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Energiekonzept
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| Begriffe |
| Aktuelle Grenzwerte in Vorschriften und Empfehlungen |
| Effizienzklassen für die Gesamtenergieeffizienz |
| Effizienzklassen für den Wärmeschutz |
| Effizienzklassen für die Umweltauswirkungen |
| Planungsgrundlagen |
| Sanierung |
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Die rationelle Nutzung und der Einsatz erneuerbarer Energien wird in der Zukunft eine immer größer werdende Rolle spielen, um einerseits die negativen Auswirkungen auf unser Klima zu reduzieren und andererseits die rasche Abnahme unserer Öl- und Gasreserven zu bremsen.
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So wurden auf internationaler und europäischer Ebene Richtlinien ausgearbeitet und erlassen, um den oben genannten Problemen entgegen zu wirken.
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In diesem Rahmen hat sich Luxemburg verpflichtet folgende Zielvorgaben einzuhalten:
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- Im Zeitraum 2008-2012 sind 28% weniger CO2 Emissionen gegenüber dem Referenzjahr von 1990 auszustoßen (Kyoto- Protokoll);
- Bis zum Jahr 2010 ist der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromproduktion von 2,1% auf 5,7% zu erhöhen (Versorgungssicherheit) [EU Richtlinie 2001/77/EG].
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Begriffe
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Eine Energiebilanz ist die Summe bestimmter Energieverbräuche eines Jahres. Hierbei werden je nach Definition der Systemgrenzen der Energieflüsse eines Gebäudes Nutzenergie, Endenergie und Primärenergie unterschieden. Eine Energiekennzahl ist das Ergebnis der Energiebilanz geteilt durch die Energiebezugsfläche. Angaben erfolgen immer in der Einheit kWh/m2a.
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Nutzenergie bezeichnet die genutzt Energie des Verbrauchers in Form von Licht, Kraft, Wärme etc., welche durch die Anwendung oder Umwandlung von Endenergie gewonnen wird.
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Der Heizwärmebedarf qh ist die Wärmemenge, die jährlich erforderlich ist, um ein Gebäude auf einer gewünschten -seiner Nutzung entsprechenden Temperatur zu halten. Der Heizwärmebedarf errechnet sich aus den Verlusten der Transmission und der Lüftung abzüglich des genutzten Anteils der Wärmegewinne. Die Wärmegewinne bestehen aus Sonneneinstrahlung (solare Gewinne) und durch die von Personen und Geräten abgegebene Wärme (interne Gewinne).
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Will man die energetischen Verbesserung im Gebäudebestand untersuchen, gibt der Heizwärmebedarf ausreichend Auskunft. Zum energetischen Vergleich von Einfamilienhäusern ergeben sich brauchbare Näherungswerte. Sie geben keine Auskunft über den tatsächlichen Energieverbrauch. Die Berechnung beruht auf der europäischen Norm DIN EN ISO 13790.
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Endenergie bezeichnet die dem Gebäude unmittelbar zugeführte Energie in Form von Heizöl, Gas, Fernwärme oder Strom. Umwandlungsverluste der technischen Systeme (Heizsystem, Warmwasserbereitungssystem, Glühbirne) sind enthalten. Es wird in thermische und elektrische Endenergie unterschieden, wie folgend erläutert:
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- Endenergiethermisch
Der Heizenergiebedarf QE,H ist die Endenergiemenge, die dem Heizsystem pro Jahr zugeführt werden muss, um den Heizwärmebedarf zu decken. Er setzt sich zusammen aus dem Heizwärmebedarf und den technischen Verlusten der Wärmeerzeugung, -speicherung,
-übergabe und der Wärmeverteilung. |
| Der Energiebedarf für Warmwasser QE,WW ist die Endenergiemenge, die dem Warmwassersystem pro Jahr zugeführt werden muss, um den Wärmebedarf für Warmwasser zu decken. Er setzt sich zusammen aus dem Wärmebedarf für Warmwasser, den Verlusten bei der Wassererwärmung, -speicherung und - verteilung. Die Rechenmethode beruht auf der Schweizer Norm SIA 380-1 und der deutschen Norm DIN V 4701-10. |
- Endenergieelektrisch
| Elektrische Endenergie umfasst alle Stromverbräuche für Beleuchtung, Klimatisierung und technische Ausstattung z.B. von Bürogebäuden, sowie Hilfsenergie zum Betreiben von Lüftungsanlagen, Wärmepumpen, Umwälzpumpen etc. Die Erfassung von elektrischen Energieverbräuchen ist vor allem für die Bewertung von Nicht-Wohnungsbauten wichtig. Brauchbare Rechenmethoden bieten die SIA 380/4 oder LEE (Leitfaden Elektrische Energie im Hochbau) des Institut Wohnen und Umwelt, Darmstadt. |
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Mit Primärenergie wird der Energieaufwand für die Bereitstellung des Energieträgers inklusive Energieaufwand für Transport und Weiterverarbeitung sowie für die Lieferung an den Verbraucher bezeichnet. Der Primärenergiebedarf gibt an, welcher Gegenwert an Energieträgern (Braunkohle, Steinkohle, Rohgas, Erdöl etc.) verbraucht werden muss, um die Dienstleistung „Strom“, „Raumwärme“ und „Warmwasserbereitung“ zu erbringen. Der Primärenergiebedarf für Erdgas wird mit einem Faktor 1,12 gleichgesetzt, für Erdöl mit 1,10 und für Elektrizität mit 2,66. Durch den hohen Stromverbrauch in Nicht-Wohnungsbauten eignet sich besonders der Jahres-Primärenergiebedarf als zentrales Kriterium für die Bewertung der energetischen Qualität solcher Gebäude.
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Energiekennzahlen werden nach Verwendungszweck der Energie unterschieden in thermische Energiekennzahlen (qH- Raumheizung, Qww- Warmwasser) und elektrische Energiekennzahlen ( Ee- Elektrizität für Licht, Kraft, Prozesse).
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Wesentlich für den Energiekennwert ist die Definition der Energiebezugsfläche (EBF). Gemäß großherzoglicher Verordnung vom 27. November 2007 entspricht die Energiebezugsfläche An dem konditionierten Teil der Nettogrundfläche innerhalb der thermischen Hülle für Wohngebäude.
