Transformation Gebäudepark Schweiz

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1 Perspektive des Ingenieurs 1

2 Perspektive des Ingenieurs Die Zusammensetzung des gesamtschweizerischen Gebäudeparks nach Volumen Stand: Beispielgebäude Quelle: Gebäudedatenbank W & G Basisdaten: Gebäudezählung BfS, Erhebung über die Wohnbautätigkeit BfS, kantonale Gebäudeversicherungen

3 Perspektive des Ingenieurs Die Altersstruktur des gesamten Gebäudeparks nach Volumen (Stand: ) Verschärfung Energiegesetze 3 Beispielgebäude Quelle: Gebäudedatenbank W & G Basisdaten: Gebäudezählung BfS, Erhebung über die Wohnbautätigkeit BfS, kantonale Gebäudeversicherung Energiegesetze

4 - Perspektive des Ingenieurs Grunddaten Gebäude Anforderungen Gebäude - Investition, Rendite - Raumprogramm, Nutzung - Komfortstufe (Klima, Luft, Licht, Schall ) - Betrieb F - Energiestandard Areallogik Umgebung - Bodenbeschaffenheit (Erdsonden, Grundwasser ) - Gesetze, Vorschriften - Lasten auf Grundstück - Werkleitungen (Gas, Wasser, Fernwärme, Elektro ) Gebäude - Statikkonzept (Erdbeben, Durchdringungen) - Konstruktionen Dach, Fassade - Konstruktion Fenster, Storen - Konstruktion Boden - Raumeinteilung Nutzflächen - Investitionszyklus Gebäudetechnik - Wärmeerzeugung - Wärmeverteilung - Lüftungsart und Lüftungen - Sanitär, Warmwasser - Elektro - Regulierung Steuerung - Investitionszyklus 4

5 - Perspektive des Ingenieurs Analyse Gebäude 5 > IS-Zustand Gebäude und Gebäudetechnik erfassen > Zustandsanalyse Gebäude, Gebäudetechnik > Analyse Energieverbrauchswerte > Gesetz und Normeinhaltung Gebäude Energie und Gebäudetechnik > Statische Sicherheit, Erdbeben klären > Areal- und Umgebungslogik abklären > Fördergelder prüfen

6 F7 Op p e rm. F u Op p e rm. F u F5 P P P P F5 O p p e rm. F u Op p e rm. F u F7 F7 O p p e rm. F u Op p e rm. F u F5 P P kw h m 3 - Perspektive des Ingenieurs Analyse Gebäude Zustand des Bauteils oder der Gebäudetechnik Z E Gesetz und Normeinhaltung der Energie- und Gebäudetechnik Sanitär Nasszellen WW / KW Gas Oel Z E Oel- Gas -W ärmeerzeugung * Lüftungsanlage urnhalle 1 Lüftungsanlage urnhalle 2 Z E * Z E Z E Lüftungsanlage Garderobe * W W-Speicher. Z E 6

7 - Perspektive des Ingenieurs Integrale Projektentwicklung 7 Fragen stellen: > Bauteil noch nutzbar? > Bauteil anpassbar? > Investitionszyklen Bauteile > Chancen/Risiken Areal oder Umgebung > Abhängigkeiten Bauteile oder Bauteilgruppen? > Folgen Normeinhaltung oder Einhaltung neuer Gesetze > Folgen Energiestandard > Auswirkungen Vorgaben F auglichkeit

8 - Perspektive des Ingenieurs Integrale Projektentwicklung 8 Bewertungskriterien festlegen: > Erfüllungsgrad Nutzung > Erfüllungsgrad Komfort > Investitionskosten > Betriebskosten > Wirtschaftlichkeit > Energiestandard > F auglichkeit

9 - Perspektive des Ingenieurs Integrale Projektentwicklung 9 Entwickeln von Lösungsansätzen: > assnahmen pro Bauteil definieren > assnahmen Gruppen bilden > Wirtschaftlichkeit je assnahmenpaket ermitteln > Komfort je assnahmenpaket ermitteln > Statische Auswirkungen zu assnahmenpaket > F auglichkeit je assnahmenpaket > Fördergelder berücksichtigen

