Prof. Dr.-Ing. e.h. Klaus Daniels · Prof. Dr.-Ing. e.h. Klaus Daniels Entwerfen und...

Prof. Dr.-Ing. e.h. Klaus Daniels

2Treibhauseffekt, Energieverbräuche,-kosten und -szenarien


Entwerfen und Gebäudetechnologie– Treibhauseffekt, Energieverbräuche, -kosten und -szenarien

2-01

Earth

Sun

Greenhouse gas

Net incoming solar radiation240 Watt per m2 (diffuse)1,045 – 950 Watt per m2 (direct)

Solar radiation then passes throughthe clear atmosphere

Some solar radiation is reflected by the atmosphere & Earth surface

~ 1,370 Watt per m2 solar energy

Some of the infrared radiation passes through the atmosphere and is lost in space

Surface gains more heat and infrared radiation is emitted again

Solar energy is absorbed by the Earth`s surface and warms it moreas it`s temperature

...and is converted into heat causing the emission of longwave (infrared)radiation back to the atmosphere

Some of the infrared is absorbed andre-emitted by the greenhouse gasmolecules. The direct effect is the warming of the Earth`s surface andthe troposphere

Atmosphere

Der Greenhouse-Effekt



2-02

1900

250

300

350

400

450

0

0.25

0.50

0.75

1.00

1940 1980 2020 2060 2100

Temperature change

Δt K

Co2-concentration in the atmosphere Co2-emission Temperature change

CO2-concentration in the atmosphere

in ppm

Simulationen des CO2-Effektes bei einem Energieverbrauch von 300 x109 MWh/a Solar- und Nuklearanwendung, Stand 1995


Entwerfen und Gebäudetechnologie– Mensch und Behaglichkeit

2-03

Modellvorhaben e% · Energieeffizienter Wohnungsbau

Ecological Footprint„People consume resources and ecological services from all over the world, so their footprint is the sum of these areas, wherever they may be on the planet.“ The Living Planet Report, 2006



2-04

200

150

100

50

0

2003 2010 2020 2030 2040 2050

Year

250

MWh x 109

EfficiencyWave power/sea powerGeothermal energySolar energyBiomass Wind energyHydroelectric energyNatural gasOilCoalNuclear

Entwicklung der globalen Primärenergieversorgung im 2 K Szenario.

40,000

30,000

20,000

10,000

0

2003 2010 2020 2030 2040 2050

Year

50,000

CO2 emissions in millions of tons CO2/a

EfficiencyTransportationOthersIndustryResidential electricity demand

Entwicklung der globalen CO2-Emissionen unter dem 2 K Szenario



2-05

Brennstoffe Heizöl ELErdgas HFlüssiggasSteinkohleBraunkohleHolzhackschnitzelBrennholzHolz-Pellets

303249263439452 35 6 42

647 9321036 234 19

217 312 408 - 68 129 325

Strom Strom-mixHeizstrom-mixHeizstrom-SteinkohlePV-Strom (erzeugernah)Wind (Park Küste und Verteilung)

Fern- /Nahwärme Fernwärme 70% KWKFernwärme 35% KWKFernwärme 0% KWKNahwärme/Gas BHKW 70% KWKNahwärme/Gas BHKW 35% KWKNahwärme/Gas BHKW 0% KWK

Vorgelagerte Kette für die Endenergie bis Übergabe im Gebäude inkl. Materialaufwand für Wärmeerzeuger, ohne Hilfsenergie im HausNahwärmeversorgung durch Erdgas-BHKW (= Anteil KWK) + Erdgas-Spitzenkessel Fernwärmeversorgung durch Steinkohle-Kondensationskraftwerk (= Anteil KWK) + Heizöl-Spitzenkessel

g CO2/kWhEnd

CO2-Emissionen verschiedener Energieträger und Technologien

CO2-Emissionen pro Kilowattstunde erzeugtem Strom, in Gramm bei verschiedenen Kraftwerkstechnologien

CO2/kWh Electricity in grams

Ligni

te/S

oft c

oal p

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plan

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Oil f

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ood)

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powe

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ired

Hydr

oelec

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r (wi

thou

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aste

disp

osal)

