Programm KEiM

ENERGIEBERATUNG
BERUFSSCHULE B2
FÜRTHER STRASSE 77
90489 NÜRNBERG
EIN SCHULPROJEKT DER
BERUFSCHULE B2
FÜRTHER STRASSE 77
90489 NÜRNBERG
ERARBEITET VON:
Schüler der Bautechnik an der Rudolf-Diesel Fachschule
BHV 4 Energetische Nachweise
Dipl.-Ing. (FH) M.Arch Thomas Jenohr
NÜRNBERG, 07. 06. 2010
INHALTSVERZEICHNIS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
7.2
7.3
8.0
8.1
9.0
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
Hinweis .......................................................................................................................... 3
Aufgabenstellung ........................................................................................................... 4
Zusammenfassung ......................................................................................................... 5
Allgemeine Einführung .................................................................................................. 6
Grundlagen der Berechnungen ..................................................................................... 7
Verwendete Rechenverfahren und Programme ............................................................ 8
Ist – Zustand................................................................................................................... 9
Luftqualität .................................................................................................................. 11
Heiztechnik/ Warmwasserbereitung der Berufsschule .............................................. 16
Schwachstellen und Wärmebrücken........................................................................... 17
Sanierungsmöglichkeiten der Schwachstellen ............................................................ 24
Bauteilbewertung Ist - Zustands ................................................................................. 27
Variante 1 Oberste Geschossdecke (Dachboden)....................................................... 28
Variante 2 Empfohlene Mindestmassnahmen ........................................................... 33
Variante 3 Dämmung der Kellerdecke ........................................................................ 39
Variante 4 Dämmung der Außenwand ....................................................................... 45
Variante 5 Lüftungsanlage .......................................................................................... 50
1. HINWEIS
Der Beratungsbericht wurde nach bestem Wissen auf Grund der verfügbaren Daten erstellt.
Irrtümer sind vorbehalten. Alle in diesem Bericht getätigten Aussagen zur Energieeinsparung
beruhen auf Berechnungen und Prognosen, d.h. theoretischen Energiebilanzen, bei denen
unter anderem zum Nutzerverhalten und zu anderen, nicht genau bekannten Größen
sinnvolle Annahmen getroffen werden müssen. Diese Annahmen wurden mit Sorgfalt
getroffen und wurden anhand der bekannten Energieverbrauchswerte des jetzigen
Gebäudezustands kritisch geprüft. Dennoch sind die berechneten Energieeinsparungen nur
Näherungen.
Die Randdaten der Wirtschaftlichkeit sind ebenfalls gewissenhaft, weder zugunsten noch
zuungunsten einer Investition gewählt. Insbesondere bei den Investitionskosten handelt es
sich um Schätzkosten, wie sie im Rahmen der Energieberatung üblich sind. Die Durchführung
und der Erfolg einzelner Maßnahmen bleiben in Ihrer Verantwortung. Sie sollten,
insbesondere bei bedeutenden Investitionen in Baumaßnahmen und haustechnische
Anlagen immer mehrere Vergleichsangebote einholen und kritisch prüfen.
Um Fehler zu vermeiden und eine fachgerechte Ausführung sicherzustellen, sollten Sie für
die Umsetzung einen Fachplaner (Architekten oder Ingenieur) hinzuziehen.
Der Beratungsbericht ist urheberrechtlich geschützt und alle Rechte bleiben dem
Unterzeichner vorbehalten.
Der Beratungsbericht ist nur für das Schulprojekt und nur für den angegebenen Zweck
bestimmt.
Eine Rechtsverbindlichkeit folgt aus unserer Stellungnahme nicht.
2. AUFGABENSTELLUNG
Die vorliegende Energiepotentialanalyse der Berufsschule B2 / Fürtherstrasse in Nürnberg
erfolgt auf der Grundlage einer umfangreichen Bilanzierung aller wesentlichen
Energieströme, die mit dem Gebäude zusammenhängen. Verwendet wird dabei die
Berechnungsmethode der DIN V 18599, die zu diesem Zweck entwickelt wurde.
Bewertungsmaßstab für die energetische Qualität sind in erster Linie der ermittelte
Primärenergiebedarf und der Endenergiebedarf. Für eine Bewertung der Gebäudehülle ist
der spezifische Transmissionswärmetransfer von entscheidender Bedeutung. Bezogen auf
die thermisch konditionierte Nettogrundfläche des Objektes im Falle der Primär- und
Endenergie - bzw. die nach außen hin wärmeübertragende Umfassungsfläche des Gebäudes
bilden diese Werte die Kenngrößen als Vergleichswerte.
Vergleichen kann man diese Kenngrößen mit Referenzwerten für ein vergleichbares
Gebäude (Referenzgebäude), das ebenfalls mit der Methode der DIN V 18599 berechnet
worden ist. Hier verwenden wir die Randbedingungen der aktuellen
Energieeinsparverordnung (EnEV Anl. 2 Tabelle 1). Ansonsten ist das Referenzgebäude ein
Gebäude gleicher Geometrie, Nettogrundfläche, Nutzung und Ausrichtung.
Im Falle eines Nachweises nach EnEV sind die Referenzkenngrößen zu unterschreiten.
