Ein durchschnittliches Gebäude braucht viel mehr Heizenergie als ein energieeffizientes Gebäude. Vor 25 Jahren war ein Gebäude mit einem spezifischen Heizölverbrauch von 10 Liter pro Quadratmeter und Jahr wärmetechnisch ein gutes Haus. Heute würde man in der Schweiz dafür keine Baubewilligung mehr erhalten.
In dieser Übersicht werden verschiedene Massnahmen zur Verringerung des Energieverbrauchs aufgeführt. Ausserdem werden Sofortmassnahmen genannt, die keinerlei Investitionen benötigen.
Vermindern von Wärmeverlusten
Die meiste Energie wird zum Heizen (Warmhalten von Räumen) benötigt. Je weniger Wärme nach aussen verloren geht, desto weniger Energie muss zum Heizen aufgewendet werden.
Wärmedämmung: Rund 50 % der Wärme eines Gebäudes geht durch die Wände, das Dach und den Boden verloren. Deshalb ist eine gute Wärmedämmung die wirksamste Massnahme. Ein energieeffizientes Gebäude hat durchgehend 20 cm Dämmstärke und hat keine Kühlrippen wie Balkonplatten.
Fenster: Die Fenster machen etwa 30 % der Wärmeverluste eines Hauses aus. Auf den Sonnenseiten sollten grossflächige Fenster eingesetzt werden. Gute Fenster weisen während der Heizperiode eine positive Energiebilanz auf (die Energie der Sonneneinstrahlung überwiegt die der Wärmeverluste), wenn die Wärme im Raum aufgenommen werden kann. Auf der Schattenseite wäre es besser nur kleine oder keine Fenster zu verbauen.
Lüftung: Weitere 20 % der Wärme geht durch den Luftwechsel verloren. Komfortlüftungsanlagen entziehen der verbrauchten Luft die Wärme und führen sie mit der neuen Luft zurück ins Haus. Dadurch hat man dauernd frische Luft und nur einen geringen Wärmeverlust.
Effiziente Anlagen und Geräte
Neben der Verminderung von Wärmeverlusten spart man mit einer guten Heizungsanlage, Warmwasseraufbereitung, Beleuchtung und mit guten Geräten auch Energie ein. Zusätzlich kann man mit eigenen Kraftwerken sogar Energie produzieren.
Heizung: Mit energieeffizienten Heizungsanlagen kann im Durchschnitt etwa 10 % Energie eingespart werden. Bei einer Heizungserneuerung sollte die Nutzung von Sonnenenergie, Abwärme oder Umgebungswärme, Fernwärme und Biomasse (Holz) geprüft werden. Siehe Heizungsvergleich.
Warmwasser: Der Energieaufwand für das Warmwasser beträgt etwa 15 % des Gesamtenergiekonsums eines alten Wohngebäudes. Bei neuen Gebäuden liegt der Anteil bei 40 %, weil der Warmwasserverbrauch etwa gleich bleibt. In der kalten Jahreszeit ist eine Kombination mit der Gebäudeheizung sinnvoll. Ausserdem sollten eine Abwärmenutzung oder Sonnenkollektoren in Betracht gezogen werden.
Beleuchtung: Der Anteil der Beleuchtung am Haushalts-Stromverbrauch liegt im Bereich von 5 bis 10 %. Der Einsatz von LED und Bewegungsmelder lohnt sich meistens.
Geräte: Beim Geräteersatz ist der Energieverbrauch im Betrieb und im Bereitschaftsmodus (Standby) zu berücksichtigen.
Energieproduktion: Die Produktion von Elektrizität durch erneuerbare Energien wie Photovoltaik, Windkraft, Wasserkraft oder Biogas ist vor allem rentabel, wenn man den Strom selber braucht. In Zukunft wird man auch Strom aus der Gasheizung oder selber produzierten synthetischen Brennstoffen gewinnen.
Sofortmassnahmen
Auch ohne grosse Investitionen kann man Energie sparen. Folgende Massnahmen bieten sich an.
Raumtemperatur: Eine Reduktion der Raumtemperatur um 1 °C senkt den Energieverbrauch um 6 %. Bei längerer Abwesenheit oder in unbenützte Räumen kann die Innentemperatur bis auf 6 °C abgesenkt werden. Das Aufheizen benötigt weniger Energie als das Durchheizen.
