Kennzahlen für Gebäudetechnik
E-Zahl Grosse Variation
Die Grösse ist direkt vom Grad der Technisierung, dem Baujahr und der Energieeffizenz abhängig. Den grössten Einfluss hat dabei die Raumlufttechnik und der Umfang der Zentralen Dienste wie z.B. die EDV-, die USV- und die Kälteanlagen.
Entsprechend der Alterskategorie: Zwischenkriegsbau bis 1945, Nachkriegsbau bis 1960, Hochkonjunkturbau bis 1975 und Neubau wurde die Raumluftkonditionierung nur mit örtlicher Heizung oder mit betriebskostenmässig teuren Anlagen (Hochkonjunktur) realisiert. Deshalb ergeben sich bei den E-Zahlen grosse Variationen. Für realistische Zielwerte mit hoher Energieeffizienz können deshalb nur Neubauten betrachtet werden, bei denen die Energiegesetze und Verordnungen der Neuzeit bei den Anlagenkonzepten berücksichtigt sind.
Das Wohlbefinden kann bei Hochkonjunkturbauten negativ korrelieren, weil dort grosse und zum Teil übermässig gekühlte Luftmengen Zugserscheinungen verursachen und mit hohen Betriebskosten betrieben werden müssen, weil die thermische Isolation der Fassade,der Sonnenschutz ungenügend ist und die Geräte und Anlagen unnötig viel Wärme abgeben.
Naturbelüftete Bürobauten beanspruchen logischerweise weniger Elektroenergie, benötigen dafür aber mehr Wärmeenergie, weil die Abwärme nicht genutzt wird.
Der Betriebswert Elektro ist ein Kennwert über die maximale mittlere Grösse (Tagesbetrieb) der gleichzeitig in Betrieb stehenden Elektroanlagen und Elektromotoren in kW dividiert durch Energiebezugsfläche. (Betriebswert Spezifische elektrische Leistung)
Bei 60 W/m2 und einer E-Zahl Elektro von 168 kWh/m2a (605 MJ/m2a) ergibt dies eine Betriebsdauer von 2800 Voll-Laststunden pro Jahr (246 Tage * 11,38 Stunden) Minergie Zwangsbelüftung mit WRG als Energiesparmassnahme gegenüber naturbelüfteten Bauten gilt nur für die Einsparung von Wärmeenergie, jedoch nicht für die Elektroenergie, weil durch den Einsatz der WRG mehr Strom benötigt wird, ausgenommen beim Vergleich zur Raumheizung mit Elektroheizkörpern. Es werden nur dem Grundstück (Gebäude) zugeführte hochwertige Energien eingerechnet. Zugeführte Elektrizität für die Wärmeerzeugung und Belüftung wird doppelt gerechnet.
Energiebezugsfläche EBF (Definition siehe Empf. SIA 180/4 Energiekennzahl) EBF ist die Summe aller ober- und unterirdischen Flächen, die beheizt oder klimatisiert werden, inkl. die den Raum begrenzenden Wände und Brüstungen. Bei komplexen Gebäudenutzungstypen und gemischter Nutzung können für die Berechnung die folgenden Korrekturfaktoren verwendet werden:
Bei komplexen Verhältnissen, die einen unverhältnismässig hohen Berechnungsaufwand erfordern oder wenn keine Pläne zur Verfügung stehen, wird anstelle der EBF oft auch die Bruttogeschossfläche BGF eingesetzt, desgleichen für die Bezugsfläche der E-Zahl Elektro.
Energiekennzahlen
Diese werden im allgemeinen in MJ/m2a angegeben.
Die Angabe in kWh/m2a (1 kWh/m2a = 3,6 MJ/m2a) erfolgt nur ausnahmsweise beim Elektroenergieverbrauch der in kWh erfasst wird und damit eine direkte Beziehung zum installierten spezifischen Wert in W/m2 (Betriebswert) ermöglicht.
Betriebswerte (Betriebswert Spezifische elektrische Leistung)
Der spezifische Betriebswert in W/m2 entspricht dem durchschnittlichen Strombedarf aller zugleich in Betrieb stehenden Apparate und Anlagen in kW dividiert durch die Bezugsfläche dieser Anlagen (normalerweise die Geschossfläche GF oder die Bruttogeschossfläche BGF).
