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Standort Oldenburg
Fachbereich Bauwesen und Geoinformation
WS 2008/2009
Diplomarbeit
zur Erlangung des akademischen Grades
Diplom Wirtschaftsingenieur (FH)
Abgabetermin: 15.04.2009
Analyse und Bewertung von
Energiebilanzen vorhandener, nachträglich
wärmegedämmter Bauobjekte
im Einfamilienhausbereich
Studiengang: Wirtschaftsingenieurwesen - Bauwirtschaft
Vorgelegt von: Christian Meyer
Seite 3
Inhaltsverzeichnis
II
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis ........................................................................................ II
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis........................................................V
Abkürzungsverzeichnis ............................................................................VIII
Vorwort.........................................................................................................IX
1.
Einleitung ................................................................................................ 1
1.1
Aufgabenstellung ............................................................................... 1
1.2
Zielsetzung ........................................................................................ 2
1.3
Gang der Arbeit ................................................................................. 3
2.
Vorstellung der Untersuchungsobjekte (3 EFH).................................. 5
2.1
Gebäude I.......................................................................................... 5
2.2
Gebäude II......................................................................................... 5
2.3
Gebäude III........................................................................................ 6
2.4
Allgemeines ....................................................................................... 6
3.
Bauphysikalische Grundlagen zur Bewertung des ............................. 7
Energieverbrauchs der Untersuchungsobjekte (3 EFH) ..................... 7
3.1
Leistung, Verbrauch und Temperatur ................................................ 7
3.2
Wärmeleitfähigkeit ............................................................................. 7
3.3
Wärmedurchlasszahl, Wärmedurchlasswiderstand und
Wärmedurchlasskoeffizient ............................................................. 10
3.4
Wärmedurchgang, Wärmedurchgangswiderstand und
Wärmedurchgangskoeffizient.......................................................... 11
3.5
Wasserdampfdiffusionswiderstand .................................................. 12
3.6
Bewertung ....................................................................................... 12
4.
Vorgaben für die Untersuchungsobjekte (3 EFH) aus der ................ 16
Energieeinsparverordnung 2007 (EnEV 2007) ................................... 16
4.1
Bauliche Anforderungen und Maßnahmen durch die EnEV 2007 an
Gebäude im Bestand in Hinblick auf die Gebäudehülle .................. 17
4.1.1
Außenwände....................................................................... 19
4.1.2
Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster................... 20
4.1.3 Außentüren ......................................................................... 20
4.1.4
Decken, Dach und Dachschrägen ...................................... 21
4.1.5
Wände / Decken gegen unbeheizte Räume u. Erdreich ..... 22
4.1.6
Vorhangfassaden................................................................ 23
5.
Analyse der Gebäudehülle der Untersuchungsobjekte .................... 25
(3 EFH) nach folgenden Bauteilgruppen ............................................ 25
5.1
Außenwandkonstruktion mit U-Wert ................................................ 26
Seite 4
Inhaltsverzeichnis
III
5.1.1
Gebäude I ........................................................................... 27
5.1.2
Gebäude II .......................................................................... 30
5.1.3
Gebäude III ......................................................................... 33
5.1.4 Zusammenfassung.............................................................. 35
5.2
Dach/Decken ................................................................................... 36
5.2.1
Gebäude I ........................................................................... 36
5.2.2
Gebäude II .......................................................................... 37
5.2.3
Gebäude III ......................................................................... 38
5.3
Fußboden ........................................................................................ 39
5.3.1
Gebäude I ........................................................................... 39
5.3.2
Gebäude II .......................................................................... 40
5.3.3
Gebäude III ......................................................................... 41
5.4
Resümee ......................................................................................... 42
6.
