Das Ziel der Wärmebedarfsmodellierung im Bereich der Wohngebäude ist die Ermittlung des

nutzenergetischen Raumwärme- und Warmwasserbedarfs für den Sektor der privaten Haushalte

für das Ausgangsjahr 2010 sowie für das Zieljahr der Konzeptmodellierung 2050. Im Gegensatz zum Strombedarf wird nicht zwischen einer Maximal-Dezentral und einem Moderat-Dezentral Konzeptvariante des Wärmebedarfs unterschieden, so dass nachfolgende Modellbeschreibun- gen, Rahmenannahmen und die daraus folgenden Modellergebnisse beiden Varianten zugrunde gelegt werden. Entsprechend der Granularität des Gesamtmodells wird der Wärmebedarf nicht aggregiert für den Gesamtraum Rheine sondern räumlich disaggregiert für kleinmaßstäbliche Siedlungsareale ermittelt. Mit diesem Vorgehen sollen die siedlungsraumbezogenen (Siedlungs- struktur, Gebäudearten, Bevölkerungsverteilung) Eigenschaften des Untersuchungsraums und deren Effekte auf den Wärmebedarf angemessen berücksichtigt werden.

Die methodische Grundlage der Ermittlung des Raumwärmebedarfs ist ein siedlungs- und gebäudetypologischer Ansatz, bei dem ausgehend von einer Klassifikation des Wohngebäude- bestandes und der Siedlungsstruktur über spezifische Energiekennzahlen der Wärmebedarf im Ausgangsjahr (2010) und für das Zieljahr (2050) bestimmt wird. Die Bestimmung des Warm-

wasserbedarfs basiert auf soziodemographischen Kennwerten (insbesondere der Anzahl der

Bewohner) und entsprechenden spezifischen Energiekennzahlen.

Im Folgenden werden die methodischen Verfahrensweisen bei der Konzeption des räumlichen Wärmebedarfsmodells vertiefend beschrieben. Diese lassen sich in vier Schritte unterteilen: 1. Datenerfassung,

2. Definition des räumlichen Bezugssystems,

3. Siedlungs- und Gebäudetypisierung des Wohngebäudebestandes, 4. Ermittlung des Wärmebedarfs über spezifische Energiekennzahlen.

Abbildung 3-1: Methodik der Wärmebedarfsmodellierung im Bereich der Wohngebäude

1. Datenerfassung:

Die Datengrundlage des räumlichen Wärmebedarfsmodells sind Geodaten. Dabei handelt es sich hier um (digitale) Informationen mit Relevanz für den Raumwärme- und Warmwasserbe- darf, die einen räumlichen Bezug haben (Georeferenz). Erfasst wurden diese Daten mit einem Geographischen Informationssystem auf der Basis von digitalen Flurkarten, Orthofotos, Schrägaufnahmen und Basisdaten aus GIS-Datensätzen der Stadt Rheine. Über das Geographi- sche Informationssystem werden die Geodaten der Modellkonzeption zugänglich gemacht. Die Geodaten ermöglichten die Erstellung eines detaillierten, räumlich kontingenten GIS-Modells der Siedlungs- und Bebauungsstruktur des Untersuchungsgebiets.

Das GIS-Modell beinhaltet alle siedlungsräumlichen und demographischen Daten, die für die weiteren Verfahrensschritte der Wärmebedarfsmodellierung benötigt werden. Dabei handelt es sich um georeferenzierte Rasterdaten zur Verteilung und Fläche der beheizten Wohngebäude und damit verknüpfte Attributdaten mit Relevanz für den Wärmebedarf. Dies sind neben der Grundfläche insbesondere Informationen zur Geschosszahl der Gebäude, welche für die Ermittlung der beheizten (Wohn)Fläche benötigt werden und Daten zur Anzahl der Bewohner. Über Flurkarten, Orthofotos und Schrägaufnahmen lassen sich zudem qualitative Informationen zur siedlungsstrukturellen Beschaffenheit des Untersuchungsgebiets beziehen, die im Rahmen des siedlungs- und gebäudetypologischen Ansatzes der Modellierung von besonderer Bedeu- tung sind.