Nebst dem Betriebswert, der durch rechnerische Abschätzung ermittelt werden muss, gibt es den installierten Elektroanschlusswert in kW, der die Maximalleistung des einzelnen Apparates angibt und um einiges grösser sein kann als der Betriebswert.
Betriebswert Kälte
Bei der Fernkälteversorgung und den Kältebezügergruppen wird der Verbrauch mit Zählern erfasst, wobei die Durchflussmenge in m3 und die Differenz aus der Vor- und der Rücklauftemperatur in °C angegeben wird und im zugeordneten Rechenwerk das Produkt aus Menge und Temperaturdifferenz in kWh oder Mwh berechnet wird. Parallel dazu wird der Stromverbrauch der Kompressoren und Pumpen in kWh erfasst, wobei je nach Messkonzept der Elektroverbrauch der Kälteanlage separat gemessen oder lediglich zusammen mit den Raumlufttechnikanlagen erfasst wird.
Bei der gebäudeeigenen Kälteerzeugung ist der Elektrizitätsverbrauch für die Kälteerzeugung und Verteilung in der Energiekennzahl Elektro enthalten.
Die einzelnen Verbraucher werden gemäss Empf. SIA 380/4 "Elektrische Energie im Hochbau" in folgende Verbrauchergruppen unterteilt:
Die Verbrauchergruppen werden in den wenigsten Fällen sauber nach der Verbrauchergruppenkategorie gemäss der Empfehlung SIA 380/4 unterteilt und gemessen. Deshalb müssen für die Ermittlung des Elektroenergieverbrauches und die Energiekennzahlen dieser Gruppen meistens rechnerische Abschätzungen gemacht werden.
(Typische Elektroverbraucher der obigen Verbrauchskategorien siehe Beilage.)
Richt- und Zielwerte für Bürobauten
1. Die E-Zahl Wärme (Vergleich SIA und ZH-Werte)
Alle erwähnten Energiekennwerte betreffen nur den Wärmeverbrauch.
Die E-Zahlen gemäss SIA 380/1 wurden 1988 veröffentlicht, während die E-Zahl des Kantons Zürich aus den Grundlagen neuerer Messungen abgeleitet wurde. Der stetige Rückgang der Energiekennwerte Wärme hängt damit zusammen, dass in den letzten Jahren immer mehr wärmetechnisch verbesserte Produkte und Anlagesysteme eingesetzt wurden und viele wärmetechnische Sanierungen ausgeführt wurden.
Aus diesen Gründen werden die E-Zahlen von der SIA gegenwärtig überarbeitet und zusammen mit den Energiekennzahlen Elektro im Rahmen Energie im Hochbau neu herausgegeben.
2. Die E-Zahl des ETH-Ausbaus Hönggerberg
Die E-Zahl von 170 MJ/m2a betrifft nur den Wärmeverbrauch und ist deshalb derart gering, weil auf eine optimale Ausnutzung der Abwärme geachtet wurde.
3. Die E-Zahl für Bürobauten
Für Bürobauten gibt es Zielwerte gemäss SIA 380/1 "Energie im Hochbau" 1988 (siehe Beilage Energiekennzahlen für Neubauten und sanierte Bauten).
Die E-Zahlen Elektro wurden inzwischen überarbeitet und in der Empfehlung SIA 380/4 "Elektrische Energie im Hochbau" 1995 in Kraft gesetzt.
In dieser Empfehlung sind Zielwerte für die einzelnen Verbrauchergruppen abhängig von der Nutzungsart aufgelistet.
(Teilenergiekennzahlen aus Empf. SIA 380/4.)
4. Zielwerte Elektroverbrauch für Wärmeerzeugung
Für den Elektroverbrauch zur Wärmeerzeugung mit z.B. Elektrowärmepumpen, Elektroheizkörpern für die Raumheizung oder Elektroboiler für die Warmwassererzeugung gibt es nur für die Warmwassererzeugung Zielwerte.
