Nachhaltiges Bauen – Instandsetzung

11
09 | 2009
I N S TA N D S E T Z U N G
Das Potenzial liegt im Bestand
I N S TA N D S E T Z U N G E N
Von der Strategie zur Umsetzung
Nachhaltige Stadt Zürich – auf dem Weg zur
2000-Watt-Gesellschaft
Ein Legislaturschwerpunkt des Stadtrats
25
IMPRESSUM
Peter Gossweiler (bauphysik meier ag),
Urs-Peter Menti, Iwan Plüss (Hochschule
Herausgeberin:
Luzern, Technik & Architektur, Horw)
Stadt Zürich,
Altersheim Dorflinde:
Hochbaudepartement
Peter Siegl, Rena Wangler, Yvonne Fürer,
Jörg Selg, Michael Pöll (Amt für Hochbauten),
Broschüre:
Patrick Fischer (neff/neumann architekten ag),
Annette Aumann (Projektleitung),
Fritz Schiess (BGS Baurealisation),
Yvonne Fürer, Dr. Heinrich Gugerli
Christoph Keller (BWS Bauphysik)
Fachstelle nachhaltiges Bauen,
Glatt I / CCEM Retrofit:
Amt für Hochbauten
Christina Rutz, Alois Bölsterli, Yvonne Fürer,
Mark Ziegler
Jörg Selg (Amt für Hochbauten),
Immobilien-Bewirtschaftung
Claudio Durisch, Jürg Müller (Liegenschaften-
Ausschuss Hochbaudepartement
LSP 4, Themenfeld 3*:
Wiebke Rösler (Vorsitz), Cornelia Mächler,
Dr. Heinrich Gugerli (Hochbaudepartement)
Roland Stulz (Novatlantis)
Projektgruppe LSP 4, Themenfeld 3*:
Dr. Heinrich Gugerli (Leitung),
Andrea Holenstein, Marc Huber, Virag Kiss,
Dr. Annick Lalive d'Epinay, Michael Pöll,
verwaltung),
Peter Jakob, Caroline Scholtze-Lemmer
(Bauart Architekten, Zürich),
Marco Ragonesi (Ragonesi Strobel & Partner,
Luzern),
Mark Zimmermann, René Kobler (CCEM
Retrofit)
Redaktion:
Othmar Humm, Oerlikon Journalisten, Zürich
Franz Sprecher, Ralph Wyer, Markus Ziegler
Abbildungen:
(Hochbaudepartement), Hansruedi Hug,
Seite 4 oben: Marc Lendorff, Seite 4 unten
Toni W. Püntener (Umwelt- und Gesundheits-
und Seite 6: Professur für Nachhaltiges
schutz Zürich), Dr. Stephan Lienin
Bauen, ETH Zürich / TEP Energy, Zürich,
(Sustainserv, Zürich)
Seite 8: Engesser/HBA, Seite 10: Theodor
Bearbeitung/Begleitung Thema
«Instandsetzungen»
Gebäudeparkmodell:
Dr. Heinrich Gugerli (Projekteitung),
Toni W. Püntener (Umweltschutzfachstelle),
Bruno Bébié (Energiebeauftragter),
Prof. Dr. Holger Wallbaum, Nico Heeren
(Professur für Nachhaltiges Bauen, ETH
Zürich),
Stalder, Seite 12 oben: Marc Lendorff, Seite
12 unten: Gallas, Baugeschichtliches Archiv
Zürich, Seite 13: Hochschule Luzern, Technik
& Architektur, Seite 14: GfA Gruppe für
Architektur, Seite 15: Arge neff/neumann
architekten ag/BGS Architekten GmbH,
Seite 16 und 17: Architekturbüro Bauart,
Seite 18 oben: Hochbaudepartement, mitte:
H. Helfenstein, unten: Georg Aerni
Dr. Martin Jakob (TEP Energy, Zürich),
Gestaltung:
Dr. Stefan Rubli (Energie- und Ressourcen-
blink design, Zürich
Management GmbH, Schlieren),
Dr. Martin Lenzlinger (SIA, Zürich)
2000-Watt-Schulbauten:
Druck:
Kyburz AG, Dielsdorf
Annette Aumann (Projektleitung), Urs Baur,
Papier:
Regula Iseli, Franziska Kaiser, Mark Ziegler,
Recystar, 100% Altpapier
Christian Tiszberger, Yvonne Fürer,
Dr. Heinrich Gugerli, Dr. Daniel Kurz, Beatrice
Leuenberger, Ueli Lindt, Franz Sprecher,
Ralph Wyer (Hochbaudepartement),
Andreas Edelmann (Edelmann Energie)
Solarpotenzial:
Bezug:
Stadt Zürich
Amt für Hochbauten
Lindenhofstrasse 21
8021 Zürich
Yvonne Fürer (Amt für Hochbauten),
Download als pdf von
Regula Iseli (Amt für Städtebau),
www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen
Jürg Müller, Arno Roggo (Liegenschaften-
> 2000-Watt-Gesellschaft > Instandsetzungen
verwaltung), Andreas Edelmann (Edelmann
Energie, Zürich)
Kreisgebäude 3:
Zürich, November 2009
René Meier, Yvonne Fürer, Mark Kamber
(Amt für Hochbauten),
Rolf Stäger (Immobilien-Bewirtschaftung),
Isabelle Jüngling (Amt für Städtebau),
Nik Biedermann (ARGE biedermann/heusi/
b+p baurealisation),
2
* LSP 4: Legislaturschwerpunkt
«Nachhaltige Stadt Zürich – auf dem Weg zur 2000-Watt-Gesellschaft»
Themenfeld 3: «Nachhaltiges Planen, Bauen, Bewirtschaften»
Einleitung
«Nachhaltige Stadt Zürich − auf dem Weg zur 2000-Watt-Gesellschaft». Mit diesem
Schwerpunkt hat der Zürcher Stadtrat ein herausforderndes Ziel für die Legislatur 2006
bis 2010 gesetzt.
In der Stadt Zürich verbrauchen die Gebäude mehr als die Hälfte der Energie. In diesem
Sinne kann der Gebäudebestand als die wichtigste «Ressource», welche zur Erreichung
der Zielsetzungen der 2000-Watt-Gesellschaft zur Verfügung steht, betrachtet werden.
Wie kann diese «Ressource» genutzt werden, während in den nächsten Jahrzehnten die
ganze Stadt Schritt um Schritt erneuert wird? Welche Potenziale bietet die Gebäudeerneuerung auf Ebene der Stadt und bei den stadteigenen Bauten? Welche konkreten
Beiträge leisten erste geplante und realisierte Objekte bereits heute? In welchen Gebieten
sind Innovationen notwendig? Diese Broschüre informiert über Studien und Projekte,
welche im Rahmen des Legislaturschwerpunktes zum Thema «Instandsetzungen» durchgeführt wurden:
Mit einem Gebäudeparkmodell werden, bezogen auf die Betriebsenergie, die Stellschrauben
aufgezeigt, mit denen die Entwicklung zur 2000-Watt-Gesellschaft bei Wohn-, Büro- und
Schulbauten beeinflusst werden kann.
Auf Portfolioebene wurden für die städtischen Schulbauten die Zielkonflikte zwischen
Bewahrung des kulturellen Erbes und Energieeffizienz thematisiert und Lösungsansätze
für 2000-Watt-kompatible Szenarien entwickelt. Auch Zürich hat ein grösstenteils ungenutztes Solarenergiepotenzial, das für die städtischen Wohnsiedlungen beispielhaft
erfasst wurde.
An konkreten Bauprojekten werden die Möglichkeiten neuer Planungswerkzeuge und
Technologien aufgezeigt, um den Energiebedarf der Gebäude zu senken und einen ausreichenden sommerlichen Wärmeschutz zu gewährleisten. Um Innovationen zu fördern,
werden Pilotprojekte mit Forschungspartnern realisiert.
Bisherige Erkenntnisse zur Umsetzung in Bauprojekten sind in einer Übersicht zusammengefasst; sie bietet Bauherren und Planenden konkrete Hinweise zur Erneuerung von
Bauten.
... umbauen − erneuern − sanieren −
anbauen − aufstocken − abbrechen − ersetzen
− weiterbauen − erhalten − wiederherstellen −
einpacken − rekonstruieren −
instandhalten ...
3
1
2
Energiebezugsfläche Wohnen, Büro und Schulen
Heizwärmebedarf Wohnbauten (Effizienzszenario)
MJ/m2
Mio m2
500
40
450
EFH Bestand
35
400
30
350
EFH Neubau
25
300
Schulen
250
20
Büros
Mehrfamilienh.
15
Einfamilienh.
