Vergleichswerte für den Energieverbrauch von Nichtwohngebäuden

Aufgrund der Notwendigkeit, die bisher empirisch gewonnenen Vergleichswerte für den Energieverbrauch von Nichtwohngebäuden (NWG) zu aktualisieren, sollten im Zuge der Novellierung des Energieeinsparrechts die in der Bekanntmachung vom 7. April 2015 zur Energieeinsparverordnung (EnEV) angegebenen Vergleichswerte neu aufgestellt werden. Hierzu wurden die Vergleichswerte auf Basis der „Referenz-Energie-Kennwert Methodik“ (REK-Methodik) nach einer neuen Systematik ermittelt und tabellarisch aufbereitet.

Ausgangslage

Bisher wurden die tatsächlichen Daten zum Strom- und Wärmeverbrauch von Gebäuden mit den empirisch ermittelten Mittelwerten der Verbräuche einer Gebäudekategorie verglichen. Die REK-Methodik hingegen vergleicht die tatsächlichen Verbrauchswerte mit berechneten Referenz(teil)energiekennwerten für Strom und Wärme, die auf der energetischen Qualität des Gebäudes auf Ebene seiner Nutzungszonen beruhen.

Zur Fortschreibung der Bekanntmachung der Vergleichswerte sollte das bisherige Prinzip, d. h. die tabellierten Angaben der Vergleichswerte und ihre Zuordnung zu einem konkreten Gebäude nur durch die Angabe der Gebäudekategorie, beibehalten werden. Die Vergleichswerte der einzelnen Gebäudekategorien sollten jedoch basierend auf die REK-Methodik rechnerisch ermittelt werden. Unter dieser Voraussetzung wurden im Rahmen der Studie methodische Ansätze entwickelt und angewendet, um die benötigten Daten und Randbedingungen zur Anpassung der im vorangegangenen Projekt entwickelten REK-Methodik auf eine bestimmte Gebäudekategorie ausweiten zu können (siehe BBSR-Online-Publikation 20/2019: Vergleichswerte für den Energieverbrauch von Nichtwohngebäuden). Hierzu zählen vor allem die erforderliche Kategorisierung des Nichtwohngebäudebestandes sowie die Standardisierung der Nutzungszonen und der damit verbundenen Anlagentechnik.

Ziel

Die Ziele der Studie waren:

• Bildung der relevanten Gebäudekategorien
• Ermittlung der standardisierten Nutzungszonen der relevanten Gebäudekategorien
• Bestimmung der typischen Anlagentechnik für die standardisierten Nutzungszonen
• Entwicklung der Vergleichswerte auf Basis der REK-Methodik für die relevanten Gebäudekategorien
• Vergleich der ermittelten Vergleichswerte mit verfügbaren Verbrauchswerten zur Qualitätsanalyse der Ergebnisse

Auftragnehmer des Forschungsprojektes war das Institut Wohnen und Umwelt (IWU) in Darmstadt.

Konzept

Bildung der relevanten Gebäudekategorien

Im Gegensatz zum Wohngebäudebestand existieren bislang wenig belastbare Informationen über die Anzahl, Struktur und vor allem die energetische Qualität des Nichtwohngebäudebestands in Deutschland. Obwohl bis dato in diversen Studien versucht wurde, auf dieses Defizit zu reagieren, konnte dieser Mangel an Informationen aufgrund der Vielfältigkeit der Nichtwohngebäude nur teilweise behoben werden. In der bisherigen Bekanntmachung (mit Bezug zur EnEV) wird der Nichtwohngebäudebestand insgesamt in 80 Gebäudearten (42 Gebäudekategorien gemäß Tabelle 2.1 nach Bauwerkszuordnungskatalog für Gebäude der öffentlichen Hand und 38 Gebäudenutzungen nach Tabelle 2.2 für alle übrigen Gebäude) unterteilt. Die Unterteilung ergab sich aufgrund der empirisch ermittelten Verbrauchsdaten, zur Einordnung der energetischen Qualität der Gebäude ist sie grundsätzlich nicht erforderlich.

Im Zuge der Studie konnten nun in Anlehnung an den Bauwerkszuordnungskatalog (BWZK) insgesamt 76 Gebäudekategorien aus rund 5.700 verfügbaren NWG-Datensätzen erstellt werden. In weiteren Bearbeitungsprozessen zur Bestimmung der Referenzenergiekennwerte wurden 16 von 76 Gebäudekategorien aufgrund vernachlässigbarer Unterschiede der Referenzteilenergiekennwerte zu ähnlichen Kategorien ausgeschlossen, um hierbei Redundanzen zu vermeiden, eine eindeutige Zuordenbarkeit zu gewährleisten und auch um die Anzahl der relevanten Gebäudekategorien in der künftigen Bekanntmachung gering zu halten.

