Letztes Update: 15. Juli 2001
 
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Inhalt dieser Seite:

Heizwärmeeinsparpotential solar+energetisch optimierter Stadtplanung durch:

• Verbesserung der Voraussetzungen zur passiven Sonnenenergienutzung
• Kompakte Bauformen
• Städtebauliche Wettbewerbe
• Solar+energetische Planungsoptimierung
• Aktive Sonnenenergienutzung
• Gesamtpotential
• Auswirkung auf die Baukosten
• Kosten-/Nutzeneffizienz

Heizwärmeeinsparpotential

Das durch solar+energetische Optimierungen realisierbare Heizwärmeeinsparpotential soll anhand der Erfahrungen, die bei der quantitativen solar+energetischen Analyse und der nachfolgenden Optimierung mit GOSOL von mehr als 100 städtebaulichen Planungen zwischen dem Bayerischen Wald und der Nordseeküste gewonnen wurden, aufgezeigt werden. Das erreichbare Heizwärmeeinsparpotential ist neben der "energetischen Qualität" der Ausgangs-Planung im wesentlichen vom Zeitpunkt, zu dem die solar+energetischen Untersuchungen erstmals in den Planungsprozeß Eingang finden und dem dann noch verbleibenden planerischen Spielraum abhängig.
 

Verbesserung der Voraussetzungen zur passiven Sonnenenergienutzung

Durchschnittlich erreicht der Solare Verlust üblicher städtebaulicher Entwürfe im Planungsbereichsmittel 20% bis 50%. Bei einzelnen Gebäuden können 60% sogar noch deutlich unterschritten werden.

Die durch ungünstige Orientierung und Verschattung der Nachbargebäude jeweils verursachte Verminderung der Solargewinne schwankt dabei, je nach Bebauungskonzept, im Durchschnitt des Planungsbereichs zwischen 5% und 15%, die durch Vegetation verursachte Verschattung zwischen 5% und 30%. (Auf Basis der WSchVO'95 entsprechen 4% solare Verluste einem Heizmehrbedarf von ca. 1%).

Durch eine solar+energetisch durchdachte und anschließend mit GOSOL optimierte Planung kann die Nutzbarkeit des passiv-solaren Potentials, je nach Bebauungsdichte, auf 85%-93% gesteigert werden. Wesentlich höhere Werte sind in der Praxis kaum erzielbar. Die notwendige Verdichtung der Bebauung, Durchgrünung und Raumbildung setzen hier Obergrenzen gegenüber theoretischen "Idealwerten".

• Gegenüber konventionellen Planungen kann damit der passive Solargewinn im Mittel um ca. 10% bis 30% erhöht werden.
• Legt man einen bei üblichen Fenstergrößen und unter optimalen Voraussetzungen möglichen spezifischen Solargewinn mit etwa 25 kWh/m²_WFa zugrunde, so ergibt sich, allein durch die verbesserte passive Sonnenenergienutzung ein Heizwärmeeinsparpotential von ca. 2.5 bis 7.5 kWh/m²_WFa, d.h. bis zu 10% des Heizwärmebedarfs eines entsprechend den Mindestanforderungen der WSchVO'95 gedämmten Mehrfamilienhauses.
   

   
   
   

Kompakte Bauformen

Ein weiteres Einsparpotential ergibt sich bei der Abstimmung der Gebäudegeometrie. Das beträchtliche, sich durch die Gebäudetypologie vom verdichteten Geschoßwohnungsbau mit einem Heizwärmebedarf von ca 70 kWh/m²_WFa bis hin zum Winkelbungalow mit ca. 120 kWh/m²_WFa ergebende Einsparpotential von 50 kWh/m²_WFa kann in der Regel jedoch nicht aktiviert werden, da übergeordnete Entscheidungen den Typenmix weitgehend vorbestimmen.