10 - Perspektive des Ingenieurs Integrale Projektentwicklung Bauteil IS Heute Variante 1 inimal Variante 2 oderat Variante 3 aximal Gebäudehülle Nachdämmung - Dach, Fenster, UG Decke (ca. -20% Qh) Nachdämmung - Dach, Fenster, UG Decke (ca. -20% Qh) Nachdämmung - Dach, Fenster, UG Decke, Brüstungen und Aussenwände (ca. -50% Qh) Wärmeerzeugung Gas Ölheizung Gasheizung Gasheizung mit Blockheizkraftwerk Erdsonden Wärmepumpe Warmwasser Gas Ölheizung Gas Gas mit Solarkollektoren ergänzt ca. 115m 2 Erdsonden Wärmepumpe Wärmeverteilung Lüftung natürlich und mechanisch Gewerbliche Kälte Sanitär inergie-kennwert Heizkörper Fenster manuell Abwärmenutzung nur Anpassungen und Ergänzungen wo notwendig Fenster manuell Nasszellen Abluft Abwärmenutzung für Warmwasser neue Warmwasseraufbereitung und neue S- Verteilung ca. 140 kwh/m 2 a zu Grenzwert 60 kwh/m 2 a nur Anpassungen und Ergänzungen wo notwendig Kontrollierte Lüftung mit WRG ganzes Gebäude Abwärmenutzung für Warmwasser neue Warmwasseraufbereitung und neue S- Verteilung ca. 130 kwh/m 2 a zu Grenzwert 60 kwh/m 2 a neue Heizkörper auf ieftemperatur ausgelegt Kontrollierte Lüftung mit WRG ganzes Gebäude Abwärmenutzung für Warmwasser neue Warmwasseraufbereitung und neue S- Verteilung ca. 60 kwh/m 2 a zu Grenzwert 60 kwh/m 2 a 10

11 - Perspektive des Ingenieurs Integrale Projektentwicklung Energieeinsparung in kwh pro Jahr Energieverbrauch in kwh pro Jahr 800' ' ' '000 - Basis V0 V1 V2 V3 V4 Heizenergiebedarf Warmwasserenergiebedarf Energiekosten pro Jahr in Fr. 100' Kosten pro Jahr in Fr. inergie Kennzahl in kwh/m2a ehrinvestition in Fr. Energieeinsparung in Fr. pro Jahr 80'000 60'000 40'000 20' ' ' ' ' '000 - Basis V0 V1 V2 V3 V4 inergie Kennzahl Basis V0 V1 V2 V3 V4 Wirtschaftlichkeit ehrinvesitionen zu inergie Umbau Standard Richtkosten ehrinvestition Ertrag Energiekosten Statische Amortisation in Jahren Basis V0 V1 V2 V3 V4 Heizkosten Gas Elektrokosten zu HLK inergie Kennzahl

12 - Perspektive des Ingenieurs Integrale Projektentwicklung 12 Synthese der Lösungen festlegen: > Interpretation Lösungsansätze > Aufzeigen von Handlungsoptionen > Chancen Risiken herausarbeiten > Langfristige Road ap festlegen

13 Beispiel - Umbau Kantonales Zeughaus Zug 13 Bauherr: Kanton Zug Planungsteam: Generalplaner Graf Stampfli Jenni Architekten Solothurn Energie HLKS: Roschi+Partner AG, Ittigen/Bern Elektro: Bering AG, Bern Bauingenieur: WA Ingenieure, Bern Bauphysiker: BJ Burgdorf

14 Beispiel - Umbau Kantonales Zeughaus Zug Anforderungen Gebäude - Gesamtsanierung - Neue Nutzung - inergie - Kormfortstufe: mittel bei Büros und hoch beim Gericht Areallogik Umgebung - Denkmalschutz - Erdsonden möglich - Wasser-, Gasanschluss vorhanden - keine Fernwärme - Fördergelder Gebäudehülle Gebäude - Gebäude innen zu erneuern - Fassade aussen erneuert - Fenster zu erneuern - Holzdecken - Statik ohne grosse assnahmen Gebäudetechnik - echnik Allgemein zu erneuern - echnik nicht auf neue Nutzung abgestimmt 14