Mauerwerksaufbau und Dämmung der Außenwände der................. 43
Untersuchungsobjekte (3 EFH) ........................................................... 43
6.1
Kerndämmung und Umsetzung der Einschäumung der Außenwände
mit Aminoplastortschaum................................................................ 44
6.1.1
Die Bestandsaufnahme der Außenwandkonstruktion ......... 47
6.1.2
Die Anforderungen der Dämmstoffe ................................... 50
6.1.3
Der Dämmstoff ,,Aminoplastortschaum" .............................. 52
6.1.4
Das Dämmungsverfahren ................................................... 55
6.1.5
Vor- und Nachteile der Kerndämmung................................ 57
6.2
Außen-Dämmung ............................................................................ 58
6.2.1
Vor- und Nachteile der Außendämmung (WDVS)............... 61
6.3
Innendämmung................................................................................ 61
6.3.1
Vor- und Nachteile der Innendämmung .............................. 64
6.4
Fazit bezogen auf die Dämmungsarten ........................................... 64
7.
Vergleich der Energiebilanzen (Energieverbrauch) der nach- ......... 66
träglich wärmegedämmten Objekte mit Aminoplastortschaum....... 66
7.1
Vergleichskriterien ........................................................................... 66
7.1 1
Veränderung des Heizverhalten.......................................... 66
7.1.2
Veränderung der Bauteile und der Haustechnik ................. 66
7.1.3
Veränderung der Nutzeranzahl ........................................... 67
7.1.4
Klimafaktor (Witterungsbereinigung) ................................... 67
7.2
Energiebilanzen vor der Sanierungsmaßnahme.............................. 68
7.3
Energiebilanzen nach der Sanierungsmaßnahme........................... 69
7.4
Vergleich anhand des Verbrauchs................................................... 72
Seite 5
Inhaltsverzeichnis
IV
8.
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der nachträglich kerngedämmten
Untersuchungsobjekte (3 EFH) mit Aminoplastortschaum .............. 74
8.1
Verfahren zur Berechnung............................................................... 75
8.2
Kosten-Nutzen-Analyse ................................................................... 76
8.2.1
Investitionskosten ............................................................... 76
8.2.1.1
Gebäude I............................................................... 77
8.2.1.2
Gebäude II.............................................................. 78
8.2.1.3
Gebäude III............................................................. 79
8.2.2
Berechnung der monetären Energieersparnis .................... 80
8.2.2.1
Preisentwicklung von Erdgas je Cent pro kWh....... 80
8.2.2.2
Einsparung Gebäude I ........................................... 81
8.2.2.3
Einsparung Gebäude II .......................................... 82
8.2.2.4
Einsparung Gebäude III ......................................... 82
8.2.3
Durchführung der Kosten-Nutzen-Analyse.......................... 83
8.2.3.1
Gebäude I............................................................... 84
8.2.3.2
Gebäude II.............................................................. 85
8.2.3.3
Gebäude III............................................................. 86
8.3
Äquivalentpreis der eingesparten Energie ....................................... 87
8.3.1
Gebäude I ........................................................................... 89
8.3.2
Gebäude II .......................................................................... 90
8.3.3
Gebäude III ......................................................................... 91
8.4
Amortisationsdauer.......................................................................... 92
8.4.1
Gebäude I ........................................................................... 94
8.4.2
Gebäude II .......................................................................... 95
8.4.3
Gebäude III ......................................................................... 96
8.5
Opportunitätskosten......................................................................... 97
8.5.1
Gebäude I ........................................................................... 98
8.5.2
Gebäude II .......................................................................... 99
8.5.3
Gebäude III ....................................................................... 100
9. Fazit der Arbeit ................................................................................... 101
