Nachhaltig und energieeffizient Bauen

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Nachhaltig und energieeffizient Bauen

3Nachhaltiges und energieeffizientes Bauen ist aktuell der Megatrend derBau- und Immobilienwirtschaft. Kommerzielle Investoren ebenso wieprivate Bauherren reagieren positiv auf die gesellschaftliche Herausforderungzum Ressourcen und Energie sparenden Bauen. Verdeutlichtwird dies auch über öffentliche und private Initiativen zur Bewertungder Nachhaltigkeit. Kernpunkt aller Überlegungen zur Zukunftsfähigkeitvon Wohngebäuden ist die Minimierung des Energiebedarfs. Der Grundliegt auf der Hand: Bezogen auf die lange Lebensdauer von mindestens50 und bis zu über 100 Jahre summiert sich der Energieeinsatz für dieWärmebereitstellung und die Warmwasserbereitung zu einer bedeutendenGrößenordnung.Anders als bei Konsumgütern geht es bei der individuellen Planung undErstellung von Gebäuden darum, unter Einbeziehung der vorhandenenregionalen und orografischen Besonderheiten die Anforderungen desBauherren unter den Gesichtspunkten des energiesparenden Bauensauf das konkrete Objekt bezogen schon in der frühesten Planungsphasezu berücksichtigen. Entscheidend für eine detailierte Bewertungverschiedener Gebäudeentwürfe ist dabei nicht der Bauprozess, sonderndie gesamte Lebensdauer eines Bauwerkes einschließlich seinesErhaltungsaufwandes. Die in Deutschland führende Bauausführung– Massivhäuser in Ziegelbauweise – beweist seit langem, dass sie nichtnur zeitgerecht, sondern auch zukunftsfähig ist.Entsprechend unserem heutigen Wissen stehen wir allerdings an derSchwelle vom „nur wärmegedämmten“ Haus hin zu einem Gebäude,dass über die Nutzungsphase gesehen, sogar Energie gewinnen kann– das Plusenergiehaus. Zentrale Themen eines solchen Plusenergiehausessind das aufeinander abgestimmte Konzept zwischen baulichemWärmeschutz und der Anlagentechnik des Gebäudes; die Berücksichtigungregenerativer Energien ebenso wie die wirtschaftliche Einbindungvon Solarenergie und ggf. Geothermie.Aber wie auch immer die Anlagentechnik konzeptioniert wird, Grundlageist immer die solide und dauerhafte Gebäudebasis. Ziegel lieferndafür die besten Voraussetzungen. Dies gilt sowohl für Einfamilien- alsauch für Mehrfamilienhäuser. Gerade die innovative MZ-Reihe vonMein Ziegelhaus zeichnet sich durch ihre Multifunktionalität aus, bei dernicht nur die statische Gebäudesicherheit, sondern auch der WärmeundSchallschutz optimal aufeinander abgestimmt sind. So ist z.B. einausgewogenes Verhältnis zwischen Wärmedämmung und Wärmespeicherungein wichtiger Garant für ein detailiertes Energieeinsparkonzept.Auch das Thema Wärmebrücken ist ein zentraler Punkt bei der Optimierungdes baulichen Wärmeschutzes. Mit der vorliegenden Broschürewollen wir Ihnen ein Hilfsmittel an die Hand geben, das sowohl ersteInformation liefert, als auch einen Überblick über die vielfältigen planerischenund anlagentechnischen Möglichkeiten geben soll, die auf demWeg zum Plusenergiehaus in Ziegelbauweise zu beachten sind.


4 5Definition Nullenergiehaus/PlusenergiehausNachdem in den letzten Jahren der Niedrigenergiehausstandard sowohldurch die Energieeinsparverordnungen als auch durch die Fördermaßnahmendes Bundes den Neubau geprägt hat, sollen bis zum Jahr 2021Wohngebäude derart realisiert werden können, dass deren Betrieb klimaneutralerfolgt. Aus dem Umstand, dass der Gebäudebereich weiterhinein erhebliches Entwicklungspotenzial birgt, die Energieeffizienz zurBeheizung, Kühlung und Beleuchtung nachhaltig zu verringern, werdenderzeit Konzepte entwickelt und erprobt, durch die moderne Gebäudemehr Energie produzieren, als sie selbst für ihren Betrieb benötigen.Dies bedeutet, dass der sehr geringe Energiebedarf aus regenerativenEnergieträgern gedeckt wird und unter Umständen sogar ein Energieüberschussentsteht: Das Plusenergiehaus.Die Bundesregierung setzt in diesem Zusammenhang auf eine umfänglicheUmstellung der Energieversorgung der Gebäude mit elektrischemStrom. Durch die beschlossene Energiewende werden immense Investitionenin den Strombereich gelenkt, so dass zukünftig auch dezentraleStromversorgungs- und Erzeugungskonzepte im privaten Bereich üblichsein werden. Die verschiedenen Möglichkeiten hauseigener Anlagen zurGewinnung erneuerbaren Stroms decken nicht nur den Stromverbrauchim häuslichen Bereich, sondern können zukünftig auch das zu jedemHaushalt gehörende Elektromobil mit eigen erzeugter Energie versorgen.Da in den letzten Jahrzehnten die Gebäudestandards schon immerbesser ausgeführt wurden, als die aktuellen gesetzlichen Anforderungendies verlangten, sind bereits heute sehr effiziente Gebäudehüllen undAnlagentechniken üblich. So stellt das Fraunhofer Institut für Bauphysik,Stuttgart fest, „dass in den letzten 30 Jahren im Mittel eine jährlicheReduktion des Primärenergiebedarfs zu Heizzwecken von etwa 6 kWh/(m² a) realisiert werden konnte.“Die Entwicklung kann sicherlich in naher Zukunft nur mit einem kleinerenjährlichen Durchschnittswert fortgeführt werden. In Verbindung mitaktiven Anlagen zur Energieerzeugung lassen sich jedoch bereits heuteWege aufzeigen, ein Plusenergiehaus zu konzeptionieren.Die folgende Broschüre soll Wege aufzeigen, wie mit den bewährtenMassivbauweisen des Ziegelmauerwerks, intelligenter Anlagentechnikund innovativer Energieversorgung das Wohnen der Zukunft energieeffizientund nachhaltig gestaltet werden kann.Ein Nullenergiehaus ist ein Gebäude, dessen Jahresendenergiebedarfzur Beheizung, Kühlung und Beleuchtung vollständig durch regenerativeEnergieträger gedeckt wird. Darüber hinaus wird angestrebt, denerforderlichen Haushaltsstrombedarf ebenfalls sehr gering zu haltenund diesen durch z.B. eigene Stromerzeugung zu decken. Der dazubenötigte Endenergiebedarf ist die Energie, die an der Grundstückgrenzeübergeben wird und vom Bewohner des Gebäudes am Energiezählerabgelesen werden kann. Dazu gehört z.B. Erdgas, Heizöl, Fernwärme,elektrischer Strom aber auch biogene Brennstoffe wie z.B. Holz oderPellets.Ein Plusenergiehaus ist nach Definition der Bundesregierung erreicht,wenn sowohl ein negativer Jahres-Endenergiebedarf d.h. ein Überschussan Energie vorliegt, als auch ein negativer Jahres-Primärenergiebedarfvorhanden ist [Bundesministerium für Verkehr, Bau undStadtentwicklung (Hrsg.): Wege zum Effizienzhaus-Plus, BroschüreAugust 2011, Berlin.]. Unter Primärenergiebedarf in diesem Sinnewird die Energiemenge verstanden, die zusätzlich zur Endenergie ausnicht erneuerbaren Quellen zur Förderung, der Veredelung und demTransport der Endenergie erforderlich ist. Das sind z.B. die recht hohenKraftwerksverluste bei der Stromerzeugung aber auch z.B. die energetischenAufwendungen für das Schlagen und den Transport von Holz zurVerwendungsstelle Ofen.Die Bilanzgrenze zur Bewertung eines Null- oder Plusenergiehausesunter der Einbeziehung der Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energienbildet das Grundstück, auf dem ein solches errichtet ist. Es dürfen aberauch unmittelbar am Grundstück benachbarte Energieerzeugungsanlagenz.B. Gemeinschaftsanlagen in der Energiebilanz anteilig berücksichtigtwerden, wenn der Zweck der Energieerzeugung unmittelbar derVersorgung des eigenen Gebäudes dient.