Beim Neubau heißt das, das Gebäude darf höchstens den Primärenergiebedarf des
Referenzgebäudes aufweisen und muss den in EnEV Anl.2 Tab. 2 genannten Höchstwert des
spezifischen, auf die wärmeübertragenden Umfassungsfläche bezogenen
Transmissionswärmetransferkoeffizienten unterschreiten.
Beim Nachweis für ein zu modernisierendes Bestandsgebäude dürfen beide Werte um
40 vom Hundert höher liegen.
Der Vergleich mit den Anforderungswerten der EnEV ist nicht nur sinnvoll im Falle eines
Nachweises bei Modernisierungsmaßnahmen, sondern auch für die Inanspruchnahme von
Fördergeldern, die meist an das Einhalten von bestimmten Anforderungswerten aus der
EnEV geknüpft sind.
Zur Bewertung des Ist-Zustandes wurden die Randbedingungen aus der Norm verwendet
(DIN V 18599 Teil 10), die aber nach den tatsächlich vorgefundenen Verhältnissen der
Nutzung und des tatsächlichen Verbrauchs angepasst wurden. Hierdurch entsteht eine
genauere Abbildung des Gebäudes als durch die festen Randbedingungen der EnEV.
3. ZUSAMMENFASSUNG
Zur Verbesserung der Energiebilanz wurden als Energiesparmaßnahmen folgende Varianten
untersucht:
Variante 1: Dämmung/ Luftdichtung der obersten Geschossdecke
Variante 2: Empfohlene Mindestmaßnahmen
Variante 3: Dämmung der Kellerdecke
Variante 4: Dämmung der Außenwand
Variante 5: Lüftungsanlage
Das Schulgebäude ist insgesamt in einem energetisch schlechten Zustand. Erhebliches
Einsparpotential besteht bei den Außenwänden, der Decke über dem obersten Geschoss
und im Bereich der luftdichten Gebäudehülle. Die undichte Eingangstür in Verbindung mit
dem Treppenaufgang und der Treppe zum Dachboden sorgt für großen Luftaustausch im
Treppenhaus. Der Einbau eines Windfanges wäre eine sinnvolle Maßnahme. Das
Nutzerverhalten führt dazu, das WC -Fenster über eine lange Zeit geöffnet bleiben.
Zur Verminderung der Lüftungswärmeverluste, zur Verbesserung der Luftqualität und zu
Verbesserung der thermischen Behaglichkeit in den Klassenräumen und den Nebenräumen
ist der Einbau einer Lüftungsanlage zu empfehlen.
Das Gebäude wird mit Fernwärme beheizt. Der Primärenergiefaktor für Fernwärme wird von
der N – ERGIE mit 0,0 angegeben und ist als sehr positiv zu bewerten.
Als empfohlene Mindestmaßnahmen sind die Dämmung der obersten Geschossdecke und
der Kellerdecke, der Einbau einer dichteren Türe zum Keller, einer wärmedämmenden
Brandschutztüre zum Dachboden, eine Verschließung der Lüftungsschächte und einer
Abdichtung des Haupteingangs zu sehen.
4. ALLGEMEINE EINFÜHRUNG
Die Berufsschule B2 überprüft die Möglichkeiten einer energetischen Optimierung des
betrachteten Gebäudes bzw. benötigt fachlich fundierte energetische Berechnungen, um den
jährlichen Energieverbrauch zu senken und die Energiekosten sowie Schadstoffemissionen zu
minimieren.
Der vorliegende Energieberatungsbericht hat die Aufgabe, eine möglichst genaue Ist-Analyse
des Gebäudes zu erstellen, um auf dieser Grundlage Empfehlungen für energetische
Sanierungsvarianten zu entwickeln. Ziel dabei ist die Empfehlung von Sanierungsvarianten,
die ein Optimum an Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit ermöglichen.
Im Rahmen einer Objektbegehung vor Ort mit ausführlicher Bild- und Faktendokumentation
/ Datenaufnahme werden mögliche Maßnahmen zur Minderung des Energieverbrauchs und
damit der Energiekosten untersucht. Neben der Erfassung des Ist-Zustandes umfasst die
Beratung die Darstellung und Bewertung dieses Ist-Zustandes und enthält Vorschläge zur
Verbesserung der energetischen Situation in Form von Varianten, die nach DIN V 18599
berechnet werden.
5. GRUNDLAGEN DER BERECHNUNGEN
Es wurden folgende Unterlagen zur Verfügung gestellt:
• Bestandspläne
• Verbrauchsdaten der gesamten Schulanlage (nicht von einzelnen Bereichen vorhanden)
Darüber hinaus wurden im Rahmen der Begehung weitere Informationen zur Nutzung, zum
Zustand der Gebäudehülle und der Anlagentechnik (Leitungslängen, Leitungsdämmung,
usw.) gewonnen. Eine Fotodokumentation wichtiger Gegebenheiten wurde erstellt. Die
restlichen Daten wurden aus der Literatur bzw. dem Internet entnommen.
