Standardlösungen Entwicklung von Standardlösungen für den MINERGIE -Standard

Transkript

1 Forschungsprogramm Rationelle Energienutzung in Gebäuden REN Programme de recherche Utilisation rationnelle de lénergie dans les bâtiments Bundesamt für Energie BFE Schlussbericht Dezember 2003 Standardlösungen Entwicklung von Standardlösungen für den MINERGIE -Standard

2 2 Auftraggeber: Bundesamt für Energie, 3003 Bern Auftragnehmer: Verein MINERGIE, Agentur Bau, Optingenstrasse 54, 3000 Bern 25 Autoren: Lukas Nissille, MINERGIE Agentur Bau Thomas Huber MINERGIE Agentur Bau Begleitgruppe: Begleitgruppe MINERGIE : Joël Fournier, Energiefachstelle Kanton Wallis Serge Boschung, Energiefachstelle Kanton Fribourg Georg Furler, Infoenergie Berater Zentral-CH Guido Scheiber, Energiefachstelle Kanton Uri Christoph Gmür, Energiefachstelle Kanton Zürich Balz Lendi, Energiefachstelle Kanton Graubünden Ernst Jakob, Energiefachstelle Kanton Bern Urs Stuber, Energiefachstelle Kanton Solothurn Andreas Eckmanns, Bundesamt für Energie Hanspeter Bürgi, MINERGIE Agentur Bau Patricia Bürgi MINERGIE Agentur Bau Bruno Hari MINERGIE Agentur Bau 2003 Diese Studie wurde im Rahmen des Forschungsprogramms Rationelle Energienutzung in Gebäuden des Bundesamtes für Energie erstellt. Für den Inhalt ist alleine der/die Studiennehmer/in verantwortlich. EnergieSchweiz Bundesamt für Energie BFE, Worblentalstrasse 32, CH-3063 Ittigen Postadresse: CH-3003 Bern Tel , Fax office@bfe.admin.ch Vertrieb: (ENET)

3 3 Inhaltsverzeichnis 1 Ausgangslage Zielsetzung Arbeitsumfang Projektablauf in mehreren Phasen Bestimmung von Einzelanforderungen für Einfamilienhäuser EFH Neuer Standardlösungsvorschlag durch die Kantone Anpassung der Standardlösungen nach Vorstands-Entscheid Entwicklung eines Nachweisformulars für die Standardlösungen Resultate Schlussbemerkungen... 8

4 4 1 Ausgangslage Anlässlich des Workshops des Vereins MINERGIE und den Kantonen am 13. Februar 2002 wurde der Grundsatz beschlossen, dass neben dem rechnerischen Nachweis für den MINERGIE-Standard ein vereinfachter Nachweis für Wohnbauten und einfache Dienstleistungsbauten zugelassen werden soll. Die Begleitgruppe erhielt den Auftrag zu prüfen, ob ein solcher Nachweis innerhalb des MINER- GIE -Labels sinnvoll und machbar ist. Als Entscheidungsgrundlage für dieses Gremium sollen konkrete Vorschläge für die Umsetzung dieses Beschlusses ausgearbeitet und damit die Machbarkeit dargelegt werden. 2 Zielsetzung In Form von anwenderfreundlichen Standardlösungen sollen vereinfachte MINERGIE -Nachweisinstrumente erarbeitet werden, die einer Breitenwirkung förderlich sind und gleichwohl die Qualität des MINERGIE -Standards sicherstellen. 3 Arbeitsumfang Für die Entwicklung von Standardlösungen sind folgende Randbedingungen zu berücksichtigen: a) Die Standardlösungen müssen so streng definiert sein, dass mit Gewähr jeder erdenkliche Gebäudetyp den MINERGIE -Grenzwert der entsprechenden Gebäudekategorie erfüllen wird. Parameterstudien mit der Annahme von Extremwerten sind für die 3 Gebäudekategorien MFH, EFH und Verwaltung durchzuführen. b) Der Nachweis für die Anforderungen an die Gebäudehülle ist gemäss SIA 380/1 zu erbringen. c) Es sind nur Kombinationen von Wärmeerzeugungsarten zu wählen, die in der Praxis relativ häufig angewendet werden. d) Bei der ursprünglichen Idee für den vereinfachten Nachweis wurde eine Komfortlüftung vorausgesetzt. Es ist die Frage zu klären, ob an die Lüftungs-Wärmerückgewinnung ein bestimmter Wärmerückgewinnungs-Grad vorzuschreiben ist. e) Es sind Standardlösungen für Neu- und Umbauten zu formulieren. f) Die Standardlösungen müssen für die gängigsten Klimastationen gelten. g) Der Gültigkeitsbereich in dem die Standardlösungen angewendet werden dürfen, ist zu definieren, z.b. Beschränkung auf eine bestimmte Anzahl m 2 EBF oder auf ein bestimmtes Verhältnis von Fensterfläche zu EBF. h) Die Standardlösungen sollen einfach anwendbar und auch einfach kontrollierbar sein. i) In Absprache mit dem Projektbearbeiter des MINERGIE -Nachweisformulars ist eine Anwendungsanleitung zu verfassen.

