Sanierung der Gebäudehülle im Mehrfamiliengebäude - E
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Sanierung der Gebäudehülle im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ Dieser Lernbaustein enthält Teile der Gesamtdarstellung „Die Sanierung des Mehrfamiliengebäudes ‚Kollwitzstraße‘“, ergänzt um Aufgabenstellungen für den Unterricht und das Selbststudium. Die Sanierung und Modernisierung der Gebäudehülle wird anhand des Beispielgebäudes umfassend dargestellt. Das Gebäude stammt aus den 1950er- bis 1960er-Jahren und weist jahrgangstypische Charakteristika auf. Im Folgenden wird immer ausgehend von der Bestandssituation die jeweilige Sanierungsmaßnahme detailliert beschrieben. Das Lernmaterial ist so aufgebaut, dass der Bauverlauf nachvollzogen werden kann und SchülerInnen entlang des Baugeschehens Einzelprobleme behandeln und Lösungsvorschläge entwickeln können. Detailliert beschrieben werden Wünsche des Bauträgers, mögliche Alternativlösungen sowie Für und Wider. Auf diese Weise können Rahmenbedingungen, Überlegungen, die zu Entscheidungen geführt haben, und Umsetzungsschritte bis hin zur Qualitätssicherung (Wärmebrückenoptimierung) auch von Lernenden nachvollzogen, überprüft, interpretiert und bewertet werden. Hinweis … … zur Verwendung der Materialien In jedem Unterkapitel des Lernbausteins finden sich Aufgabenblätter, die sowohl Aufgabenstellungen für Gruppenarbeiten als auch Wissensfragen, die sich für das Selbststudium eignen, enthalten. Der Lesetext in den Unterkapiteln ist Voraussetzung für die Lösung der Aufgaben. Lösungen bzw. Lösungsvorschläge finden sich in einem eigenen Lösungsheft oder im Online-Lernpfad unter http://www.e-genius.at/team-lernbausteine/sanierungmehrfamiliengebaeude/gebaeudehuelle. Alle Grafiken, Pläne und Bilder stehen in hoher Auflösung entsprechend den Nutzungsbedingungen zur freien Verfügung unter http://www.e-genius.at/teamlernbausteine/sanierung-mehrfamiliengebaeude/hilfsmittel. U-Wert-Berechnungen können mit den Daten aus dem Energieausweis durchgeführt werden. Siehe http://www.e-genius.at/team-lernbausteine/sanierungmehrfamiliengebaeude/hilfsmittel. Die einzelnen Unterkapitel sind in sich abgeschlossen, was eine Integration von Teilaspekten in unterschiedliche Lehr- und Lernsituationen erleichtert. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 1 Lernziele - Einzelne Sanierungsmaßnahmen benennen, die für das Beispielgebäude beschrieben sind - Geeignete Vorschläge für die Sanierung und Dämmung der Gebäudehülle erarbeiten - Berechnungen (U-Wert etc.) durchführen - Dämmsysteme für das konkrete Beispielgebäude auswählen - Einzelne im Beispielgebäude ausgeführte Baumaßnahmen diskutieren und bewerten Inhaltsverzeichnis 1. Dämmung der Außenwand im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ ............................. 5 1.1 Bestandssituation vor der Sanierung .......................................................................... 5 1.2 Sanierung der Außenwand .......................................................................................... 6 Arbeitsblatt Dämmung der Außenwand ..................................................................................... 8 Aufgabe 1 Wahl eines Dämmsystems bzw. Dämmstoffs ...................................................... 8 2. Neuerrichtung und Dämmung der Vorbauten im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ ......................................................................................................................... 11 Arbeitsblatt Aufbau und Dämmung neuer Vorbauten.............................................................. 13 Aufgabe 2 Wahl eines geeigneten Baustoffs für die Errichtung der neuen Vorbauten....... 13 3. Sanierung des Daches bzw. der Obersten Geschoßdecke im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ ......................................................................................................................... 15 3.1 Bestandssituation vor der Sanierung ........................................................................ 15 3.2 Errichten einer Dachgeschoßaufstockung in Passivhaus-Qualität........................... 16 3.3 Aufstockung mit neuen Außenwänden im Dachgeschoß ......................................... 17 Arbeitsblatt Sanierung der Obersten Geschoßdecke .............................................................. 21 Aufgabe 3 Dämmung der Obersten Geschoßdecke............................................................ 22 Arbeitsblatt Aufstockung um ein Dachgeschoß ....................................................................... 23 Aufgabe 4 Errichtung eines Dachgeschoßes in Passivhaus-Qualität ................................. 24 4. Dämmung der Kellerdecke im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ ............................ 26 4.1 Bestandssituation vor der Sanierung ........................................................................ 26 Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 2 4.2 Sanierung mit Dämmung unterhalb und oberhalb der Kellerdecke.......................... 27 4.3 Verteilleitungen für Heizung und Warmwasser im Keller.......................................... 28 Arbeitsblatt Dämmung der Kellerdecke ................................................................................... 30 Aufgabe 5 Dämmung der Kellerdecke ................................................................................. 30 5. Erneuerung der Fenster im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ ................................ 33 5.1 Bestandssituation ...................................................................................................... 33 5.2 Neue Fenster im Bereich der Bestandsgeschoße .................................................... 34 5.3 Neue Fenster im Bereich des Dachgeschoßes ........................................................ 34 5.4 Energetische Beurteilung .......................................................................................... 34 5.5 Verschattung zum sommerlichen Wärmeschutz....................................................... 35 Arbeitsblatt Fenstersanierung .................................................................................................. 36 Aufgabe 6 Tausch der Fenster im Gebäudebestand der „Kollwitzstraße“ .......................... 36 Aufgabe 7 Fenstersanierung und Fenstertausch ................................................................. 37 Abbildungsverzeichnis.............................................................................................................. 39 Impressum ................................................................................................................................ 