Bauen 2020 Gebäudesystemvergleich

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1 Bauen 2020 Gebäudesystemvergleich Wissenschaftliche Studie über den analytischen Vergleich unterschiedlicher Gebäudesysteme im Auftrag der Niederösterreichischen Landesregierung, Geschäftsstelle für Energiewirtschaft und des Bau.Energie.Umwelt.Cluster Niederösterreich DI Dr. Peter Holzer und Michael Hofstätter, MSc Department für Bauen und Umwelt

2 Hintergrund Die Vielzahl einander gegenüberstehender, auf Nachhaltigkeit zielender Gebäudekonzepte, lässt einen sachlichen Vergleich angezeigt erscheinen. als Basis für die Weiterentwicklung von Konzepten als Beitrag zur Versachlichung der öffentlichen Diskussion als Beitrag zur politischen Entscheidungsfindung hinsichtlich der Gestaltung gesetzlicher und förderpolitischer Rahmenbedingungen

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4 Methodik 1. Festlegung der Bewertungskriterien 2. Festlegung der Systemgrenzen 3. Festlegung der untersuchten Gebäudesysteme 4. Festlegung der Berechnungsmethoden und der Eingangsparameter 5. Durchführung der Berechnungen 6. Ergebnisdarstellung, Schlussfolgerungen, Empfehlungen

5 1. Bewertungskriterien Endenergiebedarf aus dem Gebäudebetrieb für Heizen, Warmwasserbereitung und Haushaltsstrom, inklusive der Hilfsenergie für Pumpen, Regelungstechnik und ähnlichem Primärenergiebedarf nicht erneuerbar aus Errichtung und Betrieb Treibhausgasemissionen aus Errichtung und Betrieb Kosten der Errichtung und des Gebäudebetriebs

6 2. Untersuchte Gebäudesysteme Zwei Gebäudetypen Freistehendes Einfamilienhaus Reihen Mittelhaus Drei Thermische Qualitäten HWB = 45 kwh/(m²a) HWB = 25 kwh/(m²a) HWB = 10 kwh/(m²a) Zwei Bauweisen Ziegelbauweise Holzriegelbauweise Fünf technische Systeme Sole Wasser Wärmepumpe mit/ohne solarer WWB Luft Wasser Wärmepumpe mit/ohne solarer WWB Pelletskessel mit solarer WWB Solare Raumheizung plus Pelletskessel Lüftungs Wärmepumpe mit ergänzenden E Heizkörpern mit/ohne solarer WWB

7 2a. Gebäudegeometrien Abbildung: Axonometrie Süd West GTefh_TQ 25 und 45

8 2a. Gebäudegeometrien Abbildung: Axonometrie Süd West GTrmh_TQ 10

9 2b. Definierte Bauteile exemplarisch für f r EFH, Ziegel, HWB=25 kwh/(m²a) AW: 25HLZ + 18 EPS, U=0,14 W/m²K FB: 30 STB + 5 Styroporbeton + 24 EPS W20 U=0,13 W/m²K oberste GD: 35 Zellulose zwischen Zangen U=0,12 W/m²K Dach: 34 Zellulose zw. Sparren bzw. Aufdoppelung U=0,13 W/m²K Außenfenster: Ug=0,55 W/m²K, UF=1,3 W/m²K, Ψ=0,04 W/mK Dachflächenfenster: Ug=1,1 W/m²K, UF=1,5 W/m²K, Ψ=0,06 W/mK Außentür: U=1,7 W/m²K, Ψ=0,04 W/mK Luftdichtheit: n50=1,0h 1 Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung: Ja

