Stichwortverzeichnis

Der Bedarf beschreibt die Energiemenge, die laut theoretischer Berechnung pro Jahr für das Gebäude benötigt wird. Der Wert weicht in der Regel vom tatsächlichen » Verbrauch ab, z.B. weil mehr oder weniger Bewohner*innen als in der Norm angenommen im Gebäude leben oder sich anders verhalten. Der Bedarf ist ein fester Wert, der von der Gebäudegeometrie, den Eigenschaften der Gebäudehülle und der Anlagentechnik abhängt.

Der Brennwert eines Brennstoffs beschreibt die Energiemenge, die bei der Verbrennung dieses Stoffes frei wird. Im Gegensatz zum » Heizwert berücksichtigt der Brennwert dabei auch die Energie des Wasserdampfs im Abgas, der bei der Verbrennung wasserstoffhaltiger Brennstoffe entsteht. Der Brennwert von Erdgas liegt damit ca. 10% über dem Heizwert. Um den Brennwert nutzen zu können, muss der Wärmeerzeuger mit einer entsprechend niedrigen Vorlauftemperatur betrieben werden, damit ein möglichst großer Teil des Wasserdampfs kondensieren kann.

Das Abgas von Brennwertgeräte hat durch seine niedrige Temperatur ein hohe relative Feuchte, was bei ungeschützten Kaminen zur Versottung führen kann. Daher müssen beim Einbau in der Regel Maßnahmen zum Schutz des Kamins getroffen werden, z.B. indem ein zusätzliches Rohr eingezogen wird. Zudem muss das im Gerät und dem Kamin anfallende Kondensat aufgefangen und abgeleitet werden.

Im Zusammenhang mit der energetischen Qualität eines Gebäudes tauchen immer wiederverschiedene Einheiten auf, die im folgenden näher beschrieben werden:

• °C - Grad Celsius, Temperatur
• K - Kelvin, absolute Temperatur (273,15 K = 0°C), auch genutzt, um Differenzen zwischen Temperaturen zu beschreiben
• m - Meter, beschreibt die Länge einer Strecke
• m² - Quadratmeter, beschreibt die Größe einer Fläche
• m²h°/kcal - Quadratmeter Stunde Grad pro kcal - Wärmewiderstand
• m²K/W - Quadratmeter Kelvin pro W - Wärmewiderstand, Kehrwert des Wärmedurchgangskoeffizient, bei mehreren Schichten in einem Bauteil ergibt die Summe der Einzelwiderstände den Gesamtwiderstand
• W/mK - Watt pro Meter und Kelvin - Wärmeleitfähigkeit: Wärmeleistung, die durch einen Quadratmeter eines einen Meter dicken Materials bei einem Kelvin Unterschied zwischen innen und außen fließt
• W/m²K - Watt pro Quadratmeter und Kelvin - Wärmedurchgangskoeffizient: Warmeleistung, die durch einen Quadratmeter eines Bauteils bei einem Kelvin Unterschied zwischen innen und außen fließt

Die Endenergie ist die Form von Energie, wie sie im Gebäude für den Betrieb der Anlagentechnik zur Verfügung steht. Das kann z.B. das Heizöl im Tank, der elektrische Strom oder das Erdgas aus der Leitung sein. Zur Bereitstellung der Endenergie sind in der Regel mehrere Schritte notwendig, bei Heizöl z.B. die Förderung von Erdöl, Veredelung in der Raffinerie und Transport. Der energetische Aufwand, um Endenergie aus der ursprünglichen » Primärenergie zu gewinnen, wird über den » Primärenergiefaktor beschrieben.

Das GEG wurde eingeführt, um Mindestanforderungen für Gebäude hinsichtlich ihrer energetischen Qualität festzulegen und wie diese zu bewerten ist. Ziel ist dabei der möglichst sparsame Einsatz von Energie und die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energien.