41 Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 3 Zur Erinnerung … … Je kleiner der U-Wert, umso besser die Dämmung! Der U-Wert ist ein spezifischer Kennwert (pro m2, pro K). Er bezeichnet den Wärmedurchgangskoeffizienten eines flächigen Bauteils, angegeben in der Einheit W/m2K. Der U-Wert gibt den Wärmestrom durch einen Regelquerschnitt einer Fläche von 1 m2 pro Zeiteinheit an, wenn die Differenz der Lufttemperatur zwischen den beiden Seiten 1 Kelvin beträgt. Die jeweilige Dämmschichtdicke wird miteinbezogen. Der U-Wert gibt Auskunft über die Wärmedämmwirkung eines Bauteils. In der folgenden Abbildung ist die Berechnung des U-Werts laut OIB anschaulich dargestellt. Die U-Werte bilden die Grundlage für die Berechnung des Transmissionsleitwertes der Gebäudehülle. (Für eine Definition des Transmissionsleitwerts siehe Glossar auf www.e-genius.at.) Tipp … … der Architekt im Interview Auf http://www.e-genius.at/fileadmin/user_upload/Interviewfrage_Gebaeudehuelle.mp3 beantwortet Dr. Burkhard Schule Darup die Frage: „Welche besonderen Herausforderungen gab es für die Sanierung der Gebäudehülle?“ Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 4 1. Dämmung der Außenwand im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ Im folgenden Textteil wird die Dämmung der Außenwand behandelt. Es werden sowohl die Gegebenheiten vor der Sanierung als auch die gewählten Maßnahmen sowie die baulichen Veränderungen dargestellt, die zur Erreichung von mehr Wohnraum gemacht wurden. Im Besonderen wird demonstriert, wie unter Verwendung von Passivhaus-Komponenten eine energetisch hochwertig Lösung für das konkrete Gebäude gefunden wurde und gleichzeitig entsprechend den Bauherrnwünschen möglichst wirtschaftliche Lösungen berücksichtigt werden konnten. 1.1 Bestandssituation vor der Sanierung Das Sanierungsobjekt war ein Gebäude in Massivbauweise. Die Außenwand besteht aus Hochlochziegeln mit einer Konstruktionsdicke von 30 cm zzgl. Innen- und Außenputz. Der alte Außenputz, ein Kalkzementputz mit 2 cm Schichtdicke, hatte das Ende seiner Nutzungsdauer erreicht und wies nach über 50 Jahren Risse und Hohlstellen auf, die in jedem Fall eine aufwendige Instandsetzung notwendig gemacht hätten. Bei der energetischen Sanierung mit Wärmedämmverbundsystem werden solche Mängel mit der Dämmung überbrückt. Bei der Vorbereitung des Untergrunds werden Putzbereiche mit relevanten Hohlstellen entfernt und mit eher geringem Aufwand ein hinreichender Untergrund für den Kleber des WDVS geschaffen. Eine aufwendige Putzsanierung entfällt. Der U-Wert der Bestandswand ergibt sich gemäß folgender Berechnung mit einem resultierenden Wert von U = 1,3 W/m2K. Abbildung 1: U-Wert-Berechnung nach OIB-Richtlinie 6 für die Außenwand im unsanierten Zustand: 1,32 W/m2K Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 5 Variante Abbildung 2: U-Wert-Berechnung nach PHPP für die Außenwand im unsanierten Zustand. In die Tabelle werden die einzelnen Konstruktionsschichten mit ihrem Lambda-Wert und der jeweiligen Materialdicke eingetragen. In Verbindung mit den Wärmeübergangswiderständen innen und außen ergibt sich ein U-Wert von 1,32 W/m2K 1.2 Sanierung der Außenwand Die Putzfassade wurde mit einem Wärmedämmverbundsystem saniert. Grundsätzlich können auch andere Sanierungsvarianten gewählt werden, z. B. eine Vorhangfassade oder eine Holzkonstruktion, die als vorgefertigtes Element inklusive der Fenster sehr schnell montiert werden kann und damit für einen günstigen Bauablauf sorgt. Zudem können bei einer solchen Konstruktion Dämmmaterialien mit besonders guten primärenergetischen Kennwerten, wie z. B. Zellulosedämmung, verwendet werden. Beim Projekt „Kollwitzstraße“ wurde ein WDVS gewählt, da es die wirtschaftlichste Lösung darstellte. Dazu wurde Wärmedämmung aus Polystyrol mit einer Dämmdicke von 20 cm auf den Untergrund verklebt und verdübelt. Die Wärmeleitfähigkeit des Polystyrol-Dämmstoffs beträgt λ = 0,035 W/mK. Die Oberfläche erhielt eine Sicherung mit Dübeln in der bestehenden Wand sowie Spachtelung und Putzbewehrung. Nach Abtrocknung dieser Schicht wurde der Oberputz mit Kratzputzstruktur und 2 mm Körnung ausgeführt. Tipp … … zum Verhindern von Feuchte Es ist sinnvoll, einen mineralischen Dickputz mit etwa 10 mm Dicke auf die Dämmung aufzutragen, denn die höhere Masse vermindert den nächtlichen Auskühleffekt, der zu Kondenswasserniederschlag führen könnte. In Verbindung mit dem sorptionsfähigen mineralischen Aufbau kann die Gefahr von Algenbildung deutlich gesenkt werden. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 6 Spechte können WDVS-Fassaden beschädigen, finden diese aber nicht mehr attraktiv, wenn die Putzdicke größer ist. Ein nicht ganz heller Farbton sorgt zudem für eine erhöhte Wärmeaufnahme bei solarer Einstrahlung, was ebenfalls die Feuchtebilanz verbessert. (Allerdings sorgen dunklere Fassaden für höhere Temperaturspannungen, weil sich die Fassade stärker aufheizt.) Die U-Wert-Berechnung für die sanierte Außenwand wird in der folgenden Tabelle dargestellt. Der resultierende Wert nach der Sanierung beträgt 0,15 W/m2K. Abbildung 3: U-Wert-Berechnung nach OIB-Richtlinie 6 mit dem Konstruktionsaufbau nach Sanierung: 20 cm Wärmedämmung mit optimierter Wärmeleitfähigkeit sorgen in Verbindung mit der bestehenden Wandkonstruktion für einen Kennwert von 0,15 W/m2K (Anmerkung zum Aufbau: In Österreich wird der Außenputz nur abgeschlagen, wenn er feucht oder stark beschädigt ist) 1 Außenwand Bauteil Nr. Bauteil-Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand [m²K/W] innen Rsi : außen Rsa : 0,13 0,04 Summe Breite Teilfläche 1 λ [W/(mK)] Innenputz 0,350 WDVS PS WLG 035 0,035 HLZ-Mauerwerk 1400 Außenputz Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] λ [W/(mK)] Teilfläche 3 (optional) Dicke [mm] 15 0,580 300 0,800 20 200 Flächenanteil Teilfläche 2 Flächenanteil Teilfläche 3 U-Wert: 0,155 Summe 53,5 W/(m²K) Abbildung 4: U-Wert-Berechnung nach PHPP mit dem Konstruktionsaufbau nach Sanierung: 20 cm Wärmedämmung mit optimierter Wärmeleitfähigkeit sorgen in Verbindung mit der bestehenden Wandkonstruktion für einen Kennwert von 0,15 W/m2K Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 7 Arbeitsblatt Dämmung der Außenwand Die Außenwände eines Gebäudes bilden einen großen Teil der wärmeübertragenden Fläche der Gebäudehülle, deshalb ist ihre hochwertige Dämmung für eine energetische Sanierung besonders wichtig. Verlustwärmeströme verlassen durch die Hülle das Gebäude. Wärmegewinne treten über ebendiese Hülle in das Gebäude ein. Diese Hülle ist damit die Bilanzgrenze, mit der wir rechnen. Im Beispielgebäude „Kollwitzstraße“ wurde die Gebäudehülle unter der Verwendung von Passivhaus-Komponenten energetisch hochwertig saniert, wobei gleichzeitig möglichst wirtschaftliche Lösungen berücksichtigt wurden. Der mittlere