15 Beispiel - Umbau Kantonales Zeughaus Zug 15 > Gebäudehülle Fassade innen dämmen, neue Fenster, neues Dach und neuer UG Boden > Wärmeerzeugung mit Erdsonden > Wärmeverteilung mit itteltemperatur > Kälteerzeugung direkt über Erdsonden > Lüftung gesamtes Gebäude > Licht mit ageslichtsteuerung > Storen, Stoffrollos aussen

16 16 Beispiel - Umbau Kantonales Zeughaus Zug > text > text > text > text > text

17 17 Beispiel - Umbau Kantonales Zeughaus Zug UG Schnitt OG

18 Zuluft 5'5 00m3/ h F7 Zuluft/ Abluft 5'500m3/h F7 Fu O pperm. Fu Oppe rm. P Fu Opperm. F5 Zuluft 1'3 30 m3 /h P P P Heizung P Kälte Zuluft 2'8 00 m3 /h Zuluft 1'370 m3/h Q= 1.2 k W (kühlen) VL/RL=16/19 C m= 344 k g/h Einzelraumregelung ( aupunkt-,ra umfühler) Q= 1.4 kw (kühlen) VL/RL=16/19 C m= 430 k g/h Ei nzelra umregelung (aupunkt-,ra umfühler) V= 9.3 m3/h FU DN 65 D 10 C C C DN 65 Q= 65 k W VL/RL=10/16 C m= 9'308 k g/h Wasser /Glykol 75/25% (Lieferung+Füllung: KW) Q= 2.4 k W (kühlen) VL/RL=16/19 C m= 687 k g/h Einzelra umregelung ( aupunkt-,ra umfühler) Panzerschlauch 16 C 10 C P ø 3/4" 4 C 0 C F3 Q= 65 kw VL/RL=10/16 C m= 9'3 08 kg/h 10 C Sonden kreis: d=110/9 0 Platt entausc her?p=5 kpa max 65 kw?p=13kpa PN 10?p=190Pa/m Rohrleitungsm ontage durch KW Lief eru ng Apparate durch Heiz. Unt. an KW P F4 16 C 4 C FU P2 P1 FU 8 C Q= 5.6 kw VL/RL=0/4 C m= 1'2 03 kg/h Q= 65 kw VL/RL= 4/8 C m= 13'962 kg/h P max. 20 C F2 F1 DN... WP 5.6 kw Normal zu 53 x 7 0 x 130 cm kg/h 60 C 50 C Q= 6 5 kw VL/RL=0/4 C m= min. 26 '000 kg/h K1 WW 55 C D N... 6kW F5 F6 Gummikompensator K2 BW WF 3000 L iter H=145 cm ø= 70 cm 3.5m² DN... 26m3/h...k Pa 65 k W ND-ransmitter Liefer ung KW Q= 3.8 kw (kühl en) VL/RL=16 /19 C m= 1'088 kg/h Einzelraumrege lung (aupunkt-,raumfühle r) Elektrozähler kw hkwh Lie ferung KW...k Pa 90kW HD-ransmitter Lieferung KW Q= 90 kw VL/RL=50 /40 C m= 7'733 kg/h DN50 Panzerschlauch 50 C 40 C P F11 F12 anometer mit Druckknopfhahn ø 1" P P V11 P11 DN... Q= 90 kw VL/RL=50 /40 C m= 7'733 kg/h DN......kg/ h F13 F14 F15 F16 Q= 9 0 kw VL/RL=50/40 C m= 7'733 kg/h DN... DN... DN... Q= 1.4 kw (kühlen) VL/RL=16/19 C m= 430 kg/h Ei nzelra umregelung (aupunkt-,raumfühler) 5/4" FU A B Q= 1.9 kw (kühlen) VL/RL=16/19 C m= 544 kg/h Einzelraumregelung ( aupunkt-,raumfühler) Abluft 2'800 m3/h Abluft 1'370 m3/h Abluft 1'330 m3/h P Abluft 5'500m3/h F5 Fu Oppe rm. Beispiel - Umbau Kantonales Zeughaus Zug Luftansaugung über Fenster Lüftungsanlage Obergeschosse Lüftungsanlage Obergeschosse Luftausblasung über Fenster DACHGESCHOSS Q= 20 kw VL/RL=50/40 C m= 1'7 18 kg/h * Q= 8 kw VL/RL=10/16 C m= 1'146 kg/h Lager Aufenthalt Sitzung klein Vorraum Gerichsaal Sitzungszimmer klein Sitzungszimmer Lager DACHGESCHOSS 1. OBERGESCHOSS Volumenstromregler je Geschoss Büro Büro Büro Umluftkühler Starkstrom Umluftkühler Serverraum Büro Büro Büro Volumenstromregler je Geschoss 1. OBERGESCHOSS ERDGESCHOSS Volumenstromregler je Geschoss Volumenstromregler je Geschoss ERDGESCHOSS UNERGESCHOSS Luftansaugung an Aussenwand Lüftungsanlage Grossraum UG Luftausblas unter Zugangsbereich Q= 20 kw VL/RL=50/40 C m= 1'718 kg/h * Zuluft 5'500m3/h Abluft 5'500 m3/h Einst ellhalle Erdreich Kühldecke + Luftkühler Heizgruppe Q= 90 kw Heizkörper + VL/RL=40/30 C m= 7'733 kg/h Lüftung UNERGESCHOSS 18

