PROJEKT C. Projektarbeit Masterstudiengang III E2D

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1 PROJEKT C Projektarbeit Masterstudiengang III E2D

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3 PROJEKT C INHALTSVERYEICHNIS Teil 1 - Projektentwicklung Aufgabe 4 Defi nition des Untersuchungsbereichs 6 Untersuchung Bestand 9 Thermische Qualität der Bauteile 12 Enerhiebedarf Bestand 14 Untersuchung Lüftungskonzept 15 Untersuchung Gebäudehülle 20 Fassadenstudien 22 Schwachpunkt Details 26 Untersuchung Brandschutzkonzept 30 Teil 2 - Abschlussbericht Nachhaltige Zielkriterien 36 Energetische Maßnahmen Hülle 40 Fassade 42 Systemgrenze 44 Lüftung Konzept 46 CO 2 - Belastung 48 Beleuchtung 52 Energiestandard 54 Kosten 56 Anhang Kostenaufstellung Inhaltsverzeichnis 3

4 Projekt C steht für Innovation an einer Hochschule, die energieeffizientes Planen und Bauen lehrt. Projekt C steht für ein Gebäudekonzept, das wegweisend für die nächsten Jahre ist. Projekt C Soll in Teamarbeit entstehen. Aufgabenstellung: Die Hochschule Augsburg wird in den nächsten Jahren bis 2011 auch das Gebäude C sanieren. Die dafür angesetzten Kosten berücksichtigen keine grundlegende energetischen Sanierung. So ist es bisher zum Beispiel nicht vorgesehen, dass die Seminar- und Vorlesungsräume mit einer Lüftungsanlage ausgestattet werden, obwohl die alten Fenster durch neue luftdichte Fenster ausgetauscht werden. Untersucht wurde dennoch, wie viel eine grundlegende Sanierung mit ENEV -30% kosten würde. Die Kosten wurden aber so hoch eingeschätzt, dass eine Finanzierung derzeit nicht möglich ist. Daher soll das Projekt C durch die Studenten des E2D Masters energetisch neu konzipiert und ökonomisch bewertet werden. 1. Energetischer Standard, Ziel: Passivhaus zertifi ziert. 2. Konzept beschränkt sich auf den Bau C ohne die angrenzende Mensa. 3. Kostenanalyse nach Kostengruppen und Richtwerten (mit Unterstützung durch Lehrbeauftragte und teilw. Angebote). 4 Einleitung

5 PROJEKT C 4. Die Flure sollen in das beheizte Volumen als Ausstellungsfl äche integriert werden. 5. Die Brandschutzanforderungen der Fluchtwege sind zu berücksichtigen. 6. Der Keller wird nicht in das beheizte Volumen integriert. 7. Die neue Aufteilung der Grundrisse sollte in der vorgesehenen Art realisiert werden. 8. Alle Räume sollten belüftet und im Sommer falls notwendig gekühlt werden. Einleitung 5

6 Ausschnitt für Lüftung Ausschnitt für Lüftung Türe in allen Ebenen +15,44 +15,79 +14,04 +7,80 +6,20-2,81 3,00 3,00 3, ,00 2, , , , , , ,50 +6,90 +3,45 ±0,00-2,60 2, , ,95 +6,65 +3,45 ±0,00 +10,80 +7,20 +3,60 +0,00 Schnitte Ansicht Ost Ansicht West Gebäudedaten Bestand Das Gebäude wurde in zwei Bauabschnitten erstellt. Der südliche Gebäudeteil stammt aus dem Jahre Der zweite Teil im Norden wurde im Jahre 1965 angebaut. Anzahl der Geschoße: 4 + Kellergeschoß, jew. ca. 3,6 m Nettogrundfl äche: m 2 Wärmeübertragende Hüllfl äche: m 2 Bruttovolumen: m 3 Nettovolumen: m 3 Bauweise: - Stahlbetonbau, mit Mauerwerksausfachungen - Holz- und Stahlfenster, mit 2-fachverglasung teilw. mit/ohne Isolierung - Außenfassaden und Dach, ohne Wärmedämmung gem. Stand der Technik Flachdach-Aufbau von außen nach innen: Bitumenabdeckung Leichtbetondecken Querbetonsrippen Remydecken Energiebezug: über Fernwärme 6 Bestand

7 PROJEKT C 2,95 Ansicht Nord Ansicht Süd Bestand 7

8 C 103 a GF: 31,65 m 2 RU: 22,96 m Büro C 104 GF: 12,20 m 2 RU: 14,02 m Flur GF: 21,81 m 2 RU: 32,53 m C 103 b GF: 34,46 m 2 RU: 24,11 m Büro C 105 GF: 14,27 m 2 RU: 15,31 m LH 3,05 LH 3,075 Flur C1 F 001 GF: 54,10 m 2 RU: 42,48 m LH 3,34 Flur C1 F 002 GF: 89,42 m 2 RU: 63,60 m Treppenflur C1 TF 004 GF: 41,17 m 2 RU: 32,91 m Technik Labor C 106 GF: 29,48 m 2 RU: 21,72 m Treppenflur C1 TF 001 GF: 21,92 m 2 RU: 20,76 m Holzpodest Technik Labor C 107 GF: 20,14 m 2 RU: 18,58 m Gestühl ausbauen 9 Reihen á 9 Plätze Gestühl ausbauen 10 Reihen á 10 Plätze LH 3,04 Hörsaal C 120 GF: 89,70 m 2 RU: 39,10 m WC GF: 3,27 m 2 RU: 7,63 m Foyer GF: 111,84 m 2 RU: 43,88 m Hörsaal C 116 GF: 91,29 m 2 RU: 39,85 m Hörsaal C 115 GF: 26,95 m 2 RU: 22,88 m Hörsaal C 113 GF: 96,26 m 2 RU: 41,37 m Hörsaal C 112 GF: 27,09 m 2 RU: 22,72 m Hörsaal C 111 GF: 117,92 m 2 RU: 47,21 m 2 Stg. á 15 Lager C 119 GF: 18,34 m 2 RU: 17,62 m WC C 117 GF: 9,21 m 2 RU: 15,35 m WC C 110 GF: 23,62 m 2 RU: 21,22 m Treppenflur C1 TF 002 GF: 3,82 m 2 RU: 8,77 m Vorraum Mensa GF: 88,75 m 2 RU: 37,80 m Hörsaal C 125 GF: 327,40 m 2 RU: 76,23 m Küche C 123 GF: 51,33 m 2 RU: 30,62 m Spülraum C 124 GF: 30,84 m 2 RU: 23,50 m Treppenflur C1 TF 003 GF: 7,60 m 2 RU: 13,30 m 375 6, , Holzpodest 3, Stufe 30 cm Grundriss EG 1 Hörsaal 2 Seminar 3 Mensa 2 1 B B OBJEKT: Hochschule Augsburg Bauteil C PLANINHALT: Ebene 1 Bestand nach Aufmaß MASSSTAB: 1/200 BLATTNR.: 2 GEZ.: PE DAT.: G I L G, P E E R, W O L F F A R C H I T E K T E N BAHNHOFSTR. 12, AUGSBURG TEL 0821/36136, FAX 0821/ Untersuchungsbereich Der betrachtete Bereich der Untersuchung bezieht sich nur auf das C-Gebäude, die Mensa wurde dabei nicht berücksichtigt. Aufgrund der völlig differenzierten Nutzung ist es notwendig, ein eigenes energetisches Konzept für den Bereich der Mensa zu entwickeln. 8 Bestand

