BAUEXPERTENTAGUNG KEIMFORUM WERTE ERHALTEN
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Vortrag Dienstag, den 4. April 2006 in Stuttgart BAUEXPERTENTAGUNG KEIMFORUM WERTE ERHALTEN Effizienz von energetischen Sanierungsmaßnahmen Prof. Dipl.-Ing. Georg Sahner BDA, Werkbund G.A.S. Sahner Architekten, Stadtplaner Stuttgart FH Augsburg EnergieEffizienzDesign 1 Weltenergieverbrauch 2 Schema des Heizenergie-Reduktionspotenzials im Wohngebäudestand durch energetische Sanierung 3 Endenergie-Kennwerte von Baustandards 4 Ernergiepass für Wohngebäude EnEv 2006 Prof. Georg Sahner BDA QP,zul ≥ eP * (QH + QTW) QP.zul ≥ eP * [ 66.( HT + HV) – 0,95.(QS + Qi) + QTW ] QP.zul = 50,94 + 75,29 A/Ve + 2600/(100+AN) Wohngebäude mit fossiler Trinkwasserwärmung 5 Vortrag Dienstag, den 4. April 2006 BAUEXPERTENTAGUNG KEIMFORUM WERTE ERHALTEN Effizienz von energetischen Sanierungsmaßnahmen THEMA : -Gebäudeenergiepass -Einsparpotentiale und Kosten Prof. Dipl.-Ing. Georg Sahner BDA, Werkbund G.A.S. Sahner Architekten, Stadtplaner Stuttgart FH Augsburg EnergieEffizienzDesign 6 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 7 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 Prof. Georg Sahner BDA Einführung in den Bestand Ausstellungserfordernis: 1. Bei Errichtung eines Gebäudes 2. Beim Verkauf eine Gebäudes 3. Bei der Neuvermietung Aushangspflicht bei Gebäuden an gut sichtbarer Stelle: 1. In denen öffentliche Dienstleistungen realisiert werden 2. In denen Publikumsverkehr herrscht 3. Die eine Nettogrundfläche größer als 1000 qm haben Diese Pflicht besteht unabhängig vom Verkauf oder Neuvermietung Die „öffentlichen Einrichtungen“ sollen mit gutem Beispiel vorangehen. 8 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 Prof. Georg Sahner BDA A. Energieausweis auf der Basis von Bedarfsberechnungen Vorteil: 1. Neutrale Bewertung von Gebäuden 2. Unterschiedliche Nutzer spielen keine Rolle 3. Gebäude werden in ihrer Qualität beurteilt und verglichen 4. Berechnung ist auch eine Gebäudediagnose von Schwachstellen Rechenverfahren: Neubau nach EnEV 2002 / 2006 Bestand: Vorgabe von „vereinfachten, pauschalisierten“ Kennwerten Darstellung: 1. Primär- und Endenergiebedarf 2. Wärmedurchgang wärmetauschenden Hülle 3. Empfehlungen für erfahrungsgemäß kostengünstige Maßnahmen zur Modernisierung 4. Grenzwerte 9 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 Prof. Georg Sahner BDA B. Energieausweis auf der Basis von Verbrauchskennwerten Vorteil: 1. Darstellung des individuellen Nutzerverhältnisses und der Klimaeinflüsse Basis: bei Wohngebäuden 1. Energieverbrauchsdaten aus Heizkosten nach der Heizkostenverordnung für ein gesamtes Gebäude 2. Ermittlung im konkreten Abrechnungszeitraum 3. Vergleichswert mit den 140%-Werten aus Modellberechnungen bei „Nicht-Wohngebäuden“ 1. Verbrauchserfassung der Energien für