Qualitätsprüfung für Energieausweis‐Software

Nach der Einführung der Energieeinsparverordnung 2007 (EnEV 2007) beauftragte das Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) ein Forschungsprojekt, um die am Markt verfügbare Software zur EnEV 2007 einer Qualitätsprüfung zu unterziehen. Der Zweck des Projektes war die Prüfung hinsichtlich einer korrekten Nachweisführung und Energiepassausstellung sowie die Erarbeitung von Methoden zur Qualitätsprüfung und ‐sicherung mit dem Ziel, Transparenz bei den am Markt vorhandenen Softwarelösungen zu schaffen. Darüber hinaus sollte durch die Bereitstellung von Testmodulen die Möglichkeit geschaffen werden, vorhandene Softwareprodukte durch das Aufdecken von Mängeln stetig weiter zu entwickeln, um so die Qualität der Produkte auf hohem Niveau dauerhaft zu sichern. Es wurden 15 Softwareprogramme für Nichtwohngebäude und 13 Programme für Wohngebäude für die Bedarfsberechnung nach DIN 4108‐6 und DIN V 4701‐10 und für Verbrauchsausweiserstellung untersucht. Im Rahmen dieser Veröffentlichung wurden schwerpunktmäßig die Ergebnisse für die Bedarfsberechnungen auf Basis von DIN V 18599 für den Nichtwohngebäudebereich vorgestellt. Quality tests for Energy Passport software. Shortly after the introduction of the 2007 Building Energy Conservation Ordinance (EnEV 2007), the German Institute for Applied Information Technology in Construction (IAIB) was commissioned by the German Federal Office for Building and Regional Planning (BBR) to carry out quality tests for the EnEV 2007 software available on the market. The specified project aims were to check calculation and Energy Passport issuing procedures and the development of quality assurance methods with the aim of creating transparency regarding the software solutions available on the market. 15 software programs for office buildings and 13 software programs for residential buildings were examined with regard to the determination of energy demand according to DIN V 18599 and with regard to energy consumption.     

Auswirkungen von Vereinfachungen bei der Flächenerfassung für Mehrzonenbilanzen auf die Energiebedarfsermittlung

Die energetische Bilanzierung von Nichtwohngebäuden macht in der Regel eine umfangreiche Zonierung der Gebäude erforderlich, was auch eine zeitaufwändige Ermittlung der Hüllflächen mit sich bringt. Im ersten Teil der Veröffentlichung wurde ein vereinfachtes Verfahren vorgestellt, mit dem die Erfassung der Gebäudehüllfläche im Ein‐Zonen‐Modell erfolgen kann, während die energetische Bilanzierung im Mehrzonenmodell nach DIN V 18599 stattfindet [1]. In diesem Artikel wurden zwei Methoden diskutiert. Beim einfachen Verfahren erfolgt die Verteilung der Hüllfläche automatisch über einen vorgegebenen Algorithmus. Das erweiterte Verfahren erlaubt von der Zonenebene aus Präzisierungen bei der Verteilung. In Teil 1 wurde der Einfluss auf den flächenbezogenen Fehler aufgezeigt [1]. Der vorliegende Teil 2 beschäftigt sich mit den Auswirkungen auf den Energiebedarf und führt beide Analysen zusammen. Ziel der Untersuchungen war die Bewertung, ob für die Berechnung des Gebäudeenergiebedarfs im Rahmen der Erstellung eines Energieausweises die Flächen und Stoffwerte der Gebäudehülle auf Gebäudeebene definiert und dann nach einem vorgegebenen Schlüssel (einfaches und erweitertes Verfahren) auf die Zonen aufgeteilt werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fehler im Energiebedarf gering und für die frühe energetische Bewertung von Gebäuden, im Rahmen der Nachweiserstellung, ausreichend präzise sind. Das Verfahren ist so konzipiert, dass das Gebäudemodell im Rahmen der Projektbearbeitung weiter präzisiert und detailliert werden kann, ohne dass die zuvor hinterlegten Daten verloren gehen. Die vorgestellten Vereinfachungen finden Anwendung in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden. The effects on energy demand analysis of the simplified surface area calculation and zoning model. The energy performance assessment of non‐residential buildings generally requires a detailed zoning procedure, which in turn leads to a time‐consuming allocation of the envelope surface areas to the individual zones. The first part of the study, in [1], describes a simplified procedure, whereby the building is analysed according to a single‐zone model whereas the energy balance in the multi‐zone model is calculated according to DIN V 18599. In this paper two methods are discussed. The simplified procedure uses an algorithm to allocate the building envelope surface area automatically to the zones. The extended procedure enables precise allocations starting from the zone level. In part 1 the influence on error relating to allocation based on envelope surface area is revealed. The following part 2 of the report examines the effects on energy demand, combining the two analyses. The results show that the errors in energy consumption for heating, cooling and lighting are minor and sufficiently precise for the scope of the pre‐assessment required for a building permit. The procedure is designed to enable the building model to be made more detailed and precise during the planning phases of the project without losing the underlying data. The simplifications presented will be implemented in the new Luxembourg EnEV for the energy performance assessment of non‐residential buildings.     