Lüften: Ein dauernd schräg gestelltes Fenster unter einem Heizkörper verursacht bis zu 1500 kWh (150 Liter Heizöl) Wärmeverlust pro Jahr. Durch Stosslüften (kurzzeitiges Durchlüften der Räume) wird die Luft ohne viel Energieaufwand erneuert.
Abschalten: Was nicht benötigt wird, sollte abgeschaltet werden, wenn möglich automatisch, vor allem bei hohen Leistungen und langen Pausen.
Leistungsanpassung: Es soll jeweils nur soviel geliefert werden, wie benötigt wird. Zum Beispiel benötigt eine Umwälzpumpe auf einer tiefen Stufe weniger Energie.
Systemwahl: Für viele Aufgaben gibt es verschiedene Lösungen. Zum Beispiel ist für die schnelle Erwärmung eines Babyschoppens ein Mikrowellenofen die energetisch beste Lösung.
Unterhalt: Mit einem guten Unterhalt wie zum Beispiel dem Reinigen von Filter oder Wärmetauscher reduziert man nicht nur die Energiekosten, man erhöht auch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer.
Vergleich Neubau und Sanierung
Bei der Realisierung von energieeffizienten Gebäuden gibt es Unterschiede zwischen einem Neubau und einer Gebäudesanierung.
Neubau
Bei einem Neubau liegen die Mehrkosten eines energetisch sehr guten Gebäudes gegenüber einem, das den minimalen Energiestandard gerade einhält, bei 5 bis 15 %. Damit kann der Heizenergiebedarf deutlich reduziert werden. Ein energieeffizientes Gebäude hat eine kompakte nach Süden offene Form, eine etwas dickere Dämmung, etwas bessere Fenster, nur wenig Wärmebrücken, Sonnenkollektoren für das Warmwasser und vielleicht eine Komfortlüftungsanlage oder wenigstens die Vorbereitung für die erforderlichen Luftkanäle. Bei der Ausrüstung sollten energiesparende Grossgeräte und Beleuchtungskörper gewählt werden.
Sanierung
Durch eine wärmetechnische Gebäudesanierung kann der Heizenergieverbrauches um bis zu 80 % reduziert werden. Bei den momentan relativ tiefen Energiepreisen würde sich so eine Investition bei einem Durchschnittshaus erst nach etwa 50 Jahren auszahlen. Das Leben in einem gut gedämmten Haus ohne kalten Ecken und Durchzug ist komfortabler und wenn eine energetische Gebäudesanierung mit sowieso erforderlichen Renovationsarbeiten wie Fensterersatz verrechnet wird, lohnt sie sich noch mehr. Zusätzlich gibt es noch staatliche Beiträge und man kann Steuerabzüge machen (am besten über 3 Jahre).
Kosten und Nutzen einer Gebäudesanierung
Mit einer energetischen Gebäudesanierung kann sehr viel Heizenergie eingespart und der Wohnkomfort gesteigert werden. Die grössten Energieeinsparpotentiale stecken in einer guten Wärmedämmung der Aussenwände und des Daches, sowie im Ersatz der Fenster. In diesem Beitrag werden neben der Energieeinsparung auch die Kosten und die Rückzahldauer am Beispiel eines Musterhauses aufgezeigt.
Eine energetische Gebäudesanierung bringt eine erhebliche Komfortverbesserung durch eine behagliche Innentemperatur im Winter und Sommer. Ausserdem ist sie eine gute Gelegenheit, Verbesserungen, Modernisierungen und Verschönerung an einem Gebäude zu realisieren.
Mit Energiekosten von 10 Rappen pro kWh Heizenergie (1 Franken pro Liter Heizöl) liegt die Rückzahldauer der Sanierungskosten im Bereich von 50 Jahren. Mit der Kombination von erforderlichen Arbeiten für den Erhalt des Gebäudes sowie Förderbeiträgen (Bund, Kanton, Gemeinde) und Steuerabzügen verbessert sich die Rentabilität.
Bei den derzeitigen Energiekosten ist die Rückzahldauer von Sanierungsmassnahmen aus rein energetischen Gründen sehr lang. Da bei den meisten Sanierungsmassnahmen der Arbeitsanteil dominiert, sollte nicht am Material gespart werden. Wenn sanieren, dann mit einer guten Dämmstärke (Richtgrösse etwa 20 cm) und guten Fenstern (Richtgrösse U-Wert 1 W/m²K für das ganze Fenster, nicht nur das Glas).
