EnEV 2017 – Vorbereitende Untersuchungen

Aufgrund der europäischen Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden ist das künftige Niedrigstenergiegebäude für Deutschland zeitnah zu definieren. Es ist beabsichtigt, diese Festlegung im Rahmen der Zusammenführung von Energieeinsparungsgesetz (EnEG), Energieeinsparverordnung (EnEV) und Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) zu vollziehen. In diesem Projekt wurde untersucht, welches Anforderungsniveau sich unter wirtschaftlicher und kostenoptimaler Betrachtung zur Festlegung des deutschen Niedrigstenergiegebäudestandards eignet.Projektlaufzeit: Dezember 2014 bis Februar 2016

Ausgangslage

In Artikel 9 der europäischen Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD bzw. Gebäude-RL) werden die Mitgliedstaaten dazu verpflichtet dafür Sorge zu tragen, dass ab 2021 alle neuen Gebäude als Niedrigstenergiegebäude errichtet werden. Für Gebäude, die von Behörden als Eigentümer genutzt werden, soll dies bereits ab 2019 gelten. Die Bundesregierung muss "durch eine Rechtsverordnung mit Zustimmung des Bundesrats die Anforderungen an die Gesamtenergieeffizienz von Niedrigstenergiegebäuden" regeln und diese Vorschrift für neue Gebäude erlassen.

Ziel

Ziel des Projekts war die Erarbeitung eines Vorschlags für ein neues Anforderungsniveau definiert durch Referenzanforderungen, die in geeigneter Weise auch hinsichtlich der Nutzung und anderer Kriterien differenziert werden sollten. Dem Grundsatz der Technologieoffenheit – insbesondere bei Energieversorgung der Gebäude – war Rechnung zu tragen. Ferner sollten Vorschläge dazu unterbreitet werden, ob, wie und in welchem Umfang Deutschland bei Nichtwohngebäuden von der Ausnahmemöglichkeit nach Artikel 9 Absatz 6 Gebrauch machen sollte. Hier würden insbesondere Fälle in Betracht kommen, bei denen durch wirtschaftlich vertretbare Verbesserungen der Gebäudeeffizienz objektiv kein „fast bei Null liegender oder sehr geringer Energiebedarf“ zu erreichen ist oder solche, bei denen deutlich kürzere Nutzungszeiten auftreten als den Betrachtungszeiträumen nach der Delegierten Verordnung zugrunde lägen.

Auftragnehmer des Forschungsprojektes war das Ingenieurbüro Prof. Dr. Hauser GmbH, Kassel.

Konzept

Im Forschungsprojekt wurden zunächst die Anforderungen der Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden herausgestellt. Des Weiteren wurden die Ausgangsbedingungen in Deutschland analysiert, die sich durch die bisherige Anforderungsmethodik der Energieeinsparverordnung (EnEV) und Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) ergeben. Das betraf neben den Hauptanforderungen auch bauliche und anlagentechnische Nebenanforderungen. Dieses Anforderungspaket wurde dahingehend untersucht, ob es eine geeignete Grundlage für die Umsetzung des Niedrigenergiegebäude-Standards der EnEV sein könnte. Es wurden Empfehlungen hinsichtlich der Gestaltung der Anforderungssystematik und der Anforderungsformulierung (Referenzgebäude) gegeben.

Technische Randbedingungen wurden hinsichtlich ihres Einflusses auf das Ergebnis und hinsichtlich der Zweckmäßigkeit der hergebrachten Ansätze für das künftige Anforderungsniveau untersucht und bewertet. Dabei wurden auch die Ergebnisse einer im Herbst 2014 abgeschlossenen Untersuchung über den aktuellen, auf die Gebäudenutzfläche bezogenen Nutzwärmebedarf für Warmwasser in Wohngebäuden analysiert.

Die Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen wurden an Modellgebäuden durchgeführt. Für die Untersuchungen wurden sieben unterschiedliche Wohngebäude mit Variation ausschlaggebender Parameter und sieben Nichtwohngebäude unterschiedlicher Nutzung, Form und Größe ausgewählt.