Heizung, Warmwasser, Beleuchtung, raumlufttechnische Anlage und Hilfsenergien 2. Die Daten müssen klimabereinigt werden 10 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 Prof. Georg Sahner BDA Klassifizierung und Farbverlauf Quelle : dena 2005 11 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 Prof. Georg Sahner BDA Abweichung des Energieverbrauchs vom Energiebedarf nach Gebäudegröße Quelle : dena Energiepass 2005 12 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 13 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 14 Quelle : dena 2005 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 15 Quelle : dena 2005 Ernergieausweis für Gebäude EnEv 2006 16 Quelle : dena 2005 Mietpreissteigerungen der Kaltmiete 1995-2004 in Deutschland 17 Kosten für verschiedene Energiestandards von sanierten Gebäuden 18 Förderung durch die KfW 19 Vortrag Dienstag, den 4. April 2006 in Stuttgart BAUEXPERTENTAGUNG KEIMFORUM WERTE ERHALTEN Effizienz von energetischen Sanierungsmaßnahmen THEMA : A/V-Verhältnis -Unterschiedliche A/V in einem Gebäude -Verbesserungen am A/V Verhältnis Prof. Dipl.-Ing. Georg Sahner BDA, Werkbund G.A.S. Sahner Architekten, Stadtplaner Stuttgart FH Augsburg EnergieEffizienzDesign 20 A/V Verhältnisse typiischer Gebäude 21 Darstellung des Zusammenhanges von Jahresheizwärmebedarf mit der Kompaktheit des Gebäudetyps, der U-Werte der Außenwände und der Kosten Jahresheizwärmebedarf (QH) 60 teuer 50 kostenintensiv kostenneutral 40 30 20 15 Kosten U-Werte der Außenhülle inkl. Fenster, etc. (W/m²K) 0 0 0,2 Mehrfamilienhaus Reihenmittelhaus 0,4 3 0,6 12 3 3 6 0,8 12 A/V = 0,17 12 A/V = 0,50 1,0 1,2 Doppelhaushälfte Einfamilienhaus 3 3 3 12 Winkelbungalow 3 12 QH = Jahresheizwärmebedarf kWh/m²a Anbauflächen = keine Wärmeverluste A/V = 0,67 12 6 12 12 A/V = 1,00 A/V = 1,08 Quelle : G.A.S Energieberatung 2002 22 Lage der Wohnung Für die Wärmeverluste einer einzelnen Wohnung ist neben der Orientierung zur Himmelsrichtung auch die Lage der Wohnung Innerhalb des Gebäudes maßgebend Spez. Jahreswärmebedarf In % Jahreswärmebedarf bei verschiedenen Orientierungen und Anordnungen der Wohnungen 23 Unterschiedliche Verbräuche auf der Grundlage der Positionierung der Wohnungen und des daraus resultierendem A/V Verhältnisses 24 Anordnung der Temperaturzonen bei einem Wohnhaus Und empfohlene Orientierung mit Raumtemperaturen 25 Zonierung, Orientierung und Raumlufttemperaturen Bei einem Wohnhaus Quelle : aus 26 Vortrag Dienstag, den 4. April 2006 in Stuttgart BAUEXPERTENTAGUNG KEIMFORUM WERTE ERHALTEN Effizienz von energetischen Sanierungsmaßnahmen THEMA : Verschattung -Verschattung durch dichte Bebauung -Problemfall Südbalkon Prof. Dipl.