200
MFH Bestand
150
10
100
MFH Neubau
5
50
0
0
2005
3
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2005
2050
Heizwärmeerzeuger Mehrfamilienhäuser Bestand (Effizienzszenario)
4
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
90%
80%
Holz
70%
Solar
60%
Hydrothermie
50%
Fernwärme
40%
Elektrizität
30%
Elektrizität (WP)
20%
Gas
10%
Öl
2050
Faktoren Mehrfamilienhäuser Bestand (Effizienzszenario)
Primärenergie total / Endenergie
MJ/MJ
100%
2045
Treibhausgasemissionen kg/MJ
1.60
0.08
1.40
0.07
1.20
0.06
1.00
0.05
0.80
0.04
0.60
0.03
0.40
0.02
0.20
0.01
2005
4
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Primärenergie
nuklear
Primärenergie
fossil
0.00
0%
Primärenergie
erneuerbar
0.00
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Treibhausgase
Gebäudeparkmodell Stadt Zürich:
Berechnungsmethode
Wie könnte der Absenkpfad der 2000-Watt-Gesellschaft bis 2050 in der Stadt Zürich aussehen?
Das Gebäudeparkmodell liefert diese Daten für die Betriebsenergie der Gebäude. Erstmals kam
das Modell bei der Überarbeitung des SIA-Effizienzpfades Energie für die ganze Schweiz zur
Anwendung. Im Vergleich dazu wurde die Entwicklung für die Stadt Zürich bis 2050 in zwei Szenarien untersucht: Das Referenzszenario orientiert sich an heutigen Trends, während das Effizienzszenario von ambitiösen Zielen ausgeht. Die massgebenden Einflussgrössen sind der Gebäudepark
(Energiebezugsfläche) mit Anlagen und Geräten, deren Energiebedarf und die Energieversorgung
(Primärenergie- und Treibhausgasemissionsfaktoren).
Gebäude, Anlagen und Geräte
Energiebedarf
Energieversorgung
Die untersuchten Nutzungen Wohnen,
Für die Ermittlung des Heizwärmebe-
Die Wärmeversorgung verschiebt sich
Büros und Schulen repräsentieren
darfs wurde bei der Bauteilerneuerung
in beiden Szenarien weg von den
ca. 75 % aller Gebäude in der Stadt
unterschieden, aus welcher Bau-
heute vorherrschenden fossilen in
Zürich. Allerdings fehlen noch einige
periode die Gebäude stammen.
Richtung erneuerbare Energieträger.
besonders energieintensive Nutzungen
Der Elektrizitätsbedarf berücksichtigt
Im Referenzszenario wird 2050
wie Detailhandel und Gesundheits-
Lüftung und Kühlung, Beleuchtung,
ca. ein Viertel der Wärmeerzeuger mit
bauten. Im Vergleich zur Schweiz ist
Betriebseinrichtungen und diverse
erneuerbaren Energieträgern betrie-
der Anteil an Mehrfamilienhäusern und
Gebäudetechnik.
ben, der Gasanteil bleibt weitgehend
Bürogebäuden in Zürich deutlich
Im Referenzszenario liegen die
konstant. Der Treibhausgasemissions-
grösser, Einfamilienhäuser dagegen
Bauteilerneuerungsraten für die
faktor nimmt um ca. 30 % ab.
gibt es nur in geringer Zahl.
Periode von 2000 bis 2050 zwischen
Der Elektrizitätsversorgung liegt das
30 % und 50 %. Höhere Werte
ewz-Szenario «Weiter wie bisher»
2050 von einer Zunahme der Wohnbe-
erreichen Flachdach und Fenster. Der
zugrunde.
völkerung (+15 %), der Büroarbeits-
Heizwärmebedarf der bestehenden
plätze (+17 %) und der Anzahl Schüler
Wohnbauten beispielsweise wird
ca. drei Viertel der Wärmeerzeuger mit
(+10 %) und Studierenden (+30 %)
damit bis 2050 um ca. 20 % gesenkt.
erneuerbaren Energieträgern betrieben
sowie des spezifischen Flächenbe-
Im Effizienzszenario liegen die
(ca. 45 % Wärmepumpen). Dazu hat
darfs ausgegangen. Bei der Wohnflä-
kumulierten Bauteilerneuerungsraten
ein weitgehender Rückzug der
che pro Kopf (+7 %) wurde für die
2000 bis 2050 um 10 % bis 20 %
Gasversorgung stattgefunden.
Stadt Zürich eine deutlich geringere
höher als im Referenzszenario.
1
In der Untersuchung wurde bis
Zunahme zugrunde gelegt als für die
ganze Schweiz prognostiziert (+40 %).
3 Im Effizienzszenario werden 2050
4 Die Treibhausgasemissionen der
2 Der Heizwärmebedarf der beste-
Wärmeversorgung reduzieren sich um
henden Wohnbauten beispielsweise
den Faktor 6. Dank dem Ausstieg aus
reduziert sich damit bis 2050 um
der Kernenergie, wie er in der Gemein-
ca. 45 %.
deordnung der Stadt Zürich gefordert
ist, ist die Elektrizität weitgehend
erneuerbar (ewz-Szenario 3):
Der Primärenergiefaktor sinkt um
ca. 30 %.
Wachstum der Energiebezugsfläche
2005 bis 2050
Dem Gebäudeparkmodell der Stadt Zürich
liegt ein wesentlich geringeres Wachstum
des Gebäudeparks (+18 %) zugrunde als der
schweizweiten Untersuchung (+55 %). Dies
ist vor allem auf die sich in der Stadt Zürich
abzeichnende Stabilisierung der Wohn- und
Arbeitsplatzflächen pro Kopf zurückzuführen.
In Zukunft liegt beim Flächenbedarf ein
grosser Hebel (Suffizienz).
5
1
2
Endenergie Wohnbauten (Referenzszenario)
Endenergie Wohnbauten (Effizienzszenario)
2
MJ/m2
MJ/m
600
600
500
500
400
400
Umweltwärme
Öl
300
300
Elek
Elek (WP)
200
200
Gas
Fernwärme
100
100
Hydrothermie
Solar
0
0
2005
3
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
2005
4
Endenergie Büro- und Schulbauten (Referenzszenario)
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Holz
Endenergie Büro- und Schulbauten (Effizienzszenario)
Div. Gebäudetechnik
MJ/m
2
MJ/m
400
400
350
350
300
300
2
Betriebseinrichtungen
Beleuchtung
El. Klima / Lüftung
El. Haustechnik
250
250
El. Raumwärme/WW
WP, Umweltwärme
200
200
Hydrothermie
150
150
Solar
100
Fernwärme
100
Holz
50
50
Gas
0
0
Öl
2005
5
MJ/m
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
2005
6
Primärenergie total, Wohnbauten (Referenzszenario)
2
MJ/m
1'200
1'200
1'000
1'000
800
800
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Primärenergie total, Wohnbauten (Effizienzszenario)
2
Div. Gebäudetechnik
Betriebseinrichtungen
600
600
400
400
200
200
Beleuchtung
Warmwasser
Raumwärme
Pumpen, Gebläse
0
0
2005
7
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
2005
8
Treibhausgasemissionen Wohnbauten (Referenzszenario)
2
kg/m
kg/m
45
45
40
40
35
35
30
30
25
25
20
20
15
15
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Lüftung
Treibhausgasemissionen Wohnbauten (Effizienzszenario)
2
Div. Gebäudetechnik
Betriebseinrichtungen
Beleuchtung
10
10
0
0
2005
6
Warmwasser
5
5
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Raumklima / Lüftung
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Gebäudeparkmodell Stadt Zürich:
Ergebnisse bis 2050
Im Effizienzszenario entwickeln sich die Wohn- und Bürobauten sowie Schulen bis 2050 entlang
dem Absenkpfad der 2000-Watt-Gesellschaft. Dies erfordert jedoch weitgehende Massnahmen an
Gebäudehülle, -technik und Betriebseinrichtungen, aber auch bei der Wärme- und Elektrizitätsversorgung. Für deren Umsetzung sind die unterschiedlichen Erneuerungszyklen der Gebäude und
Infrastrukturanlagen zu beachten. Das Referenzszenario erweist sich hinsichtlich der Erreichung
des Zwischenzieles der 2000-Watt-Gesellschaft im Jahr 2050 als ungenügend. Für eine umfassende
Aussage fehlen allerdings noch die Zahlen zur Betriebsenergie der übrigen energieintensiven
Gebäudenutzungen (Verkauf, Gesundheitswesen), der Aufwand an Grauer Energie sowie für die
Mobilität.
