Nichtwohngebäude

Endbericht im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg

Hei­del­berg, Ber­lin, Frei­burg, Karls­ru­he, Rot­ten­burg, 31. Okto­ber 2018

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Abkürzungsverzeichnis

BAFA Bun­des­amt für Wirt­schaft und Aus­fuhr­kon­trol­le
BDH Bun­des­ver­band der Deut­schen Hei­zungs­in­dus­trie
EE Erneu­er­ba­re Ener­gi­en
EEG Erneu­er­ba­re-Ener­gi­en-Gesetz
EEWär­meG Erneu­er­ba­re-Ener­gi­en-Wär­me-Gesetz
EWär­meG Erneu­er­ba­re-Wär­me-Gesetz
GEG Gebäu­de­en­er­gie­ge­setz
KfW Kre­dit­an­stalt für Wie­der­auf­bau
MAP Markt­an­reiz­pro­gramm
NWG Nicht­wohn­ge­bäu­de
PV Pho­to­vol­ta­ik
RP Regie­rungs­prä­si­di­en
SFP Sanie­rungs­fahr­plan
THG Treib­haus­ga­se
uBRB Unte­re Bau­rechts­be­hör­de
WG Wohn­ge­bäu­de

7 Nichtwohngebäude

Mit der Novel­le des EWär­meG wur­den Nicht­wohn­ge­bäu­de erst­ma­lig als ver­pflich­te­te Gebäu­de mit ein­be­zo­gen. Die Ana­ly­se der Erfül­lungs­op­tio­nen erlaubt Schluss­fol­ge­run­gen, inwie­weit aus­rei­chend vie­le Optio­nen vor­lie­gen und wie wirk­sam die­se sind. Die Wirk­sam­keit wur­de auch für Pro­duk­ti­ons­hal­len unter­sucht, die der­zeit vom EWär­meG aus­ge­nom­men sind.

Im Grund­satz geht es im EWär­meG dar­um, 15 Pro­zent des Wär­me­en­er­gie­be­darfs – also der Wär­me­men­ge, die ein Wär­me­er­zeu­ger an das Heiz­sys­tem abgibt – aus erneu­er­ba­ren Ener­gi­en zu decken oder den Wär­me­en­er­gie­be­darf um min­des­tens 15 Pro­zent zu redu­zie­ren. Die öko­lo­gi­sche Wirk­sam­keit von Maß­nah­men misst sich hin­ge­gen dar­an, wie­viel Pri­mär­ener­gie – d. h. der gesam­te Ener­gie­be­darf des Gebäu­des in den Bilanz­gren­zen der EnEV ein­schließ­lich der vor­ge­la­ger­ten Pro­zess­ket­te für die Energieträger/Brennstoffe – durch die jewei­li­ge Maß­nah­me ein­ge­spart wird. Alter­na­tiv kann die Wirk­sam­keit auch über eine CO2,äq.-Einsparung ermit­telt wer­den.

Gebäudebeschreibung

Für fünf typi­sche Bei­spiel­ge­bäu­de, die zum einen die von der Nut­zungs­pflicht erfass­ten Nicht­wohn­ge­bäu­de in der Brei­te abde­cken sowie von der Nut­zungs­pflicht aus­ge­nom­men (Pro­duk­ti­ons­hal­le) wur­den, wur­den Berech­nun­gen über ein­ge­spar­te End­ener­gie, Pri­mär­ener­gie und CO2-Emis­sio­nen durch­ge­führt. Unter­sucht wur­den:

  • ein Büro­ge­bäu­de (1.080 m² NGF)
  • eine Schu­le (5.291 m² NGF)
  • ein Discounter/Lebensmittelmarkt (1.600 m² NGF)
  • ein Kon­gress­zen­trum mit Gas­tro­no­mie (1.844 m² NGF)
  • eine Pro­duk­ti­ons­hal­le (4.362 m² NGF)

Rand­be­din­gun­gen Die Berech­nun­gen wur­den mit DIN V 18599 als Mehr­zo­nen­mo­del­le mit dem Test­re­fe­renz­jahr TRY12 durch­ge­führt, wel­ches für den Stand­ort Stutt­gart (sowie auch für Karls­ru­he, Mann­heim, Frei­burg u.a.) zutrifft. Die Abwei­chun­gen zu Berech­nun­gen mit dem Test­re­fe­renz­jahr TRY 4 (Pots­dam), wel­ches für die EnEV vor­ge­schrie­ben ist, lagen beim exem­pla­risch her­an­ge­zo­ge­nen Büro­ge­bäu­de im unte­ren ein­stel­li­gen Pro­zent­be­reich.