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Ein konditionierter Raum ist ein Raum, für dessen Standardnutzung ein Beheizen oder Klimatisieren erforderlich ist. Bei einer mehrfachen Nutzung eines Raumes ist für die Zuordnung zur Energiebezugsfläche maßgebend, ob eine Standardnutzung vorhanden ist, welche eine Konditionierung erfordert. Bei Räumen mit Dachschrägen, wird nur der Teil gerechnet, bei welchem die lichte Raumhöhe größer als 1,0 m ist.
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Niedrigenergie (NEH)- und Passivhäuser (PH) sind gegenüber Häusern nach der Energieeffizienzverordnung (im Folgenden als konventionelle Häuser bezeichnet) durch einen geringeren Heizwärmebedarf gekennzeichnet. Konventionelle Einfamilienhäuser haben einen Heizwärmebedarf von 120-150 kWh/m2a. Das luxemburgische Umweltministerium definiert in seinen Förderkriterien Passiv- und Niedrigenergiehäuser über die Berechnungsmethode, die in der großherzoglichen Verordnung vom 27. November 2007 angegebenen ist.
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Die Reduktion des Heizwärmbedarfs wird im Wesentlichen durch die Reduzierung der Transmissionsverluste und der Lüftungsverluste erreicht. Hierzu ist eine sehr gute Wärmedämmung (siehe thermische Gebäudehülle) und eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (siehe Gebäudetechnik) notwendig. Informationen zu staatlichen Förderungen erhalten sie bei der Umweltverwaltung unter: http://www.environnement.public.lu/
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In der folgenden Abbildung ist der thermische Energiebedarf der verschiedenen Wohneinheitstypen dargestellt.
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Abbildung 1: Thermischer Energieverbrauch von Wohngebäuden
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Aktuelle Grenzwerte in Vorschriften und Empfehlungen
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| Die Energieeffizienzverordnung Luxemburgs |
Die luxemburgische Energieeffizienzverordnung aus dem Jahre 2007 basiert auf einer monatlichen Energiebilanzierung von Wohngebäuden. Hierbei müssen die Grenzwerte an Heizwärmebedarf, Primärenergiebedarf und weitere Mindestanforderungen eingehalten werden. Die Hauptanforderungen (Heizwärmebedarf und Primärenergiebedarf) stehen in Abhängigkeit zum A/V Verhältnis. Das A/V-Verhältnis beschreibt das Verhältnis von Gebäudehüllfläche zum Bruttogebäudevolumen und ist ein Maß für die Kompaktheit des Gebäudes.
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Tabelle 1: Anforderungen für den spezifischen Heizwärmebedarf
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qH,max
[kWh/m²a] |
| 0,2 < A/Ve < 0,8 |
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qH,max
[kWh/m²a] |
| A/Ve <symbol num="179" font="Symbol"/> 0,8 |
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Tabelle 2: Anforderungen für den Gesamtprimärenergiebedarf
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QP,max
[kWh/m²a] |
| 0,2 < A/Ve < 0,8 |
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QP,max
[kWh/m²a] |
| A/Ve <symbol num="179" font="Symbol"/> 0,8 |
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Mindestanforderungen sind definiert für die Bauteile (U-Werte), den sommerlichen Wärmeschutz, die Luftdichtheit der Gebäudehülle, die Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen sowie für die Lüftungsgeräte.
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Die Energiebilanz wird nach dem nachfolgendem Schema bestimmt.
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Abbildung 2: Schema der Kennwertbildung für Wohngebäude
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Die Bilanzierung kann mit Hilfe einer Software erstellt werden welche den zulassungsberechtigten Personen kostenlos vom Wirtschaftsministerium zur Verfügung gestellt wird.
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Bei Neubau, baugenehmigungspflichtigen Erweiterungen oder Modifikationen eines Wohngebäudes wird ab dem 1. Januar 2008 ein Energieausweis (Energiepass) benötigt.
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Für nicht Wohngebäude gilt weiterhin die WSVO von 1995. In dieser Verordnung gibt es keine Energiekennwerte. Vorgegeben sind Grenzwerte für den mittleren U-Wert bzw. für die einzelnen U-Werte aller Außenbauteile, um die Transmissionswärmeverluste zu begrenzen (siehe Tabelle 3). In der nachfolgenden Abbildung sind die Grenzwerte für den mittleren U-Wert für eine Raumtemperatur von 20°C dargestellt. Die U-Werte müssen unterschritten werden, um das energetische Niveau eines Niedrigenergie- oder Passivhauses zu erreichen.
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Tabelle 3: Neue Grenzwerte der Luxemburger Wärmeschutz- resp. Energieeffizienzverordnung zu Aussenklima
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Abbildung 3: Grenzwerte für den mittleren U-Wert für Nicht-Wohngebäude
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| Règlement grand-ducal du 21 décembre 2007 instituant un régime d'aides pour des personnes physiques en ce qui concerne la promotion de l'utilisation rationnelle de l'énergie et la mise en valeur des sources d'énergie renouvelables |
Die großherzogliche Verordnung legt unter anderem die Förderkriterien für Niedrigenergie-, Passivhäuser und energetische Altbausanierungen fest. Gefördert werden Häuser, die im Zeitraum zwischen dem 1. Januar 2008 und dem 31. Dezember 2012 gebaut oder saniert werden. Die Verordnung bezieht sich ausschließlich auf Wohngebäude.
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Der jährliche Heizwärmebedarf qH und der Primärenergiebedarf Qp werden nach der großherzoglichen Verordnung vom 30. November 2007 ermittelt. Es wird zwischen Einfamilienhaus und Mehrfamilienhaus unterschieden.
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Tabelle 4: Gebäudekategorien
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| Ein- und Zweifamilien-Wohnhäuser, Ein- und Zweifamilien-Ferienhäuser, Ein- und Zweifamilien-Reihenhäuser |
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| Mehrfamilienhäuser, Mehrfamilien-Ferienhäuser und Mehrfamilien- Reihenhäuser |
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Die Grenzwerte für die Energiestandards von Wohngebäuden „Niedrigenergiehaus“ und „Passivhaus“ sind in den nachfolgenden Tabellen definiert. In allen 3 Klassen muss die Klasse A erreicht werden um den „Passivhaus“ Standard zu erhalten. Drei „B“ Klassen sind erforderlich für ein „Niedrigenergiehaus“. Für den Neubau von Wohngebäuden werden nur für diese Energiestandards Fördermittel gestattet.
