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Energienachweis nicht eingehaltenWas tun? Bedeutung von Abweichungen bei energetischen Nachweisen Dipl.-Ing. Günter Dahmen, Aachen Dipl.-Ing. Matthias Zöller, Neustadt/Weinstraße Aachener Institut für Bauschadensforschung gGmbH
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Streitpunkte
Mängel wärmeschutztechnisch relevanter Bauteile Abweichung der Ausführung gegenüber Wärmeschutznachweis Deutliche Abweichung von gemessenem Energieverbrauch zu berechnetem Energiebedarf aibau.de
Fallbeispiel Doppelhaushälfte
Beweisbeschluss zum Wärmeschutznachweis
Nachweis stimmt nicht : Treppenhaus nicht dem beheizten Volumen zugerechnet, obwohl offen zu den Wohnräumen.
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Beweisbeschluss
Dämmplatten an Wänden zwischen beheiztem Treppenhaus und unbeheiztem Keller sind nicht vorhanden.
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Beweisbeschluss
An Decke über Kellergeschoss fehlt: unterseitige Dämmung
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Beweisbeschluss
An Decke über Kellergeschoss fehlt: unterseitige Dämmung und eine Dämmschicht im Fußbodenaufbau → Heizestrich und Fliesenbelag raus, um fehlende Dämmschicht nachträglich einzubauen. aibau.de
Fußbodenaufbau Keller: Dämmung entspricht auch nicht den Annahmen
Beweisbeschluss
Steine der Außenwände an mindestens 12 Stellen nicht „knirsch“ gestoßen. Durch Lücken, durch die man durchsehen kann, wird der Wärmeschutz erheblich beeinträchtigt.
Beweisbeschluss
Lücken lediglich mit Zementmörtel ausgefüllt, was völlig unzureichend ist. Sie müssen fachgerecht nachgebessert werden: V-förmig aussägen und mit Leichtmörtel verschließen.
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Beweisbeschluss
Steine dreier verschiedener Hersteller und verschiedene λ-Werte: → Wärmeschutz beeinträchtigt.
Beweisbeschluss
Dämmstoff im Dach nicht Wärmeleitgruppe 035 (wie im Wärmeschutznachweis ausgewiesen), sondern in der Gruppe 040.
Wie sind diese Fragen zu bewerten? Hinzunehmende Unregelmäßigkeiten? Zu beseitigende Mängel? Wenn ja, wie?
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Einfach zu beantwortende Fragen
Fragen: Treppenhauseinbindung oder Auswirkung 3mm breite Stoßfuge ohne zerstörende Untersuchungen beantworten.
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Mit großem Aufwand zu beantwortende Fragen
Beantwortung vieler Fragen → hoher zerstörender Untersuchungsaufwand. Relevanz der Abweichungen Welche Toleranzen sind energetisch unbedeutend? aibau.de
Grundsätzliche Feststellungen
Vorgelegter Wärmeschutznachweis stimmt nicht,
Grundsätzliche Feststellungen
Vorgelegter Wärmeschutznachweis stimmt nicht, da Dämmschichten fehlen erkennbar unterschiedliche Steine verwendet wurden.
Bedeutung der Abweichungen? Auswirkung auf Energiebedarf?
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Rechnerischer Energiebedarf
Energetische Gebäudequalität: Transmissionswärmeverluste Wärmebrücken Luftundichtheiten Verluste durch Lüften Wärmebedarf für Warmwasserbereitung Anlagentechnik (abzüglich) Energiegewinne aibau.de
Beispiel: Monatsbilanz Januar Beispiel 1 (EFH freistehend mit Wintergarten)
Beispiel 2 (EFH freistehend)
Gerundete Werte
100,00%
100,00%
100%
Transmission (incl. Wärmebrücken)
43,13%
38,34%
Lüftung
33,80%
24,17%
Anlagentechnik
23,08%
37,49%
40% 30% 30%
Solare und Interne Gewinne
- 31,38%
- 31,52%
Heizenergiebedarf
68,62%
68,48%
- 30% 70%
Anteil Transmission an Energiebedarf
29,60%
26,25%
28%
Energiebedarf
Exkurs
Rechnerischer Energiebedarf
=
Tatsächlicher Energieverbrauch?