In den Energiegesetzen und Verordnungen sind jedoch Vorgaben für die Anlagendimensionierung wie Auslegungsdaten, Wirkungsgrade oder Isolationsvorschriften sowie über die Anlageausrüstung festgelegt.
Tabelle A 4-2 Energiekennzahlen von Neubauten
Kat. Geb. Nutzung Grenzwerte1 Zielwerte1 (Mindestwerte für (gute Werte für Neubauten) Neubauten) Qh Qww Eh Ew Ee Qh Qww Eh Ew Ee (1) (2) (1) (1) (1) (3) (2) (3) I Ein- und Zweifamilienhäuser Wassererwärmung mit 330 60 0,75 520 80 280 60 0,85 400 80 Kombikessel Wassererwärmung 330 * 0,80 410 130* 280 * 0,90 310 130* separat elektrisch II Mehrfamilienhäuser Wassererwärmung mit Kombikessel 300 100 0,75 530 100 250 100 0,85 410 100 Wassererwärmung separat 300 * 0,80 370 150* 250 0,90 280 150* elektrisch 300 100 0,75 530 100 250 * 0,85 410 100 Alters-, Kinder-, 300 100 0,75 530 200 250 100 0,85 410 200 Jugendheime Hotels einfach 100 III Verwaltungsbauten natürlich belüftet 270 * 0,80 340 80* 220 * 0,90 240 80* grosse Teile 270 * 0,80 340 175* 220 * 0,90 240 175* mechanisch belüftet klimatisiert, z.B. 270 * 0,80 340 250* 220 * 0,90 240 250* Banken, ohne Rechenzentren Schulen 270 25 0,75 390 30 220 25 0,85 290 30 Kindergärten, 270 25 0,75 390 100 220 25 0,85 290 100 Primar-, Sekundarschulen 270 * 0,80 340 100* 220 * 0,90 240 100* Mittel-, Berufs-, Fachschulen einfache Läden (ohne Lüftung und ohne Kältegeräte IV Lager und 240 * 0,80 300 80* 200 * 0,90 220 80* Werkstätten V Hochschulen 300 25 0,75 430 200 250 25 0,85 320 200 Warenhäuser (klimatisiert und 250 25 0,75 370 600 200 25 0,85 260 600 mit 320 100 0,75 560 150 300 100 0,85 470 150 gewerblicher Kälte) 330 100 0,75 570 200 330 0,85 500 200 Krankenheime 100 Spitäler 650* 0,75 900 250 600* 0,85 700 250 (Allgemeinspital) 0,75 1200 350 850* 0,85 1000 350 Hallenbäder 900* mittlere und grosse kleine (unter ca. 3000 m2 EBF)
1 Qh und entsprechen den Grenz- bzw. den Zielwerten. Eh und Ew sind daraus abgeleitete Werte. Für Ee sind keine Grenz- bzw. Zielwerte gegeben, der angegebene Richtwert entspricht einer typischen Anlage mit zweckmässiger Ausrüstung
2 Der Energiebedarf Warmwasser geht im Grenz- und Zielwertfall immer von der Standardnutzung aus (Rechenwerte gemäss Tabelle D 1 1)
* In diesen Beispielen wurden die Energiekennzahlen für den Fall aufgezeigt, dass das Warmwasser separat elektrisch aufberei- tet wird: die anderen Beispiele ohne * gehen von Kombikesseln aus
3 Bei Kombikesseln Trinkwassererwärmung nur in Heizperiode
4 Bei Hallenbädern nicht Qh sondern Qw (inkl. Warmwasserbedarf)
Legende:
Qh Heizenergiebedarf (MJ/m2a)
Qww Energiebedarf Warmwasser (MJ/m2a)
Nutzungsgrad (-)
Eh Energiekennzahl Raumheizung, auf 10 MJ/m2a gerundet (MJ/m2a)
Ew Energiekennzahl Wärme, auf 10 MJ/m2a gerundet (MJ/m2a)
Ee Energiekennzahl Elektrizität, auf 10 MJ/m2a gerundet (MJ/m2a)
Tabelle A 4-1 Energiekennzahlen bestehender Bauten vor und nach Sanierung