-Ing. Georg Sahner BDA, Werkbund G.A.S. Sahner Architekten, Stadtplaner Stuttgart FH Augsburg EnergieEffizienzDesign 27 Energetische Siedlungsentwicklung Verschattung durch Nachbargebäude 8:00 Uhr 14:00 Uhr 10:00 Uhr 12:00 Uhr 16:00 Uhr 3-D Simulation des Verschattungsgang im Dezember Simulationsstudie Fachhochschule Augsburg 28 Mehraufwand durch horizontale Verschattung am QH50-Haus (EnEV-Standard) als Einfamilienhaus freistehend Jahresheizwärmebedarf (QH) 58 57 56 55 54 53 52 51 50 Mehrkosten (in €) 6260 5030 6000 5000 54 4000 51,1 3000 50 2000 0 1000 240 96 VS 0° VS 20° 50 54 VS 40° (GRZ 0,4) 0 51,1 QH = Jahresheizwärmbedarf kWh/m²a Grundpreis 200 € / m² Grundpreis 500 € / m² VS = Verschattungswinkel 29 Mehraufwand durch horizontale Verschattung am QH15-Haus (KfW-40) als Einfamilienhaus freistehend südorientiert Jahresheizwärmebedarf (QH) 23 22 21 20 19 18 17 16 15 Mehrkosten (in €) 6000 5000 3793 17,1 3130 16,2 4000 3000 15 2065 1830 2000 1000 0 VS 0° VS 20° 15 17,1 VS 40° (GRZ 0,4) 0 16,2 QH = Jahresheizwärmbedarf kWh/m²a Grundpreis 200 € / m² Grundpreis 500 € / m² VS = Verschattungswinkel 30 Auswirkung eines Balkonüberstandes auf den spezifischen JahresheizWärmebedarf QH und auf die Überhitzungshäufigkeit hθ>25ºc 31 Quelle : Passivhausinstitut Darmstadt Vortrag Dienstag, den 4. April 2006 in Stuttgart BAUEXPERTENTAGUNG KEIMFORUM WERTE ERHALTEN Effizienz von energetischen Sanierungsmaßnahmen THEMA : Schritte bei der Sanierung - Entwurfsparameter - 8 Schritte zum Passivhaus - Standardsanierung Prof. Dipl.-Ing. Georg Sahner BDA, Werkbund G.A.S. Sahner Architekten, Stadtplaner Stuttgart FH Augsburg EnergieEffizienzDesign 32 Vom Standardhaus in 8 Schritten zum Passivhaus Bauvorhaben Wohnhaus Schurk Architektin : Dipl. Ing. Veit Energetische Beratung : Prof. G Sahner BDA 33 Vom Standardhaus in 8 Schritten zum Passivhaus Z: 42,5cm SX 11 = 60€/m² Studie Fachhochschule Augsburg 2005 34 Verbesserungen im Einzelnen als Gegenüberstellung Studie Fachhochschule Augsburg 2005 35 Vom Standardhaus in 8 Schritten zum Passivhaus KS WD: 17,5 cm + 20 cm WD = 90 €/m² ( Einstiegspreis ca. 30€ teurer wie Ziegelmassivwand mit λ=0,14 ) Studie Fachhochschule Augsburg 2005 36 Verbesserungen im Einzelnen als Gegenüberstellung Studie Fachhochschule Augsburg 2005 37 Vergleich des Jahresheizwärmebedarfs für verschiedene Gebäudetypen Jahresheizwärmebedarf [kWh/m²a] 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 0,17 0,5 0,67 1,00 1,08 -1 A/V-Verhältnis [m ] MFH Fensterflächenanteil Süd: RMH 20% DDH Gebäudetyp 30% EFH WEFH 50% 80% 100% Graphik: Fraunhofer Institut 38 Projekt Vor der Sanierung MFH Hannover-Mitte Nach der Sanierung 39 Projekt MFH Hannover-Mitte Energieverbrauch Vorher: 190 erm. –282 ber. kWh/m²a Nachher: 116 erm. –119 ber. kWh/m²a Sowieso-Maßnahmen Ausbau des Daches zum Penthouse Sanierung Außenfassade Teilweise Fenstererneuerung Energetische Verbesserungsmaßnahmen Wand 12 cm WDVS (WLG 040) Decke 12 cm Hartschaum Kellerdecke 6 cm Hartschaum Flachdachbereich 6 cm Innendämmung Oberste Geschoßdecke 16 cm MW Austausch einfache Verglasung gegen Wärmeschutzverglasung Kritische Bewertung Dachausbau aus Brandschutzgründen nicht möglich Betonkragplatten des Balkons energetisch nicht wirtschaftlich sanierbar 40 Projekt Vor der Sanierung MFH Hannover-Linden Nach der Sanierung 41 Projekt MFH Hannover-Linden Energieverbrauch Vorher : 165 erm.