6 7Vor zu großen Süd- und Südwest-Fensterflächen muss mittlerweilegewarnt werden: eine Überhitzung der angrenzenden Räume kann inmodernen Gebäuden bereits in den Übergangsmonaten des Frühjahrszu einem Kühlbedarf führen, der unbedingt vermieden werden sollte.Auch erfordern große Fensterflächen den Einsatz großer Heizflächen,um im Winterfall die an diesen im Vergleich zu den Massivbauteilengering gedämmten Bauteilen die erhöhte Wärmeabfuhr zu kompensieren:Fenster bestimmen im Wesentlichen die Heizlast und damit dieDimension der Heizwärmeerzeugungsanlage.Die Frage einer Unterkellerung eines Effizienzhauses ist regelmäßignicht mit der Höhe des Energiebedarfs zu verknüpfen, sondern in ersterLinie nach den Bauherrenwünschen auszurichten. Während Einfamilienhäuserdurchaus ohne Keller errichtet werden können, ist dies beiMehrfamilienhäusern häufig nicht sinnvoll. Kellerersatzräume innerhalbder thermischen Hülle von Mehrfamilienhäusern bedeuten einenenormen Platzbedarf und können zusätzliche Erschließungsflächenund Energieverteilungswege erforderlich machen. Ein wesentlicherAspekt in Mehrfamilienhäusern ist die Einplanung von gemeinschaftlichgenutzten Räumen. Das können z.B. zentrale Waschküchen sein, dieunmittelbar neben Wärmeerzeugungsanlagen oder Wärmespeichernangeordnet sind. Im Fokus eines idealen Gebäudeentwurfs steht nebeneiner kompakten Bauform auch immer die Vermeidung überflüssigerEnergieversorgungswege für die Heizungs-, Warmwasser- und ggfs.Lüftungsversorgung.Auch im Effizienzhaus gilt der Planungsgrundsatz, dass eine kompakteGebäudeform mit nach Süden orientierter Hauptfassadenfläche einegünstige Voraussetzung für eine verlustarme Gebäudehülle und gleichzeitigfür eine sinnvolle passive und auch aktive Solarnutzung darstellt.Dieser Zusammenhang lässt sich durch das sog. A/V-Verhältnis vonGebäudehüllfläche zum umschlossenen Volumen kennzeichnen. DieTabelle auf der linken Seite zeigt die Spannweite typischer A/V Verhältnisse.Je geringer dieser Wert, desto besser der Kompaktheitsgradeines Gebäudes.Eine Planung mit zur Sonne orientierter Fassadenflächen gilt für dieKonzeptionierung von Effizienzhäusern im Besonderen. Als Planungsgrundsatzgilt zusätzlich, dass für die Produktion von eigen genutztemelektrischen Strom Flächen für Photovoltaik-Module vorzuhalten sind.Als Richtwert für eine ausreichende Eigenstromproduktion kann beieinem freistehenden Einfamilienhaus eine Fassaden- / Dachflächevon etwa 0,25 m² pro m² Gebäudenutzfläche angesehen werden. Solldie Warmwasserbereitung über thermische Solaranlagen unterstütztwerden, sind für hocheffiziente Vakuumröhrenkollektoren etwa 2 bis 3m² Kollektorfläche je 100 m² konditionierter Nutzfläche vorzusehen. BeiMehrfamilienhäusern reduziert sich in der Regel der Flächenbedarf fürderartige Techniken.Die Dachneigung zwischen 30 und 45° erbringt in den Sommermonatenden größten Energieeintrag. Soll allerdings auch in den Übergangsjahreszeiteneine hohe „Solarernte“ ermöglicht werden, sind steilereDachneigungen wünschenswert. Dies scheitert allerdings häufig an denFestlegungen des Bebauungsplans, der Trauf- und Firsthöhen begrenztoder aber auch an der begrenzten Ausnutzbarkeit der unter der Dachflächeangeordneten Wohnräume.


8 9an oder es müssen zusätzliche Wärmedämmschichten aufgebrachtwerden. Die Qualität der Wärmedämmung ist auch in diesen Fällen unterWirtschaftlichkeitsaspekten unter Berücksichtigung der Temperatur-Korrekturfaktoren auszuwählen.Fenster und TürenMusterlösungen zur Verfügung, die unter den Geschichtspunkten einereinfachen handwerklichen Umsetzung, den Anforderungen an dieMauerwerksstatik sowie des Schallschutzes entwickelt wurden undsich bewährt haben. Die folgenden Darstellungen zeigen einen Auszugderartiger Anschlüsse aus dem MeinZiegelhaus Wärmebrückenkatalog.Opake BauteileDer Wärmeschutz der nicht transparenten Bauteile eines Nullenergiehausesmuss neben einem guten Wärmeschutz auch unter denAspekten der Wirtschaftlichkeit sowie vor allem unter den Aspektender übrigen Anforderungen an ein Gebäude wie z.B. der Statik, desSchall- und Brandschutzes sowie der Nachhaltigkeit gerecht werden.Unter diesen Gesichtspunkten gibt die folgende Tabelle Richtwerte vonWärmedurchgangskoeffizienten der nicht transparenten Bauteile einesZiegel-Effizienzhauses.AußenwändeDie Wärmedämmung der massiven Gebäudehülle lässt sich im modernenZiegelgebäude mit einschaligen Außenwänden realisieren. DieWärmedurchgangskoeffizienten erreichen bei einer Wandstärke von 49cm und unter Berücksichtigung der Putzschichten U = 0,14 W/(m² K).Mit diesen massiven Wandaufbauten lassen sich ebenso die Wärmebrückeneffekteauf ein Minimum reduzieren sowie die Vorteile derBauteilAußenwand anAußenluftAußenwand anErdreichDach, DachgeschossdeckeWärmedurchgangskoeffizient[W/(m² K)]0,140,250,12Kellerdecke 0,25Bodenplatte anErdreichWand an unbeheiztenBereichFensterAußentüren0,25VorgeschlagenerBauteilaufbau49 cm Hochlochziegel 0,07beidseitig verputzt30 cm Hochlochziegel + 14 cmPerimeterdämmung24 cm Zwischensparrendämmung +10 cm Unter- und/oder AufsparrendämmungStahlbetondecke + 12 cm Estrichdämmug+ 3 cm TrittschalldämmungStahlbetondecke + 6 cm Estrichdämmung+ 3 cm Trittschalldämmung+ 6 cm Perimeterdämmung0,25 - 0,5 je nach Erfordernis und FlächenanteilSpeicherfähigkeit insbesondere hinsichtlich moderater sommerlicherRaumtemperaturen nutzen. Die folgende Tabelle enthält eine Übersichtder Wärmedurchgangskoeffizienten monolithischer Ziegelwände.DächerMauerwerkDicke in mmNeben den Außenwandflächen bewirken die Dachbauteile in der Regeldie zweitgrößte Quelle der Transmissionswärmeverluste aller opakenBauteile. Daher ist vor allem eine hochwertige Wärmedämmung andieser Stelle sinnvoll. Dies vor allem vor dem Hintergrund, dass sowohlwinterliche Tiefsttemperaturen als auch sommerliche Energieeinträgedurch die Dachkonstruktion abgehalten werden sollen. Die Wärmedurchgangskoeffizientenvon hoch wärmegedämmten Dachsystemenerreichen Werte zwischen etwa 0,10 und 0,13 W/(m² K).Kellerdecken/BodenplattenDie horizontalen Bauteile zu unbeheizten Nebenräumen, zum Kelleroder zum Erdreich benötigen wegen der geringeren Temperaturdifferenzzwischen dem beheizten Raum und der Umgebung keinen so hohenWärmeschutz. Die U-Werte können daher höher ausfallen und sindunter Berücksichtigung der Temperatur-Korrekturfaktoren insbesonderenach wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu optimieren. In diesem Bereicherweisen sich Wärmedurchgangskoeffizienten von etwa 0,25 W/(m² K)als sinnvolle Grenze.Decken an AußenluftDecken gegen die Außenluft nach unten müssen immer eine außenseitigeWärmedämmung erhalten um hier vor allem die Wärmebrückenverlustezu minimieren. Dies gilt z.B. für Geschossdecken von Luftgeschossenoder an Gebäudevorsprüngen im Bereich von Terrassen oder anErkern. Als besonders wichtig stellt sich eine hohe Wärmedämmung vonDecken an Tiefgaragen dar. Dort herrschen häufig Außenlufttemperaturenund daher müssen vor allem Unterzüge, Stützen und andere tragendenBauteile mit einer zusätzlichen Wärmedämmung versehen werden.InnenwändeU-Wert in W/(m² K)Wärmeleitfähigkeit in W/(m K)0,10 0,09 0,08 0,07365 0,25 0,23 0,21 0,18425 0,22 0,20 0,18 0,16490 0,19 0,17 0,16 0,14Innenwände