Endenergie
Primärenergie total
Treibhausgasemissionen
Bezogen auf die Endenergie liegen die
Hinsichtlich des Verbrauchs an
Bei den Treibhausgasemissionen liegt
grössten Hebel bei der Reduktion des
Primärenergie liegt der zusätzliche
der zusätzliche Hebel gegenüber der
Heizwärmebedarfs sowie der ver-
Hebel gegenüber der Endenergie beim
Endenergie bei der Reduktion des
mehrten Nutzung von Umweltwärme
steigenden Anteil an erneuerbarem
fossilen Anteils der Wärmeversorgung.
und Solarenergie. Beim Elektrizitäts-
Strom, welcher die wegfallende
Der Anteil an Treibhausgasemissionen
bedarf sind je nach Szenario und
Kernenergie ersetzt.
aus der Elektrizitätsversorgung ist
5 Im Referenzszenario wirkt sich vor
Nutzung unterschiedliche Tendenzen
beim heutigen und zukünftig für die
feststellbar.
allem der reduzierte Wärmebedarf aus,
Stadt Zürich zugrunde gelegten
Im Referenzszenario ist der Brenn-
da der Strommix nicht verändert wird.
Versorgungsmix unbedeutend, wenn
6 Im Effizienzszenario sinkt die
stoffbedarf von 1 Wohnbauten
die wegfallende Kernenergie mit
stärker rückläufig als bei den 3
gesamte Primärenergienachfrage dank
Büro- und Schulbauten. Der Elektrizi-
der massiven Reduktion des Heiz-
tätsbedarf ist in der Tendenz leicht
wärmebedarfs und des reduzierten
Treibhausgasemissionen dank der
ansteigend.
Primärenergiefaktors der Stromversor-
Reduktion des Heizwärmebedarfs und
Im Effizienzszenario ist der Brennstoff-
gung noch wesentlich stärker.
des höheren Anteils an erneuerbarer
erneuerbaren Energien ersetzt wird.
7 Im Referenzszenario sinken die
Wärme.
bedarf bei den 2 Wohnbauten sowie
8 Im Effizienzszenario werden die
den 4 Büro- und Schulbauten noch
wesentlich stärker rückläufig als im
Treibhausgasemissionen dank der
Referenzszenario.
massiven Reduktion des Heizwärmebedarfs und der weitgehenden
Versorgung mit erneuerbarer Wärme
und Elektrizität sehr stark reduziert.
Stadt Zürich
Schweiz
IST
90%
IST
100%
Stadt Zürich
Schweiz
Treibhausgasemissionen pro Einwohner
R
in der Stadt Zürich im Vergleich zur
80%
70%
Absenkung der Primärenergie und der
Schweiz bis 2050
R
Bei der Betriebsenergie für Wohnen, Büro
60%
30%
szenario erreicht werden. Die Reduktion
R
E
liegt wesentlich über den mit derselben
20%
10%
Methodik für die Schweiz ausgewiesenen
E
Ziel bis 2050
Ziel bis 2150 *
0%
Werten.
E
2050
Ziel bis 2150
und Schulen kann der Absenkpfad der
2000-Watt-Gesellschaft mit dem Effizienz-
2050
40%
R
2050
50%
2050
Ziel bis 2050
E
* Gemäss Gemeindeordnung der Stadt
Zürich ist dieses Ziel bereits 2050 zu
Primärenergie total
E = Effizienzszenario, R = Referenzszenario
Treibhausgase
erreichen.
7
Klassenzimmer Schulhaus
Saatlen
Bis 1960 entsprach der
Primärenergieverbrauch der
Schweiz einer 2000-WattGesellschaft. Die Treibhausgasemissionen lagen jedoch
schon damals höher. Der
Flächenbedarf pro Schüler hat
sich seit 1960 verdreifacht.
Primärenergie total
Untersuchte Szenarien am Beispiel Schulhaus
Milchbuck
MJ/m 2
Für jedes der zwölf ausgewählten Schulhäuser wurden
1200
drei Szenarien mit unterschiedlichen Massnahmen1000
paketen definiert:
800
IST
600
Ziel bis 2050
(Messung respektive Berechnung).
A
400
Ziel bis 2150
200
(objektspezifisch).
C
IST
A
B
C
NEU
Zusätzlich zu A: teilweise Innen- bzw.
Aussenwärmedämmung oder Dämmputz
Potenzial
Solarstrom
-200
Dämmung von Dach und Kellerdecke,
Ersatz Fenster mit U-Wert von 1.3 W/m2K.
B
0
Zustand vor der Instandsetzung
Zusätzlich zu B: Wärmeerzeugung mit hohem
Anteil an erneuerbaren Energien
(Beispiel Schulhaus Milchbuck: Holzpellets).
NEU Vergleich mit einem hypothetischen 2000-WattErsatzneubau (gleiche Energiebezugsfläche).
Treibhausgase
kg/m 2
60
55
50
45
Bereiche entsprechend SIA
40
Effizienzpfad Energie:
35
30
Mobilität
25
Licht und Apparate
20
Warmwasser
15
Ziel bis 2050
10
5
Heizung
Baumaterial (Graue Energie)
0
IST
8
Lüftung
A
B
C
NEU
Schulbauportfolio: Sind die 2000-Watt-Ziele
erreichbar?
Die 120 Volksschulanlagen der Stadt Zürich zeichnen sich durch eine überdurchschnittlich hohe
baukulturelle Bedeutung aus − über die Hälfte der Anlagen sind im Inventar der Denkmalpflege.
Um dieses Kulturgut zu erhalten und gleichzeitig die Ziele der 2000-Watt-Gesellschaft zu erreichen,
müssen verschiedene Interessen abgewogen werden. Können die Schulen der Stadt Zürich dennoch diese Ziele erreichen? Ist dies technisch machbar? Können aus denkmalpflegerischer und
gestalterischer Sicht gute Lösungen gefunden werden? Eine interdisziplinäre Gruppe des Hochbaudepartements sucht Antworten auf diese Fragen.
Der Prozess
Wie können die Ziele erreicht
Portfoliosicht und Handlungs-
Bis zum Jahr 2050 sollten aus heutiger
werden?
spielraum
Perspektive der Finanz- und Kapazi-
Die Ziele der 2000-Watt-Gesellschaft
Langfristig ergibt sich der grösste
tätsplanung alle Volksschulen einmal
für die Schulen der Stadt Zürich zu
Handlungsspielraum, wenn Analysen
instandgesetzt werden können. Die
erreichen, ist eine Herausforderung.
und Szenarien über ein ganzes
Hochrechnung erfolgte mit einer
Eine grosse Hebelwirkung hat die
Portfolio als Entscheidungshilfe für die
Auswahl von zwölf Schulhäusern, die
Reduktion der Nachfrage nach
strategische Planung dienen. Dies
repräsentativ für je eine Epoche
Energiedienstleistungen (Suffizienz).
ermöglicht, wichtige Ziele zu definieren
respektive für einen Baustil sind. In
Besonders relevant ist der spezifi-
und zu verfolgen, beispielsweise
gemeinsamer Diskussion von Fachleu-
sche Flächenbedarf je Volksschüler,
sanfte Instandsetzungen von denkmal-
ten aus Denkmalpflege, architekto-
der sich in Zürich seit 1960 verdrei-
pflegerisch sehr wertvollen Gebäuden
nischer Beratung, Projektentwicklung
facht hat. Zur Steigerung der Ener-
mit ambitionierten Massnahmen an
und -ausführung, Bewirtschaftung,
gieeffizienz sind Massnahmen an der
anderen Gebäuden zu kompensieren.
Gebäudetechnik und Nachhaltigkeit
Gebäudehülle besonders wirksam; sie
Bei den Volksschulen der Stadt Zürich
wurden Instandsetzungsmassnahmen
mindern den Heizwärmebedarf und
soll diese Hochrechnung im Prozess
nach verschiedenen Kriterien in ihrer
verbessern den Komfort. Zudem ist
etabliert und offene Fragen in einem
Auswirkung bewertet und zu Szenarien
die gezielte Wahl erneuerbarer
Folgeprojekt gemeinsam mit dem
zusammengefügt. Die interdisziplinäre
Energieträger von entscheidender
Schulamt geklärt werden. Ein Monito-
Zusammenarbeit verdeutlicht die
Bedeutung. Ist der Anteil der Wärme
ring an realisierten Bauten und
unterschiedlichen Werthaltungen und
einmal reduziert, rücken der Elektrizi-
Instandsetzungen ermöglicht die
ermöglicht dadurch nachhaltige
tätsbedarf für Beleuchtung und
Überprüfung des Zielkurses. Dieses
Lösungen bei Zielkonflikten.
Betriebseinrichtungen, die Graue
Vorgehen kann auch auf weitere
Energie der Baustoffe und der Energie-
Portfolios angewendet werden.
bedarf für die Mobilität in den Fokus.
IST
IST
%
100
A
A
B C
B
2050
C
Ziel bis 2150
Ziel bis 2050
2050
Ziel bis 2050
Ziel bis 2150 *
Ergebnisse der Hochrechnung auf das
90
Schulbau-Portfolio der Stadt Zürich
80
Die Senkung des totalen Primärenergiebe-
70
darfs auf den Zielwert bis zum Jahr 2050 ist
60
erreichbar, allerdings nur beim Szenario C
50
mit der grössten Eingriffstiefe.
