Wichtige Neuerungen im Überblick

Die Vornormenreihe DIN V 18599 „Energetische Bewertung von Gebäuden“ stellt ein Verfahren zur Bewertung der Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden zur Verfügung. Die Berechnungen erlauben die Beurteilung aller Energiemengen, die zur bestimmungsgemäßen Heizung, Warmwasserbereitung, raumlufttechnischen Konditionierung und Beleuchtung von Gebäuden notwendig sind.

Die Vornormenreihe ist dafür geeignet, den langfristigen Energiebedarf für Gebäude oder Gebäudeteile zu ermitteln und die Einsatzmöglichkeiten erneuerbarer Energien für Gebäude abzuschätzen. Die mit der Vornormenreihe DIN V 18599 durchgeführte Energiebilanz folgt einem integralen Ansatz. Das bedeutet, dass eine gemeinschaftliche Bewertung des Baukörpers, der Nutzung und der Anlagentechnik unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen erfolgt. Die Vornormenreihe knüpft dabei in sinnvoller Weise an bestehende Normen und Berechnungsmethoden an.

Überarbeitung rechtzeitig vor dem GEG abgeschlossen

Die Vornormenreihe DIN V 18599 wurde als fünfte Ausgabe im Juli 2018 vom verantwortlichen Gemeinschaftsarbeitsausschuss „Energetische Bewertung von Gebäuden“ der DIN-Normenausschüsse „Bauwesen“ (NABau), „Heiz- und Raumlufttechnik sowie deren Sicherheit“ (NHRS) und „Lichttechnik“ (FNL) zur überarbeiteten Neuveröffentlichung freigegeben. Der Inhalt wurde in den letzten Jahren von den zuständigen Arbeitsausschüssen der im Gemeinschaftsausschuss beteiligten DIN-Normenausschüsse aktualisiert und an die technischen Entwicklungen angepasst. Die Zeit zwischen der Herausgabe der vierten Ausgabe im Jahr 2016 und der fünften Ausgabe im Jahr 2018 wurde auch für eine umfängliche Validierung des Normenwerks genutzt.

Mit der angestoßenen Novellierung des Energieeinsparrechts ist die Zusammenführung des Energieeinsparungsgesetzes (EnEG), der Energieeinsparverordnung (EnEV) und des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) zum Gesetz zur Einsparung von Energie und zur Nutzung Erneuerbarer Energien zur Wärme- und Kälteerzeugung in Gebäuden, kurz Gebäudeenergiegesetz (GEG), vorgesehen.

Nach derzeitigem Stand (Oktober 2018) ist es vorgesehen, dass das GEG auf die aktuellen Teile 1 bis 11 der Vornormenreihe DIN V 18599 mit Ausgabedatum 2018‑09 verweist. Damit werden dann der EnEV- und EEWärmeG-Bezug auf die Ausgabe 2011-12 und die 2013-05 herausgegebenen Berichtigungsblätter zu den Teilen 1, 5, 8 und 9 der Fassung von 2011 ersetzt.

Das Erscheinungsdatum des Teils 12 (Tabellenverfahren Wohngebäude) liegt prozedurbedingt immer mindestens sechs Monate nach Erscheinen der Teile 1 bis 11, da die Berechnung der Tabellenwerte erst erfolgen kann, wenn an den Normenteilen keine Änderungen mehr vorgenommen werden können. Dies ist auch für die aktuelle Fassung der Norm der Fall, so dass die Neufassung von Teil 12 erst im Jahr 2019 zu erwarten ist.

Parallel wird im Auftrag des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) ein Tabellenverfahren für einfache Nichtwohngebäude entwickelt, das für die nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) zulässigen Einzonengebäude verwendet werden kann. Auch dieses wird als Normenwerk in 2019 erwartet.

Hans Erhorn, Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) und Sebastian Edelhoff, Deutsches Institut für Normung e. V. (DIN)

DIN V 18599 – Teil 1: Allgemeine Bilanzierungsverfahren, Begriffe, Zonierung und Bewertung der Energieträger

Teil 1 der Normenreihe liefert einen Überblick über das Vorgehen bei der Berechnung des Nutz-, End-, und Primärenergiebedarfs für die Beheizung, Kühlung, Beleuchtung und Warmwasserbereitung für Gebäude. Es werden allgemeine Definitionen bereitgestellt, die übergreifend für alle Normteile gelten. Das Grundprinzip der Bilanzierung (Zonierung und Verrechnung), die gewerkeweise Bilanzierung von der Nutz- zur Endenergie sowie die gewerkeübergreifende Gesamtbilanz von End- und Primärenergie wurden beibehalten. Die Überarbeitung von Teil 1 umfasst im Wesentlichen einen erweiterten Begriff der Endenergie, die Aufnahme des Anwenderstroms in die Bilanzierung, eine alternative Darstellung der Energiebilanz, die Aktualisierung der Primärenergiefaktoren und Ergänzungen von CO₂-Äquivalenten sowie einige Klarstellungen im Bereich der Erhebung geometrischer Daten.