Unter Anwendung des Verfahrens, das durch die Delegierte Verordnung (EU) Nr. 244/2012 der Kommission für die Bestimmung des "kostenoptimalen Anforderungsniveaus" vorgegeben ist, wurden in dieser Untersuchung zunächst die Möglichkeiten und Grenzen der Anhebung der Anforderungen an Neubauten auf der Grundlage von neubaurelevanten Kostendaten aufgezeigt. Der Bericht der Bundesregierung vom 15. August 2013 zu Artikel 5 der Gesamtenergieeffizienz-Richtlinie ("Kostenoptimales Niveau") wurde als Ausgangsbasis herangezogen.

Die in den Untersuchungen zum kostenoptimalen Niveau betrachteten Varianten für ein künftiges Anforderungsniveau wurden in einem weiteren Schritt einer Untersuchung der generellen Wirtschaftlichkeit gemäß § 5 Energieeinsparungsgesetz (EnEG) unterzogen. Die Wirtschaftlichkeit der Anforderungen an neue Gebäude wurde unter Verwendung derselben wirtschaftlichen Randbedingungen parametriert, die auch den Untersuchungen zum kostenoptimalen Niveau zugrunde lagen. Vergleichsbasis war dabei eine Gebäudeausführung, die nach den Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2014 (Anforderungsniveau bis 31.12.2015) möglich gewesen wäre. Der Nachweis der Wirtschaftlichkeit erfolgte mittels der Kapitalwertmethode unter Berücksichtigung der Restwerte von Bau- und Anlagenkomponenten.

Im Rahmen von Sensitivitätsuntersuchungen wurde gezeigt, welche Abweichungen von den zuvor angestellten Berechnungen aufgrund veränderter Randbedingungen resultieren könnten.

Weiterhin wurde aufgezeigt, welche Berechnungsverfahren mit welchen Vereinfachungen beim künftigen Anforderungsniveau Anwendung finden könnten und es wurde diskutiert, welche Möglichkeiten der Öffnung für Quartierslösungen künftig einbezogen werden könnten.

Abschließend wurde darauf eingegangen, in welchem Maß die bedingten Anforderungen der EnEV, Anlage 3 (Anforderungen bei Änderung von Außenbauteilen und bei Errichtung kleiner Gebäude) unter Berücksichtigung des Wirtschaftlichkeitsgebots angehoben werden könnten.

Ergebnisse

Vor dem Hintergrund einer erforderlichen Neufassung der Energieeinsparverordnung zur Umsetzung der europäischen Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD) wurden folgende Themenbereiche behandelt:

• Anforderungssystematik
• technischen Randbedingungen
• kostenoptimales Niveaus für Wohn- und Nichtwohngebäude
• Nachweis der Wirtschaftlichkeit nach EnEG für mögliche neue Neubau-Anforderungsniveaus für Wohn- und Nichtwohngebäude
• Berechnungsverfahren und Vereinfachungspotenziale
• Anforderungen an Bestandsgebäude

Für die EnEV 2017 wird zunächst empfohlen, den aktuell verwendeten primärenergetischen Ansatz in Verbindung mit Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz weiterhin zu verwenden, allerdings wird von einer weiteren Senkung des Primärenergiefaktors für Strom - unabhängig von der Entwicklung des deutschen Stromerzeugungsmixes – abgeraten. Falls im Rahmen EnEV-Novellierung Zeit für detailliertere Überlegungen zur Verfügung stünde, würde eine Änderung der bisherigen Systematik empfohlen. Diese sollte entweder eine teilweise Einbeziehung der handelbaren und daher mit Kosten verbundenen erneuerbaren Anteile der Primärenergie oder die Festlegung von Bewertungsfaktoren für die Energieträger beinhalten, die neben der Primärenergie und CO₂-Emissionen, Kosten und Nachhaltigkeitsaspekte einbezieht.

Aufgrund der Kontinuität in der EnEV-Fortschreibung, des Umstandes, dass für Wohngebäude weiterhin zwei Nachweisverfahren (gemäß Diskussionsstand bei Berichtsabfassung zumindest für eine Übergangszeit) zur Anwendung kommen sollen sowie der Verwendung einer einheitlichen Methodik für Wohn- und Nichtwohngebäude wird empfohlen, sowohl die Anforderungsmethodik des Referenzgebäudeverfahrens als auch die technische Ausgestaltung des Referenzgebäudes im Rahmen der geplanten EnEV-Novellierung beizubehalten. Gewünschte Anhebungen der Primärenergieanforderung und auch der Anforderung an den baulichen Wärmeschutz sollten durch Abschlagsfaktoren einbezogen werden. Sollte im Anschluss an die Festlegung eines künftigen Anforderungsniveaus bzw. im Rahmen der Diskussionen dazu ausreichend Zeit für weitere Untersuchungen sein, wäre auch die Gestaltung neuer Referenzgebäudeausführungen für Wohn- und Nichtwohngebäude möglich. Für Beleuchtungstechnik bei Nichtwohngebäuden werden dazu bereits Empfehlungen im Bericht gegeben.