Ermittlung der standardisierten Nutzungszonen der relevanten Gebäudekategorien

Im Anschluss an die Gebäudekategorisierung wurden die 76 vordefinierten Gebäudekategorien in Bezug auf die typischen Nutzungszonen (in Anlehnung an die Nutzungsprofile gemäß DIN V 18599-10) sowie ihre Zonenflächenverteilung mit Hilfe von Angaben aus verfügbaren Energiebedarfsausweisen untersucht. Der Grundgedanke ist, dass bestimmte Gebäudetypen mit höherer Wahrscheinlichkeit eine systematische Aufteilung ihrer Nettogrundfläche in einigen wenigen typischen Nutzungszonen aufweisen, beispielsweise die Existenz der Nutzungszone „Büro“ in Verwaltungsgebäuden.

Die Methodik zu Standardnutzungszonen pro Gebäudekategorie für den Nichtwohngebäudebestand wurde erstmalig im IWU entwickelt. Basierend auf statistischen Verfahren wurden die Standardnutzungszonen und ihre Flächenverteilungen für einige Gebäudetypen bestimmt. Im vorangegangenen Projekt „Vergleichswerte für den Energieverbrauch von Nichtwohngebäuden“ zur Entwicklung der REK-Methodik wurde das Verfahren der Standardzonierung zur Bestimmung von Vergleichswerten anhand von 126 Beispielsgebäuden aus fünf verschiedenen Gebäudekategorien untersucht und positiv bewertet.

Bestimmung der typischen Anlagentechnik für die standardisierten Nutzungszonen

Um geeignete Vergleichswerte für Wärme und Strom je Gebäudekategorie im Sinne dieser Studie ermitteln zu können, war es des Weiteren notwendig, die typische Anlagentechnik für die 76 vordefinierten Gebäudekategorien zu ermitteln. Da die Nutzungszonen eines Gebäudes unterschiedlich konditioniert (geheizt, gekühlt etc.) werden können, müssen die technischen Anlagen dementsprechend auf den Zonenebenen definiert werden. Hierzu wurden die zuvor ermittelten Standardnutzungszonen je Gebäudekategorie herangezogen, um mittels der statistischen Analyse der verfügbaren Energiebedarfsausweise die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens technischer Anlagen in den jeweiligen Nutzungszonen einschätzen zu können.

Entwicklung der Vergleichswerte auf Basis der REK-Methodik für die relevanten Gebäudekategorien

Basierend auf der REK-Methodik sowie den oben beschriebenen standardisierten Nutzungszonen und Anlagentechnik wurden für die 76 definierten Gebäudekategorien die Referenz(teil)energiekennwerte (REK) für Wärme und Strom mittels der vom IWU entwickelten Software zur Bewertung der Energieverbräuche von NWG für fünf Energieeffizienzstandards errechnet (Energieaufwandsklassen EAK).

Durch eine Parameterstudie zu möglichen Kombinationen der Anlagentechnik innerhalb der fünf genannten EAK wurden die mögliche Bandbreite und Streuung der Referenzenergiekennwerte für Wärme und Strom aufgezeigt, um infolgedessen die geeignete EAK zur Bestimmung der REK feststellen zu können.

Vergleich der ermittelten Vergleichswerte mit verfügbaren Verbrauchswerten zur Qualitätsanalyse der Ergebnisse

Schließlich wurden die ermittelten Referenzenergiekennwerte (REK) den Energieverbräuchen aus ca. 5.000 verfügbaren Energieverbrauchsausweisen gegenübergestellt, um die Eignung der REK als Maßstab zur Beurteilung der Energieverbräuche der einzelnen Gebäudekategorien zu analysieren. Hierbei fielen drei Gebäudekategorien (Schwimmhallen, Märkte und Läden), bei denen die Abweichungen der Verbräuche in Bezug auf die REK sehr groß waren, besonders auf. Diese Abweichungen beruhen darauf, dass im Falle der Schwimmhallen der hohe Warmwasserverbrauch, die Schwimmbeckenheizung sowie die schwimmbadspezifische Lüftungstechnik und im Falle der Märkte und Läden die Kältebereitstellung zur Lebensmittelkühlung in die Verbräuche eingeflossen sind. Sie sind jedoch nicht in den Referenzteilenergiekennwerten dieser Kategorien mitberücksichtigt. Für diese Kategorien wurden daher gesonderte Lösungsansätze erarbeitet.