Win

d fa

rm

0

100

200

300

400

500

900

1,000

1,100



2-06

800

1,000

600

400

200

0

1990 2000 2010 2020

2

1

1 Total contribution of renewable energy beginning in 20052 Contribution by improved efficiency

2030 2040 2050

201

339

546

Year

CO2 emissions in millions of tons of CO2/a

Actual state, temperature adjustedReference year 2005Contribution of renewable energies, today's efficienciesLeitszenario 2006 Reduction of CO2 emissions using renewable energies with improved efficiency

CO2- Emissionen ab 1990 (temperaturbereinigt), Leitszenario 2006 (Gesamtbeitrag der erneuerbaren Energien ab 2005 und Beitrag zusätzlicher Effizienz ab 2005 zur CO2- Minderung)

400

300

200

100

0

1990

2545

86117

181

253

324

370

2000 2010 2020 2030 2040 2050

Year

Million tons CO2/a

FuelsThermal energyElectricity

Durch erneuerbare Energien vermiedene CO2-Emissionen



2-07




2-08

Consumption estimate

Average ∑1a (x109

MWh/a)(www.Solarwirtschaft.de)(BP Statistical Review)

Estimated reserves (x109

MWh)(www.Solarwirtschaft.de)(BP Statistical Review)

Natural gas(x109

MWh/10a)

350470650780850800720650580500

250300350340250190150120 50 10

600620680700610550450400350270

Total consumption 6,350 2,010 5,230

ca. 1,839ca. 1,741.9*

ca. 8,279ca. 5,322.4*

ca. 1,925ca. 1,890.6*

Availability in years under average consumption, 2000 – 2100(www.Solarwirtschaft.de)(BP Statistical Review)

ca. 29 a

ca. 412 a

ca. 36,8 a ca. 66.4 a* ca. 181 a* ca. 45.2 a*

∑100a(x109

MWh/100a)

2000 – 2010 – 2020 – 2030 – 2040 – 2050 – 2060 – 2070 – 2080 – 2090 – 2100

Coal Oil Uranium

63.5026.2*

20.1029.4*

52.3041.8*

ca. 68.0*

Reserven und Verbräuche von fossilen Rohstoffen



2-09

0,043

0,058

0,029

0,014

0

1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

Jahr

Schätzungen der zukünftigen PreiseEUR/kWh (2000)

ÖlErdgas Steinkohle

0,072

Schätzungen der zukünftigen Preise für Öl, Erdgas und Steinkohle (mit CO2 Aufschlag)



2-10

0,16

0,20

0,12

0,08

0,04

0

2000 2010 2020 2030 2040 2050

Jahr

Schätzungen der StromgestehungskostenEUR/kWh (2002)

WasserkraftWindenergiePhotovoltaikGeothermieFeste BiomasseBiogaseneue fossile Kraftwerke(in Abhängigkeit der Brennstoffsteigerungen)

Zukünftige Stromgestehungskosten bei Einsatz modernster fossiler Kraftwerke und der stromerzeugenden EE-Technologien bis 2050 (Mittelwerte des gesamten EE-Mixes im Leitszenario 2006)

(Geldwert 2002; realer Zinssatz 6 %/a; jeweils Mittelwerte mehrerer Einzeltechnologien)EE – erneuerbare Energien

0,20

0,25

0,15

0,10

0,05

0

2000 2010 2020 2030 2040 2050

Jahr

Schätzungen der WärmegestehungskostenEUR/kWh (2000)

KollektorenErdwärmeBiomasse EinzelheizungBiomasse Heizwerke

0,30

Kostenentwicklung der Wämegestehungskosten durch Kollektoren, Erdwärme, Biomasse-Einzelheizungen und Biomasse-Heizwerken (jeweils Mittelwerte mehrerer Einzeltechnologien)



2-11


eothermische Kraft- und Heizwerke in Betrieb und in Bau

-

ermalbäder

bäude-/Fernwärme

rme und Strom

≥

Strom

Anteil ErneuerbarerEnergien am gesamtenBruttostromverbrauch

Wärme

Anteile ErneuerbarerEnergien am gesamtenWärmeverbrauch

47 %

30 %

15,1 %

4,8 %

1998 2008 2020 2020 1998 2008 2020 2020 1998 2008 2020 2020

3,5 %7,7 %

14 %

25 %

0,2 %

5,9 %

12 %

22 %

HH

Kraftstoff

Anteile ErneuerbarerEnergien am gesamtenKraftstoffverbrauch (Straßenverkehr)

Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien

M



2-12




2-13


Kartengrundlage: Fichtner (2003)

Windgeschwindigkeit (Festland) in 120 m Höhe. Flächenbedarf fürWindenergieanlagen auf dem Festland

100 km

Perspektive: Zukünftige EnergiepotentialeZuwachsmöglichkeit durch weitere, leistungsfähigere Anlagen undErneuerung alter Systeme durch webugere und größere Rotoranlagen Mrd. kWh/a

2008 2020

40,6

112,1

nur Fundamentsfläche2008: 1.700 ha2020: 2.700 ha

inkl. Abstandsflächen2008: 170.000 ha2020: 270.000 ha

Flächenbedarf WIndkraftanlagen (Onshore)

Berlin

Dresden

Schwerin

Magdeburg

Mainz

Hannover

Saarbrücken

Düsseldorf

München

Stuttgart

Bremen

Hamburg

Kiel

Erfurt


Entwerfen und Gebäudetechnologie– Mensch und BehaglichkeitModellvorhaben e% · Energieeffizienter Wohnungsbau

kWh/m²

> 1.400

1.350

1.300

1.250

1.200

1.150

1.100

< 1.050

kWh/kWp

> 1.190

1.150

1.105

1.065

1.020

980

935

< 890

Im Durchschnitt jährlich erzeugte Strom-menge einer 1 kW peak -Photovoltaikanlagemit südwärts ausgerichteten PV-Modulenim Winkel von 35 Grad und einem Perfor-mance Ratio von 0,85.

JährlicheSonnenein -

strahlung

Photovoltaik

2008: 5.800 ha2020: 37.000 ha

Gebäudeflächen für Photovoltaikund Solarthermie

2008: 1.700 ha

2020: 10.500 ha

Potenzial geeigneterGebäudeflächen:234.400 ha

Freiflächenanlagen (Strom)

Hamburg

Berlin

Dresden

Schwerin

Magdeburg

Mainz

Hannover

Saarbrücken

Düsseldorf

München

Stuttgart

Bremen

Kiel

100 km

2-14



2-15


Quelle: BSW-Solar (2009)

40 ha

25 ha

2 ha

7 ha

10 ha

16 ha

14 ha 0,3 ha

1 ha

4 ha 1 ha

2 ha

1 ha

2 ha

3 ha

4 ha

Neu installierteFläche 2008

0–1 ha 1–4 ha 4–8 ha 8–16 ha 16–32 ha über 32 ha

Solarthermie/Solare Kühlung

Bisher wird jedoch nur ein Bruchteil der Gebäu-deflächen, die für die Nutzung der Solarenergiegeeignet sind, genutzt.

Gebäudeflächenpotenzial234.400 ha

Bis 2008 mit Solarkollektoren belegt:1.100 ha

26



2-16




2-17


100 km

Quellen: DLR 2004, Leibniz-Institut

Kiel

Berlin

Schwerin

Magdeburg

Mainz

Hannover

Saarbrücken

Düsseldorf

München

Stuttgart

Bremen

Hamburg

ErfurtDresden



2-18


Kartengrundlage: Fichtner (2003)

Standorte von Laufwasserkraftwerken und Speicherkraftwerken mit mehrals 10 MW Leistung

100 km

Berlin

Dresden

Schwerin

Magdeburg

Mainz

Hannover

Saarbrücken

Düsseldorf

München

Stuttgart

Bremen

Hamburg

Kiel

Erfurt

Perspektive: Zukünftige EnergiepotentialeZuwachsmöglichkeit primär durch ModernisierungMrd. kWh/a

Laufwasserkraftwerke5-10 MW10-25 MW25-100 MWmehr als 100 MW

Speicherwasserkraftwerke10-100 MWmehr als 100 MW

2008 2020

20,8

31,9



2-19

Potenzielles trans-mediterranes Verteilungsnetz zur Nutzung erneuerbarer Energien und Vernetzung von Verbraucherzentren und am besten geeigneten Standorten gemäß Europäischer Union und Naher Osten Vereinigung (MENA)