Hinsichtlich der Behandlung technischer Randbedingungen werden Hinweise auf Fehlstellen, Unstimmigkeiten und Verbesserungsmöglichkeiten im technischen Regelwerk zur EnEV gegeben. Die konkrete Umsetzung in der Normung ist jedoch in der Regel nicht durch den Gesetz- und Verordnungsgeber lösbar, da dies Aufgabe der entsprechenden Normungsausschüsse ist und dort meist vertiefende Untersuchungen notwendig sind. Im Einzelnen wurden die Themen "Lüftungszeiten und Luftwechsel für NWG bei Fensterlüftung", "Interne Wärmequellen/Strom für Arbeitshilfen", "Nutzenergiebedarf für die Trinkwarmwassererwärmung", "Thermische Solaranlagen bei großen Gebäuden", "Bilanz-Innentemperatur und Berücksichtigung räumlicher Teilbeheizung bei Wohngebäuden" und "Vereinfachte Ermittlung der Nettogrundfläche bei Wohngebäuden" behandelt.

Die Untersuchungen zur Bestimmung des "kostenoptimalen Anforderungsniveaus" und zur Wirtschaftlichkeit gemäß § 5 Energieeinsparungsgesetz wurden für jeweils sieben Wohn- und Nichtwohngebäude durchgeführt. Dabei wurden drei Energiepreisszenarien zugrunde gelegt.

Je Gebäudetyp ergeben sich in Abhängigkeit vom gewählten Energiepreisszenario und der Perspektive zum Teil sehr unterschiedliche kostenoptimale Niveaus. Insgesamt lässt sich feststellen, dass im Verhältnis zu den teilweise großen Unterschieden beim Primärenergiebedarf viele der untersuchten Varianten hinsichtlich der Global Costs nur sehr geringe Abweichungen aufweisen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass offensichtlich geringe Veränderungen der Grundlagen zu einer signifikanten Verschiebung des kostenoptimalen Primärenergiekennwertes führen können. Diese Umstände sollten bei der weitergehenden Verwendung und Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden.

Der Nachweis der Wirtschaftlichkeit gemäß § 5 Energieeinsparungsgesetz erfolgte mittels der Kapitalwertmethode unter Berücksichtigung der Restwerte von Bau- und Anlagenkomponenten. Vergleichsbasis war dabei eine Gebäudeausführung, die nach den Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2014 (Anforderungsniveau bis zum 31.12.2015) möglich gewesen wäre.

Die Untersuchungen zum Nachweis der Wirtschaftlichkeit nach EnEG zeigen für Wohngebäude, die mit diesem Wärmeerzeuger beheizt werden können, dass die Varianten der Wärmepumpen (Luft/Wasser und Sole/Wasser) im Fall der Niveaus QP 55% HT‘ 85% und QP 55% HT‘ 70% fast durchweg Amortisationszeiten aufweisen, die innerhalb der jeweils gewählten Betrachtungszeiträume liegen. Systemvarianten, bei denen ein Gas-BW-Kessel als Wärmeerzeuger zum Einsatz kommt, sind zwar technisch ausführbar, weisen allerdings Amortisationszeiten über der Länge des Betrachtungszeitraums auf. Gleiches gilt auch für die Auswertungen der Systemvarianten mit Biomasse-Wärmeerzeugern (Pelletkessel). Eine ausführliche Diskussion der für Wohngebäude angestellten Berechnungen kann dem Endbericht zu den Forschungsvorhaben entnommen werden.

