Anhand eines Mustergebäudes wurde eine energetische Bewertung vollzogen, daraufhin Sanierungsvorschläge ausgearbeitet und die Wirtschaftlichkeit auf Basis der Klimadaten von 2011 und 2035 geprüft.
Weiterhin wurden Simulation des thermischen Gebäudeverhaltens für die Jahre 2011 und 2035 durchgeführt. Dabei wurden variiert: Klimazone, städtische Lage, Sonnenschutz, Dämmstandard, Nachtluftwechsel. Hauptsächlich betrachtet wurden die Überschreitungshäufigkeiten einer Grenztemperatur und die Übertemperaturgradstunden für das Sommerhalbjahr. Im Winterhalbjahr wurde der Heizwärmebedarf betrachtet.
Abschließend kam es zum Vergleich einer ingenierusmäßigen Software hinzu einer Bilanzsoftware.
Inhaltsverzeichnis
1. Aufgabenstellung
2. Einleitung
3. Bestandsaufnahme
3.1 Gebäudedaten
3.2 Baulicher Zustand
3.2.1 Außenwände
3.2.2 Kellerdecke
3.2.3 Dach
3.2.4 Fenster und Türen
3.2.5 Zusammenfassung baulicher Zustand
3.3 Anlagentechnischer Zustand
3.4 Energetische Bewertung
4. Sanierungsmaßnahmen
4.1 Dämmung Außenwände
4.2 Dämmung Dach
4.3 Dämmung Kellerdecke
4.4 Anlagentechnische Sanierung
4.5 Kombination der Maßnahmen
4.6 Weitere Anmerkungen und Empfehlungen
5. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
5.1 Wirtschaftlichkeit Außenwandsanierung
5.2 Wirtschaftlichkeit Dachsanierung
5.3 Wirtschaftlichkeit Kellerdeckensanierung
5.4 Wirtschaftlichkeit Anlagentechnik
5.5 Wirtschaftlichkeit aller Sanierungsmaßnahmen
5.6 Wirtschaftlichkeit in Zukunft
6. Simulation des thermischen Gebäudeverhaltens
6.1 Modellierung in IDA ICE
6.2 Bearbeitung der Klimadatensätze
6.3 Entwicklung des Heizwärmebedarfs im Winterhalbjahr in der Zukunft
6.4 Entwicklung des thermischen Gebäudeverhaltens im Sommerhalbjahr
6.5 Parametervariation Nachtluftwechsel und Fc-Wert um Einfluss auf sommerliches Verhalten zu prüfen
6.6 Parametervariation Steuerung Sonnenschutz um Einfluss auf sommerliches Verhalten zu prüfen
6.7 Parametervariation Gebäudestandort um Einfluss auf sommerliches Verhalten zu prüfen
7. Softwarevergleich EPASS Helena und IDA ICE
8. Probleme mit der Simulationssoftware
9. Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Masterarbeit analysiert die energetische Sanierung eines Bestandsgebäudes und bewertet die Auswirkungen verschiedener Klimadatensätze unter Berücksichtigung dynamischer Simulationen und wirtschaftlicher Kriterien. Ziel ist es, Sanierungsvarianten zu identifizieren, die den KfW-Standard 100 erreichen und gleichzeitig die Herausforderungen durch den Klimawandel bis 2035 zu berücksichtigen.
- Energetische Bestandsaufnahme und Sanierungspotenziale
- Dynamische Simulation des thermischen Gebäudeverhaltens
- Wirtschaftlichkeitsanalyse mittels verschiedener Finanzierungskonzepte
- Vergleich von Simulationssoftware (EPASS Helena vs. IDA ICE)
- Einfluss von Klimadaten und Klimawandel auf Heizbedarf und sommerliches Verhalten
Auszug aus dem Buch
1. Aufgabenstellung
Die Bewertung von Gebäuden hinsichtlich der baulichen und anlagentechnischen Ausführung sowie die Vorgabe entsprechender Anforderungswerte erfolgt derzeit in Deutschland für Neubauten und für zu sanierende Bestandsgebäude auf Grundlage der Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV 2009). Eine Referenzbau- und -anlagentechnik definiert hierbei den EnEV-Gebäudestandard als Anforderungswert in Bezug auf die primärenergetische Gesamtbilanz. Hierbei wird für den öffentlich-rechtlichen Nachweis zur Einhaltung dieser Anforderungen vor dem Hintergrund einer Vergleichbarkeit für das gesamte Bundesgebiet ein einheitliches Referenzklima zugrunde gelegt und im Rahmen einer Monatsbilanz der Energiebedarf eines Gebäudes berechnet.
Die reale Variabilität der klimatologischen Verhältnisse in Abhängigkeit vom tatsächlichen Standort eines Gebäudes bleibt hierbei unberücksichtigt und Aussagen zur Abhängigkeit einzelner energetischer Bilanzgrößen vom zugrunde gelegten Klima und hieraus gegebenenfalls abgeleitete Bewertungen zur Wirtschaftlichkeit können dabei nicht getroffen bzw. abgeleitet werden.
Durch die im Frühjahr 2011 erfolgte Veröffentlichung von neuen Referenzklimadatensätzen durch den Deutschen Wetterdienst (DWD) sind individuelle standortabhängige Bewertungen möglich, wobei neben einer Einteilung Deutschlands in 15 Klimaregionen erstmals auch ein städtischer Einfluss im Vergleich zum ländlichen Klima abbildbar ist. Neben Klimadatensätzen, die für jede Klimaregion aktuelle mittlere und extreme Verhältnisse beschreiben, werden auch Daten bereitgestellt, die ein sogenanntes Zukunftsklima beschreiben, welches die Klimaveränderung bis zum Jahr 2035 beschreiben soll.