von beheizten Zonen wie z.B. Treppenhäusern müssen gegenunbeheizte Bereiche ebenfalls wärmedämmend ausgeführt werden.Hierzu bietet sich ebenfalls hochwärmedämmendes ZiegelmauerwerkDie Fenster der aktuellen Generation werden als 3-Scheiben Isolierverglasungenmit hochwärmedämmenden Verbundrahmen ausgeführt underzielen Uw-Werte von etwa 0,8 W/(m² K).Die hochwärmedämmenden Fenster zeichnen sich dadurch aus, dassdie Verglasungen mit selektiven, d.h. infrarot verspiegelten Beschichtungenversehen sind, eine Edelgas-Füllung aus z.B. Argon aufweisen,Glas-Abstandhalter aus wärmedämmenden Materialien wie z.B.speziellen Kunststoffen bestehen und der Glaseinstand innerhalb desFensterrahmens tief ist.Der Uw-Wert von Fenstern ist abhängig von der Fenstergröße und denverwendeten Komponenten und setzt sich gemäß DIN EN 10077-1 wiefolgt zusammen:mit:Ug = Wärmedurchgangskoeffizient der VerglasungUf = Wärmedurchgangskoeffizient des FensterrahmensYg = längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient des AbstandhaltersAg = Fläche der VerglasungAf = Ansichtsfläche des Rahmenslg = Länge des Glas-RandverbundesDie Dicken der 3-fach Isolierverglasungen betragen etwa 35 mm, dieRahmenbreiten etwa 120 mm. Die Flächengewichte 3-fach verglasterFenster können bis zu 30 kg/m² betragen. Dies ist bei der Festlegungder Fenstergrößen zu beachten, damit z.B. raumhohe gekippte Fenstertürenbeim Lüften oder aber auch beim plötzlichen Zuschlagen durchWindzug nicht beschädigt werden oder aber dem Nutzer Schadenzufügen.Bei der Montage der Fenster sind besondere Regeln zur Luftdichtheitder Bauteilanschlüsse und zum Wetterschutz der äußeren Einbaufugezu beachten. Die hohe Luftdichtheit der Funktionsfugen zwischenBlend- und Flügelrahmen macht in Niedrigstenergiehäusern Öffnungenzur kontrollierten Wohnungslüftung erforderlich.Neben den Fensterflächen innerhalb der Fassade werden häufigDachflächenfenster in den geneigten Dachflächen gewünscht. Hierbeiist zu beachten, dass diese auf Grund der schlankeren Fensterrahmenkonstruktionsbedingt nicht so niedrige U-Werte aufweisen können, wieherkömmliche Fenster. Darüber hinaus steigen die Ug-Werte von 2-fachVerglasungen mit zunehmender Neigung bis zur horizontalen Einbausituationum bis zu 0,5 W/(m² K). Daher werden auch an dieser Stelle3-fach verglaste Dachflächenfenster favorisiert, die diesen Effekt nur indeutlich geringerem Umfang aufweisen [Rossa, M.: Geneigt ist anders -U-Werte geneigter Verglasungen, ift Rosenheim, Bericht 2010.]Der Einsatz hochwärmedämmender Außentüren ist in einem Plusenergiehausebenso obligatorisch. Auf dem Markt werden Haustüren mitU-Werten zwischen 0,8 und 1,3 W/(m² K) flächendeckend angeboten.Wärmebrückenarme AnschlussdetailsHochwärmedämmende Ziegelgebäude lassen sich außerordentlich gutmit wärmebrückenarmen Anschlussdetails realisieren. Hierzu stehenZusätzliche WärmebrückenverlusteDie zusätzlichen Wärmebrückenverluste der Gebäudehülle werdendurch den längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten Y beschrieben.Dieser Wert beschreibt die gegenüber einer ebenen Flächean den Kanten zusätzlich auftretenden Verluste. Es ist allerdings auchmöglich, dass Wärmebrücken durch negative Y-Werte gekennzeichnetsind. Dies ergibt sich aus der Bewertungsmethodik mit einer aufdie Außenmaße bezogenen Flächenermittlung der wärmetauschendenBauteile. Die Bandbreite der Y-Werte hochwärmedämmender Bauteilanschlüsseliegt für Standard-Details zwischen -0,1 und + 0,1 W/(m K).Werden sämtliche linienförmigen Wärmebrücken eines Gebäudes überihre Anschlusslängen bilanziert, ergibt sich ein Zuschlag auf den mittlerenU-Wert der Gebäudehülle von D UWB von etwa 0,02 bis 0,03 W/(m²K). Geringere Werte sind auch möglich, aber meist nur mit erheblichemAufwand zu erreichen.Die folgende Tabelle enthält eine Übersicht der an dem in Abschnitt8.1 dargestellten Ziegel-Plusenergiehaus auftretenden zusätzlichenWärmebrückenverluste. Dazu werden die maßgeblichen Anschlusslängender Details am konkreten Objekt ermittelt und aufsummiert. Der soerrechnete Gesamtzuschlag wird auf die Gebäudehüllfläche bezogenund als D UWB-Wert angegeben.Nr.BezeichnungAnschlusslänge(m)Y[W/(m K)]Y * l[W/K]10200 KG-Fußboden innenged., HLz 30 m. Perimeterd. 24,0 0,01 0,24030410 Sockel AW HLz 49 - beheizter KG, mit DeRa 18,0 0,08 1,44030560 Sockel AW HLz 49 - unbeheizter KG, mit DeRa 10,10 -0,07 -0,70742000 Fenstertür - beheizter KG mit Perimeterdämmung 11,5 -0,01 -0,11542450 Fenstertür - AW HLz 49 mit Abmauerziegel 5,1 0,03 0,15343000 Brüstung - Fenster mittig - AW HLz 49 8,5 0,01 0,08550000 Laibung - Fenster/Fenstertür mittig - AW HLz 49 46,5 0,01 0,46560120 Fenstersturz Stahlbeton - außen ged. - AW HLz 49 25,1 0,06 1,50660130 Fenstersturz Stahlbeton - außen ged. - Fenstertür 1,0 0,05 0,05070400 Geschossdecke mit DeRa - AW HLz 49 24,6 0,06 1,47680230 Kniestock Pfettendach, beh. DG, trag. Fußpfette 22,5 -0,06 -1,35081150 Ortgang m. U-Schale, Dämmung außen - AW HLz 49 24,0 0,05 1,20090021 Innenwand auf Bodenplatte Kimmschicht, innenged. 9,0 0,14 1,26090300 AW HLz 49 mit wärmegedämmter Stahlbetonstütze 12,0 0,07 0,84090300 AW HLz 49 - Stahlbetonrähm Giebel 11,2 0,07 0,78498010 KG-Trennwand an HLz-Außenwand - Horizontalschnitt 4,8 -0,14 -0,67286000 Dachflächenfenster - Anschluss oben 0,9 0,10 0,0986100 Dachflächenfenster - Laibung 3,3 0,09 0,32486200 Dachflächenfenster - Anschluss unten 0,9 0,10 0,09Summe: 7,159


10 11WohnungslüftungBereits bei der Vorplanung eines Niedrigstenergiehauses ist die Fragenach dem Lüftungskonzept zu klären. In Einfamilienhäusern mit einerBelegungsdichte von etwa 30 – 40 m² Wohnfläche pro Person kann eineFensterlüftung zur Sicherstellung eines hygienischen Raumklimas völligausreichend sein. Mechanische Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnungkönnen bei höheren Belegungsdichten neben dem erforderlichenLuftwechsel diesen auch unter minimalem Aufwand zusätzlicher HeizundTransportenergie sicherstellen. Mechanische Lüftungsanlagenstellen im Dauerbetrieb einen Luftvolumenstrom von etwa 40 m³/(Pers.h) bereit. Die dazu erforderliche elektrische Ventilatorenergie sollte etwa0,4 Wh/m³ transportierter Luft nicht überschreiten.Der Wärmebereitstellungsgrad eines Wärmetauschers sollte über 85 %liegen, hocheffiziente Geräte erreichen Werte über 90 %. Bei längerenAbwesenheitszeiten der Bewohner muss eine energieeffizienteLüftungsanlage den Volumenstrom möglichst automatisch oder übereinen Feuchtefühler gesteuert drosseln können, d.h. lediglich den zurFeuchtlüftung mindestens erforderlichen Luftwechsel sicherstellen. Nurso lässt sich Heizenergie einsparen und unnötige Transportenergie vermeiden.Ein wichtiger Hygieneaspekt ist die regelmäßige Wartung derartigerAnlagen: Um Verkeimungen zu vermeiden, müssen die Zu- undAbluftfilter überwacht und in besonderen Intervallen gereinigt werden.Ein Lüftungskonzept sollte für jedes Einfamilienhaus und insbesonderefür Wohnungen innerhalb von Mehrfamilienhäusern nach DIN 1946 Teil6 erstellt werden [DIN 1946-6: Raumlufttechnik Teil 6: Lüftung von Wohnungen– Allgemeine Anforderungen, Anforderungen zur Bemessung,Ausführung und Kennzeichnung, Übergabe/Übernahme (Abnahme) undInstandhaltung: 2009-05], (Weitere Informationen: Bundesverband fürWohnungslüftung e.V., Viernheim).Damit eine Wohnungslüftungsanlage ihre Aufgabe zuverlässig übernehmenkann, muss die Gebäudehülle besonders luftdicht sein.Dadurch wird verhindert, dass Winddruck oder thermischer Auftrieb denLuftvolumenstrom der Anlage unkontrolliert beeinflusst und zusätzlicheLüftungswärmeverluste durch Infiltration vermeidet. Dazu wird dasGebäude einem Luftdichtheitstest mittels der sog. Blower-Door-Prüfungunterzogen. Die Ausführung einer besonders luftdichten Hüllfläche wirdin DIN 4018-7 beschrieben [DIN 4108-7: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden – Anforderungen,Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie –beispiele,Ausgabe Jan. 2011, Beuth Verlag, Berlin.].HeizungDie Beheizung im Nullenergiehaus kann im Regelfall nicht entfallen,obwohl das Planungsziel ein minimaler Heizwärmebedarf ist. Vordiesem Hintergrund ist die Wahl des Heizsystems für einen sehr kleinenEnergiebedarf vor dem Hintergrund der verfügbaren Energieträger undden notwendigen Investitionen sorgfältig zu prüfen. Man muss zudemdavon ausgehen, dass die prognostizierte Energiebilanz aus Gründeneines individuellen Wohnverhaltens oder von den Normbedingungenabweichender Wetterereignisse nicht immer die gering erwartetenHeizwärmebedarfswerte bestätigt. Eine Heizanlage sollte daher gewisseReserven bereitstellen können. Als kostengünstige Systeme gelten nachwie vor Warmwasserzentralheizungen mit Flächenheizsystemen wie z.B.Fußbodenheizungen. Der Vorteil der Technik besteht darin, dass aufGrund eines geringen Wärmebedarfs sehr niedrige Systemtemperaturenzur Beheizung ausreichen. Das ermöglicht in hohem Maße eine Nutzungregenerativer Energien wie z.B. Solar- oder Erdwärme.Die nachstehende Grafik zeigt die flächenbezogenen Wärmeverluste derWärmeverteilung einer Warmwasser- Zentralheizung in Abhängigkeitder Systemtemperaturen und der Nutzfläche eines Gebäudes.Flächenbezogener Wärmeverlust in kWh/m²5,04,54,03,53,02,52,01,51,00,50,0100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 10000Gebäudenutzfläche in m²90/70°C70/55°C55/45°C35/28°CIn diesem Zusammenhang ist die Wärmepumpentechnik zu nennen, diein der Regel über elektrische Energie Umweltwärme aus dem Erdreich,der Außenluft oder dem Grundwasser entnimmt und aus einem Anteilelektrischem Strom mehr als 4 Anteile Wärmeenergie erzeugt. DieseVerhältniszahl ist die sog. Arbeitszahl einer Wärmepumpe, die der Lieferantder Anlagentechnik für eine konkrete Wärmepumpenanlage standortabhängiggewährleisten sollte. Eine ähnlich hocheffiziente Technikstellt die Kraft-Wärme-Kopplung dar, die gleichzeitig elektrischenStrom erzeugt und die dabei entstehende Abwärme zu Heizzweckenzur Verfügung stellt. Diese Blockheizkraftwerke genannten Anlagen könnenvorrangig in kleinen und großen Mehrfamilienhäusern zum Einsatzkommen und müssen immer bedarfsorientiert dimensioniert werden.Sowohl Wärmepumpen als auch die Kraft-Wärme-Kopplung werden inDeutschland bereits zu 40 % im Neubaubereich eingesetzt.Die Nutzung biogener Brennstoffe wie Pellets oder Hackschnitzel isteine besonders ökologische Alternative. Deren Einsatz erfordert nebender regional unterschiedlichen Versorgungslage ggfs. zusätzliche Investitionenin Brennstofflagerräume und bedeutet zusätzlichen Wartungsaufwandfür z.B. Ascheentsorgung und häufigeres Kesselreinigen.Die Kosten moderner Heizerzeugungsanlagen in Wohngebäuden unterscheidensich im Wesentlichen hinsichtlich der Investitionen. Der ineinem Nullenergiehaus obligatorisch sehr geringe Wärmeenergiebedarfführt immer zu geringen Brennstoffkosten. Die Wahl der richtigen Heiztechnikist stets eine anspruchsvolle Aufgabe der Planung und sollteimmer unter Betrachtung vieler Alternativen erfolgen.KühlungHochwärmegedämmte Gebäude mit großen Fensterflächen neigenbereits in den Übergangsmonaten zu Beginn und zum Ende der Heizperiodezu Überhitzungen. Diese lassen sich durch einen wirkungsvollenSonnenschutz, durch eine massive Ausführung der Innen- und Außenbauteileund durch intelligentes Lüften wirkungsvoll reduzieren. Der


12 13wie z.B. LED verfügbar, die bei Neuanschaffungen Sinn machen. DerStrombedarf für Beleuchtung macht im Durchschnittshaushalt allerdingsnur knapp 10 % des gesamten Haushaltsstroms entsprechendetwa 3 kWh/(m² a) aus, so dass das Einsparpotential an dieser Stelleauch nicht überbewertet werden sollte.EnergiemanagementEbenfalls im Nichtwohnungsbau bereits üblich ist ein Energiemanagement,dass sämtliche leitungsgebundenen Energieflüsse innerhalbeines Gebäudes aufzeichnet und ggfs. regulierend eingreift. Sinnvollim Wohnungsbau sind Präsenzmelder zur Steuerung der Beleuchtung,Heizung und Lüftung. Zusätzlich sind Temperatur-, Strahlungs- undWindsensoren zur Steuerung von Verschattungseinrichtungen sinnvoll.In Verbindung mit aktiver Eigenstromerzeugung über z.B. Photovoltaikist die Aufzeichnung von Lastverläufen der elektrischen Verbraucher vonInteresse um zum Beispiel bei Eigenstromnutzung die Gleichzeitigkeitvon Stromangebot und Stromnutzung zu optimieren. Die Vernetzungdieser Informationen über eine elektronische Datenverarbeitung (PC)ist mittlerweile relativ preiswert zu installieren und erfordert lediglich eingewisses Interesse beim Bewohner eines so ausgestatteten Gebäudes.Mit einem derartigen System werden dann z.B. stark EnergieverbrauchendeHaushaltsgeräte wie z.B. Waschmaschinen oder Wäschetrocknerdann eingeschaltet, wenn ein entsprechendes Angebot an eigenerzeugtemStrom zur Verfügung steht.Gebäudenahe StromerzeugungHaushaltsstromNachweis des sommerlichen Wärmeschutzes erlangt in der aktuellenEnergieeinsparverordnung eine prominente Bedeutung. So müssen dieder Sonne ausgesetzten Aufenthaltsräume den rechnerischen Nachweismaximaler Überhitzungsstunden nach DIN 4108-2 erfüllen. [DIN 4108-2:Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungenan den Wärmeschutz, Ausgabe Jan. 2013, Beuth Verlag,Berlin.]. Damit soll vermieden werden, dass die in südeuropäischenLändern mittlerweile üblichen Kleinklimageräte im Wohnungsbau auchin unseren Breiten eingesetzt werden.Im Niedrigstenergiehaus mit Flächenheizungen lassen sich z.B. dieseBauteile auch im Sommerfall nutzen, in dem dort kaltes Wasser durchdie Flächen zirkuliert und die Gebäude passiv kühlt. Dazu könnenauch Wärmepumpen herangezogen werden, die das kühlere Erdreichals Kältequelle nutzen. Derartige Techniken können die sommerlicheBehaglichkeit in einem Massivhaus weiter erhöhen und auch im rechnerischenNachweis des sommerlichen Wärmeschutzes berücksichtigtwerden. Grundsätzlich gilt auch hier, das ein vermiedener Kühlbedarfdie wirtschaftlich sinnvollste Maßnahme zur Energieeinsparung darstellt.Ein Ziegelhaus bietet hierzu die besten Voraussetzungen.TrinkwassererwärmungDie Trinkwassererwärmung erfolgt in der Regel zentral und ist mit derHeizwärmeerzeugung gekoppelt. Solarthermische Anlagen könnenzwischen 50 und 60 % des Warmwasserbedarfs über das Jahr wirtschaftlichbereitstellen. Dazu bieten sich preiswerte Flachkollektorenoder aber effizientere Vakuum-Röhrenkollektoren an, die bereits beiniedrigeren Außentemperaturen bei kleinerer Kollektorfläche Energieliefern. Thermische Solaranlagen zur Warmwasserbereitung solltenimmer möglichst