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Untersuchung Dänemark: Gebäude mit Bauzeit 1995
– 2003: Verbrauchswerte Streubereich 20 - 360 kWh/m²a gesetzliche Vorgabe: Bedarfswert max. ca. 90 kWh/m²a
dena-Feldversuch: Verbrauch bei rechn. Bedarf MFH
dena-Feldversuch: Verbrauch bei rechn. Bedarf EFH
Energieverbrauch - Einflussfaktoren
Nutzerverhalten: Lüftungsgewohnheiten Manuelles Lüften/ Lüftungsanlage Frischluftbedarf, Personenzahl, Raucher
Raumtemperatur (1K Differenz → 6% Energiebedarfsänderung unter Bedingungen der WSVO, 10% unter denen der EnEV)
tatsächlicher Warmwasserverbrauch aibau.de
Energieverbrauch - Einflussfaktoren
Andere Faktoren: Lage einer Wohnung innerhalb eines Gebäudes, z.B. „Mitbeheizung“ aus einer Nachbarwohnung. Inhalt Energieträger Rechen(un)genauigkeit aibau.de
Tatsächlicher Energieverbrauch
In Nachweisen: Nutzerverhalten nur normiert berücksichtigt, → energetische Qualität von Gebäuden vergleichen zu können. Vom tatsächlichen Energieverbrauch kann i.d.R. nicht auf energetische Gebäudequalität geschlossen werden. aibau.de
Energetische Qualität: Beurteilungsgrundlage
Anspruch des Bestellers Bauordnungsrechtlich zulässiges Gebäude: Einhaltung Energieeinsparverordnung Mindestwärmeschutz Privatrechtlich mangelfreies Gebäude: entsprechend vertraglichen Eigenschaften aibau.de
Energetische Qualität: Beurteilungsgrundlage
Öffentlich-rechtlich: geforderte Grenzwerte sind einzuhalten. aber: i.d.R. werden Abweichungen akzeptiert, die marginal sind.
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Energetische Qualität: Beurteilungsgrundlage
privat-rechtliche Relevanz von Abweichungen? Falls Abweichungen Mängel sind: Geplanter Zustand immer nachträglich herstellen? oder:
Mangel durch Alternativmaßnahmen kompensiert werden? aibau.de
Gründe für Abweichungen
Nachweise in früher Planungsphase (bei Baueingabeplanung),
Gründe für Abweichungen
Nachweise enthalten: Annahmen für Bauteil- und Dämmschichten, die verwendet werden könnten, um rechnerischen Wärmeschutz einzuhalten.
Gründe für Abweichungen
Detail-Planung: Festlegung der Ausführungsdetails. Abweichung von Annahmen: Optimierung der Konstruktion. Änderungen sind Teil der Projektentwicklung und sind üblicher Prozess.
Schlussfolgerungen
Energetisch gleichwertige Lösungen möglich, wenn keine Beschaffenheitsvereinbarungen entgegenstehen. Welche Toleranz zu „gleichwertig“?
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Toleranzen bei Details
Wärmebrücken bei Leichtmauerwerk
Zu bemängelnde Wärmebrücke ?
Thermografie Hauptproblem: Angemessene Interpretation der Messergebnisse Grundsatz: Gebäude müssen nicht so geplant und errichtet werden, dass im Thermografiebild ein einheitlicher Farbton erscheint!
Wärmebrückenbewertung Teilbereiche mit erhöhtem Wärmestrom (=Wärmebrücken) bei Hochbauten nicht zu vermeiden und nicht grundsätzlich zu bemängeln.
