Rechenprogramme

Sanierungs-Konfigurator online

(20. Juni 2013) Um das Thema energetische Gebäudesanierung ins Blickfeld zu rücken, haben das Bundeswirtschaftsministerium und das Bundesbauministerium unter www.sanierungskonfigurator.de einen neues Tool gestartet. Es unterstützt private Hauseigentümer und Mieter dabei, die energetische Qualität ihres Hauses bzw. ihrer Wohnung zu bewerten und zeigt in Möglichkeiten zur Verbesserung auf.

Der Konfigurator soll Anreize bieten, sich anschließend durch einen qualifizierten Energieberater ein Sanierungskonzept erstellen zu lassen. Nach der Eingabe einiger Gebäudedaten und der Auswahl möglicher Sanierungsmaßnahmen erhält der Nutzer Informationen darüber, wie hoch die erreichte Energieeinsparung ist, um welchen Betrag die CO₂-Emission damit gemindert wird, wie viel die Sanierung in etwa kostet und welche Fördermittel zur Verfügung stehen.

Das unbekannte Wesen: Mein Haus

Über das eigene Auto weiß man/frau wesentlich besser Bescheid als über das eigene Haus: Was verbraucht es, wo geht die Energie verloren, was führt zu geringerem Verbrauch. Wir stellen zwei Internetprogramme vor, die Licht ins Dunkle bringen.

(18. Dezember 2012) Die Preise für Heizöl und Erdgas sind in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen: Gas um 140 Prozent seit 1988, das sind Jahr für Jahr gut vier Prozent und Heizöl sogar um 540 Prozent, das sind Jahr für Jahr sechs Prozent. Deshalb entspricht es der wirtschaftlichen Vernunft, über eine Verringerung des Energieverbrauchs genau nachzudenken. Aber selbst eine teure Energieberatung durch einen Experten führt oft nicht zu richtigen und brauchbaren Ergebnissen, wie die Stiftung Warentest unlängst herausfand. Also ist Eigenhilfe das Gebot der Stunde.

Ein paar Grundkenntnisse sollte sich jeder aneignen. Und auch ohne Grunddaten kommt man nicht aus:

• Wieviel (Heiz)Energie verbraucht das Haus pro Tag und pro Jahr,
• wofür wird diese Energie benötigt,
• wo bleibt diese Energie,
• und wie kann man den Energieverbrauch vermindern.

Erster Schritt: Verbrauch je Quadratmeter

Der erste Schritt ist einfach: Wie viele Kilowattstunden verbraucht mein Haus oder meine Wohnung je Quadratmeter Wohnfläche im Jahr? Aufschluss gibt die letzte Energierechnung: Einfach den Energieverbrauch durch die Zahl der Quadratmeter dividieren, fertig! Im Jahr 1998 lagen die meisten Häuser noch bei 200 Kilowattstunden je Quadratmeter, im Jahr 2007 waren es nur noch 161 (siehe Grafik).

Ein Niedrigenergiehaus verbraucht lediglich 30 Kilowattstunden je Quadratmeter, ein Passivhaus kommt sogar mit nur 15 aus. Wer mit Öl heizt, rechnet mit Litern Öl statt mit Kilowattstunden. Da ein Liter Öl zehn Kilowattstunden Energie beinhaltet, entspricht ein Passivhaus mit 30 Kilowattstunden je Quadratmeter einem „Drei-Liter-Haus“, das ist leicht zu behalten.

Als Faustregel gilt, dass größere und modernere Häuser einen niedrigen Energieverbrauch haben, während kleinere und ältere Gebäude häufig mehr Energie verbrauchen.

Wer einen Energieausweis für sein Gebäude besitzt, kann dort den Energieverbrauch nachschlagen. Allerdings beziffert der Ausweis den Verbrauchswert für die Gebäudenutzfläche. Diese kann leicht um ein Viertel über der üblicherweise verwendeten Wohnfläche liegen.

Entsprechend sorgfältig muss man zwischen einem Energiekennwert unterscheiden, der sich auf die Gebäudenutzfläche oder auf die Wohnfläche bezieht. Die Unterschiede sind beträchtlich!