EURO-MEDpossible further interconnections

SolarWindHydroGeothermalBiomass



2-20

Windkraft1 kW – 5 MW 15 – 50 % kinetische Energie

durch WindelektrischeEnergie

Betreiben durch Windströmung46 km2/106 MWh/a

1 W – 5 MW 15 – 25 % direkte und diffuse Strahlungsenergie

elektrischeEnergie

Betreiben durch Solarstrahlungnur auf DächernPhotovoltaik

1 kW – 25 MW 40 – 60 % Biogas aus Pflanzenrückständen sowie Holz

elektrischeEnergie und Wärmeenergie

Dauerbetrieb durch Lager-möglichkeit

Felder/Wälder2 km2/106 MWh/a

Biomasse aus Landwirtschaft Wäldern

25 kW – 50 MW 40 – 90 % Wärmeenergie aus heißem Gesteinverschiedener Tiefe


Dauerbetrieb durch Erdwärme 2 – 8 km2/106 MWh/a

Tiefe Geothermie (Hot dry rock)

1 kW – 1000 MW 10 – 90 % kinetische Energie und Druck von Wasser-strömen

elektrischeEnergie

Dauerbetrieb infolge hoherSpeicherkapazität, u.U.Pumpspeicherkraftwerk

10 km2/106 MWh/a

Wasserkraft

100 kW – 200 MW 20 to 70 % direkte und diffuse Strahlung auf ein Glaszelt

elektrischeEnergie

saisonaler Betrieb an klaren Tagen,Energiespeicherung in Netzen

Betrieb bei Solarstrahlung, Wärme-speicherung im System, u.U.zusätz-licher Einsatz von Gas, Kohle od. Öl

Solarkraftwerk

10 kW – 200 MW 20 to 90 % direkte und diffuse Strahlungs-energie (nachgeführte Parabolspiegelsysteme)


Betrieb bei Solarstrahllung, Wärme-speicherung im System, u.U.zusätz-licher Einsatz von Gas, Kohle od. Öl

6 – 10 km2/106 MWh/a

Parabolspiegelsysteme, konzentrierend (CSP)

0.5 kW – 100 MW 10 – 90 % Erdgas elektrischeEnergie und Wärmeenergie

Energieerzeugung nach Notwendigkeit

KraftwerkGasturbine

5 kW – 500 MW 40 – 90 % Kohle, Braunkohle, Erdöl, Erdgas


Energieerzeugung nach Notwendigkeit

KraftwerkDampfkreislauf

1000 MW 90 % Uran elektrischeEnergie und Wärmeenergie

Grundversorgung für elektrischenEnergieverbrauch

KraftwerkNuklearenergie

106 – 109 m3 a direkte und diffuse Strahlungs-energie (nachgeführte Parabolspiegelsysteme)


2 – 100 km2 Entsalzungdurch CSP

Energieertrag/Einheit

Energie-erzeugendeSysteme

Kapazitäts-grad

Ressource Energie-bereitstellung in Form von:

Bemerkung

Vergleichbare Betrachtung verschiedener Systeme erneuerbarer Energien mit speziellen Daten



2-21

20

10

Energy source:Oil, gasoline, natural gas, wood, district heating, coal. Total ~87%Energy source: Electricity. Total ~13%Energy source: Gasoline/Diesel

30

40

50

0

%

42,5

35,5

9,0/5,5

4,51,5 1,0 0,5

Heat

ing

Car f

uels

Hot w

ater

Cook

ing,

cool

ing

Perso

nal h

ygien

e, la

undr

y

Light

ing

Cons

umer

elec

troni

cs

End-Energieverbrauch pro Haushalt, (100 % = 37.000 kWh)



2-22

kWh/m2a

Com

mer

cial b

uild

ings

Unive

rsitie

s and

Res

earch

Loca

l hos

pita

lsHo

spita

ls

Unive

rsity

clini

cs

Scho

ols

Spor

t fac

ilities

Resid

entia

l (Co

ndom

iniu

ms)