Bauphysikalische, ökologische und ökonomische Bewertung von geförderten Sanierungskonzepten in Wien

In diesem Beitrag wird die Nachhaltigkeit von Gebäudesanierungen untersucht, wobei die Reduzierung des Energieverbrauchs das oberste Ziel ist, was mit bis zu 80 % erreicht werden kann. Während in anderen Großstädten Europas das Konzept der Flächensanierung praktiziert wurde und wird, wird in Wien die “sanfte Sanierung” propagiert und auch gefördert. Die Stadt Wien hat dafür verschiedene Sanierungskonzepte bei der Hand. In dieser Untersuchung werden die verschiedenen geförderten Sanierungskonzepte anhand eines realen Beispiels gezeigt und rechnerisch überprüft. Ein Vergleich der verschiedenen Konzepte beleuchtet die einzelnen Punkte der Sanierung: Energieeffizienz, Sanierungskosten, Belastung für den Eigentümer bzw. Mieter der Wohnungen und Belastung für den Fördergeber (Land Wien). Die Ergebnisse ausgeführter Sanierungskonzepte brachten folgende Erkenntnisse bzw. Problemstellungen: – die Sanierungsmaßnahmen kommen hauptsächlich den Mietern zugute, während der Kostenträger (Eigentümer) nur die Wertsteigerung als Nutzen hat; – mangelnde Bereitschaft der Bewohner zur Sanierung; – erhebliche Mehrkosten für Passivhaustechnik; – zu geringe höchstzulässige Gesamtsanierungskosten. Evaluation of retrofitting concepts and municipal sponsoring in Vienna. Major energy efficiency improvements can be achieved via building stock retrofit. While in some major cities in Europe, mostly large‐area building retrofit measures have been targeted; in Vienna a gradual thermal improvement of the building stock has been practiced. Thereby, a number of different instruments and programs have been promoted by the regional government. In the present contribution, a number of such programs are compared and evaluated based on the demonstrative case of a concrete example. Thereby, multiple related issues were addressed: energy efficiency, retrofit expenses, burden for the building owners and tenants, and burden for the funding agency (Municipal of Vienna). The results suggest: – the main beneficiary of retrofit programs are typically the tenants. The landlords benefit indirectly due to the appreciation of property value; – there is a certain lack of willingness on the side of the occupants toward thermal building retrofit measures; – achieving passive house standard in the course of retrofit measures cause significant additional costs; – permissible (fundable) maximum total retrofit expenses has been set too low.     

Universelle Energiekennzahlen für Deutschland — Teil 3: Spezifischer Energieverbrauch für zentrale Warmwasserbereitung und Relation zum Heizenergieverbrauch

