Weitergehende Vereinfachungen für die Zonierung von Nichtwohngebäuden bei der Erstellung von Energieausweisen sowie im öffentlich-rechtlichen Nachweis nach EnEV (LOS 1)

Ziel des Projekts war, konkrete Empfehlungen zur Umsetzung von Vereinfachungen zu geben, die in die entsprechenden Vorschriften übernommen werden können. Hierbei war auch die Kombination verschiedenartiger Einzelmaßnahmen zu einem umfassenden Vereinfachungskonzept vorstellbar. Mögliche Vereinfachungsansätze wurden entwickelt und bezüglich ihres Zeiteinsparpotenzials und der Qualität der Ergebnisse untersucht und bewertet. Hierfür wurde eine Vailiderung an entsprechenden ausgewählten Beispielgebäuden durchgeführt.

Die Erstellung von Energieausweisen gilt gemeinhin als komplex und sehr zeitaufwändig. Innerhalb der Bilanzierungsmethodik der DIN V 18599 wurden deshalb für die Zonierung von Nichtwohngebäuden weitergehende Vereinfachungen entwickelt, die zu einer deutlichen Reduzierung des Arbeitszeitaufwands führen und deren Einfluss auf das Berechnungsergebnis gering ist.

Im Allgemeinen hängt der (Zeit-)Aufwand stark von Projektgröße und Verfügbarkeit der notwendigen Kennwerte ab. Sowohl für Bestandsgebäude als auch für Neubauten stellen unbekannte Daten ebenso wie unvorhergesehene Änderungen häufig ein Problem dar. Grundsätzlich bieten sich folglich Vereinfachungen an, die eine schnelle Anpassung bei geänderten Randbedingungen ermöglichen. Möglich sind einerseits Vereinfachungen durch Reduzierung der Detailschärfe, so dass eine leichtere Ermittlung möglich ist und/oder damit sich kleinere Änderungen nicht auf die Berechnung auswirken. Andererseits eignen sich Vereinfachungen in der zeitintensiven Ermittlung der Hüllfläche, möglichst so, dass zudem keine vollständige Neubestimmung aller Werte bei kleinen Änderungen erforderlich ist.

Das bestehende Interesse und die Relevanz der Thematik Vereinfachung und Zeiteinsparung wurden auch aufgrund einiger bereits durchgeführter Projekte deutlich. Die dort gewonnenen Erkenntnisse flossen ebenso wie weitere bestehende Datengrundlagen der Projektpartner in die Analyse mit ein. Zudem fand ein offener Dialog zwischen Projektpartnern, Fachkräften und Auftraggebern statt, um die Berücksichtigung von vorhandenem Fachwissen zu gewährleisten. Hierfür wurden Experten-Workshops durchgeführt, in welchen Zwischenergebnisse präsentiert und diskutiert wurden. Durch diesen Informations- und Erfahrungsaustausch konnten alle relevanten Aspekte ausreichend berücksichtigt werden.

Auftragnehmer des Forschungsprojekts war das Fraunhofer-Institut für Bauphysik.

Konzept

Um der Komplexität des Themas gerecht zu werden, ging die Forschergruppe in drei Schritten vor.

• Stufe 1: Vorbereitung und Grundlagen: Zunächst wurden bestehende Vorhaben ausgewertet und existierende Energiebewertungen sowie nationale Ansätze anderer EU-Länder analysiert. Zudem wurden die zur Validierung vorgesehenen Beispielgebäude festgelegt. Zur Diskussion der bisherigen Erkenntnisse folgte schließlich ein Experten-Workshop.

• Stufe 2: Vereinfachungsmöglichkeiten und Voruntersuchungen: Aufbauend auf den bis dahin gewonnenen Erkenntnissen wurden in Stufe 2 zunächst systematisch denkbare Vereinfachungsmöglichkeiten zur Reduzierung des Aufwands der energetischen Bilanzierung ermittelt und bzgl. ihres Einsparungspotenzials und der Qualität der Ergebnisse untersucht und bewertet. Dies geschah im Rahmen der Voruntersuchung an einzelnen Gebäuden. Schließlich wurde ein systematischer Vereinfachungsansatz entworfen und im zweiten Experten-Workshop vorgestellt und diskutiert.