Anlagenverzeichnis.................................................................................. 103
Quellenverzeichnis................................................................................... 107
Seite 6
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
V
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
Abb. 1: Vorstellung Gebäude I......................................................................... 5
Abb. 2: Vorstellung Gebäude II........................................................................ 5
Abb. 3: Vorstellung Gebäude III....................................................................... 6
Abb. 4: Wärmeleitwert von Baustoffen............................................................. 8
Abb. 5: Bemessungswerte der Wärmedurchlasswiderstände R von
Luftschichten ....................................................................................... 9
Abb. 6: Bau und Wärmedämmstoffe im direkten Vergleich............................ 10
Abb. 7: Wärmedurchgang, Wärmedurchlass und Wärmeübergang............... 14
Abb. 8: Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten bei erstmaligem
Einbau, Ersatz und Erneuerung von Bauteilen .................................. 24
Abb. 9: Energieersparnis bei der Dämmung der einzelnen Bauteile.............. 25
Abb. 10: Wandaufbau Gebäude I .................................................................... 27
Abb. 11: Wärmedurchgangskoeffizienten-Berechnung vor Dämmung von
Gebäude I ....................................................................................... 28
Abb. 12: Wärmedurchgangskoeffizienten-Berechnung nach Dämmung von
Gebäude I ....................................................................................... 29
Abb. 13: Wandaufbau Gebäude II ................................................................... 30
Abb. 14: Wärmedurchgangskoeffizienten-Berechnung vor Dämmung von
Gebäude II......................................................................................... 31
Abb. 15: Wärmedurchgangskoeffizienten-Berechnung nach Dämmung von
Gebäude II......................................................................................... 32
Abb. 16: Wandaufbau Gebäude III................................................................... 33
Abb. 17: Wärmedurchgangskoeffizienten-Berechnung vor Dämmung von
Gebäude III........................................................................................ 34
Abb. 18: Wärmedurchgangskoeffizienten-Berechnung nach Dämmung von
Gebäude III........................................................................................ 35
Abb. 19: Dach-/Deckenaufbau Gebäude I ....................................................... 36
Abb. 20: Dach-/Deckenaufbau Gebäude II ...................................................... 37
Abb. 21: Dach-/Deckenaufbau Gebäude III ..................................................... 38
Abb. 22: Fußbodenaufbau Gebäude I.............................................................. 39
Abb. 23: Fußbodenaufbau Gebäude II............................................................. 40
Abb. 24: Fußbodenaufbau Gebäude III............................................................ 41
Abb. 25: Anteil der Außenwände an der Gebäudehülle ................................... 43
Abb. 26: Mauerwerksaufbau (zweischalig) von Außenwänden mit
Luftschicht ....................................................................................... 45
Abb. 27: Mauerwerksaufbau von Außenwänden, Kerndämmung mit UF-
Ortschaum ....................................................................................... 46
Abb. 28: Vertikalschnitt einer typischen zweischaligen Außenwand-
Mauerwerkskonstruktion.................................................................... 47
Abb. 29: Endoskopie eines zweischaligen Mauerwerks................................... 48
Abb. 30: Mögliche Luftschichtdicke bei zweischalligem Mauerwerksaufbau.... 49
Abb. 31: Luftschicht zwischen Mauerwerksschalen ......................................... 50
Abb. 32: Inhalt eines Güteüberwachungssiegel als Muster ............................. 51
Abb. 33: Erster Schritt, Bohrung ...................................................................... 55
Abb. 34: Zweiter Schritt, Einführung ................................................................ 56
Seite 7
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
VI
Abb. 35: Dritter Schritt, Bohrloch schließen ..................................................... 56