9 Flur C2 F GF: 133,78 m RU: 81,46 m LH 3,205 Flur C1 F 001 S = 14,5 FB: <Fertigboden> 2 GF: 4,19 m AF: 0,00 m 2 EGF: 4,19 m 2 LH 3,32 LH 3,32 LH 3,09 Flur C2 F GF: 91,45 m RU: 68,09 m Treppenflur C2 TF GF: 21,62 m RU: 20,51 m Büro C 213 c 2 GF: 12,02 m RU: 14,10 m Treppenflur C2 TF GF: 29,95 m RU: 25,16 m Vorraum C 210 V 2 GF: 24,14 m RU: 30,02 m Hörsaal C GF: 89,70 m RU: 39,10 m WC C 218 a 2 GF: 3,27 m RU: 7,63 m Büro C GF: 30,92 m RU: 24,26 m Büro C GF: 30,32 m RU: 24,23 m Büro C 216 a 2 GF: 29,88 m RU: 23,73 m Büro C GF: 30,18 m RU: 24,25 m Büro C GF: 26,45 m RU: 22,75 m Büro C 213 a 2 GF: 35,00 m RU: 25,31 m Büro C GF: 30,66 m RU: 24,08 m Büro C GF: 27,51 m RU: 23,55 m Büro C GF: 34,58 m RU: 25,71 m Lager C GF: 10,08 m RU: 14,20 m WC C GF: 17,90 m RU: 19,06 m Büro C 213 b 2 GF: 17,67 m RU: 16,98 m Büro C GF: 34,07 m RU: 23,35 m Büro C 210 a 2 GF: 22,89 m RU: 19,14 m WC C GF: 8,48 m RU: 13,06 m WC C 209 a 2 GF: 15,21 m RU: 17,26 m Zuschauerraum C GF: 108,56 m RU: 52,75 m PROJEKT C C ,16 m 2 103,38 m 2 C 220 Holzpodest C ,04 m 2 12,09 m 2 24,35 m 2 31,99 m 2 C 221 8,56 m 2 C2 TF ,04 m 2 46,95 m 2 C ,24 m 2 A 145,43 m 2 A C2 F ,57 m 2 35,20 m 2 C ,46 m 2 C2 F ,14 m 2 47,11 m 2 C 216 Aufzug 9,27 m 2 9,42 m 2 33,42 m 2 14,99 m 2 34,62 m 2 C 216 a 14,67 m 2 32,09 m 2 C ,20 m 2 C2 F ,69 m 2 C ,09 m 2 42,08 m 2 C 213 a 18,48 m 2 13,10 m 2 20,10 m 2 34,43 m 2 31,25 m 2 38,53 m 2 C 213 b 14,58 m 2 C ,12 m 2 C ,72 m 2 C ,92 m 2 118,80 m 2 38,18 m 2 B B C ,55 m 2 26,98 m2 2 26,45 m C2 F ,91 m 2 C 210 a 18,62 m 2 C2 TF ,27 m ,55 m 29,82 m2 C 209, C 209 a 27,91 m 2 C2 TF 002 C 209 a 31,12 m 2 14,24 m 2 Zonierung 1OG Zonierung IST - Bestand Nach der gesamtenergetischen Bewertung der DIN V werden Gebäude in Zonen aufgeteilt. Die Zonen richten sich nach der Nutzung der einzelnen Räume. Durch das Nutzungsprofi l wird der Energiebedarf beeinfl usst. Nach DIN V werden nutzungsspezifi sche Festlegungen getroffen wie z.b. Raumbelegung, Anzahl der Personen, Nutzungszeiten, Anforderungen an Temperaturen, Anforderungen an Beleuchtung, etc.. Zone Unbeheizt Zone Heizung Zone Erschließung Zone Sanitär Zone Besprechung Zone Hörsaal Zone Büro Zone Lager Bestand 9

10 Dach Keller Fenster Bestandsdokumentation und Schwachstellenanalyse Um einen integralen Planungsansatz verfolgen zu können und individuell auf die Problemstellungen und Anforderungen eines Gebäudes eingehen zu können, wurde der Bestand analysiert. Raumhöhen auf. Fenster: Auf der Ostseite des Gebäudes sind großfl ächige Holzfenster mit 2-Scheibenverglasung ohne jegliche Fensterdichtungen verbaut. Auf Basis dieser Gebäudeanalyse basiert das vorgestellte energetische Konzept. Dachaufbau: Bitumenabdeckung Leichtbetondecken Querbetonschotten Remydecken Keller: Der wird wird nur zu LAgerzwecken genutzt und weist sehr niedrige 10 Bestand

