Alle Neubauten, für die der Bauantrag nach dem 31.12.2019 gestellt wird, müssen den Anforderungen für Niedrigstenergiegebäude genügen. Diese Anforderungen bestehen darin, dass der erforderliche Endenergiebedarf für Heizung und Primärenergiebedarf die maximal zulässigen Werte nicht überschreiten darf und dass der Energiebedarf von mindestens 30 % durch Energie aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden muss.
Beim Bau eines Niedrigstenergiegebäudes sind einige Parameter wie Standort und Nutzungszweck des Gebäudes vordefiniert, während andere angepasst sein können, wie beispielsweise architektonische und bauliche Eigenschaften sowie die Wahl der wärmetechnischen Systeme und Energieträger. Durch eine gute Kombination dieser Elemente kann der NZEB-Standard erreicht werden.
Im Folgenden finden Sie eine vereinfachte Darstellung eines Niedrigstenergiegebäudes und Anforderungen für eins.
Einleitung
Gebäude sind für etwa 40 % des Gesamtenergieverbrauchs in der Europäischen Union, einschließlich der Republik Kroatien, verantwortlich. Deswegen wurden Maßnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs in Gebäuden und zur Förderung der Nutzung von erneuerbaren Energiequellen ergriffen, damit die Energieabhängigkeit und die Treibhausgasemissionen reduziert werden, und dies alles erfolgt über das Model eines Niedrigstenergiegebäudes (eng. nearly zero-energy building, NZEB).
Ein „Niedrigstenergiegebäude“ (NZEB) ist ein Gebäude, das eine sehr hohe Gesamtenergieeffizienz aufweist. Der fast bei null liegende oder sehr geringe Energiebedarf sollte zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen — einschließlich Energie aus erneuerbaren Quellen, die am Standort oder in der Nähe erzeugt wird — gedeckt werden.
Die Grundanforderungen für den Niedrigstenergiegebäude-Standard setzen sich aus dem Endenergiebedarf für Heizen, Primärenergiebedarf und dem Anteil erneuerbarer Energiequellen an der gelieferten Energie zusammen. Der zugelassene Endenergiebedarf für Heizen und Primärenergiebedarf hängen von der Form und dem Verwendungszweck des Gebäudes ab.
Ein Niedrigstenergiegebäude basiert auf der gemeinsamen Nutzung erneuerbarer Energiequellen und ergriffenen Effizienzmaßnahmen.
Der Endenergiebedarf für Heizen und Primärenergiebedarf dürfen die maximal zulässigen Werte nicht überschreiten, und mindestens 30 % der Energie muss aus erneuerbaren Energiequellen bereitgestellt werden.
Alle Neubauten, für die der Bauantrag nach dem 31.12.2019 gestellt wird, müssen den Anforderungen für Niedrigstenergiegebäude genügen.
nZEB
Um den Niedrigstenergiegebäude-Standard zu erreichen, müssen je nach Nutzungszweck des Gebäudes, Standort des Gebäudes und Gebäudeformfaktor bestimmte Anforderungen erfüllt werden.
Nutzungszweck des Gebäudes – Einfamilienhaus / Mehrfamilienhaus / Bürogebäude / Krankenhäuser / Gebäude des Groß- und Einzelhandels / Hotels und Gaststätten / Sportanlagen / Unterrichtsgebäude / sonstige Arten Energie verbrauchender Gebäude
Standort des Gebäudes – kontinentaler Raum und Küstenraum
Gebäudeformfaktor – (Gebäudekompaktheit) – Verhältnis von Fläche und Volumen des beheizten Gebäudeteils, fo = A / V (m-1)
Die Anforderungen für ein Niedrigstenergiegebäude sind durch Folgendes festgelegt:
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- den jährlichen Energieverbrauch für Heizung pro Nutzflächeneinheit des beheizten Gebäudeteils,
- den jährlichen Primärenergiebedarf pro Nutzflächeneinheit des beheizten Gebäudeteils, der je nach Nutzungszweck für Heizung, Kühlung, Lüftung, Warmwasser und Beleuchtung verwendet wird
- Mindestanteil der gelieferten Energie aus erneuerbaren Energiequellen (RES)
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- Erfüllung der Anforderung an Luftdurchlässigkeit, die durch Prüfungen am Gebäude vor der technischen Abnahme des Gebäudes nachgewiesen wird.