• Stufe 3: Vereinfachungsansätze und Hauptuntersuchung: Im Rahmen der Hauptuntersuchung wurden zwei Gesamtansätze zur Vereinfachung entwickelt, die aufgrund der bisherigen Erkenntnisse geeignet erschienen. Diese wurden anhand der ausgewählten Beispielgebäude getestet, verglichen und beurteilt. Nach erfolgreicher Validierung wurde abschließend ein Vereinfachungsansatz empfohlen, der zu merklichen Zeiteinsparungen führt, ohne das Ergebnis maßgebend zu beeinflussen.

Ergebnisse

Auf Basis der Erkenntnisse aus der durchgeführten Grundlagenermittlung, der Voruntersuchung und der Rückmeldungen während der Experten-Workshops wurden zwei Hauptansätze entwickelt. Es zeigte sich, dass beide Verfahren grundsätzlich zur Vereinfachung geeignet sind. Diese wird jedoch auf unterschiedlichen Wegen umgesetzt: in Ansatz 1 über die Zusammenfassung von Einzelzonen und die Bildung entsprechender Mischprofile, in Ansatz 2 über eine pauschalierte Zuweisung der Hüllfläche für die Einzelzonen.

Im Vorgehen sind die beiden Ansätze sehr ähnlich. Stets ist zunächst eine detaillierte Festlegung der Zonen nach DIN V 18599 erforderlich sowie die Ermittlung der zonenspezifischen Kennwerte. Zusätzlich kann eine erweiterte Bagatellregel angesetzt werden. In beiden Fällen wird die maßgebende Zeiteinsparung durch die vereinfachte Ermittlung der Hüllfläche erzielt. Diese muss nicht mehr zonenweise bestimmt werden, sondern kann, wesentlich großflächiger, in Abhängigkeit der thermischen Konditionierung aufgenommen werden. In einfachen Gebäuden mit gleichartig thermisch konditionierten Bereichen führt dies zur einheitlichen Erfassung der gesamten Hülle.

Kernstück von Ansatz 1 ist die Bildung von Mischprofilen für die zusammengefassten Bilanzzonen. Diese werden durch flächenanteilige Mittelung der Kennwerte aus den Standardnutzungsprofilen der Ursprungszonen nach DIN V 18599, Teil 10 erzeugt. Für einige Werte gehen hierbei zusätzliche Randbedingungen und Faktoren in die Berechnung mit ein, die zudem nicht immer linear erfolgt. Raumlufttechnische Anlagen mit verschiedenen Funktionen werden innerhalb einer Bilanzzone mit einem gemeinsamen Funktionsprofil bilanziert. Existieren verschiedenartige Erzeugungs- oder Übergabesysteme, erfolgt die Berücksichtigung über Deckungsanteile. Für alle notwendigen Kennwerte werden geeignete Verfahren und Rechenvorschriften entwickelt. Werden diese durch entsprechende Software-Lösungen umgesetzt, ist hier keinerlei Mehraufwand zu erwarten.