Shop

ping

0

20

10

40

50

30

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

Strom-Verbrauchskennwert in kWh/(m2a)(Endenergie gem. VDI 3807)

AverageMaximumMinimum



2-23

kWh/m2a

Com

mer

cial b

uild

ings

Unive

rsitie

s and

rese

arch

Loca

l hos

pita

lsHo

spita

ls

Unive

rsity

clini

cs

Scho

ols

Spor

t fac

ilities

Resid

entia

l (co

ndom

iniu

ms)

Shop

ping

0

100

200

300

400

500

600

700

Heizenergie-Verbrauchskennwert in kWh/m2a(Endenergie gem. VDI 3807)

AverageMaximumMinimum



2-24

in MWh x 106/a

Min

eral

oil

Natu

ral g

as

Rene

wabl

e en

ergy

Coal

0.0

200

100

400

500

300

600

700

800

900

1,000

1,100

1,200

1,300

1,400

1,500

1,43

4.0

960.

1

915.

9

506.

1

Nucle

ar

212.

9Struktur des Primärenergieverbrauchs in Deutschland und Einsatz der erneuerbaren Energien (2006)



2-25

in MWh x 106

Loss

esM

anuf

actu

ring

Indu

stry a

nd tr

ade

Trans

porta

tion

0.0

200

100

400

500

300

600

700

800

900

1,000

1,100

1,200

1,300

1,400

1,500

1,40

6

742

693 74

5

Resid

entia

l

406

Primär-Energieverteilung nach Verbrauchern



2-26

Electricity generation and thermal energy generation (100%)in MWh x 106

Tota

l elec

tricit

y gen

erat

ion

Perce

ntag

e of r

enew

able

ener

gies

Perce

ntag

e of r

enew

able

ener

gies

Ther

mal

ener

gy g

ener

ation

0,0

200

100

400

500

300

600

700

800

900

1,000

1,100

1,200

1,300

1,400

1,500

1,600

616.

1 (1

00%

)

1.51

5 (1

00%

)

72,7

(11.

8%)

89.4

(5.9

%)

Perce

ntag

e of r

enew

able

ener

gies

Trans

porta

tion

585.

1 (1

00%

)

27.5

(4.7

%)

Anteile der erneuerbaren Energien am Gesamt-Primärenergieverbrauch (2006)



2-27

1.00

0.80

0.60

0.40

0.20

0

1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020

Electricity generation by renewable resources in MWh/a x 109

1.20

1.40

120

0.92

0.635

0.367

1.561.60

Entwicklung der Stromerzeugung aus EE (Primärenergie) bis 2020 im Leitszenario unter EEG-Bedingungen

Hydroelectric powerWind power/on-shoreWind power/off-shoreBiomass, biogenic wastePhotovoltaicGeothermalEuropean interconnectivity



2-28

1,000

800

600

400

200

0

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050

Year

Final energy used for thermal energy production in MWh/a x 106

1,200

1,400

1,6001,593

1,490

1,383

1,2961,217

942.7

1,0851,150

811.2

Energieeinsatz zur Wärmebereitstellung im Leitszenario 2006 nach Energieträgern

GeothermalSolar collectorsBiomass, cogeneration or direct)Industrial cogeneration, fossil fuelsDistrict heating, far/near, fossil fuels

NatCoaOil, Elecand



2-29

500

400

300

200

100

0

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050

Year

Fuel consumption in MWh/a x 106

600

700

800764.8

725.0702.0

683.3665.8 643.6

623.6578.2

507.4

Energieeinsatz im Verkehr im Leitszenario 2006 nach Kraftstoffarten (in Anlehnung an die"Effizienzvariante" in UBA 2006)

HydrogenBiofuelNatural gasKeroseneDieselGasolineElectricity



2-30

Topic A HQE® BREEAM LEED®

Topic B

Topic C

Topic D

Topic E

Topic F

Topic G

Management

Location

Indoor environment

Consumption of resources

Environmentalimpact

Social-economical dimension

Creativity/ Opening of system

M –Management

Organized according 4 topics

SS –Sustainable sites

IEQ –Indoor environmentalquality

EA – Energy & atmosphere

WE – Water efficiency

MR – Materials &resources

Innovation & design

SME –Goal 3 – Construction siteGoal 7 – Maintenance

Goal 1 – Immediate environment

Goals: Comfort (8, 9, 10, 11) Health: (12, 13)