U-Wert des Bestandsgebäudes betrug 1,3 W/m2K, nach der Sanierung beträgt er 0,15 W/m2K. Aufgabe 1 Wahl eines Dämmsystems bzw. Dämmstoffs Notwendige Hilfsmittel: PC, Kapitel 1.1 und 1.2 Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer a. Lesen Sie die Kapitel 1.1 „Bestandssituation vor der Sanierung“ sowie 1.2 „Sanierung der Außenwand“. Machen Sie sich Notizen zu den aus Ihrer Sicht wesentlichen Informationen. Diskutieren Sie Ihr Ergebnis in der Klasse. ca. 20 min b. Recherchieren Sie im Themenfeld Baustoffe und Dämmsysteme unter http://www.e-genius.at/baustoffe-und-fassadensysteme, welche Dämmstoffe oder Dämmsysteme für die „Kollwitzstraße“ noch infrage gekommen wären. Überlegen Sie, welches Dämmsystem bzw. welche Dämmstoffe aus Ihrer Sicht für die Außenwände des Objekts „Kollwitzstraße“ am sinnvollsten gewesen wären. Hinweis: Aspekte, die in Erwägung gezogen werden können, sind beispielsweise Errichtungsdauer, Dämmwerte, Wirtschaftlichkeit und Umwelteinflüsse. c. Bei Beantwortung dieser Frage sollen auch ökologische Kriterien (Primärenergieinhalt nicht erneuerbar und GWP100) berücksichtigt werden. Recherchieren Sie dazu in Baubook: http://www.baubook.at/zentrale/ und machen Sie eine Gegenüberstellung von fünf Dämmstoffen, indem Sie die folgende Tabelle ausfüllen: Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle ca. 50 min 8 Dämmstoff Spezifische Wärmeleitfähigkeit Primärenergieinhalt nicht erneuerbar (MJ/kg) GWP100 (kgCO2/kg) Die Außenwand besteht im Bestand aus Hochlochziegeln mit einer Dicke von 30 cm zzgl. Innen- und Außenputz. Der alte Außenputz war ein Kalkzementputz mit 2 cm Schichtdicke. ca. 40 min Abbildung 5: U-Wert-Berechnung der Bestands-Außenwand vor der Sanierung d. Schlagen Sie ein geeignetes Dämmsystem vor und ermitteln Sie ausgehend von der in Abbildung 5 abgebildeten Bestandswand den U-Wert nach Sanierung. Tipp: Dämmsysteme finden Sie im Themenfeld Dämm- und Fassadensysteme: http://www.e-genius.at/baustoffe-und-fassadensysteme/daemm-undfassadensysteme e. Welche Dämmstärken wären ausgehend von der unsanierten Bestandswand (siehe Abbildung 5) jeweils notwendig, um auf einen U-Wert von 0,13 W/m 2K zu kommen? Welcher U-Wert wird erreicht, wenn die Dämmstärke nur 15 cm beträgt? Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle ca. 50 min 9 f. Diskutieren Sie in der Gruppe Ihre Auswahl und bereiten Sie eine Präsentation vor. g. Präsentation und Diskussion der Ergebnisse (inkl. Begründung der Wahl). Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 10 2. Neuerrichtung und Dämmung der Vorbauten im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ Im folgenden Unterkapitel wird die Errichtung der Vorbauten inklusive der entsprechenden Dämmung vorgestellt. Im Beispielgebäude wurden zur Vergrößerung der Wohnnutzfläche auf der Südseite Vorbauten aus Kalksandsteinmauerwerk mit einer Dicke von 17,5 cm errichtet. In Verbindung mit einem WDVS mit 24 cm Dämmdicke und λ = 0,035 W/mK ergibt sich ein U-Wert von 0,14 W/m2K, bei Verwendung von Dämmmaterial mit λ = 0,032 W/mK reduziert sich der U-Wert auf 0,125 W/m2K. 1 Abbildung 6: Abbruch der Fensterbrüstungen auf der Südseite, um in diesem Bereich die Vorbauten anzufügen. Die Außenwand wurde über Stahlträger auf Raumbreite abgefangen. Abbildung 7: Baustellenfoto nach Errichtung des Rohbaus für die Vorbauten 1 Dieser Aufbau findet sich im berechneten Energieausweis nicht, er entspricht jedoch der realen Umsetzung in der Kollwitzstraße. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 11 Abbildung 8: 1. OG des Projekts „Kollwitzstraße“, mit Vorbauten Abbildung 9: Wandaufbau und U-Wert-Berechnung der erfolgten Ausführung Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 12 Arbeitsblatt Aufbau und Dämmung neuer Vorbauten Aufgabe 2 Wahl eines geeigneten Baustoffs für die Errichtung der neuen Vorbauten Notwendige Hilfsmittel: PC, Internet, Abbildung 6 (Abbruch Fensterbrüstungen), Abbildung 7 (Rohbau Vorbauten), Abbildung 8 (1. OG mit Vorbauten) und Abbildung 9 (U-Wert-Berechnung Vorbauten) Vorschlag zur Durchführung: Gruppenarbeit (pro Gruppe 3–4 SchülerInnen) Dauer Im Beispielgebäude „Kollwitzstraße“ wurden zur Vergrößerung der Wohnnutzfläche auf der Südseite Vorbauten aus Kalksandsteinmauerwerk mit einer Dicke von 17,5 cm errichtet. In Verbindung mit einem WDVS mit 24 cm Dämmdicke und λ = 0,035 W/mK ergibt sich ein U-Wert von 0,14 W/m2K, bei Verwendung von Dämmmaterial mit λ = 0,032 W/mK reduziert sich der U-Wert auf 0,125 W/m2K. a. Für die Dämmung der Außenwand kann aus einer Anzahl von Dämmsystemen gewählt werden. Welche Systemlösungen stehen zur Verfügung? ca. 40 min b. Arbeiten Sie einen alternativen Vorschlag für einen Wandaufbau mit einem U-Wert von 0,12 W/m 2K aus bzw. überlegen Sie, warum die ausführenden Architekten sich für ein WDVS entschieden haben. Tipp: Auf e-genius finden Sie Beispiele für Dämmsysteme: http://www.egenius.at/baustoffe-und-fassadensysteme/daemm-und-fassadensysteme c. Für welche Lösung würden Sie sich als BauherrIn, als PlanerIn oder als zukünftige/-r BewohnerIn entscheiden? Diskutieren Sie die gefundenen Lösungen mit Ihren KollegInnen. ca. 15 min d. Jede Gruppe präsentiert ihren Vorschlag und erklärt, warum sie sich für diesen entschieden hat. Gehen Sie in Ihrer Argumentation auch darauf ein, warum eine Innenwanddämmung beim konkreten Gebäude nicht sinnvoll ist. ca. 30 min Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 13 Die neue Außenwand bei den Vorbauten wurde beim Projekt „Kollwitzstraße“ als Kalksandsteinmauerwerk in Verbindung mit einem Wärmedämmverbundsystem energetisch hochwertig ausgeführt. e. Was sind die Vor- und Nachteile eines Wärmedämmverbundsystems? Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle ca. 15 min 14 3. Sanierung des Daches bzw. der Obersten Geschoßdecke im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ Im folgenden Kapitel wird zum einen die Ausgangssituation im Dachgeschoß vor der Sanierung gezeigt, zum anderen werden die Sanierung der Obersten Geschoßdecke sowie die baulichen Maßnahmen zur Aufstockung des Dachbodens in Passivhausqualität im Detail dargestellt. 