Erweiterte Endenergiebilanz

Die gesamte Endenergie des Gebäudes Q_f ergibt sich aus den von außen zugeführten Mengen Q_f,in und den innerhalb der Bilanzgrenzen selbst produzierten oder technisch nutzbar gemachten Mengen (z. B. Photovoltaikstrom, Solarwärme, Erd- oder Umweltwärme von Wärmepumpen). Im Rahmen öffentlich-rechtlicher Belange zählt dabei nur der erstgenannte Anteil. Im Sektor Niedrigst-, Null- und Plusenergiegebäude interessieren auch die Energieflüsse innerhalb der Bilanzgrenzen. Ergänzend zu der allgemeinen Endenergiebilanz enthält der Anhang F daher auch Berechnungsvorschriften für:

• die gesamte Endenergie Q_f
• die innerhalb der Bilanzgrenzen nutzbar gemachte oder produzierte Endenergie Q_f,prod
• den Selbstnutzungsanteil der produzierten Endenergien _f,use
• den Rückspeiseanteil der produzierten Endenergien _f,out
• den Eigenversorgungsanteil der Endenergien _f,self
• den Fremdversorgungsanteil der Endenergien _f,in

Die Überarbeitung des Teils 1 umfasst im Wesentlichen einen geänderten Umgang mit den Umweltenergien als Energieträger.

Anwendungsstrom

Um die Bilanzierung universeller zu gestalten, enthält die Endenergiebilanz auch den Anteil für Anwendungsstrom (bei Wohngebäuden ist dies der Haushaltsstrom). Diese Erweiterung zielt nicht auf EnEV-Nachweise, sondern auf die Bilanzierung von Niedrigst-, Null- und Plusenergiegebäuden ab. Die Größe kann im künftigen energiesparrechtlichen Nachweis optional verwendet werden.

Alternative Darstellung der Energiebilanz

Im neuen Anhang E wird die Energiebilanzierung der Prozessschritte zwischen Nutz- und Endenergie (Übergabe, Verteilung, Speicherung, Erzeugung) mit Aufwandszahlen dargestellt. Das korrespondiert mit dem Beiblatt 3 (Dokumentation), in dem die Energiebilanz parallel jeweils additiv mit Verlustenergiemengen und multiplikativ mit Aufwandzahlen ausgewiesen wird. Darüber hinaus wird auch beispielhaft eine gemischte Darstellung der Energiebilanz beschrieben, in der additive Größen (Verluste der Übergabe, Verteilung und Speicherung) sowie Aufwandszahlen (Erzeugung) Verwendung finden.

Primärenergiefaktoren und CO-Äquivalente

Die Primärenergiefaktoren wurden passend zur Endenergiebilanz neu geordnet. Es wird unterschieden in Primärenergiefaktoren für Endenergien, die:

• dem Bilanzraum zugeführt werden (fossile und biogene Brennstoffe, Nah- und Fernwärme, Fernkälte, Strom als Netzmix);
• innerhalb der Bilanzgrenzen nutzbar gemacht werden (Strom aus PV und Windkraft, thermische Umweltenergien, Abwärme aus Prozessen);
• aus dem Bilanzraum abgeführt werden (Strom, thermische Energie, Abwärme), für die entsprechend ein Verdrängungsmix gilt.

Darüber hinaus wurden die Primärenergiefaktoren in Tabelle A.1, insbesondere die von Strom und biogenen Brennstoffen, überarbeitet sowie die Standardwerte für „Nah- und Fernwärme aus Heizwerken mit regenerativen Brennstoffen bzw. Energieträgern“ gestrichen.

Ferner wurden CO₂-Äquivalente in Tabelle A.1 hinzugefügt, in den Begriffserläuterungen sowie den Berechnungsvorschriften in Abschnitt 5.7 sowie im Anhang A.