genau nach dem personenbezogenen Bedarfausgelegt werden und nicht wie z.B. im EEWärmeG beschrieben nachder Gebäudenutzfläche ausgelegt werden [Bundesregierung: Gesetzzur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich, (Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz – EEWärmeG 2008), geändert am 22. Dezember2011 BGBl. I S. 3044, Bonn.].Bei zu groß gewählten Kollektorflächen kann unter Umständen dieeingestrahlte Energie nicht mehr zur Beladung der Speicher genutztwerden und die Kollektoren beginnen zu kochen. Dabei wird die Wärmeträgerflüssigkeitverdampft und muss von einem Ausdehnungsgefäßaufgenommen werden können. Vor diesem Hintergrund ist insbesonderedie Dimensionierung von Solaranlagen zur Warmwasserbereitung inMehrfamilienhäusern und Wohnheimen zu planen.Eine solarthermische Anlage kann auch zur Heizungsunterstützung herangezogenwerden. Je geringer allerdings der Heizwärmebedarf wird,desto kürzer wird die Heizperiode und damit die Zeit in der Sonnenenergieausreichend zur Verfügung steht. Eine solche Technik sollte daherim Nullenergiehaus über eine Simulationsrechnung mit standortbezogenenDaten geplant werden, um vor Fehlinvestitionen zu schützen.BeleuchtungDie Beleuchtungsenergie wird gemäß Energie-Einspar-Verordnung inNichtwohngebäuden regelmäßig mit bilanziert und unterliegt damitebenfalls den Anforderungen an die Energieeffizienz. In Wohngebäudenist das allerdings nicht der Fall. Dennoch sollte die Beleuchtungsenergieso gering wie möglich gehalten werden. Die Strompreise steigen stetigund gleichzeitig sind besonders energiesparende BeleuchtungsmittelEin Plusenergiehaus wird definitionsgemäß erst dann zu einem solchen,wenn im Jahresverlauf mehr Energie auf dem Grundstück erzeugt wird,als das Gebäude zum eigenen Betrieb benötigt. Diese Ziel ist derzeitnur über die Möglichkeit der Eigenstromerzeugung zu erreichen. Nurdiese Energieform lässt sich auf einem Wohngebäudegrundstück erzeugen,teilweise speichern, zu Heiz- und Kühlzwecken nutzen und beiÜberschussproduktion in das öffentliche Stromnetz einspeisen.Die derzeit gängigste Form der privaten Stromerzeugung ist die Nutzungvon Photovoltaik. Moderne, auf geneigten Dächern fest installiertePV – Zellen ermöglichen einen Jahresertrag von etwa 100 bis 110kWh/a pro Quadratmeter Kollektorfläche. In senkrechten Fassaden integrierteDünnschichtmodule aus amorphem Silicium dagegen erreichenlediglich einen Ertrag von 25 kWh/m² a.Eine Alternative stellen Mini-Blockheizkraftwerke (BHKW) dar, die ingrößeren Einfamilienhäusern oder Mehrfamilienhäusern eingesetztwerden können. Ein mögliches Problem dieser Technologie bestehtdarin, dass die bei der Stromproduktion entstehende Wärme nichtständig benötigt wird oder aber zu kurze Betriebszeiten des BHKWeine unwirtschaftliche Stromproduktion bewirken. Daher sind derartigeAnlagen häufig mit einem Spitzenlast-Wärmeerzeuger gekoppelt, umeine wirtschaftliche Betriebsweise zu ermöglichen.Eine weitere Alternative stellt die Erzeugung von elektrischem Stromaus Mini-Windkraftanlagen dar. In Südeuropa bereits weit verbreitet,werden diese Anlagen mit Rotordurchmessern bis zu etwa 1,5 Meternnoch wenig eingesetzt. Der mögliche Ertrag eines solchen Generatorsist abhängig von der Höhe über dem Gelände und dem Windangebotam Standort. In offenen Lage mit jährlichen bodennahen Windgeschwindigkeitenvon etwa 4 Metern pro Sekunde kann ein solchesWindrad etwa 500 bis 1.000 kWh elektrischen Strom pro Jahr liefern. Zubeachten sind allerdings neben dem örtlichen Windangebot ein Vielzahlmöglicher Einschränkungen wie z.B. die Notwendigkeit einer Baugenehmigung,die Grundstückslage, die Nachbarbebauung etc. Der Vorteileiner solchen Anlage kann darin bestehen, dass das Stromangebotüberwiegend in der Heizzeit und des Nachts zur Verfügung steht, alsozu Zeiten, in denen ein höherer Strombedarf besteht und die Photovoltaikwenig bis keinen Ertrag liefert.Im Plusenergiehaus wird der elektrische Strombedarf möglichst übereine Eigenstromproduktion gedeckt. Daher ist auch dieser gering zuhalten. Die Spannweite des jährlichen Strombedarfs ist weniger von derNutzfläche eines Gebäudes als vielmehr von der Haushaltsgröße mit derdarin lebenden Anzahl der Personen abhängig. Darüber hinaus dominierendie Lebensgewohnheiten den Strombedarf erheblich. Die Statistikenweisen den in der folgenden Tabelle gelisteten Durchschnittsbedarf fürverschiedene Verbraucher in einem 3-4 Personen Haushalt aus.Als besonders sparsam gelten Stromverbräuche für Haushaltsstrom(ohne Hilfsenergie für Heizung und Lüftung) von 2.500 kWh/a in einem3-4 Personen Haushalt. Diese Werte können nur mit hocheffizientenHaushaltsgeräten sowie LED Beleuchtungstechnik und einem ausgeprägtenSparwillen der Bewohner erzielt werden.VerbraucherJahreswerte in kWh / aMittelwertSpanneBeleuchtung 330 -Kochen 445 250 – 700Kühlschränke 330 75 – 180Gefriergeräte 415 130 – 440Waschmaschine 200 -Wäschetrockner 325 -Geschirrspüler 245 -Fernseher 190 -Staubsaugen (50 h/Jahr) 100 -Hilfsenergie Heizung/Warmwasser 600 400 - 900Mechanische Wohnungslüftung 250 - 350Radio, PC, Hobby 500 - 1000


14 15Der Sommerliche Wärmeschutz spielt bei hochwärmegedämmten Gebäudeneine bedeutende Rolle im Hinblick auf behagliche Wohnverhältnisse.Durch die objektiv festgestellte Klimaerwärmung in Mitteleuropaund die heute üblichen Bauweisen mit großen Fensterflächen mussdurch geeignete Maßnahmen einer Überhitzung der Gebäude bereits inden Übergangsmonaten zwischen Heizperiode und Sommer begegnetwerden. Massive Ziegelgebäude bringen die besten Voraussetzungenmit, durch die Speicherwirkung der Innenbauteile in Verbindung miteffizienten Verschattungssystemen sowie optional mit einer erhöhtenNachtlüftung die Temperaturspitzen des Sommers zu puffern.4035‐ AußenlufttemperaturIn den kühleren Nachstunden können dann die so aufgeladenen Bauteileihre Wärmeenergie wieder abgeben und stehen am nächsten Tagwieder zur Temperaturpufferung zur Verfügung.Diese Art der passiven Klimatisierung benötigt keinerlei Transportenergieund ermöglicht somit einen kostengünstigen Sommerbetrieb. DieMessung der Raumtemperaturen in neun unterschiedlichen hochwärmegedämmtenZiegelhäusern zeigt, dass selbst bei extremen Außentemperaturenim August die Raumlufttemperaturen immer unter denTagesspitzen liegen. Dieses günstige Temperaturverhalten kann durcheine bedarfsgeführte Betätigung der Sonnenschutzvorrichtungen sowiedurch manuelle nächtliche Fensterlüftung ohne Einsatz maschinellerLüftungs- und Kühltechnik im Wohnungsbau erzielt werden.Lufttemperatur [ ° C ]3025201510500 7 14 21 28Tag des MonatsDer Nachweis der Einhaltung des Sommerlichen Wärmeschutzes istGegenstand der Energieeinsparverordnung und erfolgt nach dem inDIN 4108-2 beschriebenen Verfahren. Danach soll auf eine maschinelleKühlung aus Gründen der Ressourcenschonung unbedingt verzichtetwerden. Passive Maßnahmen wie eine erhöhte Nachtlüftung, ein massiverInnenausbau oder der Einsatz von Kühldecken (siehe Abschnitt 6.3)sind im Nachweis als besonders effiziente Maßnahmen anzusetzen.Die Grafik auf der linken Seite zeigt gemessene Temperaturverläufe inneun verschiedenen Ziegel-Niedrigstenergiehäusern in einem heißenAugust mit Außenlufttemperaturen bis zu 34 °C.