11 PROJEKT C Fassade Vorbauten Eingang Thermografphieaufnahmen Um die Schwachstellen analysieren zu können, wurden Thermographieaufnahmen gemacht. Bei der Thermographie wurde neben den üblichen und erwarteten Schwachstellen eines Gebäudes diesen Alters, wie den deutlichen Wärmebrücken an sämtlichen Fenstern und Ein-/Ausgangstüren, sowie dem Anschluss der Attika an die Fassadenfl ächen, vor allem die schlechte Wärmedämmung des kürzlich erst angebauten außenliegenden Fahrstuhls deutlich. Des Weiteren birgt natürlich die schon seit langem vorhandene, Übergangsbrücke zum Bau A, ein hohes Wärmeverlustpotential. Der Fahrstuhl stellt eine massive Kältebrücke zu den Fluren an der Westseite des Gebäudes dar, wie unschwer an den Thermographieaufnahmen zu erkennen ist. Um eine bessere Dämmung der Brücke zu gewährleisten, müsste an den opaken Bauteilen eine Form der außenliegenden Wärmedämmung aufgebracht werden, die Fenster sind durch eine Wärmeschutzverglasung zu ersetzen. Beide Seiten der Brücke wären zum Beispiel durch zusätzliche Türen thermisch abzutrennen. Zur Beseitigung der Wärmebrücken an Fassaden und Fenstern soll an anderer Stelle Stellung genommen werden. Bestand 11

12 Zusammenstellung der gemittelten U-Werte der Aussenbauteile Thermische Qualität der Bauteile Für die Berechnung des Bestandes nach DIN V wurden die Bauteile aufgrund ihrer thermischen Qualität untersucht. Das C-Gebäude weist sehr differenzierte Wandaufbauten auf. Die U-Werte der Aussenwandbauteile weisen sehr schlechte U-Werte von 1,46-1,55 W/m²K auf. 12 Bestand

13 PROJEKT C Bestand 13

14 Primärenergiebedarf [kwh/(m2a)] Gebäude Ist-Wert: 445,19 EnEV-Anforderungswert: 298,44 Energetische Qualität der Gebäudehülle H T ' [W/(m2K)] Gebäude Ist-Wert: 1,56 (Zonen mit Solltemp. < 19 )** 0,00 Anforderungswert: 1,52 (Zonen mit Solltemp. < 19 )** 0,00 Energiebedarf des Bestandsgebäudes nach DIN V Energiemenge, die unter genormten Bedingungen (z.b. mittlere Klimadaten, defi niertes Nutzerverhalten, zu erreichende Innentemperatur, angenommene innere Wärmequellen) für Beheizung, Lüftung und Warmwasserbereitung (nur Wohngebäude) zu erwarten ist. Der tatsächliche Verbrauch weicht in der Regel wegen der realen Bedingungen vor Ort (z.b. örtliche Klimabedingungen, abweichendes Nutzerverhalten) vom berechneten Bedarf ab. Die Energiebedarfsberechnung gibt Aufschluss über den gesamtenergetischen Zustand eines Gebäudes. Nur über die Verbrauchsdaten lässt sich dieser Zustand nicht bewerten, da dieser Wert sehr stark von den Nutzern abhängig ist. Das C-Gebäude weist einen sehr schlechten Primärenergiebedarf von 445,19 kwh/(m²a) auf. Der gesamtenergetische Zustand ist damit als sehr mangelhaft zu bewerten. 14 Bestand

15 PROJEKT C 1. Konventionelle Fensterlüftung Lüftung Heizung Vorteil Nachteil Fensterlüftung, manuell zu öffnen und zu schließen Abluftanlage im Sanitärbereich Heizkörper unterhalb der Fenster (Bestand) Kostengünstig Individuell Keine Wärmerückgewinnung Unkontrollierte Be- und Entlüftung 2. Teilautomatisierte Fensterlüftung Lüftung Heizung Vorteil Nachteil Teilautomatisch über motorisch gesteuerte Fenster oder Klappen ergänzend Fensterfl ügel für manuelles Öffnen und Schließen freie Lüftung und Notlüftung Abluftanlage im Sanitärbereich Heizkörper unterhalb der Fenster (Bestand) Kostengünstig Individuell Keine Wärmerückgewinnung 3. Natürliche Be-/Entlüftung (Querlüftung) Lüftung Heizung Vorteil Nachteil Querlüftung der Hörsäle mit bestehenden Entlüftungsschächten Automatisches Öffnen und Schließen der Fenster oder Klappen ist erforderlich (Abstimmung RWA-Anlage). Betriebsweise mit Belüftung der Hörsäle durch Überströmöffnungen vom Gang aus und Entlüftung über die Fassade möglich, z.b. im Sommer bei hoher Einstrahlung/hohen Temperaturen der Fassade (Abluftöffnungen im Gang müssen geschaffen werden). Abluftanlage im Sanitärbereich Heizkörper unterhalb der Fenster (Bestand) Freie Nachtkühlung Keine Wärmerückgewinnung Zu geringe Luftmengen für Hörsaal Abstimmung Brandschutz, Schallschutz Um eine optimierte Sanierungsstrategie nach verschiedenen Gesichtspunkten zu entwickeln, wurden in den unterschiedlichsten Bereichen Varianten untersucht. Ein gute Luftqualität beeinfl usst das Lern- und Lehrklima in Schulen positiv. Ein Raumklima außerhalb des Komfortbereichs führt dagegen zu Leistungsminderung. Speziell im Winter stehen angenehme Raumtemperaturen und eine gute Luftqualität bei Schulen mit konventioneller Fensterlüftung und Heizkörpern jedoch im Widerspruch zu einem niedrigen Wärmeverbrauch. Lüftungskonzept Ziel einer Lüftungsanlage ist es, eine hohe Raumluftqualität zu erreichen. Lüftungskonzept für Hochschulbauten Speziell für die Anforderungen an die Raumluftqualität im Hochschulbau wurden mögliche Varianten untersucht. Projektentwicklung 15