Goal 4 – Energy E – Energy

W – Water

MW – Materials, Waste

see: Goal 4 – energy Pollution Use of soil, ecology

Goal 5, 14– Water

Goal 2 – MaterialsGoal 6 – Waste

HW –Heath and wellbeing

Use of soil andecology

T – Transport

Vergleichende Analyse der Struktur verschiedener Methoden der Bewertung der Umweltverträglichkeit von Gebäuden

Green Building Council (GBC)

Internal environmental quality


Environmental influences

Energy

Water

Material/waste

Energy Waste

Land use

Local impact

Water

Material

Innovation/design/en-vironmental education


Consumption of resources

Topic DInternal environmental quality

Topic BEnergy and consump-tion of resources (energy, material, water)

Loads Loads/environmental influences

Economic factors Social dimension

Economic dimension

Topic GEconomic and social factors

Topic CEnvironmental burden

GBT 001 2000 GBT 001 2005 Design synthesis

Urban context

Sustain-able sites

ISO/TS 2193 (-)(ISO/TC 59 SC17)

Topic E Functionality

Topic F Long-term impact, -performance

Pre-design management

ManagementManagement(engagement, construction site, operation, maintenance)

Qualityof service

Life cycleperformance

Service quality

Topic ASite selection, urban design

Transportation Transportation



2-31

Standard Bilanzierungsebene Grenzwerte Bemerkungen

EnEV Wohn D Primär ür Heizung, in Abhängigkeit von gesetzliche Mindestanforderunggeb L TT in Deutschland

EnEV Nicht D Primär ü üf- in Abhängigkeit von gesetzliche Mindestanforderungwohngebäude tung, TrinkwasseTT r, Kr lte, Beleuchtung Referenzgebäuden in Deutschland

KfW 60 Haus D Primä energiekennwert nach EnEV max. 60 kWh /m2a Nachweis fü

KfW 40 Haus D renergiekennwert nach EnEV m2a r

Minergiehaus CH max. 42 kWh /m2a renergie): Heizung, Lüftung, Trink-TT z. ä ülle, mechanischewarmwasser Lü

Minergie Plus CH 25– m2a re Anforderungen:

diverse Nebenforderungen gemäßEinzeldarstellung

Haus energie): Heizung, Lüftung, Trink-TT ärmelei-warmwasser, Klimatisierungr stung , Heizw rme eda omb darf

Klimahaus

HQE F gewichtete Energiekennzahl(Primärenergie)

I Heizenergiebedarf max. 50 kWh

max. 50 kWh

/

/

m2a

m2a

m/m2a

Passivhaus D Heizwärmebedarf max. 15 kWh /m2a rderung:är ür Heizung,

str /m2a

Übersicht verschiedener Energiespar-Strandardsin Mitteleuropa



2-32


Anforderungen unterschiedlicher

Energie-Regeln/Bewertungsmethoden

100

120

Heating(peak loads)

Primary energy consumptionin kWh/m2 a

Electrical power consumption(Fans, pumps, lighting, chiller)

80

6056*

72*

36*30

23,4

8,578,57

24,322*2019,5*

40* 40*40*

90*

112*

40

20

0

EnEV

(DE)

2009

Whg

./Hot

.

Offi

ces

Offi

ces

HQ

E/BB

C 2

008

(FR)

Min

ergi

e P

(CH

)

Flem

.Lig

isla

tion

(BE)

EnEV

(DE)

2009

HQ

E/BB

C 2

008

(FR)

Min

ergi

eP

(CH

)

Flem

.Lig

isla

tion

(BE)

* Surface/volume 0.2 – 1.2

Primary energy consumptionin kW h/m2a

EnEV

(DE)

2009



2-33

Bewertung der Primär- und Endenergie sowie Darstellung einer Auswertung (Energiepass) mit anzustrebenden Werten

Primary energy factor fossil fuelsCrude oil, natural gas, liquefied gas: 1,1Coal: 1,1Lignite: 1,2