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Grundanforderung: Gebrauchstauglich Mindestanforderungen nach DIN 4108-2: 2003-07 Temperaturfaktor oder
fRsi =
Oberflächentemperatur Θsi = „Schimmelpilzkriterien“
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Θsi - Θe Θi - Θe
>
> 0,70 12,6°C
EnEV – Berücksichtigung Wärmebrücken
Zuschlag
∆UWB = 0,10 W/(m²K)
Mindeststandard n. DIN 4108-2: 2001-03 →kein Tauwasser, keine Schimmelpilzbildung
Zuschlag ∆UWB = 0,05 W/(m²K) (beim vereinfachten Verfahren verbindlich)
Details entsprechend Beispielen DIN 4108 Bbl. 2: 2006-03 (ohne Nachweis)
oder gleichwertig (mit rechn. Nachweis)
DIN 4108 Beiblatt 2:2006-03 Wärmebrückenverlustkoeffizient Ψ Darstellung für den Nachweis der Gleichwertigkeit nach 3.5, a) und b)
Referenzwert für Ψ für den Nachweis der Gleichwertigkeit nach 3.5, c) und d)
Ψ< 0,43 W/(m K)
DIN 4108 Beiblatt 2:2006-03 Wärmebrückenverlustkoeffizient Ψ Darstellung für den Nachweis der Gleichwertigkeit nach 3.5, a) und b)
Referenzwert für Ψ für den Nachweis der Gleichwertigkeit nach 3.5, c) und d)
Ψ< 0,50 W/(m K)
DIN 4108 Beiblatt 2:2006-03 Wärmebrückenverlustkoeffizient Ψ Darstellung für den Nachweis der Gleichwertigkeit nach 3.5, a) und b)
Referenzwert für Ψ für den Nachweis der Gleichwertigkeit nach 3.5, c) und d)
Ψ< 0,43 W/(m K)
Ψ< 0,50 W/(m K)
ca. 15% Differenz
DIN 4108 Beiblatt 2:2006-03 Wärmebrückenverlustkoeffizient Ψ Darstellung für den Nachweis der Gleichwertigkeit nach 3.5, a) und b)
Referenzwert für Ψ für den Nachweis der Gleichwertigkeit nach 3.5, c) und d)
Ψ< - 0,04 W/(m K)
„Wärmegewinn“
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Musterdetails
Beiblatt 2 DIN 4108
Beispiel aus Beiblatt 2 – Ausgabe 1998-08 2006-3 nicht mehr aufgeführt = Deckenauflager muss 150 mm tief enden
Musterdetails
Beiblatt 2 DIN 4108: 2006-03
Wärmebrückenverlustkoeffizient ψ < 0,06 W/(mK)
> 100 > 50
Auswirkungen von Ausgleichschichten, die über den vollen Querschnitt reichen
30 cm
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1 cm Ausgleich
3 cm Ausgleich
Ergebnis: 3 cm hohe Ausgleichsschichten (MG II) für den hygienischen Mindestwärmeschutz unwesentlich; linearer Wärmeverlust gegenüber Beiblatt 2 aber verdoppelt. Relevanz?
DIN 4108 Beiblatt 2:2006-03
< 0,43 W/(m K)
< 0,50 W/(m K) < - 0,04 W/(m K)
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Ausgleichsschicht im Bereich der Dämmung unterbrechen
Oder für Ausgleichsschicht LM 36 verwenden
Toleranzen bei Außenflächen
Toleranzen in Normen
Einbauungenauigkeiten (DIN EN ISO 6946) Spalte Punktuelle WB Abweichungen bei Dämmstoffen geometrische bauphysikalische
DIN EN ISO 6946:1996 + A1:2003 (D) 7 Der Wärmedurchgangskoeffizient ist … zu korrigieren für:
Luftspalt im Bauteil; mechanische Befestigungselemente, die Bauteilschichten durchdringen; Niederschlag auf Umkehrdächern Korrekturfaktoren mit Zuschläge ∆U auf betreffende Teilfläche. aibau.de
Luftspalte in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 0:
Keine Rotationsströmung: Dämmung so, dass keine kalte Außenluft zur warmen Seite der Dämmung zirkulieren kann (auch nicht über Ränder). aibau.de
Bewertung von Spalten in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 0 a) Durchgehende mehrlagige Dämmung mit versetzten Fugen
Voraussetzung: Keine Außenluftkonvektion durch den Spalt ! = keine Rotationsströmung
Bewertung von Spalten in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 0
Dämmschicht Anteil < 50% vom Wärmedurchgangswiderstand Gesamtwand
Luftspalte in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 0: durchgängige Spalte zwischen Dämmstoffplatten < 5 mm, keine Rotationsströmung
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Zulässige offene Stoßfugen (DIN 1053) Schemaskizze Schemaskizze (Aufsicht auf Steinlage) (Aufsicht auf Steinlage)
Stoßfugenausbildung - Anforderungen (1) Ebene Steinstoßflächen a
Zahlenangaben in mm Zahlenangaben in mm ≤5
Steine knirsch verlegt
≤5 10
b
gesamte Stoßfuge vollflächig vermörtelt Stoßfugenbreite: 10 mm
(2) Steinstoßflächen mit Mörteltaschen a
Steine knirsch verlegt, Mörteltasche mit Mörtel gefüllt
≤5
≤5
10 ( ≤ 20) b
Steinflanken vermörtelt
(3) Steinstoßflächen mit Nut- und Federausbildung a
≤5
Steine knirsch verlegt 10 ( ≤ 20)
b
Steinrandbereiche vermörtelt
Unvermörtelte Stoßfugen < 5 mm Breite brand-, schall- und standsicherheitstechnisch zulässig! Luftdichtheit? 1 Nassputzschicht erforderlich
Energetische Qualität aber: Gebrauchstauglichkeit nicht vergessen!