Ansatz 2 zeichnet sich durch das entwickelte Verfahren zur pauschalierten Zuweisung der Hüllfläche aus. Die opaken Bauteilflächen werden hierbei zusammengefasst und vereinfacht als "Außenbauteil mit Westorientierung" und einem mittleren U-Wert angesetzt. Dieser wird mit Hilfe des Transmissionswärmetransferkoeffizienten (H_T^opak) bestimmt. Sofern notwendig erfolgt eine separate, analoge Vorgehensweise für innenliegende Bauteile zu unbeheizten Bereichen. Die zonenweise Zuordnung erfolgt anteilig nach Nettogrundfläche, wobei nur Zonen berücksichtigt werden, die einen entsprechenden Wärmeübertrag aufweisen. Für die transparenten Bauteile ist eine umfangreichere Betrachtung notwendig, in welcher vertikale und horizontale Glasflächen separat betrachtet und zusätzliche Kennwerte mit berücksichtigt werden. Für vertikale Flächen spielen neben den technischen Kennwerten von Verglasung und Rahmen auch Orientierung und Fenstermaße eine entscheidende Rolle. Die pauschalierte Zuweisung erfolgt wiederum in Abhängigkeit der Nettogrundflächenanteile der entsprechenden Zonen, zusätzlich getrennt nach Orientierung und mit Bestimmung mittlerer Fenstermaße.

In beiden Verfahren ist zudem eine vereinfachte Ermittlung der mit Tageslicht versorgten Bereiche notwendig, welche unmittelbar über die Fenstermaße erfolgt. So ist zum einen das Zusammenlegen verschiedener Raumgeometrien und Fassadenarten möglich (Ansatz 1), zum anderen können auch aus pauschaliert zugewiesenen transparenten Flächen verwertbare Tageslichtbereiche ermittelt werden (Ansatz 2).

Pauschalierte Hüllflächenzuweisung unkompliziert und eindeutig

Zur abschließenden Bewertung der beiden Vereinfachungsansätze erfolgte eine vergleichende Gegenüberstellung bezüglich der maßgebenden Aspekte Datenermittlung, Datenverwertung und Qualität der Ergebnisse. Hierbei zeigte sich, dass Ansatz 2 (pauschalierte Hüllflächenzuweisung) für die praktische Anwendung besser geeignet ist als Ansatz 1 (Mischprofil).

Bei Anwendung dieses Vereinfachungsansatzes mit pauschalierter Hüllflächenzuweisung (Ansatz 2) kann die Datenermittlung für alle Arten von Gebäuden und Techniksystemen nach einem klaren und einfachen Verfahren vorgenommen werden. Die Verwertung der zonenweise bestimmten Daten erfolgt unkompliziert, direkt und eindeutig. Die pauschalierte Flächenzuweisung kann leicht automatisiert werden, so dass die Flächenermittlung umfassend und somit zügig erfolgen kann. Die zusätzlich erforderliche zonenweise Abfrage der Existenz einzelner Bauteilkategorien kann beiläufig erfolgen und erfordert somit keinen Mehraufwand. Obwohl mit dieser Methode die Größe der errechneten Tageslichtbereiche und der solaren Gewinne beeinflusst wird, können für nicht gekühlte Bereiche sehr gute Gesamtergebnisse der energetischen Berechnungen erzielt werden.

Für gekühlte Bereiche ließen die Erkenntnisse des Forschungsprojekts keine belastbaren Schlussfolgerungen zu, u. a. aufgrund der hohen Komplexität der Kühlungsthematik. Hier wurde die Durchführung weiterer Untersuchungen empfohlen.

Der Vereinfachungsansatz mit pauschalierter Hüllflächenzuweisung stellt somit für nicht gekühlte Gebäudebereiche bei deutlicher Reduzierung des Arbeitsaufwands ein sehr gutes Näherungsverfahren dar. Folglich wurde die Umsetzung dieses Verfahrens zur Erstellung von Energiebedarfsausweisen empfohlen, zum Zeitpunkt des Projektendes jedoch mit Einschränkung auf reduzierte Anwendung für nicht gekühlte Gebäudebereiche.

Eine detallierte Ergebnisdarstellung erscheint in Kürze als BMVBS-Online-Publikation.

Veröffentlichungen

Weitergehende Vereinfachungen für die Zonierung von Nichtwohngebäuden bei der Erstellung von Energieausweisen sowie im öffentlich-rechtlichen Nachweis nach EnEV
Hrsg.: BMVBS, BMVBS-Online-Publikation 30/2010, Februar 2010
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