» Volltext des Gesetzes (externer Link)

Die Gradtagzahl in der Einheit Kd/a (Kelvin Tage pro Jahr) beschreibt, wie lange und wie weit die Außentemperatur an einem bestimmten Standort unter der gewünschten Raumtemperatur liegt, um daraus den Jahresheizwärmebedarf zu ermitteln. Da dem Gebäude immer auch » solare und » innere Gewinne zur Verfügung stehen, wird davon ausgegangen, dass bei einer Unterschreitung um wenige Grad die Heizung noch nicht eingeschaltet wird. Für ältere Gebäude geht man davon aus, dass ab einer Grenze von 15 °C Außentemperatur geheizt werden muss, um 20 °C Raumtemperatur zu halten, bei neueren durch die bessere Isolierung erst ab 12 °C. Dementsprechend heißen die jeweiligen Gradtagzahl G_t20/15 und G_t20/12.

Um die Gradtagzahl zu ermitteln, werden alle Stunden mit gleicher Temperatur in einem Jahr gezählt, die unterhalb der gewählten Grenze liegen. Diese Zahl wird mit dem Unterschied zur Raumtemperatur mulitpliziert und das Ergebnis für alle Temperaturen aufsummiert.

Beispiel:
In einem Jahr gab es ingesamt 50 Stunden mit 8 °C Außentemperatur. Damit lag die Außentemperatur 12 Grad unter der gewünschten Raumtemperatur von 20 °C:

50 h / a· 12 K = 600 Kh / a, oder umgerechnet in Tage 600 Kh/a / 24 h/d = 25 Kd/a.

Die gleiche Rechnung wird für alle Temperaturen wiederholt, die unter dem Grenzwert liegen. Die Ergebnisse werden aufsummiert. Damit ergeben sich für Alfter im langjährigen Mittel Werte von G_t20/15 = 3200 Kd/a bzw. G_t20/12 = 2850 Kd/a. (Quelle: » IWU (externer Link)). Da die » Transmissionsverluste eines Gebäudes in erster Linie vom Temperaturunterschied zwischen innen und außen abhängen, kann mit der Gradtagzahl für eine bekannte Gebäudehülle auf die benötigte Heizenergie geschlossen werden. Dabei ist es unerheblich, ob die Umgebungstemperatur 200 Stunden lang um 10 Grad unter der Raumtemperatur liegt oder 100 Stunden lang um 20 Grad.

Die Heizlast beschreibt, wieviel Leistung eine Heizungsanlage erbringen muss, um in einer bestimmten Situation die behagliche Temperatur im Gebäude aufrecht zu erhalten. Im Gegensatz zum » Energieverbrauch geht es hier nicht um einen Jahreswert sondern um einen Moment mit einer definierten Außentemperatur. Aus der niedrigsten anzunehmenden Außentemperatur ergibt sich die maximale Heizlast, nach der die Heizung des Gebäudes ausgelegt wird.

Der Heizwert eines Brennstoffs beschreibt die Energiemenge, die bei der Verbrennung dieses Stoffes frei wird. Im Gegensatz zum » Brennwert berücksichtigt der Heizwert dabei die Energie des Wasserdampfs im Abgas nicht. Daher liegt er niedriger als der Brennwert, für Erdgas ca. 10%.

Innere Gewinne eines Gebäudes sind im Gebäude anfallenden Wärmemengen, die für die Heizung des Gebäudes genutzt werden können, aber ursprünglich nicht extra dafür eingebracht wurden. Das kann bespielsweise die Abwärme eines Backofens, eines Computers oder der Beleuchtung sein oder auch die Körperwärme einer Person, die sich im Gebäude aufhält. Unter innere Gewinne fallen auch die Wärmeverluste von Trinkwarmwasserleitungen oder Warmwasserspeichern, sofern sie im beheizten Teil des Gebäudes installiert sind. Da diese Verluste nicht nur während der Heizperiode auftreten, ist eine 1:1 Anrechnung der Anlagenverluste allerdings nicht möglich.