Innen
Innendämmung
Innen Aussendämmung
Bewertung von Spalten in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 1 durchgängige Spalte zwischen Dämmstoffplatten > 5 mm, keine Rotationsströmung aibau.de
Bewertung von Spalten in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 1
Voraussetzung: Keine Rotationsströmung
Bewertung von Spalten in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 2
Rotationsströmung: kalte Außenluft kann zur warmen Seite der Dämmung zirkulieren. aibau.de
Bewertung von Spalten in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 2
Rotationsströmung
Rotationsströmung
Bewertung von Spalten in Wärmedämmungen
Korrekturstufe 0: ∆U = 0 W/m²K Korrekturstufe 1: ∆U = 0,01 W/m²K. Korrekturstufe 2: ∆U = 0,04 W/m²K
DIN EN ISO 6946:1996 + A1:2003 (D)
DIN EN ISO 6946:1996 + A1:2003 (D)
Ist die Gesamtkorrektur geringer als 3 % von U, braucht nicht korrigiert zu werden.
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DIN 52 612 Teil 1 Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit mit dem Plattengerät
13 Messunsicherheit Die Messunsicherheit unter Wiederholbedingungen (siehe DIN 1319 Teil 3) bei der Bestimmung der
Wärmeleitfähigkeit nach dieser Norm beträgt ±5 % unter der Voraussetzung, dass alle messtechnischen Regeln sorgfältig eingehalten werden. aibau.de
DIN 52 612 Teil 2 Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit mit dem Plattengerät
Fraktile Dämmstoff: Lambdaschwankungen
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DIN 52 612 Teil 2 Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit mit dem Plattengerät
Messwert λg bei Wahrscheinlichkeit von 90% Rechenwert: Zuschlagwert Z Faktoren für Messwerte für Dämmstoffe zwischen 1,05 und 1,4
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Geometrische Toleranzen in Normen
Prüfnormen für Dicken: EN 823 (Wärmedämmstoffe für das Bauwesen, Bestimmung der Dicke…) EN 13 162 ff (Wärmedämmstoffe für das Bauwesen, Bestimmung der Dimensionsstabilität…)
Toleranzen je nach Klasse und Material zwischen -1% / +5% bis -5% / +15% aibau.de
Geometrische Toleranzen in Normen
Dickentoleranz nach oben größer als nach unten. Dämmplatte Soll-Dicke 12cm mit Dicke von 11,5 cm i.d.R. (je nach Material) nicht zu beanstanden.
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Toleranzen
Rechenwerte auf sicherer Seite. Messwerte für λ mit Faktoren zwischen 1,05 und 1,4 besser. Der in der DIN 6946 angegebene Grenzwert von 3% stellt eine allgemeine Toleranzgröße dar. aibau.de
Toleranzen Anlagentechnik Anlagentechnik aus vielen Einzelkomponenten. Toleranzmaße zu:
Wärmeschutz der Anlagentechnik, Verteileranlagen,
Wirkungsgrade Kessel, Brenner, Wärmerückgewinnungseinrichtungen
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Toleranzen Anlagetechnik
Dauerhafter Betrieb einer Warmwasserzirkulationsleitung bis zu 5% höherer Gesamtenergiebedarf.
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Toleranzen
Toleranzgrenze rechnerischer Wärme- bzw. Energieeinsparnachweise ?