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Effizienzklassen für die Gesamtenergieeffizienz
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Die Gesamtenergieeffizienz wird auf der Basis des Gesamt-Primärenergiekennwerts QP bestimmt. Dabei sind folgende Effizienzklassen zu berücksichtigen:
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Tabelle 5: Effizienzklassen für die Gesamtenergieeffizienz, Werte in [kWh/m²a]
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Effizienzklassen für den Wärmeschutz
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Der Wärmeschutz wird auf der Basis des spezifischen Heizwärmebedarfs qH bestimmt. Dabei sind folgende Effizienzklassen zu berücksichtigen:
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Tabelle 6: Effizienzklassen für den Wärmeschutz, Werte in [kWh/m²a]
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Effizienzklassen für die Umweltauswirkungen
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Die Umweltauswirkungen werden auf der Basis des Gesamt-CO2-Emissionenkennwertes QCO2 bestimmt. Dabei sind folgende Effizienzklassen zu berücksichtigen:
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Tabelle 7: Effizienzklassen für die Umweltwirkung, Werte in [kgCO2/m²a]
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Weitere Informationen über die Subvention von erneuerbaren Energien finden Sie unter:
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http://www.environnement.public.lu/energies_renouvelables/systemes_subventions/index.html
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| EU-Richtlinie 2002/91/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16.Dezember 2002 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden |
Ziel der Richtlinien ist die Verbesserung der Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden unter Berücksichtigung der unterschiedlichen äußeren klimatischen und lokalen Bedingungen.
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Die Richtlinie enthält Anforderungen hinsichtlich:
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- des allgemeinen Rahmen für eine Methode zur Berechnung der integrierten Gesamtenergieeffizienz neuer Gebäude,
- der Anwendung von Mindestanforderungen, an die Gesamtenergieeffizienz neuer Gebäude,
- der Anwendung von Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz bestehender großer Gebäude, die einer Renovierung unterzogen werden sollen,
- der Erstellung von Energieausweisen für Gebäude,
- regelmäßige Inspektionen von Heizkesseln und Klimaanlagen in Gebäuden und einer Überprüfung der gesamten Heizanlage, wenn deren Kessel älter als 15 Jahre sind.
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Die Umsetzung in Luxemburg der oben genannten Richtlinie erfolgt in zwei Schritten. Für Wohngebäude wird die Richtlinie ab dem 1. Januar 2008 mit der Energieeffizientverordnung vom 27. November 2007 berücksichtigt. Eine neue Verordnung für Nicht-Wohngebäude befindet sich zur Zeit in der Ausarbeitung.
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Der Gebäudepass des Wohnungsbauministeriums
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Das Wohnungsbauministerium bietet allen Wohnungseigentümern und Eigentümergemeinschaften die Erstellung eines Gebäudepasses für ihr Eigentum an. Der Gebäudepass besteht aus einer detaillierten Erfassung der Gebäudesituation unter folgenden Gesichtspunkten: Gesundheit/Hygiene, Sicherheit, Energie, Technik/Funktionalität sowie soziale Aspekte. Aufgrund dieser Analyse werden Mängelzustände festgestellt und Handlungsempfehlungen sowie Sanierungsmaßnahmen vorgeschlagen. Der Gebäudepass ermöglicht somit eine weitgehend transparente Expertise eines Wohngebäudes und trägt damit wesentlich zum Verbraucherschutz auf dem Wohnungsmarkt bei.
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Im Gebäudepass wird unter anderem auch eine Gesamtenergiebilanz nach der Verordnung vom 27. November 2007 erstellt. Diese gibt Hinweise auf das energetische Sanierungspotential eines Gebäudes. Empfehlungen für daraus resultierende Sanierungsmaßnahmen sind ebenfalls Bestandteil des Gebäudepasses.
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| Empfehlungen für den Nicht-Wohnungsbau |
Neben den oben aufgeführten Grenzwerten, die sich hauptsächlich auf den Wohnungsbau beziehen, gibt es für den Nicht-Wohnungsbau zur Zeit keine weiteren Empfehlungen oder Grenzwerte. Der Energieverbrauch von Nicht-Wohnungsgebäuden wird zu einem großen Teil für die elektrische Energie, für Beleuchtung, Lüftungs- bzw. Klimaanlagen, technische Ausstattung etc. aufgewendet. Verglichen mit dem Energieaufwand in Wohnungsbauten ist der Anteil an elektrischer Energie in Nicht-Wohnungsbauten wesentlich bedeutsamer. Daher reicht eine energetische Bewertung von Nicht-Wohnbauten über den Jahresheizwärmebedarf nicht aus. Vielmehr muss hier, wie im Wohnungsbau, die elektrische Energie bilanziert und für deren Einsatz Grenzwerte eingehalten werden.
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Das Schweizer Minergielabel (www.minergie.ch) bietet gute Orientierungswerte für energetisch sinnvolle Standards im Nichtwohnungsbau. Die hier zu Grunde liegenden Rechenmethoden basieren weitgehend auf der DIN EN ISO 13970.
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Weitere Informationen und Ansprechpartner zum Thema Energie finden Sie unter:
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www.eco.public.lu/attributions/dg3/d_energie/index.html
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www.environnement.public.lu
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www.ael.lu
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www.ebl.lu
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Planungsgrundlagen
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Nach der Minimierung des Energieverbrauchs wird ein Konzept zur Energiebereitstellung des Gebäudes oder einer Gebäudegruppe erarbeitet. Hierbei gilt regenerativen Energien ein besonderes Augenmerk. Gerade energieeffiziente Gebäude eignen sich für den Einsatz von alternativen Energiequellen wie Holz, Erdwärme, Solarenergie etc.
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Werden mittelfristig mehrere öffentliche Gebäude in der Gemeinde oder in der Nähe des betroffenen Projektes geplant, so sollte dies bei der Planung der Energieversorgung in Betracht gezogen werden. Auch bestehende Gebäude, deren Heizanlagen sanierungsbedürftig sind, können im Zuge einer Neuplanung auf regenerative Energien und energieeffizientere Techniken umgerüstet werden.