5 5 4 Projektablauf in mehreren Phasen 4.1 Bestimmung von Einzelanforderungen für Einfamilienhäuser EFH Bei der Analyse des gesamten Ablaufs eines MINERGIE -Nachweises wurde festgestellt, dass die Berechnung von Q h nach SIA 380/1 der weitaus grösste Aufwand darstellt. Die wesentlichste Vereinfachung wird deshalb dadurch erreicht, dass der Systemnachweis weggelassen wird und Anforderungen an die Einzelbauteile gestellt werden. Um diese Gebäudehülle-Anforderungen in Verbindung mit unterschiedlichen Haustechniksystemen festlegen zu können, wurden umfangreiche Berechnungen an Hand von Fallbeispielen durchgeführt, vorerst bei der Kategorie Einfamilienhäuser EFH. Als Fallbeispiele wurden 4 Gebäude mit folgender Typologie verwendet: Gebäude BE 152 BE 156 BE 157 ZH EBF m 2 davon EBF im Erdreich m 2 A m 2 A/EBF Fensteranteil Fassaden: Aw/EBF % Nord % Ost % Süd % West % Tabelle 1: Zusammenstellung der untersuchten Gebäude Zur Bestimmung dieser Einzelanforderungen mussten gewisse Randbedingungen festgelegt werden. An der Sitzung der Begleitgruppe vom wurden die Randbedingungen qualitativ und am auch quantitativ bestimmt. Im Wesentlichen wurden als Grundvoraussetzung für alle Standardlösungen folgende Randbedingungen an ein Gebäude festgelegt: Fensterfläche zu Energiebezugsfläche A W /EBF 20% (wie in SIA 380/1). Der Verschattungsfaktor (als Summe der einzelnen Verschattungsfaktoren) F S 0.8. Lüftungssystem: Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung (Gegenstrom- oder Kreuz- Gegenstrom-Wärmetauscher, WRG-Grad 80%) und Gleichstrommotor für den Ventilatorantrieb. Bezüglich Klimastandort ist eine Unterscheidung zu machen zwischen Klimastationen ohne und solchen mit Klimazuschlag beim MINERGIE -Grenzwert. Die Wärmebrücken sind gemäss Grenzwerten in SIA 380/1 berücksichtigt. Balkone müssen thermisch getrennt sein. Die auszuwählenden Wärmeerzeugungssysteme sollen den aus Erfahrung am häufigsten angewendeten Systeme entsprechen. Wärmeabgabe: Berechnungen basieren auf Bodenheizung. Beim Einsatz von Radiatoren liegt man daher auf der sicheren Seite. Als zusätzliche Randbedingung müssen die Standardlösungen möglichst klar und eindeutig definierbar sein, damit sie auch für nicht Fachleute gut verständlich und einfach kommunizierbar sind. Die Berechnungen führten zu folgendem Vorschlag für Standardlösungen von EFH Neubauten: Die 6 vorgeschlagenen Standardlösungen beinhalten immer: 1. ein U-Wert-Paket mit den U-Werten der wesentlichen Einzelbauteile

