1 Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff ♦ Wolfenbüttel EnEV – EEWärmeG – 2016 Was kommt da auf uns zu? Mit dem Primärenergiefaktor 1,8 zum stromsparsamen Gebäude?

1 Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff ♦ Wolfenbüttel

EnEV – EEWärmeG – 2016

Was kommt da auf uns zu?

Mit dem Primärenergiefaktor 1,8 zum stromsparsamen Gebäude?

Prof. Dr.- Ing. Dieter Wolff Ostfalia - Hochschule Wolfenbüttel


Peter Meier wohnt mit seiner 4-köpfigen Durchschnittsfamilie in einem nach der neuen EnEV fertiggestellten „Niedrigenergie-haus” mit 130 m2 beheizter Wohnfläche (Technik: Gasbrenn-wertkessel mit Warmwasserspeicher, alle Komponenten in der thermischen Hülle).

Die Gasrechnung von 2003 (Jahr mit durchschnittlichem Klima) zeigt einen Gesamtendenergieverbrauch von knapp 18 000 kWh bezogen auf den Brennwert. Er soll 1023 € bezahlen.

Gerechnet hatte er mit einem Verbrauch von 9750 kWh/a und einer Rechnung von 563 €, denn der nach EnEV 2002 vorgeschriebene „Energiebedarfsausweis” wies einen durchschnittlichen Endenergiebedarf von 75 kWh/(m²∙a) aus

Bereits vor 10 Jahren in 2004: Peter Meiers Rückblick auf die EnEV 2002


Peter Meiers Erwartung 75 kWh/(m²·a) · 130 m²

= 9750 kWh/a

Rechenwert mit der künstlichenNutzfläche AN nach EnEV 2002

75 kWh/(m²·a) · 160 m²

= 12 000 kWh/a

Berücksichtigung derunrealistischen Raum- undKlimadaten und der zuoptimistischen Annahmen in denNormen DIN V 4701-10 und DIN V4108-6

12 000 kWh/a · 1,33

= 15 960 kWh/a.

Berücksichtigung der Verrechnungdes Gasversorgungsunternehmenauf den Brennwert

15960 kWh/a · 1,1

= 17 716 kWhHo/a

Verbrauch 2003 knapp 18 000 kWh/a

Im Jahr 2004: Peter Meiers Rückblick auf die EnEV 2002


Dieses Problem speist mittlerweile ganze Pressekampagnen


Man sollte sich vom Bilanzierungsprinzip für den End--- bzw. Primärenergienachweis nach der EnEV verabschieden.

Die EnEV sollte v. a. die Möglichkeit bieten, zwischen baulichen und anlagentechnischen

Alternativen Kompensationsmöglichkeiten zu schaffen. Das war eine falsche Strategie!

Die drastisch gestiegenen Energiepreise und der nicht mehr in Frage gestellte Klimawandel erfordern ein viel höheres Anforderungsniveau in einer zukünftigen EnEV, der sich am technisch und selbstverständlich auch wirtschaftlich bestmöglichen Standard für Gebäude und Anlagentechnik orientieren muss.

1. Abschied vom Kompensationsprinzip der EnEV

Nötig: Höchst-Anforderungen an Bauteile und Komponenten

-


• Beste Qualität von Haus und Heizung statt Gegenrechnung


Bisherige Ziele: 20 – 20 – 20 haben nicht den gewünschten Effekt erzielt Besser ersetzen durch alleiniges Ziel: CO2 – Budget bis 2050 einhalten

Strom

Gas, Öl, Braunkohle

Holz

Förderung, Umwandlung (Kraftwerk), Verteilung

Aufbereitung Transport

Förderung, RaffinerieTransport

fP = 3,0(EnEV 02)

fP = 2,4(EnEV 14)

fP = 1,8(EnEV 16)

fP = 1,1(EnEV)

fP = 0,2(EnEV)

auch KWKfP = 1,2

= nicht erneuerbarer Anteil

Hie

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2002 war ein Brennwertkessel mit 90% Nutzungsgrad primärenergetisch günstiger als eine Elektrowärmepumpemit einer Arbeitszahl von 3!

