten zukünftig mit einer der DIN 18230-1 äquivalenten Methode der Brandlastbestimmung zu
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Im Rahmen des Zukunft-Bau-Forschungsvorhabens "DIN V 18599 für Wohngebäude - verbesserte Bewertungsansätze und Überprüfung der Anwendungsmöglichkeit auf das Effizienzhaus-Plus Konzept" wird die Anwendbarkeit der DIN V 18599 auf Wohngebäude untersucht und bewertet, die ein über das der baulichen Referenzausführung nach EnEV 2009 hinausgehendes Wärmeschutzniveau aufweisen. Die Auswertungen erfolgen auf Grundlage eines vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik für die Projektbearbeitung zur Verfügung gestellten Microsoft-Excel Berechnungswerkzeugs auf Nutzenergiebedarfsebene. Dieses Berechnungswerkzeug ermöglicht einerseits eine Bilanzierung nach alter (2007) und neuer (2011) Fassung der DIN V 18599. Darüber hinaus können auch einzelne Einflüsse der Normenüberarbeitung hinsichtlich ihrer energetischen Auswirkungen quantifiziert werden. Die Bewertung, inwieweit das sehr instationäre thermische Zeitverhalten von Gebäuden auf hohem Wärmeschutzniveau durch das Monatsbilanzverfahren nach DIN V 18599 "richtig" abgebildet wird, erfolgt anhand einer Gegenüberstellung zu Simulationsrechnungen (Software HAUSer), für welche Klimadatensätze auf Stundenbasis zugrunde gelegt werden. Ausgehend von den Untersuchungen zur Abhängigkeit des Nutzenergiebedarfs vom Wärmeschutzniveau, die getrennt für den Sommer- und Winterfall durchgeführt werden, erfolgen weitere Berechnungen zum Nachweis des Effizienzhaus-Plus-Standards. Für diesen Nachweis ist die Anwendung der DIN V 18599 unter Zugrundelegung des Referenzklimas Deutschland vorgeschrieben. Die Ergebnisse dieser Berechnungen zeigen, wie sich der Ansatz dieses Referenzklimas hinsichtlich des Effizienzhaus-Plus Nachweises im Vergleich zu einer standortbezogenen Bewertung auf Basis der 15 für Deutschland verfügbaren Testreferenzjahresdatensätze darstellt. Die standortbezogenen Ertragsrechnungen zu Photovoltaikanlagen werden im Rahmen dieser Berechnungen zum einen nach DIN V 18599-9:2011-12 und zum anderen über Simulationsrechnungen auf Stundenbasis (Software Polysun) angestellt. Über die Be
Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.
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