3.1 Bestandssituation vor der Sanierung Beim Bestandsgebäude in der „Kollwitzstraße“ stellte die Oberste Geschoßdecke über dem zweiten Obergeschoß die Abgrenzung zum kalten Bereich dar. Abbildung 10: Dachboden vor der Sanierung Die Konstruktion bestand aus einer Stahlbetondecke, auf der eine dünne Dämmung in Verbindung mit einer abschließenden Estrichlage aufgebracht war. Diese Dämmung, die gleichzeitig als Trittschallschutz diente, bestand aus Mineralwolle. Die Überprüfung an zwei Kontrollstellen ergab eine Dämmdicke, die bei gerade einmal 25 mm lag. Die eingebaute Mineralwolle hatte sich offensichtlich gegenüber dem Einbauzustand gesetzt. Für die UWert-Berechnung, die in der folgenden Tabelle dargestellt ist, wurde ein gegenüber dem Originalzustand eher ungünstigerer Wert für die Wärmeleitfähigkeit angesetzt. Der BestandsU-Wert liegt bei 1,20 W/m2K. Die Wärmeverluste über die Oberste Geschoßdecke betragen im Bestand insgesamt etwa ein Fünftel der gesamten Transmissionswärmeverluste. Abbildung 11: Berechnung der Bestandssituation vor Sanierung für die Decke des Obersten Geschoßes nach OIB-Richtlinie 6. der U-Wert beträgt 1,20 W/m2K Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 15 Abbildung 12: Berechnung der Bestandssituation vor Sanierung für die Decke des Obersten Geschoßes nach PHPP. Der U-Wert beträgt 1,20 W/m2K 3.2 Errichten einer Dachgeschoßaufstockung in Passivhaus-Qualität Im konkreten Fall war vom Bauträger eine Aufstockung um ein Dachgeschoß in PassivhausQualität gewünscht worden. Die vorhandene Satteldachkonstruktion sowie der beschriebene Estrichaufbau wurden entfernt. Stattdessen erhielten die Gebäude eine neue, vorgefertigte Pultdachkonstruktion mit Sparren aus Brettschichtholz. Die Montage erfolgte pro Hausteil innerhalb von zwei Tagen. Die Dämmung besteht aus 42,5 cm Mineralwolle mit einer Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,035 W/mK und führt zu einem hervorragenden U-Wert von 0,11 W/m2K. Abbildung 13: U-Wert-Berechnung nach OIB mit Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion in Holztafelbauweise mit dem Ergebnis von 0,11 W/m2K. (Unterschiede zum PHPP bei den LambdaWerten – und damit auch beim U-Wert – ergeben sich dadurch, dass diese im hier verwendeten Energieausweisprogramm vorgegeben sind) Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 16 4 Dachschräge Bauteil Nr. Bauteil-Bezeichnung Wärmeübergangsw iderstand [m²K/W] innen Rsi : außen Rsa : 0,10 0,10 Summe Breite Teilfläche 1 1. Gipskartonplatte 2. Dampfbremse 3. Dämmung 4. Holzwerkstoff 5. Dämmung 6. Schalung 7. Dachaufbau hinterl. λ [W/(mK)] Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] 0,200 Gipskartonplatte 0,200 15 0,130 55 0,300 0,035 0,180 0,035 0,130 Dampfbremse Konstruktionsholz Holzwerkstoff Konstruktionsholz Schalung λ [W/(mK)] Teilfläche 3 (optional) 0,300 Dicke [mm] 1 0,180 25 0,130 370 0,130 25 8. Flächenanteil Teilfläche 2 Flächenanteil Teilfläche 3 Summe 49,1 10,0% U-Wert: 0,097 cm W/(m²K) Abbildung 14: U-Wert-Berechnung nach PHPP mit Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion in Holztafelbauweise mit dem Ergebnis von 0,10 W/m2K Abbildung 15: Detailschnitt zur Aufstockung: Sowohl die vorgefertigte Passivhaus-Konstruktion des Daches ist zu erkennen als auch der Aufbau der Dachterrasse als Warmdach 3.3 Aufstockung mit neuen Außenwänden im Dachgeschoß Durch die Aufstockung des Gebäudes in Passivhaus-Bauweise wird die Oberste Geschoßdecke nach oben hin optimal indirekt gedämmt. Durch die vorgefertigte Holzbauweise können optimierte Passivhaus-Konstruktionen zur Anwendung kommen: Die Außenwände der Aufstockung wurden in Holztafelbauweise erstellt mit einem U-Wert von Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 17 0,12 W/m2K. Die Verkleidung erfolgte mit einer hinterlüfteten, vorgehängten Fassade mit AluWellplatten. 2 Abbildung 16: U-Wert-Berechnung nach OIB-Richtlinie 6 für die neue Außenwand des Dachgeschoßes mit dem Ergebnis von 0,12 W/m2K (Unterschiede zum PHPP bei den LambdaWerten ergeben sich dadurch, dass diese im hier verwendeten Energieausweisprogramm vorgegeben sind) Variante 1 Außenwand Holzrahmenbau Bauteil Nr. Bauteil-Bezeichnung Wärmeübergangswiderstand [m²K/W] innen Rsi : außen Rsa : 0,10 0,04 Summe Breite λ [W/(mK)] Teilfläche 1 λ [W/(mK)] Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] Gipskartonplatte 0,700 Gipskartonplatte 0,700 15 Dämmung 0,035 Konstruktionsholz 0,130 55 0,130 300 Dampfbremse Holzwerkstoff Dämmung Schalung 0,300 0,180 0,035 0,130 Dampfbremse Holzwerkstoff Konstruktionsholz Schalung Teilfläche 3 (optional) Dicke [mm] 1 0,300 20 0,180 0,130 25 Flächenanteil Teilfläche 2 Flächenanteil Teilfläche 3 10,0% U-Wert: 0,117 Summe 41,6 W/(m²K) Abbildung 17: U-Wert-Berechnung nach PHPP mit Aufbau der Holzrahmenkonstruktion der Außenwand im Dachgeschoß; der Anteil an Konstruktionshölzern in der Fassade wurde durch schlanke Profile relativ gering gehalten 2 Die Aluwelle wurde in der Energieausweisberechnung vernachlässigt. In einer Gesamtbilanzierung der Primärenergie, die für die Herstellung der Baustoffe eingesetzt wurde, erweist sich der Einsatz von Metall als besonders energierelevant. Daten siehe www.baubook.at PEI. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 18 Abbildung 18: Das Baustellenfoto zeigt den errichteten Dachgeschoßaufbau ohne den kompletten Fassadenaufbau Abbildung 19: Verkleidung mit Vorhangfassade Abbildung 20: Anbringen einer Alu-Wellplatte Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 19 Abbildung 21: Dieses Detail zeigt den Übergang des neuen Daches in die neu errichtete Wand der Nordfassade. Auch der Übergang vom Bestand in die Aufstockung wird unterhalb des Fensters gezeigt Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 20 Arbeitsblatt Sanierung der Obersten Geschoßdecke Im Zuge einer Sanierung ist zu überlegen, in welcher Weise ein Dachboden saniert wird. Dabei kann eine entsprechende Dämmung der Obersten Geschoßdecke vorgenommen werden oder auch im früher nicht konditionierten, kalten Dachraum neuer Wohnraum geschaffen werden, indem das Gebäude aufgestockt wird oder der Dachboden ausgebaut wird. Entscheidungsgrundlagen sind in der Regel Bauherrenwünsche, bauliche Gegebenheiten und Raumordnungspläne. Im Beispielprojekt „Kollwitzstraße“ stellt die Oberste Geschoßdecke die Abgrenzung zum kalten Bereich dar. Die Konstruktion besteht aus einer Stahlbetondecke, auf der vor der Sanierung eine dünne Mineralwoll-Dämmung in Verbindung mit einer abschließenden Estrichlage aufgebracht war. Die Dämmdicke lag bei gerade einmal 25 mm. Der BestandsU-Wert liegt bei 1,20 W/m2K. Die Wärmeverluste über die Dachflächen betragen im Bestand insgesamt etwa ein Fünftel der gesamten Transmissionswärmeverluste. Im konkreten Fall wurde vom Bauträger eine Aufstockung um ein Dachgeschoß in Passivhaus-Qualität gewünscht. Wenn jedoch kein Bedarf zu einer Vergrößerung der Wohnfläche besteht bzw. eine Aufstockung aus anderen Gründen nicht möglich ist und zudem die Dachkonstruktion in gutem Zustand ist, kann die thermische Gebäudehülle in Form der Obersten Geschoßdecke (zwischen Wohn- und Dachraum) ausgeführt werden. Eine in der Praxis häufige Variante ist der Ausbau des bestehenden Dachbodens, indem die Dachhaut thermisch saniert wird. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 21 Aufgabe 3 Dämmung der Obersten Geschoßdecke Notwendige Hilfsmittel: Internet, Kapitel 3, Abbildung 22 (U-Wert-Berechnung OGDBestand), Energieausweis Bestand Daten, Energieausweis nach Sanierung Daten Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer a. Lesen Sie Kapitel 3 „Sanierung des Daches bzw. der Obersten Geschoßdecke im Mehrfamiliengebäude ‚Kollwitzstraße‘“. b. Die Wärmeverluste über die Dachflächen betragen im Bestand insgesamt etwa ein Fünftel der gesamten Transmissionswärmeverluste. Mit welchem Dämmstoff/Dämmsystem und mit welcher Dämmstärke kann im konkreten Gebäude „Kollwitzstraße“ ein U-Wert von 0,2 W/m 2K erreicht werden? c. Wo wird die Dämmung der Obersten Geschoßdecke üblicherweise angebracht (oberhalb/unterhalb der tragenden Konstruktion)? Warum? Wo wird die Dämmung im Falle eines Dachbodenausbaus üblicherweise angebracht? ca. 30 min Abbildung 22: Berechnung der Bestandssituation für die Decke des Obersten Geschoßes nach OIB-Richtlinie 6. Der U-Wert beträgt 1,20 W/m2K d. Führen Sie mit einem Energieausweisprogramm die entsprechenden Berechnungen durch. ca. 30 min e. Schreiben Sie einen kurzen Text, in dem Sie Ihre Auswahl eines Dämmstoffs/Dämmsystems begründen. ca. 20 min Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 22 Arbeitsblatt Aufstockung um ein Dachgeschoß Im konkreten Fall war vom Bauträger eine Aufstockung um ein Dachgeschoß in PassivhausQualität gewünscht worden. Durch die Aufstockung des Gebäudes in Passivhaus-Bauweise wird die Oberste Geschoßdecke nach oben hin optimal indirekt gedämmt. Durch die vorgefertigte Holzbauweise können optimierte Passivhaus-Konstruktionen zur Anwendung kommen: Die Außenwände der Aufstockung im Beispielgebäude wurden in Holztafelbauweise erstellt mit einem U-Wert von 0,12 W/m2K. Die Verkleidung erfolgte mit einer Vorhangfassade unter Verwendung einer Aluwelle. Abbildung 23: U-Wert-Berechnung nach OIB-Richtlinie 6 für die neue Außenwand des Dachgeschoßes mit dem Ergebnis von 0,12 W/m2K. (Unterschiede zum PHPP bei den LambdaWerten ergeben sich dadurch, dass diese im hier verwendeten Energieausweisprogramm vorgegeben sind) Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 23 Aufgabe 4 Errichtung eines Dachgeschoßes in Passivhaus-Qualität Notwendige Hilfsmittel: PC, Kapitel 3.2 und 3.3, Energieausweis Kollwitzstraße, Energieausweis Bestand Daten, Energieausweis nach Sanierung Daten, Energieausweisprogramm, Abbildung 24 (Detail Dach-Außenwand) Vorschlag zur Durchführung: Einzelarbeit Dauer a. Lesen Sie das Kapitel 3.2 „Errichten einer Dachgeschoßaufstockung in Passivhaus-Qualität“. Beziehen Sie die U-Wert-Berechnungen in Abbildung 13 bzw. Abbildung 14 ein. b. Machen Sie sich Notizen zu den wesentlichsten Punkten wie Dämmung und Wandaufbauten und notieren Sie, welche konkreten baulichen Maßnahmen zum niedrigen Heizwärmebedarf geführt haben. ca. 45 min c. Berechnen Sie Alternativen zur Holztafelbauweise. Berücksichtigen Sie dabei U-Wert (es sollte ein Wert von 0,12 W/m 2K erreicht werden) sowie statische Gegebenheiten. ca. 50 min d. Begründen Sie gegenüber Ihren KollegInnen Ihre Wahl und durch welche Maßnahmen Sie einen niedrigen U-Wert erreichen können. Nennen Sie auch Gründe, die für die Aufstockung eines Gebäudes sprechen. Was spricht für die Aufstockung eines Gebäudes in Leichtbauweise? ca. 30 min e. Der folgende Detailschnitt zeigt einen Ausschnitt aus dem Beispielgebäude. ArchitektInnen fertigen solche Detailschnitte an, um besondere Situationen und Lösungen zu erarbeiten. Was wird hier dargestellt? ca. 20 min Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 24 Abbildung 24: Detail Dach–Außenwand Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 25 4. Dämmung der Kellerdecke im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ Im folgenden Text werden als Ausgangspunkt die baulichen Gegebenheiten im Keller der „Kollwitzstraße“, wie zum Beispiel die niedrige Raumhöhe, dargestellt. Gezeigt werden auch die Herausforderungen, die sich daraus ergaben, sowie die Lösung, die vom Architekten gewählt wurde. Zur Erinnerung … … Dämmung der Kellerdecke Bei Kellerdecken wird die Dämmung in den meisten Fällen von unten angebracht, indem Dämmplatten verklebt, verdübelt oder abgehängt werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann auch unter dem Estrich im Erdgeschoß gedämmt werden, diese Variante ist aber aufwendiger und daher nur zu empfehlen, wenn der Estrich ohnehin neu gemacht werden soll. Zu beachten ist bei der zweiten Variante auch, dass das Fußbodenniveau durch die zusätzliche Dämmschicht erhöht wird. Bei Holzbalkenkonstruktionen kann (zusätzlich) auch zwischen den Balken gedämmt werden. Mehr dazu: Modul Hocheffiziente Sanierung, www.e-genius.at 4.1 Bestandssituation vor der Sanierung Der Keller war in einer äußerst sparsamen Ausführung realisiert. Die Konstruktionsaufbauten der Wände und Bodenplatte waren technisch einfach, und die Raumhöhe liegt gerade einmal knapp über 2,00 m. Die Kellerdecke ist wie die Geschoßdecken als Stahlbetondecke mit 16 cm Dicke ausgeführt. Abbildung 25: U-Wert-Berechnung der Kellerdecke im Bestand nach OIB-Richtlinie 6 Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 26 U-Wert-Berechnung der Kellerdecke im Bestand nach PHPP 4.2 Sanierung mit Dämmung unterhalb und oberhalb der Kellerdecke Aufgrund der geringen Raumhöhe im Keller musste die Dämmdicke unterhalb der Kellerdecke auf 12 cm mit λ = 0,035 W/mK begrenzt werden. Im Gang wurde nur eine Höhe von 10 cm montiert, wobei aus Brandschutzgründen Mineralwolle zum Einsatz kam. Dazu kommen 5 cm oberhalb der Decke als Dämmlage unter dem Estrich, sodass eine Gesamtdämmdicke von 15 bis 17 cm erreicht wird. Der resultierende U-Wert für die wesentlichen Flächen liegt bei 0,19 W/m2K. Abbildung 26: Berechnung der Sanierungsvariante für die Dämmung der Kellerdecke nach OIBRichtlinie 6: Unterhalb der Kellerdecke werden 12 cm Dämmung aufgebracht, oberhalb als Estrichdämmung 4 cm (Unterschiede zum PHPP bei den Lambda-Werten ergeben sich dadurch, dass diese im hier verwendeten Energieausweisprogramm vorgegeben sind) Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 27 2 Kellerdecke Bauteil Nr. Bauteil-Bezeichnung Wärmeübergangsw iderstand [m²K/W] innen Rsi : außen Rsa : 0,17 0,17 Summe Breite Teilfläche 1 λ [W/(mK)] 1. Belag 2. Estrich 0,130 3. Trittschalldämmung 4. Betondecke 5. Wärmedämmung 6. Spachtelung Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] λ [W/(mK)] Teilfläche 3 (optional) Dicke [mm] 10 1,050 50 0,035 40 2,100 160 0,800 5 0,035 120 7. 