• Innerhalb eines bestimmten Gebäudetyps beeinflussen die städtebaulichen Festsetzungen zur Ausformung des Baukörpers den Wärmeverlust in einer Spannweite von etwa 3 bis 10 kWh/m²_WFa bei verdichteten Bauformen bis hin zu über 20 kWh/m²_WFa bei freistehenden Einfamilienhäusern.
• Wesentlich für die Ausschöpfung dieses Potentials ist die wohnflächenoptimierte Abstimmung der First- und Traufhöhe mit der jeweiligen Dachform und Gebäudetiefe.

Solar+energetische Vorprüfung städtebaulicher Wettbewerbe

Bei städtebaulichen Wettbewerben zeigt sich, bei gleichen Anforderungen, zwischen den Kennwerten der solar+energetisch günstigsten und ungünstigsten Lösung eine Spannweite von 20%-30% beim spezifischen Heizwärmebedarf und von mehr als 50% bei den Solaren Verlusten und der Besonnungsdauer. Obwohl die Bebauungsdichte der Wettbewerbsarbeiten oft stark variiert, besteht dabei kein Zusammenhang zwischen Bruttogeschoßfläche und Solaren Verlusten einer Wettbewerbsarbeit.

• Durch die Ausscheidung energetisch ungünstiger Arbeiten bei städtebaulichen Wettbewerben kann ohne zusätzliche Investitionskosten ein Energieeinsparpotential von im Durchschnitt 15% erschlossen werden.

• Eine solar+energetische Bewertung ist nur anhand des wohnflächenspezifischen Heizwärmebedarfs möglich. Eine Beurteilung per Augenschein ist nicht möglich.

• Energetisch günstige Arbeiten weisen in der Regel geringere Baukosten auf als energetisch ungünstige Bauformen.

Solar+energetische Planungsoptimierung

Bei ab der Konzeptionsphase solar+energetisch begleiteten Planungen konnten in der Praxis, gegenüber den ursprünglich zugrunde gelegten Bebauungskonzepten, unter Beibehaltung des Typenmixes und des Dämmstandards für den wohnflächenspezifischen Heizwärmebedarf insgesamt Einsparpotentiale von meist zwischen 5% und 15% (5-15 kWh/m²_WFa), in Einzelfällen sogar von knapp 40% nachgewiesen werden (Basis: Wärmeschutz nach WSchVO'95). Bei Zugrundelegung von Gebäuden mit erhöhter Wärmedämmung, bis hin zu Niedrigenergiebauweisen, erhöhen sich die erzielbaren prozentualen, nicht aber die absoluten Einsparpotentiale.

Damit kann die solar+energetische Planungs-Optimierung mit GOSOL sofort das gleiche Primärenergieeinsparpotential erschließen, wie die Ausstattung jeder Wohneinheit mit 5 m² Kollektorfläche zur Brauchwasserbereitung oder die Ausführung von 1/3 aller Gebäude des Planungsbereichs in Niedrigenergie- oder 1/8 aller Gebäude in Passivsolar-Bauweise.

Selbst wenn die solar+energetische Begleituntersuchung erst im Verlauf der Entwurfsphase des Rechtsplans einsetzt, beträgt das mittlere erschließbare Heizwärmeeinsparpotential immer noch etwa 5% (3.5 kWh/m²_WFa) in Einzelfällen sogar bis zu 15%.

Jede einseitige Optimierung einer Planung allein auf Maximierung der passiven Solargewinne oder Minimierung der Wärmeverluste kann zu einer Erhöhung des resultierenden Heizwärmebedarfs führen. Eine solar+energetische Planungsoptimierung erfordert immer die gleichzeitige Bewertung beider Faktoren in dem Kennwert „Wohn-/Nutzflächenspezifischer Heizwärmebedarf".

 
 
 

Aktive Sonnenenergienutzung

Auch bei Kollektor- oder Photovoltaikanlagen kann durch solar +energetische Planungsoptimierung deren Energieausbeute oft um 10%-20% erhöht werden.