16 17GesundheitIPPIntegrierteProdukt-Politikrungt–ffentlicheund privateorderungen undusschreibungenNoch heute bezeugen mehrere tausend Jahre alte Beispiele nachhaltigeKulturgeschichte der gebauten Umwelt. Dies gilt insbesondere für denBaustoff Ziegel, der als erster von Menschenhand gefertigtes Baumaterialgilt. Auch wir heutigen Individuen sind auf eine nachhaltige Bau- undInfrastruktur angewiesen. Beispielsweise wäre unsere Gesellschaft ohneProfanbauten, wie gegebenenfalls Kläranalgen gar nicht denkbar; aberauch der vorhandene Wohnungsbestand – überwiegend in Ziegel-Bauweise – ist ein Garant für die nachhaltige Entwicklung in Deutschland.Eine Lebensdauer von nur 20 – 30 Jahren von Gebäuden wäre fürunsere Volkswirtschaft undenkbar.Nationale StrategieNachhaltiges BauenUmweltleistung undÖkologische DarstellungGesellschaftliche Zielsetzungmwelt-Produktdeklarationeerfassung dokumentiert.erstellung hinaus werdenchaften der Produkte ver -Quelle: IBUErhaltung Wärme/Kälte Energie Strom Wasser Warmwasser ReinigungRessourcen BodenschätzeStoffe Wasser ReparaturSoziokulturelle QualitätundWerterhaltBehaglichkeit Beleuchtung Temperatur Luftfeuchte Boden LuftbewegungEmissionenLuft Wasser Fauna und Flora3 4umfassende Bilanz der Umweltwirkungen offen, die insgesamtmit der Produktherstellung verbunden sind. Als zentrale Umweltaussagensind international vereinbart:Primärenergie, nicht erneuerbar, LuftqualitätAuf der anderen Seite wird gerade der Bau- und Immobilienwirtschaftvorgeworfen, besonders Energie- und Ressourcen verschwendend zusein. Ohne Frage ist der Ressourcen- und Energieeinsatz für das gut„Wohnen“ recht hoch, dies ist aber in Bezug zu setzen zu Nutzen- undLebensdauer von Gebäuden. Ökonomie, Ökologie, sozio-kulturelleFaktoren und die technische Leistungsfähigkeit sind dabei die vierBereiche, die über die Nachhaltigkeit eines Gebäudes entscheiden. Inallen vier Kategorien bietet der Ziegel Bestwerte und ist damit die idealeVoraussetzung für ein nachhaltiges Bauwerk.Das Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Stadtentwicklung(BMVBS) hat in Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesellschaft fürNachhaltiges Bauen (DGNB e.V.) Rahmen- und Randbedingungenentwickelt, um Bauwerke als nachhaltig auszeichnen und bewerten zukönnen. Fern der ingenieurmäßigen Betrachtung der Nachhaltigkeit –auch von Wohngebäuden – ist der „Gleichklang“ zwischen Ökologie,Ökonomie, sozio-kulturellen Aspekten und die technische Leistungsfähigkeit.Damit liegt der Fokus nicht allein auf der Erstellungsphaseeines Gebäudes, sondern insbesondere auch auf dessen Lebensdauer-Leistung. Sowohl bei neuen, aber auch bei alten Gebäuden resultierenFunktionalität und Leistungsfähigkeit letztendendlich aus der Summe,besser aus dem Zusammenspiel aller Einzelteile. An Gleichbauteilewerden je nach Nutzung des Gebäudes, aber auch innerhalb eines Gebäudesoftmals unterschiedliche Anforderungen gestellt. So haben z.B.tragende Wände eines Hauses je nach Lage in der Regel zusätzlicheAnforderungen an den baulichen Wärme-, Schall - und Brandschutz.Die Lebensdauer und Qualität von Bauwerken wird insofern maßgeblichvon den verwendeten Baustoffen sowie der Verarbeitung bestimmt. Umdie Qualität und Nachhaltigkeit eines Gebäudes bewerten zu können,ist daher die detaillierte Kenntnis der wesentlichen Bestandteile vongrößter Wichtigkeit. Dementsprechend hat Mein Ziegelhaus für seineProdukte „Umweltproduktdeklarationen (EPD)“ erstellen lassen. Diese,nach dem international gültigen System des Institut Bauen und Umwelte.V. (IBU) erarbeiteten Unterlagen weisen in ihrem Kern eine Ökobilanzauf, die neutral, transparent und überprüfbar die Eigenschaften derZiegel von Mein Ziegelhaus offenlegt.Die Analyse unserer Ziegel wird dabei von der Rohstoffgewinnung überden Herstellungsprozess bis hin zur Verarbeitung und einschließlich einesmöglichen Recyclings über seinen gesamten Lebensweg hin genauanalysiert und berechnet. Dazu zählen genauso sämtliche Energie- undTransportaufwendungen, wie emissionsbedingte Umweltwirkungen.Der wesentlichste Faktor zur Bestimmung der Nachhaltigkeit einesWohngebäudes ist allerdings sein Energiebedarf während der gesamtenLebensdauer. Mit den in dieser Broschüre hinterlegten Informationenzum Zusammenspiel zwischen dem baulichen Wärmeschutz und anlagentechnischenMöglichkeiten wollen wir einen wesentlichen Beitragfür die nachhaltige Konzeption von Wohngebäuden aus dem nachhaltigenBaustoff Ziegel liefern.Einen interessanten Beitrag zum aktuellen „Optimum eines Wohngebäudes“liefert der Artikel „Analyse und Vergleich energetischer Standardsanhand eines exemplarischen Einfamilienhauses bzgl. Energiebedarfund Kosten über den Lebenszyklus“ von Prof. Vogt, in Bauphysik32, 2010, siehe Grafik links. Die Auswertung, die auf aktuelle Werte undPrognosen zur ökologischen und ökonomischen Bewertung zurückgreift,kommt zu dem Schluss, dass das derzeitige Optimum einesBeispiel-Einfamilienhauses beim energetischen Niveau nach Energieeinsparverordnung2013, respektive beim KFW70-Niveau liegt. Geradeim Energieeffizienzbereich zwischen den Anforderungen der Energieeinsparverordnungund den Anforderungen aus den KfW-Förderprogrammenkann der Ziegel mit seinen multifunktionalen Fähigkeiten vonTragfähig-, Schall- und Wärmeschutz bis hin zu den raumklimatischenVorzügen des Ziegels überzeugen.