8. Flächenanteil Teilfläche 2 Flächenanteil Teilfläche 3 Summe 38,5 U-Wert: 0,195 cm W/(m²K) Abbildung 27: Berechnung der Sanierungsvariante für die Dämmung der Kellerdecke nach PHPP: Unterhalb der Kellerdecke werden 12 cm Dämmung aufgebracht, oberhalb als Trittschalldämmung 4 cm 4.3 Verteilleitungen für Heizung und Warmwasser im Keller Die Versorgungsleitungen für Heizung und Warmwasser wurden innerhalb der unterseitigen Dämmung verlegt, damit sie geschützt im warmen Bereich verlaufen können. Die Hauptleitungen liegen auf der Südseite vor den Fenstern in einem Bereich, der nicht begangen werden muss und mithin eine geringere lichte Höhe aufweisen kann. Die Dämmdicke beträgt daher insgesamt bis zu 25 cm, und die Leitungen zum Keller sind ausreichend mit Dämmung überdeckt. Der U-Wert liegt im Bereich der Leitungstrassen bei 0,13 W/m2K. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 28 Abbildung 28: Detailbereich der Kellersituation im Bereich der Eingänge Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 29 Arbeitsblatt Dämmung der Kellerdecke Der Keller ist aufgrund der möglichen Transmissionswärmeverluste ein wichtiger Bestandteil bei einer energetischen Sanierung. Dabei ist wesentlich, ob der Keller beheizt oder unbeheizt sein soll. Für diese Entscheidung sind Nutzung, bauliche Substanz und wirtschaftliche Überlegungen ausschlaggebend. Die Führung der gedämmten Gebäudehülle ist dabei zu beachten. Der Keller im Beispielgebäude war in einer äußerst sparsamen Ausführung realisiert. Die Konstruktionsaufbauten der Wände und Bodenplatte waren technisch einfach, und die Raumhöhe liegt gerade einmal knapp über 2,00 m. Die Kellerdecke ist wie die Geschoßdecken als Stahlbetondecke mit 16 cm Dicke ausgeführt. Aufgabe 5 Dämmung der Kellerdecke Notwendige Hilfsmittel: Internet, Abbildung 29 (Schnitt durch das Gebäude), Abbildung 30 (U-Wert-Berechnung Kellerdecke) Vorschlag zur Durchführung: Projektarbeit Dauer a. Wie kann eine Kellerdecke gedämmt werden? ca. 10 min b. Zeichnen Sie die Dämmschicht der thermischen Gebäudehülle im Schnitt farbig nach. ca. 25 min Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 30 Abbildung 29: Schnitt durch das Gebäude Hinweis: Den bearbeitbaren Schnitt durch das Gebäude finden Sie unter http://www.e-genius.at/fileadmin/user_upload/Schnitt_durch_das_Gebaeude.pdf. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 31 c. Schlagen Sie eine konkrete Dämmvariante der Kellerdecke vor und berechnen Sie deren U-Wert. Gehen Sie vom Bestand (Abbildung 30) aus. ca. 35 min Abbildung 30: U-Wert-Berechnung der Kellerdecke im Bestand nach OIB-Richtlinie 6 d. Beschreiben Sie im abgebildeten Detail die Führung der Wärmedämmung. Beachten Sie dabei das porosiert ausgeführte Mauerwerk unterhalb der neuen Bodenplatte („PPW4-DB oder MG III“). Warum wurde es porosiert ausgeführt? ca. 20 min Abbildung 31: Detailbereich der Kellersituation im Bereich der Eingänge Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 32 5. Erneuerung der Fenster im Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ Im folgenden Kapitel wird der Einbau von Kunststofffenstern mit einem hochwärmedämmenden Rahmen im Bestand sowie der Einbau passivhauszertifizierter Fenster im neu errichteten Dachgeschoß des Gebäudes dargestellt. Erläutert wird auch die Minimierung der Wärmebrücken am Glasrand und beim Einbau der Fenster. Zur Erinnerung … … Wärmeschutzfenster Für Fenster können Uw-Werte von 0,65 bis 0,95 W/m2K erreicht werden. Die dafür erforderlichen 3-fach-Wärmeschutzverglasungen weisen im Wesentlichen Glas-U-Werte von 0,5 bis 0,7 W/m2K in Verbindung mit einem energetisch hochwertigen Randverbund der Gläser auf. Weiters sind gedämmte Rahmen mit U-Werten von 0,65 bis 0,8 W/m2K erforderlich. Mehr dazu: Modul Hocheffiziente Sanierung, www.e-genius.at 5.1 Bestandssituation Der Gebäudebestand wies die jahrgangstypischen Holzverbundfenster auf. Die Wärmeverluste über die Fensterflächen betrugen im Bestand insgesamt etwa ein Fünftel der gesamten Transmissionswärmeverluste. Abbildung 32: Küchenfenster vor der Sanierung Für die Sanierung von Fenstern gibt es mehrere Möglichkeiten, um Wärmeverluste zu verringern. Entweder das gesamte Fenster wird ausgetauscht und durch ein hocheffizientes Fenster ersetzt, oder das Fenster wird saniert und aufgedoppelt, sodass außen das alte Erscheinungsbild gewahrt wird und mit dem neuen, inneren Fenster Wärmeverluste reduziert werden. Diese Variante ist vor allem eine Möglichkeit bei innen gedämmten Gebäuden, wenn es sich um denkmalgeschützte oder ästhetisch hochwertige Fenster handelt. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 33 Tipp … … der Architekt im Interview Auf http://www.e-genius.at/fileadmin/user_upload/Interviewfrage_Fenster.mp3 beantwortet Dr. Burkhard Schule Darup die Frage: „Warum ist die Entscheidung gefallen, die Fenster ganz zu erneuern?“ 5.2 Neue Fenster im Bereich der Bestandsgeschoße In den Bestandswohnungen vom Erdgeschoß bis zum zweiten Obergeschoß kamen Kunststofffenster mit einem hochwärmedämmenden Rahmen (Uf = 0,85 W/m2K) in Verbindung mit 3-fach-Wärmeschutzverglasung (Ug = 0,6 W/m2K, g-Wert 0,52) zum Einsatz. Der resultierende Wert für die Fenster beträgt Uw = 0,8 bis 0,9 W/m2K. Wichtig war die Minimierung der Wärmebrücken am Glasrand und beim Einbau. Das Glas sollte einen thermisch günstigen Randverbund aufweisen, z. B. aus Kunststoff mit einem günstigen Wert ΨGlasrand ≤ 0,035 W/mK. Die Fenster wurden so eingebaut, dass der Rahmen weitestgehend durch die Dämmung überdeckt war, was zu einer optimierten Einbauwärmebrücke von ΨEinbau = 0,015 W/mK führte. 5.3 Neue Fenster im Bereich des Dachgeschoßes Das Dachgeschoß erhielt passivhauszertifizierte Kunststofffenster, die einen Rahmen mit Uf = 0,75 W/m2K aufwiesen. Es kam wiederum 3-fach-Wärmeschutzverglasung mit Ug = 0,6 W/m2K und einem g-Wert von 0,52 zum Einsatz. Der resultierende U-Wert für die Fenster beträgt Uw = 0,79 W/m2K im Mittel. Die Minimierung der Wärmebrücken am Glasrand wurde mit einem thermisch optimierten Randverbund mit ΨGlasrand = 0,032 W/mK erreicht. Auch bei der Anschlusssituation im Holzrahmenbau kann der Rahmen beim Einbau mit Holzweichfaserplatten um etwa 5 cm überdeckt werden, was wiederum zu einer optimierten Einbauwärmebrücke von ΨEinbau = 0,015 W/mK führte. 5.4 Energetische Beurteilung Obwohl die Fensterflächen nach der Sanierung nur ein gutes Fünftel der Außenwandflächen ausmachen, liegen die Transmissionswärmeverluste der Fenster über den Verlusten durch die Fassadenflächen. Es muss allerdings bedacht werden, dass durch die transparenten Flächen solare Gewinne realisiert werden. Aufgrund der guten Ausrichtung liegen die Gewinne der Fenster nur unwesentlich niedriger als die Verluste, sodass der „resultierende U-Wert“ der Fenster inklusive der Gewinne fast bei null liegt. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 34 Abbildung 33: Daten transparenter Bauteile nach OIB Richtlinie 6 (Auszug aus dem Energieausweis) 5.5 Verschattung zum sommerlichen Wärmeschutz Die Fenster der neuen Vorbauten sowie jene im Dachgeschoß erhielten aus Gründen des sommerlichen Wärmeschutzes Raffstores. Der Einbau erfolgte wärmebrückenoptimiert und mit Elektroantrieb. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 35 Arbeitsblatt Fenstersanierung Für die Sanierung von Fenstern gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten, um Wärmeverluste zu verringern. Entweder das gesamte Fenster wird ausgetauscht und durch ein neues Fenster in Passivhaus-Qualität ersetzt, oder das Fenster wird saniert und aufgedoppelt, sodass außen das alte Erscheinungsbild gewahrt wird und mit dem neuen, inneren Fenster Wärmeverluste reduziert werden. Für eine hocheffiziente Sanierung ist nicht nur die Qualität der Fenster selbst wichtig, sondern auch der Einbau. Das Gebäude „Kollwitzstraße“ wies die für die 1950er-Jahre typischen Holzverbundfenster auf. Die Wärmeverluste über die Fensterflächen betrugen im Bestand insgesamt etwa ein Fünftel der gesamten Transmissionswärmeverluste. Aufgabe 6 Tausch der Fenster im Gebäudebestand der „Kollwitzstraße“ Notwendige Hilfsmittel: keine Vorschlag zur Durchführung: Rollenspiel Dauer a. Bilden Sie zwei Gruppen: Eine Gruppe (Akteursgruppe) bereitet ein Rollenspiel vor. Folgende Rollen sollen besetzt werden: Architektenteam, Vertreter einer Wohnbaugesellschaft, Vertreter der Mieter, Handwerker, ggf. Energieberater. Die zweite Gruppe übernimmt die Rolle einer Jury und bewertet die Diskussion. Hinweis: Besprechen Sie die Regeln wie z. B. die Einhaltung der Kommunikationsregeln vor Beginn des Rollenspiels. ca. 20 min Tipp: In einer zweiten Runde kann getauscht werden, die Jury wird zur Akteursgruppe und umgekehrt. b. Jeder in der „Akteursgruppe“ recherchiert Argumente zu seiner Rolle (z. B. wird der Vertreter der Wohnbaugesellschaft vielleicht eher mit niedrigeren Baukosten argumentieren etc.). Notieren Sie, warum Sie eine bestimmte Lösung bevorzugen. Sie sollen in der „Teamsitzung mit den anderen Akteuren“ Ihren Standpunkt gut vertreten können und die anderen von Ihrer bevorzugten Lösung möglichst überzeugen können. ca. 90 min c. Diskutieren Sie in einer Teamsitzung Ihre Entscheidung. ca. 20 min Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 36 d. Die Jury und bewertet im Anschluss die Teamsitzung. Kriterien sind: Darstellung, Inhalt, Aussagekraft. ca. 15 min e. Wenn Zeit bleibt, tauschen Sie die Rollen und wiederholen Sie die Schritte a.–d. ca. 145 min f. ca. 15 min Abschließende gemeinsame Bewertung der Diskussionsergebnisse. Aufgabe 7 Fenstersanierung und Fenstertausch Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 34 (Detail Terrasse-Dach) Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer a. Wie konnten die Wärmebrücken bei den Fenstern der Bestandswohnungen reduziert werden? ca. 15 min b. Welche Fenster sind für die neuen Dachgeschoßwohnungen geeignet, um Passivhaus-Standard zu erreichen? ca. 10 min c. Worauf ist in der Baupraxis hinsichtlich Belichtung besonders zu achten? Welche Anforderungen können Sie nennen? ca. 20 min d. Durch zusätzliche Fenster entstehen auch zusätzliche Wärmeeinträge. Sommerliche Überhitzung muss durch konstruktive Maßnahmen vermieden werden. Welche Maßnahmen erkennen Sie im folgenden Detail? ca. 20 min Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 37 Abbildung 34: Detail Terrasse–Dach Hinweis: Der Detailschnitt kann unter http://www.egenius.at/fileadmin/user_upload/Detail_Terrasse-Dach.pdf heruntergeladen werden. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 38 Abbildungsverzeichnis Alle Abbildungen stammen, soweit nicht anders angegeben, von Burkhard Schulze Darup. Abbildung 1: U-Wert-Berechnung nach OIB-Richtlinie 6 für die Außenwand im unsanierten Zustand: 1,32 W/m2K ................................................................................................................. 5 Abbildung 2: U-Wert-Berechnung nach PHPP für die Außenwand im unsanierten Zustand. In die Tabelle werden die einzelnen Konstruktionsschichten mit ihrem Lambda-Wert und der jeweiligen Materialdicke eingetragen. In Verbindung mit den Wärmeübergangswiderständen innen und außen ergibt sich ein U-Wert von 1,32 W/m2K ......................................................... 6 Abbildung 3: U-Wert-Berechnung nach OIB-Richtlinie 6 mit dem Konstruktionsaufbau nach Sanierung: 20 cm Wärmedämmung mit optimierter Wärmeleitfähigkeit sorgen in Verbindung mit der bestehenden Wandkonstruktion für einen Kennwert von 0,15 W/m2K (Anmerkung zum Aufbau: In Österreich wird der Außenputz nur abgeschlagen, wenn er feucht oder stark beschädigt ist) ............................................................................................................................ 7 Abbildung 4: U-Wert-Berechnung nach PHPP mit dem Konstruktionsaufbau nach Sanierung: 20 cm Wärmedämmung mit optimierter Wärmeleitfähigkeit sorgen in Verbindung mit der bestehenden Wandkonstruktion für einen Kennwert von 0,15 W/m2K ..................................... 7 Abbildung 5: U-Wert-Berechnung der Bestands-Außenwand vor der Sanierung .................... 9 Abbildung 6: Abbruch der Fensterbrüstungen auf der Südseite, um in diesem Bereich die Vorbauten anzufügen. Die Außenwand wurde über Stahlträger auf Raumbreite abgefangen. .................................................................................................................................................. 11 Abbildung 7: Baustellenfoto nach Errichtung des Rohbaus für die Vorbauten ....................... 11 Abbildung 8: 1. OG des Projekts „Kollwitzstraße“, mit Vorbauten........................................... 12 Abbildung 9: Wandaufbau und U-Wert-Berechnung der erfolgten Ausführung ...................... 12 Abbildung 10: Dachboden vor der Sanierung.......................................................................... 15 Abbildung 11: Berechnung der Bestandssituation vor Sanierung für die Decke des Obersten Geschoßes nach OIB-Richtlinie 6. der U-Wert beträgt 1,20 W/m2K ....................................... 15 Abbildung 12: Berechnung der Bestandssituation vor Sanierung für die Decke des Obersten Geschoßes nach PHPP. Der U-Wert beträgt 1,20 W/m2K ...................................................... 16 Abbildung 13: U-Wert-Berechnung nach OIB mit Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion in Holztafelbauweise mit dem Ergebnis von 0,11 W/m2K. (Unterschiede zum PHPP bei den Lambda-Werten – und damit auch beim U-Wert – ergeben sich dadurch, dass diese im hier verwendeten Energieausweisprogramm vorgegeben sind) .................................................... 16 Abbildung 14: U-Wert-Berechnung nach PHPP mit Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion in Holztafelbauweise mit dem Ergebnis von 0,10 W/m2K .......................... 