Das Lüftungskonzept beschreibt anhand des Volumens und der Nutzung für jeden Raum, wieviel Luft diesem mindestens zugeführt werden muss, um die Anforderungen an Luftqualität und Feuchteschutz einzuhalten (siehe Luftwechselrate). So benötigt z.B. ein Badezimmer wegen der höheren Feuchte eine im Verhältnis zum Volumen größere Luftmenge als ein Abstellraum.
Das Lüftungskonzept teilt darüber hinaus die Räume in Zuluft-, Überström-, und Ablufträume ein. Ablufträume sind typischerweise Badezimmer und Küche, da dort anfallende Feuchte und Kochgerüche nicht im Gebäude verteilt werden sollen. Zulufträume sind z.B. Schlafzimmer und Aufenthaltsräume. Überströmräume wie Flure und Treppenhäuser liegen zwischen Zuluft- und Ablufträumen und ermöglichen den Luftaustausch.

Lüftungsverluste entstehen, wenn warme Luft aus dem Gebäude abgeführt und durch kalte Zuluft ersetzt wird. Da der Luftaustausch aus verschiedenen Gründen notwendig ist - angefangen bei der Sauerstoffversorgung der Bewohner*innen, aber auch zur Abfuhr von Feuchte und Gerüchen - können Lüftungsverluste nur reduziert werden, wenn die Abdichtung des Gebäudes verbessert sowie die Wärme der Abluft mittels einer Lüftungsanlage zurückgewonnen und der Zuluft zugeführt wird. Dies sollte auf Basis eines Lüftungskonzepts geschehen

Die Luftwechselrate beschreibt, wie oft das Luftvolumen eines Raumes pro Stunde ersetzt wird. Bei einem Raum mit 50 m³ Inhalt bedeutet eine Luftwechselrate von 2, dass dem Raum pro Stunde 100 m³ Frischluft zugeführt werden. Damit eine Lüftungsanlage die » Lüftungsverluste so weit wie möglich reduzieren kann, muss die Luftwechselrate durch unkontrollierte Lüftung und Gebäudeleckagen möglichst niedrig sein.

Umgekehrt kann eine unzureichende Luftwechselrate zu Feuchte- und Schimmelschäden führen. Das kann z.B. passieren, wenn nur neue Wärmeschutzfenster eingebaut, sonst aber keine Maßnahmen vorgenommen werden: Die neuen Fenster sind üblicherweise dichter und reduzieren so die Luftwechselrate. Dadurch steigt die Luftfeuchtigkeit im Raum. Gleichzeitig sind die Fenster nun nicht mehr die kälteste Stelle, so dass die Feuchtigkeit an Wärmebrücken der Außenwände auskondensiert, wo sich dann Schimmel bilden kann.

Wenn das Wasser beim Durchfließen des Wärmeübertragers Wärme abgibt, reduziert sich die Differenz zur Raumtemperatur. Dadurch geben die kälteren Flächenanteile weniger Leistung ab als die wärmeren. Bei der mittleren Heizungstemperatur handelt es sich um einen theoretischen Wert. Hätte der ganze Wärmeübertrager diese Temperatur, hätte er die gleiche Leistung wie mit dem tatsächlichen Temperaturabfall. Dadurch, dass das kältere Wasser weniger Energie abgibt als das Warme, liegt der Wert nicht genau mittig zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur. Die Differenz zwischen mittlerer Heizungstemperatur und Raumtemperatur ist die Übertemperatur.

Nutzenergie ist die Energieform, die am Ende der Umwandlungskette steht. Das sind z.B. die Wärme eines Heizkörpers oder das Licht einer Leuchte. Gegenüber der » Endenergie, die an der Gebäudegrenze gemessen wird, fallen Anlagenverluste an.

Die Primärenergie ist die Energie vor der ersten technischen Umwandlung, d.h. wie sie in der Natur ursprünglich vorliegt. Die energetischen Verluste auf dem Weg zum Verbraucher werden mit dem » Primärenergiefaktor beschrieben.

