Analyse des Wärmebedarfs

Was sind die Bauteile vor der Sanierung und wie hoch sind deren U-Werte?

Tool: Ubakus: U-Wert-Rechner

Bevor der Wärmebedarf eines Gebäudes bestimmt werden kann, müssen alle relevanten Kenndaten erfasst werden. Dazu gehören das Raumvolumen, die Energiebezugsfläche sowie die Flächen und U-Werte sämtlicher Bauteile im unsanierten Zustand. Das Online-Tool Ubakus bietet dafür eine präzise und benutzerfreundliche Möglichkeit: Es ermöglicht, die einzelnen Bauteile des Gebäudes zu modellieren und die U-Werte automatisch zu berechnen. Diese Daten bilden die Grundlage für die anschliessende thermische Simulation, mit der der jährliche Heizwärmebedarf ermittelt wird.

Die bestehende Gebäudehülle besteht aus mehreren charakteristischen Bauteilen, die in der Simulation erfasst wurden. Die Aussenwände setzen sich aus 30 mm Korkdämmung, 180 mm Beton (Typ A) bzw. 120 mm Beton (Typ B) und 4 mm Gipsputz zusammen. Aufgrund der sehr dünnen Dämmung weist diese Konstruktion nur einen geringen Wärmeschutz auf, was zu einem U-Wert von über 1 W/m²K führt. Auch das Dach bietet mit lediglich 35 mm XPS-Dämmung nur unzureichenden Schutz gegen Wärmeverluste. Die Fensterflächen sind relativ gross und bestehen aus einfacher Verglasung, was mit einem U-Wert von rund 2.4 W/m²K erhebliche Energieverluste verursacht.

Die architektonischen Daten des Bestandsgebäudes zeigen ein Netto-Raumvolumen von 4’400 m³ und eine Energiebezugsfläche von 1’760 m². Diese Kennwerte bilden die Grundlage für die spätere Analyse des Wärmebedarfs.

Die Bilder zeigen die bestehenden Bauteile der Gebäudehülle vor der Sanierung, darunter die Aussenwand Typ A und Typ B, das Dach, die innere Decke, die Kellerdecke sowie den Boden gegen Erdreich. Quelle: Ubakus

Wie hoch ist der Wärmebedarf vor der Sanierung?

Tool: Ubakus: Thermische Simulation

Nach der vollständigen Eingabe aller Bauteile im Ubakus-Tool kann auf der Seite Thermische Simulation eine neue Berechnung gestartet werden. Dabei werden grundlegende Gebäudedaten wie Standort, Raumvolumen und klimatische Rahmenbedingungen definiert. Diese Parameter orientieren sich an den architektonischen Angaben und schaffen die Grundlage für eine realistische energetische Modellierung.

Im nächsten Schritt werden die zuvor erstellten und gespeicherten Bauteile – darunter Wände, Fenster, Dach- und Bodenflächen – als Umfassungsflächen in die Simulation integriert. Dadurch wird das gesamte thermische Verhalten des Gebäudes erfasst, einschliesslich der Wärmeflüsse durch die Hüllflächen und der internen Energiegewinne. Die sorgfältige Zuordnung dieser Elemente ist entscheidend, um korrekte Berechnungsergebnisse zu erzielen.

Sobald alle Eingaben vollständig und plausibel sind, startet die Simulation und Ubakus berechnet automatisch den monatlichen und jährlichen Heizwärmebedarf. Diese Berechnung bildet die Grundlage für die anschliessende Analyse der energetischen Verluste, die im nächsten Schritt detailliert ausgewertet wird.

Jährlicher und monatlicher Wärmebedarf sowie jährlicher Primärenergiebedarf vor der Sanierung. Quelle: eigene Darstellung auf Basis von Daten aus Ubakus

Die oben dargestellten monatlichen Ergebnisse aus der Simulation verdeutlichen, dass das unsanierte Gebäude einen ausgesprochen hohen Heizwärmebedarf aufweist. Ausser in den Sommermonaten Juli und August besteht nahezu das gesamte Jahr über ein erheblicher Wärmebedarf. Die internen und solaren Gewinne reichen in den meisten Monaten nicht aus, um die Wärmeverluste auszugleichen, wodurch eine kontinuierliche Heizleistung erforderlich bleibt.