Damit kann die Wirtschaftlichkeit aktiver Solaranlagen spürbar verbessert, ja teilweise deren gesamtenergetisch sinnvoller Betrieb erst ermöglicht werden.

• Für die solar+energetische Optimierung der aktiven Sonnenenergienutzung ist neben der Ausrichtung und Neigung der Dachflächen auch die Verschattung durch planungsrechtlich festgesetzte Bäume entscheidend.

Auswirkung auf die Baukosten

Im Gegensatz zu technischen oder baulichen Energieeinsparmaßnahmen verursacht energieeffiziente Stadtplanung keine zusätzlichen Investitionskosten. Im Gegenteil. Energiegerechte Stadtplanung senkt nicht nur den Energieverbrauch eines Planungsbereichs sondern reduziert gleichzeitig noch die Baukosten. Die so eingesparten Baukosten können dann, in erhöhten Wärmeschutz, thermische oder photovoltaische Sonnenenergienutzung, usw. reinvestiert, zu einer weiteren Energieeinsparung beitragen.

Die nachfolgende Wettbewerbsauswertung zeigt dies exemplarisch. (siehe Tabelle unten):
(Alle Entwürfe unterschreiten den nach dem A/V-Verfahren der WSchVO'95 geforderten Wärmeschutz um genau 25%)

Die Entwürfe C und D weisen im Entwurfsvergleich mit 38,3 bzw. 38,6 kWh/m²a den niedrigsten wohnflächenspezifischen Heizwärmebedarf auf. Mit einem mittleren k-Wert von 0,517 bzw. 0,502 W/m²K benötigen diese Gebäude dennoch weniger Wärmedämmung als die anderen Entwürfe um die definierte Wärmeschutzanforderung zu erfüllen.

Im Vergleich hierzu weist der Entwurf A, trotz einem um 20% niedrigeren mittleren k-Wert von 0,416 W/m²K mit 45,6 kWh/m²a den höchsten Heizwärme je Quadratmeter Wohnfläche und Jahr auf.

In erforderliche Dämmstoffstärke der Wand umgerechnet sind dies 13,5 cm beim Entwurf A gegenüber 8,5 cm beim Entwurf D. Damit beträgt die Baukosteneinsparung allein durch die eingesparten Dämmstoffkosten (400 DM/m³) ca. 600.000,-- DM bei den energieeffizienten Entwürfen C und D. Hinzu kommt eine Heizenergieeinsparung von 422 MWh/a, d.h. eine jährlich wiederkehrende Heizkosteneinsparung von ca. 35.000,-- DM/a.

Würde bei den Entwürfen C und D die Wand ebenfalls mit 13,5 cm gedämmt, reduziert sich der Heizwärmebedarf dort um weitere 3,9 kWh/m²a auf 34,4 bzw. 34,7 kWh/m²a. Gegenüber den Entwürfen C und D verbraucht der Entwurf A in diesem Fall dann 11,2 kWh/m²a oder 32,5% mehr Heizwärme.