Die Universellen Energiekennzahlen für Deutschland beinhalten 1/4 Million Gebäude‐Energieverbrauchskennzahlen der BRUNATAMETRONA‐Gruppe, welche während der vergangenen sechs Jahre erhoben wurden. In bisherigen Analysen wurde der Verbrauch für Raumheizung und für zentrale Warmwasserbereitung zusammengefasst. Hier wird der Energieverbrauch für die zentrale Warmwasserbereitung aufgeschlüsselt und adressiert dessen steigende Bedeutung am Gesamtenergieverbauch im Kontext des allgemein verbesserten Sanierungsstandes und der gestiegenen Energieeffizienz von Wohngebäuden. Der typische absolute Energieverbrauch zur Warmwasserbereitung reduziert sich von wenig energieeffizienten Gebäuden hin zu sehr energieeffizienten Gebäuden um gut die Hälfte, nämlich von etwa 40 kWh m^—2 a^—1 auf etwa 15 kWh m^—2 a^—1 (Mediane), während andererseits der relative Anteil des Energiebedarfs zur Warmwasserbereitung von 15 auf 35 % und damit auf mehr als das Doppelte ansteigt. Die Erkenntnis, dass die Warmwasserbereitung in gut wärmegedämmten Gebäuden ein Drittel des Heizenergieverbrauchs übersteigen kann, unterstreicht die Notwendigkeit der verbrauchsgerechten Erfassung von Warmwasser für eine möglichst große Verteilgerechtigkeit der Energiekosten und eine exakte Abgrenzung der Warmwasserbereitung von der Raumheizung für energetische Analysen. Zusätzlich wird eine Methode der angewandten Mathematik zur automatisierten Kennzahlbildung für beliebige Datengesamtheiten vorgestellt. Universal energy ratings for Germany — Part 3: specific energy consumption for central water heating and the relation to heating energy consumption. The universal energy ratings for Germany include about a quarter of a million energy consumption figures for buildings recorded by the BRUNATA‐METRONA Group over the last six years. In previous analyses the consumption for space heating and central hot water heating have been combined. Now figures have been broken down to show the energy consumption for central water heating, reflecting its increasing significance to overall energy consumption in the context of the general improvements in renovation levels and the increased energy efficiency of residential buildings. The typical absolute energy consumption for water heating is reduced from buildings with low energy efficiency levels to very energy‐efficient buildings by more than half, i.e. around 40 kWh m^—2 a^—1 compared with around 15 kWh m^—2 a^—1 (median values), while the relative proportion of the energy consumption used for water heating rises from 15 % to 35 %, more than double. The finding that water heating in well thermally‐insulated buildings can represent a third of the heating energy consumption, and in future may rise to as much as half, underlines the necessity of determining the amount of hot water according to use, giving a breakdown of energy costs that is as accurate as possible and precisely differentiating water heating from space heat ing for energy analysis purposes. In addition, an applied mathematics method is proposed for the automated compilation of figures for any desired body of data.     

Vereinfachtes Flächenerfassungsmodell für Mehrzonenbilanzen

Bei der energetischen Bilanzierung nach DIN V 18599 müssen Gebäude aufgrund unterschiedlicher Nutzungseigenschaften zoniert werden. Auch die Gebäudehüllfläche wird nach diesen Kriterien aufgeteilt und den Zonen zur weiteren Berechnung zugewiesen. In der Praxis ist die Aufteilung der inneren Zonenumschließungs‐ und der äußeren Gebäudehüllfläche mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden. Etwa 50 % der Zeit wird für die Zonierung und die Ermittlung dieser Flächen‐ und Bauteileigenschaften benötigt. Zur Verringerung des Zeitaufwandes wurde eine Methode entwickelt, mit welcher die Gebäudehülle ähnlich dem 1‐Zonen‐Modell erfasst werden kann. Die Hüllfläche wird den Zonen vereinfacht zugeordnet, sodass die eigentliche Berechnung in der Mehrzonenbilanz erfolgen kann. Dies bringt wesentliche Vorteile bei der Auslegung und Optimierung nachgeschalteter Anlagentechnik mit sich. Die Verteilung der thermischen Hüllflächen erfolgt bei diesem vereinfachten Verfahren in Abhängigkeit von der Zonengröße und kann über ein Wichtungsverfahren beeinflusst bzw. korrigiert werden. Untersuchungen an mehreren Gebäuden haben gezeigt, dass die Flächenverteilung mit einer guten Genauigkeit eingesetzt werden kann, wobei eine “intelligente” Zuteilung über ein Wichtungsverfahren erforderlich ist. Die Zeitersparnis bei Anwendung der Vereinfachungen beträgt etwa 30 %. Bei komplexeren, vielzonigen Gebäuden ist die Einsparung tendenziell höher einzuschätzen. Das Verfahren erlaubt, alle Bauteilflächen detailliert auf Zonenebene nachzueditieren und somit die Möglichkeit, das Gebäudemodell planungsbegleitend zu konkretisieren. So kann die Berechnung im Laufe der Projektbearbeitung immer weiter präzisiert werden, wodurch die Berechnungsgenauigkeit und die Optimierungsmöglichkeiten gesteigert werden. Diese Vereinfachungen sollen zukünftig in der Luxemburger EnEV zur energetischen Bewertung von neu zu errichtenden Nichtwohngebäuden nach DIN V 18599 Anwendung finden. A simplified surface area calculation and zoning model for energy performance assessment of buildings. According to the DIN V 18599 energy performance assessment, buildings have to be divided into zones depending on their utilisation. The same zoning applies to the building envelope where the segments are being allocated to the individual zones. In engineering practice about 50% of the work is required for zoning, calculating surface areas and evaluating the properties of building envelope components. In order to reduce the time needed for these efforts a methodology similar to the single zone model has been developed. To carry out the multiple zone calculation the building envelope is being split and allocated to the individual zones in a simplified way. This as well provides a significant advantage for the dimensioning and optimisation of the related HVAC and lighting systems. Within the simplified calculation, the allocation of the building envelope is carried out in dependence of the zone size and corrected with a weighting factor if needed. The analysis of several buildings has shown that the simplified method can be applied with sufficient accuracy. The weighting factors are however necessary. By implementing this simplification the time expenditure to calculate a building is reduced by more or less 30%. This reduction tends to be even more important when dealing with complex buildings which have a high number of zones. The methodology enables building components to be edited by zones and hereby gives the opportunity to easily modify the design during the course of the planning. As the project develops, the calculations can be more detailed thereby increasing the precision of the calculation. In the near future this methodology will be implemented in the Luxembourg energy saving ordinance (EnEV) for the energy performance assessment of non residential buildings.     