Vari­an­ten Zur Erfül­lung des EWär­meG gibt es zahl­rei­che Optio­nen. Die Wirk­sam­keit die­ser Optio­nen wird nach­fol­gend dar­ge­stellt, wo mög­lich auch für Tei­ler­fül­lun­gen (5 %/10 %/15 %). Erfül­lungs­op­tio­nen, die tech­nisch nicht mög­lich sind, sind aus­ge­spart. Grund­sätz­lich wur­de ange­nom­men, dass die Hei­zung getauscht wird gegen einen neu­en Gas-Brenn­wert­kes­sel (Erd­gas H).

Die detail­lier­ten Beschrei­bun­gen von Gebäu­den und Vari­an­ten sowie der Rand­be­din­gun­gen sind in Anhang 14.7 doku­men­tiert.

Berechnungsergebnisse

7.2.1 Nutz‑, End- und Primärenergiebedarf aufgeteilt nach Heizung, Trinkwarmwasser, Kühlung, Belüftung und Beleuchtung

Sowohl in den Abso­lut­wer­ten wie auch in der Ver­tei­lung auf Hei­zung, Trink­warm­was­ser, Küh­lung, Belüf­tung und Beleuch­tung sind Nicht­wohn­ge­bäu­de nicht nur von den Dimen­sio­nen des Gebäu­des stark abhän­gig, son­dern auch von der jewei­li­gen Nut­zung. Nach­fol­gend ist der Ist-Zustand – vor dem Kes­sel­tausch – der fünf her­an­ge­zo­ge­nen Gebäu­de dar­ge­stellt. Die detail­lier­ten Wer­te ste­hen im Anhang.

Diagramm: Jährlicher Energiebedarf des Bürogebäudes (1.080 m² NGF) im Ursprungszustand
Abbil­dung 7–1: Jähr­li­cher Ener­gie­be­darf des (1.080 m² NGF) im Ursprungs­zu­stand
Diagramm: Jährlicher Energiebedarf der Produktionshalle (4.362 m² NGF) im Ursprungszustand
Abbil­dung 7–2: Jähr­li­cher Ener­gie­be­darf der Pro­duk­ti­ons­hal­le (4.362 m² NGF) im Ursprungs­zu­stand
Diagramm: Jährlicher Energiebedarf der Schule (5.291 m² NGF) im Ursprungszustand
Abbil­dung 7–3: Jähr­li­cher Ener­gie­be­darf der Schu­le (5.291 m² NGF) im Ursprungs­zu­stand
Diagramm: Jährlicher Energiebedarf des Kongresszentrums (1.844 m² NGF) im Ursprungszustand
Abbil­dung 7–4: Jähr­li­cher Ener­gie­be­darf des Kon­gress­zen­trums (1.844 m² NGF) im Ursprungs­zu­stand
Diagramm: Jährlicher Energiebedarf des Discounters (1.600 m² NGF) im Ursprungszustand
Abbil­dung 7–5: Jähr­li­cher Ener­gie­be­darf des Dis­coun­ters (1.600 m² NGF) im Ursprungs­zu­stand

7.2.2 Wirksamkeit der Erfüllungsoptionen

Die Wirk­sam­keit von Maß­nah­men lässt sich anhand der dar­aus indu­zier­ten Ein­spa­run­gen ermit­teln. Dabei ist zu berück­sich­ti­gen, dass hier nur eine begrenz­te Anzahl an Bei­spiel­ge­bäu­den bewer­tet wer­den kann und die Wirk­sam­keit der tech­ni­schen Maß­nah­men von Objekt zu Objekt stark schwankt.

In den Berech­nun­gen wird nach­fol­gend dar­ge­stellt, wel­che Ein­spa­run­gen (Pri­mär­ener­gie und CO2,äq.) durch die jewei­li­gen Erfül­lungs­op­tio­nen erreicht wer­den. Optio­nen, die tech­nisch nicht mög­lich sind (z.B. Wär­me­pum­pe an Heiz­kör­per 70/55), wur­den nicht berück­sich­tigt. Die Holz­zen­tral­hei­zung (Pel­lets) deckt den gesam­ten Wär­me­be­darf, da hier biva­len­te Sys­te­me nicht üblich sind. Bei allen fünf Gebäu­den liegt die Nenn­wär­me­leis­tung über 50 kW, des­halb wur­de Bio­gas und Bio­öl nicht berück­sich­tigt. Zur Bewer­tung des der Wär­me­netz­va­ri­an­te wur­de auf die Kenn­wer­te des Fern­wär­me­mix für Deutsch­land zurück­ge­grif­fen; nach den Mini­mal­an­for­de­run­gen des EWär­meG wären deut­lich schlech­te­re Wär­me­net­ze zuläs­sig.