40
Die Treibhausgase dagegen lassen sich in
30
den hochgerechneten Szenarien noch nicht
20
wie gefordert um den Faktor 4 reduzieren.
10
0
* Gemäss Gemeindeordnung der Stadt
Zürich ist dieses Ziel bereits 2050 zu
Primärenergie total
Treibhausgase
erreichen.
9
Solarstromanlage auf dem
extensiv begrünten Flachdach
des Schulhauses Auhof. Das
Beispiel zeigt, dass sich
Denkmalschutz, Wirtschaftlichkeit und Anlagen zur Nutzung
erneuerbarer Energien
kombinieren lassen. Die
sorgfältig platzierten Paneele
beeinträchtigen die gestalterische Qualität des Gebäudes
nicht.
Vermeintliche Hinderungsgründe
Fördernde Faktoren
•
Möglichkeiten der Nutzung von Solarenergie gehen in einem frühen Planungsstadium vergessen.
•
Das Gebäude ist denkmalgeschützt.
•
•
10
Das Solarpotenzial wird frühzeitig in der
Machbarkeitsstudie oder im Vorprojekt
geprüft.
Nutzung der Dächer für Solarenergie
Häufig genannte Hinderungsgründe und
fördernde Faktoren sowie die Erfahrungen
aus Projektbegleitungen zeigen, dass
Denkmalschutz schliesst eine solare
Nutzung nicht aus. Dies wird frühzeitig
mit der Denkmalpflege geklärt.
es oft nicht wirtschaftliche und technische
Solarenergie verhindern.
•
Das Dach soll begrünt werden.
•
Dachbegrünung und Solaranlagen sind
problemlos kombinierbar.
•
Solaranlagen vermindern die gestalterische Qualität des Gebäudes und der
Dachlandschaft.
•
Die Gestaltung von Solaranlagen wird
zur architektonischen Aufgabe.
Gründe sind, welche die Nutzung von
Solarpotenziale im Portfolio orten und in
der Breite nutzen
Das Potenzial zur Nutzung von Sonnenenergie ist gross − auch in Zürich. Gemäss Studien könnten
bis ein Viertel des Warmwassers, ein kleiner Teil der Raumwärme sowie 16 % des gesamten
Stromverbrauchs solar erzeugt werden. Erst ein Bruchteil davon wird heute ausgeschöpft. In der
Studie «Solarscreening» wurde das Potenzial der städtischen Wohnsiedlungen für Kollektoren zur
Wassererwärmung und für Solarstromanlagen aufgezeigt. Die Erkenntnisse dienen der Umsetzung
in künftigen Projekten. Die verstärkte Nutzung von Sonnenenergie wird die Dachlandschaft von
Zürich verändern. Ein Leitfaden des Amts für Städtebau formuliert Grundsätze zur gestalterischen
Einordnung von Solaranlagen.
Studie «Solarscreening»
Ergebnisse der Studie
Umsetzung des Potenzials
Die ungenutzten Dachflächen stadt-
Die 51 untersuchten Wohnsiedlungen
Ziel ist, das Solarpotenzial der städ-
eigener Gebäude sollen vermehrt mit
haben ein grosses Solarpotenzial. Erst
tischen Bauten durch die Erstellung
Kollektoren oder mit Solarstrom-
fünf davon nutzen bereits Solarenergie
von Anlagen mit hoher ökologischer,
anlagen ausgerüstet werden. Das
und bei weiteren fünf sind Solaran-
wirtschaftlicher und gestalterischer
Warmwasser wird direkt im Objekt
lagen vorgesehen. Bei acht Siedlungen
Qualität längerfristig weitgehend
verwendet, der Strom ins Netz
verhindern offene Strategieentscheide
auszuschöpfen. In einem nächsten
eingespiesen. Als erstes Portfolio
eine Weiterbearbeitung. Nur zehn
Schritt wird daher die Machbarkeit
wurden die über 50 städtischen
Siedlungen erwiesen sich als unge-
von Solaranlagen in über 20 Sied-
Wohnsiedlungen systematisch
eignet.
lungen, bei denen im Solarscreening
untersucht. Anhand von Parametern
Selten stimmt der ideale Zeitpunkt
ein Potenzial ausgewiesen wurde,
wie der Dachform und der Beschat-
einer Instandsetzung mit dem Erneue-
untersucht. Die Gestaltung, die
tung lässt sich das Potenzial der
rungszyklus von Heizanlage und
gebäudetechnische Einbindung und
Solarenergienutzung abschätzen.
Flachdach überein. Deshalb kann die
die Wirtschaftlichkeit bilden dabei
Die bestehende Gebäudetechnik gibt
Installation von Solaranlagen auch
wichtige Entscheidungskriterien.
Aufschluss über die mögliche Einbin-
ausserhalb einer Gesamtinstandset-
Danach werden die geeigneten
dung von Sonnenkollektoren.
zung sinnvoll sein.
Anlagen realisiert. So ergibt sich
Schliesslich bietet der bauliche Zu-
eine beispielhafte Systematik für
stand des Objektes Anhaltspunkte
die Realisierung des Potenzials von
für einen günstigen Zeitpunkt der
Solarenergie in ganzen Portfolios.
Installation. Aus diesen Angaben
werden das Flächenpotenzial und
erste Empfehlungen für die einzelnen
Siedlungen abgeleitet.
Dachfläche Portfolio städtische Wohnsiedlungen 110'000 m 2
Solarpotenzial der städtischen
Wohnsiedlungen
Rund ein Drittel der Dachflächen von
städtischen Wohnsiedlungen eignen sich
aufgrund ihrer Geometrie, Ausrichtung und
Potenzial für Solarstrom 33'000 m 2
Lage zur Nutzung von Solarstromanlagen.
Zur Erstellung von Kollektoren für die
Potenzial für
Kollektoren 19'000 m 2
Wassererwärmung eignen sich etwa ein
Sechstel der Dachflächen.
11
Kreisgebäude 3 − früher und heute.
Mit den Jahren wandeln sich Umfeld und
Nutzung eines Gebäudes. Das Kreisgebäude 3, als Wohnhaus errichtet,
wird heute als Regionalwache genutzt,
mit den entsprechenden Anforderungen
an Sicherheit. In diesem Spannungsfeld
das ursprüngliche Erscheinungsbild
zu erhalten, ist eine Herausforderung
(geplanter Baubeginn 2010).
12
Denkmalgeschützte Gebäude für Sommer
und Winter optimieren
Mittels thermischer Simulationen können der Heizwärmebedarf und der Raumtemperaturverlauf
in Stundenschritten über ein Jahr aufgezeigt werden. Sommer- und Winterfall fordern unterschiedliche Massnahmen. Je früher die Erkenntnisse im Planungsprozess bekannt sind, desto einfacher
kann mit Baumassnahmen reagiert werden. Das denkmalgeschützte Kreisgebäude 3 beherbergt
heute eine Regionalwache der Stadtpolizei. Dies bedingt spezielle Anforderungen bezüglich
Betriebszeiten und Sicherheit. Trotzdem ist bei diesem Gebäude der Minergie-Standard für Modernisierungen erreichbar. Eine Schwierigkeit dabei ist, den sommerlichen Wärmeschutz zu gewährleisten.
Heizwärmebedarf
Sommerlicher Wärmeschutz
Erneuerbare Energie
Um den Heizwärmebedarf beim
Die Simulation gibt auch Auskunft
Die komplizierte Dachform verhindert
Kreisgebäude 3 zu reduzieren, sind
über den Raumtemperaturverlauf
eine sinnvolle Installation von Sonnen-
folgende Massnahmen geplant:
im Sommer mit der geplanten Kon-
kollektoren. Zudem ist der Warmwas-
Keller-, Dach- und Estrichdämmung,
struktion. Aufgrund von denkmal-
serbedarf gering. Es kann jedoch eine
neue Fenster mit nachgebauten
pflegerischen Anforderungen kann
Grundwasserwärmepumpe im Verbund
Profilen und eine innere Wärmedäm-
beim Kreisgebäude 3 der Sonnen-
mit dem benachbarten Gebäude
mung. Eine Aussenwärmedämmung
schutz nicht optimiert werden. Die
«Restaurant Falken» erstellt werden.
ist hier aus denkmalpflegerischen
Decken sind nicht massiv und die
Dank der gross dimensionierten
Gründen nicht möglich. Die Simulation
Nachtauskühlung über die Fenster ist
Radiatoren funktioniert die Heizung
zeigt, dass die Innenwärmedämmung
aus Sicherheitsgründen nicht möglich.
mit tiefen Vorlauftemperaturen und
mit einer Dämmstärke von ca. 6 cm
Die Innendämmung entkoppelt
trägt so zu einem guten Wirkungsgrad
den Heizwärmebedarf um 25 %
zusätzlich die Speichermasse der
der Wärmepumpe bei. So kann in
reduziert. Bauphysikalisch ist beim
Aussenwand vom Innenraum. Mit einer
Kombination mit den Dämmmassnah-
Wand- und Deckenaufbau des
leichten Raumkühlung wird die
men der Grenzwert für Minergie-
Kreisgebäudes eine stärkere Dämm-
Situation punktuell verbessert. Die
Modernisierungen gut erreicht werden.
schicht nicht sinnvoll – das Konden-
Anforderungen von Minergie an den
satrisiko an den Balkenköpfen der
sommerlichen Wärmeschutz können
Holzdecken würde sich erhöhen und
jedoch nicht eingehalten werden.
die Wärmebrücken blieben bestehen.