Diese hohe Energienachfrage lässt erkennen, dassa der Energieverbrauch des Gebäudes stark von der Wärmeabgabe über die Gebäudehülle geprägt ist. Besonders in den Übergangs- und Wintermonaten führen unzureichend gedämmte Flächen zu beträchtlichen Energieverlusten, was die geringe Effizienz der bestehenden Konstruktionen offenbart.

Die detaillierte Analyse der Wärmeverluste zeigt, dass die grössten Energieverluste über die Aussenwände und Fensterflächen erfolgen. Zusammen verursachen sie rund 55 % der gesamten Wärmeverluste. Hauptursache dafür sind die schwach gedämmten Aussenwände und die einfach verglasten Fenster, deren hohe U-Werte den Wärmeabfluss über die Gebäudehülle deutlich verstärken.

Übersicht der Wärmeverluste des Gebäudes im unsanierten Zustand, basierend auf den Simulationsergebnissen. Quelle: eigene Darstellung auf Basis von Daten aus Ubakus

Welche Sanierungsmassnahmen wurden umgesetzt?

Die Analyse der Bauteile und der Wärmeverluste zeigt deutlich, dass der energetische Schwachpunkt des Gebäudes in der Gebäudehülle liegt. Besonders die unzureichend gedämmten Aussenwände und die einfach verglasten Fenster verursachen erhebliche Energieverluste. Entsprechend konzentrieren sich die Sanierungsmassnahmen auf eine umfassende Verbesserung der Wärmedämmung und den Ersatz der Fenster, um die thermische Effizienz der Hülle deutlich zu steigern.

Für die Aussenwand Typ A ist eine 220 mm starke Aussendämmung aus Mineralwolle vorgesehen, während bei Typ B eine 80 mm Hartschaum-PUR-Schicht zwischen dem Stahlbeton und dem Innenputz ergänzt wird. Das Dach erhält eine zusätzliche 60 mm PUR-AL-K-Dämmschicht sowie weitere Lagen aus Mineralwolle- und Mineraldämmplatten, wodurch der Wärmeverlust über die Dachfläche spürbar reduziert wird. Auch die Fenster werden vollständig ersetzt: dreifach verglaste Wärmeschutzfenster minimieren künftig die Energieverluste durch transparente Flächen. Insgesamt führen diese baulichen Eingriffe zu einer deutlichen Senkung der U-Werte aller Hüllbauteile.

Ergänzend zur Hüllensanierung wird das Heizsystem modernisiert und durch eine Wärmepumpe ersetzt, was die Gesamteffizienz weiter verbessert. Der Boden gegen Erdreich bleibt unverändert, da er bereits einen relativ niedrigen U-Wert aufweist. Darüber hinaus umfasst das Projekt eine Aufstockung, wodurch das beheizte Raumvolumen auf 5’360 m³ und die Energiebezugsfläche auf 2’144 m² anwächst. Diese Erweiterung stellt eine besondere planerische Herausforderung dar: Die neue Aussenhülle muss denselben hohen energetischen Standard erfüllen, um trotz des grösseren Gebäudevolumens den Heizwärmebedarf nachhaltig zu senken.

Die Bilder zeigen die erneuerten Bauteile der Gebäudehülle nach der Sanierung, darunter die Aussenwände Typ A und B, die zusätzliche Aussenwand des Dachgeschosses für die neue Aufstockung, das neue Dach sowie die neue Kellerdecke. Die innere Decke und der Boden gegen Erdreich bleiben unverändert und werden in dieser Darstellung nicht nochmals gezeigt. Quelle: Ubakus

Wie hoch ist der Wärmebedarf nach der Sanierung?

Nachdem die Bauteile im Ubakus-Tool angepasst und die Sanierungsmassnahmen integriert wurden, zeigt die thermische Simulation ein deutlich verbessertes energetisches Verhalten des Gebäudes. Die neu berechneten Werte veranschaulichen, wie stark die Erneuerung der Dämmung und der Austausch der Fenster den Heizwärmebedarf beeinflussen. Das Tool ermöglicht es, die Wirkung der einzelnen Massnahmen im Gesamtkontext präzise zu bewerten und die Effizienz der Sanierung quantifizierbar zu machen.