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| Entwurfskriterien einer integralen Planung |
Zum Erreichen der Energiekennwerte ist eine integrale Planung notwendig, die in der Vorentwurfphase bereits beginnen muss. Ein Team von Fachingenieuren und Architekten sollte sich vor Planungsbeginn über die Zielsetzung einigen. Hierbei ist das Festlegen von Energiekennwerten ein Ziel, das von den unterschiedlichsten Aspekten beeinflusst wird:
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- Gebäudetyp und Gebäudeform
- Orientierung
- Tageslichtnutzung
- Gebäudehülle (Wärmeschutz, luftdichte Konstruktion)
- Gebäudetechnik (Lüftungsanlagen, heiztechnische Anlagen)
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Bei komplexen Bauaufgaben können in der Planungsphase neben der ständigen Kontrolle der einzelnen Planungsvarianten über Energiebilanzen jedoch weitere, aufwendigere Berechnungsmethoden, z.B. dynamische Gebäudesimulationen notwendig sein. Hierbei werden in einem Gebäude modellhaft Sommer- und Wintertage in ihrem Temperaturverlauf simuliert. Anhand dieser Simulationen können dann Entscheidungen über die Notwendigkeit von Sonnenschutz, Lüftungsmechanismen, Kühlung usw. gefällt werden.
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| Gebäudetyp, Gebäudeform |
Städtebauliche Planungsvorgaben beeinflussen entscheidend den Energieverbrauch eines Gebäudes. Durch die Wahl des Gebäudetyps wird das Verhältnis von Gebäudehüllfläche zu Gebäudevolumen (A/V-Verhältnis) vorgegeben. Anzustreben ist eine Bebauung, deren mittleres A/V-Verhältnis möglichst klein ist. Gebäude mit günstigerem A/V-Verhältnis haben geringere Wärmeverluste und damit einen geringeren Heizwärmebedarf.
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Ein energetisch günstiges A/V-Verhältnis wird bereits bei der städtebaulichen Planung festgelegt. Hier sollte ein möglichst hoher Anteil der Gebäude in verdichteter Bauweise ausgewiesen werden und möglichst wenig Gebäude in eingeschossiger Bauweise zugelassen werden.
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| Einfluss des Gebäudetyps auf den Energiebedarf: |
Das Prinzip der kompakten Bauweise gilt auch für ein einzelnes Gebäude. Wird die Hüllfläche durch Rück- und Vorsprünge, Erker und Dachgauben vergrößert, so steigen Energiebedarf und Baukosten.
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Orientierung
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Energieeffiziente Gebäude können grundsätzlich in jeder Orientierung errichtet werden. Die Orientierung der Gebäudehauptfassade hat jedoch einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf den Wärmebedarf und auf die Behaglichkeit im Gebäude. Je höher die solaren Energiegewinne über die Fensterflächen sind, also je höher somit die gesamten Wärmegewinne eines Gebäudes sind, um so geringer wird der Bedarf an Heizwärme, allerdings kann dies im Sommer zu einer Überhitzung führen. Nicht jedes bebaubare Grundstück hat eine hundertprozentige Nord-Südorientierung. Sind die solaren Gewinne gering, ist es um so wichtiger, die Wärmeverluste (über Hüllfläche und Lüftung) eines Hauses gering zu halten.
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Passive Nutzung der Sonnenenergie
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Solargewinne spielen bei kleinen Heizwärmeverbräuchen (wie z.B. Passivhäusern) prozentual betrachtet eine bedeutende Rolle. Während die Fenster unabhängig von der Orientierung die gleichen Verluste aufweisen, betragen die Solargewinne auf der Ost- und Westseite nur ca. 70% derer der Südseite, auf der Nordseite sind es ca. 40%. Die Fensterausrichtung ist daher für kleine Energieverbräuche sehr wichtig. Nicht genutzte passive Solargewinne können durch kostenintensive, wärmetechnische Verbesserungen der Gebäudehülle ersetzt werden.
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Aktive Nutzung der Sonnenenergie
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Zur aktiven Nutzung der Sonnenenergie können Photovoltaikanlagen und /oder Sonnenkollektoren eingesetzt werden.
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Informationen zu staatlichen Förderungen erhalten sie bei der Umweltverwaltung unter: http://www.environnement.public.lu/
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| Tageslichtnutzung |
Die Nutzung von Tageslicht verringert in vielen Fällen deutlich den Bedarf an Kunstlicht und damit den Bedarf an elektrischer Energie. Insbesondere bei Neubauten, aber auch bei größeren Sanierungen besteht hier oft Planungsspielraum zugunsten des Tageslichtes.
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Intensive Tageslichtnutzung kann sowohl den Komfort und das Wohlbefinden in einem Gebäude steigern als auch den Gesamtenergiebedarf senken. Beides ist jedoch nicht automatisch der Fall, wenn einfach die Fensterflächen vergrößert werden. Es müssen eine Reihe von Regeln beachten werden, damit sich das positive Potential der Tageslichtnutzung entfalten kann:
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Verteilung des Tageslichtes
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Das Tageslicht muss gut verteilt sein. Ein möglichst großer Anteil der Nutzfläche soll Tageslicht erhalten. Möglichst viele Arbeitsplätze sollen in der Tageslichtzone liegen. In der Gebäudeplanung, aber auch beim Einrichten von Arbeitsplätzen, kann dies Konsequenzen für die geometrische Anordnung von Gebäudeteilen, die Raumtiefe und Raumaufteilung, die Gestaltung von Fenstern bis hin zur Aufstellung der Möbel haben.
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Gestaltung der Fenster
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Zentrales Element der Tageslichtnutzung ist die Gestaltung der Fenster. Dabei kann als Grundregel gelten, dass je höher ein Fensterelement über der Arbeitsfläche angeordnet ist, um so tiefer dringt Licht in den Raum ein, um so wertvoller ist der Betrag zur Beleuchtung. Deshalb sind Fenster, die sturzfrei bis unter die Decke reichen für die Tageslichtnutzung sehr nützlich. Fensterelemente in mittlerer Höhe (1 bis 2m über Fußboden) beleuchten in erster Linie die Bereiche in unmittelbarer Fensternähe. Fensterflächen unterhalb der Brüstungshöhe leisten keinen Beitrag zur Tageslichtversorgung der Arbeitsplätze.