Kat. Geb. Nutzung1 Ist-Werte Soll-Werte (Werte bestehender Bauten (gute Werte nach ohne Gesamt-Sanierung) gravierende Mängel, Stand 1988) Qh Qww Eh Ew Ee Qh Qww Eh Ew Ee (2) (1) (1) (3) (2) (3) I Ein- und Zweifamilienhäuser Wassererwärmung mit 425 60 0,70 700 120 340 60 0,80 500 100 Kombikessel Wassererwärmung 425 * 0,75 575 170* 340 * 0,85 400 150* separat elektrisch II Mehrfamilienhäuser Wassererwärmung mit Kombikessel 450 100 0,75 725 130 330 100 0,80 550 120 Wassererwärmung separat 450 * 0,80 575 180* 330 0,85 400 170* elektrisch 450 100 0,75 725 330 * 0,80 550 125 Alters-, Kinder-, 450 100 0,75 725 150 330 100 0,80 550 250 Jugendheime 300 Hotels einfach 100 III Verwaltungsbauten natürlich belüftet 400 * 0,80 500 125* 300 * 0,85 350 100* grosse Teile 450 * 0,80 575 320 * 0,85 375 225* mechanisch belüftet 250* klimatisiert, z.B. 500 * 0,80 625 330 * 0,85 400 300* Banken, ohne Rechenzentren 350* Schulen 375 25 0,75 525 280 25 0,80 375 40 Kindergärten, 425 25 0,75 600 320 25 0,80 425 125 Primar-, Sekundarschulen 400 * 0,80 500 50 300 * 0,85 350 150* Mittel-, Berufs-, 150 Fachschulen einfache Läden (ohne 200* Lüftung und ohne Kältegeräte IV Lager und 400 * 0,80 500 125* 300 * 0,85 350 100* Werkstätten V Hochschulen 550 25 0,75 775 300 380 25 0,80 500 250 Warenhäuser (klimatisiert und 450 25 0,75 625 1000 350 25 0,80 475 800 mit 550 100 0,75 875 380 100 0,80 600 175 gewerblicher Kälte) 600 100 0,75 925 200 420 0,80 650 225 Krankenheime 250 100 Spitäler 900* 0,75 1200 7504 0,80 950 300 (Allgemeinspital) 13004 0,75 1700 350 10504 0,80 1300 400 Hallenbäder 450 mittlere und grosse kleine (unter ca. 3000 m2 EBF)
1 Zuteilung der einzelnen Nutzungen in die entsprechende Gebäudekategorie vgl. Tabelle 4
2 Der Energiebedarf Warmwasser geht immer von der Standardnutzung aus (Rechenwerte gemäss Tabelle D 1 1)
* In diesen Beispielen wurden die Energiekennzahlen für den Fall aufgezeigt, dass das Warmwasser separat elektrisch aufbe reitet wird: die anderen Beispiele ohne * gehen von Kombikesseln aus
3 Nutzungsgrad-Soll: zwischen Grenz- und Zielwert von Neubauten
4 Bei Hallenbädern nicht Qh sondern Qw (inkl. Warmwasserbedarf)
Legende:
Qh Heizenergiebedarf, auf 25 MJ/m2a gerundet (MJ/m2a)
Qww Energiebedarf Warmwasser (MJ/m2a)
Nutzungsgrad, auf 0,05 gerundet (-)
Eh Energiekennzahl Raumheizung, auf 25 MJ/m2a gerundet (MJ/m2a)
Ew Energiekennzahl Wärme, auf 25 MJ/m2a gerundet (MJ/m2a)
Ee Energiekennzahl Elektrizität, auf 10 MJ/m2a gerundet (MJ/m2a)
Typische Energieverbraucher (Auswahl)
Arbeitshilfen Personalcomputer
Bildschirme
Drucker (Laserdrucker, Tintenstrahldrucker, usw.)
Kopiergerät
Faxgeräte
Büromaschinen (Schreibmaschine, Rechenmaschine)
Kaffeeautomat
Verpflegungsautomat
Telekommunikationseinrichtungen (Fax, Telex, Videotext)
Kleine Geräte in Gewerbe und Industrie
Haushaltgeräte
Hobby- und Unterhaltungsgeräte
Audiovisuelle Geräte (Projektoren etc.)