Die Simulationsergebnisse zeigen, dass in etwa der Hälfte des Jahres kein Heizwärmebedarf mehr besteht. Besonders in den Übergangszeiten – im Frühling und Herbst – decken die internen Wärmegewinne durch Personen, Geräte und Sonneneinstrahlung den verbleibenden Energiebedarf vollständig. Dadurch bleibt das Gebäude über weite Teile des Jahres im thermischen Gleichgewicht, während die Heizphasen kürzer und deutlich energieeffizienter ausfallen.

Neben der Reduktion des Heizwärmebedarfs konnte auch der Primärenergieverbrauch deutlich gesenkt werden. Dies ist nicht nur auf die verbesserten Bauteile der Gebäudehülle zurückzuführen, sondern insbesondere auf den Wechsel des Heizsystems von Heizöl EL auf eine Wärmepumpe, die mit einer wesentlich höheren Effizienz arbeitet. Durch diese Umstellung sinkt der Primärenergiebedarf erheblich, was zu einer spürbaren Verringerung der CO₂-Emissionen und zu einer insgesamt nachhaltigeren Energiebilanz des Gebäudes führt.

Jährlicher und monatlicher Wärmebedarf sowie jährlicher Primärenergiebedarf nach der Sanierung. Quelle: eigene Darstellung auf Basis von Daten aus Ubakus

Nach der Sanierung zeigt sich in der thermischen Simulation auch eine deutlich veränderte Verteilung der Wärmeverluste. Die Anteile der Verluste über die Aussenwand, das Dach und die Kellerdecke haben spürbar abgenommen. Diese Veränderung bestätigt den direkten Effekt der verbesserten Dämmung und des neuen Hüllaufbaus, welche die Transmissionsverluste über die grossflächigen Bauteile deutlich reduzieren.

Durch die optimierte Gebäudehülle wird der Energieverlust gleichmässiger über die verschiedenen Bauteile verteilt. Die wärmegedämmten Flächen tragen nur noch einen geringen Anteil zum Gesamtverlust bei, wodurch das Gebäude ein stabileres thermisches Verhalten erreicht. Gleichzeitig verbessert sich der Oberflächenkomfort in den Innenräumen, da Temperaturunterschiede zwischen Wand- und Raumluft minimiert werden.

Da die Fensterflächen und der Boden gegen Erdreich im Zuge der Sanierung unverändert geblieben sind, verschiebt sich der relative Anteil der Wärmeverluste nun stärker in Richtung Lüftung und Erdreichübertragung. Insgesamt führt dies zu einer ausgewogeneren Wärmebilanz mit deutlich reduzierter Gesamtenergieaufnahme – ein Hinweis darauf, dass die Sanierungsmassnahmen erfolgreich die Hauptverlustquellen beseitigt und das energetische Verhalten des Gebäudes langfristig verbessert haben.

Übersicht der Wärmeverluste des Gebäudes im unsanierten Zustand, basierend auf den Simulationsergebnissen. Quelle: eigene Darstellung auf Basis von Daten aus Ubakus

Wie hoch ist das Einsparpotenzial?

Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die Sanierungsmassnahmen zu einer ausserordentlich hohen Energieeinsparung führen. Der spezifische Heizwärmebedarf sinkt von 132 kWh/m²a auf 15 kWh/m²a, was einer Reduktion um rund 89 % entspricht. Auch der Primärenergieverbrauch verringert sich deutlich – von 158 kWh/m²a auf lediglich 8 kWh/m²a, also um etwa 95 %. Diese Werte verdeutlichen, wie stark die Erneuerung der Gebäudehülle und der Wechsel des Heizsystems auf eine Wärmepumpe die energetische Gesamtleistung des Gebäudes verbessern können.

Die Reduktion des Energieverbrauchs pro Energiebezugsfläche zeigt, dass die Sanierung nicht nur die absoluten Verluste minimiert, sondern auch die Energieeffizienz der gesamten Nutzfläche erheblich steigert. Das Gebäude erreicht damit einen energetischen Standard, der dem eines modernen, gut gedämmten Neubaus entspricht, und verbessert zugleich seinen thermischen Komfort sowie die Betriebskostenbilanz.