Das richtige Benutzerverhalten hat bei
diesem Gebäude einen speziell
grossen Einfluss auf die sommerlichen
Raumlufttemperaturen.
Messung
MJ/m 2
Norm SIA 380/1
Simulation
600
Heizwärmebedarf Kreisgebäude 3 –
Vergleich von Messung und Berechnung
500
für verschiedene bauliche Varianten
Die thermischen Simulationen berücksich-
400
tigen im Vergleich zur Norm SIA 380/1
300
(behördlicher Energienachweis) die Wirkung
der Speichermasse genauer. Deshalb bildet
200
die Simulation die Realität exakter ab und
stimmt besser mit der Messung überein.
100
Mit zunehmender Wärmedämmung ver-
0
IST
Fenster
IWD 6 cm
AWD 6 cm
AWD 20 cm
ringern sich die Unterschiede zwischen den
beiden Berechnungsmethoden. Die prozen-
Messung
Norm SIA 380/1
Simulation
tuale Einsparung vom Ist-Zustand zu den
IWD = Innenwärmedämmung
Varianten ist jedoch bei beiden Methoden
AWD = Aussenwärmedämmung (hypothetisch)
gleich.
13
Um das Erscheinungsbild des
markanten Zeitzeugen aus den
70er Jahren zu erhalten und
trotzdem den Energieverbrauch
zu reduzieren, wird beim
Altersheim Dorflinde eine
Innenwärmedämmung realisiert
(Baubeginn 2009).
Ökologische Beurteilung von Innenwärmedämmungen
Die ökologische Beurteilung erfolgte in
A = Aussen
Anlehnung an die eco-devis-Methode unter
I = Innen
Berücksichtigung einer vergleichbaren
Wärmedämmleistung. Konstruktionen mit
geringer Umweltbelastung werden in erster
Konstruktion
Dämmputz
Verputzte Platten
Ständerwand Holz
1. Priorität
mit Perlite und Kork
Porenbeton
Holzfaserplatte *
Priorität empfohlen, Konstruktionen mit
Steinwolle *
mittlerer Umweltbelastung in zweiter
Ständerwand Metall
Priorität. Die weiteren aufgeführten
Glaswolle *
2. Priorität
Holzfaserplatte *
Optionen haben eine deutlich höhere
Weichfaserplatten *
Steinwolle *
Umweltbelastung.
Kork
Glaswolle *
Schaumglas
weitere
mit EPS-Recyclat
EPS/PF/EPS
Optionen
mit EPS
Silikatplatte
PF
EPS *
Vakuumdämmung *
EPS *
Vakuumdämmung *
* Je nach Aufbau und Dicke kann eine
Dampfsperre respektive Dampfbremse
notwendig sein. Aus bauphysikalischer
Sicht birgt ein dampfdiffusionsoffener
14
Aufbau weniger Risiken.
Innenwärmedämmung am Beispiel
Altersheim Dorflinde
Aussenwärmedämmung ist aus bauphysikalischen und wirtschaftlichen Gründen die erste Wahl,
um die Fassade energetisch zu verbessern. Bei Neubauten ist die Innendämmung deshalb
nicht sinnvoll. Wenn bei Instandsetzungen eine äussere Dämmung nicht möglich ist, kann die
Innenwärmedämmung eine Alternative darstellen. Sie weist allerdings ein erheblich grösseres
Risiko von Bauschäden auf. Aus diesem Grund wurde das Thema beim Altersheim Dorflinde
vertieft untersucht. Die Resultate belegen, dass die Massnahme an diesem Objekt vertretbar ist.
Untersuchung
Anwendungsempfehlung
Konzept Minergie-Neubau
Niedrige innere Oberflächentempera-
Zur Ausführung im Altersheim
Bereits die Machbarkeitsstudie zeigte,
turen, Luftzirkulation und Kondensation
Dorflinde wird eine Innendämmung
dass mit einer Dämmstärke von 14 cm
können bei Wandaufbauten mit
aus Porenbeton gewählt. Eine
die gewichtete Energiekennzahl im
Innenwärmedämmung Schimmelpilze
allgemeingültige Empfehlung lässt
Bereich des Minergie-Neubau-Stan-
verursachen. Um diese Risiken aus-
sich daraus jedoch nicht ableiten. Der
dards liegt. Der Heizwärmebedarf des
zuschliessen, ist es wichtig, dass der
Aufbau der Innenwärmedämmung ist
Altersheimes wird um 74 % gesenkt,
Feuchtigkeitshaushalt, die Wärme-
je nach Nutzung und Anforderungen
die Hälfte davon dank der Innendäm-
brücken und der sommerliche
präzis zu definieren. Der bestehende
mung. Neben der Innendämmung sind
Wärmeschutz projektspezifisch von
Wandaufbau, die Bewitterung und
die kompakte Gebäudeform, die
einer Fachperson untersucht werden.
das Lüftungskonzept sind dabei zu
Dämmung von Kellerdecke und Dach
Im Altersheim Dorflinde konnte mittels
beachten.
sowie neue Fenster ausschlaggebend.
Messung und Simulation der Aufbau
Beim Projekt Dorflinde zeigt sich ein
Das Gebäude ist an die Fernwärme
der Aussenwand bewertet werden.
wesentlicher Vorteil der Innendäm-
angeschlossen und nutzt damit auch
In drei Musterwänden vor Ort mit
mung: Raumseitige Massnahmen
erneuerbare Energien. Die kontrollierte
unterschiedlichen Konstruktionen
lassen sich etappieren. So kann auch
Lüftungsanlage ist für den Komfort im
wurde der Verlauf von Temperatur,
im Rahmen der Gesamtinstandsetzung
Altersheim ein Vorteil.
Luftfeuchtigkeit und Dampfdruck
über mehrere Gebäude das äussere
messtechnisch erfasst.
Erscheinungsbild erhalten werden.
Messpunkte
Messungen an Musterwänden im Altersheim Dorflinde
Der Verlauf von relativer Luftfeuchtigkeit,
Temperatur und Dampfdruck an unterschiedlichen Stellen in der Aussenwand gibt
Auskunft über die Gefahr von Kondensatbildung. Mit Hilfe von Messungen konnten
so verschiedene Dämmmaterialien für den
Innenbereich geprüft werden.
15
Die Siedlung Glatt I heute
(oben) und visualisiert mit den
geplanten Instandsetzungsmassnahmen (unten).
16
Vorfertigung – Pilotprojekt für
Minergie-P-Erneuerung
Das Forschungsprojekt CCEM-Retrofit verfolgt das Ziel, durch Vorfertigung von Fassaden- und
Dachelementen die energetische Erneuerung von Mehrfamilienhäusern zu vereinfachen. Dabei
kann die gesamte Sanierung von aussen erfolgen. Beim Pilotprojekt Glatt I wird diese Methode
erprobt. Die Siedlung soll, so das ambitiöse Ziel, den Minergie-P-Standard und eine hohe architektonische Qualität erreichen. Glatt I wurde im subventionierten Wohnungsbau 1970 erstellt und
schon 1980 minimal wärmegedämmt. Die grösste Herausforderung besteht darin, die Instandsetzung ökonomisch und mietergerecht umzusetzen.
Forschungsprojekt
Wirtschaftliche und soziale Aspekte
Energie-Stellschrauben
Zu Beginn der Zusammenarbeit
Neben den ökologischen gilt es im
Bereits die Machbarkeitsstudie zeigte,
zwischen dem ETH-Bereich und der
Sinne der umfassenden Nachhaltigkeit
dass der Minergie-P-Standard
Stadt Zürich galt es, ein geeignetes
auch den ökonomischen und sozialen
erreichbar ist. Dazu musste an vielen
Gebäude zu finden, um die Erneue-
Aspekten gerecht zu werden. Die
«Stellschrauben» gedreht werden.
rungsstrategie in der Praxis zu
Erneuerung löst hohe Kosten aus und
Die bestehenden Loggias kommen
erproben. Der Fokus des Forschungs-
verbessert den Wohnwert. Eine der
innerhalb des Wärmedämmperimeters
projektes liegt in der Vorfertigung.