Die Raumtemperatur beschreibt die Lufttemperatur in einem geschlossenen Raum. Die als komfortabel empfundene Raumtemperatur variiert von Mensch zu Mensch und von Raum zu Raum. So erfordern z.B. Badezimmer oder Umkleiden eine höheren Raumtemperatur als Aufenthaltsräume. Diese sollten wiederum wärmer sein als wenig genutzte Räume wie Flure oder Abstellräume, u.a. aus energetischen Gründen. Die raumweise Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 berücksichtigt das, indem je nach Raumnutzung unterschiedliche Temperaturen angesetzt werden. Abweichend von der Norm können nach Vorgabe der Bauherrschaft auch andere Temperaturen berücksichtigt werden.

Unabhängig von der Raumtemperatur können auch Strahlungseinflüsse z.B. von sehr kalten Böden oder Wänden, oder durch einfallende Sonnenstrahlung das Komfortempfinden eines eigentlich korrekt temperierten Raumes stören. In diesem Fall sollte z.B. eine Kellerdecken- oder Außenwanddämmung bzw. eine Verschattungsmöglichkeit für die Fenster in Betracht gezogen werden.

Das Referenzgebäude ist ein Instrument des GEG, um die energetische Qualität eines Gebäudes zu beurteilen. Es hat die gleiche Form wie das zu betrachtende Gebäude, wobei alle seine Bauteile den Anforderungen des GEG entsprechen. Damit ergeben sich Referenzwerte für die » Transmissionsverluste und den » Primärenergiebedarf, mit denen das zu betrachtende Gebäude verglichen wird. Vorteil dieser Methode ist zum Einen, dass keine globalen Grenzwerte vorgegeben werden, die dann die Gebäudegeometrie oder Flächenanteile z.B. von Fenstern einschränken. Zum Anderen können die Eigenschaften der Bauteile optimiert werden, indem ein gegenüber dem Referenzgebäude "zu gutes" Bauteil ein anderes schlechteres kompensiert.

Die Rücklauftemperatur beschreibt die Temperatur des Heizungswasser, nachdem es den Heizkörper verlassen hat und bevor es in den Wärmeerzeuger eintritt. Je höher die Rücklauftemperatur, desto größer die Leistung des Heizkörpers (bei konstanter Raumtemperatur). Allerdings verschlechtert sich ggf. der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers und die Verluste der Heizungsanlage (z.B. über Rohrleitungen oder den Speicher) werden größer. Daher werden aus energetischer Sicht möglichst niedrige Rücklauftemperaturen angestrebt.

Wenn die Wandinnentemperatur deutlich unter der Raumtemperatur liegt, steigt die Schimmelwahrscheinlichkeit. Da kalte Luft weniger Feuchtigkeit aufnehmen kann als warme, führt eine Abkühlung der Raumluft an der kalten Wand ggf. zu Kondensation. Diese Feuchtigkeit setzt sich in die Wand und ermöglicht dort das Schimmelwachstum. die notwendige Wandinnentemperatur ist gerade im Altbau an Wärmebrücken aber nicht immer sicher einzuhalten. Um die Schimmelwahrscheinlichkeit zu bewerten, nennt die DIN 4108-2 den fRSi-Wert. Er beschreibt das Verhältnis von Raum- und Wandinnentemperatur im Vergleich zur Außentemperatur. Entspricht die Innentemperatur der Wand der Außentemperatur, ist der fRSi-Wert 0, ist die Wand innen genau so warm wie die Raumluft, beträgt der Wert 1. Die Norm nennt einen Wert unter 0,7 als kritisch.

Bei einer Innentemperatur von 20 °C und einer Außentemperatur von -5 °C beträgt der Unterschied Raum - Außen 25 Grad. Der Unterschied Wandinnentemperatur zu Außen soll laut Norm 70% davon nicht unterschreiten, also 0,7 x 25 = 17,5 Grad. Damit sollte die Wandtemperatur bei mindestens - 5 + 17,5 = 12,5 °C liegen.