19 Beispiel - Umbau Kantonales Zeughaus Zug Wärmeeintrag - Wärmeentzug 20'000 10' '000-20'000-30'000-40'000 Jan Feb är Apr ai Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez Entzug aus Erdsonden bei WP Betrieb Eintrag Wärme bei Kühlbetrieb Bilanz über das Jahr Wärmeerzeugung: η Gewich- Deckungsgrad gewichteter Endenergiebedarf Wärmebed arf 19 (Heizung + Warmwasser) oder JAZ tung Heizung Warmwasser Strom kwh/m 2 andere kwh/m 2 kwh/m 2 Erdsonden-WP, Heizung % Erdsonden-WP, Warmwasser % Strombedarf Lüftungsanlage Strom für Klima otal: 100% 100% Erfüllung der Anforderungen: Anforderung Berechneter Wert Erfüllt? Primäranforderung an Gebäudehülle 54.7 kwh/m kwh/m2 Ja Grenzwert INERGIE 51.7 kwh/m kwh/m2 Ja hermischer Komfort im Sommer Ja

20 Beispiel - uri horacker Hochhaus - Wohnen 20 Bauherr: Allianz Suisse AG Planungsteam: Burkhardt Bissig Partner Architekten uri Energie HLKS: Roschi+Partner AG, Ittigen/Bern Elektro: CSP eier AG, Bern Bauingenieur: S Ingenieure AG, Bern Bauphysiker:???

21 Beispiel - uri horacker Hochhaus - Wohnen Anforderungen Gebäude - Gesamtsanierung Nasszellen und Gebäudehülle - inergie wenn sinnvoll - Kormfortstufe mittel - Rendite Sicherung Areallogik Umgebung - Gas Ölheizung Areal mit Anschlussverträgen - Fördergelder inergie - Schall von Autobahn Gebäude - Fassade teils Elemente massiv und Elemente leicht - Fenster zu erneuern - Statik Elementbauweise mit tragenden Schotten Gebäudetechnik - Einrohrheizung ohne Zustand mittel - Abluftanlage zentral - Sanitär zu erneuern - Gas Ölheizung von Areal 21

22 Beispiel - uri horacker Hochhaus - Wohnen 22 > Gebäudehülle Fassade aussen nachdämmen neue Fenster, neues Dach und neuer UG Boden Kompensation Wärmebrücken durch Zusatzdämmung > Wärmeerzeugung verbleibt in Areallogik (Verträge) > Wärmeverteilung Erneuerung hermostatventile > Lüftung gesamtes Gebäude zentral mit Wärmerückgewinnung > Küchenabluft mit Umluft > PV Anlage für Elektrokompensation Lüftung > Fördergelder inergie