Investition angemessene Mietzins-
zu liegen. Damit vergrössert sich die
Bauteile mit vielen unterschiedlichen
erhöhung ist an diesem Standort und
Wohnfläche und das Volumen wird,
Funktionen wie Fenster, Sonnen-
bei den subventionierten Wohnungen
zusammen mit der Aufstockung,
schutz, Zu- und Abluft, Elektroinstalla-
nicht verantwortbar. Für die Finan-
kompakter (Gebäudehüllziffer gemäss
tionen werden in vorgefertigten
zierung muss deshalb eine andere
SIA 380/1 vermindert sich von heute
Renovationsmodulen zusammenge-
Lösung mittels Fördergelder und
1.56 auf 1.37). Die Balkone werden
fasst. Die übrigen Abschnitte der
Abschreibungen gefunden werden.
verschoben und thermisch getrennt,
hinterlüfteten, über 30 cm dick
Die Aufstockung führt zu einer
die Fenster (U-Wert: 0.9 W/m 2K)
gedämmten Aussenwand werden
Verdichtung und ermöglicht statt
vergrössert und weiter aussen
konventionell vor Ort erstellt. Dies
bisher 44 neu 66 Wohnungen. Dabei
montiert, um den solaren Wärme-
ermöglicht, auf die Unebenheiten der
steigt die Ausnutzung von 67 % auf
eintrag zu erhöhen. Die Kellerdecken,
bestehenden Substanz zu reagieren
88 %. Bezüglich Lärmschutz ist für
das Flachdach und die Aussenwände
und die Kosten der Vorfertigung zu
die Aufstockung eine Ausnahmebewil-
werden stark gedämmt. Zusätzlich
reduzieren. Die technischen Installa-
ligung erforderlich. An diesem mit
wird die Dachfläche für eine Solar-
tionen werden künftig hauptsächlich
Luftschadstoffen und Lärm belasteten
stromanlage im Contracting genutzt.
über die Fassade geführt. Mit der
Standort bringt die kontrollierte
Deren Ertrag könnte den Strombedarf
Erneuerung wird gleichzeitig eine
Wohnungslüftung einen wesentlichen
der Wohnungen zu einem grossen Teil
architektonische Aufwertung der sa-
Mehrwert.
decken. Die Wärme für Heizung und
Warmwasser kommt von der Fern-
nierungsbedürftigen Siedlung erzielt.
wärme Zürich, eine solare Wasser-
F4.1
vorfabriziert
erwärmung ist deshalb nicht zulässig.
34.0
30.0
bestehend
Grundrissdetail des vorfabrizierten
Fassadenelements
32.5
neu
36.3
14.0
Das Modul umfasst die Funktionen Fenster
Schicht 1
und Sonnenschutz sowie Zuluft. Die
5.9 8.1
Schicht 2
restliche Fassade wird konventionell am
Bau ausgeführt.
am Bau
MODUL F4.1
KONVENTIONELL
vorfabriziert
am Bau
17
estehend
KONVENTIONELL
Dämmstoff
Holz
Gipsfaserplatte, EI 30 / EI 60
Verkleidung
1 Strategie «Instandsetzung»
Die bestehenden Defizite können
grösstenteils durch eine bauliche/
energetische Instandsetzung verbessert
werden. Da insbesondere die Nutzung
und die gesellschaftlichen Faktoren gut
abschneiden, hat dieses Objekt einen
guten Nutzwert. Ein Umbau drängt sich
nicht auf.
Wohnsiedlung Heiligfeld III, Zürich
2 Strategie «Gesamtinstandsetzung»
Die vorhandenen Defizite können durch
eine bautechnische/energetische Instandsetzung behoben werden. Aufgrund der
bestehenden Gebäudestruktur können aber
durch Umbauten und Anpassungen erhebliche Verbesserungen bei den Faktoren
Nutzung, Gemeinschaft und Wohlbefinden/
Gesundheit erzielt werden. Wegen der
hervorragenden Gestaltung wird die relativ
schwache Wertung in Bezug auf Standort/
Schulhaus Milchbuck, Zürich
Infrastruktur bewusst in Kauf genommen.
3 Strategie «Ersatzneubau»
Dieses Objekt weist in fast allen Aspekten
grössere Defizite auf. Eine bautechnische/
energetische Instandsetzung würde nur
gewisse Teilaspekte verbessern. Durch
einen Ersatzneubau kann jedoch rundum
eine Verbesserung erzielt werden, insbesondere auch in den Faktoren Boden/
Landschaft, Standort/Infrastruktur und
Gestaltung.
Wohnsiedlung Werdwies, Zürich
Bestehend
Verbesserungen
Gesellschaft
Wirtschaft
Umwelt
Wohlbefinden/Gesundheit
Gebäudesubstanz
Baustoffe
Sicherheit, Raumklima,
Bausubstanz, Raum- und
Altlastenpotenzial, Schadstoffe,
Sonnenschutz, Tageslicht,
Tragstruktur (Flexibilität,
problematische Konstruktionen
Beleuchtungsqualität
Polyvalenz), Ausbaustandard
Nutzung/Nutzwert
Betriebs-/Unterhaltskosten
Flexibilität, Funktionalität,
Betriebskosten (Wärme, Strom,
Anpassbarkeit, Behinderten-
Wasser), Instandhaltungs-
gängigkeit
kosten, Reinigungsaufwand
Gestaltung
Wert
Architekturqualität, Denkmal-
Anlagewert, aufgestauter
pflege, Akzeptanz
Unterhalt, Raumangebot
Gemeinschaft
Angebot an Quartier, Einbindung im Quartierleben
18
Nachhaltigkeitsrating mit Kriterien in
den Bereichen Gesellschaft, Wirtschaft
und Umwelt
Von der Stadt Zürich entwickeltes
Betriebsenergie
Werkzeug, um Liegenschaften nach den
Strom- und Wärmeverbrauch
anerkannten Kriterien der SIA-Empfehlung
Boden/Landschaft
112/1 «Nachhaltiges Bauen - Hochbau»
Umgebung/Natur, Wasser-
ganzheitlich zu bewerten.
haushalt
Standort/Infrastruktur
Standortqualität, Standortentwicklung
Nachhaltige Erneuerungsstrategie und
2000-Watt-Ziele
Wesentlich für die Erreichung der 2000-Watt-Ziele ist der Umgang mit den bestehenden Bauten.
Bei jedem Gebäude stellt sich zu Beginn die Frage: Welche Erneuerungsstrategie ist für das Objekt
angebracht? Ist die Instandhaltung, eine Gesamtinstandsetzung mit grosser Eingriffstiefe oder sogar
ein Ersatzneubau die adäquate Lösung? Obwohl bei diesen Abwägungen energetische Aspekte eine
wichtige Rolle spielen, führt nur die umfassende Bewertung der sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekte zu nachhaltigen Lösungen.
Wahl einer nachhaltigen Erneuerungs-
… und deren Auswirkung auf die Erreichbar-
strategie …
keit der 2000-Watt-Ziele
1 Bei der «Instandsetzung» werden die vom
Die Stadt Zürich verfolgt eine nachhaltige
Immobilienstrategie. Die Wahl einer Objektstra-
Umbau betroffenen Bauteile in energetisch
tegie folgt aus einer sorgfältigen und nachvoll-
gutem Standard erneuert; somit wird nur
ziehbaren Güterabwägung diverser, zum Teil
punktuell eine energetische Verbesserung erzielt.
gegensätzlicher Interessen.
2 Eine «Gesamtinstandsetzung» ermöglicht
In der Regel werden die folgenden Strategien
eine energetische Verbesserung (Minergie- oder
untersucht:
Minergie-P-Label erreichbar). Mit vergleichs-
1 Bei der «Instandsetzung» kann die Ge-
weise geringem Input an Grauer Energie wird
brauchstauglichkeit und der Wert erhalten
der Wärmebedarf beachtlich gesenkt.
werden. Der Zeithorizont ist kurz.
3 Bei einem «Ersatzneubau» kann der Minergie-
2 Bei einer «Gesamtinstandsetzung» mit
Eco- oder der Minergie-P-Eco-Standard erreicht
Umbau und Anpassungen erfolgt eine umfas-
werden. Diese Erneuerungsstrategie löst jedoch
sende Erneuerung, die sich auf das Objekt
den grössten Aufwand an Grauer Energie aus,
über 25 bis 30 Jahre wertvermehrend auswirkt.
was die Reduktion der Betriebsenergie teilweise
kompensiert; diese Strategie ist aus energe-
3 Ein «Ersatzneubau» hat einen Zeithorizont
tischer Sicht etwa vergleichbar mit einer Gesamt-
von mindestens 60 Jahren und kann entspre-
instandsetzung. Das Raumprogramm von
chend den heutigen Bedürfnissen geplant
Neubauten ist auf die heutigen Bedürfnisse
werden.
ausgerichtet. Tendenziell steht dabei pro Nutzer
mehr Raum zur Verfügung, was die Erreichung
der Ziele der 2000-Watt-Gesellschaft erschwert.
