Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise am Beispiel der Grundschule Riedberg

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1 DBU-Symposium: Schulbau im Kontext von Ökonomie und Ökologie Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise am Beispiel der Grundschule Riedberg Dipl.-Ing. Mathias Linder Abteilungsleiter Energiemanagement

2 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie : Bau einer der ersten Schulen in Passivhaustechnik in Europa Grundschule Riedberg Grundschule mit Kindertagesstätte Zur Kalbacher Höhe 15, Frankfurt/M Bauherr: Stadtschulamt Projektleitung: Hochbauamt Planung: 4a Architekten, Stuttgart Baujahr: m² BGF Baukosten: /m2 BGF

3 Grundschule Riedberg Daten 1 Nutzer Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie Grundschüler in 16 Klassen Kinder KiTa, 50 Personen Schule, KiTa, Verwaltung, Nutzflächen NGF Bruttogeschossfläche Bruttorauminhalt Energiekennwerte PH- Schule ohne Turnhalle Schule und KiTa m 2, Energiebezugsfläche Schule und KiTa m 2, A/V = 0,35 Turnhalle m m m 3 Heizwärme: 15,0 kwh/m 2 a PH: 15 Heizlast: 10,5 W/m 2 Dichtigkeit: n 50 :0,46/h PH: 0,6 Lüftung: ca. 0,44 Wh/m 3 PH: 0,45 Primärenergiebedarf: 59 kwh/m 2 a PH: 120 Beleuchtung Klasse: 5,9 W/m 2 (< 2 W/100 lux/m 2 ) PV-Anlage 30 kw (Dachpacht) Wissenschaftlicher Messbericht

4 Grundschule Riedberg - Daten 2 Deckung der Heizlast: Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 4 Heizkörper (Turnhalle Deckenstrahlplatten) und Lüftung mit WRG und Frostschutzregister, Einzelraumregelung (für Komfort) vollautomatische Holz-Pelletkessel (2x60 kw) Lüftung/ Wärmerückgewinnung Kosten Daten 3 Passivhaus-Anlagen (2x4800 m 3 /h, 1x 2800 m 3 /h) 3 weitere Anlagen: Küche, Speisesaal, Turnhalle alle Anlagen: Kreuz-Gegenstrom-Wärmetauscher mit WRG eff. Wärmebereitstellungsgrad 74-84% nach PHI Volumenstromregler, z.t. mit CO 2 - oder Mischgasfühler Gesamtprojektkosten: 16,7 Mio brutto Baukosten (nach DIN 276: ) br.: 11,1 Mio spezifische Baukosten netto: 1110 / m 2 BJ: 2004, Bauzeit 14 Monate Projektdarstellung: Projekte

5 Grundschule Riedberg - Daten 3 Kosten Passivhaus Förderung Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 5 Mehrkosten ca. 5%-8% je nach Bezugsrahmen Amortisation Riedberg, zu EnEV-30% 2003: 38 a Neubau Preungesheim zu EnEV 2006: 8 a Neubau Preungesheim zu EnEV-30%: 16 a Deutsche Bundesstiftung Umwelt: 250 T (Messkonzept und Investition) Land Hessen: 10 T (Pelletheizung) Beteiligte Bauherr: Stadtschulamt Stadt Frankfurt Architektur: Architekturbüro 4a, Stuttgart Energetische Qualitätssicherung, Energiekonzept: Passivhaus-Institut, Transsolar Haustechnik: ICZR Projektsteuerung/Energiemanagement: Hochbauamt Stadt Frankfurt

6 Lageplan Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 6

7 Ansicht Haupteingang NO Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 7

8 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 8 Innenansicht Schulhof

9 Klassenraum Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 9

10 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 10 Mehrinvestition, Betrachtung zu EnEV % (KfW 60/NEH-Standard), Grundschule Riedberg Bauteil netto NK 18% MWst Bemerkung Gründung verlängerte Frostschürzen mit Dämmung, Bodendämmung Außenwand m 2, Dämmung 1,3 /cmm 2, erhöhte Fassadenstatik Elementierte AW/Fenster m 2, PH-Verglasung /m 2 abgehängte Decken m 2 Dach und Aufbauten m 2 Lüftung/Wärmeversorgung Lüftungsanlagen mehr, weniger Aufwand statische Heizung, GLT, Heizungszentrale Summe Ca Anteil 5,3 % Von 16,7 Mio Gesamtkosten brutto

