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

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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

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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

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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

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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

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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

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Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

VII

Abb. 77: Endkapital bei Festgeldanlage der Sanierungskosten bei dem

Gebäude III 100

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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

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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

---

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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