Ersatzneubau
Gesamtinstandsetzung
MJ/m 2
Vergleich von Gesamtinstandsetzung und
350
Ersatzneubau hinsichtlich Primärenergie300
verbrauch von Raumklima, Warmwasser
und Grauer Energie
250
Die Strategie «Ersatzneubau» ist aus
energetischer Sicht mit einer «Gesamt-
200
instandsetzung» vergleichbar.
150
Basis: Graue Energie gemäss SIA Effizienzpfad.
100
Raumklima und Warmwasser
50
Graue Energie
SIA
Effizienzpfad
Minergie - P
Modernisierung
Minergie
Grenzwert
Neubau
Minergie
Modernisierung
SIA
Effizienzpfad
Minergie - P
Neubau
Minergie
Neubau
0
19
Die Energie- und Umweltziele sind in den
«7-Meilenschritten» festgelegt. In Ergänzung
zu den Grundsätzen für städtische Bauten gilt
für den Umgang mit bestehender Substanz:
• Mit einer Summe kleiner Eingriffe können
baukünstlerisch wertvolle Gebäude Zug
um Zug ruiniert werden.
• Vor jedem Eingriff wird daher gleichermassen
die Herkunft und der Zeitgeist wie auch die
Zukunftsperspektive der Baute geklärt.
• Entscheide über Eingriffe erfolgen in
Abwägung der Nutzungsanforderungen, der
denkmalpflegerischen, architektonisch-
Portfolio, strategische Planung
Projektdefinition, Vorstudien
• Umfassende Analyse und
• Zustandsanalysen des
ganzheitliche Bewertung der
Objektes für relevante Nachhal-
Portfolios nach den Kriterien der
tigkeitsaspekte vornehmen,
SIA 112/1 ist Grundlage für die
z.B. Gebäudehülle analysieren,
Entwicklung der Objektstrategie
Energiebedarf berechnen und
(vgl. Nachhaltigkeitsrating
mit Messung vergleichen (vgl.
In der Broschüre «Bauen für die 2000-Watt-
S. 18).
Kreisgebäude 3 S. 13), detail-
Gesellschaft» wurden sieben Thesen für einen
• Einzelthemen auf Portfolio-
lierten Gebäudecheck zur
erfolgreichen Planungsprozess für 2000-Watt-
ebene analysieren, z.B. Prüfung
Aufnahme von Schadstoffen in
Bauten aufgestellt. Diese Faktoren gelten
des Potenzials an erneuerbaren
der Bausubstanz durchführen
sowohl für Instandsetzungen als auch für
Energien (vgl. Solarpotenzial
(vgl. Vorgaben Stadt Zürich
Neubauten.
S. 11), Schadstoffscreening im
S. 23).
Hinblick auf betriebliche Risiken
• Machbarkeitsstudie: Ist-
oder Nutzwertanalysen.
Zustand, Varianten unterschied-
Mit der Drehscheibe «Einmaleins» steht ein
• Raumbedarfsentwicklung auf
licher Eingriffstiefe und Ersatz-
Instrument zur Verfügung, das aufzeigt, mit
strategischer Ebene steuern
neubau gegenüberstellen (vgl.
welchen «Stellschrauben» der ökologische,
(«nur nichts bauen kostet
Erneuerungsstrategie S. 19).
wirtschaftliche und gestalterische Spielraum
nichts»), Verdichtungspotenzial
• Stellschrauben im Projekt
im Projekt vergrössert oder eben auch
nutzen, Raumprobleme betrieb-
gemäss «Einmaleins» prüfen,
eingeengt werden kann. Gerade weil das
lich statt baulich lösen (vgl.
z.B. Gebäudeform und Gebäu-
Potenzial der Stellschrauben bei Instand-
Schulbauportfolio S. 9).
dehülle (vgl. Stellschrauben
setzungen oft geringer ist als bei Neubauten,
• Langfristige Sicht über
S. 13, 15, 17).
sollte dies sorgfältig ausgelotet werden.
gesamtes Portfolio öffnet
• Projektdefinition und
Handlungsspielräume für die
-rahmen als Grundlage für
Objektstrategien (vgl. Schulbau-
Auswahlverfahren Planer und
portfolio S. 9).
Projektierung festlegen (inkl.
• Lebenszykluskosten: Budget-
Ziele, Beschrieb, Nutzungs-
planung (Betriebs- und Investi-
dauer, Investitions- und Lebens-
tionskosten) unter Berücksichti-
zykluskosten, Termine etc.).
städtebaulichen und ökologischen Anliegen
sowie der Angemessenheit der Kosten.
Peter Ess, Amt für Hochbauten
gung eines langfristigen
Zeithorizontes erstellen (vgl.
Broschüre Lukretia).
20
Umsetzung im Projektablauf
Wie das Gebäudeparkmodell und die 2000-Watt-Szenarien bei den Schulbauten zeigen, ist die
Relevanz und Einordnung in übergeordnete Zusammenhänge wichtig. Die Lösung ist jedoch
differenziert in jedem Projekt zu entwickeln. Neben den 2000-Watt-Zielen darf die umfassende
Nachhaltigkeit nicht vernachlässigt werden. Frühzeitig in der Planung wird der Ist-Zustand analysiert und anschliessend die Machbarkeit von Varianten bis hin zum Ersatzneubau aufgezeigt.
Die Zielkonflikte sind zu benennen und Prioritäten mit der Wahl der Erneuerungsstrategie zu setzen.
Mit dieser wird der effektive Eingriff ausformuliert und umgesetzt. In der folgenden Übersicht
sind bisherige Erfahrungen zusammengefasst und mit konkreten Hinweisen zu den Themen in
dieser Broschüre und weiterführenden Hilfsmitteln ergänzt.
Auswahlverfahren Planer
Projektierung
Ausschreibung, Realisierung
Inbetriebnahme, Betrieb
• Planerwahl und Planungs-
• Varianten innerhalb Projekt-
• Bedingungen für nach-
• Bedienungsanleitung für
team aufgrund der Qualifika-
rahmen prüfen, falls nötig
haltiges Bauen in Werkver-
Gebäudesystem erstellen,
tion für konkrete Projektziele
anpassen, verabschieden und
trägen festlegen (vgl. Vor-
Nutzer und Betreiber entspre-
zusammenstellen.
konsequent weiterverfolgen.
gaben der Stadt Zürich).
chend instruieren.
• Für Aufgabenstellungen in
• Stellschrauben im Projekt
• Rückbaukonzept ausarbei-
• Nachweis, dass gemessener
Auswahlverfahren («Zugang zur
gemäss «Einmaleins» optimie-
ten, Ausführung begleiten und
Energieverbrauch der Berech-
Aufgabe») Nachhaltigkeitsthe-
ren, z.B. Bauweise und
Kontrollen durchführen (vgl.
nung in der Planung entspricht
men wählen (z.B. Lüftungs-
Ausrüstung (vgl. Stellschrau-
Broschüre Ressourcenstrate-
(Erfolgskontrolle nach 1-2
und Raumkonzept im Zusam-
ben S. 13, 15, 17).
gie).
Jahren Betrieb).
menspiel entwickeln).
• Konzept Gebäudehülle:
• Festgelegte Qualität
• Nachweis der Behaglichkeit
• Wettbewerbe und Studien-
Bauphysikalische Untersu-
einfordern, z.B. mittels
im Betrieb (Erfolgskontrolle
aufträge nutzen, um neue
chung, z.B. bei Innenwärme-
Baustellencontrolling und
nach 1- 2 Jahren Betrieb).
Gestaltungsmöglichkeiten bei
dämmung (vgl. Altersheim
Abnahmemessungen für
• Betriebsenergie nach
der Umsetzung energetischer
Dorflinde S. 15) oder sommer-
Innenraumklima (vgl. Vorgaben
ökologischen Kriterien
Massnahmen zu finden (z.B.
lichem Wärmeschutz (vgl.
Stadt Zürich S. 23).
beschaffen (vgl. Gebäudepark-
bei Aussenwärmedämmung
Kreisgebäude 3 S. 13).
modell S. 7).
dem Gebäude neuen Ausdruck
• Konkretisierung des
• Energieverbrauch erfassen,
geben).
Energiekonzeptes, z.B.
Betriebsoptimierng durchfüh-
• Bedingungen für nach-
Energieträgerwahl, des
ren (vgl. Broschüre Lukretia).
haltiges Bauen in Planerver-
Haustechnikkonzeptes, z.B.
• Langfristige Absenkziele für
trägen festlegen (vgl. Vor-
Abstimmung von Heizsystem
Energieverbrauch und Treib-
gaben der Stadt Zürich).
mit tiefen Vorlauftemperaturen
hausgasemissionen für
und Gebäudehülle (vgl.