Daten bereinigen

Auch die Witterung beeinflusst den Energieverbrauch: In einem extrem kalten Winter verbrauchen alle Gebäude deutlich mehr Energie als in einem warmen Jahr. Um solche Einflüsse herauszurechnen, werden die Verbrauchsdaten um den Witterungseinfluss bereinigt. Erst dann kann man aus dem Energieverbrauch korrekt auf die Qualität der Gebäudehülle schließen. Der Deutsche Wetterdienst stellt entsprechende Korrekturfaktoren mit einer dreimonatigen Verzögerung im Internet zur Verfügung.

Der zweite Schritt: Schwachstellen finden

Zunächst muss man den Energieeinsatz ermitteln, also den Brennstoff-Verbrauch, aber auch die Einstrahlung der Sonne und die Zahl der Personen im Haus berücksichtigen. Dem gegenüber stellt man den Energieverbrauch, also etwaige Verluste der Heizanlage, Lüftung, Energieverlust durch Außenwände, Dach, Fenster, Warmwassererwärmung etc. Weil sich diese Energiebilanz stündlich ändern kann und je nach Jahreszeit ganz unterschiedlich ausfällt, empfiehlt es sich, die Energiebilanz über das Jahr hinweg zu mitteln.

Um das Gebäude zu durchleuchten, braucht man viele Daten:

• Die Flächen von Außenwänden, Fenstern, Dach und Keller als Quadratmeterangabe.
• Die Dämmqualität von Wänden, Fenstern und Dach, als U-Wert bezeichnet: 0,2 für neue Außenwände, 5 für ungedämmte Dächer und Fenster.
• Die Temperaturdifferenz zwischen Haus-Innern und außen für jede Stunde des Jahres, sogenannte Gradtagszahlen.
• Der Wärmeverlust durch die Lüftung.
• Der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung.
• Den Energiegewinn durch Sonneneinstrahlung, Personen im Haus und elektrische Geräte.

Aus diesen Daten lässt sich ableiten, wieviel Energie das Haus verbraucht. Das ist aber keine große Überraschung, weil der Energieverbrauch ja über die letzte Jahresrechnung bekannt ist.

Spannend ist die Hausanalyse deshalb, weil sie eine Abschätzung erlaubt für die Wirksamkeit energiesparender Maßnahmen: Eine derartig komplexe Hausanalyse ermöglicht es, die Wirksamkeit energiesparender Maßnahmen abzuschätzen: Wie viel Energie könnte eine zusätzliche Dämmung der Kellerdecke, der Gebäudefassade oder des Daches einsparen? Wie dick sollte die Dämmung sein, und welche Ersparnis könnte eine neue Heizung ermöglichen?

Aber wer ist schon in der Lage, die U-Werte seines Gebäudes zu bestimmen oder die doch sehr langatmigen Formeln durchzurechnen?

Urzustand	Zusätzliche Dämmung
	2 cm	5 cm	8 cm	12 cm	16 cm	20 cm	30 cm	40 cm
	Pauschalwerte für den Wärmedurchgangskoeffizienten in W/(m2K)
> 2,5	1,20	0,63	0,43	0,30	0,23	0,19	0,13	0,10
> 2,0 – 2,5	1,11	0,61	0,42	0,29	0,23	0,19	0,13	0,10
> 1,5 – 2,0	1,00	0,57	0,40	0,29	0,22	0,18	0,13	0,10
> 1,0 – 1,5	0,86	0,52	0,38	0,27	0,21	0,18	0,12	0,09
> 0,7 – 1,0	0,67	0,44	0,33	0,25	0,20	0,17	0,12	0,09
> 0,5 – 0,7	0,52	0,37	0,29	0,23	0,18	0,16	0,11	0,09
≤ 0,5	0,40	0,31	0,25	0,20	0,17	0,14	0,11	0,08