Insbesondere weil sich einzelne Einflüsse in Bezug auf die resultierenden Amortisationszeiten und Deckungsfehlbeträge (annuitätische Kosten, die zur Einhaltung der Amortisation innerhalb des Betrachtungszeitraums führen) überlagern und dabei entweder verstärkend oder kompensatorisch wirken, war eine zusammenfassende Interpretation der Auswertungen zu den Nichtwohngebäuden nur schwer möglich. Eine ausführliche Diskussion der für Nichtwohngebäude angestellten Berechnungen erfolgt im Endbericht zum Forschungsvorhaben. Tendenziell ist festzustellen, dass unter den gewählten Randbedingungen für das Niveau QP 65% Ū 80% teilweise kürzere Amortisationszeiten als für das Niveau QP 75% Ū 80% (Anforderungsniveau EnEV ab 1.1.2016) auftraten. Dies ist auf den fallweise verbesserten baulichen Wärmeschutz zurückzuführen, durch den die Einhaltung der primärenergetisch höheren Anforderung erreicht wird.

Zusätzlich zu den für Wohn- und Nichtwohngebäude durchgeführten Untersuchungen zum Nachweis der Wirtschaftlichkeit nach EnEG, deren Berechnungen definierte und einheitliche Randbedingungen sowie festgelegte anlagentechnische Systemkonfigurationen zugrunde lagen, wurden im Rahmen einer Sensitivitätsuntersuchung für ausgewählte Fälle weitergehende Untersuchungen mit abweichenden Randbedingungen und anlagentechnischen Konfigurationen angestellt. Für die Wohngebäude wurden hierbei folgende Fälle betrachtet:

• Einsatz dezentraler anstelle zentraler Lüftungsgeräte
• Aufstellung des Wärmeerzeugers im Dach und außenliegende Abgasführung anstelle eines gemauerten innenliegenden Schornsteins
• Verzicht auf Warmwasserzirkulation bei kleinen Gebäuden
• Ansatz von Grund- und Arbeitspreisen anstelle von Mischpreisen für die Systemvarianten, bei denen Gas und Strom als Energieträger eingesetzt werden
• Gegenüberstellung von Berechnungen mit und ohne Wärmepumpentarif Strom
• Gegenüberstellung von Berechnungen mit und ohne Planungskosten für detaillierte Wärmebrückenberechnungen
• Auswertungen von Berechnungen, die als Ausgangsjahr der Betrachtung das Jahr 2020 anstelle von 2015 zugrunde legen

Für Nichtwohngebäude wurden im Rahmen der Sensitivitätsuntersuchung folgende Fälle betrachtet:

• Monovalente Wärmeversorgung (anstelle einer kombinierten Wärmeversorgung mit Grund- und Spitzenlastkessel)
• Ansatz von Grund- und Arbeitspreisen anstelle von Mischpreisen für die Systemvarianten, bei denen Gas und Strom als Energieträger eingesetzt werden
• Gegenüberstellung von Berechnungen mit und ohne Wärmepumpentarif Strom
• Auswertungen von Berechnungen, die als Ausgangsjahr der Betrachtung das Jahr 2020 anstelle von 2015 zugrunde legen

Die Berechnungen im Rahmen der Sensitivitätsuntersuchung zeigen erwartungsgemäß, dass die ermittelten Amortisationszeiten bei veränderten Randbedingungen (teilweise deutlich) von den unter Ansatz der Standardrandbedingungen ermittelten Amortisationszeiten abweichen. Hinsichtlich der Auswirkungen vorbeschriebener Variationen von Randbedingungen und Systemkonfigurationen auf die Wirtschaftlichkeit bzw. die fallweise ermittelten Amortisationszeiten im Rahmen der Sensitivitätsuntersuchung wird an dieser Stelle auf die ausführlichen Interpretationen bzw. die tabellarisierten Werte im Endbericht zu dem Forschungsvorhaben verwiesen. Exemplarisch wurden im Folgenden die Ergebnisse der Betrachtungen "Verzicht auf Warmwasserzirkulation bei kleinen Wohngebäuden" sowie "Energiebezugskosten bei den Wärmepumpensystemen ohne Wärmepumpen-Tarif für Strom" erläutert: So ergibt sich zum Beispiel aus dem Verzicht auf eine Zirkulation unabhängig von den jeweils zugrunde gelegten Preissteigerungsszenarien im Fall der Systemvarianten Gas-BW-Kessel eine Reduktion der ausgewiesenen Amortisationszeiten um etwa 4 Jahre. Im Fall der Systemvarianten Luft/Wasser-Wärmepumpe, resultieren aus dem Verzicht auf Zirkulation im Mittel um 10 Jahre reduzierte Amortisationszeiten. Ebenso erwartungsgemäß ergeben sich unter Ansatz des Normaltarifs für Strom anstelle eines Wärmepumpentarifs für die Systemvarianten der Wärmepumpen deutlich längere Amortisationszeiten. Für das kleine Einfamilienhaus ohne Keller und die Systemvarianten Luft/Wasser-Wärmepumpe erhöht sich die Amortisationszeit beispielsweise von 8,9 auf 27,2 Jahre, bei der Systemvariante Sole/Wasser-Wärmepumpe von 21,4 auf 30 Jahre.