Geometrische Daten

Als Bezugsfläche der Vornorm DIN V 18599 gilt weiterhin die Nettogrundfläche A_NGF. Da diese Fläche im Wohnungsbau oft nicht bekannt ist, wurden zusätzlich pauschale Umrechnungsformeln ergänzt. Mit diesen kann auf Basis einer bekannten Wohnfläche A_Wohn oder der Nutzfläche A_N die Nettogrundfläche näherungsweise bestimmt werden.

Auch die vormals in der EnEV verankerte Bestimmungsformel für die Nutzfläche A_N und das belüftete Volumen V_L im Wohnungsbau (jeweils aus dem umbauten Volumen V_e) sind nun in den Teil 1 direkt aufgenommen und präzisiert. Somit muss die EnEV-Nachfolgeverordnung diese Datenbestimmung nicht mehr regeln.

Prof. Dr.-Ing. Kati Jagnow, Hochschule Magdeburg-Stendal

DIN V 18599 – Teil 2: Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen von Gebäudezonen

DIN V 18599-2 bildet die Grundlage der Bilanzierung des Nutzenergiebedarfs für Heizen und Kühlen einer Gebäudezone (Heizwärme- und Kältebedarf). Die wesentlichen Überarbeitungen des Teils 2 der DIN V 18599 sind im Folgenden zusammengefasst dargestellt.

Transmissionswärmetransferkoeffizienten, Temperatur in angrenzenden Räumen und Temperatur-Korrekturfaktoren

Beim vereinfachten Ansatz zur Ermittlung der Temperatur in angrenzenden unbeheizten Zonen mittels F_x -Werten (Temperatur-Korrekturfaktoren) wurden die Temperatur-Korrekturfaktoren (Tabelle 5) ergänzt um den Fall „Wände und Decken zu niedrig beheizten Räumen“ (Räume mit Innentemperaturen zwischen 12 °C und 19 °C, z. B. Treppenhäuser). Für Bauteile des unteren Gebäudeabschlusses wurden neue Berechnungswerte aufgenommen.

Ferner wurde der vereinfachte Ansatz für die Bestimmung der mittleren Temperatur in ungekühlten Zonen (Kühlfall) überarbeitet und die Temperatur in einem Keller festgelegt, an den eine gekühlte Zone angrenzt.

Die rechnerische Bewertung der Wärmetransmission über Wärmebrücken wurde grundsätzlich neu gestaltet. Außerdem wurde ein Transmissionswärmetransferkoeffizient für zweidimensionale Wärmebrücken definiert, der zu den Transmissionswärmesenken und -quellen nach außen addiert wird. Damit ist die Temperaturdifferenz innen/außen entsprechend zugeordnet. Die doppelte Berücksichtigung einer reduzierten Temperaturdifferenz, die bislang fallweise aufgetreten ist, wird damit ausgeschlossen. Die Wärmebrücken werden mittels des Wärmebrückenkorrekturwertes U_WB erfasst und in die Bilanz einbezogen. Dieser Wärmebrückenkorrekturwert kann wie bislang pauschal angesetzt oder individuell aus Wärmebrückenkatalogen oder Berechnungen ermittelt werden. Die Vorgehensweise für letztgenannte Fälle wurde in einen neuen Anhang H aufgenommen. Außerdem können nun die Wärmebrückenkorrekturwerte analog zur Vorgehensweise bei KfW-Nachweisen angepasst werden.

Strahlungswärmequellen und -senken, interne Wärme- und Kältequellen

Die Standardwerte für Kennwerte für Gläser und Sonnenschutzvorrichtungen in DIN V 18599-2 wurden angepasst, indem die Anhaltswerte für die Bemessung und die Bezeichnungen für Konstruktionsmerkmale der Glastypen aus DIN 4108-4 berücksichtigt wurden. Neu aufgenommen sind Kennwerte für schaltbare Gläser.

Der Parameter a, der die Aktivierung des Sonnenschutzes bewertet, kann nun auch für die Bewertung des Kühlfalls bei Wohngebäuden herangezogen werden. Dabei sind die entsprechenden Werte in Tabelle A.4 des Normenblattes für manuellen oder zeitgesteuerten und in Tabelle A.5 für intensitätsgesteuerten Betrieb jeweils für das Sommerhalbjahr heranzuziehen.

Heizlast

Anhang B berücksichtigt bei der Bestimmung der erforderlichen maximalen Heizleistung eine mechanische Lüftungsanlage. Hier wird – wie im Fall ohne mechanische Lüftung – der Heizleistungsanteil infolge Lüftung mit einem Faktor 0,5 gemindert. Weitere Präzisierungen in diesem Abschnitt betreffen den Abgleich mit den Normteilen 3 und 6.