11 Verbrauchswerte Grundschule Riedberg Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 11

12 Verbrauchswerte Grundschule Riedberg Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 12 Heizwärmeverbrauch Schule und KT 2008: 14,9 kwh/m²a

13 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 13

14 Stadtverordnetenbeschluss 2007 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 14

15 Leitlinien zum wirtschaftlichen Bauen Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 15

16 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 16

17 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 17

18 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 18

19 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 19

20 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 20

21 Gesamtkostenberechnung Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 21

22 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie : Bau der zweiten Passivhausschule in Frankfurt/M Grundschule Preungesheim Grundschule, Kindertagesstätte und Jugendhaus Preungesheim Ost, Frankfurt/M Bauherr: Stadtschulamt Projektleitung: Hochbauamt Planung: Cheret und Bozic Architekten Stuttgart Baujahr 05/ / qm BGF Baukosten: / qm BGF

23 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 23 Gesamtkosten - Grundschule Preungesheim 1 1. Gesamtkosten Konzeption und Gestaltung: Hochbauamt der Stadt Frankfurt, Abteilung Energiemanagement A. Allgemeine Daten A1 Liegenschaftsbezeichnung Grundschule Preungesheim A2 Unterab. A3 Gebäudebezeichnung Grundschule, KT, Jugenhaus, Turnhalle A4 Str.-Nr. A5 Straße Boskooppstraße A6 Haus-Nr. A7 Betrachtungszeitraum 40 a A8 Währung A9 Kapitalzins 3,5% A10 Annuitätsfaktor 0,05 A11 Preissteigerung Ene./son. 5% 3% A12 Mittelwertfaktor Ene./son. 2,55 1,70 B. Varianten Bezeichnung B0 EnEV EnEV B1 EnEV - 30% EnEV - 30% B2 Passivhaus Passivhaus B3 Variante 3 B4 Variante 4 C. Kenngrößen EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4 C1 Bezugsfläche (NGF) m² C2 Personenzahl P C3 spez. Heizwärmebedarf kwh/m²a C4 Heizzahl Kessel+Verteilung 96% 96% 89% % C5 spez. Strombezug kwh/m²a C6 spez. CO2-Emissionen kg/m²a C7 spez. Trinkwasserbezug 3,87 3,87 3,87 m³/p a

24 Gesamtkosten - Grundschule Preungesheim - 2 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 24 D. Kapitalkosten EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4 D1 Investitionskosten (DIN 276) D2 Zuschüsse/Erlöse D3 Eigenkapitaleinsatz D4 Kapitalkosten /a D5 spez. Kapitalkosten /m²a E. mittl. Betriebskosten EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4 E1 Personal+Reinigungskosten /a E2 Wartung+Instandhaltung /a E3 Heizkosten /a E4 Stromkosten /a E5 Wasserkosten /a E6 Verwaltung+Versicherung /a E7 heutige Betriebskosten /a E8 mittl. Betriebskosten /a E9 spez. Betriebskosten /m²a F. Umweltfolgekosten EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4 F1 CO2-Emissionen (50 /to) /a F2 Trinkwasser (1 /m³) /a F3 Umweltfolgekosten /a F4 spez. Umweltfolgekost /m²a G. Gesamtkosten EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4 G1 Gesamtkosten /a G2 spez. Gesamtkosten /m²a G2 Amortisationszeit (Basis: Variante 1) 5,9 16,3 a