Die Bewertungen zur Wirtschaftlichkeit führten sowohl für Wohngebäude als auch für Nichtwohngebäude grundsätzlich zu Bewertungen, die mit den Ergebnissen der Kostenoptimalitätsbetrachtung übereinstimmen, nach denen eine Wirtschaftlichkeit (Amortisation innerhalb des Betrachtungszeitraums) für alle Fälle unterstellt werden kann, wenn gegenüber der EnEV-2014-Bezugsvariante (Anforderungsniveau bis 31.12.2015) eine Verringerung der Global-Costs ausgewiesen wird. Gegenüber der EnEV-2014-Bezugsvariante geringere Global-Costs liegen in allen Fällen vor, für die aus den Kostenoptimalitätsberechnungen negative prozentuale Veränderungen der Global-Costs errechnet wurden. Die wirtschaftlichste Variante ist im Rahmen der Kostenoptimalitätsberechnung dann jeweils diejenige mit der höchsten prozentualen Verringerung der Global-Costs. Die vorbeschriebene gute Korrelation zwischen Kostenoptimalitätsbetrachtung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bedeutet, dass die Varianten mit der höchsten prozentualen Verringerung der Global-Costs jeweils auch den Varianten entsprechen für welche die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen die geringsten Amortisationszeiten ausweisen.

Als Berechnungsgrundlage einer künftigen Energieeinsparverordnung wurde eine Neufassung der DIN V 18599 erarbeitet; parallel dazu wurde ein Forschungsvorhaben zur Entwicklung eines Tabellenverfahrens für Wohngebäude durchgeführt. Dieses Tabellenverfahren soll potenziell die Rolle des Nachfolgers für die DIN V 4108-6/DIN V 4701-10 übernehmen. Es wird empfohlen, in der anstehenden Novellierung der Energieeinsparverordnung das alte Berechnungsverfahren DIN V 4108-6/4701-10 aufzugeben, da nur so die von den Planern geforderten Ergebniseindeutigkeit bei der Bewertung von Konzepten sicher gestellt werden kann. Dieses wird umso wichtiger, je weiter der Energiebedarf des Gebäudes sinkt, da ansonsten gegenläufige Empfehlungen bei der Anwendung unterschiedlicher Bewertungsverfahren auftreten können.

Es wurde weiterhin empfohlen den Ansatz von "EnEV-easy" fortzuschreiben und das Verfahren mit der Methode der KfW zu harmonisieren. Daneben sei die Wiedereinführung eines Jahres- (oder Perioden-) Bilanzverfahrens für die Bewertung von Bestandsgebäuden eine praxisunterstützende Maßnahme.
Die Anforderungen für den Gebäudebestand wurden hinsichtlich der Festlegung von Wärmedurchgangskoeffizienten untersucht, die im Fall der Erneuerung des Austauschs oder des erstmaligen Einsatzes einzuhalten sind. Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen führen zu dem Ergebnis, dass Wärmedurchgangskoeffizienten der Außenwand mit U = 0,20 W/(m²K) und der Bauteile Decken, Dächer und Dachschrägen mit U = 0,20 W/(m²K) bei einem Ausgangs- U-Wert ≥ 0,9 W/(m²K) zu Amortisationszeiten unter 20 Jahren führen. Bei Kellerdecke mit U = 0,25 W/(m²K) treten Amortisationszeiten unter 20 Jahren bei einem Ausgangs- U-Wert ≥ 1,1 W/(m²K) auf.

Veröffentlichungen

EnEV - Vorbereitende Untersuchungen
Hrsg.: BBSR, BBSR-Online Publikation 16/2017, Bonn, September 2017
>> weitere Informationen

Ergänzend finden Sie nachfolgend ein Gutachten zur Strukturellen Neukonzeption von Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz und Energieeinsparverordnung:
Download auf https://www.bbsr.bund.de/