2. Definition des räumlichen Bezugssystems:

Das räumliche Bezugssystem des Wärmebedarfsmodells, d.h. die Raumeinheiten, deren nutzenergetischer Wärmebedarf ermittelt werden soll, sind Siedlungsareale. Dabei handelt es sich um mesoskalierte Raumeinheiten, die in etwa der Größe von Baublöcken entsprechen und eine unterschiedlich hohe Zahl von (Wohn)Gebäuden umfassen. Die Modellierung bezieht sich damit in ihrer räumlichen Auflösung und ihrem Detaillierungsgrad auf das kleinmaßstäbliche städtebauliche Erscheinungsbild. Siedlungsareale sind ein adäquates räumliches Bezugssystem,

GIS$basierte,Erfassung)von)Geodaten)für,das,Gebiet,der,Stadt,Rheine,

Abgrenzung,und,Typisierung)von,Siedlungsarealen) A9ributdaten,(beheizt/nicht$beheizt,Bewohnerzahl,etc.),Erfassung,des,Gebäudebestandes,und,Zuordnung,von,

Bebauungsart, Baualtersklassen, Areal&spezifische.Typisierung.Wohnbebauung.nach. Ableitung,Siedlungsareal$spezifischer, Gebäudetypisierung) Verknüpfung,mit,Gebäudetypen:)und)Personen:bezogenen)Energiekennzahlen) Raumwärmebedarf)) Warmwasserbedarf)) Gesamt'Rheine, Raumbezugssystem:,Siedlungsareale, Erfassung.der.Areal&spezifischen. Gebäudetypenverteilung,.beheizter. Wohnflächen.und.Bewohnerzahlen.

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da sie einerseits hinreichend kleinräumlich skaliert sind, um die Erfassung der für den Wärme- bedarf relevanten Merkmale der Siedlungsstruktur wie die Anzahl und Bebauungsart von Gebäuden zu ermöglichen. Andererseits weisen sie eine ausreichende Größe auf, um die flächendeckende Analyse für den Gesamtuntersuchungsraum der Stadt Rheine datentechnisch und methodisch zu gewährleisten.

Die räumliche Abgrenzung der Siedlungsareale mit Wohnbebauung erfolgt anhand des Kriteriums der Homogenität der Siedlungsstruktur unter der Nebenbedingung flächenmäßig ähnlich große Raumeinheiten zu bilden. Zur Bestimmung siedlungsstrukturell möglichst homogener Siedlungsareale wurde der Ansatz der Siedlungstypisierung von Erhorn-Kluttig (2011) verwendet, wobei stellenweise eine Anpassung des Typisierungsschemas an die siedlungsräumlichen Gegebenheiten in Rheine vorgenommen wurde. Leitendes Abgrenzungs- kriterium der Siedlungstypologie ist das städtebauliche Erscheinungsbild, welches in erster Linie durch die Art der Bebauung, die Anordnung von Gebäuden, die Erschließung des Gebiets durch Straßen und die Anzahl, Größe und Nutzung von Wohn- und Nichtwohngebäuden bestimmt ist.

Entsprechend der beschriebenen Methodik wird der Gesamtbestand an Wohngebäuden der Stadt Rheine in insgesamt 2210 Siedlungsareale mit Wohnbebauung unterteilt, die jeweils einem der folgenden 10 Siedlungstypen zugeordnet werden können:

• Lockere offene Bebauung,

• Einfamilienhäuser- und Doppelhäusersiedlung, • Städtischer Dorfkern,

• Reihenhäuser,

• Siedlung kleiner Mehrfamilienhäuser,

• Zeilenbebauung mit kleinen und größeren Mehrfamilienhäusern, • Zeilenbebauung mit großen hohen Mehrfamilienhäusern, • Blockbebauung niederer Dichte,

• Blockbebauung hoher Dichte, • Citybebauung.