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Auswirkung des Tageslichtes auf andere thermische Eigenschaften
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Durch das Sonnenlicht wird zugleich das Gebäude erwärmt. In der Heizperiode kann das erwünscht sein. In der warmen Jahreszeit muss aber für eine Begrenzung des solaren Wärmeeintrags gesorgt werden. Dies geschieht zuerst, indem die Fenster in ihrer Größe und Ausrichtung nach den Kriterien Tageslicht und Sichtmöglichkeit (nach außen) geplant werden. Des weiteren ist ein bedarfsabhängiger beweglicher Sonnenschutz an allen Fenstern empfehlenswert, die nicht nach Norden gerichtet sind.
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Farbgebung
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Die Farbgebung in einem Raum kann die Lichtverhältnisse deutlich beeinflussen. Empfehlenswert sind helle Oberflächen, in erster Linie an der Decke, aber auch an Rück- und Seitenwänden sowie in den Fensterlaibungen.
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Neben den planerischen Grundlagen der Tageslichtnutzung sollten Beleuchtungsanlagen möglichst energieeffizient (Energiesparlampen) ausgelegt werden. Ihre Betriebsweise muss entsprechend dem tatsächlichen Bedarf geregelt werden.
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| Gebäudehülle (Wärmeschutz, luftdichte Konstruktion) |
Der Wärmeschutz von Gebäuden hat im wesentlichen zwei Ziele:
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Ein Mindestwärmeschutz ist notwendig, um die Baukonstruktion dauerhaft vor klimabedingten Feuchteneinwirkungen (Tauwasserbildung etc.) zu schützen. Diese Mindestanforderung gelten für alle Bauteile und beziehen sich nicht nur auf Bauteile der Umfassungsflächen. Der Mindestwärmeschutz ist in der Schweizer Norm SIA 380-1 oder der deutschen Norm DIN 4108 festgelegt.
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Von wachsender Bedeutung ist in Zeiten der Energieknappheit und des Klimaschutzes der energiesparende Wärmeschutz, der weit über diese Mindestanforderungen hinausgeht und massive Energieeinsparung zum Ziel hat. Die Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz sollen möglichst hoch sein, da dessen Lebensdauer meist deutlich höher ist, als diejenigen aller technischen Einrichtungen. Mit heutiger Technik erreichbar ist der Wärmeschutzstandard von Passivhäusern.
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Der winterliche Wärmeschutz hat zum Ziel, die Transmissionswärmeverluste über die Außenhülle zu reduzieren und ist damit die bestimmende Größe für das Einhalten von Energiekennwerten. Gut gedämmte Häuser haben einen wesentlich reduzierteren Wärmebedarf. Da der Mindestwärmeschutz um ein Vielfaches überschritten wird, ist bei sachgemäßer Ausführung die Gefahr von Tauwasserschäden nahezu ausgeschlossen.
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Entscheidend für die Dämmqualität eines Baumaterials ist seine Wärmeleitfähigkeit  (W/m*K). Nach der luxemburgischen Energieeffizienzverordnung sind die Wärmedurchgangskoeffizienten von opaken Bauteilen nach DIN EN ISO 6946 zu bestimmen.
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Die Wärmedämmstoffe werden entsprechend ihres -Wertes in sogenannte Wärmeleitgruppen (WLG) eingeteilt. Der Dämmstoff Polystyrol-Hartschaum ist z.B. in den Wärmeleitgruppen 025 bis 040 auf dem Markt verfügbar. Zum Einhalten von berechneten U-Werten ist es deshalb unerlässlich, die in der Berechnung eingesetzte WLG eines Dämmstoffes zu kennen und auf der Baustelle sicherzustellen, dass der entsprechende Dämmstoff verwendet wird.
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Grundsätzlich können die notwendigen Dämmstoffstärken sowohl in Holzkonstruktionen als auch bei der Massivbauweise erreicht werden.
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In Holzständerbauweise können große Dämmstärken bereits innerhalb der tragenden Konstruktion untergebracht werden. In der Regel werden bei Auslegung einer Holzständerkonstruktion nach statischen Gesichtpunkten bereits die notwendigen Dämmstärken für Niedrigenergiehäuser erreicht. Die für ein Passivhaus erforderlichen U-Werte erreichen Holzkonstruktionen schon bei Wandstärken von 40-45 cm. Bei massiven Konstruktionen müssen hierfür Wandstärken von 45-55 cm vorgesehen werden. Bei den massiven Bauweisen wird zwischen monolithischen und Konstruktionen aus mehreren, zusammengesetzten Schichten unterschieden. Die Produkte für monolithische Wandaufbauten sind in der Regel hochdämmende Steine aus Lehm, Rohbims oder ähnlichem. Die Produzenten dieser hochdämmenden Steine bemühen sich, Produkte mit immer kleineren -Werten auf den Markt zu bringen, um im Bereich der Niedrigstenergie- und Passivhäuser konkurrenzfähig zu bleiben.
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Bei mehrschichtigen, massiven Konstruktionen spielt der tragende Stein wärmetechnisch gesehen eine unbedeutende Rolle. Hier erfolgt der Wärmeschutz ganz wesentlich durch die anschließend aufgebrachte Wärmedämmschicht. Diese kann als Witterungsschutz eine Putzfassade, eine Verkleidung oder eine Vorsatzmauerschale erhalten die wärmetechnisch vor allem bei Hinterlüftung keine Rolle spielen.
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Der sommerliche Wärmeschutz hat die Aufgabe, an heißen Sommertagen die Raumtemperatur auf einem erträglichen Niveau zu halten, sowie die zur Kühlung benötigte Energie zu reduzieren.
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Die Raumtemperatur hängt an heißen Tagen von mehreren Faktoren ab:
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- Sonneneinstrahlung (Orientierung),
- Verglasungen,
- Sonnenschutz.
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Sommerlicher Wärmeschutz beginnt mit dem vernünftigen Einsatz von Fenster- und Glasflächen. In der luxemburgischen Verordnung für energieeffiziente Wohngebäude ist eine Obergrenze für den Fensterflächenanteil vorgegeben. Die Fensterfläche AW darf 30% der gesamten Fassadenflächen nicht übersteigen. Falls dieser Wert überschritten wird, muss ein geeigneter Sonneschutz mit einem Abminderungsfaktor von Fc ≤ 0,3 vorgesehen werden.
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Hierdurch soll ein zu hoher Wärmeeintrag im Sommer und damit eine Überhitzung der Häuser verhindert werden.