Ladeneinrichtungen
Spitaleinrichtungen
Zentrale Dienste Gewerbliche Kücheneinrichtungen
Restaurant-Café-Einrichtungen
Werkstatteinrichtungen
Tankstelleneinrichtungen
Zentrale EDV-Anlagen
Gewerbliche Wäschereimaschinen
Sterilisationseinrichtungen
Speditionseinrichtungen
Telefonzentralen
Prozessanlagen in Industrie und Gewerbe
Kühlvitrinen
Sicherheitsanlagen
USV-Verluste
Haushalt-Grossgeräte
Beleuchtung Raumbeleuchtung, Arbeitsplatzbeleuchtung, Dekorationsbeleuchtung
Aussenbeleuchtung
Sicherheitsbeleuchtung
Lüftung/Klima Zuluft- und Fortluftventilatoren
Antriebe Wärmerückgewinnung
Kompressor Kältemaschine
Förderpumpen für Lufterhitzer/Kühlregister
Antriebe für Befeuchtung
Antriebe für Wasserförderung
Antriebe für Rückkühlsysteme
Ventilatoren für Rückkühlsysteme
Diverse Technik Hilfsaggregate (Pumpen, Brenner)
Zirkulationspumpen
Sanitärpumpen
Transportanlagen (Rolltreppen, Waren- und Personenaufzüge)
Elektrowärme Elektroheizungen
Wärmepumpen
Wassererwärmer
Elektrische Begleitheizungen
Teilenergiekennzahlen
Beispiele zur Erreichung des Grenzwertes der Energiekennzahl Haustechnik im MJ/m2a
Arbeits Zentr. Beleuch- Lüftung/ Diverse Haus-te Elektri - Dienste tung Klima chnik -zität Gebäude hilfen Technik Total Total Bürobauten 1 30 5 40 20 25 85 120 Bürobauten 2 50 30 55 60 25 140 220 Bürobauten 2, mit 50 130 55 140 25 220 400 EDV-Zentrale Ladengebäude 1: Food 10 440 90 35 25 150 600 Ladengebäude 2: Non Food 10 30 135 60 25 210 240 Ladengebäude 3: 30 140 155 80 25 260 430 Warenhaus Schulgebäude 1: 10 - 30 15 15 60 70 Volksschule Schulgebäude 2: 10 10 40 35 15 90 110 Mittelschule Wohnhäuser: - 15 15 - 15 30 45 Allgemeinflächen
Beispiele zur Erreichung des Zielwertes der Energiekennzahl Haustechnik in MJ/m2a
Arbeits Zentr. Beleuch- Lüftung/ Diverse Haus-te Elektri - Dienste tung Klima chnik -zität Gebäude hilfen Technik Total Total Bürobauten 1 30 5 20 10 15 45 80 Bürobauten 2 50 30 35 30 15 80 160 Bürobauten 2, mit 50 130 35 100 15 150 330 EDV-Zentrale Ladengebäude 1: Food 10 440 60 15 15 90 540 Ladengebäude 2: Non Food 10 30 95 20 15 130 170 Ladengebäude 3: 30 140 125 30 15 170 340 Warenhaus Schulgebäude 1: 10 - 20 5 10 35 45 Volksschule Schulgebäude 2: 10 10 25 15 10 50 70 Mittelschule Wohnhäuser: - 15 5 - 10 15 30 Allgemeinflächen
Die Beispiele basieren auf den Anmerkungen zu den Einzelanforderungen und der Tabellen Standardflächenrelation nach SIA 380/4. Die Teilenergiekennzahlen Spalten Arbeitshilfen und Zentrale Dienste beinhalten Erfahrungswerte. Die Teil-energiekennzahlen Zentrale Dienste beziehen sich auf Beispiele und sind deshalb nur bedingt übertragbar. Der Elektrizitätsbedarf Zentrale Dienste beeinflusst den Elektrizitätsbedarf erheblich und wirkt sich in Bürobauten auf die Teilenergiekennzahl Lüftung/Klima aus. Die Teilenergiekennzahlen für Wohnhäuser beziehen sich lediglich auf Allgemeinflächen ohne Parking.