Solar+energetische Vorprüfung: Heidelberg "Schollengewann"
Teil neh- mer		wohnflächenspezifische solar+energetische Kennwerte (Anforderung: WSchVO'95-25%)					Voraussetzungen für die passive Sonnenenergienutzung						mittlere Besonnungsdauer der Wohnungen (Summe Hauptfassade + Rückfassade)							Wohn- Fläche	Wärme- schutz
		Kom- pakt- keit = Brutto- Heizwärme- bedarf		Solar- gewinn	Gesamt- bewertung "Energie" resultierender Heizwärme- bedarf		mittlere solare Verluste / Verminderung der Solargewinne						an klarem Tag im EG (WF)			Erfüllung der Anforderung an Mindest- besonnungsdauer			Gesamt Bewer- tung Be- sonnung	Dichte / Wohn- Fläche WF nach II.BV	mittl. erforder- licher k-Wert für Ziel- Wert WSchV'95 -25%
							Summe (1)+(2)+ (3)+(4)		Rich- tung (1)	Haus- Versch (2)	Laub- Baum (3)	Gelän- de/ Wall (4)	21. Dez	8. Feb	23. Sept	21. Dez > 2h	8. Feb > 3h	23. Sept > 4 h
Büro		kWh/m2Wohnflächea					%						h/Tag			Anteil der Wohnfläche (%)				m²	W/m²K
A	3	89,5	---	21,9	45,6	- - -	22,2	-	12,5	4,3	3,8	1,6	3,48	5,64	7,29	84	94	100	++	30991	0,416
B	2	83,6	+	22,3	39,5	+	20,2	O	7,2	8,0	4,5	1,0	2,28	5,45	6,97	47	95	94	o	40631	0,490
C	2	81,5	++	21,2	38,6	++	23,8	-	9,5	10,7	3,0	0,6	1,93	4,84	6,43	56	83	93	-	55488	0,517
D	1	83,5	+	23,5	38,3	++	14,3	+++	1,3	8,1	3,5	1,4	2,35	6,39	7,77	44	92	95	o	45274	0,502
E	2	85,8	O	23,2	40,9	O	16,4	++	5,5	7,3	2,5	1,1	3,31	6,18	7,23	77	92	94	+	37812	0,461
E	3	81,3	++	17,9	41,2	-	33,9	- - -	15,2	11,1	7,3	0,3	2,89	4,27	4,59	75	73*	54*	- - -	45772	0,506
ø		84,2		21,7	40,7		21,8		8,5	8,3	4,1	1,0	2,71	5,46	6,71	64	88	88		42661	0,482

Kosten/Nutzen-Effizienz

Die Bewertung einer Maßnahme zur Minderung von Schadstoffemissionen beschränkt sich nicht nur auf das prozentuale Einsparpotential. Sowohl unter volkswirtschaftlichen als auch betriebswirtschaftlichen Aspekten ist es darüber hinaus entscheidend, mit welchem finanziellen Aufwand die jeweilige Maßnahme verbunden ist. Für die Schadstoffminderung ist des weiteren die Breitenwirkung und Umsetzbarkeit der Maßnahme auf der jeweiligen Handlungsebene von Bedeutung.

Die Vorteile energiegerechter Stadtplanung sind offensichtlich:

• direkte Umsetzbarkeit auf der kommunalen Handlungsebene "Bebauungsplan",

• Senkung des Heizwärmebedarfs ohne zusätzliche bauliche Maßnahmen für alle Gebäude des gesamten Planungsbereichs,

• Senkung der Erzeugungs-Kosten für aktive Sonnenenergienutzung durch Sicherung günstiger Besonnungsvoraussetzungen,

• Erhöhung der Wohnqualität durch längere Besonnungsdauer,

• Senkung der Baukosten durch kompaktere Bauformen,

• effizientere Nutzung des Baulandes durch Abstandsflächen-Optimierung,

• keine Folgekosten durch nachfolgende bauliche Investitionen, weder für die Bauherren noch die Kommunen,

• Breitenwirkung auf alle Gebäude eines Planungsbereichs,

• dadurch in der Summe des Planungsbereichs hohe Energieeinsparpotentiale.
  

Unter dem Kosten- Nutzen- Aspekt ergibt sich für die wärmebedarfsenkenden Maßnahmen eine eindeutige Hierarchie:

Mit Investitionskosten von weniger als 0.2 Pf je eingesparter Kilowattstunde, d.h. ca. 10-30 DM je Wohneinheit für solar+energetische, entwurfsbegleitende Untersuchungen und Planungsoptimierung, erreicht die "solar+energetische Stadtplanung" ein ausgezeichnetes Kosten-/Nutzen-Verhältnis mit volkswirtschaftlichen Amortisationszeiträumen von nur wenigen Monaten.

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