HT

Qs

Qw

Qi

Qh

HV

Primary energy factor renewable Wood: 0,2Wind: 0Hydro: 0Solar: 0

Prim

ary

ener

gy

Fin

al e

ner

gy

Primary energy typesElectricity: 3,0/ 2,7 1

District heating from CHP: renewable/non-renewable: 0,0/ 0,7Nah-/ Fernwärme aus Heizwerk: renewable/non-renewable: 0,1/1,3

1 According to EnEV 2007

1.6

2.040

90

Installation factor eP

1.2

2.4

Heated net surface area in m2

100 200 600400800 8,000

1,000 2,000 4,000 6,000 10,000

40 kWh/m2a50 kWh/m2a60 kWh/m2a70 kWh/m2a80 kWh/m2a90 kWh/m2a

Beispielhafte Auftragung der Anlagen-Aufwandszahl eP

in Abhängigkeit der beheizten Gebäudenutzfläche unddem Jahres-Heizwärmebedarf qh·



2-34

20

10

30

40

0

Primärenergiebedarf(Wärmeenergie)

kWh/m3a

A/Ve-Verhältnis [1/m]

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Anforderungsgröße Primärenergiebedarf˝ für Nichtwohngebäude, in Abhängigkeit vom A/Ve-Verhältnis (nach DIN 4701-10)

EnEV 2007EnEV 2009Elektrische Energie

HJahres-Warmwasserwärmebedarf QW

Qp = ep* (QH + QW)

*) abhängig vom Primärenergieträger, Objektgröße (m2) undAnlagenart (Wärmeenergie-Erzeugung)



2-35

80

40

120

160

0

A/Ve-Verhältnis [1/m]

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

Primärenergiebedarf(Wärme-, Förder- und Transportenergie)

kWh/m2a

Anforderungsgröße "Primärenergiebedarf" für Wohngebäude mit unterschiedlicher Warmwasserbereitung in Abhängigkeit vom A/Ve-Verhältnis (nach DIN 4701-10)

große MehrfamilienhäuserMehrfamilienhäuser und große Reihenmittel- und Endhäuserkleine Reihenmittel- und Endhäuserfreistehende Einfamilienhäuser

EnEV 2007EnEV 2009

Primärenergiebedarf Warmwasser


2-36

42 kWh/m2a

MINERGIE®

30 kWh/m2a10

MINERGIE-P®

MINERGIE® MINERGIE-P®

1 Erneuerbare Energien

2 Heizwärmebedarf

3 Luftdichtigkeit

4 Wärmedämmung

5 Wärmeschutzverglasung

6 Wärmeverteilung

7 A-Haushaltgeräte

8 Kontrollierte Wohnungslüftung

9 Wärmeleistungsbedarf

10 Energiekennzahl Wärme

empfohlen

80% SIA-Grenzwert

gut

15 – 20cm

zweifach

übliche Verteilung

empfohlen

erforderlich

keine Anforderung

42 kWh/m2a

erforderlich

20% SIA-Grenzwert

geprüft

20 – 35cm

dreifach

Luftheizung möglich

erforderlich

erforderlich

max. 10 W/m2

30 kWh/m2a

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Der Unterschied zwischen

Minergie® und Minergie-P®




2-37

Bezugsgrößen

Bezugsfläche

Gebäudevolumen

Nettowohnfläche NF

mit Aussenmassen

EBF (Energiebezugsfläche)höhenkorrigiert(Brutto, Aussenmasse)

EBF0 x mittlereGeschosshöhe x 0.8

EBF (Energiebezugsfläche)höhenkorrigiert(Brutto, Aussenmasse)

Energiekennzahlen

Heizwärmebedarf (Qh) (Nutzenergie)

Hüllfläche

Aussenhülle A/EBF

Fensterflächen

mit Aussenmassen

Rohbaumasse

–

mit Aussenmassen

lichte Masse

mit Aussenmassen

lichte Masse

MINERGIE Standardneue SIA 380/1

MINERGIE P Passivhaus Standard

_ 60% Hg< _ 15 kWh/m2 a NF<_ 20% Hg<

Heizwärmeleistung _ 10 W/m2 EBF<

_ 30 W/m2 a EBF<

_ 120 kWh/m2 a NF<

_ 30 W/m2 a EBF<

_ 10 W/m2 NF< keine Vorgaben

Energieträger Wertigkeit nach Energieträger (Gewichtung)