10 2b. Definierte Bauteile exemplarisch für f r EFH, Holz, HWB=10 kwh/(m²a) AW: 34 Riegel, dazw. Zellulose + 12 Steinwolle U=0,09 W/m²K FB: 30 STB + 5 Styroporbeton + 32 EPS W30 U=0,08 W/m²K oberste GD: 44 Zellulose zwischen Zangen U=0,10 W/m²K Dach: 48 Zellulose zw. Sparren bzw. Aufdoppelung U=0,10 W/m²K AF : Ug=0,55 W/m²K, UF=1,1 W/m²K, Ψ=0,03 W/mK Dachflächenfenster: Ug=0,75 W/m²K, UF=1,1 W/m²K, Ψ=0,04 W/mK AT : U=1,2 W/m²K, Ψ=0,03 W/mK Luftdichtheit: n50=0,6h 1 Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung: Ja

11 2c. Thermische Standards u. Bedarfsannahmen Niedrigenergiehaus HWB = 45 kwh/(m² BGF a) Niedrigstenergiehaus HWB = 25 kwh/(m² BGF a) Passivhaus HWB = 10 kwh/(m² BGF a) Warmwasserwärmebedarf WWWB = 13 kwh/(m² BGF a) Haushaltsstrombedarf E el, Haushalt = 13 kwh/(m² BGF a) Hilfsstrombedarf systemspezifisch Anlagennutzungsgrad systemspezifisch Lt. OENORM B , OENORM B und OIB RL 6 Entwurf 10/2010

12 2d. Gebäudetechnische Systeme 1. Sole Wasser Wärmepumpe mit Fußbodenheizung, mit/ohne solarer Warmwasserbereitung 2. Luft Wasser Wärmepumpe mit Fußbodenheizung mit/ohne solarer Warmwasserbereitung 3. Pelletskessel mit Fußbodenheizung, mit solarer Warmwasserbereitung 4. Solare Raumheizung mit 60% solarem Deckungsgrad mit solarer Warmwasserbereitung, mit Pelletskessel 5. Fortluft Zuluft Wärmepumpe mit elektrischen Zusatzheizkörpern in den Wohnräumen

13 2e. Konversionsfaktoren für f r CO2 und PEB CO2 Emissionen Primärenergiebedarf Primärenergiebedarf ne CO2 = EEB * f CO2 PEB = EEB * f PE PEB ne = EEB * f PEne Konversionsfaktoren laut unveröffentlichter Neufassung der OIB RL 6 mit Stichtag Fehlende Konversionsfaktoren aus der wissenschaftlichen Datenbank Gemis.

14 2e. Konversionsfaktoren für f r CO2 und PEB Energieträger PE [kwh PE /kwh EE ] PE ne [kwh PE /kwh EE ] Strom 2,51 2, Biomasse 1,14 0, CO2 [g CO2 /kwh EE ]

15 2f. Kostengrundlagen

16 2f. Kostengrundlagen Investitionskosten auf Basis realer Kalkulation der Leitdetails und nachfolgenden pauschalen Aufschlägen zur Vervollständigung auf die Bauwerks, Bau und Errichtungskosten. Kalkulatorische Lebensdauer, Wartungs und Instandhaltungskosten nach VDI 2067 Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen (2000). Kapitalzinssatz für Fremdfinanzierungen nach 6 Monate EURIBOR von 0,86 Prozent plus 2,45 Prozentpunkte, insgesamt also 3,31%.

17 3. Berechnungen Berechnung des Endenergiebedarfs für den Gebäudebetrieb Berechnung der CO2 Emissionen für Gebäudeerrichtung und betrieb Berechnung des Primärenergiebedarfs für Gebäudeerrichtung und betrieb Berechnung der Kosten für Gebäudeerrichtung und betrieb, letztere inklusive Kosten für Energie, Reparatur, Wartung, Anlagenfinanzierung und kalkulatorische Technikraum Miete