Im Rahmen der Aufgabenstellung soll für unterschiedliche Gebäudestandards, zum einen den unsanierten Ausgangsfall und das nach den Anforderungen an die EnEV 2009 sanierte Objekt, der Einfluss der Verwendung unterschiedlicher Klimadaten auf einzelne Bilanzgrößen dargestellt werden. Hierzu sollen vergleichende Berechnungen in Form von dynamischen Simulationsrechnungen auf Stundenbasis angestellt und für ausgewählte Fälle den Ergebnissen einer jeweils entsprechenden Monatsbilanz gegenübergestellt werden. Die Gegenüberstellung soll hierbei prüfen, ob durch die Monatsbilanzen qualitativ und quantitativ vergleichbare Tendenzen und Abhängigkeiten abgebildet werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Aufgabenstellung: Definition der Zielsetzung der Arbeit unter Einbeziehung der EnEV 2009 und der neuen Referenzklimadatensätze des DWD.
2. Einleitung: Erläuterung der Bedeutung effizienter Energienutzung in Gebäuden und Vorstellung der EnEV als rechtlicher Rahmen.
3. Bestandsaufnahme: Detaillierte Analyse des baulichen und anlagentechnischen Ist-Zustands des untersuchten Einfamilienhauses.
4. Sanierungsmaßnahmen: Vorstellung und Bewertung technischer Optimierungen wie Dämmung und Anlagensanierung zur Erreichung des KfW-Standards.
5. Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen: Detaillierte Untersuchung der ökonomischen Amortisation unter verschiedenen Rahmenbedingungen und Zinsentwicklungen.
6. Simulation des thermischen Gebäudeverhaltens: Beschreibung des Simulationsmodells und Analyse des sommerlichen und winterlichen Verhaltens unter Berücksichtigung des Klimawandels.
7. Softwarevergleich EPASS Helena und IDA ICE: Gegenüberstellung der beiden Simulationswerkzeuge hinsichtlich ihrer Ergebnisse und Anwendbarkeit.
8. Probleme mit der Simulationssoftware: Dokumentation von Schwierigkeiten und instabilem Verhalten bei der Arbeit mit der Software IDA ICE.
9. Fazit: Zusammenfassung der wichtigsten Erkenntnisse bezüglich energetischer Sanierung, Klimawandel und Simulationsmethodik.
Schlüsselwörter
Energieeinsparverordnung, EnEV 2009, Thermische Gebäudesimulation, IDA ICE, EPASS Helena, Klimawandel, Referenzklimadatensätze, Heizwärmebedarf, energetische Sanierung, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, Amortisationsdauer, Nachtlüftung, Sonnenschutz, Sommerliches Verhalten, Primärenergiebedarf
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Masterarbeit primär?
Die Arbeit untersucht die energetische Sanierung eines Bestandsgebäudes und bewertet, wie verschiedene Klimadatensätze – inklusive zukünftiger Klimaszenarien bis 2035 – die energetische Bewertung und wirtschaftliche Rentabilität beeinflussen.
Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?
Zentral sind die energetische Analyse von Gebäudestandards, die Simulation des thermischen Verhaltens (Sommer/Winter), die Durchführung von Wirtschaftlichkeitsberechnungen sowie ein methodischer Vergleich von Simulationssoftware.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist es, Sanierungsstrategien für ein spezifisches Gebäude zu entwickeln, die den KfW-100-Standard erfüllen, und dabei die Auswirkungen des realen Standortklimas sowie der klimatischen Veränderungen bis 2035 quantitativ und qualitativ zu evaluieren.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden dynamische Simulationsrechnungen auf Stundenbasis (unter Verwendung von IDA ICE und EPASS Helena) mit den Ergebnissen standardisierter Monatsbilanzverfahren nach EnEV verglichen.
Welche Aspekte stehen im Hauptteil der Untersuchung im Fokus?
Der Hauptteil behandelt die detaillierte Bestandsaufnahme, die Planung spezifischer Sanierungsmaßnahmen (Dämmung, Anlagentechnik), die anschließende wirtschaftliche Rentabilitätsrechnung und die umfangreiche thermische Simulation des Gebäudeverhaltens.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit am besten?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen: Energieeinsparverordnung, thermische Gebäudesimulation, Klimawandel-Daten, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, Amortisation und der Vergleich von Simulationssoftware.
Warum spielt der Klimawandel eine Rolle für das Gebäude?
Der Klimawandel beeinflusst die Außentemperaturen signifikant. Dies führt dazu, dass Gebäude, die heute als "sommerlich unkritisch" eingestuft werden, in 20 Jahren Grenzwerte bezüglich Überhitzung überschreiten könnten, was eine Anpassung von Sonnenschutz- und Lüftungskonzepten erfordert.
Welche Herausforderungen traten bei der Simulationssoftware auf?
Die Arbeit dokumentiert Probleme mit der Stabilität der Software IDA ICE sowie Schwierigkeiten bei der effizienten Durchführung von großen Mengen an Parametervariationen, was den Arbeitsprozess erheblich verlangsamt hat.
Wie ist die Wirtschaftlichkeit der Sanierung zu bewerten?
Die Sanierungen sind energetisch sinnvoll und auch wirtschaftlich tragfähig. Die Amortisationsdauer hängt jedoch stark von zukünftigen Energiepreissteigerungen ab; eine jährliche Steigerung von ca. 6 % wäre notwendig, um die Amortisation über den gesamten Betrachtungszeitraum konstant zu halten.
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- Alexander Liebram (Author), 2012, Einfluss des Klimawandels auf das Gebäudeverhalten: Eine energetische und ökonomische Betrachtung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/196032
