2.1 Energiebilanz von Gebäuden und technischen Einrichtungen
Die Energiebilanz eines Gebäudes drückt das Verhältnis zwischen Energieaufnahme und Energieverbrauch aus. Im Regelfall sollte die Bilanz ausgeglichen sein. Energieaufnahme und Energieverbrauch halten sich dann die Waage.
Der Energieverbrauch von Wohngebäuden schwankt innerhalb der Jahreszeiten deutlich. Der Energieverbrauch für eine Heizung liegt in den Sommermonaten nahezu bei Null (im Extremfall muss sogar technisch gekühlt werden). In den kalten Wintermonaten hingegen muss dem Gebäude sehr viel Energie zugeführt werden, um die Innenräume auf dem gewünschten Temperaturniveau halten zu können. Energiebilanzen werden deshalb im Regelfall über ein Kalenderjahr hinweg erstellt. Je nach Norm und Berechnungsmodell können in einer solchen Energiebilanz entweder ausschließlich thermische Aspekte berücksichtigt werden (Heizung, Warmwasser, Lüftung etc.) oder es erfolgt eine Bilanzierung einschließlich des Stromverbrauchs (z. B. Beleuchtung, Elektrogeräte, Umwälzpumpen usw.). Es ist zu erwarten, dass bisher mögliche vereinfachte Bilanzierungen ohne Stromverbrauch in den nächsten Jahren auslaufen.
In einer thermischen Energiebilanz von Wohngebäuden sind folgende Verluste und Gewinne zu berücksichtigen:
Transmissionswärmeverluste
Energieverluste aufgrund von Wärmeströmen durch Außenwände, Fenster, Dächer und Böden.
Lüftungswärmeverluste
Energieverluste beim Lüften von Räumen durch das Entweichen vorgewärmter Raumluft nach außen und Einströmen kalter, somit wieder zu erwärmender Außenluft.
Warmwasser
Energiebedarf für die Erwärmung von Frischwasser zur Bereitstellung von Warmwasser in ausreichender Menge und mit ausreichenden Temperaturen.
Interne Wärmeverluste
U.a. nicht nutzbare Abwärme von Kessel- oder Brennereinrichtungen, Energieverluste in Leitungen und Rohren und anderes mehr.
Solare Wärmegewinne
Erwärmung von Innenräumen aufgrund solarer Einstrahlung durch transparente Bauteile (Fenster, Glastüren, Wintergärten, Dachflächenfenster etc.). Erwärmung von Außenbauteilen infolge Absorption von Sonneneinstrahlung wird bei den aktuell geltenden Rechenregeln nicht berücksichtigt.
Interne Wärmegewinne
Erwärmung von Innenräumen infolge elektrischer Geräte und Einrichtungen (z. B. Kühlschrank, Beleuchtung, sonstige Elektrogeräte). Auch der Mensch ist in Abhängigkeit zur aktuellen Tätigkeit eine Wärmequelle.
2.2 Wärmebedarf von Gebäuden (Begriffe und Einflussfaktoren)
2.2.1 Endenergie- und Primärenergiebedarf
Neben dem Wärmebedarf für Heizung sind bei der Bilanzierung von Gebäuden weiterhin Lüftungswärmeverluste, solare Gewinne durch Fensterflächen, Warmwasser, interne Wärmequellen (z. B. Kühlschrank), eventuell Kühlung sowie Verluste in der Anlagentechnik zu berücksichtigen. Diejenige Energiemenge, die ein Gebäude innerhalb eines Jahres tatsächlich benötigt, wird als Endenergiebedarf in [kWh/a] bezeichnet.
Begriffe
Primärenergie ist die Energie, die in den Energiequellen vorhanden und nutzbar ist (Erdgas, Kohle, Sonne, Wind etc.).
Endenergie ist die Energiemenge, die am Zähler im Haus abgelesen werden kann.
Damit Energie in Gebäuden genutzt werden kann, muss die Energie erst zu den Gebäuden gelangen. Von der Energiegewinnung bis zum Zähler im Gebäude fallen somit zusätzliche Aufwendungen an. Diese werden durch den Primärenergiebedarf in kWh/a beschrieben. Die Primärenergie bildet zusätzlich die Prozesse ab, die auch außerhalb des Gebäudes stattfinden. Diese Zusammenhänge zeigt die nachstehende Abbildung:
Endenergie und Primärenergie, Bildquelle: Informationsdienst Holz, holzbau handbuch, Reihe 3 Teil 2 Folge 2
2.2.2 Umrechnung
Die Umrechnung des Endenergiebedarfs auf den Primärenergiebedarf erfolgt mit Hilfe des Primärenergiefaktors. Beispielsweise werden für die Nutzung von 1 m3 Gas für Gewinnung, Umwandlung und Transporte zusätzlich etwa 10 %, somit 0,10 m3 Gas benötigt. Der Primärenergiefaktor für Gas ist deshalb mit 1,1 definiert.
Eine Sonderstellung nehmen regenerative Energien ein. Die Endenergiemenge, die im Haus genutzt werden kann, ist deutlich größer als der Energieverbrauch für Gewinnung, Aufbereitung und Transporte solcher regenerativen Energien. Der Primärenergiefaktor ist bei solchen Energieträgern deshalb kleiner als 1.
Die nachstehende Tabelle, entnommen aus dem Gebäudeenergiegesetz, Anlage 4, regelt die Primärenergiefaktoren:
| Nummer |
Kategorie |
Energieträger |
Primärenergiefaktoren nicht erneuerbarer Anteil |
| 1 |
Fossile Brennstoffe |
Heizöl |
1,1 |
| 2 |
Erdgas |
1,1 |
| 3 |
Flüssiggas |
1,1 |
| 4 |
Steinkohle |
1,1 |
| 5 |
Braunkohle |
1,2 |
| 6 |
Biogene Brennstoffe |
Biogas |
1,1 |
| 7 |
Bioöl |
1,1 |
| 8 |
Holz |
0,2 |
| 9 |
Strom |
netzbezogen |
1,8 |
| 10 |
gebäudenah erzeugt (aus Photovoltaik oder Windkraft) |
0,0 |
| 11 |
Verdrängungsstrommix für KWK |
2,8 |
| 12 |
Wärme, Kälte |
Erdwärme, Geothermie, Solarthermie, Umgebungswärme |
0,0 |
| 13 |
Erdkälte, Umgebungskälte |
0,0 |
| 14 |
Abwärme |
0,0 |
| 15 |
Wärme aus KWK, gebäudeintegriert oder gebäudenah |
nach Verfahren B gemäß DIN V 18599-9: 2018-09 Abschnitt 5.2.5 oder DIN V 18599-9: 2018-09 Abschnitt 5.3.5.1 |
| 16 |
Siedlungsabfälle |
|
0,0 |
2.2.3 Regenerative Energien
Unter dem Begriff "regenerative Energien" sind Energiequellen zusammengefasst, die in der Natur nahezu unendlich zur Verfügung stehen oder sich selbst erneuern können. Die...