2016 wird für die Elektrowärmepumpe schon eine Arbeitszahl von 1,8 ausreichen, um primärenergetisch besser als der Brennwertkessel abzuschneiden!

Nicht berücksichtigt werden dabei aber höhere CO2-Emissionen und beim heutigen (Wärmepumpen-)Strom-Tarif wesentlich höhere Energiekosten!

Beim CO2-Vergleich müsste die Wärmepumpe eineArbeitszahl von 2,7 aufweisen!

Ist das sinnvolle Energiepolitik in der Energiewende?


• Wirtschaftlich und zur Ressourcenschonung sinnvoll ist heute im Neubau und bei der energetischen Modernisierung:

• Sehr guter Wärmeschutz HT`: 0,25 – 0,3 W/(m²K) und eine einfache und effiziente, aber qualitätsgesicherte Anlagentechnik

• Dazu gehören: sinnvolle nicht zu hohe Fensterflächenanteile, optimierter Kompaktheitsgrad und eine vernünftige Ausrichtung

• Regenerativ ist derzeit nur PV am Gebäude und effiziente Wärmepumpentechnik im Wettbewerb mit Gas-/Ölbrennwert- technik in kleineren Gebäuden sinnvoll. In größeren Wohn- und Nichtwohngebäuden gewinnen Klein-BHKWs an Bedeutung Ist das sinnvoll?

• Holz und Biomasse werden wegen begrenzter Verfügbarkeit an Bedeutung verlieren (BMU – Erfahrungsbericht - EEWärmeG)

• These


• Qualität der Außenbauteile als Mindestwerte beschreiben • Weitergehende Standards durch Förderpolitik setzen

• U-Werte • Wand < 0,2 W/(m²K)

• Dach < 0,15 W/(m²K)

• Keller < 0,3 W/(m²K)

• Fenster < 1,2 W/(m²K)

• Standard von NEH, Passivhaus durch staatliche Werbung bekannt machen. Die Standards gibt es ja schon.


• Erzeugersysteme

• Gas-Öl-Kessel: Brennwerttechnik – Brennstoffpreise - niedrige Investitionen• Pelletheizung: Preisentwicklung – Holz begrenzt – mittlere Investitionen• Wärmepumpe: Wärmequelle – Effizienz in Praxis – hohe Investitionen• Solarthermie: Gratisenergie – Einbindung – mittlere Investitionen• Mini-BHKW: Systemgröße – Brennstoffpreise – hohe Investitionen• Fernwärme: Anschlussdichte – Preise – Investitionen unterschiedlich

• Verteilsysteme

• Bewährte Zweirohrheizung mit Heizkörpern in gut gedämmten Gebäuden • Gedämmt auch im beheizten Bereich - Hydraulischer Abgleich• Im wahren Passivhaus: nur Luftheizung mit KWL und evtl. Notheizkörper

• Wärmeabgabesysteme

• „Schnelle Systeme“ – NT-Betrieb – Plattenheizkörper – Lüftungsheizung

• Gesamtsystem: Einfach – Kompakt – Effizient – Gut gedämmt

• Systemfragen für Raumheizung (RH) und Trinkwarmwasser (TWW)

• Klare Beschreibungen wählbarer Haustechnikkomponenten in EnEV


Praxis: EAV Energieanalyse aus dem Verbrauch: Bewertung von Gebäude und Anlagentechnik DBU-Projekte: Brennwertkessel, OPTIMUS und Solar-Kessel, Neuerkerode 2015