Die Berechnung des Energiebedarfs und der Wirtschaftlichkeit von Energieeinsparmaßnahmen beruht auf folgenden Normen:
EnEV 2009:
Energieeinsparverordnung 2009)
DIN V 18599, Teil 1:
Allgemeine Bilanzierungsverfahren, Begriffe, Zonierung und Bewertung der Energieträger
DIN V 18599, Teil 2:
Nutzenergiebedarf für Heizen und Kühlen von Gebäudezonen
DIN V 18599, Teil 3:
Nutzenergiebedarf für die energetische Luftaufbereitung
DIN V 18599, Teil 4:
Nutz- und Energiebedarf für Beleuchtung
DIN V 18599, Teil 5:
Endenergiebedarf von Heizsystemen
DIN V 18599, Teil 6:
Energiebedarf von Wohnungslüftungsanlagen und Luftheizungsanlagen für den Wohnbau
DIN V 18599, Teil 7:
Endenergiebedarf von Raumlufttechnik- und Klimakältesystemen
DIN V 18599, Teil 8:
Nutz- und Endenergiebedarf von Warmwasserbereitungssystemen
DIN V 18599, Teil 9:
End- und Primärenergiebedarf von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen
DIN V 18599, Teil 10:
Nutzungsrandbedingungen, Klimadaten
DIN EN ISO 6946:
Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient
DIN EN ISO 10077-1:
Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Anschlüssen
DIN EN ISO 13790:
Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden - Berechnung des Heizenergiebedarfs
DIN EN ISO13789:
Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden spezifischer Transmissionswärmeverlustkoeffizient
DIN 4108-2:
Mindestanforderungen an den Wärmeschutz
6. VERWENDETE RECHENVERFAHREN UND PROGRAMME
Die Berechnung wird in Anlehnung an bekannte Normen, Richtlinien und allgemein
anerkannte Regeln der Technik durchgeführt. Dieser Bericht bezieht sich ausschließlich auf
die Berufsschule B2/ Fürther Str.77
Die Berechnung wurde mit Hilfe der Software
„Hottgenroth, Energieberater Plus-Schulversion“ erstellt.
7. IST – ZUSTAND
Im nachfolgenden Abschnitt wird das untersuchte Gebäude näher vorgestellt – hinsichtlich
der Historie, des Baukörpers, der Anlagentechnik und der Nutzung, der Energiebilanz mit
Schwachstellen, sowie der Verbrauchsdaten. Sofern unzureichende Unterlagen als
Grundlage zur Ermittlung des Ist – Zustandes die Bearbeitung erschweren, werden
Vereinfachungen und Pauschalwerte verwendet, die gemäß aktueller EnEV zulässig sind
7.1 Beschreibung und Bewertung des Ist - Zustandes des Schulgebäudes
7.1.1 Gebäudedaten
Gebäudetyp:
Nichtwohngebäude (Schulgebäude)
Baujahr:
1882
Beheiztes Volumen Ve:
6615 m³
Luftvolumen V:
5292 m³
Netto-Grundfläche ANGF:
1356,79 m²
7.1.2
1.2 Baugeschichtliche Chronologie
Der Altbau der Liegenschaft wurde
1882 in der Fürther - Straße
errichtet. Dabei handelt es sich um
eine von drei Schulen (Müllner
Straße, Kernstraße früher
Grundschule,, heute Berufsschule).
Beruf
Der ursprüngliche Nutzkeller
wurde im Zweiten Weltkrieg zum
Luftschutzkeller
hutzkeller umfunktioniert.
Ebenso wurde die frühere
Turnhalle nutzungsbedingt zur
Aula umgebaut. Die damalige
Wärmeerzeugung fand mit Hilfe
eines Dampfheizkessels statt. Die Wärmeverteilung
Wärmeverteilung erfolgte mittels der Verteilungsschächte,
welche sich noch immer Schulhaus befinden, jedoch nicht mehr in Benutzung sind. Die
Fenster und Türen der Eingangsfassade befinden sich noch im Originalzustand - außer dem
Fenster oberhalb der Schuleingangstüre,
Schuleingan
welches durch eine
Zwei-Scheiben – Wärmeschutzverglasung bereits wärmetechnisch saniert wurde. Als sehr
wahrscheinlich gilt die Zerstörung des
kompletten Dachgeschosses, sowie der
Verglasung des restlichen Gebäudes im
Zweiten Weltkrieg. Die letztmalige
Erneuerung der Fenster in den
Klassenzimmern fand im Jahre 1986
1
und
1987 durch Einbau einer Zwei-ScheibenZwei
Wärmeschutzverglasung statt. 1991 wurden
wurde
die aktuelle Heizanlage eingebaut und die
Heizungspumpen
umpen 2006 erneuert. Das
Gebäude wird durch
h Fernwärme versorgt.
Die Photovoltaik – Anlage, welche sich in
der Berufsschule in der Kernstrasse
befindet, ging am 10.10.2006 in Betrieb.
7.2 LUFTQUALITÄT
Die Lüftung erfolgt über die Fenster. Die Luftqualität in den Klassenräumen war zum
Zeitpunkt der Besichtigung zwar ausreichend. Die Luftqualität ist als gut zu bewerten, wenn
weniger als 1500 ppm Kohlendioxid in der Raumluft enthalten sind. Zwischen 1500 ppm und
2500 ppm ist eine Lüftung empfehlenswert, ab 2500 ppm muss gelüftet werden. Jedoch
erfolgte am 21. und 25.01.2010 ein Messung der Luftqualität während der Unterrichtszeiten.