18 19BauteilAußenwandDachKellerdeckeInnenwand zumunbeh. KGKellerwandgegen ErdreichFensterAufbau20 mm Leichtputz490 mm Hochlochziegel l = 0,07 W/(m K)15 mm InnenputzDacheindeckungBelüftungsebene / Dachschalung220 mm Wärmedämmung 035 90%/Holzsparren 10%50 mm Untersparrendämmung12,5 mm GK-Bauplatte60 mm Schwimmender Estrich20 mm Trittschalldämmung 04080 mm Ausgleichs- und Wärmed. 035> 180 mm Stahlbetondecke15 mm Innenputz240 mm Hochlochziegel l = 0,09 W/(m K)15 mm Innenputz15 mm Innenputz365 mm Hochlochziegel l = 0,11 W/(m K)Bitumen-Dickbeschichtung3-fach Isolierverglasung mit hochwärmedämmendemRahmen, g = 0,6Wärmedurchgangskoeffizient0,14 W/(m² K)0,13 W/(m² K)0,30 W/(m² K)0,34 W/(m² K)0,28 W/(m² K)0,90 W/(m² K)Haustür Wärmegedämmte Tür ≤ 1,3 W/(m² K)GebäudebeschreibungDas geplante Ziegel-Plusenergiehaus ist als freistehendes Einfamilienhausgeplant und hat inklusive teilbeheiztem Keller eine beheizte Nutzflächegemäß EnEV von 206 m². Die Dachneigung weist mit 45 ° eine fürdie aktive Solargewinnung günstige Form auf. Das Gebäude sollte nichtmehr als 45° aus der optimalen Südorientierung gedreht werden. Fürdie aktiven Komponenten zur Solarnutzung stehen bei diesem Gebäudeentwurfmit den großzügigen Dachüberständen auf der Südseiteüber 70 m² Dachfläche zur Verfügung. Die Fensterflächenanteile sindso gewählt, dass der für die Belichtung erforderliche Fassadenanteil aufder Südseite nicht überschritten wird.BauteilaufbautenDer Wärmeschutz der Gebäudehülle des Einfamilienhauses liegt aufdem Niveau eines KfW-40 Effizienzhauses mit einem mittleren U-Wertder Gebäudehülle von 0,26 W/(m² K). Dies wird dadurch erreicht, dassneben dem hohen Wärmeschutz der Bauteilflächen die Wärmebrückenverlusteminimiert werden (siehe Abschnitt 5) und der entsprechendeZuschlag D UWB < 0,02 W/(m² K) bezogen auf die Gebäudehüllflächebeträgt.AnlagentechnikDie anlagentechnische Ausstattung des Gebäudes ist auf eine strombasierteEnergieerzeugung ausgerichtet. Die verlustarme Gebäudehüllewird mit einer zentralen mechanischen Wohnungslüftungsanlageversehen, die eine feuchteabhängige Steuerung aufweist. In Verbindungmit einem Wärmeübertrager mit 90% Wärmerückgewinnungsgradund hocheffizienten Ventilatoren lässt sich ein Heizwärmebedarf vonunter 20 kWh/(m² a) realisieren. Die Wärmeerzeugung erfolgt über einWarmwasser-Fußbodenheizsystem mit einer Erdreich-Sole-Wärmepumpe.Die Raumtemperaturregelung übernehmen elektronische Reglermit intelligenter Optimierungsfunktion in Verbindung mit hocheffizientenHeizkreispumpen. Die Warmwasserbereitung wird über eine thermischeSolaranlage mit etwa 6 m² Kollektorfläche unterstützt und bewirkt einenrechnerischen Deckungsanteil von etwa 53 %. Die Restwärme wirdebenfalls über die Erdreich-Sole-Wärmepumpe in Verbindung mit einemelektrischen Heizstab als Zusatzheizer gedeckt.Die Sole-Wärmepumpe mit der Energiequelle Erdreich erreicht eine Jahresarbeitszahlvon über 4. Die Gebäudeheizlast beträgt ohne Berücksichtigungder Lüftungsanlage 9,5 kW bezogen auf einen mittleren deutschenKlimastandort mit einer Norm-Außenlufttemperatur von -12 °C.Zur Stromerzeugung wird eine 50 m² große Photovoltaik-Anlagegeplant, die auf der Süd-Dachfläche mit einer Unterlüftungsebeneinstalliert wird. Die aus monokristallinem Silicium bestehenden Moduleerreichen eine errechnete elektrische Spitzenleistung von 0,12 kW/m²Kollektorfläche. Damit lassen sich bei mittleren deutschen Wetterverhältnissen5.300 kWh elektrischer Strom ernten.Endenergiebedarf fürEnergiebilanzDie folgende Tabelle zeigt die Zusammenstellung der Energieflüssedes Nullenergiehauses. Die vollständig auf Basis von elektrischemStrom bereit gestellte Energieversorgung wird mit Umweltenergie aussolarthermischen Kollektoren zur Warmwasserbereitung und überErdwärme mittels Wärmepumpe unterstützt. Die Wärmerückgewinnungder Wohnungslüftungsanlage ist in der Bilanz berücksichtigt, zählt aberdefinitionsgemäß nicht zur Umweltenergie.Die Primärenergiefaktoren für elektrischen Strom werden mit fp = 2,4für den benötigten Strom aus dem allgemeinem deutschen Strom-Mixangerechnet. Der eigen erzeugte Strom wird als sog. Verdrängungsstrommixmit fp = 2,8 angesetzt, so dass sich ein sehr viel günstigererPrimärenergieüberschuss ergibt, als es die Endenergiebilanz erwartenlässt.Endenergiebedarfelektrischer StromNutzwärmebedarfPrimärenergiebedarfUmweltenergie zur Deckung der ProzessbereicheSolarthermie Erdreich Solarstrom 50 m² PVTransmission 3.944 735 1.764 3.209 5.297LüftungWarmwasser (50% solare Deckung) 4.654 659 1.582 2.467 1.528Hilfsenergie 1.384 3.322Haushaltsstrom 2.500 6.000Summe 5.278 12.668 5.297Unter Berücksichtigung der PV -19 -2.164


20 21Die Beheizung des Gebäudes erfolgt über eine Erdreich–Wasser–Wärmepumpemit Sole als Wärmeträger in Verbindung mit einer Tiefenbohrung.Die dezentralen mechanischen Wohnungslüftungsanlagen weiseneine feuchteabhängige Steuerung auf. Die Lüftungswärmerückgewinnungin Verbindung mit einem Wärmeübertrager mit 90% Wärmerückgewinnungsgradführt zu einem Heizwärmebedarf von unter 20 kWh/(m² a).den 7 Garagendächern der zum Grundstück gehörenden Einzelgaragenmontiert.BauteilAußenwandDachBodenplatteInnenwand zuunbeh. RäumenFensterAufbau20 mm Leichtputz425 mm Hochlochziegel l = 0,08 W/(m K)15 mm InnenputzDacheindeckungBelüftungsebene / Dachschalung220 mm Wärmedämmung 035 90%/Holzsparren 10%50 mm Untersparrendämmung12,5 mm GK-Bauplatte60 mm Schwimmender Estrich20 mm Trittschalldämmung 040100 mm Ausgleichs- und Wärmed. 035300 mm Stahlbetondecke15 mm Innenputz240 mm Hochlochziegel l = 0,09 W/(m K)15 mm Innenputz3-fach Isolierverglasung mit hochwärmedämmendemRahmen, g = 0,6Wärmedurchgangskoeffizient0,18 W/(m² K)0,13 W/(m² K)0,27 W/(m² K)0,34 W/(m² K)0,90 W/(m² K)Haustür Wärmegedämmte Tür ≤ 1,3 W/(m² K)GebäudebeschreibungDas Ziegel-Mehrfamilienhaus weist 3 Geschosse mit insgesamt 8 Wohnungenund einer Gebäudenutzfläche von 825 m² auf. Das Gebäude istnicht unterkellert. Im zentralen Erschließungsbereich sind unmittelbaram Treppenhaus etagenweise Gemeinschaftsräume an der Nordfassadeangeordnet. Dort befinden sich auch Kellerersatzräume, ein gemeinsamerWasch-/Trockenraum sowie die Flächen für die Haustechnik.Diese im Gebäudekern vorgenommene Anordnung führt zu einerdeutlichen Reduzierung der Verteilverluste der Anlagentechnik sowie zueiner optimalen Ausnutzung der solaren Warmwasserbereitung z.B. fürdie Waschmaschinen und das Energiemanagement der PV-Anlage.BauteilaufbautenDer Wärmeschutz der Gebäudehülle liegt auf dem Niveau eines KfW-40 Effizienzhauses mit einem mittleren U-Wert der Gebäudehülle von0,25W/(m² K). Dieser niedrige Wert wird dadurch erreicht, dass nebendem hohen Wärmeschutz der flächigen Bauteile ebenso wie beimEinfamilienhaus die Wärmebrückenverluste minimiert werden (vergleicheAbschnitt 5) und der Zuschlag D UWB ebenfalls unter 0,02 W/(m²K) bezogen auf die Gebäudehüllfläche beträgt. Der gegenüber demEinfamilienhaus etwas höhere