-219 ber. kWh/m²a Nachher: 86 erm. –88 ber. kWh/m²a Sowieso-Maßnahmen Modernisierung der Heizungsanlagen und der Warmwasserbereitung Erneuerung der schadhaften Außenfassade Energetische Verbesserungsmaßnahmen Wand 6-12 cm PS (WLG 040) Kellerdecke 6 cm Hartschaum Trockenboden 16-20 cm Schüttdämmung Ersatz des Glases in den Fenstern durch Wärmeschutzverglasung Zentralisierte Heizung mit Fernwärme Kritische Bewertung langer Prozeß durch Denkmalschutz (z.B. keine Solarkollektoren), und Brandschutzauflagen (z.B. keine kontrollierte Lüftungsanlage im DG) 42 Projekt Vor der Sanierung Hannover-Sahlkamp Nach der Sanierung 43 Projekt Hannover-Sahlkamp Energieverbrauch Vorher: 220 erm. –220 ber. kWh/m²a Nachher: 138 erm. –86 ber. kWh/m²a Sowieso-Maßnahmen Renovierung der Außenfassade Modernisierung der Heizungsanlagen und Warmwasserbereitung Energetische Verbesserungsmaßnahmen Wand 12 cm PS (WLG 040) Oberste Geschoßdecke 8 cm (WLG 030) Kellerdecke 4 cm Hartschaum (WLG 030) Zentralisierung der Heizung und Warmwasserbereitung mit Gas-Brennwert-Technik und Solarkollektoren Kritische Bewertung Balkone als energetische Schwachstellen Heiz-und Warmwassertechnik durch Eigeninteresse, Fachwissen, Investitionsbereitschaft beim Bauherrn Sorgfältige Ausführung durch tägliche Überwachung 44 Energetische Standards für Beispielberechnungen 45 Anforderungen Standard KfW 40 Transmission Fassade Dach Wärmerückgewinnung Bodenplatte Dämmung 200-350 mm Fenster Wärmebrücken Luftdichtigkeit Wärmebrückenreduktion Lüftungsanlagen Fensterlüftung Abluftanlage WRG An-u. Abluft Heizungssysteme Fenster Uw ≤ 0,8W/m²K Kosten Dämmung 180-300 mm Dämmung 100-200 mm Verbräuche Luftdichtheit 46 Transmission Fassade Dach Bodenplatte Fenster Wärmebrücken Luftdichtigkeit Lüftungsanlagen Fensterlüftung Abluftanlage WRG An-u. Abluft Heizungssysteme Kosten Verbräuche 47 Transmission Fassade Dach Bodenplatte Fenster Wärmebrücken Luftdichtigkeit Lüftungsanlagen Fensterlüftung Abluftanlage WRG An-u. Abluft Heizungssysteme Kosten Verbräuche 48 Projekt Jean-Paul-Platz, Nürnberg Vorher : Nachher : Das Ergebnis 238 kWh/m2a 37 kWh/m2a (–84 %) Transmissionswärmeverlust nach Sanierung: 0,21 W/m2K (65 % unter EnEV) eingesparte CO2: 67 kg/m2a Die Partner Bauherr: Wohnungsbaugesellschaft der Stadt Nürnberg GmbH, Nürnberg Architekt: Dr. Burkhard Schulze Darup, Nürnberg Fachplanung: Ingenieurbüro VIP, Nürnberg Das Projekt Nach der Sanierung Vor der Sanierung Adresse: Ingolstädter Str. 