Das Sanierungspotential lässt sich am einfachsten über den Heizenergieverbrauch abschätzen. Wenn pro Quadratmeter beheizter Fläche (inklusive Mauergrundflächen) mehr als 100 kWh Energie (10 Liter Heizöl oder 10 m³ Erdgas) im Jahr verbraucht wird, dann kann eine energetische Sanierung während der Lebensdauer der Massnahmen rentabel sein.
Thermografische Gebäudeaufnahmen bringen bei einem schlecht gedämmten Gebäude nur die Einsicht, dass viel Wärme verloren geht. Diese Erkenntnis erhält man aber auch, wenn keine oder nur eine geringe Wärmedämmschicht vorhanden ist, denn auch dicke Mauern (Ausnahme: spezielle Isoliersteine) haben nur eine geringe Isolationswirkung. Thermografische Analysen sind aber ein sehr gutes Werkzeug um die Qualität einer Sanierung oder eines Neubaus zu kontrollieren.
Beispiel einer energieeffizienten Sanierung an einem Musterhaus
Dieses Anschauungsbeispiel soll einen Eindruck von den Kosten und Einsparungen einer Gebäudesanierung vermitteln. Als Model wird folgendes Beispielhaus verwendet:
Einfamilienhaus mit 200 m² beheizter Fläche
| Als Altbau | Nach Sanierung | |
|---|---|---|
| Wärmedämmung | 4 cm | 20 cm |
| Wärmeleitwert U-Wert Dach, Fassade | 0.7 W/m²K | 0.2 W/m²K |
| Jährlicher Heizölverbrauch | 4000 l/a | 400 l/a |
| Spezifischer Heizölverbrauch | 20 l/m²a | 2 l/m²a |
Bei den untenstehenden Zahlen wurde ein Energiepreis von 10 Rp./kWh angenommen. Die Sanierungskosten haben eine Genauigkeit von ±25%, Förderbeiträge und Steuervergünstigungen sind nicht eingerechnet.
Einfamilienhaus vor und nach der Sanierung
| Als Altbau | Nach Sanierung | Einsparung | Kosten | Payback Zeit | |
|---|---|---|---|---|---|
| Einheiten | kWh/a | kWh/a | kWh/a | CHF | Jahre |
| Wärmeverluste | 38'000 | 13'800 | 24'200 | 140'000 | 60 |
| Dach 100 m² (Estrichboden) | 6'000 | 1'700 | 4'300 | 10'000 | 20 |
| Fassade 150 m² | 9'000 | 2'600 | 6'400 | 40'000 | 60 |
| Boden, Keller unbeheizt (Sanierung Kellerdecke) | 2'500 | 1'700 | 800 | 5'000 | 60 |
| Wärmebrücken (teilweise aufwendige Massnahmen) | 2'500 | 1'000 | 1'500 | 20'000 | 130 |
| Fenster 50 m² (neu mit U-Wert 1,0 W/m²K) | 11'000 | 4'300 | 6'700 | 40'000 | 60 |
| Lüftung (saniert mit Komfortlüftung) | 7'000 | 2'500 | 4'500 | 25'000 | 60 |
| Energiegewinn | 9'000 | 11'200 | 2'200 | ||
| Sonne (bei Sanierung Fenster Südseite) | 7'500 | 10'000 | 2'500 | 20'000 | 80 |
| Innerer Wärmegewinn (saniert bessere Geräte) | 1'500 | 1'200 | -300 | Stromeinsparung | |
| Erforderliche Heizenergie | 29'000 | 2'600 | 26'400 | ||
| Warmwasser (Sonnenkollektoren, Energiesparbrausen) | 4'000 | 800 | 3'200 | 15'000 | 50 |
| Verluste der Heizung (saniert neue kleinere Heizung) | 7'000 | 600 | 6'400 | 10'000 | 16* |
| Total: Heizenergieverbrauch | 40'000 | 4'000 | 36'000 | 185'000 | 50 |
* Als Einzelmassnahme, ohne Sanierung der Gebäudehülle, bringt der Ersatz der Heizung eine geringere Energieeinsparung, ausser wenn die Heizung viel zu gross ist. (Heizungsdimensionierung).