Wertigkeit nach Energieträger (Gewichtung)

nicht vorgegeben

Wertigkeit Endenergie (Voraussichtliche Werte)

Endenergie (Voraussichtliche Werte)

Primärenergie

Elektrizität 2 2 2.97/2.721)

Öl 1 1 1.091)

Gas 1 1 1.071)

Holz 0.6ökolog. Korrekturfaktor

0.6ökolog. Korrekturfaktor

0.21)

EnergiekennzahlWärme gewichtet(EW) (Endenergie)– EFH– MFH– Dienstleistungs- bauten

Neubau und Umbau:

_ 42 W/m2 a EBF<_ 38 W/m2 a EBF<

Neubau:

––

_ 25 W/m2 a EBF<_ 40 W/m2 a EBF< –

Zusammenfassender Vergleich der verschiedenen Standards

1) Primärenergiefaktor

MINERGIE Standardneue SIA 380/1

MINERGIE P Passivhaus Standard

Haustechnik

Lüftung Abluft mit kontrollierterZuluft

kontrollierte Lüftungmit WRG

kontrollierte Lüftungmit WRG

Wärme-rückgewinnung

> 75% (Gegenstrom-Wärmetauscher)

Luftdichtigkeit

U-Wert

Opake Hülle

Fenster

Wärmebrücken

Empfehlung für möglichstluftdichte Gebäudehüllen

Kontrollen

Gebäudehülle

Projektierungs-kontrolle

Wärmebrücken-velustkoeffizient (ψa)

WärmebrückenfreieAusführung

wenn ψa < 0.01 W/(mK),dann kein Nachweis

_Wärmebrücken müssenberücksichtigt werden

Wärmebrücken müssenberücksichtigt werden

Berücksichtigung in Berechnung gem. SIA 180

Rechnerische Projekt-prüfung

Ausführungs-kontrolle

Stichprobenprüfung LuftdichtigkeitsmessungQualitätskontrolle überdie gesamte HaustechnikKontrolle Wärmebrücken-vermeidung. Kontrolle Dämmung (Luft-räume vermeiden).

Luftdichtigkeits-messung

Diverses Bezeichnung unter Namensschutz: Label

Zertifikat; Name nicht geschütztBezeichnung unter Namensschutz: Label

nL50 <_ 0.6 h-1 Luft-dichtigkeitsmessungerforderlich

nL50 <_ 0.6 h-1 Luft-dichtigkeitsmessungerforderlich

<Einzelbauteile _ 0.2 W/m2Kinkl. Wärmebrücken

<_ 0.15 W/m2K

<

<

_ 0.8 W/m2K (nach EN 10077) Energie-durchlassgrad d _ 50%



2-38

Energiebedarfin W

Mob

ilität

(ÖV)

Mob

ilität

(Flu

gzeu

g)

Mob

ilität

(Aut

o)

Stro

mve

rbra

uch

Infra

struk

tur

Güte

r und

Nah

rung

Woh

nen

und A

rbeit

en

0,0

200

100

400

500

300

600

700

800

900

1.000

1.100

1.200

1.00

1.400

1.500

1.600

100 14

0

180 23

0

140

480

210

570

340

900

500

1.40

0

450

1.50

0

Durchschnittlicher Energiebedarf nach Sektoren in Watt – heute und in der 2.000-Watt-Gesellschaft

in der 2000-Watt-GesellschaftSchweizerFamilie mit 4 Personen heuteÖffentliche VerkehrsmittelÖV



2-41

OW

70%

S

100%

65%

95%

93%

95% 90%

50%65%

Ca. solare Erträge (%) verschiedener Flächen und Ausrichtungen

Optimale Energieerträge in Mitteleuropa werden bei einer Anlagenausrichtungnach Süden und einem Winkel von 30 ° zur Horizontalen erzielt (100 %). Davon abweichende Ausrichtungen haben geringere Ertragswerte.)

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