Der erforderliche Energiebedarf für Heizen ist die Menge an thermischer Energie, die im beheizten Raum bereitgestellt werden muss, um die gewünschte Mindesttemperatur aufrechtzuerhalten Q’’H, nd [kWh / (m2 · a)].
Der erforderliche Energiebedarf für Kühlen ist die Wärmemenge, die aus dem gekühlten Raum abgeführt werden muss, um die gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten.
Der erforderliche Energiebedarf zum Heizen und Kühlen hängt von den klimatischen Bedingungen am Standort des Gebäudes, den architektonischen und baulichen Gegebenheiten des Gebäudes, der Lüftungsart und dem Nutzungszweck des Gebäudes ab.
Die architektonischen und baulichen Gegebenheiten des Gebäudes, die den Energiebedarf für Heizung und Kühlung beeinflussen, sind die Folgenden: die Qualität der Gebäudehülle (Dicke der Wärmedämmung, Art der Verglasung und Abdichtung), Form des Gebäudes (Kompaktheit), Ausrichtung der Öffnungen und Sonnenschutz.
Wärme geht von Gebäuden durch Wände, Fenster, Dächer und Böden verloren. Diese Wärmeverluste werden Transmissionsverluste genannt. Sie werden durch ausreichende Wärmedämmdicken und Mehrscheiben-Isolierglas begrenzt.
Auch durch die Lüftung, also die Abgabe von warmer Luft und den Eintritt von kalter Luft in den Raum, geht Wärme verloren. Diese Wärmeverluste werden Lüftungsverluste genannt.
Lüftungsverluste sind wegen eines notwendigen Luftwechsels im Wohnraum unvermeidlich – die notwendigen Lüftungsverluste. Es gibt auch ungewollte Verluste, die durch Luftinfiltration aufgrund einer schlechten Hüllenversiegelung entstehen.
Die Belüftung kann natürlich oder mechanisch erfolgen.
Unter natürliche Belüftung versteht man, die Luft im Raum ohne den Einsatz eines Ventilators zu verändern (durch Öffnen von Fenstern und Eindringen durch Schlitze, Belüftungsöffnungen oder Gitter).
Bei der Zwangsbelüftung (mechanisch) erfolgt der Luftaustausch im Raum mittels eines Ventilators.
Die natürliche Lüftung in Wohngebäuden macht etwa ein Drittel des Wärmeverlusts aus.
Der für die Warmwasserbereitung erforderliche Energiebedarf ist die Energiemenge, die dem Warmwasser zugeführt werden muss, damit die gewünschte Temperatur erreicht wird.
Gelieferte Energie ist die Energiemenge, die für den Betrieb technischer Anlagen an das Gebäude abgegeben werden muss, d. h. gelieferte Energie ist vereinfacht gesagt die Energiemenge, die Sie verbrauchen und bezahlen.
Die gelieferte Energie wird für Heizung, Kühlung, Warmwasserbereitung, mechanische Lüftung und Beleuchtung berechnet.
Die gelieferte Energie hängt von dem erforderlichen Energiebedarf und dem Wirkungsgrad der Anlage ab.
Der Wirkungsgrad einer wärmetechnischen Anlage ist das Verhältnis der von der Anlage erfolgreich an den Raum abgegebenen Energie und der an die wärmetechnische Anlage abgegebenen Energie.
Der erforderliche Energiebedarf kann als Nettoenergie angesehen werden, die wir zum Heizen des Raums benötigen, und die gelieferte Energie als Bruttoenergie, die wir verbrauchen müssen. Die Differenz zwischen Brutto- und Nettoenergie ist auf Verluste zurückzuführen.
Wenn Sie Wärmepumpen verwenden, wird im Gegensatz zum Beispiel zu einem Heizkessel (Gas, Öl, Holzpellets …) die gelieferte Energie niedriger als die erforderliche Energie. In der Realität bedeutet dies, dass die Wärmepumpen wirksamer sind, unabhängig davon, dass sie die Energieerzeugnisse verschiedener Art verwenden.