Nutzen und Kosten eines energieeffizienten Neubaus
Bei einem Neubau sind die Mehrkosten eines energetisch sehr guten Gebäudes gegenüber einem üblichen Gebäude bedeutend tiefer, so dass sich Ausführungen bis auf einen Energieverbrauch von 20 kWh (2 Liter Heizöl) pro Quadratmeter und Jahr lohnen.
Der Heizenergieverbrauch eines energieeffizienten Gebäudes liegt bis zehnmal tiefer als der eines schlechten Altbaus, oder bis fünfmal tiefer als der eines 30-jährigen "Neubaus". In diesem Beitrag werden die einzelnen Wärmeverluste und die Energiegewinne analysiert sowie Tipps zur Reduktion beziehungsweise Steigerung dieser gegeben. Ausserdem wird der Heizwärmeverlust eines Einfamilienhauses vor und nach einer energetischen Sanierung verglichen.
Der Heizenergieverbrauch eines Gebäudes wird von 3 Bereichen beeinflusst. Den Wärmeverlusten durch die Aussenhülle, dem Warmwasser und Heizungsverlusten sowie dem Energiegewinn durch die Sonne und die Bewohner.
Wenn man die Energieverluste über die einzelnen Elemente der Gebäudeoberfläche vor und nach einer "perfekten" Sanierung vergleicht, erkennt man, dass die prozentualen Anteile ähnlich sind. Bei einem Neubau können die Wärmeverluste in den Boden (Keller) deutlich tiefer liegen, bei einer Sanierung wäre der Aufwand unverhältnismässig hoch. In der untenstehenden Abbildung sind die Energieverluste proportional zur dargestellten Fläche. Die Reduktion der Wärmeverluste beläuft sich in diesem Beispiel auf 64 %.
Wärmeverluste durch die Aussenhülle
Das Grundkonzept eines energetisch guten Gebäudes ist eine durchgehende Wärmedämmschicht über die beheizte Gebäudeoberfläche. Dadurch werden Wärmebrücken und Lecks vermieden.
- Dach: Mit einer dicken Wärmedämmschicht können die Wärmeverluste durch das Dach reduziert werden. Bei Holzkonstruktionen ist das Abdichten des Daches gegen das Entweichen von feuchter Luft wichtig, damit das Holz durch sich ansammelndes Kondenswasser nicht fault.
- Fassade: Wie beim Dach werden die Wärmeverluste mit einer Wärmedämmschicht vermindert. Bei einer Innendämmung besteht die Gefahr bei hoher Raumfeuchte, dass sich hinter der Dämmung Kondenswasser sammelt und Schaden anrichtet.
- Boden oder Keller: Die Wärmedämmung zum Erdreich wird aus praktischen Gründen bei Sanierungen meistens von innen gemacht. Bei Neubauten sollte das ganze Gebäude auf eine Wärmedämmung (zum Beispiel Schaumglas) gestellt werden.
- Wärmebrücken: Wärmebrücken sind ungewollte Kühlrippen (Wärmeleiter nach aussen) eines Gebäudes. Zum Beispiel eine Betondecke, welche auch Balkonboden ist. Viele Wärmebrücken sind im Bereich des Erdreichs, bei Brüstungen, Fenster- und Türeinfassungen vorhanden. Es gibt auch punktuelle Wärmebrücken, zum Beispiel bei der Befestigung von Fassadenteilen mit metallischen Elementen. Bei einer energetischen Gebäudesanierung sollte man sich auf grosse oder mit geringem Aufwand korrigierbare Wärmebrücken beschränken, denn die Graue Energie sollte auch berücksichtigt werden.
- Fenster: In den letzten 15 Jahren hat sich die Wärmedämmfähigkeit von Fensterglas um den Faktor 3 verbessert. Die heutigen Gläser haben innen eine spezielle Reflexionsschicht, welche die Strahlungsverluste reduziert. 3 Scheiben vermindern die Wärmeübertragung des dazwischen zirkulierenden Gases besser als 2 Scheiben. Die heutigen Fenstergläser haben im Gegensatz zu früher einen besseren Wärmedämmwert pro Fläche (U-Wert von 0,6 W/m²K) als der Fensterrahmen, welcher auch verbessert wurde. Das heisst, heute hat ein grosses Fenster ohne Sprossen einen besseren U-Wert als viele kleine Fenster mit der gleichen Fläche.