Energieanalyse aus dem Verbrauch

0

10

20

30

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50

60

70

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100

0 5 10 15 20 25

Außentemperatur, in °C

Lei

stu

ng

au

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rau

ch, i

n k

W

Messpunkte


0

10

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40

50

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0 5 10 15 20 25


Lei

stu

ng

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rau

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W

Messpunkte

Winterpunkte

Sommerpunkte

Jahresenergiemenge: 363 MWh/a 34,9 kW · 251 d/a · 24 h/d = 210 MWh/a (58%)

+ 17,5 kW · 365 d/a · 24 h/d = 153 MWh/a (42%)

Monatliche Verbrauchserfassung und Messungen: Datenauswertung als neues Dienstleistungsangebot – Transparenz - Erfolgskontrolle


Grundleistung 17,5 kW

0

10

20

30

40

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70

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0 5 10 15 20 25


Lei

stu

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au

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Messpunkte

Winterpunkte

Sommerpunkte

Grundleistung

Warmwasserleistung


Heizgrenze 15°C

Steigung H = 4,42 kW/K


0

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40

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60

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Lei

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Messpunkte

Winterpunkte

Sommerpunkte

Grundleistung

Winterleistung

Warmwasserleistung


Heizgrenze 15°C

Steigung H = 4,42 kW/K


0

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20

30

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0 5 10 15 20 25


Lei

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W

Messpunkte

Winterpunkte

Sommerpunkte

Grundleistung

Winterleistung

Warmwasserleistung

mittlere Heizleistung 34,9 kW

mittlere Temperatur in der Heizzeit 7,1°C

Schwankungenbei gleicher Außentemperaturbelegen:

Notwendigkeitvon Messungenüber längereZeiträume fürGebäude- undKesseleffizienz

(kein kurzer Heizungscheck)

Beispiel: DBU – Neuerkerode


Quellen für Verbrauchsdaten

Zähler elektrische Hilfsenergie

Gaszähler

Wärmemengenzähler

1. Abrechnungen mit dem Versorger bei leitungsgebundenen Energien

2. Einkaufsbelege bei nicht leitungsgebundenen Energien

3. Unterzähler (Wärmemengen-, Strom-, Wasserzähler)

Qu

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2. Wechselwirkungen zwischen Gebäude- und Anlagentechnik Mehrverbrauch trotz gleich guter Hülle (DBU-Projekte: Kennwerte)

In modernisierten Plattenbauten: bei gleicher Qualität der Außenfassade und gleicher Erzeugung sehr unterschiedliche Heizenergieverbräuche

11- und 14-GeschosserEinrohrheizung

5-GeschosserZweirohrheizung

36 %

64 %

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1998 1999 2000

83 %

17 %

0%

10%

20%

30%

40%

50%

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90%

100%

1998 1999 2000

0%

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30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1998 1999 2000

kontrolliert in der Wohnung abgegeben

über die Leitungen abgegeben

5-GeschosserVerteilung der Heizenergie (unbereinigt)1998, 1999 und 2000(untersuchte Fläche : 106.438 m²)

0%

10%

20%

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40%

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70%

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100%

1998 1999 2000

11-GeschosserVerteilung der Heizenergie (unbereinigt)1998, 1999 und 2000(untersuchte Fläche : 15430 m²)

0%

10%

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40%

50%

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70%

80%

90%

100%

1998 1999 2000

94 kWh/(m²a) 120 kWh/(m²a)


3. Reale Effizienz von Brennwertkesseln (DBU-Projekt)SYMPTOM

In "unbegleiteten" Niedrigenergie-Ein- und Mehrfamilienhäusern werden im Durchschnitt nur Jahresnutzungsgrade von ca. 95% bezogen auf den unteren Heizwert gemessen. Werte liegen um ca. 10 – 15% unter Normnutzungsgraden!