25 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 25 Heizwärmebedarf - Grundschule Preungesheim Heizwärmebedarf Konzeption und Gestaltung: Hochbauamt Frankfurt auf der Basis des Leitfadens Heizenergie im Hochbau des Landes Hessen A. Allgemeine Daten A1 Liegenschaftsbezeichn. Grundschule Preungesheim A2 Unterab.. A3 Gebäudebezeichnung Grundschule, KT, Jugenhaus, Turnhalle A4 Str-Nr. A5 Straße Boskooppstraße A6 Haus-Nr. A7 Passivhaus Passivhaus A8 Energiebezugsfläche m² A9 Raumtemperatur 20 C A10 Länge der Heizperiode 207 d/a* A11 Heizgradtage Kd/a* E. Transmission Fläche x U-Wert x AL-Faktor x HGTx0,024 = Verlust sp. Verlust (m²) (W/m²K) (-) (kkh/a*) (kwh/a*) (kwh/m²a*) E1 Bodenplatte ,14 0,5 76, ,7 E2 Boden nach außen 253 0,15 1,0 76, ,5 E3 Wand gegen außen ,13 1,0 76, ,5 E4 Wand gegen Keller/Erde 611 0,16 0,5 76, ,7 E5 Wärmebrücke 294 0,69 0,5 76, ,4 E6 Dach gegen außen ,09 1,0 76, ,9 E7 Fenster horizontal 0 0,80 1,0 76,6 0 0,0 E8 Fenster Süd 456 0,80 1,0 76, ,2 E9 Fenster Ost 288 0,80 1,0 76, ,3 E10 Fenster West 251 0,80 1,0 76, ,8 E11 Fenster Nord 149 0,80 1,0 76, ,7 E14 Summe Transmission m² ,8 F. Lüftung Volumen x Luftw. x sp. Wärme HGTx0,024 = Verlust sp. Verlust (m³) (1/h) (Wh/m³K) (kkh/a*) (kwh/a*) (kwh/m²a*) F1 Lüftung ,16 0,33 76, ,3 G1 Bruttonutzwärmebedarf = Summe Transmission + Lüftung ,0 G2 Wärmebedarf nach DIN kw

26 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 26 Heizwärmebedarf - Grundschule Preungesheim - 2 H. Freie Wärme Fläche Stromv. x Faktor fe x HT/365 = Gewinn sp.gewinn (m²) (kwh/m²a) (-) (a/a*) (kwh/a*) (kwh/m²a*) H1 Abwärme Elektrizität ,8 0,7 0, ,1 Personen x Wärmea. x Aufenthalt x HTx0,001 = Gewinn sp.gewinn (P) (W/P) (h/d) (d/a*) (kwh/a*) (kwh/m²a*) H2 Abwärme Personen , ,4 Solare Einstrahlung Fläche x g-wert x f r x f b x Globalstrahl. = Gewinn sp.gewinn (m²) (-) (-) (kwh/m²a*) (kwh/a*) (kwh/m²a*) H4 durch horiz. Fenster 0 0,52 0, ,0 H5 durch Süd-Fenster 456 0,52 0, ,8 H6 durch Ost-Fenster 288 0,52 0, ,3 H7 durch West-Fenster 251 0,52 0, ,0 H8 durch Nord-Fenster 149 0,52 0, ,0 H9 Summe Strahlung m² ,1 H10 Freie Wärme = Abwärme Elektrizität + Personen + Strahlung ,5 1 - ( 0,3 x Freie Wärme / Bruttonutz.) = Gewinnfaktor H12 Gewinnfaktor 1 - ( 0,3 x ,78 Wärmegewinn Freie W. x Gewinnfak. = Gewinn sp.gewinn H13 Wärmegewinn , ,3 I. Heizwärmebedarf Brutton.- Wärmegew.= Bedarf sp. Bedarf I1 Heizwärmebedarf ,8 K1 Grenzwert Heizwärmebedarf 75,0 K2 Grenzwert erreicht? ja

27 Erfahrungen mit Passivhausprojekten Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 27 Bislang wurden in Passivhausbauweise fertiggestellt: 2 Schulen 5 Turnhallen 7 Kindertagesstätten 1 Jugendhaus Weitere 58 Passivhausprojekte befinden sich in Planung bzw. im Bau

28 Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie /2010: Bau der dritten Passivhausschule in Frankfurt/M Grundschule Atterberry mit Turnhalle und Kindertagesstätte Valentin-Senger-Strasse, Frankfurt/ M Bauherr: Stadtschulamt Projektleitung: Hochbauamt Planung: Baufrösche Kassel Baujahr: 06/ /2010 BGF: m2 Baukosten: / qm BGF

29 Erfahrungen mit Passivhausprojekten Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 29 Die Mehrkosten ( ) liegen gegenüber der EnEV 2007 zwischen 5 und max. 10 % Die Nutzerzufriedenheit ist in der Regel sehr hoch Die prognostizierten Verbrauchswerte wurden im wesentlichen eingehalten Die CO 2 -Konzentrationen in der Raumluft liegen deutlich unter den Werten von Gebäuden mit Fensterlüftung

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