Wir verwenden verschiedene Arten von Energie, um die Geräte, die wir im Heiz-/Kühlprozess verwenden, zu starten. Um alles auf einen Nenner zu bringen, berechnen wir die sogenannte Primärenergie, mit der wir die Unterschiede der eingesetzten Energieträger korrigieren. Jeder Energieträger hat seinen eigenen Primärenergiefaktor, der die im Energieträger enthaltene Energie berücksichtigt, einschließlich der Energie, die für seine Sammlung oder Entsorgung, Bearbeitung, Verarbeitung und den Transport zum Verbraucher verwendet wird.
Die Primärenergie wird mit Eprim bezeichnet und berechnet sich als Produkt aus der gelieferten Energiemenge der technischen Anlage und dem Primärenergiefaktor.
Jeder Mitgliedstaat bestimmt die Primärenergiefaktoren für sich selbst. Sie werden nach ihren Auswirkungen auf die Umwelt oder nach den Energiezielen des Landes bestimmt. Erneuerbare Energieträger weisen niedrige Werte auf, während nicht erneuerbare Energieträger hohe Werte der Primärenergiefaktoren aufweisen.
Primärenergieverbrauch zum Heizen nach dem eingesetzten wärmetechnischen System
Die Erfüllung der Anforderungen für Niedrigstenergiegebäude (nZEB) kann durch unterschiedliche Kombinationen technischer Systeme und durch den Einsatz unterschiedlicher Energieträger erreicht werden.
Niedrigstenergiegebäude erfüllen die Anforderungen für die Nutzung erneuerbarer Energiequellen, wenn mindestens 30 % der Jahresenergielieferung aus erneuerbaren Energiequellen bereitgestellt wird.
Erneuerbare Energiequellen (RES) sind erneuerbare nichtfossile Quellen, d.h. Windenergie, Solarenergie, aerothermische, geothermische, hydrothermale und Meeresenergie, Wasserkraft, Biomasse, Deponiegas, Gas aus Kläranlagen und Biogas.
Neben erneuerbaren Energieträgern haben wir auch nicht erneuerbare Energieträger, auch fossile Brennstoffe genannt, also nicht erneuerbare Energiequellen wie Kohle, Öl und Erdgas.
Wärmetechnische Systeme
Ein richtig ausgewähltes wärmetechnisches System sollte den Anteil an der gelieferten Energie und Primärenergie so viel wie möglich senken und dabei den Anteil an erneuerbaren Energiequellen so viel wie möglich steigern. All dies sollte außerdem auf den kostoptimalen Prinzipien beruhen.
Wärmeerzeuger werden zur Aufbereitung (Erzeugung) von Wärmeenergie für die Raumheizung verwendet, und dies sind meistens Gaskessel (Gaswandkessel), Heizkessel, Wärmepumpen, Solarwarmwasserkollektoren und lokale Öfen und Heizgeräte.
Die am häufigsten verwendeten Energieträger sind Erdgas, Strom, Fernwärme (Heizkraftwerk), Holzbiomasse, Heizöl extraleicht und andere Erdölprodukte sowie in geringerem Maße Solarenergie.
Für Gaskessel und Heizkessel werden als Energieträger fossile Brennstoffe verwendet: Erdgas, Flüssiggas, Heizöle (meist Heizöl extraleicht) und erneuerbarer Brennstoff: Holzbiomasse (Holz, Pellets, Hackschnitzel).
Die Heizung kann entweder Warmwasserheizung oder Luftheizung sein. Damit ist gemeint, dass das Medium, das dem zu beheizenden Raum zugeführt wird, heißes Wasser (Warmwasser) oder warme Luft (Luft) ist.
Heiz-/Kühlkörper werden zur Energieübertragung verwendet, und im Falle eines Warmwassersystems gibt es Heizkörper, Boden- (Wand-, Decken-) Heizungen und Gebläsekonvektoren. In einem Luftsystem verlässt warme Luft den Kanal durch Gitter, Anemostaten, Diffusoren, Luftventile und ähnliches.