6 6 2. ein Wärmeerzeugungssystem für Heizung und wo erforderlich ein weiteres für Warmwasser Für Klimastationen mit Klimazuschlag werden 5 Standardlösungen mit etwas strengeren U-Werten oder grösseren Kollektorflächen vorgeschlagen. Die Standardlösung mit der Luft-Wasser- fällt wegen den tiefen Aussentemperaturen in der Heizperiode weg. Module Holz n Gas Oel Holz 1 Holz+Solar 2 Sole-Wasser 3 Luft-Wasser 4 +Solar 5 +Solar 6 Wärmeerzeugung - für Heizung - für Warmwasser Holzheizkessel Holzheizkessel Holzkessel 40% Holzkessel+ 60% Solaranlage kond. Gaskessel 40% Gaskessel+ kond. Oelkessel 40% Oelkessel+ 60% Solaranlage 60% Solaranlage Anteil Sonnenkollektorfläche an beheizter Wohnfläche U-Werte der Bauteile 2 % 2 % 2 % Dach Wand Boden Boden mit Bodenheizung Fensterglas Türen Tabelle 2: Erster Vorschlag für Standardlösungen von EFH Neubauten für Klimastationen ohne Klimazuschlag Module Holz Gas Oel Holz 1 Holz+Solar 2 Sole-Wasser 3 +Solar 5 +Solar 6 Wärmeerzeugung - für Heizung - für Warmwasser Holzheizkessel Holzheizkessel Holzkessel+ 60% Solaranlage 40% Holzkessel+ 60% Solaranlage kond. Gaskessel+ 10% Solaranlage 30% Gaskessel+ 70% Solaranlage kond. Oelkessel+ 10% Solaranlage 30% Oelkessel+ 70% Solaranlage Verhältnis Sonnenkollektorfläche zur beheizten Wohnfläche 2 % 5 % 5 % U-Werte der Bauteile Dach Wand Boden Boden mit Bodenheizung Fensterglas Türen Tabelle 3: Erster Vorschlag für Standardlösungen von EFH Neubauten für Klimastationen mit Klimazuschlag Der Begleitgruppe und der Agentur Bau ist bewusst, dass standardisierte Lösungen nicht alle möglichen auftretenden Fälle abdecken können. Mit den oben vorgeschlagenen Standardlösungen wird es deshalb Gebäude- und Klima-Konstellationen geben, wo eine Standardlösung einem MINERGIE - Nachweis nicht ganz standhalten wird. Haustechnik

7 7 Lüftungssystem Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung, Wärmetauscher mit WRG-Grad 80 %, Gleichstrommotor für den Ventilatorbetrieb Wärmeerzeugung - für Heizung - Warmwasser System 1 Sole-Wasser System 2 autom. Holzfeuerung System 3 Holzfeuerung + Solar System 4 Luft-Wasser Vorlauftemperatur < 35 C < 60 C < 60 C < 35 C Anteil Solar an Warmwasser 0 % 0 % 60 % 0 % U-Werte W/(m² K) Paket 1 Paket 2 Bauteile gegen Dach Wand Boden Boden mit Bodenheizung Fensterglas Türen Tabelle 4: MINERGIE -Standardlösung für Neubauten Kategorie II (EFH) 4.2 Neuer Standardlösungs-Vorschlag durch die Kantone Die in Kapitel 4.1 vorgeschlagenen Standardlösungen wurden am dem Vorstand des Vereins MINERGIE vorgelegt, zusammen mit einem Vorschlag der Kantone mit tieferen U-Werten. An der Sitzung vom hat der Vorstand dem Grundprinzip der Standardlösungen ohne Aufweichung des MINERGIE -Standards zugestimmt. In einem Bereinigungsverfahren sollen sich jedoch die Agentur Bau und die Kantone über die unterschiedlichen Vorschläge der U-Werte einigen. Nach umfangreichen Berechnungen und Vergleichen wurde dem Vorstand am aus folgenden Gründen der bereinigte Kantonsvorschlag unterbreitet. 1. Aus der Erkenntnis, dass Standardlösungen mit einer lediglich kleinen Lücke zum MINERGIE - Grenzwert nicht realistisch sind, wurde von den Kantonen das Ziel postuliert: das schweizerische Mittel aller Gebäude mit Standardlösungen soll unter dem MINERGIE -Grenzwert liegen. 2. Ausgehend von Punkt 1. ist nicht allein der fixe Grenzwert 42 kwh/m 2 massgebend, sondern das Grundprinzip von MINERGIE : - gut gedämmte Gebäudehülle (z.b. U-Werte 0.2 W/m 2 K gegen ) - Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung WRG - Wärmeproduktion basierend teilweise auf erneuerbaren Energien 3. Auf Grund der 2 obigen Punkte erarbeiteten die Kantone einen Gegenvorschlag (vergleiche Tabelle unten), der auch vom Vorstand der EnFK begrüsst wurde. 4. Neue SIA-Norm 380/1: Fehlende Langzeiterfahrung bezüglich Berechnungswerte bei kleinen Wohngebäuden EFH. (Offene Frage bezüglich SIA-Norm 380/1: Bedeutet der neue Grenzwert 42 kwh/m 2 eine Verschärfung bei kleinen Wohngebäuden?). Es sind Gebäude-Beispiele dokumentiert, welche den MINERGIE -Standard nach altem Reglement erfüllen und nach neuem Reglement nicht. 5. Die Standardlösungen haben für die Kantone einen hohen Stellenwert bezüglich Breitenwirkung. 6. Testphase für Standardlösungen um Erfahrungen zu sammeln, mit anschliessender Auswertung bezüglich MINERGIE -Standard und Einfluss auf die Breitenwirkung. Ev. anpassen der Standardlösungen vor definitiver Einführung. 7. Einführung der Standardlösungen vorläufig nur für Neubauten der Kategorie II (EFH) bis Konsolidierungsphase abgeschlossen ist. Für Ausbreitung Entscheid später. Der Vorschlag ist in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.