16 4. Querlüftung, mechanisch unterstützt Lüftung Heizung Vorteil Nachteil Abluftanlage Belüftung über Fenster/Klappen oder schallgedämmte Zuluftventile Querlüftung der Hörsäle mit bestehenden Entlüftungsschächten und Überströmöffnungen in den Gang und mechanischer Entlüftung über Abluftbereiche WC, Sanitär, Elektro Automatisches Öffnen und Schließen der Zuluftfenster/-klappen bzw. der Zuluftventile Abluftanlage im Sanitärbereich Heizkörper unterhalb der Fenster (Bestand) Gesteuerte Lüftung Keine Wärmerückgewinnung Zu geringe Luftmengen für Hörsaal Abstimmung Brandschutz, Schallschutz 5. Zentrale kontrollierte Be-/Entlüftung mit Wärmerückgewinnung Lüftung Heizung Vorteil Nachteil Zentrales Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Luftkanalnetz mit Luftverteilung über Steigschächte horizontale Verteilung in den Hörsälen und Büros Zuluft und Abluft in den Hörsälen Eventuell Überströmung Lüftung von Hörsälen in Gang-, Ausstel-lungsbereich Abluftanlage im Sanitärbereich Heizkörper unterhalb der Fenster (Bestand) Kontrollierte Lüftung Hocheffi ziente Wärmerückgewinnung Vorerwärmung der Außenluft Geringere Systemtemperaturen für die bestehende Wärmeübertragung Hohe Investitionskosten gegenüber freien Lüftung Geringe Wartungskosten gegenüber dezentraler Lüftungsanlage Aufwändige individuelle Raumregelung oder sehr eingeschränkte raumspezifi - sche Regelungsmöglichkeiten Abgehängte Decke für Luftkanäle mit Einbauten Abstimmung Brandschutz, Schallschutz Für das Gebäude C der Hochschule Augsburg mit dem Schwerpunkt einer energieeffi zienten Gebäudesanierung kommen folgende Varianten in die engere Wahl: 2. Dezentrale Anlage mit Wärmerückgewinnung pro Hörsaal 1. Semizentrale Anlage mit Wärmerückgewinnung mit 1.1. Aufstellort für alle Geräte oberste Geschossdecke bzw. Dach 1.2. Aufstellort Gerät für Hörsäle EG Kellergeschoss Aufstellort Geräte für Hörsäle 2.OG, 3. OG Oberste Geschossdecke bzw. Dach 16 Projektentwicklung

17 PROJEKT C 6. Dezentrale kontrollierte Be-/Entlüftung mit Wärmerückgewinnung Lüftung Heizung Vorteil Nachteil Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung - pro Hörsaal (dezentral) oder - pro Nutzungszone (semizentral) Kurze, dezentrale Luftkanalnetze Außenluft, Zuluft, Abluft, Fortluft und Gerät pro Hörsaal Abluftanlage im Sanitärbereich Heizkörper unterhalb der Fenster (Bestand) Kontrollierte Lüftung Einfache individuelle Raumregelung Wärmerückgewinnung Keine Installationsschächte Lüftung erforderlich, sehr kurzes Netz Keine Vorerwärmung der Außenluft Geringere Systemtemperaturen für die bestehende Wärmeübertragung Hohe Investitionskosten Großer Wartungsaufwand durch Anzahl der Geräte Geringere Wärmerückgewinnung als bei zentraler Anlage Abstimmung Brandschutz, Schallschutz Integration der Durchlässe in die Fassade Projektentwicklung 17

18 Variante 1 System Wärme Kälte Regenerativer Energietauscher Temperaturwirkungsgrad über 92% mit Feuchterückgewinnung elektrische Kompressionskälteanlage Wechselnde Be- und Entladung von Akkumulatoren Variante 2 Lüftung mit adiabater Verdunstungskühlung im Sommerbetrieb System Wärme Kälte Rekuperator mit zweistufi ger Wärmerückgewinnung Temperaturwirkungsgrad über 78% ohne Feuchterückgewinnung adiabate Verdunstungskühlung Indirekte Kühlung der Außenluft durch Befeuchtung und durch Abkühlung der Abluft längs des Luftweges durch den rekuperativen Wärmeübertrager. Gemeinsame Kriterien der Lüftungsanlage Teilklimaanlage Aufstellort Auslegungsvolumenstrom Kanalsystem Hauptkanal Abzweigkanal Regelung Ergänzung Versorgung mit Außenluft (hygienischer Luftwechsel) Nacherwärmung der Zuluft über Heizkörper mit der Funktion der Kühlung Außenaufstellung, Flachdach m³/h Versorgung aller Geschosse (Hörsäle und Büroräume) Vertikales, zentrales Kanalsystem Horizontales Kanalsystem pro Geschoss, Verlegung im Flur Luftauslässe in abgehängter Decke an Innenwand zum Hörsaal CO 2 -abhängige Volumenstromregelung Bedarfsabhängige Regelung Ein Sensor in der Abluft der Lüftungsanlage erfasst die Kohlendioxidkonzentration der Luft. Der Volumenstrom der Lüftungsanlage wird bedarfsabhängig geregelt. Freie Nachtlüftung 18 Projektentwicklung

19 PROJEKT C Standort der Lüftungsanlage Der Standort für das zentrale Lüftungsgerät soll auf der Dachebene liegen. Hierbei ist eine statisch machbare und zugleich wirtschaftliche Lösung Voraussetzung. Dieser Punkt kann ohne weitere externe Hilfestellung nicht im Rahmen der Gruppenarbeit erarbeitet werden. Die dezentrale Versorgung wurde nicht weiter betrachtet, da die Instandhaltungsund Betriebskosten höher ausfallen als bei einer zentralen Anlage. Die Wärmerückgewinnung ist auf Grund der zentralen gewählten Anlagentechnik höher als bei einer dezentralen Anlagentechnik. Da die oberste Geschoßdecke bzw. die Dachfl ächenkonstruktion keine hohen zusätzlichen Lasteinträge vermuten lassen (v.a. als Punktlasten), ist möglicherweise eine nicht näher beschreibbare Zusatzkonstruktion in Form einer Stahlträgerkonstruktion o.ä. notwendig. Projektentwicklung 19

20 Variante 1 Variante 2 Variante 4 Variante 5 Gebäudehülle Die Systemgrenze wurde in Variantenstudien untersucht und nach wichtigen Gesichtspunkten bewertet. Variante 1 - Vorschlag Ursprünglich geplante Sanierung + Kosten - Ökologie - Bauphysik - Wärmebrücken (v.a. im Attika- und Keller-Bereich) - Innenliegende Entwässerung Variante 2 - Vorsatzschale Wärmebrücken Dach optimiert durch neue Dachkonstruktion Wärmebrücken Keller / Fundament durch Perimeter- bzw. Innendämmung optimiert Dachentwässerung aussenliegend Technik (RLT) kann auf Dach positioniert werden + Bauphysik + Ökologie + Wärmebrücken optimiert + Technik - Kosten Variante 3 - Innendämmung - Wärmebrücken - Bauphysik - Kosten 20 Projektentwicklung