Die Messungen lieferten folgendes Ergebnis:
Überschreitung der 1500 ppm Grenze bereits nach 14 Minuten
Überschreitung der 2500 ppm Grenze bereits nach 30 Minuten
Fensterlüftung während der Unterrichtszeit ist aus Schallschutzgründen wegen der Lage der
Schule direkt an der Fürther Straße nicht möglich. Aus Gründen der Luftqualität wäre ein
Luftwechsel aber bereits nach 14 Minuten empfehlenswert nach 30 Minuten jedoch
unumgänglich.
Die Qualität der Luft in Schulräumen hat einen entscheidenden Einfluss auf die Gesundheit
und Leistungsfähigkeit von Schülern und Lehrern. Ist die Raumluftqualität nicht ausreichend
stellen sich Befindlichkeitsstörungen wie Kopfdruck, Müdigkeit etc. ein.
Aus diesem Grund empfehlen wir vor allem auch aus hygienischen Gründen eine zentrale
Lüftungsanlage. Ergänzend zu der Messung wurde die Luftqualität mit dem
Programm CO2 V1.4 des NLGA (Niedersächsisches Landesgesundheitsamt) simuliert.
Die Simulation und die Messungen vor Ort sind nahezu identisch. Durch die Simulation wird
ersichtlich, dass ein mindestens 3-3,5 facher Luftwechsel erforderlich ist um eine
ausreichende Luftqualität in den Unterrichtsräumen zu gewährleisten.
Mit einer Fensterlüftung ist dies wegen der Lärmemissionen der Fürther Straße nicht zu
realisieren.
Aus diesem Grund empfehlen wir eine mechanische Lüftungsanlage.
Zonen nach DIN 18599:
Aufgrund der verschiedenen Nutzungszeiten des unterschiedlichen Nutzungsverhaltens und
abweichenden Temperaturen in den unterschiedlichen Räumen, haben wir das Gebäude in
sieben verschiedene Zonen unterteilt, die sich wie folgt aufgliedern:
Die Nutzungszeit aller Zonen wurde abweichend von den Nutzungsprofil 8 der DIN 18599,
Klassenzimmer, auf die Zeitspanne von 07:00 bis 16:00 Uhr beschränkt .
Zum Zeitpunkt der Begehung waren bei ca. 3°C Außentemperatur in der Zone WCs die
Fenster zur Lüftung geöffnet. Temperaturen am 24. März 2010 um ca. 15 Uhr in den Zonen:
Klassenzimmer:
WCs:
Verwaltung:
Verkehrsfläche:
Eingangshalle:
Keller:
Dachboden
17,0°C
17,5°C
18,0°C
17,7°C
14,0°C
18,0°C
9,7°C
Für energetische Berechnungen sieht der Gesetzgeber die DIN 18599 vor. Praxiserfahrungen
haben jedoch gezeigt, diese dort vorgegebenen Rahmenbedingungen entsprechen nicht der
Realität. Deshalb beruhen unsere Berechnungen auf „freien“ Randbedingungen. Die
Raumtemperatur wurde, abweichend von den Nutzungsprofilen der DIN 18599, auf 19°C
herabgesetzt. Wir gehen davon aus, dass die Raumtemperatur auf ca. 19°C vortemperiert
wird, und durch den Aufenthalt von Personen in den Räumen auf Wohlfühltemperatur
erhöht wird. Die Nutzungszeiten wurden der Realität angepasst.
Die Lüftung erfolgt über die Fenster wobei dies
nicht ausreichend ist. Einen ungewollten
Lüftungseffekt haben die alten Heizschächte. Durch
den Kamineffekt wird in der kalten Jahreszeit die
warme Luft aus den Klassenzimmern gesaugt.
Daraus resultieren Wärmeverluste. Abgesehen
davon sind diese Schächte brandschutztechnisch
äußerst bedenklich und auch schalltechnisch
bedenklich.
7.3 HEIZTECHNIK/ WARMWASSERBEREITUNG DER BERUFSSCHULE
Die Berufsschule B2 wird über eine Fernwärmeanlage mit Wärme versorgt. Wärmelieferant
ist die N-ERGIE Nürnberg. Für die Fernwärme gibt die N-ERGIE einen Primärenergiefaktor
von 0,0 an. Dies bedeutet, das Gebäude ist bereits im Bestand primärenergetisch sehr gut
und kann durch Wärmedämmmaßnahmen nur unwesentlich verbessert werden.
Der Wärmetauscher im Nachbargebäude hat eine Leistung von 700 KW.
Der Heizenergiekennwert laut Energieausweis für den Gesamtbereich der Berufsschule B2
und Nachbargebäude beträgt 76 kWh pro m² und Jahr.
Die installierten Umwälzpumpen wurden 2006 durch elektronisch gesteuerte Pumpen
ersetzt, die eine Maximalleistung von 100W und
eine Minimalleistung von 40W haben. Die Pumpen
sind auf aktuellem Stand der Technik.
Für die 2 Heizkreise wurde eine Vorlauftemperatur
beträgt 60C°, die Rücklauftemperatur wurde mit
40C° ermittelt. Die installierten Heizleitungen im
Keller sind mit 2-3cm Mineralwolle gedämmt.