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Toleranzen
Gesamttoleranz nicht Summe der Einzeltoleranzen, Kumulation nicht wahrscheinlich. Einzelne Toleranzmaße heben sich gegenseitig auf, andere verstärken sich.
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Toleranzen
Toleranz : Transmissionswärmeverluste (aus Dickentoleranzen und Sicherheiten) ~5% Anlagentechnik ~ 5% (geschätzt) wenn keine anderen vertraglichen Vereinbarungen zu Grenzwerten.
Anteile am rechnerischen Energieverbrauch: Transmissionswärmeverluste: ~ 40% Anlagentechnik ~ 30% Lüftungsverluste ohne rechn. Toleranz
Toleranz für energetische Nachweise
Ergebnis Toleranzbetrachtung: Abweichungen < 3% energetische Unterschiede nicht messbar Ergebnisse in dieser Toleranz gleichwertig.
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Fallbeispiel
Unter Grenzwertberechnung betrachteten Mängel: → zulässige Grenzwert mehr als 3% (zwischen 8% und 10%) überschritten.
Frage zu klären
der Nacherfüllung oder
Schadenersatz für vermehrten Energiebedarf
Nacherfüllung
Überschreitungen bei den Transmissionswärmeverlusten, Lüftungsverlusten und/oder Verlusten aus den technischen Anlagen können jeweils durch Substitutionsmaßnahmen ausgeglichen werden.
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Substitution zusätzliche Dämmschicht an anderer Stelle, Verbesserung des Wirkungsgrad der technischen Anlagen, solare Wassererwärmung oder Erhöhung von Gewinnen z.B. durch nachträglichen Anbau eines nicht beheizten Wintergartens.
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Nacherfüllungsüberlegung
Diese Maßnahmen hätten auch von vorneherein geplant und ergriffen werden können und sind damit mangelfrei, solange keine Beschaffenheitsvereinbarungen entgegenstehen. aibau.de
Nacherfüllungsüberlegung
Substitution möglich, solange der Mindestwärmeschutz und Komfortanforderungen gewährleistet sind.
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Begrenzung Untersuchungsaufwand durch Grenzwertbetrachtung: Die nur unter sehr großem Aufwand
überprüfbaren Mangelbehauptungen würden ungünstigstenfalls zu einer
Erhöhung der Zusatzdämmung der Teilfläche von 2cm führen (ca 1.000 € Mehrkosten)
Ersatz Mehraufwendungen für Heizkosten In Zeiträumen von
30-50 Jahren
werden
energetische Eigenschaften von Gebäuden bei Instandsetzungen grundlegend verbessert. Schadensersatz an diesen Zeiträumen orientieren und nicht an Standzeit eines Gebäudes.
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Mehraufwendungen für Heizkosten
Nacherfüllungsund gegebenenfalls Substitutionsmaßnahmen
oft günstiger als kapitalisierte Kosten aus Schadensersatz.
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Zusammenfassung
Ziel: gebäudebezogene Energieeinsparung, nicht Dämmwerte einzelner Bauteile Energieeinsparnachweise: keine Endverbrauchswerte, nur energetische Vergleichswerte
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Zusammenfassung
Wärmeschutz- bzw. Energieeinsparnachweis wird lange vor der Bauausführung erstellt unter Annahme v. Dämmschichten, mit denen der erforderliche Wärmeschutz erzielbar ist.
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Zusammenfassung
Auch andere Kombinationen von Maßnahmen können dieses Ziel erreichen.
Energieeinsparnachweise ohne sonstige vertragliche Festlegung sind
keine vereinbarte Beschaffenheit.
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Zusammenfassung
Rechnerische Nachweise unterliegen Schwankungsbreiten.
Geringfügige Abweichungen haben keine nennenswerte Auswirkung auf tatsächliches Ziel der Energieeinsparung.
Lösungen mit Abweichungen unter 3% sind energetisch gleichwertig.
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Zusammenfassung
Nacherfüllung,
auch durch Substitution,
ist Schadensersatz (für erhöhte Energiekosten) vorzuziehen,
Schadensersatz orientiert sich i.d.R. an Substitutionsmaßnahmen
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Zusammenfassung
und:
Die energetische Bedeutung von Abweichungen wird meistens überschätzt.
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