21 PROJEKT C Variante 3 Variante 6 - Raumverlust - Dämmstärke begrenzt Variante 4 - Doppelfassade NO - Kosten - falsche Orientierung - Brandschutz - Schallschutz Variante 5 - Doppelfassade NO + Pufferzone SW - Kosten - falsche Orientierung - Brandschutz - Schallschutz - Wärmebrücken + solare Gewinne können optimal genutzt werden Variante 6 - Vorsatzschale (Holzkonstruktion) Dach optimiert durch neue aufgedoppelte Dachkonstruktion Wärmebrücken Keller / Fundament durch Perimeter- bzw. Innendämmung optimiert Dachentwässerung aussenliegend Technik (RLT & PV) kann auf Dach positioniert werden, da Tragfähigkeit optimiert + Bauphysik + Ökologie + Wärmebrücken optimiert + Technik - Kosten Projektentwicklung 21

22 Variante I Variante II Variante III Fassadenstudien Variante 1: Auf der SW-Seite des Gebäudes werden alle alten Holzfenster durch neue Passivhausfenster mit Öffnungsfl ügeln ersetzt und mit einem feststehenden, Licht lenkenden Sonnenschutz aus vertikal angeordneten Lamellen versehen. Diese Variante des Sonnenschutzes wurde auch in der Endfassung gewählt, da aufgrund der Orientierung des Gebäudes mit einer starken solaren Einstrahlung zu rechnen ist, welche mit der senkrechten Anordnung von Lamellen optimal gesteuert werden kann. Dadurch kann eine Überhitzung des dahinter liegenden Flurbereiches verhindert werden. Variante 2: Prinzipiell unterscheidet sich diese Variante lediglich in der Fenstergröße von der Variante 1. Alle Fensterbrüstungen im Flurbereich sollen abgebrochen werden, um eine Bodentiefe zu erwirken. Dies würde der natürlichen Belichtung des Flurraumes zu Gute kommen, da die momentane Belichtungssituation wegen des geringen Fensterfl ächenanteils grenzwertig ist. Aus Kostengründen musste diese Lösung jedoch leider verworfen werden. Variante 3: Wie bei Variante 2 wurden alle Fenster 22 Projektentwicklung

23 Ausschnitt für Lüftung Ausschnitt für Lüftung Türe in allen Ebenen PROJEKT C +15,44 +15,79 +14,04 +7,80 +6,20-2,81 3,00 3,00 3, ,00 2, , , , , , ,50 +6,90 +3,45 ±0,00-2,60 2, , ,95 +6,65 +3,45 ±0,00 +10,80 +7,20 +3,60 +0,00 Schnitte Ansicht Ost der SW-Fassade zur Verbesserung der natürlichen Belichtung bodentief geplant. Jedoch wurde hier der feststehende Sonnenschutz durch seitlich verschiebbare Holzläden ersetzt, was der architektonischen Gestaltung des Gebäudes dient. Jedoch musste auch diese Variante wegen der aufwändigen Steuerungstechnik aus Kostengründen gestrichen werden. mit opaken Bauteilen zu versehen. Um dem gestalterischen Anspruch gerecht zu werden, und damit der Fassade eine gewisse Leichtigkeit mit Spiel zu verleihen, müssten jedoch zu viele der Fenster verschlossen werden, was die natürliche Belichtung der dahinter liegenden Räume zu stark beeinträchtigen würde. Aus diesem Grund musste leider auch diese Variante wieder vernachlässigt werden. Variation der Nord-Ost-Fassade: Vor allem aus gestalterischen Gründen, aber auch um die Transmissions-Wärme-Verluste zu minimieren, wurde eine Studie erstellt, um einige der Fensterfl ä- chen nachträglich zu verschließen, und Projektentwicklung 23

24 Sonnenschutz An der für den sommerlichen solaren Eintrag eher kritischen Süd-Westfassade werden die Varianten von automatisch gesteuerten, waagrechten bzw. senkrechten Lamellen untersucht. Die vertikal angeordneten Lamellen lassen eine bessere Tageslichtausnutzung zu und ermöglichen eine gewisse Lichtlenkung innnerhalb eines festgelegten Rahmens (Situation: Lichtlenkung bzw. Lichtstreuung durch nutzerbedienbare Vertikallamellen für den Fall der Entwurfspräsentation bzw. Ausstellung im Flurbereich). Eine Integration in die vorgehängte Fassade verspricht gestalterisch ansprechende Lösungen. Als kostenaufwendige High-Tech-Variante könnten die Fenster aus gestalterischen Gründen bodentief vergrößert werden. Weitergehende Untersuchungen zum Thema Tageslichtlenkung durch Prismengläser, verspiegelte mehrstufi ge Lamellenpakete etc. werden aufgrund der Nutzungsanforderungen, und der geringen Raumtiefe des Flurs als nicht sinnvoll und nicht zielführend erachtet. Der Lösungsansatz, die westseitige Verschattung mit Schiebeläden zu erreichen, wird fallengelassen, da sich derartige Systeme für diesen Anwendungsfall als zu ungünstig erweisen (Steuerungs- und Antriebsfrage ungeklärt, mangelnde Do- 24 Projektentwicklung

25 PROJEKT C Sonnenschutz für die Westseite: Um in den Übergangsmonaten eine sommerliche Überhitzung zu vermeiden, eignet sich an der Westfassade besonders ein vertikaler Sonnenschutz. Ostund -Westfassaden werden von einer niedrig stehenden Sonne bestrahlt. Die Einstrahlung ist durch den niedrigen Einstrahlungswinkel sehr hoch, die Refl exion an den Scheiben dadurch sehr gering. Durch eine Verschattung mit vertikalen Lamellen mit einstellbarem Winkel können die Sonnenstrahlen abgefangen werden und im Rauminneren fällt genügend Tageslicht ein, der Ausblick wird nicht einge- Projektentwicklung 25

26 WB I WB II WB II WB II WB II WB II Wärmebrücke Attika WB I Wärmebrücke Rippe WB II WB I WB I Detail - Hülle Sanierung Dach Aus der Analyse des Gebäudes ist neben den Bodenplatten zum Erdreich besonders der Bereich des oberen Gebäudeabschlusses aufgefallen. Die auf den ersten Blick einfach erscheindende Dämmung auf einer unverändertenobersten Geschossdecke kann aus unserer Sicht nicht für ein modernes Gebäude in Frage kommen. Um diese Behauptung zu stützen und um konsequente Lösungen zu fi nden, wurde dieser Punkt genauer untersucht. Eine konsequente Führung der Dämmebene führt zu gestalterischen und statischen Überlegungen. 26 Projektentwicklung