17 Abbildung 15: Detailschnitt zur Aufstockung: Sowohl die vorgefertigte PassivhausKonstruktion des Daches ist zu erkennen als auch der Aufbau der Dachterrasse als Warmdach ................................................................................................................................ 17 Abbildung 16: U-Wert-Berechnung nach OIB-Richtlinie 6 für die neue Außenwand des Dachgeschoßes mit dem Ergebnis von 0,12 W/m2K (Unterschiede zum PHPP bei den Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 39 Lambda-Werten ergeben sich dadurch, dass diese im hier verwendeten Energieausweisprogramm vorgegeben sind) .......................................................................... 18 Abbildung 17: U-Wert-Berechnung nach PHPP mit Aufbau der Holzrahmenkonstruktion der Außenwand im Dachgeschoß; der Anteil an Konstruktionshölzern in der Fassade wurde durch schlanke Profile relativ gering gehalten ......................................................................... 18 Abbildung 18: Das Baustellenfoto zeigt den errichteten Dachgeschoßaufbau ohne den kompletten Fassadenaufbau .................................................................................................... 19 Abbildung 19: Verkleidung mit Vorhangfassade Abbildung 20: Anbringen einer AluWellplatte .................................................................................................................................. 19 Abbildung 21: Dieses Detail zeigt den Übergang des neuen Daches in die neu errichtete Wand der Nordfassade. Auch der Übergang vom Bestand in die Aufstockung wird unterhalb des Fensters gezeigt ................................................................................................................ 20 Abbildung 22: Berechnung der Bestandssituation für die Decke des Obersten Geschoßes nach OIB-Richtlinie 6. Der U-Wert beträgt 1,20 W/m2K .......................................................... 22 Abbildung 23: U-Wert-Berechnung nach OIB-Richtlinie 6 für die neue Außenwand des Dachgeschoßes mit dem Ergebnis von 0,12 W/m2K. (Unterschiede zum PHPP bei den Lambda-Werten ergeben sich dadurch, dass diese im hier verwendeten Energieausweisprogramm vorgegeben sind) .......................................................................... 23 Abbildung 24: Detail Dach–Außenwand .................................................................................. 25 Abbildung 25: U-Wert-Berechnung der Kellerdecke im Bestand nach OIB-Richtlinie 6......... 26 Abbildung 26: Berechnung der Sanierungsvariante für die Dämmung der Kellerdecke nach OIB-Richtlinie 6: Unterhalb der Kellerdecke werden 12 cm Dämmung aufgebracht, oberhalb als Estrichdämmung 4 cm (Unterschiede zum PHPP bei den Lambda-Werten ergeben sich dadurch, dass diese im hier verwendeten Energieausweisprogramm vorgegeben sind) ...... 27 Abbildung 27: Berechnung der Sanierungsvariante für die Dämmung der Kellerdecke nach PHPP: Unterhalb der Kellerdecke werden 12 cm Dämmung aufgebracht, oberhalb als Trittschalldämmung 4 cm ......................................................................................................... 28 Abbildung 28: Detailbereich der Kellersituation im Bereich der Eingänge.............................. 29 Abbildung 29: Schnitt durch das Gebäude .............................................................................. 31 Abbildung 30: U-Wert-Berechnung der Kellerdecke im Bestand nach OIB-Richtlinie 6......... 32 Abbildung 31: Detailbereich der Kellersituation im Bereich der Eingänge.............................. 32 Abbildung 32: Küchenfenster vor der Sanierung ..................................................................... 33 Abbildung 33: Daten transparenter Bauteile nach OIB Richtlinie 6 (Auszug aus dem Energieausweis) ....................................................................................................................... 35 Abbildung 34: Detail Terrasse–Dach ....................................................................................... 38 Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 40 Impressum Herausgeber und für den Inhalt verantwortlich: e-genius – Verein zur Förderung und Entwicklung offener Bildungsmaterialien im technischnaturwissenschaftlichen Bereich Postfach 16 1082 Wien Österreich E-Mail: info(at)e-genius.at Projektleiterin: Dr. Katharina Zwiauer E-Mail: katharina.zwiauer(at)e-genius.at Autor: Dr. Burkhard Schulze Darup Fachdidaktik: Dr. Katharina Zwiauer Unter Mitwirkung von: DI (FH) Joachim Mathä, DI Dr. Christoph Strasser, Magdalena Burghardt MA, DI (FH) Sören Eikemeier, DI Karin Reisinger Fachliche Beratung: DI Johannes Fechner Lektorat, mediendidaktisches Design und technische Umsetzung: Magdalena Burghardt MA Finanziert durch: Nutzungsbedingungen: Alle Inhalte sind unter folgender Creative-Commons-Lizenz lizensiert: Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Austria Lizenz. Fallbeispiel Sanierung Mehrfamiliengebäude „Kollwitzstraße“ – Lernbaustein Gebäudehülle 41 Das bedeutet: Sie dürfen • • das Werk bzw. den Inhalt vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, Abwandlungen und Bearbeitungen des Werkes bzw. Inhaltes anfertigen. Zu den folgenden Bedingungen: • • • Namensnennung — Sie müssen den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen. Keine kommerzielle Nutzung — Dieses Werk bzw. dieser Inhalt darf nicht für kommerzielle Zwecke verwendet werden. Weitergabe unter gleichen Bedingungen — Wenn Sie das lizenzierte Werk bzw. den lizenzierten Inhalt bearbeiten oder in anderer Weise erkennbar als Grundlage für eigenes Schaffen verwenden, dürfen Sie die daraufhin neu entstandenen Werke bzw. Inhalte nur unter Verwendung von Lizenzbedingungen weitergeben, die mit denen dieses Lizenzvertrages identisch oder vergleichbar sind. Hinweise zur Namensnennung/Zitierweise: Texte: AutorInnen des Moduls, Titel des Moduls. Hrsg.: Verein e-genius, www.e-genius.at Bilder: Nennung der Rechteinhaberin/des Rechteinhabers und www.e-genius.at Haftungsausschluss: Sämtliche Inhalte auf der Plattform e-genius wurden sorgfältig geprüft. Dennoch kann keine Garantie für die Richtigkeit, Vollständigkeit, Aktualität und Verfügbarkeit der Inhalte übernommen werden. Der Herausgeber übernimmt keinerlei Haftung für Schäden und Nachteile, die allenfalls aus der Nutzung oder Verwertung der Inhalte entstehen. Die Zurverfügungstellung der Inhalte auf e-genius ersetzt keine fachkundige Beratung, die Abrufbarkeit der Inhalte ist kein Anbot zur Begründung eines Beratungsverhältnisses. e-genius enthält Links zu Webseiten Dritter. Das Setzen von Links ist ein Verweis auf Darstellungen und (auch andere) Meinungen, bedeutet aber nicht, dass den dortigen Inhalten zugestimmt wird. Der Herausgeber von e-genius übernimmt keinerlei Haftung für Webseiten, auf die durch einen Link verwiesen wird. 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