Abb. 36: Vor- und Nachteile der Kerndämmung .............................................. 57
Abb. 37: Mauerwerksaufbau von Außenwänden, Außendämmung................. 58
Abb. 38: Vor- und Nachteile der Außendämmung ........................................... 61
Abb. 39: Mauerwerksaufbau von Außenwänden, Innendämmung .................. 62
Abb. 40: Vor- und Nachteile der Innendämmung............................................. 64
Abb. 41: Durchschnittsverbrauch (kWh) vor der Dämmung, Gebäude I .......... 68
Abb. 42: Durchschnittsverbrauch (kWh) vor der Dämmung, Gebäude II ......... 69
Abb. 43: Durchschnittsverbrauch (kWh) vor der Dämmung, Gebäude III ........ 69
Abb. 44: Voraussichtlicher Verbrauch (kWh Erdgas) nach der Dämmung,
Gebäude I ....................................................................................... 70
Abb. 45: Voraussichtlicher Verbrauch (kWh Erdgas) nach der Dämmung,
Gebäude III ....................................................................................... 70
Abb. 46: Heizenergieverbrauch der jeweiligen Monate.................................... 70
Abb. 47: Voraussichtlicher Verbrauch (kWh) nach der Dämmung, Gebäude I 71
Abb. 48: Verbrauch (kWh) nach der Dämmung, Gebäude II ........................... 71
Abb. 49: Voraussichtl. Durchschnittsverbrauch (kWh) nach der Dämmung,
Gebäude III ....................................................................................... 71
Abb. 50: Darstellung des Verbrauchs (kWh) vorher/nachher........................... 72
Abb. 51: Bereinigte Darstellung des Verbrauchs (kWh) vorher/nachher.......... 72
Abb. 52: Gesamtsumme Investitionskosten Gebäude I ................................... 77
Abb. 53: Gesamtsumme Investitionskosten Gebäude II .................................. 78
Abb. 54: Gesamtsumme Investitionskosten Gebäude III ................................. 79
Abb. 55: Preisentwicklung je Cent pro kWh Erdgas der vergangenen Jahre... 80
Abb. 56: Voraussichtliche Preisentwicklung für Gas je Cent pro kWh ............. 81
Abb. 57: Einsparung in Gebäude I ................................................................ 81
Abb. 58: Einsparung in Gebäude II ............................................................... 82
Abb. 59: Einsparung in Gebäude III .............................................................. 82
Abb. 60: Kosten-Nutzen-Verlauf von Gebäude I.............................................. 84
Abb. 61: Erträge durch die Kerndämmung bei dem Gebäude I ....................... 84
Abb. 62: Kosten-Nutzen-Verlauf von Gebäude II............................................. 85
Abb. 63: Erträge durch die Kerndämmung von Gebäude II ............................. 85
Abb. 64: Kosten-Nutzen-Verlauf von Gebäude III............................................ 86
Abb. 65: Erträge durch die Kerndämmung von Gebäude III............................. 86
Abb. 66: Preis der eingesparten Kilowattstunde Energie von Gebäude I......... 89
Abb. 67: Preis der eingesparten Kilowattstunde Energie von Gebäude II........ 90
Abb. 68: Preis der eingesparten Kilowattstunde Energie von Gebäude III....... 91
Abb. 69: Amortisation der Kerndämmungs-Maßnahme von Gebäude I........... 94
Abb. 70: Graphische Darstellung der Amortisation von Gebäude I.................. 94
Abb. 71: Amortisation der Kerndämmungs-Maßnahme bei dem Gebäude II... 95
Abb. 72: Graphische Darstellung der Amortisation bei Gebäude II.................. 95
Abb. 73: Amortisation der Kerndämmungs-Maßnahme bei dem Gebäude III.. 96
Abb. 74: Graphische Darstellung des Amortisation bei Gebäude III ................ 96
Abb. 75: Endkapital bei Festgeldanlage der Sanierungskosten bei dem
Gebäude I ....................................................................................... 98
Abb. 76: Endkapital bei Festgeldanlage der Sanierungskosten bei dem
Gebäude II ....................................................................................... 99
Seite 8
Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
VII
Abb. 77: Endkapital bei Festgeldanlage der Sanierungskosten bei dem
Gebäude III ..................................................................................... 100
Seite 9
Abkürzungsverzeichnis
VIII
Abkürzungsverzeichnis
Abb.
Abbildung
Bsp.
Beispiel
bzw.
beziehungsweise
d. h.
das heißt
EFH
Einfamilienhaus
EnEV
Energieeinsparverordnung
evtl.
eventuell
ggf.
gegebenenfalls
i. d. R.
in der Regel
KS
Kalksandstein
kWh
Kilowattstunde
o. g.
oben genannten
p. a.
Per annum
sog.
so genannte
Tab.
Tabelle
u. a.
unter anderem
UF
Urea-Formaldehyd
usw.
und so weiter
Vgl.