Der entzauberte U-Wert

So kompliziert die Bauphysik auch sein mag, es gibt auch erfreulich einfache Zusammenhänge. Der Verlust durch die Außenwände errechnet sich einfach durch das Produkt aus Fläche und U-Wert. Beträgt der U-Wert des Daches 2,5 und halbiere ich diesen Wert durch eine neue Dämmung, dann halbiert sich auch der Wärmeverlust durchs Dach. Analoges gilt für Fenster und Außenwände. Wer die U-Werte und die Flächen von Wänden, Fenstern und Dach kennt, kann leicht ausrechnen, welche Einsparung eine zusätzliche Dämmung erbringt. Wer beispielsweise nach und nach alle Fenster erneuern möchte, kann auf diese Weise auch bestimmen, wie viel Energie er einsparen kann, wenn die Hälfte aller Fenster auf dem neuesten Stand sind.

Die Dämmung entscheidet

Etwas schwieriger wird es bei der Wanddicke, denn eine doppelt so dicke Wand hat nicht automatisch den halben U-Wert. An dieser Stelle helfen Tabellen weiter, die gängige U-Werte von Mauerwerk und Dämmmaterial aufführen.

Ein Beispiel: Die Mauer eines vor 1918 gebauten Hauses hat typischerweise einen U-Wert von 2,2. Eine zusätzliche Dämmung von zwei Zentimetern Dicke halbiert diesen Wert. Dämmt man mit zwölf Zentimetern, ergibt sich ein U-Wert von 0,3. Typische Porenbetonmauern ab 1984 haben einen U-Wert von 0,5. Eine Zwölf-Zenti-meter-Dämmung vermindert diesen Wert auf 0,2. Bei beiden Beispielen sinkt der U-Wert durch die Dämmung auf ähnliche Werte, obwohl die Ausgangswerte sehr stark voneinander abweichen. Es kommt daher nicht so sehr darauf an, welchen U-Wert das Gemäuer vor der Dämmung hatte, sondern entscheidend ist vielmehr die Qualität der Dämmung!

Zaubertool vom IWU: Kurzverfahren Energieprofil

So wünschen wir uns ein Programm: Es soll (fast) alles wissen und uns nur ganz wenig fragen. Aus unseren sparsamen Angaben soll das Programm dann die komplette Energiebilanz unseres Gebäudes rechnen. Und es soll natürlich kostenlos zur Verfügung stehen. Nun kommt die frohe Botschaft: Ein solches Programm gibt es bereits, sogar seit etlichen Jahren. Das Excel-Programm „Kurzverfahren Energieprofil“ des Instituts für Wohnen und Umwelt ist ein mächtiges Werkzeug.

Es nimmt dem Benutzer die Berechnung der U-Werte ab. Man muss nicht einmal die Länge und Breite des Hauses wissen: Die Wohnflächenangabe genügt. Denn eine umfangreiche Analyse von 4.000 Gebäuden hat gezeigt: Es gibt eine klare Beziehung zwischen Baujahr, Bautyp und Dämmwert. Die Baualtersklasse des Gebäudes ermöglicht die grobe Einstufung des Wärmeschutzes der Bauteile, wobei auch nachträglich durchgeführte Maßnahmen berücksichtigt werden. Genau diesen Zusammenhang wertet das Zaubertool aus und bestimmt daraus die U-Werte.

Basis für die Berechnung ist ein zweiseitiger Fragebogen, der sehr einfach gehalten ist. Nur sieben leicht zu erhebende Eingabegrößen (Wohnfläche, Geschosszahl etc.) werden benötigt. Das Programm schätzt daraus die Flächen von Außenwänden, Fenstern, Dach und Kellerdecke ab. Innerhalb von zehn bis 15 Minuten erhält
der Nutzer neben dem geschätzten Energieverbrauch des Gebäudes die U-Werte von Dach, Fenstern und Wänden.

Das Programm erlaubt die Eingabe von Details einer geplanten Sanierung. Und es rechnet dann zu erwartende Verbräuche genau aus.

Als Klimadaten kann man zwischen zwölf Regionen in Deutschland auswählen.