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Verglasung
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Empfehlenswerte Verglasungen sind gute Wärmeschutzgläser, sofern sie im sichtbaren Spektralbereich einen hohen Transmissionsgrad aufweisen ( 60%). Von verdunkelnden Sonnenschutzgläsern ist abzuraten, da diese den Raum ständig verdunkeln ohne einen wirkungsvollen Schutz gegen Überhitzung zu bieten.
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Sonnenschutzsysteme
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Gute Sonnenschutzsysteme sind außenliegend und reagieren auf veränderliche Einstrahlungsbedingungen. Sonnenschutzrollos, im Isolierglasverbund integriert, können dies und beschränken gleichzeitig Wärmeeinstrahlung, Blendung etc..
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Luftdichtheit ist ein unverzichtbarer Bestandteil der energiesparenden Bauweise. Luftdichte Konstruktionen erfordern viel Sorgfalt und Aufmerksamkeit von den Ausführenden und der Bauleitung. Zur Vermeidung von Feuchtigkeitsschäden und erhöhten Wärmeverlusten aufgrund von Undichtheiten müssen nicht nur die Flächen der Regelkonstruktionen der wärmeübertragenden Bauteile, sondern auch die Nahtstellen, die durch das Zusammenfügen der Bauteile entstehen und Durchdringungen abgedichtet werden. Hierzu muss ein Dichtheitskonzept erstellt werden. Dieses Konzept muss der Architekt schon frühzeitig im Rahmen einer Ganzheitsbetrachtung, d.h. im Frühstadium des Entwurfsprozesses entwickeln. Anschließend muss dieses Konzept in der Entwurfs- und Ausführungsplanung detailliert dargestellt und bei der Ausführung genau überwacht werden.
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Luftdichte Konstruktionen erfüllen im wesentlichen zwei Aufgaben:
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- Sichern des errechneten U-Wertes eines Gebäudes - Die Luftdichtheit ist von zentraler Bedeutung für eine funktionierende Wärmedämmung. Undichte Stellen in der Wärmedämmung (z.B. Anschlüsse) können den errechneten U-Wert um bis zu 25% verschlechtern.
- Vermeiden von Feuchtigkeitsschäden - Die Ursache von über 90% aller Bauschäden ist Konvektion (Luftströmung) infolge von Undichtigkeiten. Die eindringende Luft transportiert Feuchtigkeit in die Dämmung, die sich dort abkühlt und als Tauwasser ausfällt. Die Folge sind Feuchtigkeitsschäden und Schimmelpilzbildung. Luftdichte Konstruktionsdetails umfassen folgende Problempunkte:
- Luftdichtheit der Fläche der Regelkonstruktion
- Luftdichtheit linearer Nahtstellen: z.B. Anschluss der Dachkonstruktion an aufsteigendes Mauerwerk
- Luftdichtheit punktueller Durchdringungen: Sanitäre Entlüftung über Dach
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Der Grad der luftdichten Konstruktion kann mit dem sogenannten Blower-Door-Test geprüft werden. Hierbei wird in den Türrahmen der Eingangstür ein Ventilator eingesetzt. Mit Hilfe dieses Ventilators wird ein Über- bzw. Unterdruck von 50 Pa im Gebäude hergestellt, der über ca. 15 Minuten konstant gehalten wird. Der zur Aufrechterhaltung der Druckdifferenz erforderliche, vom Ventilator geförderte Luftvolumenstrom wird als Maß für die Dichtigkeit der Gebäudehülle herangezogen. Der nach den Förderbedingungen des Umweltministeriums vorgeschriebene Wert der Luftdichtheit n50h-1 beträgt 1,0 für Niedrigenergiehäuser, 0,6 für Passivhäuser und 2 für Sanierungen.
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Ein Überprüfen der Luftdichtigkeit ist bei extrem gedämmten Häusern nach Abschluss des geschlossenen Rohbaus unbedingt notwendig. Zu diesem Zeitpunkt können Undichtigkeiten mit relativ geringen Aufwand beseitigt werden. Ist der Innenausbau erst einmal fertig gestellt, sind Korrekturen an der luftdichten Ebene äußerst schwierig und kostenaufwendig.
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| Gebäudetechnik (Energiebereitstellung, Lüftungsanlagen) |
Das wesentliche Ziel der Raumlüftung ist die Sicherung der Luftqualität. Nur mit kontrollierter Wohnungslüftung lässt sich der hygienisch notwendige Luftwechsel dauerhaft auf energieeffiziente Weise und ohne Einbußen an Behaglichkeit sicherstellen und nach Bedarf regeln. Lüftungsanlagen werden nicht zum Energiesparen sondern in erster Linie zur Sicherung der Luftqualität konzipiert. Dennoch ist die kontrollierte Wohnungslüftung bei energieeffizienten Gebäuden ein Bestandteil des Energiekonzeptes, um gesunden und guten Wohnkomfort für ihre Bewohner zu bieten. Die (aus bauphysikalischen Gründen unumgängliche) Forderung nach einer dichten Gebäudehülle zieht ein Lüftungskonzept nach sich: aktive, vom Nutzer abhängige Fensterlüftung oder kontrollierte Wohnungslüftung. Letztere weist - da unabhängig vom Nutzerverhalten - eindeutig Vorteile auf.
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Energetisch von Bedeutung sind vor allem Zu-/Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung. Die Vorteile dieser Anlagen sind neben der Energieeinsparung erhöhter Komfort, verbesserter Schallschutz nach außen und die Möglichkeit zur Verbesserung der Zuluftqualität durch hochwertige Filter. Unter Berücksichtigung des aktuellen Preisniveaus ist eine Investition in eine Anlage mit Wärmerückgewinnung im Vergleich zu einer Anlage ohne Wärmerückgewinnung recht kostspielig. Jedoch erzielen energieeffiziente Anlagen in dichten Gebäuden reale Betriebskosteneinsparungen.
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Sanierung
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Altbauten sind gemessen an den heute möglichen energiesparenden Bauweisen energetisch ungünstig. Der Anteil an Altbauten ist naturgemäß sehr viel höher als der an hochwärmgedämmten Neubauten. Deshalb ist es sinnvoll, jede Möglichkeit zur energetischen Verbesserung vom Gebäudebestand zu nutzen.
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Neben der Anlagentechnik sind Verbesserungen der Gebäudehülle an bestehenden Gebäuden in folgenden Bereichen möglich:
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- Außenwände,
- Fenster,
- Steildach,
- Oberste Geschossdecke,
- Kellerdecke.
