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Energieeinsparverordnung und Energiekonzepte mit Zukunft Prof. Dr.-Ing. Klaus Heikrodt Hochschule Ostwestfalen-Lippe

EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Hintergründe Relevante Gesetze und Verordnungen Übersicht Änderungen EnEV 2014 Grundlagen Wohngebäude WG Nichtwohngebäude NWG EnEV Nachweisverfahren Strom aus erneuerbaren Energien Ausnahmen Energieausweis Beispiel Fazit EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Europäische Energiepolitik EU-Ziele 2030

Plan EU Kommission: 40% CO2 Reduktion

EU-Ziele 2020

30% CO2 Reduktion

20% Effizienzsteigerung

20% Anteil erneuerbare Energien

Directive for the energy performance of buildings EPBD

Directive for the Ecodesign of energy relevant products ErP

Directive for the promotion of renewable energies for heating and cooling RES

Energy Efficency of Buildings

Energy Efficency of energy relevant products

Use of renewable energies in Europe

Umsetzung EU

Implementation in Germany

Umsetzung D EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

Energieeinsparverordnung ENEV

Energieverbrauchs-relevanteProdukte Gesetz EVPG und Energielabel

Erneuerbare-EnergienWärmegesetz EEWärmeG

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Zielsetzung im Energiekonzept 2010 der Bundesregierung

Quelle: Bundesregierung EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Struktur der Bruttostromerzeugung und Wärmebereitstellung

Quelle: BMU Leitstudie 2011 EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Entwicklung Mindestanforderungen Primärenergiebedarf

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Ökodesign und Energielabel

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EPBD, Gebäuderichtlinie 2010/31/EU   

Am 8.7.2010 in Kraft getreten Umsetzung der Vorgaben bis 9.1. 2013 (+ 6Monate)  ENEV 2014 Festlegung von Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz Neubau und Renovierung Altbau



Neue Gebäude: Überprüfung zum Einsatz von: a) dezentralen Energieversorgungssystemen basierend auf EE b) Kraft-Wärme-Kopplung c) Fern-/Nahwärme oder Fern-/Nahkälte insbesondere (auch teilweise) aus EE d) Wärmepumpen



Ab 1.1.2020 Niedrigstenergiegebäude, für Behörden als Eigentümer ab 1.1.2019

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EEWärmeG, Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetz  Nutzungspflicht für erneuerbare Energie im Neubau ≥ 50 m²  Anforderung: Deckung des Wärmeenergiebedarfs – 15% durch Solar oder – 30% durch Biogas (und KWK) oder – 50% durch feste oder flüssige Biomasse – 50% Geothermie oder Umweltwärme  Ersatzmaßnahmen – 50% Abwärmenutzung – 50% KWK – Unterschreitung der EnEV-Anforderungen um 15% – Nah- oder Fernwärme (wesentlicher Anteil EE oder 50% KWK oder 50% Abwärme)  Kombinationen sind zulässig EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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EEWärmeG und Nutzungspflicht im Bestandsgebäude  Keine generellen Anforderungen an Bestand im Bundesgesetz  Ausnahme: Vorbildfunktion öffentlicher Gebäude bei grundlegender Renovierung ( innerhalb von 2 Jahren Heizkessel austauschen oder auf einen anderen fossilen Energieträger umstellen und mehr als 20% der Oberfläche der Gebäudehülle renovieren)  Länderspezifische Anforderungen sind zulässig EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Keine Nutzungspflicht für grundlegend renovierte öffentliche Gebäude  bei Widerspruch zum Denkmalschutz  wenn Maßnahmen technisch nicht möglich sind  wenn unangemessener Aufwand oder unbillige Härte auftreten (Maßnahmen sind unwirtschaftlich)  wenn die besitzende Gemeinde überschuldet ist EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Erfüllung des EEWärmeG bei grundlegender Renovierung

Solarthermie

Meist schwierig, da geringer Warmwasserbedarf und Deckungsanteil 15% schwer zu erreichen ist

Feste Biomasse

Möglich, aber Brennstoffbevorratung, Investkosten, Wartung, Teillast …

Geothermie mit Wärmepumpen Wärmerückgewinnung

Möglich, Erreichbarkeit geforderter Arbeitszahl bei hohen Temperaturniveau (Radiatoren - FBH)? Wärmequelle? Sofern RLT-Anlagen vorhanden möglich, jedoch 50% Deckungsanteil häufig nicht erreichbar Einfachste Möglichkeit, wenn Netz mit KWK oder Erneuerbarer Energie, sonst schwierig Wirtschaftlichkeit oft nur bei Grundlastbetrieb, vergleichsweise hoher geforderter Deckungsanteil