139/141, Nürnberg Baujahr: 1952 Wohnfläche: 860 m2 (24 WE) Dämmung: 16 cm Außenwand, 25 cm Dach, 20 cm Kellerdecke Fenster: 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung (UW = 0,88W/m2K) Lüftung: Zu-/Abluftanlage mit WRG Heizung: Fernwärme aus KWK Warmwasser: zus. thermische Solaranlage Zusätzl. Modernisierungen: Anbau von Balkonen, 49 Grundrissänderungen Energiebilanz Jean-Paul-Platz: vorher - nachher Quelle : Arch Dr. Schulze Darup 50 Energiebilanz Jean-Paul-Platz: vorher - nachher Quelle : Arch Dr. Schulze Darup 51 dena Projekt Freiburg 52 dena Projekt Aufbau Freiburg Maßnahmen Wand: Decke: Technik: WDVS PS (WLG 035-040) Mineralfaser (WLG 040) Teil 40: kontr. WRL mit WRG Teil 60: mech. AL, ZL ü. Fenster Gasbrennwerttherme 60 KW + Flachkollektoren U-Werte neu Temperaturverlauf Wand Decke ü. 2.OG Kellerdecke 0,15 W/(m²K) 0,14 W/(m²K) 0,17-0,30 W/(m²K) Heizwärmebedarf vor Sanierung nach Sanierung 172 kWh/m²a 18,7-35,9 kWh/m²a Kosten (Din 276 KG 300/400 inkl. MWSt.) Teil KfW-40 Teil KfW-60 840,- Euro/m² WFL 680,- Euro/m² WFL 53 dena Projekt Quelle : Arch. Dipl.Ing. T Timm Hannover proKlima 54 dena Projekt Quelle : Arch. Dipl.Ing. T Timm Hannover proKlima 55 dena Projekt Quelle : Arch. Dipl.Ing. T Timm Hannover proKlima 56 dena Projekt Aufbau Neu-Ulm (Modell1) Maßnahmen Wand: Decke: Technik: Innendämmung (WLG 035)+ Dämmputz (WLG 095) außen Mineralfaser/PS (WLG 035) mech. AL, ZL ü. Zuluftelemente Holzpettetskessel (150 KW) Nahwärmenetz U-Werte neu Wand Decke ü. 2.OG Kellerdecke 0,12-0,22 W/(m²K) 0,09 W/(m²K) 0,17 W/(m²K) Heizwärmebedarf vor Sanierung nach Sanierung 177-221 kWh/m²a 29-37 kWh/m²a Kosten (Din 276 KG 300/400 inkl. MWSt.) KfW-40 Sanierung KfW-40 Aufbau 875,- Euro/m² WFL 1215,- Euro/m² WFL 57 Effektiver U-Wert der Außenwand 1,40 Innenwand 1,20 1,00 U-Wert Bauteil U-Wert mit Außendämmung 0,80 resultierender U-Wert mit Innendämmung und 6cm Dämmputz 0,60 resultierender U-Wert mit Innendämmung 0,40 für Wärmeschutz notwendiger U-Wert 0,20 0,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Dämmstärke in cm U-Regel U-Effektiv U-Effektiv inkl. 6cm Dämmputz 58 Innendämmung Transmission Alternativen Fassade Mineralwolle 035/ PS 035/ Perlitedämmputz 095 Dach kostengünstig, mit Installationsebene Bodenplatte Fenster Wärmebrücken Luftdichtigkeit Lüftungsanlagen Fensterlüftung Abluftanlage WRG An-u. Abluft Heizungssysteme Mineralwolle 035 / Vacuum 004 flächensparend Mineraldämmplatte 040/ mineralischer Dämmputz 095 Unproblematische Konstruktion / Ausführung, u.U. Verzicht auf Dampfsperre, ökologisch Kosten Kork 045, Zellulose 040, Flachs, Wolle, Kokos, o.ä. Verbräuche ökologisch 59 Modell 1 Augsburgerstr. 55 Ansicht Nord - West 60 Modell 1 Augsburgerstr. 55 Ansicht Süd - West 61 Modell 1a Bestand Paulstraße 5 6,47 Paulstraße 7 8,62 8,9 2,55 Paulstraße 9 43,5 Sanierung Die Grundrisse werden in den Geschossen nach Süden erweitert und das alte Satteldach durch ein hochwärmegedämmtes Flachdach ersetzt. 