27 PROJEKT C WB I psi = 0,20 W/mK WB II psi = 0,37 W/mK WB II Die Anforderung an den Feuchteschutz frsi = 0,87 werden eingehalten! Die minimale Oberfl ächentemperatur beträgt 16,96 C. WB II Das Oberfl ächen-temperaturprofi l Detail Hülle Sanierung Dach Bauphysikalische Untersuchung im Dachbereich: Die Wärmebrücken WB I und WB II stellen hinsichtlich des Schimmelrisikos kein Problem dar. Allerdings hinsichtlich der Behaglichkeit und vor allem in Bezug auf den energetischen Standard, kann diese Konstruktion dem heutigen Anspruch nicht gerecht werden. Bei einer Dämmschichtdicke von 24 cm und einem U-Wert von 0,13 W/m2 K ergibt sich für die Dachfl äche ein H T -Wert von 137 W/K. Durch die Wärmebrücken verschlechtert sich der H T -Wert auf 293 W/K, d.h der tatsächliche U-Wert für das Dach, würde nur 0,28 W/m 2 K betragen. Dies würde einer ungestörten Dämmschichtdicke von etwa 12 cm entsprechen. Projektentwicklung 27

28 Thermografi eaufnahme des Aufzugschachtes Aufzugschacht Der nachträglich angebaute, externe Aufzugschacht auf der Süd-West-Seite des Gebäudes stellt in Anbetracht auf die Erstellung einer neuen, homogenen thermischen Gebäudehülle einen Schwachpunkt dar. Da das gestalterisch anspruchsvolle äussere Erscheinungsbild des in Sichtbetonqualität ausgeführten Schachtes erhalten werden soll, kann dieser nicht einfach wie die anderen Gebäudeteile in ein WDV-System eingepackt werden, sondern es gilt eine thermische Trennung zum Hauptgebäude zu erstellen, um den Aufzug aus der beheizten Hülle auszuklammern. Hierzu wurden verschiedene Konzepte erarbeitet (siehe Skizzen). Die sinnvollste Alternative stellt hierbei das Einfügen einer zweiten Ebene der Aufzugs- Schiebetüre dar, welche zusammen mit der eigentlichen Aufzugstüre angesteuert wird, und im geschlossenen Zustand die beiden Bauteile voneinander thermisch trennt. Auf diese Maßnahme konnte jedoch im Rahmen der Studienarbeit nicht konkreter eingegangen werden, so dass sie in der Kostenanalyse vernachlässigt wur- 28 Projektentwicklung

29 PROJEKT C Varianten für den Umgang mit der thermischen Trennung des Aufzugschachtes de. In der energetischen Bilanz wurde der Aufzugsraum nicht mit zum beheizten Volumen gerechnet, so dass im Zuge der Realisierung der Maßnahme eine weitere Verringerung des Heizwärmebedarfs des Gebäudes zu erwarten ist. Selbiges gilt für den Anschluss des Übergangs zum Gebäude A. (In der Detailplanung müsste auf diesen Punkt Rücksicht genommen werden.) Projektentwicklung 29

30 Brandschutzkonzept: Erörterung des Brandschutzkonzepts mit Herrn Habermeier von der Berufsfeuerwehr Augsburg. Herr Habermeier macht darauf aufmerksam, dass folgende Abschätzungen auf Basis der erstmalig vorgelegten Konzeptpläne durch die Mastergruppe generell keinen verbindlichen Charakter haben können und eine ausführliche Bewertung des Brandschutzkonzepts grundsätzlich nur schriftlich im Zusammenhang mit dem Baugenehmigungsverfahren erfolgen kann (Brandschutznachweis durchentsprechend Berechtigten). 1. Anleiterung: Grundsätzlich bestehen auf der Flurseite des Gebäudes keine Anforderungen an eine Anleiterbarkeit der Fenster, da der Flur mit den bestehenden Gebäudetreppenhäusern als Bestandteil des 2. Rettungswegs dies nicht erfordere. Begründung: Der Flur wird nicht als Aufenthaltsraum gesehen. Wenn im Brandfall der Flur benutzbar bleibt und mindestens eines der beiden inneren Treppenhäuser sicher begehbar ist, so besteht keine Notwendigkeit anzuleitern, da die Personen dann ohne fremde Hilfe das Gebäude verlassen können. Es bestehen keine Bedenken gegen die Installation eines fest montierten Sonnenschutzes auf der 30 Projektentwicklung

31 PROJEKT C 2. Fluchtweg 1. Fluchtweg keine Brandschutzanforderung! keine Brandschutzanforderung! Brandabschnitt F90 40, ,49 2. Fluchtweg 2. Fluchtweg 1. Fluchtweg 1. Fluchtweg Brandschutzkon HS Augsb "Projek ohne Mass Variante Flurseite. Der 1. Rettungsweg aus den Aufenthaltsräumen über den vorgesehenen Fluchtbalkon hat die höhere Priorität. 2. Trennwände: Die Trennwand zwischen Flur und Aufenthaltsräumen dient gleichzeitig der Trennung verschiedener Nutzungseinheiten wie Hörsäle, Seminarräume, Büros etc. Wenn dies nicht widerlegt werden kann, so muss diese nach BayBO eigentlich in F-90 ausgeführt sein. Im vorliegenden Fall ist aber eine Abweichung denkbar, so dass z.b. aufgrund des Bestandsschutzes F-30 genügen könnte. Der Einbau von Oberlichtern muss demnach auch mindestens Glas in G-30 aufweisen. Werden Teile der Öffnungen niedriger als 1,70 m über Höhe FFB positioniert, so wird voraussichtl. F-30 gefordert. Ebenso müssten die Trennwände der Räume untereinander (also Büro-Hörsaal etc.) eigentlich in F-30 ausgeführt werden. Dies bedeutet eine entsprechend hohe Anzahl von Brandschutzklappen entlang der Lüftungsstränge. 3. Türen: Die jeweiligen Flurabschlußtüren an den Kopfenden zu den Treppenhäusern sind mind. als RS-Tür auszuführen (derzeit wohl im Bestand bereits erfüllt). Unklar ist die Situation des nördl. Treppen- Projektentwicklung 31