18 3a. Kosten der Gebäudeerrichtung

19 3a. Kosten der Gebäudeerrichtung

20 3b. PEB_ne der Gebäudeerrichtung

21 3b. CO2 der Gebäudeerrichtung

22 3c. Kosten des Gebäudebetriebs

23 3d. Endenergiebedarf des Gebäudebetriebs

24 3d. Primärenergiebedarf renergiebedarf des Gebäudebetriebs gesamt

25 3d. Primärenergiebedarf renergiebedarf des Gebäudebetriebs nicht erneuerbar

26 3d. Treibhausgasemissionen des Gebäudebetriebs

27 3e. Gesamtkostenverlauf aus Errichtung und Betrieb

28 Schlussfolgerungen 1 Umweltfolgen der Errichtung Die Errichtung wirkt sich in Ihren Umweltfolgen erheblich aus. Primärenergiebedarf von kwh bis kwh und Treibhausgasemissionen von kg bis kg CO2 Äquivalent Das ist etwa das 10 bis 30 fache der jährlichen Umweltfolgen des Gebäudebetriebs. Mit dieser Verantwortung ist sorgsam umzugehen mit konsequenter Verfügbarmachung von gebautem Bestand mit gesellschaftlich tragfähiger Standortwahl mit hoher funktionaler und kultureller Qualität

29 Schlussfolgerungen 2 Kosten der Errichtung Die Errichtung wirkt sich in Ihren Kosten erheblich aus. Errichtungskosten von EUR , bis EUR , Das ist etwa das 40 bis 60 fache der jährlichen Betriebskosten der gebäudetechnischen Anlagen. Auch mit dieser Verantwortung ist sorgsam umzugehen

30 Schlussfolgerungen 3 Kosten verbesserter thermischer Qualität Die Errichtungskosten steigen von TQ45 auf TQ25 um ca. 1% bis 3% von TQ25 auf TQ10 um ca. 6% bis 10% zuzüglich Lüftungsanlage Diese Mehrkosten wirken sich positiv aus in verbessertem Komfort in einer Robustheit gegenüber Energiepreissteigerungen in verminderten Umweltfolgen des Betriebs Finanziell rechnen sie sich nur bei konsequent vereinfachter Gebäudetechnik!!

31 Schlussfolgerungen 4 Umweltfolgen im Betrieb Bei stromgeführten Heiztechnologien sinken die Umweltfolgen im Betrieb deutlich mit verbesserter thermischer Qualität. Bei Biomasseheizung und solarer Raumheizung ist dieser Zusammenhang nur sehr schwach ausgeprägt. Es ist gut begründbar, bei Gebäudetypen mit solarer Raumheizung weniger Druck auf die Senkung des Heizwärmebedarfs auszuüben als bei allen anderen Gebäudetypen. Wobei dann an die Haltbarkeit und Funktionalität und an den niedrigen Hilfsenergiebedarf der solaren Raumheizung höchste Anforderung zu stellen ist.

32 Schlussfolgerungen 5 Sockelbeträge der Umweltfolgen Es liegen hohe Sockelbeträge der Umweltfolgen der Gebäudeerrichtung und der Umweltfolgen aus Haushaltsstrom und Warmwasserverbrauch vor, sowie mittelbar aus den induzierten Verkehrsbewegungen. Diese sind mit thermischer Qualität kaum behebbar. Klimaschutzziele lassen sich im Bauwesen nur erreichen, wenn neben dem Wärmeschutz die Bereiche des Verkehrs und des allgemeinen Stromverbrauchs schnell und konsequent verbessert werden.

33 Schlussfolgerungen 6 Forschungs und Entwicklungsbedarf Tragfähige Systeme der Raumordnung Massivbaustoffe mit verringerten Umweltfolgen in der Produktion Senkung von Haushaltsstrom und Hilfsstromverbrauch Einfache, robuste und billige gebäudetechnische Systeme Weiterbildung aller AkteurInnen Im Gespräch bleiben

34 Verbleib Die Studie wird ab morgen auf der interessierten Fachwelt verfügbar gemacht, mit nochmals der Einladung zum qualifizierten Kommentar Danach erst Verbreitung der Ergebnisse außerhalb der Fachöffentlichkeit Kommentare und Anregungen nehmen die AutorInnen sehr gerne entgegen. uni.ac.at uni.ac.at

35 Vielen Dank