Die detail­lier­ten Berech­nungs­er­geb­nis­se der Vari­an­ten mit den Abso­lut­wer­ten für End­ener­gie, Pri­mär­ener­gie und CO2,äq. sind getrennt für die fünf Gebäu­de im Anhang dar­ge­stellt.

In den nach­fol­gen­den Tabel­len und Gra­phi­ken wer­den die rela­ti­ven Ein­spa­run­gen für CO2,äq. (Treib­haus­ga­se THG) und Pri­mär­ener­gie auf­ge­zeigt, wenn anstatt ledig­lich eines neu­en Gas-Brenn­wert-Kes­sels wei­te­re Maß­nah­men durch­ge­führt wer­den. Die detail­lier­te Beschrei­bung der Maß­nah­men ist im Anhang doku­men­tiert. In den Gra­phi­ken und nach­fol­gen­den Tabel­len ist zu sehen, dass die erziel­ten Ein­spa­run­gen sehr unter­schied­lich aus­fal­len. Die Dis­kus­si­on dar­über ist im nach­fol­gen­den Kapi­tel doku­men­tiert.

Diagramm: Primärenergie-Einsparung, Baseline Gas-Brennwert-Kessel (Erdgas)
Abbil­dung 7–6: Pri­mär­ener­gie­ein­spa­rung durch die jewei­li­ge Erfül­lungs­op­ti­on gegen­über einem neu instal­lier­ten Erd­gas-Brenn­wert­kes­sel; in Pro­zent * Bio­gas und Bio­öl nicht zuläs­sig, da Kes­sel­nenn­leis­tung über 50 kW
Diagramm: THG-Einsparung, Baseline Gas-Brennwert-Kessel (Erdgas)
Abbil­dung 7–7: Treib­haus­gas­ein­spa­rung durch die jewei­li­ge Erfül­lungs­op­ti­on gegen­über einem neu instal­lier­ten Gas-Brenn­wert­kes­sel; in Pro­zent * Bio­gas und Bio­öl nicht zuläs­sig, da Kes­sel­nenn­leis­tung über 50 kW
Tabelle: Erfüllungsoptionen einschließlich Teilerfüllungsoptionen und deren Primärenergie- sowie Treibhausgaseinsparungen gegenüber einem neu installierten Gas-Brennwertkessel
Tabelle: Erfüllungsoptionen einschließlich Teilerfüllungsoptionen und deren Primärenergie- sowie Treibhausgaseinsparungen gegenüber einem neu installierten Gas-Brennwertkessel
Tabel­le 7–1: (Bei­de Tabel­len): Erfül­lungs­op­tio­nen ein­schließ­lich Tei­ler­fül­lungs­op­tio­nen und deren Pri­mär­ener­gie- sowie Treib­haus­gas­ein­spa­run­gen gegen­über einem neu instal­lier­ten Gas-Brenn­wert­kes­sel; in Pro­zent

Interpretation der Berechnungen

Die Wirk­sam­keit hin­sicht­lich CO2- und Pri­mär­ener­gie-Ein­spa­rung ist sehr unter­schied­lich, sowohl in Bezug auf die jewei­li­ge Erfül­lungs­op­ti­on wie auch auf den Gebäu­de­typ.

7.3.1 Zur Verfügung stehende Erfüllungsoptionen

Ins­ge­samt gibt es eine genü­gen­de Anzahl an Erfül­lungs­op­tio­nen, u. a. die Mög­lich­keit, den Wär­me­en­er­gie­be­darf durch belie­bi­ge Maß­nah­men um 15 % zu redu­zie­ren, die jede Men­ge Frei­heits­gra­de schafft.