62 Paulstr. 5-9 Vergleich Alt - Neu Modell 1 63 Ansichten Paul- und Augsburgerstraße Modell 1 Ausschnitt Fassade Ausschnitt Gemälde Mark Rothko 64 Ansichten - Farbkonzept Modell 1 65 Ansichten Paul- und Augsburgerstraße Verteilung der Wärmeverluste auf die unterschiedlichen Bauteile 66 Übersicht über die Wärmebrücken Paulstraße Grundriss Schnitt 1 17 18 19 13 12 15 2 11 3 20 16 4 5 6 21 22 25 24 10 9 8 7 23 67 Wärmebrückenreduzierung Beispiel: einbindende Innenwand Aufbau Temperaturverlauf Bestand ψ = -0,019 W/mK ϑmöbliert = 8,9°C Innendämmung ψ = 0,236 W/mK ϑmöbliert = 10,5°C 100% ψ = 0,159 W/mK ϑmöbliert = 12,4°C 67% + Dämmstreifen ψ = 0,143 W/mK ϑmöbliert = 12,6°C 61% Flankendämmung ψ = 0,107 W/mK ϑmöbliert = 15,2°C 45% + Dämmputz 68 Vortrag Dienstag, den 4. April 2006 in Stuttgart BAUEXPERTENTAGUNG KEIMFORUM WERTE ERHALTEN Effizienz von energetischen Sanierungsmaßnahmen THEMA : Technik und Hülle - Abhängigkeit von Hülle und Technik - Effizienz von Wärmeerzeuger Prof. Dipl.-Ing. Georg Sahner BDA, Werkbund G.A.S. Sahner Architekten, Stadtplaner Stuttgart FH Augsburg EnergieEffizienzDesign 69 Abhängigkeit von Anlagenaufwandszahl zum Jahresprimärenergiebedarf für unterschiedliche A/V Verhältnisse Diagramm 1 Uw = 0,28 W/(m²K) n= 0,6h -1 Anlagen (Uw+Uf+Ud+Ub) Uw = 0,05 70 Diagramm 1 aus Rauscher / Weißenbach / Lesses – FH Augsburg WS 04/05 Transmission Fassade Dach Bodenplatte Fenster Wärmebrücken Luftdichtigkeit Lüftungsanlagen Fensterlüftung Abluftanlage WRG An-u. Abluft Heizungssysteme Kosten Verbräuche 71 Transmission Fassade Dach Bodenplatte Fenster Wärmebrücken Luftdichtigkeit Lüftungsanlagen Fensterlüftung Abluftanlage WRG An-u. Abluft Heizungssysteme Kosten Verbräuche 72 Thermische Behaglichkeit Einfluß des Wärmeschutzes auf die Strahlungsasymmetrie. Kritische Werte bei Altbauten. Im NEH-Gebäude führen höhere Innere Oberflächentemperaturen mit einer niedrigen Temperatur der Heizfläche zu einer angenehmen Behaglichkeit im Raum 73 Aus : dena thermische Behaglichkeit 2004 Interne Wärmelasten für verschiedene Büroarten, aus : Clima Design - 2004 74 Ernergiepass für Gebäude EnEv 2006 Prof. Georg Sahner BDA EnEV 2006 für Nichtwohngebäuden Qp,max = Qp,Heizung + Qp,WW + Qp,Kühl + Qp,Dampf + Qp,Beleuchtung + QpHilfsenerg HT ´= 0,76.(0,30+0,15/(A/Ve) für 0,2 ≤ A/Ve ≤ 1,05 HT´ = 0,76.(0,35+0,24/(A/Ve) für 0,2 ≤ A/Ve ≤ 1,05 bei >30% Fensterflächenanteil 75 Bau-Bionik Termitenbauten von Kompasstermiten Ausrichtung nach Nord-Süd 76 Das neue Londoner Rathaus, Arch.: Foster and Partners aus: Energieeffizientes Bauen aus Glas-2003 Analyse der Sonneneinstrahlung und Wärmebelastung als Computersimulation 77 78 Fassade als Schnittstelle aus: Clima Design - 2004 Quelle : Transsolar 2002 Stuttgart 79