Fernwärme BHKW EnEV -15% EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

Bei geplanter Komplettsanierung realisierbar, mit EnEV 2016 schwieriger

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Wesentliche Änderungen der EnEV 2014 

Verschärfung der Anforderungen im Neubau ab 1.1.2016 um 25% (Primärenergie) bzw. ca. 20% (Wärmeschutz)



Primärenergie-Kennwert bei allen Ausweisen, Anpassung der Skalierungen, Angabe zum „Anteil Erneuerbarer Energien“,

 

Einführung von Energieeffizienzklassen auf Basis Endenergie

  

Verweis auf neue DIN V 18599:2011 und neue Klimadaten, Referenzstandort Potsdam

Kontrollsystem für ausgestellte Energieausweise und Inspektionsberichte von Klimaanlagen Verbesserte Berechnung zum sommerlicher Wärmeschutz (neue DIN 4108-2) Einführung eines zusätzlichen vereinfachten Verfahrens für Wohngebäude durch Bekanntmachung im Bundesanzeiger

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Wesentliche Änderungen der EnEV 2014  

Neuer Primärenergiefaktor für Strom: ab 1.2.2014: 2,4; ab 1.1.2016: 1,8



Erweiterung der Pflicht zum Aushang von Ausweisen auf größere nicht behördliche Gebäude mit starkem Publikumsverkehr und kleine öffentliche Gebäude (>500 m², ab 07/2015 >250 m²)



Keine Verschärfung der Anforderungen bei Bestandssanierung



Keine Verschärfung der Anforderungen bei Raumhöhe >4m



Keine Verschärfung der Anforderungen bei dezentralen Gas- und Warmluftheizungen



Keine Definition Niedrigstenergiegebäude

Erweiterte Austauschverpflichtung für alte Standard-Heizkessel (Jahrgänge älter als 1985 bzw. älter als 30 Jahre)

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ENEV Hauptanforderungsgröße: Jahresprimärenergiebedarf

Gewinnung

Umwandlung

Primärenergiefaktor fP

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Verteilung

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Primärenergiefaktoren Primärenergiefaktor

Gesamt

=

Erneuerbar

+

Nicht erneuerbar

Erdgas

1,1

=

0,0

+

1,1

Heizöl

1,1

=

0,0

+

1,1

Umweltenergie

1,0

=

1,0

+

0,0

Primärenergiefaktor Strom Entwicklung ENEV

Strommix

ENEV 2014 ab 1.5.2014

2,4

ENEV 2014 ab 1.1.2016

1,8

Verdrängungsstrommix nach DIN V 18599 ab 2014

2,8

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Damit vereinfachte Erfüllungen der Anforderungen an den Jahresprimärenergiebedarf

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Referenzgebäudeverfahren der EnEV Geplantes Gebäude

Gebäudeentwurf  Geometrie, Abmessungen  Bauteile  Ausrichtung  Nutzung EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

Geplantes Gebäude

Berechnung QP, geplant  Geplante Ausführung  Wärmeschutz  Anlagentechnik

Referenzgebäude

Berechnung QP, Referenz  Technische Ausführung nach Referenztabelle  Wärmeschutz  Anlagentechnik

Das Referenzgebäude ist mit gleicher Geometrie, Gebäudenutzfläche und Ausrichtung wie das geplante Gebäude zu berechnen. Die Vorgaben für die Wärmedurchgangskoeffizenten sind einzuhalten.

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Referenzgebäude WG zentrale Abluftanlage

Dach U = 0,20 W/(m²K)

Außenwand U = 0,28 W/(m²K)

Thermische Solaranlage (TWW) Flachkollektor Fenster U = 1,3 W/(m²K), g = 0,6

ΔUWB = 0,05 W/(m²⋅K) Außentüren U= 1,8 W/(m²K)

Kellerwand U = 0,35 W/(m²K) EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

Bodenplatte/ Kellerdecke U = 0,35 W/(m²K) Brennwerttechnik 55/45°C mit TWW Bereitung

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Primärenergieanforderungen EnEV 2014 bis 31.12.2015 Geplantes Gebäude

Gebäudeentwurf

Geplantes Gebäude

Berechnung QP, geplant

Referenzgebäude

Berechnung QP, Referenz

Primärenergiebedarf QP, max = QP, geplant ≤ QP, Referenz EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Primärenergieanforderungen EnEV 2014 ab 1.1.2016 Geplantes Gebäude