Universelle Energiekennzahlen für Deutschland – Teil 1: Differenzierte Kennzahlverteilungen nach Energieträger und wärmetechnischem Sanierungsstand

Universelle Energiekennzahlen für Deutschland bezeichnen eine innovative Datenbank, in der aktuell 1/4 Million Gebäude‐Energieverbrauchskennzahlen der BRUNATA‐METRONA‐Gruppe aus den vergangenen Jahren normiert zusammengefasst sind. Die Datenaufbereitung umfasst (1) eine rückwirkende Revision aller meteorologischen Klimakorrekturen mithilfe neuer ortsgenauer Klimafaktoren des Deutschen Wetterdienstes, (2) eine Teil mengenbildung von 18 Kennzahlvergleichsgruppen nach drei Hauptenergie‐ trägern und sechs wärmetechnischen Sanierungsständen sowie (3) eine kontinuierliche Abbildung der Kennzahlverteilungen als Funktion der Gebäudegröße. Die Mediane der Energiekennzahlverteilungen bewegen sich über alle Gebäudegrößen und Vergleichsgruppen etwa zwischen 80 und 175 kWh·m^–2·a^–1. Die absoluten Unterschiede der Mediane der Energiekennzahlverteilungen machen zwischen Neubauten und Gebäuden mit nominell wärmetechnisch unsanierter Gebäudehülle absolut zwischen 40 und 60 kWh·m^–2·a^–1 aus, relativ für alle Größenklassen und Energieträger generell weniger als 30 %. Beim direkten Vergleich zwischen wärmetechnisch sanierten und unsanierten Gebäuden sinkt dieser Relativanteil unter 20 % für gas‐ und ölbeheizte, auf etwa 25 % für fernwärmebeheizte Objekte. Andererseits betragen die statistischen Verteilungsbreiten der Kennzahlverteilungen selbst schon je ±σ = ±25 bis ±55 kWh·m^–2·a^–1. Die Energiekennzahl‐Mediane für Neubauten nach 1995 liegen für die Energieträger Gas und Öl über 100 kWh·m^–2·a^–1, für Fernwärmeobjekte über 80 kWh·m^–2·a^–1. Ein Ansatz zur Einschätzung möglicher Sanierungspotentiale in absoluten Energiebeträgen sowie eine Hochrechnung des wohnflächengewichteten und am aktuellen Klima orientierten Mittelwertes des spezifischen Energieverbrauchs für den nationalen Mietwohnungsbestand auf ca. 120 kWh·m^–2·a^–1 werden vorgestellt. Universal energy ratings for Germany – (Part 1): Differentiated rating distributions according to energy source and energy efficiency standard. Universal energy ratings for Germany represent an innovative database in which a quarter of a million energy consumption ratings for buildings recorded in past years by the BRUNATA METRONA Group are currently summarised in a standardised form. Data preparation includes (1) a retrospective review of all the meteorological corrections with the aid of new, localised climate factors from the German Weather Service, (2) a subset of 18 rating comparison groups according to three main energy sources and six levels of energy efficiency standard and (3) a continuous illustration of the rating distributions as a function of building size. The medians of the energy rating distributions range between about 80 and 175 kWh·m^–2·a^–1across all building sizes and comparison groups. Generally, the absolute differences between the medians of the energy rating distributions of new buildings and unrenovated, existing buildings are between 40 and 60 kWh·m^–2·a^–1. The relative differences for all sizes and energy sources are generally less than 30 %. If one compares renovated and unrenovated buildings directly, the relative figure drops to below 20 % for gas‐heated and oil‐heated and to about 25 % for buildings with district heating. On the other hand, the statistical distribution ranges of the rating distributions themselves are as wide as ±σ = ±25 to ±55 kWh·m^–2·a^–1 respectively. The energy rating medians for new buildings built after 1995 and using gas and oil as energy sources are above 100 kWh·m^–2·a^–1. They are above 80 kWh·m^–2·a^–1for buildings with district heating. An approach for gauging the possible renovation potential in terms of absolute energy and an extrapolation of the mean value of specific energy consumption for the country's existing rented apartments, weighted in terms of living area and based on the current climate, to approx. 120 kWh·m^–2·a^–1 are presented.     

