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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.