Mittelwert 0,955

0,7000

0,7500

0,8000

0,8500

0,9000

0,9500

1,0000

1,0500

1,1000

70 5 21 4 40 71 34 65 2 53 12 18 17 50 43 13 20 49 36 44 59 31 52 64 51 39 58 41 25 33 38 68 3 63 6 15 47 27 24 10 26 32 61 30 35 7 11 48 1 67 57 8 16 37 45 62 29 66 19 69

Anlagen

Jah

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un

gsg

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4. Optimierung Regelung und Hydraulik (DBU-Projekt: EXPO Kronsberg)SYMPTOM

In einem fünfgeschossigen NEH-Mehrfamilienhaus (ZentraleAbluftanlage) werden folgende Beobachtungen gemacht: Inder Heizzeit tritt in den Erdgeschosswohnungen erhöhteFensterkipplüftung auf, in den Wohnungenim Obergeschoss beschweren sich die Bewohner über unzureichende Raumtemperaturen und Zugerscheinungen.

mögliche Überversorgung

mögliche Unterversorgung

DIAGNOSE

Es wurden weder das Heizrohrsystem noch das zentrale Abluftkanalsystem hydraulisch abgeglichen.

EINSPARPOTENZIAL: 15…30 kWh/(m²a)

neff = 0,4..1,2 h-1 uneinheitlichti = 20…23 °C uneinheitlich


5. Verteilverluste im Haus (DBU-Projekt: EXPO-Kronsberg)

SYMPTOM

In Niedrigenergie-Mehrfamilien-häusern werden in den Innen-fluren erhöhte Raumtemperaturen festgestellt.

DIAGNOSE

Erhöhte Wärmeabgabe der im Estrich verlegten ungedämmten Kunststoffleitungen für die Einzelanbindung aller Heizkörper von einem Wohnungsverteiler („Spaghetti – Verteilung“). Gleichzeitig Abfuhr der Überschusswärme über die Abluftabsaugung in den benachbarten Sanitärräumen.

EINSPARPOTENZIAL 10…20 kWh/(m²a)lokal: ti = 24…25 °C


6. Optimierung von Heizungsanlagen

Optimierung zur Verminderung

des Verschwendungs-potentials für Wärme, der elektrischen Hilfs-

energie für die Pumpe und zur Komfortverbesserung

DBU-PROJEKT: OPTIMUS

Die Optimierung in der Planung und Ausführung umfasst:

1. den hydraulischen Abgleich mit Voreinstellung von Thermostatventilen,

2. die Einstellung der ausreichenden Förderhöhe an der Pumpe3. die Einstellung der Vorlauftemperatur am zentralen Regler.


Verringerung des Verbrauchs thermischer Energie durch Optimierung von 99 auf 78 kWh/(m²a) 21 %

Optimierungsmaßnahmen ohne Investitionen in Komponenten:

• Voreinstellung der Thermostatventile

• Einstellung der optimalen Pumpenförderhöhe

• Optimale Einstellung der Regelung

DBU-OPTIMUS: Einzelbetrachtung - neues MFH in BraunschweigMehrfamilienhaus mit 18 Wohneinheiten, Baujahr 1998, 1250 m² Wohnfläche


spez. Jahresenergieverbrauch1

,6

7,8

17

,3

17

,5

18

,1 20

,3

46

,5 50

,1

65

,2

78

,1

95

,4 99

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10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

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100,0

110,0

En

erg

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[k

Wh

/m²a

]

II.OG Mitte rechts II.OG Mitte links I.OG Mitte I.OG links II.OG links EG rechts II.OG rechts DG rechts DG links I.OG rechts EG Mitte EG links

Mittelwert 43kWh/m²a

7. Heizkörper und Komfortlüftung Faktor-10-Häuser (proklima)Komfortlüftung unter Beibehaltung der alten Heizkörper sinnvoll? Nein!