Temporärer Wärmeschutz

Ein neuer informativer Anhang G behandelt die Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten für transparente Bauteile mit äußeren und inneren Abschlüssen. Liegt ein Abschluss (z. B. ein Rollladen) vor, kann der Wert für den Wärmedurchgangskoeffizienten des betreffenden transparenten Bauteils gemäß des Ansatzes in DIN EN ISO 13790 korrigiert und zur Berechnung des Transmissionswärmestroms als effektiver Wärmedurchgangskoeffizient U_tr,eff einfließen. Der kombinierte Wärmedurchgangskoeffizient für das transparente Bauteil mit geschlossenem Abschluss U_tr,sh, der zur Berechnung des effektiven Wärmedurchgangskoeffizienten benötigt wird, wird gemäß DIN EN ISO 10077-1 [4] in Verbindung mit DIN EN 13125 bestimmt. Der dimensionslose Anteil der akkumulierten Temperaturdifferenz, der für das Verfahren weiterhin erforderlich ist, wurde für den Zeitraum mit geschlossenem Abschluss f_sh in Anhang G aufgenommen.

Prof. Dr.-Ing. Anton Maas, Universität Kassel

DIN V 18599 – Teil 3: Nutzenergiebedarf für die energetische Luftaufbereitung

Teil 3 der Normenreihe DIN V 18599 beschreibt die Berechnung des Nutzenergiebedarfs für die thermische Luftaufbereitung und des Endenergiebedarfs für die Luftförderung in raumlufttechnischen Geräten mit Schwerpunkt Nichtwohngebäude. Der Nutzenergiebedarf setzt sich zusammen aus dem Energiebedarf für die Funktionen Heizen, Kühlen, Befeuchten, Entfeuchten von Außenluft auf einen definierten Zuluftzustand. Weiterhin wird der Rechengang zur Bestimmung des elektrischen Energiebedarfs von Ventilatoren zur Luftförderung beschrieben.

Das Berechnungsverfahren ist wie bisher implizit auf Basis von Energiekennwerten aufgebaut. Das bietet den Vorteil, dass das Verfahren auch für Handrechnungen, z. B. zur Ergebniskontrolle, geeignet ist. Eine einfache Handhabung geht jedoch immer zu Lasten der Flexibilität. Die aktuelle Überarbeitung des Teils 3 für die 2016er- bzw. 2018er-Ausgabe berücksichtigt die in Teil 7 beschriebene bedarfsabhängige Lüftung in Abhängigkeit von Präsenz und Raumluftqualität. Mit der Neufassung werden auch Kombinationen aus kühllastabhängig und bedarfsabhängig geregelten Variabel-Volumenstrom-Systemen berechenbar. Zudem wurde die bedarfsabhängige Lüftung in das Verfahren zur Berechnung des elektrischen Energiebedarfs von Ventilatoren eingearbeitet.

Heiko Schiller, schiller engineering, Hamburg

DIN V 18599 – Teil 4: Nutz- und Endenergiebedarf für Beleuchtung

Teil 4 der Normenreihe DIN V 18599 ermöglicht die Ermittlung des Nutz- und Endenergiebedarfs für Beleuchtungszwecke unter Berücksichtigung des künstlichen Beleuchtungssystems, der Tageslichtversorgung, von Beleuchtungskontrollsystemen und der Nutzungsanforderungen. Die Überarbeitung des Normenteils im Bereich Beleuchtung bringt fünf wesentliche Neuerungen:

• vereinfachte Bestimmung des mit Tageslicht versorgten Bereichs,
• installierte elektrische Leistung (Aktualisierung LED-Daten),
• installierte elektrische Leistung (Bewertung vertikaler Beleuchtungsstärken),
• Tageslichtbewertung (Bewertung Dachoberlichter mit Sonnen- oder Blendschutz),
• Formblätter (Handrechenverfahren).

Tageslichtversorgte Bereiche

Zur Ermittlung der mit Tageslicht versorgten Bereiche bei Fassaden waren bisher Informationen über die Geometrie des angrenzenden Raums mit zu berücksichtigen. Vereinfachend können diese Bereiche nun rein aus Geometrieparametern der Fassade selbst abgeleitet werden. Das ermöglicht in der Anwendung des Verfahrens in der Praxis eine vereinfachte und schnellere Spezifikation (z. B. in der Berechnungs- und Nachweissoftware).