Die Mindesttemperatur der Wand ist bei genauer Betrachtung aber auch von der tatsächlichen Luftfeuchte im Raum abhängig. Bei hoher Luftfeuchtigkeit muss auch die Wandtemperatur höher liegen. Dazu habe ich ein Beispiel auf der Seite.

Die Spreizung ist die Differenz aus Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Heizungssystems. Der Wert beschreibt, wieviel Energie jeder Liter Wasser im Heizkörper abgibt. Daher muss der Volumenstrom der Heizungsanlage bei reduzierter Spreizung erhöht werden, um weiterhin die benötigte Leistung zur Verfügung stellen zu können. Das kann bei zu kleinen Rohrleitungen zu Fließgeräuschen führen. Heizsysteme, die mit niedriger Vorlauftemperatur arbeiten, haben in der Regel eine kleinere Spreizung als solche mit hohen Vorlauftemperaturen. Damit soll eine ausreichende Übertemperatur sichergestellt werden.

Transmissionsverluste beschreiben den Abfluss von Wärme durch Wärmeleitung der Bauteile der Gebäudehülle. Sie lassen sich durch den Einsatz höherwertiger Materialien (mit niedrigerer » Wärmeleitfähigkeit) und/oder größerer Wandstärken reduzieren.

Die Übertemperatur ist die Differenz zwischen mittlerer Heizungstemperatur und Raumtemperatur. Sie bestimmt zusammen mit der Fläche maßgeblich die Leistung eines Wärmeübertragers: Bei halbierter Übertemperatur muss die Größe des Wärmeübertragers ungefähr verdoppelt werden.

Der Verbrauch wird auf Basis von Abrechnungen für die Energieträger ermittelt. Er beschreibt die tatsächliche, historische Energiemenge, die für das Gebäude pro Jahr benötigt werden. Aufgrund von Nutzungsänderungen, z.B. wenn andere Bewohner*innen einziehen, kann sich dieser Wert ändern.

Die Vorlauftemperatur beschreibt die Temperatur des Heizungswasser, nachdem es im Wärmeerzeuger erhitzt worden ist, also vor dem Eintritt in den Heizkörper. Je höher die Vorlauftemperatur, desto größer die Leistung des Heizkörpers (bei konstanter Raumtemperatur). Allerdings verschlechtert sich ggf. der Wirkungsgrad des Wärmeerzeugers und die Verluste der Heizungsanlage (z.B. über Rohrleitungen oder den Speicher) werden größer. Daher werden aus energetischer Sicht möglichst niedrige Vorlauftemperaturen angestrebt.

Der Wärmetransferkoeffizient (Einheit W/K) beschreibt, wieviel Wärme (in Watt) ein Bauteil pro Grad Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außentemperatur abgibt. Er ergibt sich aus der » Wärmedurchgangszahl und der Fläche eines Bauteils der thermischen Hülle. Bauteile mit großem H_T sind entweder sehr schlecht isoliert (z.B. einfachverglaste Fenster) oder haben eine große Fläche (Außenwände, Dach). Sie sind die Bauteile, die bei einer energetischen Sanierung wahrscheinlich die größte Energieeinsparung versprechen.

Zusammen mit der » Gradtagzahl (G_t) lässt sich der jährliche Wärmebedarf abschätzen, der von diesem Bauteil verursacht wird:

Q (kWh/a) = H_T (W/K) · G_t (Kd/a) ·24 h/d ·1/1000

Wärmewiderstand (Einheit m²K/W) ist der Kehrwert der » Wärmedurchgangszahl. Je schlechter ein Material die Wärme leitet, um so größer ist der Wärmewiderstand. Wird eine Wand aus mehreren Schichten aufgebaut, ist der Gesamtwiderstand die Summe der einzelnen Widerstände:

R_ges (m²K/W) = R₁ (m²K/W) + R₂ (m²K/W) + ... + R_i (m²K/W)