Der Wasserverbrauch beträgt gem. dem bestehenden
Energieverbrauchsausweis 106 Liter pro m² und Jahr, die
Warmwasserbereitung erfolgt direkt am Verbrauchsort mittels Boiler,
diese befinden sich in der Kantine und im Lehrerzimmer. Das Volumen
beträgt 5 Liter und er hat eine Leistung von 2,2kW.
Die technischen Werte für Wasser-, Heizung- und Stromverbrauch liegen
laut Energieausweis allgemein deutlich unter den Vergleichswerten
anderer Gebäude dieser Kategorie.
Eine Möglichkeit zur Energieeinsparung wäre anstelle der Boiler, elektronisch gesteuerte
Durchlauferhitzer zu installieren. Bei der energetischen Berechnung nach Din 18599 blieb
der Warmwasserenergiebedarf unberücksichtigt, da er sehr niedrig ist.
8.0 SCHWACHSTELLEN UND WÄRMEBRÜCKEN
Schwachstellen sind energetisch besonders ungünstige Bereiche, die abweichend oder in
Zusammenhang mit den vorgeschlagenen Sanierungsvarianten saniert werden sollten.
Haupteingangstüre:
- Denkmalgeschützte Holztür in schlechtem Zustand
- Fehlende Dichtungen
- Türblatt verzogen
- Fehlender Windfang
- Schlechter U–Wert mit 3,5 W/m²K
- Wärmebrücke durch Fehlen der thermischen Trennung im Schwellenbereich
- Hohe Lüftungswärmeverluste und Kamineffekt
Verzogenes Türblatt, Haupteingang
Luftspalt,
Messung der Luftgeschwindgkeit
Glaseingangstüre zum Schulhof:
- Neuwertige Türe, jedoch sehr großer Luftspalt im unteren Bereich mit 1,7 cm
- Fehlende Schwelle
- Wärmebrücke durch Fehlen der thermischen Trennung im Schwellenbereich
- Hohe Lüftungswärmeverluste und Kamineffekt
Luftspalt an der Tür zum Schulhof ca.1,5cm breit
Fehlende Schwelle, an der Tür zum Schulhof, keine thermische Trennung
Kellertüre:
- Holztür in schlechten Zustand
- Schlechter U-Wert mit 3,5 W/m²K
- Fehlende Dichtungen
- Hohe Lüftungswärmeverluste und Kamineffekt
Kellertüre
Stahltüre zum Dachboden:
- Fehlende Dichtungen
- Sehr schlechter U-Wert mit 5,0 W/m²K
- Hohe Lüftungswärmeverluste und Kamineffekt
- Ungünstige Platzierung im Innenbereich, dadurch ungünstiger Verlauf der
thermischen Hülle an den Innenwänden des 2. OG
Fenster:
- Falsches Lüftungsverhalten, WC - Fenster und Kellerfenster in der
Heizperiode geöffnet. Hierdurch hohe Lüftungswärmeverluste und Auskühlen
der angrenzenden Bauteile.
Vorhandene Lüftungsschächte in den Klassenzimmern:
- Lüftungsschächte gehen über alle Geschosse
- Lüftungsöffnungen in jedem Klassenzimmer, dadurch Kamineffekt und
Lüftungswärmeverluste
- Überprüfung der Brandschutzbedingungen, da Klassenzimmer miteinander
verbunden sind
Lüftungsöffnung in Klassenzimmern
Lüftungsschacht
Risse im Mauerwerk:
- Risse in den Fensterstürzen des 2. OG durch zu hohe Belastung der
Fußpfette
- vertikale und horizontale Risse in den Räumen durch schlechten
Mauerwerkverbund oder zu große Temperaturunterschiede im Winter,
hauptsächlich im Kniestockbereich, der eine erhebliche Wärmebrücke
darstellt.
- Mögliche Luftundichtheiten und Verschlechterung des U-Wertes, falls Risse
durch die gesamte Stärke des Mauerwerks gehen
Risse an Fenstersturz im 2. OG
Risse an Wand im 2. OG
Risse an Decke im 2.OG
Risse an Außenkante im 1.OG
Fenster im Treppenhaus:
- sehr schlechter U-Wert von ca. 5,99 W/m²K durch Eisenrahmen und
- Ein - Scheiben – Verglasung
- Fenster kann aus Denkmalschutzgründen nicht ersetzt werden
Resümee:
Durch den Haupteingang und den Nebeneingang entstehen
hohe
Lüftungswärmeverluste.
Grund
sind
fehlende
Windfänge. Zur Zeit der Begehung wurde der meist der
Hintereingang benutzt und lange Zeit standen die Türen
offen. Der Aufgang zum Dachboden ist über den
Lehrmittelraum und dem Treppenhaus verbunden. Hier
entsteht in Verbindung mit den Eingängen ein Kamineffekt
Treppenhaus – Fenster
und damit hohe Lüftungswärmeverluste. Abhilfe schaffen
eine thermische Trennung des Treppenaufgangs zum
Dachboden von dem restlichen Gebäude und der Einbau
von Windfängen.
Der Wandaufbau aus Ziegelmauerwerk und Sandstein ist
wärmetechnisch sehr ungünstig. Werden die Wände
gedämmt, ist der Aufbau bauphysikalisch noch genauer zu
untersuchen, um Bauschäden nach der Wärmedämmung
zu vermeiden. Bei der Dämmung der Wände ist besonders
der Kniestock im Dachboden zu beachten. Hier entsteht bei
nur ein seitiger Wärmedämmung der Wand eine
Wärmebrücke. Ein weiter Schwachpunkt sind die Toiletten.