Aktualisierung LED-Daten

Die Effizienzen (Lichtausbeuten) der unterschiedlichen LED-Produkte haben sich seit der Ausgabe 2011 der Vornorm erheblich verbessert. LED-Produkte stellen mittlerweile den Großteil des Marktvolumens in der Allgemeinbeleuchtung dar. Um das Produktportfolio bezüglich des energetischen Verhaltens differenzierter als bisher einstufen zu können, wurden die bisherigen Klassen „Ersatzlampen“ und „LEDs in LED-Leuchten“ weiter unterteilt und mit aktuellen Bewertungsfaktoren (Stand 2018) basierend auf Querauswertungen unterschiedlicher Lampen- und Leuchtenhersteller parametriert. Diese wurden über den Anpassungsfaktor k_L in das Tabellenverfahren übernommen.

Bewertung vertikaler Beleuchtungsstärken

Zur Ermittlung der elektrischen Bewertungsleistung werden in DIN V 18599 bisher nur Werte der horizontalen Beleuchtungsstärke berücksichtigt. So wird für die Nutzung in Tabelle 5 der DIN V 18599-10 die Höhe einer horizontalen Nutzebene angegeben. Dagegen werden vertikale Flächen nicht einbezogen. Allerdings werden für zahlreiche Nutzungen, wie z. B. die Beleuchtung von Schulen, Kaufhäusern und Bibliotheken, Anforderungen an die vertikale Beleuchtungsstärke gestellt. In diesen Bereichen der Sehaufgabe kommt es dadurch häufig zu Fehlbeurteilungen der Beleuchtungsverhältnisse und damit zu Fehlplanungen mit unrealistischen Werten des Energiebedarfs.

Daher wurden die Verfahren zur vereinfachten Ermittlung (Tabellen- und Wirkungsgradverfahren) zur Bestimmung der erforderlichen elektrischen Bewertungsleistung zum Erreichen bestimmter Beleuchtungsstärken auf horizontalen Flächen auch für die Anwendung auf vertikalen Flächen modifiziert. Es wurde ein zusätzlicher Anpassungsfaktor zur Berücksichtigung der Beleuchtung vertikaler Flächen k_vb eingeführt. Dieser wird in Abhängigkeit des Verhältnisses der horizontalen Flächen mit Regalgängen zu der gesamten Grundfläche des Raums parametriert. In DIN V 18599-10, Tabelle 5, wurden hierzu für die Nutzungen 6 „Einzelhandel, Kaufhaus“, 20 „Lager, Technik,  Archiv“, 29 „Bibliothek, Freihandbereich“, 30 „Bibliothek, Magazin und Depot“ und 41 „Lagerhallen und Logistikhallen“ Richtwerte angegeben. Für die Beleuchtung der vertikalen Tafelfläche in Schulklassenzimmern wird dagegen ein pauschaler auf die Grundfläche bezogener jährlicher Endenergiebedarf QTB,rel = 1,25k_L in kWh/m2a angesetzt.

Bewertung Dachoberlichter

Bisher wurde für konventionelle Dachoberlichtsysteme ohne Sonnenschutzfunktion in DIN V 18599-4 eine gesamte jährliche relative Nutzbelichtung ermittelt und zur Bewertung des Einflusses der Tageslichtversorgung auf den Endenergiebedarf für Beleuchtung herangezogen. Das Modell wurde strukturell dahingehend erweitert, dass die Einflüsse nun getrennt mit nicht aktiviertem und aktiviertem Sonnenschutz analysiert und optimiert werden können. Hierzu wurde die relative Nutzbelichtung differenziert in eine relative Nutzbelichtung bei Sonnen- oder Blendschutz nicht aktiviert und eine relative Nutzbelichtung bei Sonnen- oder Blendschutz aktiviert.

Handrechenverfahren

Im informativen Anhang von DIN V 18599-4 wurden Formblätter aufgenommen. Diese ermöglichen eine zügige Abschätzung des Energiebedarfs der Beleuchtung in Form von Handrechnungen. Sie sind beispielsweise für Anwender mit geringen lichttechnischen Kenntnissen oder für die Nutzung in Ausbildung und Lehre geeignet. Mit den Blättern können alle über vertikale Fassaden mit Tageslicht versorgten Bereiche einer Zone in nur einem Berechnungsbereich abgebildet werden. Gegebenenfalls zu beachtende Vereinfachungen ergeben sich durch Pauschalierungen und den Verzicht auf Berechnungsoptionen des Hauptverfahrens.

Dr. Jan de Boer, Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart

Die wesentlichen Neuerungen der Teile 5 bis 11 sowie der in Vorbereitung befindliche neue Teil 12 folgen in den nächsten Ausgaben.