8 8 Beurteilung Vorteile Nachteile Breitenwirkung Grenzwertanforderung der Einzelobjekte wird nicht zu 100% erfüllt Einfaches Verfahren, kleiner Aufwand Kleiner Planungsaufwand für EFH Keine Grenzwertberechnung, Systemnachweis nach SIA 380/1 fällt weg Einfacher Vollzug Teilweise Einbinden der MINERGIE Module Dach und Wand Eingeschränkte Möglichkeiten, teilweise Abkehr von MINER- GIE -Philosophie (Zielvorgabe, Weg dazu offen) Keine Optimierung in der Projektphase Klimastandort ohne Einfluss Keine Energieverbrauchsprognosen Schlupfloch für einzelne Gebäude resp. teil-weise Aufweichung des MINERGIE -Standards Rasches Entgegenkommen an die Antragsteller von kleinen EFH Auswertung Testphase hat Kosten zur Folge -> Budget 2004 Günstigere Gebühr Es wird ein Ausspielen Standardlösung System-Berechnung geben 4.3 Anpassung der Standardlösungen nach Vorstands-Entscheid An der Vorstandssitzung vom hat der Vorstand den Vorschlag in Kapitel 4.2 beurteilt und folgende Randbedingungen neu bestimmt: Die U-Werte für Wand/Dach und Fenster dürfen die MINERGIE -Modulwerte nicht unterschreiten. Die Gebäudehüllzahl A/EBF ist festzulegen Die Standardlösungen sollen ein Jahr als Versuchsphase eingeführt werden. Anschliessend Auswertung und Entscheid über weiteres Vorgehen. Daraufhin mussten die Standardlösungen neu festgelegt und ein Eingrenzungswert für A/EBF ermittelt werden. Die Auswertung einer umfangreichen Vernehmlassung eines Standardlösungsvorschlags bei der Begleitgruppe und den Kantonen ergab schliesslich die aktuell gültige Form der Standardlösungen (ohne A/EBF-Beschränkung). Anschliessend mussten die Standardlösungen so formuliert werden, dass sie ins Reglement eingebunden werden konnten. Auf die Erarbeitung von Standardlösungen für EFH Sanierungen sowie für MFH und kleine Verwaltungsbauten wird vorläufig verzichtet bis die Auswertung der einjährigen Erfahrungen mit den Standardlösungen für EFH vorliegt. 4.4 Entwicklung eines Nachweisformulars für die Standardlösungen Nach Festlegung der Standardlösungen mit den Randbedingungen wurde das MINERGIE -Antragsund -Nachweisformular samt den ausführliche Erläuterungen entwickelt (siehe Resultate). 5 Resultate 1. Die Definition und die Randbedingungen der Standardlösungen für EFH-Neubauten sind im MINERGIE -Reglement Anhang C festgehalten. Das Reglement kann unter heruntergeladen werden. 2. Das separate MINERGIE -Antrags- und -Nachweisformular mit den Erläuterungen für die Standardlösungen kann ebenfalls unter heruntergeladen werden.

9 9 3. Für die Kommunikation wurde ein farbiges Infoblatt gestaltet mit dem Titel Der vereinfachte Weg. Standardlösungen nach MINERGIE. Es kann bei der Geschäftsstelle MINERGIE bestellt oder unter heruntergeladen werden. Das Reglement und das Nachweisformular wurden auch auf Französisch und Italienisch übersetzt. 6 Schlussbemerkungen Das Projekt wurde durch die vielen Parameter, die erarbeitet werden mussten sowie durch die verschiedenen und wechselnden Randbedingungen wesentlich umfangreicher als erwartet. Die Kommunikation, die Bereinigung der verschiedenen Stellungnahmen der Begleitgruppe und des Vorstandes sowie die ganze Konsensfindung beanspruchten viel Zeit. Deshalb konnte das Projekt nicht wie vorgesehen auf Ende Dezember 2002 sondern erst im Juni 2003 abgeschlossen werden.

10 EnergieSchweiz Bundesamt für Energie BFE, Worblentalstrasse 32, CH-3063 Ittigen Postadresse: CH-3003 Bern Tel , Fax