Hier wird aufgrund der schlechten Luftqualität meistens
dauergelüftet.
8.1 SANIERUNGSMÖGLICHKEITEN DER SCHWACHSTELLEN
Haupteingangstüre:
- Lösung:
- Montage eines Windfangs siehe Skizze, die Kellertreppe könnte
optional mit abgetrennt werden.
- Austausch oder Sanierung der gesamten Türe unter
Berücksichtigung des Denkmalschutzes
Skizze Windfang
Glaseingangstüre zum Schulhof:
- Lösung:
- Thermisch getrennte Türschwelle mit Dichtung
- Montage eines Windfangs zwischen Gang und Hauptgebäude
Kellertüre:
- Lösung:
- Einbau einer luftdichten, wärmegedämmten Türe
Stahltüre zum Dachboden:
- Lösung:
- Einbau einer dichten wärmegedämmten Tür
WC– Fenster:
- Lösung:
- Dezentrale oder zentrale Lüftungsanlage
- Verschließbare Fenstergriffe
- Verbesserung des Nutzerverhaltens durch Information
Vorhandene Lüftungsschächte in den Klassenzimmern:
- Lösung:
- Luftdichtes verschließen der Lüftungsöffnungen gemäß
Brandschutzbestimmungen
Die vorhandenen Schächte könnten eventuell für die Installation der
Lüftungsleitungen einer Zentralen Lüftungsanlage mit
Wärmerückgewinnung verwendet werden.
Risse im Mauerwerk:
- Lösung:
- Verstärkung der Fußpfette nach Statik um weitere Setzungen
an den Fensterstürzen zu vermeiden
- Verputzen der Risse
- Innendämmung mit Calciumsilikat-Platten um zu große
Temperaturdifferenzen zwischen Mauerwerk und der obersten
Geschossdecke zu vermeiden.
- Dämmung der obersten Geschossdecke und des Kniestocks
um zu große Temperaturdifferenzen zwischen Mauerwerk und
der obersten Geschossdecke zu vermeiden
Nutzerverhalten:
Aufgrund der Dauerlüftung in den Keller und WC –Räumen kommt es zu einem, nicht
wünschenswerten, Luftaustausch zwischen den kalten und warmen Zonen des Gebäudes,
was einen Kamineffekt durch das Gebäudetreppenhaus zur Folge hat.
Durch diesen wird kalte Luft aus den besagten Bereichen angesaugt und über den
Dachboden warme Luft in die Umgebung gedrückt.
Die Folgen der Undichtigkeiten des Gebäudes in Kombination mit diesem Nutzerverhalten
sind ein gesteigerter Energie verbrauch.
9.0 BAUTEILBEWERTUNG IST - ZUSTANDS
In den folgenden Tabellen finden sie eine Zusammenstellung der einzelnen Bauteile der
Gebäudehülle, mit ihren momentanen U-Werten. Zum Vergleich sind die
Mindestanforderungen angegeben, die die EnEV bei Änderungen von Bauteilen an
bestehenden Gebäuden stellt. Die angekreuzten Bauteile liegen deutlich über diesen
Mindestanforderungen und bieten daher ein Potenzial für Energetische Verbesserungen. Die
Bauteile wurden durch eine Begehung und Besichtigung vor Ort aufgenommen. Anbei
befinden sich desweiteren Bauteilauflistungen.
Bauteilbeschreibung
Schulgebäude
Außenwände sind Vollziegel mit Sandsteinverkleidung
Innenwände sind Ziegel
Fenster sind aus Holz mit Wärmeschutzverglasung mit Aluminiumabstandshalter
Türen sind aus Holz
Geschossdecken sind Holzbalkendecke mit Fehlbodenaufbau, von unten verputzt, oben
Holzdielen
Kellerdecke Preußische Kappendecke gemauert mit Sandschüttung
Anbau
Außenwand Ziegel
Türe aus Holz
Fenster aus Holz mit Wärmeschutzverglasung
Ist - Zustand
10.1 VARIANTE 1 OBERSTE GESCHOSSDECKE (DACHBODEN)
Auf die oberste Geschossdecke wird eine Wärmedämmung von oben, begehbar,
12cm Dämmplatten WLG 035 (Steinwolle oder gleichwertig) verlegt. Diese Verhältnismäßig einfach zu erstellende Maßnahme trägt zu einer kostengünstigen Variante bei und
entspricht der Nachrüstungspflicht der EnEV. Bei der Dämmung der Geschossdecke ist zu
beachten, dass eine große Wärmebrückenwirkung des Kniestockes gegeben ist. Es ist
sinnvoll, auch den Kniestock von innen (ca. 50cm) hoch zu dämmen, um diese Wärmebrücke
zu minimieren.
Schichtaufbau der obersten Geschossdecke:
(von unten nach oben – warm nach kalt)
Putz
Putzträger
Deckenbalken mit Dämmschüttung
Dämmung von oben begehbarem WLG 035
Bodenbelag (OSB- Platten)
Eine weitere Maßnahme, die zu einer energetischen Verbesserung beiträgt, ist die
Luftdichtheit zu verbessern. Eine Abdichtung der Schulhaus- Eingangstüre(n), sowie die Türe
zum Dachbodenaufgang ist in diesem Falle vorzusehen.