23 p p p p Beispiel - uri horacker Hochhaus - Wohnen 8' 100 m3/h 2 F ABL über: - WC - Bad - Küche 16.OG Attikageschoss 15.OG 14.OG 13.OG 12.OG 3 Korridorgeschoss 11.OG 10.OG 9.OG 8.OG 7.OG 6.OG 5.OG 4.OG 3.OG 2.OG 1.OG 8' 100 m3/h F * 3 Stk. BSK 2 3 Stk. BSK ZUL über: - Wohnzimmer - Kinderzimmer - Elternzimmer 410_Prinzipschema Lüftung Lüftung Objekt horacher Kranichweg 2 + 4, uri LU Wohnungen Gez: RU Blatt 1 Datum: /RU Rev: /RU Konstantvolumenstromregler Schalldämpfer Brandschutzklappe otal: 52 Stk. 2 Korridorgeschoss 1 Korridorgeschoss 23

24 24 Beispiel - uri horacker Hochhaus - Wohnen > text > text > text > text > text

25 25 Beispiel - uri horacker Hochhaus - Wohnen 3 GWA team GWA KS BO DA Herd WD 14x14 cm OK = UKD KB ø120 A = 34.5 ab RB KB ø250 A = 50.0 ab RB

26 26 Beispiel - uri horacker Hochhaus - Wohnen

27 Beispiel - agglingen BASPO Schule Dienstleistung 27 Bauherr: Bundesamt für Bauten und Logistik Bern Planungsteam: Generalplaner Spaceshop Architekten Biel-Bienne Energie HLKS: Roschi+Partner AG, Ittigen/Bern Elektro: Bering AG, Bern Bauingenieur: schopp und Kohler Bern Bauphysiker: Leuthe Biel-Bienne

28 Beispiel - agglingen BASPO Schule Dienstleistung Anforderungen Gebäude - Gesamtsanierung - Nutzungsanpassungen - inergie Ziel - Komfortstufe mittel - Nachhaltige Erneuerung Areallogik Umgebung - Gas Heizung Areal - Objekt schützenswert Gebäude - Fassade wärmetechnisch zu verbessern - Hoher Anteil Bauteile gegen Erdreich - Fenster zu erneuern - Statik Erdbebenmassahmen notwendig Gebäudetechnik - Zweirohrheizung 60 C - eilweise Lüftung nicht auf zukünftige Nutzung abgestimmt - Sanitär zu erneuern - Gas Heizung Areal - Solaranlage Schwimmbad 28

29 Beispiel - agglingen BASPO Schule Dienstleistung 29 > Gebäudehülle Fassade nachdämmen mit gleicher Ästetik neue Fenster, neues Dach und neuer UG Boden Wärmeerzeugung verbleibt in Areallogik (Verträge) > Wärmeverteilung belassen und mit hermostatventilen ausrüsten > Lüftung gesamtes Gebäude zentral mit Wärmerückgewinnung > Wärmeerzeugung Areal belassen > Solaranlage Schwimmbad erneuern

30 30 Beispiel - agglingen BASPO Schule Dienstleistung

31 31 Beispiel - agglingen BASPO Schule Dienstleistung

32 - Perspektive des Ingenieurs Folgerungen 32 > Detaillierte Gebäude-Zustandsanalyse zwingend > Zielsetzungen Nutzung und deren Flexibilität sowie öknomische und ökologische Gewichtung definieren > Projektteam mit Architekt, Bauingenieur, Energie- und Gebäudetechnik für integrale Lösung > Gesamtkonzept Erneuerung Energie zwingend (Umgebung einbeziehen ) > Investitionszyklen der Bauteile beachten > Gebäude Erneuerungszyklen langfristig planen

33 33 - Perspektive des Ingenieurs > Besten Dank für die Aufmerksamkeit