7.3.2 Vergleich der Wirkung der Erfüllungsoptionen

Prin­zi­pi­ell kann fest­ge­stellt wer­den, dass eine ener­ge­ti­sche Ertüch­ti­gung des­sel­ben Gebäu­des auf das im EWär­meG fest­ge­leg­te Anfor­de­rungs­ni­veau umso wirk­sa­mer ist, je schlech­ter der Aus­gangs­zu­stand ist (z. B. eine Außen­wand mit U=1,2 W/m²K). Auch spie­len die geo­me­tri­schen Ver­hält­nis­se der Außen­bau­tei­le zuein­an­der hin­sicht­lich der Wirk­sam­keit auf das Gesamt­ge­bäu­de eine Rol­le. Des Wei­te­ren dif­fe­rie­ren bei Nicht­wohn­ge­bäu­den – im Gegen­satz zu Wohn­ge­bäu­den – die Nut­zun­gen viel stär­ker, was sich wie­der­um in der Wirk­sam­keit von Maß­nah­men nie­der­schlägt. So kann z. B. eine solar­ther­mi­sche Anla­ge im Som­mer kei­ne Wär­me lie­fern – und somit auch nicht wirk­sam sein –, wenn kein Warm­was­ser­be­darf vor­han­den ist.

Die Wirk­sam­keit durch den Wech­sel des Ener­gie­trä­gers hängt stark von der Bewer­tung der jewei­li­gen Ener­gie­trä­ger ab. So hät­te ein Bio­gas-Brenn­wert­kes­sel pri­mär­ener­ge­tisch über­haupt kei­ne Wirk­sam­keit, da nach EnEV der Pri­mär­ener­gie­fak­tor für Erd­gas und Bio­gas gleich ist. Bezüg­lich der THG-Emis­sio­nen wür­den durch Bio­gas Ver­bes­se­run­gen aus­ge­wie­sen wer­den, sofern die vor­ge­la­ger­te Pro­zess­ket­te berück­sich­tigt wird. Auch bei Wär­me- und Strom­net­zen ist ent­schei­dend, mit wel­chen Fak­to­ren das jewei­li­ge Netz bewer­tet wird.

Ohne Wech­sel des Ener­gie­trä­gers oder Brenn­stoffs

Wird der Brenn­stoff nicht gewech­selt, geht die Ein­spa­rung an Pri­mär­ener­gie nahe­zu ana­log zur Ein­spa­rung des Wär­me­en­er­gie­be­darfs. Star­ke Abwei­chun­gen gegen­über einem Ziel­wert mit einer Ein­spa­rung von 5/10/15 % gibt es bei Solar­ther­mie, Dach, Bau­tei­len nach unten sowie Abwär­me­nut­zung über raum­luft­tech­ni­sche Anla­gen mit Wär­me­rück­ge­win­nung, wenn vor­han­de­ne alte WRG ersetzt wird.

Mit Wech­sel des Ener­gie­trä­gers oder Brenn­stoffs

Im Ver­gleich der jewei­li­gen Min­des­t­er­fül­lun­gen las­sen sich die höchs­ten Ein­spa­run­gen – sowohl Pri­mär­ener­gie wie auch THG – durch den Wech­sel des Ener­gie­trä­gers erzie­len. Wird die Wär­me­ver­sor­gung an ein Wär­me­netz ange­schlos­sen, statt an einen neu­en Gas-Brenn­wert­kes­sel, kön­nen sowohl der Pri­mär­ener­gie­be­darf wie die THG-Emis­sio­nen signif­kant redu­ziert wer­den. Jedoch sind nach EWär­meG auch Wär­me­net­ze zuläs­sig, die die­se Kenn­wer­te ver­schlech­tern. Auch Wär­me­net­ze soll­ten daher auf einen per­spek­ti­vi­schen Trans­for­ma­ti­ons­pfad hin zu hohen Antei­len CO2-armer Brenn­stof­fe geführt wer­den. Das Land ergreift mit dem För­der­pro­gramm für Wär­me­net­ze sowie wei­te­ren Maß­nah­men bereits wich­ti­ge Schrit­te in Rich­tung einer Dekar­bo­ni­sie­rung von Wär­me­net­zen.

7.3.3 Empfehlungen

Grund­sätz­lich gehen wir davon aus, dass Maß­nah­men, die grund­le­gend tech­nisch sinn­los sind – z. B. wenn es kei­nen Bedarf gibt und die Tech­nik kei­nen Nut­zen stif­ten kann –, auch nicht zur Anwen­dung kom­men. Vor die­sem Hin­ter­grund rela­ti­vie­ren sich die teil­wei­se gerin­gen Wirk­sam­kei­ten, die in den exem­pla­ri­schen Berech­nun­gen fest­ge­stellt wur­den. Ein Nach­jus­tie­ren von Kenn­grö­ßen (z. B. m² Kol­lek­tor­flä­che zu m² NGF) sehen wir daher nicht als ziel­füh­rend, da sich die­se Ziel­grö­ßen immer am – je nach NWG-Typ sehr unter­schied­li­chem – Bedarf ori­en­tie­ren müss­ten.