Bezogene Energiekennwerte des Jahresenergieverbrauchs der 12 Wohnungen eines auf Passivhausniveau sanierten MFH

46,51,6

78,1

7,8

17,317,5

18,1

20,3

50,165,2

95,499,7


20-21°C 21-23°C 21-24°C

20-21°C

1K

21-23°C

1K

21-24°C

1K

70 (30)W/m² *

25 (10)W/m² *

10 (4)W/m² *

70 (30)W/m² *

25 (10)W/m² *

10 (4)W/m² *

38 (29)°C* 29 (24)°C*

Altbau NEH PH

Altbau NEH PH

Fre

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60 (40)°C*

0 (3)W/m² *

0 (3)W/m² *

0 (3)W/m² *

0 (3)W/m² *

0 (3)W/m² *

0 (3)W/m² *

Sind beibehaltene träge Heizkörper oder Fußbodenheizungen bei den geringen Heizlasten überhaupt noch vernünftig stetig regelbar? Nein!• Unter 30 W/m² keine konventionelle Fußbodenheizung• Von 10 – 30 W/m² einfache Plattenheizkörper • Unter 10 W/m² nur noch Luftheizung aus Komfortlüftung mit

WRG

8. Regelbarkeit der Wärmeübergabe (proklima):

Fazit: Komfortlüftung mit WRG ohne Heizkörper oder Heizkörper mit Fensterlüftung/(KWL auf Wunsch)


Einige weitere Zusammenhänge aus verschiedenen Studien:

• Fußbodenheizungen sind gut für die Effizienz von Brennwertkesseln und Wärmepumpen:

• Effekt: Einsparung: 5 – 10 kWh/(m² a) gegenüber Heizkörpern

• Aber: in gut gedämmten Gebäuden (Heizlast < 30 W/m²) nicht oder nur noch schlecht regelbar:

• Effekt: Mehrverbrauch: 20 – 30 kWh/(m² a) - Optimierung sinnvoll?

• Summeneffekt: 10 – 25 kWh/(m² a) Mehrverbrauch!

• Brennwertkessel mit Überströmventil verschlechtern ihre Effizienz, Brennwertkessel ohne Überströmventil verbessern ihre Effizienz nach Durchführung einer Optimierung / Hydraulischer Abgleich


9. DBU - Projekte zur Solarthermischen Nutzung für Wamwasser und HeizungsunterstützungZiel:

Bestimmung der realen Gewinne und Verluste von Solaranlagen in Ein- und Mehrfamilienhäusern

Mehr als 15 Heizungsanlagen mit Solarthermie wurden mit zusätzlichen Wärmemengenzählern ausgestattet und z. T. über drei Jahre begleitet.

Die Auswertung des Messprogramms sollte die Frage beantworten, in welcher Größenordnung die Gewinne und Verluste von typischen Solarthermieanlagen zur Trinkwarmwasserbereitung und zur Heizungsunter-stützung liegen:

typisch: Nutzen: 7 – 20 kWh/(m² a) Verluste: bis 30 kWh/(m² a)


Energiebilanz Mehrfamilienhäuser – BMU – ProjektSolarertrag 8 – Endenergie minus 7 kWh/(m² a)

Energiebilanz, gewichteter Ø 8 Feldanlagen, (Σ 17.967 m², ohne Nahwärme, mit Gasbrennwertkessel)

0

20

40

60

80

100

120

Energiezufuhr Energieverbraucher

En

erg

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t, i

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Wh

/(m

²a) Kollektorkreis

Brennstoff

Erzeuger

Zentrale mit Speicher

Trinkw armw asserzirkulation

Trinkw armw assernutzen

Raumheizung


+55+15+10

+13-0 80

93

+55+15+25

+13 95 (80)

93

-15

15/95=0,16

EEWärmeG mit„Nullsummenspiel“

alle Angaben in kWh/(m²a) für ein EFH mit 130 m²


550 m² Kollektorfläche und 100 m³ Speicher mit Nahwärmefür 61 Einfamilienhäuser

Solare Nahwärme - Macht das Sinn?