U-Wert der Außenwände resultiert ausden schlankeren Wänden, die im Geschosswohnungsbau aus Gründeneines verbesserten Raumangebotes bezogen auf die verfügbare Grundstücksflächegewünscht werden.AnlagentechnikDie Warmwasserbereitung wird über eine thermische Solaranlage mitetwa 24 m² Kollektorfläche unterstützt und bewirkt einen rechnerischenDeckungsanteil von etwa 45 %. Die Restwärme wird über die Erdreich-Wasser-Wärmepumpe gedeckt.Die Sole-Wärmepumpe mit der Energiequelle Erdreich erreicht eine Jahresarbeitszahlvon über 4. Zur Stromerzeugung wird eine 170 m² großePhotovoltaik-Anlage geplant, die auf der 40° geneigten Süd-Dachflächemit einer Unterlüftungsebene installiert wird. Die aus monokristallinemSilicium bestehenden Module erreichen eine errechnete elektrischeNennleistung von mindestens 0,12 kW/m² Kollektorfläche. Damit lassensich rechnerisch 17.000 kWh elektrischer Strom im Jahr gewinnen.Um ein Nullenergiehaus zu realisieren, müssen insgesamt etwa 31.600kWh/a Strom jährlich erzeugt werden. Die zusätzlich benötigte Kollektorflächebeträgt etwa 120 m² und wird mit 30° geneigten Modulen aufEndenergiebedarf fürEnergiebilanzDie folgende Tabelle zeigt die Zusammenstellung der Energieflüsse desMehrfamilien-Nullenergiehauses. Die ebenfalls vollständig auf Basisvon elektrischem Strom bereit gestellte Energieversorgung wird mitUmweltenergie aus solarthermischen Kollektoren zur Warmwasserbereitungund über Erdwärme mittel Wärmepumpe unterstützt. Die zurückgewonnene Abwärme über die Wärmerückgewinnung der Wohnungslüftungsanlageist in der Bilanz berücksichtigt, zählt aber definitionsgemäßnicht zur Umweltenergie.Die Primärenergiefaktoren für elektrischen Strom werden mit fp = 2,4für den benötigten Strom aus dem allgemeinem deutschen Strom-Mixangerechnet. Der eigen erzeugte Strom wird als sog. Verdrängungsstrommixmit fp = 2,8 angesetzt.Endenergiebedarfelektrischer StromNutzwärmebedarfPrimärenergiebedarfTransmission 15.790 2.943 7.063 12.603LüftungWarmwasser (45% solare Deckung) 21.819 3.090 7.416 9.819 8.910Hilfsenergie 5.528 13.267Haushaltsstrom 20.000 48.000Umweltenergie zur Deckung der ProzessbereicheSolarthermie Erdreich Solarstrom 290 m² PVSumme 31.561 75.746 31.600Unter Berücksichtigung der PV -40 -12.730


22 23AusführungsplanungFolgende Nachweise und wichtige Planungsdetails sollen für eine problemloseBauausführung beachtet werden:• Planung und zeichnerische Darstellung von Wärmebrückendetails.• Wasserdampfdiffusionsnachweise mehrschaliger Konstruktionen.• Planung von Lüftungsleitungen mit Durchdringungen im Dachbereich.• Heizungs-/Warmwasserleitungen nicht auf der Bodenplatte unter derEstrichdämmung.• Ausreichender Wetterschutz des Rohbaus in Regenzeiten.• Dauerhafte Verklebung der Dampf- und Winddichtung im Dachbereich.• Nacharbeiten von Beschädigung dieser Abdichtung durch Elektroinstallationen.• Winddichte und versiegelte Fenstereinbaufugen.• Einweisung zur Bedienung und Einregulierung der Heizungs- undLüftungstechnik.Bauüberwachung und MehraufwandAus den aufwendigeren Verfahrensweisen der Planung eines Plusenergiehausesist eine intensive Bauüberwachung unumgänglich. Insbesonderedas teilweise noch konservative Handwerk mit der Mentalität,Bauausführungen schnellstmöglich ohne Qualitätskontrolle umzusetzen,muss insbesondere für Detailfragen sensibilisiert werden. Dies bedeuteteine enorme Mehrbelastung des Architekten, der häufig mehr als dasDoppelte der veranschlagten Zeit auf der Baustelle verbringen muss,um eine vernünftige Abstimmung und damit Bauqualität zu erreichen.Diesen Mehraufwand muss im voraus realistisch kalkuliert und demBauherren plausibel gemacht werden, um diese Leistung im gegenseitigenEinvernehmen auch finanziell abzugleichen.Ein wichtiger Aspekt in diesem Zusammenhang ist die Einschaltungeines Bauphysikers oder Fachingenieurs schon in der Planungsphase.Die haustechnische Planung, die sehr sensibel auf das Gebäudeabgestimmt werden muss, kann in der Regel nicht dem ausführendenHandwerk überlassen werden. Viele auf dem Markt erhältliche „Musterlösungen“sind nur beschränkt auf das individuelle Gebäude anwendbarund ihrer Wirksamkeit häufig nur rechnerisch nachgewiesen.Erkenntnisse und Empfehlungen• Das Nutzerverhalten bestimmt entscheidend den Energieverbraucheines Plusenergiehauses. Hierbei ist z.B. das individuelle Lüftungsverhaltenmaßgebend, weniger das gewünschte Raumtemperaturniveau.• Technische Energiesparmaßnahmen können in ihrer Wirkung den Heizenergieverbrauchnicht in dem Maße beeinflussen, wie der Bewohnerdurch sein Nutzerverhalten.• Die handwerkliche hohe Qualität der Bauausführung spielt eine großeRolle zum Erreichen der vorherberechneten Einsparpotentiale.• Der Stromverbrauch für Hilfsenergien haustechnischer Anlagen kanndie Energiekosten stärker in die Höhe treiben, als dass eine Kosteneinsparungdurch reduzierte Heizwärmeverbräuche erreicht wird.• Die Dimensionierung der Wärmeerzeugung muss unbedingt auf denHeizwärmebedarf bei durchschnittlichen Witterungs- und Nutzerbedingungenausgerichtet sein, um hohe Jahresnutzungsgrade zugewährleisten.• Der Einsatz mechanischer Lüftungsanlagen erfordert die Akzeptanzder Bewohner; ein zusätzliches Fensterlüften muss bei Außenlufttemperaturenunter 10°C unterbleiben, oder die Anlage muss abgeschaltetwerden.• Monolithisches Ziegelmauerwerk trocknet nach der Errichtung schnellaus und bietet daher früh einen hohen Dämmstandard und ein gutesRaumklima.• Neben den wärmeschutztechnischen Qualitäten der Außenhülle istunter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit immer die einfacheInstandhaltung, eine hohe Lebensdauer der Komponenten und einebezahlbare Erstellungsinvestition zu fordern.• Die Nutzung regenerativer Energiequellen setzt immer auch dieVerfügbarkeit des Energieträgers „Umweltenergie“ zum Zeitpunkt desanstehenden Bedarfs voraus. Daher ist bei ungünstigen klimatischenRandbedingungen nicht immer der rechnerisch prognostizierte Ertragsicher zu erzielen.Weitergehende InformationenNeben den Nachweisrelevanten Normen und Richtlinien des DIN sind für Bauherren, Bauplaner und Bauausführende eine Vielzahl von Informationsquellenvorhanden. Die folgende Auflistung stellt eine Sammlung der aktuellen Fundstellen mit weitergehenden Informationen zu Niedrigstenergie-und Plusenergiehäusern dar (Stand Januar 2013):Arbeitsgemeinschaft Mauerziegel e.V., Bonn – www.argemauerziegel.deMein Ziegelhaus Markenverbund – www.meinziegelhaus.deFraunhofer Institut für Bauphysik – www.ibp.fraunhofer.deBundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung – www.bmvbs.deForschungsinitiative Zukunft Bau - www.forschungsinitiative.deBundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung - www.bbsr.bund.deKfW-Bank Förderprogramme – www.kfw.deDeutsche Energie-Agentur dena – www.dena.deSonnenhaus-Institut, solarthermisch beheizte Häuser – www.sonnenhaus-institut.de


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