Gebäudebestand vereinbaren
Kreisgebäude 3 S. 13) und des
(Energie-Grossverbraucher-
Lüftungskonzeptes (vgl.
Vereinbarung).
Broschüre Luftaustausch).
• Auswertung der Erfahrungen
• Materialkonzept mit
im Hinblick auf weitere
gesundheitlich unbedenklichen
Bauvorhaben.
und ökologisch günstigen
Konstruktionen gemäss
ECO-BKP wählen (vgl.
Innenwärmedämmung S. 14).
• Lebenszykluskosten
ausweisen, Optimierungspotenziale aufzeigen und wo
nötig Massnahmen ergreifen
(vgl. Broschüre Lukretia).
21
Ausblick
Im Gebäudebestand liegt das grösste Potenzial zur Umsetzung der 2000-Watt-Gesellschaft.
Erste Modelluntersuchungen für den Gebäudepark in der Stadt Zürich zeigen, dass die Umsetzung
jedoch eine grosse Herausforderung darstellt. Der Heizwärmebedarf muss um den Faktor 2 bis 3
reduziert, die Wärmeversorgung grösstenteils auf erneuerbare Energieträger umgestellt und der
Energiebedarf der technischen Anlagen und Betriebseinrichtungen reduziert werden.
Wie kann der weitere Weg aussehen? Welche Themen sollen verfolgt werden? Wie soll die Strategie
zur Umsetzung im Gebäudepark weiter entwickelt werden? Was kann bereits in der Breite
umgesetzt werden? Wo sind Innovationen zu erwarten und wo besteht Forschungsbedarf?
Strategie
Umsetzung in der Breite
Innovation und Forschung
Die Umsetzung der 2000-Watt-Ziele
Das Wissen über Technologien und
Innovation ist ein wichtiger Bestandteil
bei der Erneuerung des Gebäudeparks
Prozesse für die Bauerneuerung in
der 2000-Watt-Strategie. Für Instand-
ist nur machbar im Rahmen einer
Richtung 2000-Watt-Gesellschaft, das
setzungen werden folgende Themen
nachhaltigen Entwicklung. Gefordert
bereits heute in der Breite umgesetzt
als erfolgversprechend erachtet:
ist eine gesamtheitliche Sicht unter
werden kann, ist weit entwickelt.
• In welcher Weise könnte sich das
Einbezug ökologischer, wirtschaft-
Wichtig sind gemeinsame Werthal-
Stadtbild auf dem Weg zur 2000-Watt-
licher und sozialer Aspekte.
tung, Sensibilisierung und Akzeptanz
Gesellschaft verändern (vgl. Gebäude-
Neben der Betrachtung des Einzel-
bei dessen Anwendung.
parkmodell, Effizienzszenario S. 4 -7)?
objektes ermöglicht die Portfoliosicht
Sowohl Gesamtinstandsetzungen als
• Welche Stellschrauben und
eine Entwicklung von Lösungsansät-
auch Ersatzneubauten stellen aus
Hebelwirkungen gibt es bei der
zen über mehrere Gebäude und
gesamtenergetischer Sicht (Betriebs-
Elektrizität, der Grauen Energie und
schafft weitergehende Handlungs- und
energie und Graue Energie der
der Mobilität?
Gestaltungsspielräume.
Baustoffe) geeignete Erneuerungs-
• Neue Hilfsmittel und Prozesse im
Gegenwärtig wird im Rahmen des
strategien für die Umsetzung der
Bereich Gesellschaft und Wirtschaft
Legislaturschwerpunktes das Konzept
2000-Watt-Anforderungen dar. Bei
(z.B. soziale Durchmischung, Finanzie-
für eine nachhaltige Energieversor-
Gesamtinstandsetzungen ist auf eine
rung energetischer Massnahmen im
gung der Stadt Zürich erstellt. Auf
angemessene Eingriffstiefe in die
gemeinnützigen Wohnungsbau,
Grundlage dieser Erkenntnisse ist
bestehende Gebäudesubstanz zu
nachhaltige Quartierentwicklung).
anschliessend geplant, ein entspre-
achten. Bauliche und gebäudetech-
• Neue Entwicklungen im Bereich
chendes Konzept für den städtischen
nische Massnahmen sind aufeinander
Materialtechnologie und -ökologie
Gebäudepark auszuarbeiten.
abzustimmen (z.B. tiefe Vorlauftem-
(z.B. Hochleistungswärmedämmung,
Um die ambitiösen Energie- und
peraturen, um effiziente Wärmepum-
ECO-Label für Modernisierung).
Klimaziele zu erreichen, genügt
pen im Bestand einsetzen zu können).
• Effiziente Gebäudetechniksysteme
Effizienz allein nicht. Für den länger-
Entwurf und Gebäudetechnik (z.B.
(z.B. hocheffiziente Wärmepumpen,
fristigen Erfolg des 2000-Watt-Kon-
beim sommerlichen Wärmeschutz)
wärmespeichernde Materialien für
zeptes ist auch ein konsequentes
werden dabei im Zusammenspiel
passive Kühlung, Lüftungsgeräte
Hinterfragen der Bedürfnisse (Suffizi-
entwickelt. Wichtige Einzelthemen,
dezentral oder fensterintegriert,
enz) unabdingbar: Flächenverbrauch,
denen bei der Umsetzung im Bestand
Solartechnologie).
Verdichtung, Auslastung von Gebäu-
besondere Beachtung zu schenken
den, Mobilität und Nutzerverhalten
ist, sind das Lüftungskonzept und der
müssen untersucht und verbessert
sommerliche Wärmeschutz.
werden.
Für städtische Bauten sind Rahmenkredite geplant, mit denen die Erprobung innovativer Massnahmen, welche
einen Beitrag zur 2000-Watt-Gesellschaft leisten, finanziert werden
können.
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Weiterführende Informationen
Dokumentationen und Grundlagenberichte, welche im Rahmen des Legislaturschwerpunktes
zum Thema «Instandsetzung» erarbeitet wurden, sind verfügbar unter:
www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen > 2000-Watt-Gesellschaft > Instandsetzungen
• «Gebäudeparkmodell Dienstleistungs- und Wohngebäude, Vorstudie zum Gebäudeparkmodell
Schweiz – Grundlagen zur Überarbeitung des SIA Effizienzpfades Energie», Professur für
Nachhaltiges Bauen, ETH Zürich und TEP Energy, Zürich, Oktober 2009
• «Dokumentation zum Gebäudeparkmodell Stadt Zürich, Dienstleistungs- und Wohngebäude»,
Professur für Nachhaltiges Bauen, ETH Zürich und TEP Energy, Zürich, November 2009
• «Gesamtsanierung Dorflinde, Messungen an Musterflächen der Innendämmung»,
BWS Bauphysik, Winterthur, April 2009
• «Kreisgebäude 3, Thermische Raumsimulation», Hochschule Luzern,
Technik & Architektur, Horw, September 2009
• «Leitfaden Dachlandschaften», Projektierungshilfe für Bauten im Dachbereich, Stadt Zürich,
Amt für Städtebau, November 2009
Vorgaben nachhaltiges Bauen für städtische Bauten und Bauvorhaben mit städtischen
Unterstützungsleistungen sind verfügbar unter:
www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen > Vorgaben nachhaltiges Bauen
• «7 Meilenschritte», Stadtratsbeschluss Nr. 1094, September 2008
• «Nachhaltiges Bauen: Bedingungen für Planungsleistungen (Hochbau)»
• «Nachhaltiges Bauen: Bedingungen für Werkleistungen (Hochbau)»
Weitere wichtige Grundlagen zum Thema «Instandsetzungen» sind verfügbar unter:
• «SIA Effizienzpfad Energie», SIA-Dokumentation D0126, 2006;
in Überarbeitung, wird als SIA-Merkblatt 2040 im Jahr 2010 erscheinen
www.sia.ch
• «Einmaleins, Nachhaltiges Bauen für Bauherren und Planer»,
Stadt Zürich, Amt für Hochbauten, Juni 2009
www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen > 2000-Watt-Gesellschaft > Grundlagen
• «Bauen für die 2000-Watt-Gesellschaft. Sieben Thesen zum Planungsprozess»,
Stadt Zürich, Amt für Hochbauten, Mai 2008
www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen > 2000-Watt-Gesellschaft > Grundlagen
• «Bauen, wenn das Klima wärmer wird», Empfehlung Nachhaltiges Bauen 2008/2
KBOB, AWEL Kanton Zürich, Stadt Zürich
www.kbob.ch > Publikationen > Empfehlungen Nachhaltiges Bauen
• «ECO-BKP, Merkblätter ökologisch Bauen nach BKP», eco-bau
www.eco-bau.ch > Werkzeuge
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