Vergleich
z. B.
zum Beispiel
Seite 10
Vorwort IX
Vorwort
Die Entscheidung, mich in der vorliegenden Diplomarbeit mit der Thematik der
Analyse und Bewertung von Energiebilanzen im Einfamilienhausbereich aus-
einander zu setzen, basiert im Wesentlichen auf drei Gründe, die im Folgenden
erörtert werden:
Im Praxissemester hatte ich die Möglichkeit mich mit der nachträglichen Wär-
medämmung von zweischaligem Mauerwerk durch Aminoplastortschaum im
Einfamilienhausbereich auseinander zu setzen. Dort war ich an der nachträgli-
chen Wärmedämmung von mehr als 20 Objekten beteiligt. Insofern begründet
sich die Auswahl der Themenstellung in der theoretischen Erweiterung der be-
reits im Praxissemester erworbenen Erkenntnisse.
Folgerichtig geht es in der vorliegenden Arbeit um einen empirisch orientierten
Hintergrund. Es ist im Zusammenhang mit der Wärmedämmmaßnahme primär,
dass ein ,,wirtschaftliches Ergebnis" der Objekte erzielt wird. Unter einem wirt-
schaftlichen Ergebnis versteht sich eine lohnende Energieersparnis, die sich
aus den geringeren Geldausgaben des jeweiligen Eigentümers definiert.
Daraus resultiert die ökonomische Perspektive der angesprochenen Sanie-
rungsmaßnahme, die den ausschlaggebenden Grund zur theoretischen
Auseinandersetzung mit der genannten Thematik darstellt.
Ein letzter zentraler Beweggrund, die genannte Thematik näher zu betrachten,
ist der, dass ich im Anschluss des Studiengangs Wirtschaftsingenieurwesen-
Bauwirtschaft, den Ergänzungsstudiengang Facility-Management und Immobi-
lienwirtschaft anstrebe, zu studieren. Immobilienwirtschaft und Facility Mana-
gement sind integrative Disziplinen, die der Wertschöpfung im Bereich der Im-
mobilien von ihrer ersten Idee, über die Entwicklung, Erstellung, Nutzung und
Betrieb bis zu ihrer Umwidmung dienen. Daher tendiere ich zu einer Themen-
stellung aus der Bauwirtschaft, die sowohl die energiesparende Nutzung einer
Immobilie als auch das energieeffiziente Bauwesen selbst berührt
Seite 11
1. Einleitung
1
Analyse und Bewertung von Energiebilanzen vorhandener,
nachträglich wärmegedämmter Bauobjekte
im Einfamilienhausbereich
,,Ich kann freilich nicht sagen, ob es besser wird, wenn es anders
wird; aber soviel kann ich sagen: es muss anders werden, wenn
es gut werden soll." (Georg Christoph Lichtenberg)
1. Einleitung
1.1 Aufgabenstellung
Mit dem Beginn der Ölkrise von 1973 kam erstmalig einer breiten Öffentlichkeit
der Bundesrepublik Deutschland das Bewusstsein für die Notwendigkeit zur
Energieeinsparung auf. Durch die daraufhin erfolgte Drosselung der Erdölpro-
duktion kam es zu einer Preissteigerung pro Barrel (159 Liter) Öl von über
400%. Die direkte Reaktion in Deutschland, angesichts der Ölkrise, war, dass
an vier Sonntagen im November/Dezember 1973 ein Fahrverbot verhängt und
neue Geschwindigkeitsbegrenzungen eingeführt wurden. Schließlich war die
Ölkrise ein entscheidender Faktor, dass Gesetz zur Einsparung von Energien in
Gebäuden (Energieeinspargesetz) vom 22.7.1976 zu verabschieden. Im weite-
ren Verlauf der Jahre wurde dieses Gesetzt verändert und ergänzt. Demzufolge
bildete dieses Gesetz die Grundlage für die Heizkostenverordnung vom
28.2.1981 und der Heizungsanlagenverordnung vom 20.1.1989. Ein weiterer
Meilenstein war die Verordnung über einen energiesparenden Wärmeschutz bei
Gebäuden (Wärmeschutzverordnung), welche am 16.8.1994 verabschiedet und
am 1.1.1995 in Kraft trat. Erstmalig wurden in dieser Verordnung Anforderun-
gen an die Dichtheit eines Gebäudes gestellt.
1
1
Vgl. Fischer/Hopfensperger/Pably/Schneiderhan, Energieausweis u. neue EnEV, 2007, S.12
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