Der derzeitige
Endenergiebedarf von 378757
kWh/Jahr reduziert sich auf 339818 kWh/ Jahr. Es ergibt sich somit eine Einsparung von
38939 kWh/Jahr, bei gleichem Nutzerverhalten und gleichen Klimabedingungen.
Die CO2- Emissionen werden um 12800kg CO2/ Jahr erhöht. Dies wirkt sich negativ auf den
Treibhauseffekt aus und schadet unserem Klima.
Durch die Modernisierungsmaßnahmen bleibt der Primärenergiebedarf, durch den
Primärenergiefaktors von 0,0 bei der Nürnberger Fernwärme bei 47 kWh/ m² pro Jahr. Der
Primärenergiebedarf berücksichtigt auch die vorgelagerte Prozesskette für die Gewinnung,
die Umwandlung und den Transport der eingesetzten Energieträger.
Eine Brennstoffeinsparung von ca. 10% wird erzielt.
Wirtschaftlichkeit der Energiesparmaßnahmen
Die vorgeschlagenen Maßnahmen haben ein Gesamtvolumen von:
Gesamtinvestitionskosten:
14.527 €
Darin enthaltene ohnehin Kosten (Erhaltungsaufwand)
0€
Gesamtkosten für die Energiesparmaßnahmen:
14.527 €
Daraus ergeben sich die folgenden über die Nutzungsdauer von 30 Jahren gemittelten
jährlichen Kosten bzw. die folgenden im Nutzungszeitraum anfallenden Gesamtkosten:
mittl. jährl. Kosten
Kapitalkosten:
Brennstoffkosten (ggf. inkl. sonstiger Kosten):
Brennstoffkosten ohne Energiesparmaßnahmen:
Einsparung:
Die Amortisationsdauer beträgt 6 Jahre.
Gesamtkosten
694€/Jahr
+ 45.057€/Jahr
20.820€
+
1.351.710€
45.751€/Jahr
1.372.530€
49.571€/Jahr
1.487.130€
3.820€/Jahr
114.600€
Der Wirtschaftlichkeitsberechnung wurden die folgenden Parameter zugrunde gelegt:
Betrachtungszeitraum:
30 Jahre
aktuelle jährliche Brennstoffkosten im Ist- Zustand
27.394€/Jahr
aktuelle jährliche Brennstoffkosten im sanierten Zustand
24.900€/Jahr
Kalkulationszinssatz:
2,50 %
Teuerungsrate Anlage bzw. Sanierungsmaßnahmen
3,50 %
Teuerungsrate für Brennstoff
4,00 %
Interner Zinsfuß
21,70 %
10.2 VARIANTE 2 EMPFOHLENE MINDESTMASSNAHME
Variante 2: Empfohlene Mindestmaßnahme
Unsere Empfehlung setzt sich aus den in Variante 1 und 3 bereits erläuterten
Maßnahmen zusammen.
-
Auf obersten Geschossdecke 12 cm Wärmedämmung (von oben, begehbar)
U-Wert: 0,21 W/m²K
-
Dämmung der Kellerdecke von unten mit 12 cm Zellulosedämmung
U-Wert: 0,20 W/m²K
Zusätzlich werden in unserer Empfehlung noch folgende Maßnahmen in betracht gezogen:
-
Zusätzlicher Einbau eines Holzfensters mit 2-Scheiben-Wärmeschutzverglasung
U-Wert: 0,80 W/m²K im Eingangsbereich (altes Fenster bleibt bestehen).
-
Einbau eines verglasten Windfangs im Eingangsbereich
-
Neue Kellertüre U-Wert: 1,00 W/m²K
-
Brandschutztüre für den Zugang zum Dachboden U-Wert: 1,00 W/m²K
Einsparung
Nach Umsetzung aller vorgeschlagenen Maßnahmen reduziert sich der Endenergiebedarf
Ihres
Gebäudes um 19 %. Den Einfluss auf die Wärmeverluste über die einzelnen Bauteile und die
Heizungsanlage zeigt das folgende Diagramm.
Transmission Lüftung Heizung
Der derzeitige Endenergiebedarf von 378757 kWh/Jahr reduziert sich auf 306579 kWh/Jahr.
Es ergibt sich somit eine Einsparung von 72178 kWh/Jahr, bei gleichem Nutzerverhalten und
gleichen Klimabedingungen.
Die CO2-Emissionen werden um 23891 kg CO2/Jahr erhöht. Dies wirkt sich negativ auf den
Treibhauseffekt aus und schadet unserem Klima.
Durch die Modernisierungsmaßnahmen erhöht sich der Primärenergiebedarf Ihres Gebäudes
auf 47 kWh/m² pro Jahr. Der Primärenergiebedarf berücksichtigt auch die vorgelagerte
Prozesskette für die Gewinnung, die Umwandlung und den Transport der eingesetzten
Energieträger. Es ergibt sich die folgende Bewertung für das modernisierte
Gebäude im Vergleich zum Ist-Zustand.