Gebäudeentwurf

Geplantes Gebäude

Berechnung QP, geplant

Referenzgebäude

Berechnung QP, Referenz

Primärenergiebedarf QP, max = QP, geplant ≤ 0,75 * QP, Referenz EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Primärenergieanforderungen EnEV 2014 ab 1.1.2016 Einstufige Verschärfung ab 1.1.2016 um 25% gegenüber Stand ENEV 2009

Primärenergiebedarf QP, max = QP, geplant ≤ 0,75 * QP, Referenz Zusätzliche Einflüsse:



Veränderte Klimadaten, Referenzklima ist Potsdam



Geringerer Primärenergiefaktor Strom



Verweis auf neue DIN V 18599:2011



Präzisierung Sommerlicher Wärmeschutz nach neuer DIN 4108-2

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Höchstwerte des spezifischen Transmissionswärmeverlusts bei WG

Bis 31.12.2015: Die Höchstwerte der Tabelle dürfen nicht überschritten werden H‘T,Wohngebäude ≤ H‘T,max Ab 1.1.2016: Das 1,0fache des entsprechenden Wertes des jeweiligen Referenzgebäudes und die Höchstwerte der Tabelle dürfen nicht überschritten werden. H‘T,Wohngebäude ≤ 1,0 x H‘T,Referenz ≤ H‘T,max EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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NWG Referenzgebäude EnEV 2014 Nichtwohngebäude (TRaum ≥ 19°C) Dach Außenwand Kellerwand Kellerdecke (Keller unbeheizt) Fenster

U = 0,20 W/(m²K) U = 0,28 W/(m²K) U = 0,35 W/(m²K) U = 0,35 W/(m²K) U = 1,3 W/(m²K), g = 0,6

Brennwerttechnik 55/45 °C Klima- und Kältetechnik (Referenz in Abhängigkeit vom eingesetzten System) Thermische Solaranlage (bei hohem TWW-Bedarf) Beleuchtung direkt/indirekt; Präsenzmelder Konstantlichtregelung EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Nichtwohngebäude (TRaum ≥ 19°C) Maximalwerte für Bauteilgruppen über gemittelte Wärmedurchgangskoeffizienten (Ū-Wert) Damit ab 2016: Reduzierung um ca. 20% Bauteil

bis 31.12.2015

ab 1.1.2016

Opake Außenbauteile

Ū = 0,35 W/(m2·K)

Ū = 0,28 W/(m2·K)

Transparente Außenbauteile

Ū = 1,9 W/(m2·K)

Ū = 1,5 W/(m2·K)

Vorhangfassaden

Ū = 1,9 W/(m2·K)

Ū = 1,5 W/(m2·K)

Glasdächer, Lichtbänder, Lichtkuppeln

Ū = 3,1 W/(m2·K)

Ū = 2,5 W/(m2·K)

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Zonierungsgebot für Nichtwohngebäude in der EnEV 2014 Bei Flächen mit unterschiedlicher  Nutzung  technischer Ausstattung  innerer Lasten  Versorgung mit Tageslicht ist das Gebäude in Zonen zu unterteilen. Details sind in den entsprechenden Abschnitten der DIN V 18599 geregelt. Bildquelle: Energieagentur NRW

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24.04.2014

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NWG vereinfachtes Rechenverfahren  Ein-Zonen-Modell Das vereinfachte Verfahren gilt für:  Bürogebäude (ggf. mit Verkaufseinrichtung, Gewerbebetrieb oder Gaststätte)  Gebäude des Groß- und Einzelhandels und Gewerbebetriebe mit max. 1.000 m² Nettogrundfläche, wenn neben der Hauptnutzung nur Büro-, Lager-, Sanitär- oder Verkehrsflächen vorhanden sind

 Schulen, Turnhallen, Kindertagesstätten und ähnliche Einrichtungen  Beherbergungsstätten ohne Schwimmhalle, Sauna oder Wellnessbereich  Bibliotheken