Ergebnisse

Basierend auf der REK-Methodik wurden im Rahmen dieser Studie die Teilenergiekennwerte (TEK) für die technischen Gewerke Heizung, Warmwasser, Kühlkälte, Beleuchtung, Luftförderung, Hilfsenergie zur Kühlkälte, Be- und Entfeuchtung für 52 empfohlene Gebäudekategorien als Vergleichswerte berechnet und tabellarisch zusammengefasst, um als mögliche Grundlage für die Bekanntmachung von Vergleichswerten für Energieverbrauchsausweise zu dienen.

Durch Addition der vorgenannten Teilenergiekennwerte in Abhängigkeit der tatsächlich vorhandenen Verbrauchsstruktur des zu bewertenden Gebäudes ergeben sich die Referenzenergiekennwerte für Wärme

(REK _Wärme) und Strom (REK _Strom), die als Vergleichswerte zur energetischen Bewertung eines Nichtwohngebäudes verwendet werden können. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass solche zusammengesetzten Vergleichswerte die Heterogenität des Nichtwohngebäudebestands gut wiedergeben und daher gut zu ihrer energetischen Beurteilung geeignet sind.

Ein weiterer großer Vorteil der Verwendung von Referenzenergiekennwerten besteht unter anderem darin, dass einige ihrer Komponenten wie beispielsweise der Teilenergiekennwert für Warmwasserbereitung (TEK _WW) in Abhängigkeit von der Verbrauchsstruktur des zu untersuchenden Gebäudes auf die Wärme- oder/und Stromseite (TEK _WW, Wärme und TEK _WW, Strom) bezogen werden können. Diese Tatsache wird im Rahmen dieser Studie zur Optimierung der bisherigen Vergleichswerte wie folgt angewendet:

• Warmwasserbereitung: Aus Ergebnissen kann entnommen werden, dass die Berücksichtigung der zentralen Warmwasserbereitung (Wärmeseite) allein nicht ausreichen würde, um dieses Gewerk ausreichend zu bewerten, da bei einigen Gebäudekategorien der Anteil der elektrischen Energie zur Warmwasserbereitung erheblich sein kann.
• Kältebereitstellung: Die Kältebereitstellung (auch in Form von Fernkälte), sofern hierfür eine Zählerstruktur existiert, ist auf der Wärmeseite angesiedelt, unabhängig davon, ob diese thermisch (Bereitstellung der Kälte durch Sorptionsprozesse) oder elektrisch erzeugt wird. Zudem können die häufig eingesetzten elektrischen Klimaanlagen den Stromverbrauch maßgeblich beeinflussen, für die in der Regel keine Zählerstrukturen existieren. Entsprechend der vorgenannten Umstände kann bei der REK-Methodik der Teilenergiekennwert für Kühlkälte (TEK _{Kl, Wärme} und TEK _{Kl, Strom}) in Abhängigkeit der Verbrauchsstruktur eines Gebäudes auf der Wärme- oder/und Stromseite berücksichtigt werden.

In den Energieverbräuchen von Nichtwohngebäuden existieren weitere nutzerabhängige Stromverbräuche wie beispielsweise für Computer, Drucker, Aufzüge etc., die zwar ein Bestandteil des gemessenen Verbrauchs sind, für die in der Regel aber keine separate Zählerstrukturen vorhanden ist. Solche Energieaufwendungen können die Bewertung des Stromverbrauchs verzerren, wenn sie nicht in den Vergleichswerten mitberücksichtigt werden. Die REK-Methodik stellt hierzu drei weitere technische Gewerke (Arbeitshilfen, zentrale Dienste und diverse Technik) zur Verfügung, mit deren Hilfe die vorgenannten Energieaufwendungen erfasst werden können. Im Verlauf dieser Studie wurde der Einsatz der genannten Gewerke im Rahmen der künftigen Bekanntmachung diskutiert und entsprechende Lösungsansätze vorgeschlagen.

Die Abbildung zeigt die Mediane der relativen Abweichungen der Energieverbräuche für Wärme und Strom in Bezug auf ihre Referenzenergiekennwerte (der EAK „Gering“) für alle Kategorien, für die Verbrauchsdaten vorliegen.

In Anbetracht der vorliegenden Ergebnisse (vgl. Abbildung) und vor dem Hintergrund, dass die Sanierungsrate des Gebäudebestands in den nächsten Jahren deutlich steigen muss, um die Ziele des Klimaschutzes der Bundesregierung zu erreichen, sind die ermittelten Referenzenergiekennwerte für Wärme und Strom der Energieaufwandsklasse „gering“ zur Bewertung der Energieverbräuche der unterschiedlichen Gebäudekategorien insgesamt gut geeignet sind.

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