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Abbildung 4: Energieeinsparpotential in Altbauten
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| Außenwände |
Bei der nachträglichen Maßnahme eines Wärmedämmverbundsystems werden Dämmstoffplatten (in der Regel Hartschaum- oder Mineralfaserplatten) direkt auf den vorhandenen Außenputz geklebt. Falls erforderlich erfolgt eine zusätzliche Befestigung mit Kunststoffdübeln nach Herstellerangabe. Auf die Wärmedämmschicht wird eine Spachtelmasse aufgebracht in die ein Armierungsgewebe eingearbeitet wird. Danach folgt der Außenputz.
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Vorteile:
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- Reduzierung von Wärmebrücken (Deckeneinbindung Sockel)
- Guter Wärmeschutz (auch im Sommer)
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Nachteile
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- bei stark gegliederten Fassaden aufwendig
- bei Gebäuden, die den Denkmalschutz unterliegen, ist eine Außendämmung meist nicht möglich
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Dürfen Fassadenänderungen bei denkmalgeschützten Häusern nicht vorgenommen werden oder ist z.B. der Erhalt von den in Luxemburg typischen Fenstersteineinfassungen erwünscht, besteht die Möglichkeit der nachträglichen Wärmedämmung von Wänden auf deren Innenseite. Vielfach werden Innendämmmaßnahmen mit Bauschäden in Verbindung gebracht. Ursache der Bauschäden ist jedoch nicht die Maßnahme an sich, sondern falsche Planung und /oder eine handwerklich unsachgemäße Ausführung.
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Durch die nachträgliche Dämmung auf der Innenseite wird die Außenwand insgesamt kälter. Dies hat zum Beispiel Auswirkungen auf Hausinstallationsleitungen (z.B. Wasser, Heizung), die im ungünstigsten Fall sogar einfrieren können. Auch muss auf eine luftdichte Ausführung der inneren Verkleidung (Fugen, Wandanschlüsse) geachtet werden. Verbundplatten mit Dämmstoff sind für solche Maßnahmen gut geeignet. Wärmebrücken, wie sie besonders an Fensterlaibungen und bei Geschossdeckeneinbindungen auftreten, sollten ebenfalls gedämmt werden. Ansonsten wächst die Gefahr von Schimmelpilzbildung.
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Tabelle 8: Einsparmöglichkeiten durch Wärmedämmung bei Altbauten
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| Monolithische Außenwand ungedämmt |
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| 10-16 cm Dämmung Wärmedämmverbundsystem |
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| Monolithische Außenwand ungedämmt |
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| 5-8 cm Innendämmung mit raumseitiger Dampfsperre |
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| Fenster |
Erneuerungsmaßnahmen an Fenstern sollten immer mit Sanierungen der Fassade des Gebäudes abgestimmt werden. Bei geplanten Außendämmungen ist es angebracht, die neuen Fenster weiter außen (nahe oder in der Dämmstoffebene ) einzubauen. Da beim Fensteraustausch fast immer Nacharbeiten an den Fensterlaibungen (Verputz, neue Tapete) notwendig sind, kann eine Verkleidung der Fensterlaibung eine kostengünstige Alternative darstellen. In der deutschen EnEV (Energieeinsparverordnung) werden Mindestanforderungen an Fenster in bestehenden Gebäuden formuliert, falls diese ausgetauscht werden und mehr als 20% der zugehörigen Fassadenfläche einnehmen. Der Fenster-U-Wert (Uw) darf einschließlich Rahmen maximal 1,7 W/(m2K) betragen.
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Diese Anforderung ist nur mit Wärmeschutzverglasung zu erfüllen. Die Ug-Werte von Zweischeibenwärmeschutzverglasung schwanken je nach Produkt zwischen 1,1 und 1,9 W/(m2K).
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Nachfolgende Tabelle 9 enthält die wichtigsten physikalischen Eigenschaften verschiedener Verglasungen. Eine Verbesserung des U-Wertes ist durch nachfolgende Verfahren möglich:
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- Scheibenzwischenraumfüllung mit Edelgasen (Argon, Krypton)
- Infrarotbeschichtung (Wärmeschutzbeschichtung) der Scheiben
- Scheibenzwischenabstand
- Verdoppelung der Scheiben-Zwischenräume (Dreifachverglasung)
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Alle diese Maßnahmen führen zur Reduzierung der Wärmeverluste aber auch der Lichtdurchlässigkeit und des Gesamtenergiedurchlassgrades.
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Die Angaben bezüglich der Lichtdurchlässigkeit sind gerade im Gebäudebestand von Wichtigkeit. Hier kann es durch den bei neuen Fenstern größeren Rahmenanteil und den teilweise sehr kleinen Fenstern zu wahrnehmbaren Beeinträchtigungen der Belichtungsintensität kommen. Daher sollten Verglasungen mit niedrigen U-Werten und hohem Gesamtenergiedurchlassgrad sowie hoher Lichtdurchlässigkeit eingesetzt werden. Die Oberflächentemperatur der Verglasung ist die kennzeichnende Größe für die Behaglichkeit in Fensternähe. Erst bei Wärmeschutzverglasung (U-Wert ab 1,8 W/m2K) kommt es zu einer deutlichen Verbesserung der Behaglichkeit in Fensternähe.
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Tabelle 9: Kennwerte verschiedener Fenstersysteme
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| Wärmedurchgangs-koeffizient |
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| Nr. 1-5 Holz- oder Kunststoffrahmen (PVC) Uf=1,7 W/m2k |
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 L |
| (-) |
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 si |
| °C |
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| Zweischeibenwärme-schutzglas (pyrolytisch) |
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| Zweischeibenwärme-schutzglas |
| (Silber, Argon) |
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| Dreischeibenwärme-schutzglas |
| (Silber, Krypton) |
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| Dreischeibenwärme-schutzglas mit Superrahmen |
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Schimmelpilze entstehen dann, wenn die in der Luft stets vorhandenen Pilzsporen günstige Lebensbedingungen vorfinden, so dass sie sich verbreiten und wachsen können. Dabei ist Feuchtigkeit die maßgebliche Voraussetzung für Schimmelpilzbildung. Bei einer relativen Luftfeuchte von 50% und einer Innenraumtemperatur von 20° bildet sich genug Kapillarfeuchte auf der raumseitigen Oberfläche der Außenmauer, wenn die raumseitige Oberflächentemperatur ≤12,6°C beträgt. Dieser kritische Bereich kann bei einer ungedämmten Außenmauer (U-Wert 1,5 W/m2K) durchaus erreicht werden. Durch undichte Fenster und ein angepasstes Nutzerverhalten (Lüften) konnte Schimmelpilzbildung bisher, meist unbewusst verhindert werden. Werden nun im Zuge einer energetischen Verbesserung der Fenster diese auch luftdicht eingebaut, so kann bei unverändertem Nutzerverhalten die Schimmelpilzgefahr deutlich steigen. Wird jedoch gleichzeitig die Außenwand mit beispielsweise einem Wärmedämmverbundsystem von 12-15cm versehen, so kann die raumseitige Oberflächentemperatur gehoben und damit außerhalb des für Schimmelpilzbildung kritischen Bereichs gebracht werden.