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24.04.2014

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NWG vereinfachtes Rechenverfahren  Ein-Zonen-Modell Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarfs für Nichtwohngebäude im Neubau und Baubestand mit dem Ein-Zonen-Modell, Bedingungen:  2/3 der Nettogrundfläche entfallen auf Hauptnutzung oder sind Verkehrsflächen  Beheizung und Warmwasserbereitung überall auf dieselbe Art  Gebäude wird nicht gekühlt  Beleuchtung von höchstens 10% der Nettogrundfläche durch Glühlampen, Halogenlampen oder Beleuchtungsart „indirekt“  Keine raumlufttechnischen Anlagen außerhalb der Hauptnutzung, deren spezifische Ventilatorleistung die Werte der Referenzausstattung überschreiten EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

24.04.2014

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Zulässige Nachweisverfahren nach EnEV 2014 DIN V 18599: 2011-12

Wohngebäude / Nichtwohngebäude

DIN V 4701-10, DIN V 4108-6

Wohngebäude ohne Kühlung

Erforderlicher Nachweis: Jahresprimärenergiebedarf QP, max und spez. Transmissionswärmeverlust HT EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

Modellgebäudeverfahren

Wohngebäude ohne Kühlung mit konkreten Ausstattungsvarianten Merkmale für Dämmung und Anlagentechnik

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Modellgebäudeverfahren für nicht gekühlte Wohngebäude „Das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung kann im Einvernehmen mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie für Gruppen von nicht gekühlten Wohngebäuden auf der Grundlage von Modellberechnungen bestimmte Ausstattungsvarianten beschreiben, die unter dort definierten Anwendungsvoraussetzungen die Anforderungen nach den Absätzen 1, 2 und 4 generell erfüllen, und diese im Bundesanzeiger bekannt machen.“

Quelle: EnEV 2014, § 3 Abs. (5) EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien

Strom aus erneuerbaren Energien kann vom berechneten Endenergiebedarf Strom abgezogen werden (§5 EnEV). Damit senken PV- oder Windkraft-Anlagen den Primärenergiebedarf Qp eines Gebäudes.  Bei neu zu errichtenden Gebäuden und bei Sanierungen mit wesentlichen Veränderungen

 Anlage muss im unmittelbaren, räumlichen Zusammenhang mit dem Gebäude stehen  Strom muss vorrangig selbst genutzt werden (§33 EEG, Absatz 2)  Der Ertrag einer PV- oder Windkraft-Anlage ist mit geeigneten technischen Regeln zu berechnen. (DIN V 18599-10)  PV-Strom wird vom Gesamtendenergiebedarf Strom abgezogen. Die Bilanzierung erfolgt monatsweise (DIN V 18599) EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Änderungen durch die neue DIN V 18599: 2011-12 





Neuer Teil 9: End- und Primärenergiebedarf von stromproduzierenden Anlagen  Erfassung von Endenergieströmen für produzierte Energie Qf,prod  Berechnungsverfahren für PV- und WindErtrag Neue Primärenergiefaktoren fp für Strom (nicht erneuerbarer Anteil)  Allgemeiner Strommix : 2,4 (ab 2016: 1,8)  Neu: Verdrängungsstrommix : 2,8 (für eingespeisten Strom) Neue Referenzklimadaten: Referenzstandort Potsdam, neue Globalstrahlung: 1072 kWh/(m²a), bisher: 1120 kWh/(m²a) (-4%)

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Monatsweise Berechnung der Primärenergiesenkung Bilanzierung von Strom nach EnEV: Nur rechnerisch ermittelter Strombedarf für RaumKonditionierung und Warmwasser-Bereitung. Nicht für elektrische Geräte etc. ∑ Hilfsenergie Strom: Qf,aux (Wf) +

∑ Strombedarf für Raum-Konditionierung: Qf,el,(Bedarf)

+

Strombedarf für Beleuchtung (bei NWG) Qf,l

-

PV-Ertrag Qf,prod

=

Endenergiebedarf Strom Qf,el (≥ 0)

Primärenergiesenkung Δ Qp = Anrechenbarer PV-Strom * Primärenergiefaktor (2,4; ab 2016: 1,8) EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Strombilanz beim EnEV EFH-EnEV-Standard el. Elektro-Wärmepumpe, Wärmepumpe, Beispiel Strombilanz EFH, Standardmitmit PV 3 kWp PV-Anlage - 30° Neigung, Süd, kristallin, hinterlüftet 800 700 600

kWh

500 400 300 200 100 0

Jan

Feb

Mrz

Apr

Mai

Endenergiebedarf Strom Angerechneter PV-Strom

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Jun

Jul

Aug

Sep

Okt

Nov

PV-Ertrag Verbleibender Strombedarf

Dez

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Ausnahme von der Verschärfung ab 1.1.2016 Neubau Gebäudezonen > 4m Raumhöhe