Alter­na­tiv könn­ten alle Optio­nen gestri­chen wer­den und als Anfor­de­rungs­grö­ße der Pri­mär­ener­gie­be­darf her­an­ge­zo­gen wer­den, der beim Kes­sel­tausch um 15 % zu ver­rin­gern ist. Wenn durch vor­ge­zo­ge­ne Maß­nah­men – egal ob in der Tech­nik, Hül­le, Beleuch­tung etc. – bereits Pri­mär­ener­gie ein­ge­spart wur­de, kann dies für die Aus­stel­lung der EWär­meG-Nach­wei­se berech­net und ent­spre­chend berück­sich­tigt wer­den. Fest­zu­le­gen wäre, wie vie­le Jah­re rück­wärts oder ab wel­chem Datum die bereits durch­ge­führ­te Maß­nah­me berück­sich­tigt wer­den darf. Nach­tei­lig an die­sem Vor­schlag ist aller­dings, dass die Fest­le­gung anre­chen­ba­rer Maß­nah­men will­kür­lich erfol­gen muss. Auch kön­nen durch die­se Vor­ge­hens­wei­se Qua­li­täts­an­for­de­run­gen an die Hei­zungs­sys­te­me, z. B. Min­dest-Jah­res­ar­beits­zah­len, umgan­gen wer­den. Daher wird die­ser Vor­schlag nicht wei­ter­ver­folgt.

Wir emp­feh­len, die Auf­nah­me fol­gen­der Erfül­lungs­op­tio­nen zu prü­fen:

  • Ver­bes­se­rung in der Beleuch­tung (z. B. LED und Licht­steue­rung). Bei Nicht­wohn­ge­bäu­den kann der Anteil der Beleuch­tung – je nach Nut­zung – am Ener­gie­be­darf erheb­lich sein und zugleich sind hier durch aktu­el­le Sys­te­me gro­ße Ein­spar­po­ten­tia­le erziel­bar.
  • Ver­bes­se­rung der Käl­te­er­zeu­gung. Auch Maß­nah­men bei der Käl­te­er­zeu­gung, deren Anteil bei Nicht­wohn­ge­bäu­de erheb­lich sein kann, kön­nen kli­ma­wirk­sam sein.
  • Ver­bes­se­rung der Peri­phe­rie (hydrau­li­scher Abgleich, Reg­lungs­tech­nik etc.) ein­schließ­lich der Strom­ef­fi­zi­enz (Hoch­ef­fi­zi­enz­pum­pen, effi­zi­en­te RLT etc.). Die Berech­nun­gen haben erge­ben, dass dadurch Ein­spa­run­gen im Bereich von 10 Pro­zent bezo­gen auf den gesam­ten Wär­me­en­er­gie­be­darf erreicht wer­den kön­nen.


Ein Vor­schlag zur Ope­ra­tio­na­li­sie­rung wird in Kapi­tel 12 gemacht.

Des Wei­te­ren emp­feh­len wir:

  • Erwei­te­rung des Bilan­zie­rungs­rah­mens und der Anfor­de­run­gen um den Käl­te­en­er­gie­be­darf ana­log zum EEWär­meG auf Bun­des­ebe­ne
  • Eine Strei­chung des Aus­nah­me­tat­be­stands EWär­meG § 2 (2) Nr. 13 für gewerb­li­che und indus­tri­el­le Hal­len zu prü­fen, bei denen der über­wie­gen­de Teil der Net­to­grund­flä­che der Fer­ti­gung, Pro­duk­ti­on, Mon­ta­ge und Lage­rung dient. Die Wirk­sam­keit der Maß­nah­men nach dem EWär­meG wäre auch bei Pro­duk­ti­ons­hal­len gege­ben. „Tech­nisch“ gese­hen gibt es daher kei­nen Grund für die Aus­nah­me. Bei ande­ren Aus­nah­men aus EEWär­meG oder EnEV wie z. B. Kir­chen, Bun­ker etc. ist davon aus­zu­ge­hen, dass die­se auf Grund ihrer Nut­zung einen gerin­gen Ener­gie­ver­brauch haben und daher mit glei­chen Maß­nah­men jeweils ein gerin­ges Ein­spar­po­ten­ti­al besteht. Bei Pro­duk­ti­ons­hal­len ist dem nicht so, hier wäre eine Wirk­sam­keit gege­ben.