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| Steildach |
Bei der Wärmedämmung von Dächern ist zu unterscheiden zwischen der Sanierung bestehender Dächer und dem erstmaligen Ausbau eines Dachgeschosses zu Aufenthaltsräumen. Die gebräuchlichste Art der Wärmedämmung von Dächern ist die Zwischensparrendämmung, die im Gebäudebestand jedoch einige Schwierigkeiten bereitet. Die Sparrenhöhen sind für die erforderlichen Dämmstärken meist nicht ausreichend. Oft ist eine alte, nicht diffusionsoffene Unterspannbahn vorhanden, wodurch sich die mögliche Einbauhöhe für den Dämmstoff reduziert.
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Um effektive Dämmstärken zu erreichen wird der Sparrenquerschnitt der alten Sparren durch Aufdopplung oder seitliche Verstärkung erhöht. Hierbei sollte man Dämmstärken von 16-18cm anstreben.
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Oft ist auch die Kombination aus einer alten Zwischensparrendämmung und einer neuen Untersparrendämmung sinnvoll. Zur Erhöhung der Dämmung der Konstruktion wird eine rechtwinklig zur Sparrenlage laufende starke Lattung (meistens 6/8cm, aber auch dicker) angebracht. Die zweite Dämmstofflage wird dann zwischen diesen Hölzern eingebracht.
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Tabelle 10: Einsparpotential bei der Steildachsanierung
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| 16-18cm Dämmung Zwischensparrendämmung mit seitlicher Lattung oder Aufdopplung der Sparren |
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| Steildach ungedämmt mit Innenseitiger Verkleidung |
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| 16-18cm Aufsparrendämmung |
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| Oberste Geschossdecke |
Die Dämmung der obersten Geschossdecke ist bei nicht genutzten Spitzböden die leichteste und preiswerteste Dämmmaßnahme.
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Bei plattenförmigen Dämmstoffen ist eine mehrlagige, versetzte Einbringung des Materials empfehlenswert. Eine oberseitige Abdeckung , z.B. Spanplatten mit Nut und Feder, kann lose verlegt werden. In die Ausfachungen alter Holzbalkendecken kann der Dämmstoff lose, in Form von schüttfähigen oder einblasbaren Dämmstoffen eingebracht werden.
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Schwieriger und teuerer ist die Dämmung von Geschossdecken von Mehrfamilienhäusern, in denen der Speicher als Trocken- und/oder Abstellraum genutzt wird. Hier sind nur Konstruktionen einsetzbar die ausreichende Tragfähigkeit besitzen. Es müssen trittschallgedämmte Lagerhölzer eingebaut werden, zwischen die der Dämmstoff eingebracht werden kann. Der Bodenbelag sollte eine wasserundurchlässige Oberfläche aufweisen. Weitere Folgearbeiten ergeben sich aus der nun ca. 20-25cm höheren Lage der Fußbodenoberkante. Es müssen die Durchgangshöhe von Türen und die Austrittshöhe von Treppen ggf. angepasst werden.
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Tabelle 11: Einsparpotentiale durch Geschossdeckensanierung
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| 20-25cm Dämmung auf Massivdecke |
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| Kellerdecke |
Der Wärmedämmung von Kellerdecken wird oftmals keine Bedeutung beigemessen. Aber auch hier besteht die Möglichkeit, mit geringem finanziellen Aufwand Energie zu sparen. Die einfachste Art der nachträglichen Wärmedämmung von ebenen Massivdecken ist das Ankleben oder Andübeln von Dämmstoffen an der Deckenunterseite. Installationsleitungen (z.B. Wasser, Heizung, Elektro) bedürfen beim nachträglichen Einbau von Dämmschichten besonderer Beachtung. Deckenleuchten müssen evtl. neu befestigt, deren Anschlüsse verlängert werden. Die maximal mögliche Dämmstoffstärke kann z.B. durch direkt unterhalb der Kellerdecke eingebaute Kellerfenster begrenzt sein.
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| Anlagentechnik |
Energetische Verbesserungen sind darüber hinaus auch an der Anlagentechnik bestehender Gebäude möglich:
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- Effektive, sparsame Heizungsanlage
- Solaranlage zur Warmwassergewinnung
- Mechanische Lüftungsanlage
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Die besten Ergebnisse erzielt man, durch eine vorhergehende Energieanalyse, die ganzheitlich alle energetisch relevanten Faktoren eines Gebäudes untersucht. Ein ganzheitlicher Ansatz der Gebäudesanierung beachtet vor allem auch die zeitliche Abfolge der verschiedenen, geplanten Maßnahmen. So ist ein Austausch von alten, energetisch ungünstigen Fenster ohne eine gleichzeitige wärmetechnische Verbesserung der Außenwand kritisch zu betrachten.
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Nach den baulichen Maßnahmen der energetischen Sanierung kann die Heizungsanlage nach dem geringeren Energiebedarf neu dimensioniert werden, um den Teillastbetrieb zu minimieren.
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[Der Text entstand in Zusammenarbeit mit Fr. Christiane Conrady (Öko-Zenter) und Hrn. Jean Biver (Umweltverwaltung), für die Version 2.0 wurde der Text von Hrn. Marc Lentz überarbeitet (Agence de l'Energie).]
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2008 v 2.0
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 ANGEFÜGTES DOKUMENT |  DATEIEN | | A.2.1 Energiekonzept 2.0 | 
300 ko |
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