- Lüftung: Ein üblicher Altbau hat vor allem im Bereich der Fenster, Türen und im Dach Leckstellen, welche für Frischluft sorgen. Dieser Luftwechsel verursacht in der kalten Jahreszeit aber einen erheblichen Wärmeverlust über die entweichende warme Luft. Gute Neubauten sind ziemlich luftdicht, die Dichtigkeit kann mit einem sogenannten Blower-Door-Test überprüft werden. Um den immer noch erforderlichen Luftwechsel zu ermöglichen, sollten die Bewohner die Räume regelmässig kurz lüften, indem die Fenster für ein paar Minuten geöffnet werden. Ein dauerndes Schrägstellen der Fenster in der kalten Jahreszeit verursacht einen Wärmeverlust von bis 1500 kWh pro Jahr. Um den Wärmeverlust durch das Lüften zu reduzieren, werden immer öfter Komfortlüftungsanlagen eingebaut. Die warme "verbrauchte" Luft wird in der Küche und den Toiletten über Rohrleitungen abgesaugt, im Lüftungsgerät übergibt sie ihre Wärme der kalten Aussenluft, welche in den Wohn- und Schlafbereich geführt wird. Der Wärmeverlust über den Luftwechsel kann damit mehr als halbiert werden.
Warmwasser und Verluste der Heizung
- Warmwasser: Der Warmwasserverbrauch hängt stark von den Bewohnern ab. Im Allgemeinen wird für das Baden und Duschen am meisten Warmwasser verbraucht. Mit Energiesparbrausen und kurzer Duschdauer kann der Warmwasserverbrauch um mehr als die Hälfte reduziert werden. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, das Warmwasser über eine Sonnenkollektoranlage oder einen Wärmepumpenboiler aufzubereiten und so Energie einzusparen.
- Heizungsverluste: Eine übliche Ölfeuerung hat einen Verbrennungswirkungsgrad von über 92 %. Da die meisten Heizungen eine viel höhere Leistung haben, als benötigt wird und für das Anfahren auch Energie brauchen, sinkt der Gesamtwirkungsgrad auf etwa 85 %. Bei "schlechten" Heizungen kann dieser Wert auch tiefer sein, vor allem wenn die Heizung das ganze Jahr in Betrieb ist.
Energiegewinn
In einem Gebäude gibt es nicht nur Wärmeverluste sondern auch Wärmegewinne.
- Sonneneinstrahlung: Ein gutes Fenster auf der Südseite gewinnt durch die Sonneneinstrahlung in der kalten Jahreszeit mehr Wärme für das Gebäude, als es durch die Temperaturdifferenz Wärme verliert. Bedingung ist, dass die Sonnenstrahlung in den Raum eindringen kann und dass hinter dem Fenster die Wärme aufgenommen werden kann (Steinboden, Steinwände) . Durch grosszügige Fensterflächen zwischen der Südost- und Südwestseite und keine oder nur wenige kleine Fenster in den übrigen Himmelsrichtungen kann ein erheblicher Energiegewinn erzielt werden. Es gibt Gebäude, sogenannte Passiv- oder Nullenergiehäuser, welche mit diesem Trick keine Heizung mehr brauchen. In der warmen Jahreszeit muss für eine äussere Abschattung der besonnten Fenster gesorgt werden, damit es in den Räumen nicht zu heiss wird. Es gibt auch Fassadensysteme, welche die Sonneneinstrahlung nutzen, Stichwort "Transparente Wärmedämmung".
- Innerer Wärmegewinn: Als innerer Wärmegewinn wird die Abwärme der Bewohner, Geräte und Anlagen während der Heizperiode bezeichnet. Bei einem hohen Warmwasserverbrauch kann auch eine Wärmerückgewinnung aus dem Abwasser zum Wärmegewinn beitragen. Eine gezielte Vergrösserung dieser Abwärme ist energetisch nicht sinnvoll, da diese einen erhöhten Stromkonsum bewirken. In einem energieeffizienten Gebäude wird darauf geachtet, dass man Haushaltsgeräte mit einem hohen Wirkungsgrad und Elektronikgeräte mit geringen Standby-Verlusten einsetzt, da Elektrizität wertvoller als Raumwärme ist.