Bei der Fernwärme wird die thermische Energie (in Form von heißem Wasser oder Dampf) in einer zentralen Erzeugungsquelle aufbereitet und über isolierte, unterirdische Rohrleitungen zu den Wärmestationen in jedem an das System angeschlossenen Gebäude verteilt.
Eine Wärmepumpe ist ein Gerät oder eine Anlage, die Wärmeenergie der natürlichen Umgebung (Luft, Wasser oder Boden), also aus natürlichen Energiequellen, auf Gebäude überträgt. Dies bedeutet, dass Wärmepumpen nicht als Wärmeerzeuger klassifiziert werden können, da sie keine Wärmeenergie erzeugen, sondern Wärmeenergie von einem Ort tieferer Temperatur zu einem Ort höherer Temperatur übertragen. Wärmepumpen können nur zum Heizen, nur zum Kühlen oder zum Heizen und Kühlen (reversible Wärmepumpen) verwendet werden.
Das System mit Wärmepumpen kann direkt oder indirekt ausgeführt werden.
Wir nennen das Direktsystem auch ein System mit Direktverdampfung oder eine Luft-Luft-Wärmepumpe, allgemein bekannt als Split-, Multi-Split- und VRV-Geräte. Der Arbeitsstoff zwischen Innen- und Außengerät ist Freon.
Bei einem indirekten System zirkuliert das Kältemittel ebenfalls in einem geschlossenen Kreislauf, überträgt jedoch Energie auf das Heiz- oder Kühlwasser, das die Energie dann an den Wohnraum überträgt. Wasser ist ein Energieträger, daher nennen wir das System indirekt. Die Wärmepumpen, die wir in indirekten Systemen einsetzen und gleichzeitig nach der Abwärmeabfuhr des Kondensators aufteilen, sind Luft-Wasser-, Wasser-Wasser- oder geothermische Wärmepumpen.
Für den Bedarf an Brauchwarmwasser (Warmwasser) setzen wir in der Regel eine Lösung ein, die auch bei der Aufbereitung von thermischer Energie (Gaskessel/Heizkessel, Wärmepumpe, Fernwärme) zum Einsatz kommt, und zunehmend auch bei den Sonnenkollektoren verwendet wird, die ebenfalls erneuerbare Energieträger sind und somit Primärenergieverbrauch reduzieren.
Beim Lüften wird frische Außenluft zugeführt und Raumabluft abgeführt, damit eine ausreichende Frischluftmenge im Raum gewährleistet wird. Die erforderliche Luftmenge richtet sich nach Art und Nutzungszweck des Raumes sowie nach der Nutzungsart. In Einfamilienhäusern und Wohnungen ist es üblich, Räume zu lüften, die keinen Zugang zu frischer Luft durch Fenster haben. Die Frischluftmenge hängt vom Nutzungszweck des Raumes ab und wird durch die Anzahl der Luftmengen im Raum, die sich während einer Stunde ändern, oder die Luftmenge pro Person ausgedrückt.
Durch den Einsatz eines Lüftungsgerätes ohne Rekuperator entstehen große Verluste, da die Umgebungsluft auf Raumtemperatur erwärmt werden muss. Der Rekuperator nutzt die Wärme der Abluft zur Erwärmung der Zuluft und spart somit Energie.
Die Reduzierung der dem Gebäude zugeführten Energie wird durch die Installation einer hochwertigen Beleuchtung erreicht. Lichttechnische Anforderungen lassen sich durch den Einsatz unterschiedlicher Beleuchtungsarten realisieren, allerdings verbraucht LED-Beleuchtung 6-mal weniger Energie als herkömmliche Glühbirnen (Glühlampen) und 2-mal weniger als Halogenlampen (Gasentladung).
Für den Bedarf der Stromerzeugung werden auch Photovoltaik-Solarzellen eingesetzt, die die Energie der Sonnenstrahlung durch den photoelektrischen Effekt direkt in Strom umwandeln und diese fallen auch unter erneuerbare Energieträger.
Im Folgenden finden Sie einen Teil der Kombinationen von wärmetechnischen Systemen, die dem NZEB-Standard für ein Einfamilienhaus entsprechen, jedoch mit dem Hinweis, dass auf die architektonischen und konstruktiven Eigenschaften des Gebäudes geachtet werden muss.