32 hauses, welches in das Eingangsfoyer im EG mündet. Streng genommen müsste dieses als Teil des 2. Rettungweges umlaufende Anforderungen (wohl F-90) erfüllen und somit auch die Türen zur Cafebar bzw. ehemaligen Mensa. Es wird generell angestrebt, im Foyer die Brandlasten so gering wie möglich zu halten (kein Kopierer, keine Ausstellungen mit leicht brennbaren Pappmodellen etc.). 4. Brandabschnitte: Die Tür in der Flurmitte der Geschosse liegt in einer Brandabschnittsebene (kongruent mit der Trennfuge der Bauabschnitte) und kann nicht entfallen. Die Forderung ergibt sich aus der Bay- BO aufgrund der Gebäudelänge und ein evtl. Wegfall ist ohne weitere aufwändige Maßnahmen wie Sprinklerung etc. nicht diskutabel. Die Anforderung würde eigentlich T-90-RS sein, man könnte aber den Bestand (T-30-RS) als Ausnahme genehmigen lassen. Die Brandwand (F-90 mit zusätzlichen Anforderungen) muss über die Dachebene geführt werden. Am Bestand ist die Gebäudetrennwand wohl mindestens bis zum Schnittpunkt der Dachhaut geführt, was bei Begehungen festgestellt wurde (deutliche Aufkantung sichtbar). Ob dies auch zukünftig ausreicht oder diese Trennwand zusätzlich über die Dachebene hinausgeführt werden muss, ist noch zu prüfen. Eine Alternative wäre bei der Dachsanierung ein horizontaler Streifen (beidseitig mind. 1m breit) aus nichbrennbarem Material, welcher einen Brandüberschlag wirksam verhindern kann. 5. Fluchtbalkone: Aufgrund der Gebäudelänge von nicht mehr als ca. 80 m kann ggf. sogar nur mit einer, mittig liegenden außen angebrachten Fluchttreppe gearbeitet werden, wenn auch die nordseitigen Hörsäle z. B. mit einer neu zu erstellenden Tür durch die Außenwand direkt an den Fluchtbalkon angebunden werden. Eine lichte Breite von 1,0 m (mindestens aber 90 cm) der Fluchtbalkone dürfte ausreichen. Die Breite ergibt sich aus der maximalen Bestuhlungsmöglichkeit der Hörsäle es geht hierbei um die maximal denkbare Personenbelegung, nicht um die real oft etwas niedrigere Auslastung. Überprüft werden muss, wo und inwieweit die neue VStättV greift (ab 200 Personen pro Raum ODER als Summe aller auf den selben Flur mündenen Einzelräume in einem Geschoß). Als Material für die Konstruktion könnte verzinkter Stahl ohne zusätzliche Brandschutzmaßnahmen (wie Beschichtungen o.ä.) ausreichen, da sich die Konstruktion in freier Bewitterung befi ndet und die Gefahr bei Außenbauteilen, in den Temperaturgrenzbereich des Stahls zu kommen, eher gering ist (wäre nur denkbar bei lokalem sehr starken Flammendurchschlag an der Fassade unter längerer Dauer). Es bestehen keine eindeutigen Forderungen, bodentiefe Fluchttüren in der Fensterebene der Hörsäle auszubilden. Es müssen also nicht zwangsweise Fensterbrüstungen heruntergebrochen werden, aber es sollte ggf. das Gebot des barrierefreien Bauens berücksichtigt werden. Aufgrund des Nutzungsprofi ls kann bei den Hörsälen jedoch davon ausgegangen werden, dass sich z. B. Rollstuhlfahrer sich gewöhnlicherweise nicht längere Zeit alleine in diesen Räumen aufhalten und somit Hilfestellung durch Anwesende i.d.r. gewährleistet ist. 6. Decken: Die Deckenkonstruktion sollte nach geltendem Recht in F-90 ausgeführt werden (BayBO 2008). Dies ist wohl bei der Bestandskonstruktion der Hohlbalkendecken nicht erfüllt, so dass eine brandschutztechnische Ertüchtigung vorgenommen werden muss. Dieses Thema ist ja bereits in den vorliegenden Unterlagen bearbeitet worden. Als durchführbare Maßnahme kann z. B. eine vollfl ächige unterseitige Bekleidung mit Brandschutzplatten gesehen werden. Zur Berechnung darf der Bestand (v.a. die Ortbetonüberdeckung) mit herangezogen werden, so dass der Deckenquerschnitt insgesamt die Anforderung erfüllen muss. Die Hochschule wird wohl als Gebäudeklasse 5 bzw. Sonderbau 32 Projektentwicklung

33 eingestuft, weswegen eigentlich F-90 gefordert sein müsste. Die neue BayBO 2008 nennt erstmalig neben den beiden Kategorien feuerhemmend (F-30) und feuerbeständig (F-90) die neue mittlere Stufe hochfeuerhemmend (F-60). Die Anwendung der Anforderung hochfeuerhemmend (F-60) ist aber regelmäßig nur bis Gebäudeklasse 4 vorgesehen, weshalb hier eine weitergehende Prüfung notwendig ist, ob dieses überhaupt eine gangbare Alternative sein kann. 2. Fluchtweg Türe RS PROJEKT C 7. WDVS: Herr Habermeier erläutert bzgl. der geplanten Maßnahmen zur thermischen Fassadeninstandsetzung seine Erfahrungen mit WDVS aus Schaumkunststoffen, die sich als nicht unproblematisch erwiesen haben. Die zugelassenen WDVS sind zwar eigentlich als mindestens schwer entfl ammbar eingestuft, tragen aber in der Praxis oft trotzdem zur schnellen geschoßübergreifenden Brandausbreitung bei. Die realen Folgen wurden der Projektgruppe eindrücklich mit Fotomaterial vor Augen geführt. Mindestens im Bereich der Fluchttreppe sowie über den Fensterstürzen muss nicht-brennbares Material wie Mineralwolle o.ä. verwendet werden. Der Brandlast-Aspekt im Zusammenhang mit dem 1. Rettungsweg über Fluchtbalkone kann in unserem Fall also deutlich entwurfsbestimmend sein, da gewisse Systeme von vornherein ausgeschlossen sein dürften (kein Styropor etc.). Türe T 30 RS Brandabschnitt F90 Türe RS 2. Fluchtweg Bestandsschutz - Mit Antrag auf Abweichung F Fluchtweg Lösung Projektentwicklung 33