Jeder ist sich selbst der nächste: Casanova verführt viele

Eine ganz andere komfortabel zu bedienende Software der Uni Siegen hilft, Schwachstellen in der Gebäudehülle zu finden. Sie stellt einen ebenso klaren wie  mathematisch genauen Bezug zwischen dem Heizwärmebedarf bzw. den Heizkosten und der Wärmedämmung eines Gebäudes her.

Den lateinischen Begriff für „neues Haus“, „Casa nova“, führt dieses wunderbare Programm schon im Namen. Auch mit dem Namensvetter, dem legendären Frauenheld der Renaissance, hat das Programm einiges gemeinsam: die Leichtigkeit im Umgang mit einem schwierigen Thema und das fühlbare Vergnügen bei der Überwindung von Hürden. Casanova steht im Internet frei zur Verfügung.

Bereits vor sieben Jahren haben wir in der Energiedepesche auf das Programm Casanova hingewiesen, dessen Anfänge schon in der zweiten Hälfte der neunziger Jahre gelegt wurden. Es wurde seitdem ständig weiterentwickelt und steht aktuell in der Version 3.3 bereit. Enthalten ist jetzt auch ein Klimamodul, das nicht nur zwölf Klimazonen in Deutschland berücksichtigt, sondern auch mit europa- und sogar weltweiten Klimagegebenheiten umgehen kann.

Einfache Bedienbarkeit

Und so funktioniert Casanova: Man gibt die Länge, Breite und Höhe eines Gebäudes in einer Maske ein, ebenso die Ausrichtung des Gebäudes zur Sonne, Wände, die an ein anderes Gebäude angrenzen. Das Programm berechnet daraus unter anderem den Heizwärmebedarf und schätzt die U-Werte.

Wundervoll einfach ist die Bedienung des Programms: Der Bildschirm ist in eine linke Hälfte für die Dateneingabe und eine rechte Hälfte für die Datenausgabe geteilt. Jede Hälfte besteht aus übereinander gelegten „Karteikarten“, welche die verschiedenen Bereiche der Einflussgrößen und der Berechnungsergebnisse widerspiegeln. Man kann auswählen, welche dieser Karten „oben“ liegt und sichtbar ist.

Während man auf der linken Seite U-Werte von Wänden und Fenstern, das Klima, die gewünschte Innentemperatur und den Heizungstyp eingibt, sieht man auf der rechten Seite den sich jeweils verändernden Jahresenergieverbrauch, sogar untergliedert für jeden Monat. Ein Diagramm zeigt auf einen Blick, wofür die Energie benötigt wird und welcher Anteil über die Wände, die Fenster oder das Dach verloren geht.

Wer die Eingabewerte variiert, entdeckt schnell, welche U-Werte zum tatsächlichen Energieverbrauch des Hauses passen.

Dann wird es spannend: Denn man kann durch Eingabe einer Wärmedämmung (geringerer U-Wert von Wand, Dach oder Fenster) sofort sehen, wie sich in folgedessen der Energiebedarf vermindert.

Obwohl Casanova den Nutzer mit seiner einfachen Bedienbarkeit besticht, liegen ihm komplexe Daten und Algorithmen zugrunde, etwa die täglichen Temperaturschwankungen zwischen innen und außen, die Wärmespeicherung in den Wänden, die sommerliche Überhitzung, die Temperatur in den Innenräumen, die solaren Wärmegewinne, die Lüftungsverluste und die Verluste durch die Heizung.

Das Modell basiert auf mehrjährigen Forschungsprojekten sowie einer Diplomarbeit im Fachgebiet Bauphysik und Solarenergie an der Universität Siegen. Dabei wurden die wesentlichen Algorithmen auf wissenschaftlicher Basis entwickelt, geprüft und programmiert.

Linksammlung zu Rechenprogrammen

• Der HeizEnergieCheck vom Bund der Energieverbraucher - eine Initiative der KfW
• Weitere Rechenprogramme
• Spezielle EnEV-Software
• Bewertung des Heizenergieverbrauchs