Gebäudezonen mit mehr als 4 m Raumhöhe, die durch dezentrale Gebläse- oder Strahlungsheizungen beheizt werden, sind von Verschärfungen der Primärenergieanforderung ab 1.1.2016 ausgenommen

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Ausnahme für Räume < 6m² mit Fußbodenheizung:  keine Verpflichtung zur Einzelraumregelung

Heizungstechnische Anlagen mit Wasser als Wärmeträger müssen beim Einbau in Gebäude mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen zur raumweisen Regelung der Raumtemperatur ausgestattet werden. Nach§14 Absatz 2 sind von dieser Pflicht ausgenommen Fußbodenheizungen in Räumen mit weniger als sechs Quadratmetern Nutzfläche

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Energieausweise Bedarfsausweis: Grundlage: Baukonstruktion und Anlagentechnik (ingenieurtechnische Berechnung) Verbrauchsausweis: Grundlage: Tatsächlicher Verbrauch drei aufeinander folgender Jahre Beide Varianten haben eine Gültigkeit von 10 Jahren. EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Registrierung und Überprüfung

 Registrierungssystem über DIBT (Deutsches Institut für Bautechnik)

 Angabe der Registriernummer, ersatzweise Antragsdatum im Energieausweis

 Befristete Aufbewahrungspflicht und Herausgabepflicht für Aussteller des Energieausweises  Überprüfung von Ausweisen mit „gelosten“ Registriernummern

 Beginn Kontrollen deutlich nach Inkrafttreten der neuen EnEV

 Vollzughandlung liegt in der Verantwortung der Bundesländer EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Neuerungen mit der EnEV 2014  Angabe Endenergie- und Primärenergiebedarf bzw. -verbrauch  Modernisierungsempfehlungen als integraler Bestandteil  Effizienzklassen für Wohngebäude (A+ bis H) bezogen auf die Endenergie

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Beispiel Anforderungsniveau EnEV Freistehendes Einfamilienhaus, 1,5-geschossig, Vollkeller Beheiztes Volumen Ve = 669,0 m³ Hüllfläche A = 455,0 m² A/Ve-Verhältnis = 0,68 m-1 Nutzfläche AN = 214,1 m² Grundfläche AG = 96 m2

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Anforderungsniveau EnEV, EFH Neubau ENEV 2014

ENEV 2016

Neubau bis 31.12.2015 DIN V 18599-10:2011-12 Klimaregion 4, Potsdam

Neubau ab 1.1.2016 DIN V 18599-10:2011-12 Klimaregion 4, Potsdam

2,6

2,4

1,8

71,9 kWh/(m²a)

68,1 kWh/(m²a)

65,06 kWh/(m²a)

ENEV 2009 Klimadaten Primärenergiefaktor Strom Spez. JahresPrimärenergiebedarf Referenzhaus Faktor Zulässiger spez. JahresPrimärenergiebedarf EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

DIN V 4108-6:2003-06

0,75 71,9 kWh/(m²a)

68,1 kWh/(m²a)

48,8 kWh/(m²a)

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Jahres-Primärenergiebedarf Einfamilienhaus EnEV bis 31.12.2015

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Jahres-Primärenergiebedarf Einfamilienhaus EnEV ab 1.1.2016

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Zusammenfassung Neubau  Vereinfachte Erfüllung der EnEV durch Elektro-Wärmepumpen, insbesondere ab 1.1.2016  Brennwertkessel und Solar weiterhin möglich, allerdings ab 2016 nur mit weiteren Verbesserungen wie z.B. baulicher Wärmeschutz oder Lüftung mit Wärmerückgewinnung  Einkopplung von erneuerbarem Strom (PV, Windkraft) zukünftig verstärkt für hocheffiziente Gebäude  Alleinige Erfüllung der zukünftigen Anforderungen durch baulichen Wärmeschutz kaum mehr realistisch  Integrale Planung von baulichem Wärmeschutz und Anlagentechnik erforderlich Bestand  Kaum neue Anforderungen an Bestands-Anlagen (nur Austausch von Standardkesseln älter 30 Jahre) EnEV und Energiekonzepte Klaus Heikrodt

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Quellenangaben Quellen, falls nicht gesondert angegeben, siehe VDI Fachbuch

Heidemann, Kistemann, Stolbrink, Kasperkowiak, Heikrodt Integrale Planung der Gebäudetechnik Springer Vieweg, Berlin 2014

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