3. Siedlungs- und Gebäudetypisierung des Wohngebäudebestandes

Die Siedlungstypisierung des Wohngebäudebestandes der Stadt Rheine nach dem Ansatz von Erhorn-Kluttig (2011) ermöglicht eine erste Bewertung des nutzenergetischen (Raum)Wärmebedarfs der Siedlungsareale. Für eine präzisere Modellierung des Raumwärme- bedarfs ist es notwendig, detailliertere Aussagen zu der Gebäudetypenstruktur der Siedlungsare- ale zu treffen. Zwar ermöglichen die Siedlungstypen Aussagen zu dominierenden Bebauungsar- ten, es sind allerdings nur indirekt Informationen zu Baualtersklassen der Gebäude abzuleiten. Diese sind allerdings ein wichtiger Faktor zur Ermittlung des Raumwärmebedarfs, insbesondere für die Status Quo-Betrachtung im Ausgangsjahr der Konzeptmodellierung 2010 und die sich daraus ableitenden Effizienzpotenziale im Gebäudebestand. Die Wärmebedarfsmodellierung verbindet daher den siedlungstypologischen Ansatz mit einer gebäudetypologischen Analyse. Ziel dieser Vorgehensweise ist es, die anteilsmäßige Zusammensetzung der Siedlungsareale mit unterschiedlichen Gebäudetypen zu ermitteln, die sich jeweils durch bestimmte energetische Eigenschaften in Bezug auf den Wärmebedarf unterscheiden.

Gebäudetypen werden über die Bebauungsart und das Bebauungsalter definiert. Es wird zwischen den Bebauungsarten Einfamilienhäuser (EFH), kleinen Mehrfamilienhäusern (MFH) und großen Mehrfamilienhäusern (GMH) unterschieden18. Für die Bestimmung der Höhe des

18 Die Abgrenzung der Bebauungsarten erfolgt über die Anzahl an Wohneinheiten:

• EFH: 1-2 Wohneinheiten • MFH: 3-6 Wohneinheiten

Raumwärmebedarfs im Ausgangsjahr 2010 werden die Gebäudearten jeweils weiter in unterschiedliche Baualtersklassen unterteilt. Eine zentrale Annahme ist, dass sich je nach Bebauungsart, den baulichen Merkmalen der Bauperioden und den jeweils gültigen EnEV Verordnungen die Gebäudetypen in ihrem Raumwärmebedarf unterscheiden. Für die Ermittlung des Raumwärmebedarfs im Zieljahr 2050 wird von einer vollständigen Sanierung des Gebäude- bestandes ausgegangen. Es wird dabei angenommen, dass die Sanierungen jeweils entsprechend zwei Standards erfolgt sind, die in zwei Raumwärmeklassen (RWK) resultieren. Die Raum- wärmeklasse 1 umfasst Sanierungen entsprechend den Standards KfW 100 und KfW 70 wohingegen die Raumwärmeklasse 2 Sanierungen entsprechend KfW 55 und dem Passivhaus- niveau umfasst.

Tabelle 3-2: Gebäudetypen der Wärmebedarfsmodellierung im Ausgangsjahr 2010 und Zieljahr 2050

Bebauungsart Baualtersklasse im Ausgangs-jahr 2010 Sanierungsstandard / Raum-wärmeklassen im Zieljahr 2050

EFH AB=vor 1918 C= 1919-1948 D=1949-1957 E=1958-1968 F= 1969-1978 G=1979-1983 H=1984-1994 I=1995-2001 J=2002-2006 RWK 1 RWK 2 MFH AB=vor 1918 C= 1919-1948 D=1949-1957 E=1958-1968 F= 1969-1978 G=1979-1983 H=1984-1994 I=1995-2001 J=2002-2006 RWK 1 RWK 2 GFH AB=vor 1918 C= 1919-1948 D=1949-1957 E=1958-1968 F= 1969-1978 RWK 1 RWK 2

• GMH: ≥ 7 Wohneinheiten

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Tabelle 3-2 gibt eine Übersicht über die Gebäudetypen im Ausgangs- und Zieljahr der Kon- zeptmodellierung.