Darüber hinaus führt die deutliche Verringerung des Heizwärmebedarfs und des Primärenergieverbrauchs zu einer massiven Senkung der CO₂-Emissionen, da kaum noch fossile Energie für den Betrieb benötigt wird. Die Sanierung trägt somit nicht nur zur Kostenreduktion und Erhöhung der Energieunabhängigkeit bei, sondern leistet auch einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele und zur nachhaltigen Transformation des Gebäudebestands. Dieses Beispiel zeigt, wie gezielte bauliche Massnahmen und der Einsatz digitaler Simulationstools eine wirkungsvolle Verbindung von ökologischer Verantwortung und technischer Effizienz schaffen können.

Diese Darstellung zeigt den jährlichen und monatlichen Wärmebedarf sowie den jährlichen Primärenergie vor und nach der Sanierung, basierend auf den oben dargestellten Simulationsdaten. Quelle: eigene Darstellung auf Basis von Daten aus Ubakus

Wo stehen die berechneten Werte im Vergleich mit den SIA Standartwerten?

Das Diagramm unten zeigt den Vergleich zwischen den Simulationsergebnissen des MFH Schwamendingen und den Referenzwerten der SIA 2024. Dabei wird deutlich, dass der berechnete Heizwärmebedarf vor der Sanierung mit 132 kWh/m²a im Bereich bzw. leicht über dem SIA-Referenzwert von 112.9 kWh/m²a liegt, was auf eine geringe Dämmqualität und hohe Transmissionsverluste hinweist. Nach der Sanierung reduziert sich der Bedarf auf 15 kWh/m²a und liegt damit zwischen dem SIA-Standardwert von 19.4 kWh/m²a und dem Zielwert von 11.2 kWh/m²a.

Der Vergleich zeigt, dass die durchgeführte Sanierung die energetische Performance des Gebäudes auf ein Niveau hebt, das über den normativen Anforderungen liegt. Während der ursprüngliche Zustand die typischen Schwächen eines Bestandsbaus mit unzureichender Gebäudehülle widerspiegelt, belegt das Resultat nach der Sanierung den Erfolg der umfassenden Dämm- und Modernisierungsmassnahmen.

Die Abweichung gegenüber den SIA-Richtwerten verdeutlicht, dass die Ubakus-Simulation eine spezifische und detaillierte Einschätzung des Energieverhaltens ermöglicht. Sie zeigt zugleich, wie gezielte Sanierungsschritte – abgestimmt auf die tatsächlichen Material- und Klimadaten – die theoretischen Normwerte nicht nur erreichen, sondern sogar übertreffen können.

Das Diagramm zeigt die Werte der Simulationsergebnisse des MFH Schwamendingen (weiss) sowie die Referenzwerte der Bestands-, Standard- und Zielwerte der SIA 2024 (grau).

Fazit

Die Analyse zeigt, dass eine gezielte Sanierung der Gebäudehülle das energetische Verhalten eines Gebäudes grundlegend verbessern kann. Durch den Einsatz moderner Dämmstoffe, optimierter Verglasung und effizienter Haustechnik konnte der Heizwärmebedarf um rund 90 % und der Primärenergieverbrauch um 95 % reduziert werden. Diese Reduktion unterstreicht die zentrale Bedeutung einer gut konzipierten Gebäudehülle und einer effizienten Wärmeversorgung für die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit im Gebäudebestand.

Die deutliche Senkung des Primärenergieverbrauchs wirkt sich nicht nur positiv auf die Betriebskosten aus, sondern trägt auch massgeblich zur Reduktion der CO₂-Emissionen und zur Erreichung nationaler und internationaler Klimaziele bei. Durch die Umstellung von fossilen auf elektrische, hocheffiziente Wärmeerzeugungssysteme wird der Energieverbrauch langfristig unabhängiger von endlichen Ressourcen und volatilen Energiepreisen.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie digitale Werkzeuge wie Ubakus Architektinnen, Ingenieuren und Planenden ermöglichen, die energetischen Schwachstellen eines Gebäudes systematisch zu analysieren und zu quantifizieren. Durch die Simulation realer Bau- und Klimabedingungen lassen sich verschiedene Sanierungsszenarien präzise vergleichen und bewerten. Solche Tools unterstützen eine datengestützte und fundierte Planung, die zu effektiven, nachhaltigen und wirtschaftlich sinnvollen Sanierungsmassnahmen führt – und damit eine Brücke zwischen technischer Analyse und architektonischer Gestaltung schlägt.

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