Ein Beispiel für Fehlentwicklung

solare Nahwärme"Alter Schlachthof" –

BMU-Projekt: "Solar – Kessel"


Feldanlage Speyer"Alter Schlachthof"Jahresbilanz

Gas-BrennwertkesselViessmannVitocrossal 300 CT575 kW

QN, Wohnhäuser

673 MWh

QV,Nahwärmenetz

197 MWhQV,Kessel

40 MWh

QK, gesamt

675 MWh

QN, Kollektorkreis

209 MWh

QF, Kessel

715 MWh

QV, Speicher+

Heizzentrale

14 MWh

QN, Nahwärmenetz

870 MWh

Jahresbilanz


Status: Verbrauchsanalysefür Netz und Erzeugung

einer größeren Liegenschaft


TGA – Fachplaner 09/2011 – Erfolgsnachweis


Problem: Anschlussdichte - DBU-Projekt: Neuerkerode

5,3 ha

7,9 ha

5,6 haFehlentscheidung 1973

Neues NahwärmenetzVerlust: 40 kWh/(m²a)!

Teilweiser Rückbau 2014

Beispiel: Evangelische Stiftung

Neuerkerode Wohnort für 850 Menschen mit

Behinderungen


Energiebilanz des Bestandes – Dorf – 55 Gebäude – ca. 50 000 m²

Mittelwert 222 kWh/(m²a)


Energiebilanz langfristig

Mittelwert 103 kWh/(m²a)


Studie: Fernwärme

Neuplanungen/Vollsanierungen: kritische Anschlussdichte beachten

Netzanschlüsse sind immer als Einzelfälle zu bewerten

Ziel sind Netzverluste ≤ 10 … 15 kWh/(m²a)

Hinweise


TGA – Fachplaner 06/2012 – Erfolgsnachweis


• Es ist zukünftig eine mindestens einjährige Verbrauchmessung von unterjährigen Messdaten mit Gas- und Wärmemengenzählern vor der Umsetzung einer energetischen Modernisierung durchzuführen. Zusätzlich sind Daten zur Gebäudesubstanz und Anlagentechnik aufzunehmen.

• Mit den Verbrauchswerten ist eine EAV zu erstellen, um reale Daten zur Gebäudequalität, zur Heizlast, zu den Anlagenverlusten und zur Grundlast aus der Warmwasserbereitung zu erhalten.

• Auf dieser Grundlage können anschließend Berechnungen zur Modernisierung von Gebäudehülle und Anlagentechnik stattfinden. Erfolgt vorher allein die Sanierung der Gebäudehülle, ist eine Verbrauchsmessung spätestens nach Abschluss der Modernisierung durchzuführen.

Vorschläge für eine Bestandsaufnahme auf Basis einer E – A – V


Fazit

• Fazit: das wirtschaftlichste Anlagensystem gibt es nicht, sondern jeweils eine Individuallösung! Beratung erforderlich!

• generell: bauliche und anlagentechnische Maßnahmen sollten nicht gegenseitig aufgerechnet werden, sondern sich im Sinne des Klimaschutzes geeignet ergänzen!

• hinsichtlich EnEV und EEWärmeG sollte eine Vereinheitlichung unter einem Dach angestrebt werden!

• Die derzeitige Bewertung von Biomasse sollte revidiert werden: Einführung eines „Biomassebudgets“: 30 – 35 kWh/(m² a)

• Zukünftig: Baubegleitung mit Qualitätssicherung und mindestenseinjährige monatliche Verbrauchsmessung vorher – nachher als Erfolgsnachweis bei Bestandssanierungen


Weitere Informationen:www.delta-q.de

www.co2-online.de(Energiesparkonto) J

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EEWärmeG

-


Die Definition im ursprünglichen Entwurf war sinnvoller!

Widersprüchlichkeiten des EEWärmeG und der EnEV 2009

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1 Prof. Dr.-Ing. Dieter Wolff ♦ Wolfenbüttel EnEV – EEWärmeG – 2016 Was kommt da auf uns zu? Mit dem Primärenergiefaktor 1,8 zum stromsparsamen Gebäude?