Wirtschaftlichkeit der Energiesparmaßnahmen
Die vorgeschlagenen Maßnahmen haben ein Gesamtvolumen von:
Gesamtinvestitionskosten:
64.576 €
Darin enthaltene ohnehin Kosten (Erhaltungsaufwand)
9.911 €
Gesamtkosten für die Energiesparmaßnahmen:
54.665 €
Daraus ergeben sich die folgenden über die Nutzungsdauer von 30 Jahren gemittelten
jährlichen Kosten bzw. die folgenden im Nutzungszeitraum anfallenden Gesamtkosten:
mittl. jährl. Kosten
Kapitalkosten:
Brennstoffkosten (ggf. inkl. sonstiger Kosten):
Brennstoffkosten ohne Energiesparmaßnahmen:
Einsparung:
Die Amortisationsdauer beträgt 11 Jahre.
Gesamtkosten
2.612€/Jahr
+ 41.242€/Jahr
78.380€
+
1.237.260€
43.854€/Jahr
1.315.640€
49.571€/Jahr
1.487.130€
5.717€/Jahr
171.510€
Der Wirtschaftlichkeitsberechnung wurden die folgenden Parameter zugrunde gelegt:
Betrachtungszeitraum:
30 Jahre
aktuelle jährliche Brennstoffkosten im Ist- Zustand
27.394€/Jahr
aktuelle jährliche Brennstoffkosten im sanierten Zustand
22.791€/Jahr
Kalkulationszinssatz:
2,50 %
Teuerungsrate Anlage bzw. Sanierungsmaßnahmen
3,50 %
Teuerungsrate für Brennstoff
4,00 %
Interner Zinsfuß
11,74 %
10.3 VARIANTE 3 DÄMMUNG DER KELLERDECKE
Die bestehende Kellerdecke des Schulgebäudes Fürther Straße wird als thermische Grenze
von dem unbeheizten Kellergeschoss zum beheizten Erdgeschoss festgelegt.
Die Grenze verläuft an der Kellereingangstür zwischen TRH und Kellergeschoss.
Diese ungedämmte Kellerdecke stellt sich in der Energiebilanz als ein Schwachpunkt dar.
Durch Aufbringen einer Deckendämmung soll der Energiebedarf um 7% gesenkt werden.
Ist-Zustand
Preußische Kappendecke,
gemauert, mit
Sandschüttung
U-Wert: 1,07 W/m²K
Hierfür wird empfohlen:
16 cm Zellulosedämmung unter die 40 cm bestehende Kellerdecke
Saniert
Wärmedämmung von unten
16cm, Kappendecke 18701920
U-Wert: 0,20 W/m²K
10.4 VARIANTE 4 DÄMMUNG DER AUßENWAND
Die bestehende Außenwand des Schulgebäudes Fürther Straße wird als thermische Grenze
von dem beheizten Schulgebäude zum Außenbereich festgelegt.
Diese ungedämmte Außenwand stellt sich in der Energiebilanz als ein Schwachpunkt dar.
Durch Aufbringen einer Innendämmung soll der Energiebedarf um 19% gesenkt werden.
Ist Zustand
Saniert
8 cm Calziumsilikatplatten an er Innenseite der Außenwand
10.5 VARIANTE 5 LÜFTUNGSANLAGE
Nach den Messungen der CO2 Konzentration in den Klassenzimmern, die deutlich über den
Werten der DIN Normen lag, ist es unumgänglich in der Schule eine lufttechnische Anlage zu
installieren. Dieser Umstand kann auch nicht durch eine regelmäßigere Fensterlüftung
kompensiert werden, da dies zu unterrichtstechnischen Störungen durch die viel befahrene
Fürther Straße führen würde.
Auf die Primärenergiebilanz hat die Lüftungsanlage wenig positive Auswirkungen da der
Stromverbrauch, in Folge des schlechten Primärenergiefaktors von Strom mit 2,6, steigt und
der Fernwärmeverbrauch mit einem Faktor von 0,0 sinkt. Lediglich auf den
Wärmeenergieverbrauch wirkt sich die Lüftungsanlage positiv aus, da diese kontrollierte
Lüftung die Lüftungswärmeverluste aus der Fensterlüftung reduziert.
Die Installation wäre am einfachsten im Dachboden zu verlegen, da dort keine Wände
durchbrochen werden müssten, des Weiteren könnte der Unterricht weiter stattfinden. Es
müssten vier Stränge mit einem Durchmesser von 30cm nach unten, durch die
Klassenzimmer, gelegt werden. Aus zwei weiteren Leitungen mit einem Durchmesser von
20cm, die in den Toiletten und Fluren enden, wird die verbrauchte Luft abgesaugt. Die Flure
dienen bei dieser Art der Installation als Überströmwege.
Des Weiteren sind die bestehenden Heizschächte zu verschließen, da es durch diese zu
einem unkontrollierten Luftaustausch zwischen den Räumen kommen würde.
Ein Ansaugen der Luft aus den Kellerräumen wäre dann nicht zu vermeiden.
Nicht nur energetisch sind diese Schächte bedenklich auch brandschutztechnisch
entsprechen sie nicht den neuesten Brandschutzvorschriften da sie die Rauchgase direkt in
die Klassenräume weiterleiten und einen ungehinderten Flammenübertritt ermöglichen.
Das Verschließen sollte daher ebenso luftdicht als auch feuerfest erfolgen.