Universelle Energiekennzahlen für Deutschland — Teil 2: Verbrauchskennzahlentwicklung nach Baualtersklassen

Die universellen Energiekennzahlen für Deutschland beinhalten bis dato 1/4 Million Gebäude‐Energieverbrauchskennzahlen der BRUNATA‐METRONA‐Gruppe aus den vergangenen sechs Jahren. Deren Datenaufbereitung umfasst die rückwirkende Revision respektive Normierung aller Energiekennzahlen anhand neuer ortsgenauer Klimafaktoren des Deutschen Wetterdienstes. Eine Auswahl von 110.000 Energiekennzahlen von gas‐ und ölbeheizten Gebäuden — davon etwa die Hälfte mit Baujahr nach 1977 — werden statistisch gemäß ihrer Kennzahlenentwicklung nach Baualtersklassen aufgeschlüsselt. Betrachtet wurden dabei nur nominell wärmetechnisch unsanierte Mehrfamilienhäuser bis 1994 und Neubauten ab 1995. Es wird belegt, dass die Mediane der heutigen Energiekennzahlverteilungen der bis in die 1960‐er Jahre gebauten Gebäude relativ konstant um 155 kWh/(m2a) liegen. Für diesen Bauzeitraum fallen die Energiekennzahlen für rund 90 % des Bestandes (5 bis 95 % Quantil) zwischen 100 und 260 kWh/(m2a). Seitdem fallen die Mediane stetig auf aktuell bis 85 kWh/(m2a). Der stärkste relative Rückgang ergibt sich für die Baujahre von 1994 nach 1995 mit Inkrafttreten der Wärmeschutzverordnung 1995. Die Standardabweichungen der Verteilungen haben sich gegenüber den Gebäuden aus den 1960‐er Jahren von über 50 kWh/(m2a) bis auf heute an nähernd 25 kWh/(m2a) etwa halbiert. Eine Gegenüberstellung der empirisch ermittelten Verbrauchskennzahlverteilungen mit den typischen Mindestanforderungen der vergangenen Wärmeschutzverordnungen und aktuellen Energieeinsparverordnungen schließen sich an. Mathematische Parametrierungen der empirischen Kennzahlverteilungen für Modell‐ und Hochrechnungen der Energieeffizienzentwicklung werden mitgeliefert. Universal Energy ratings for Germany — (Part 2): Evolution of rating distributions according to year of building construction. To date, “Universal Energy Ratings” for Germany contain about a quarter of a million energy consumption ratings recorded by the BRUNATA METRONA Group within the recent six year period. Data processing comprises a retro perspective review and normalisation of all energy ratings according to new, localised climate factors from the German weather service. A subset of 110.000 energy ratings concerning gas‐ and oil‐heated buildings only — half of those built past 1977 — has been analysed statistically by creating energy rating distributions depending on construction year, focussing exclusively on unrenovated objects (according to 1995 standards) built prior to 1995 and new buildings constructed in 1995 or later. It is shown, that the median values of rating distributions from about 1900 up into the 1960ies appear relatively constant around 155 kWh/(m2a). For building construction years within this time interval 90 % of today’s energy ratings (5 % to 95 %‐percentiles) fall into the range between 100 and 260 kWh/(m2a). For construction years after the mid 1960ies the median values continuously decrease to about 85 kWh/(m2a) today. Their corresponding standard deviations decreased by a factor of two from above 50 kWh/(m2a) to about 25 kWh/(m2a). The most distinct relative decrease occurred between 1994 and 1995 when the WSVO’95 was activated. This work adds a direct comparison between the recorded today energy ratings and the typical requirement levels of the various heat insulation regulations, WSVO, and Building Energy Conservation Ordinances, EnEV, concerning building construction years starting from 1977. We also present parameterization functions for the most important rating distributions that could be utilized for general model calculations and extapoletions to picture future energy efficiency evolution.