Die Bestimmung der anteilsmäßigen Zusammensetzung der Siedlungsareale mit den beschrie- benen Gebäudetypen beruht auf dem für die Abgrenzung der Siedlungsareale verwendeten Ansatz der Siedlungstypisierung nach Erhorn-Kluttig (2011). Die Siedlungstypen kennzeichnen sich jeweils durch dominierende Gebäudearten, so dass Annahmen zur Verteilung von Einfamilienhäuser, kleinen Mehrfamilienhäusern und großen Mehrfamilienhäusern in den Siedlungsarealen getroffen werden können. Für die Herleitung eines Verteilungsschlüssels der Zusammensetzung der Siedlungsareale mit Gebäudetypen im Ausgangsjahr 2010 sind neben Informationen zu Bebauungsarten Annahmen zum Bebauungsalter der Gebäude zu treffen. Dafür wurde eine ergänzende Klassifizierung des Wohngebäudebestandes der Stadt Rheine nach Baualtersklassen von plan-lokal (2010) georeferenziert im GIS-Modell hinterlegt und mit den bereits bestehenden Geodaten zu Siedlungsarealen räumlich verschnitten. Die Annahmen zur Verteilung der Gebäude auf die Raumwärmeklassen 1 und 2 im Zieljahr 2050 basieren auf einer Anpassung von auf Landesebene durchgeführten Szenariomodellierungen für Nordrhein- Westfalen im Rahmen des Klimaschutzplans NRW (NRW Szenario) an die regionalen Gegebenheiten der Stadt Rheine. Für das Zieljahr 2050 wird die Annahme getroffen, dass sich die Wohnfläche im Vergleich zum Ausgangsjahr 2010 quantitativ nicht verändert, bzw. dass der Abriss an Wohngebäuden flächenmäßig dem Zubau entspricht. Es gibt in den Konzeptrechnun- gen also keine durch Suffizienzmaßnahmen (bspw. geringere Wohnflächen, niedrigere Raumtemperaturen) erzielten Energieeinsparungen im Wärmebereich. Verringerungen des Wärmebedarfs resultieren aus Maßnahmen zur Erhöhung der Sanierungstiefe und -breite. 4. Ermittlung des Wärmebedarfs über spezifische Energiekennzahlen

Als Ergebnis der beschrieben Verfahrensschritte lassen sich für die Siedlungsreale jeweils Verteilungen der Gebäudetypen herleiten, die eine flächendeckende Gebäudetypisierung der Stadt Rheine als Grundlage für die Wärmebedarfsermittlung im Bereich der Wohngebäude über spezifische Energiekennzahlen für das Ausgangsjahr 2010 und das Zieljahr der Konzeptmodel- lierung 2050 ermöglichen.

Die spezifischen Energiekennzahlen im Bereich Raumwärme beziehen sich auf die beheizte Wohnfläche. Die beheizte Wohnfläche wurde für die Wohngebäude der Stadt Rheine über VDI- Kennwerte zu den typischen Flächenverhältnissen von Bruttogrundfläche und Wohnfläche ermittelt (VDI 2013). Die Bruttogrundfläche ergibt sich aus den Geodaten zu den Gebäu- degrundflächen und Geschosszahlen. Die spezifischen Energiekennzahlen unterscheiden sich in den einzelnen Gebäudetypen. Deren Verteilung innerhalb der räumlichen Basiseinheiten der Analyse – den Siedlungsarealen – wurde, wie zuvor beschrieben, über eine siedlungs- und gebäudetypologische Untersuchung des Gebäudebestandes ermittelt.

Im Bereich Warmwasser beziehen sich die spezifischen Energiekennzahlen auf die Anzahl an Bewohnern je Siedlungsareal (kWh/Person*a). Georeferenzierte Daten zur Anzahl an Bewoh- nern je Siedlungsareal basieren für das Ausgangsjahr 2010 auf Daten der amtlichen Statistik und für das Zieljahr 2050 auf der Fortschreibung statistischer Daten zur Bevölkerungsentwick- lung (siehe dazu auch Kapitel 2.2 für Daten zur Bevölkerungsentwicklung in Rheine). Es wird die vereinfachende Annahme getroffen, dass die Bevölkerung in Rheine in allen Siedlungsarea- len eine einheitliche Entwicklungstendenz aufweist.

Im Dokument Die kommunale Effizienzrevolution für den Klimaschutz in den deutschen Städten - KomRev : Voraussetzungen, Transformationspfade und Wirkungen ; Abschlussbericht (Seite 55-59)