34 34

35 PROJEKT C Teil 2 Abschlussbericht 35

36 Jahr Energiepolitik Bebauung EnEV EnEV 2009 Verschärfung -30% EEWärmeG Entwicklung des städtebaulichen Rahmenplans mit momentanen Zielsetzungen Beginn Bebauung EnEV 2012 vorraussichtlich Verschärfung -50% Überholter Standard, während der Laufzeit des Sanierungszyklus Ende Sanierungszyklus 1 36 Energetisches Konzept

37 PROJEKT C Primärenergiebedarf Q P EnEV Referenzgebäude vorr. EnEV Anforderung 2009 vorr. EnEV Anforderung 2012 IST Bestand Saniert EnEV Standard Optimiert Passivhausstandard Nachhaltige Zielsetzungen Die Entwicklung der Energiepolitik befi ndet sich im ständigen Wandel. Anfang des Jahres 2007 wurde von der EU Kommession ein Maßnahmenpaket entwickelt, das den Ausstoß von Treibhausgasen bis zum Jahr 2020 um 40% reduzieren soll. Die Umsetzung der Richtlinie soll in mehreren Etappen erfolgen. Mit der nationalen Umsetzung der EU Richtlinie und ihren Fortschreibungen werden die Anforderungen an die Energieeffi zienz von Gebäuden auch in Zukunft verschärft werden. Aus diesen Gründen ist es essentiel wichtig, nicht nur die Anforderungen der momentanen Energiepolitik, sondern auch die zukünftige Entwicklung in die Zielsetzungen zu berücksichtigen. Nur durch eine zukunftsorientierte, strategische Planung, die die zukünftigen energiepolitischen Entwicklungen berücksichtigt, können nachhaltige Konzepte entwickelt werden. Durch diesen nachhaltigen Planungsansatz wird vermieden, dass die Gebäude bereits innerhalb des Sanierungszyklus nach sehr kurzer Zeit nicht mehr dem derzeitigen Stand der Technik entsprechen. Energetisches Konzept 37

38 Zielkriterien Das Zielkriterium für das C Gebäude ist der Passivhausstandard für Nichtwohngebäude. Die Kriterien werden im Folgenden beschrieben. Die Förderwürdigkeit ist für das Projekt ein entscheidendes Kriterium. Abweichend von Passivhauswohngebäuden gelten für Passivnichtwohngebäude, folgende Kriterien: 1. Für den Heizwärmebedarf und die Gebäudeluftdichtheit gelten die gleichen Anforderungen: Heizwärmebedarf Q H (berechnet nach PHPP) ist auf 15 kwh/(m²a), die Gebäudeluftdichtheit (Nachweis des n50-wertes mit Drucktest) ist auf max. 0,6/h zu begrenzen. 2. Für den Primärenergiebedarf wird vorerst kein Grenzwert festgelegt. Er muss jedoch dokumentiert und für die folgenden Bereiche getrennt dargestellt werden: - Heizung: Beinhaltet Heizwärmebedarf, Speicher- und Verteilverluste, sowie Hilfsstrom für Heizung und Lüftung im Winter. Als Richtwert soll für die Heizung 38 Energetisches Konzept

39 PROJEKT C ein PE-Kennwert von 35 kwh/(m²a) nicht überschritten werden. - Passive Kühlung: Beinhaltet Hilfsstrom für passive Kühlung und Lüftung im Sommer, sowie für Verschattungssysteme. Aktive Kühlsysteme werden ausgeschlossen. - Warmwasser: Beinhaltet Warmwasserbedarf, Speicher- und Verteilverluste, sowie Hilfsstrom für Verteilung und Bereitstellung inkl. Solarkreis. - Beleuchtung: Beinhaltet den Strombedarf für Beleuchtung und deren Steuerung. - Sonstige Verbraucher: Beinhaltet alle übrigen Energieverbraucher wie Aufzüge, EDV- und Telefon- Anlagen, Büro- und Kleingeräte, Küchengeräte, Maschinen etc. - Regenerative Stromsubstituierung: Beinhaltet die Stromerzeugung durch regenerative Energiequellen wie Photovoltaik-Anlagen, Windräder etc.. Regenerativ erzeugter Strom wird nicht zur Senkung des Primärenergiekennwertes angerechnet. Energetisches Konzept 39

40 Lüftungsanlage neue Dämmebene WDVS Fluchtbalkon Passivhausfenster Sockeldämmung Berechnungsgrundlagen Die Energiebilanzierung des Gebäudes erfolgt nach dem Berechnungsverfahren des Passivhausinstitutes. Die entsprechenden Berechnungsvorschriften müssen von der EnEV Berechnung angepasst werden. Mit den geplanten Maßnahmen wird der Passivhausstandard erreicht. Das energetische Konzept wird im folgenden erläutert Das heißt zum Beispiel das die Zonierung nach DIN V in der PHPP Berechnung nicht berücksichtigt wird. Das Berechnungsverfahren des PHPP weist eine gute Übereinstimmung mit den tatsächlichen Verbrauchswerten auf, die sich aus der Planung ergeben. 40 Energetisches Konzept

41 PROJEKT C Maßnahmen thermische Qualität der Bauteile Aussenwand Aussenwand Bestand Dämmung WLG 040 U-Wert Dach Beton armiert Heraklith Luftschicht Beton armiert Dämmung U-Wert Bodenplatte Kalksandstein Asphaltestrich Korkdämmplatten Beton U-Wert 490mm 300mm 0,12 W/m²K 250mm 50mm 1100mm 100mm 300mm 0,09 W/m²K 20mm 60mm 20mm 150mm 1,32 W/m²K A/V e - Verhältnis: 0,31 Energiebezugsfläche: 3280m² Aussenwandfläche: 4863m² Umbauter Raum: 15700m³ Energetisches Konzept 41

42 Ausschnitt für Lüftung Ausschnitt für Lüftung Türe in allen Ebenen +15,44 +15,79 +14,04 +7,80 +6,20-2,81 3,00 3,00 3, ,00 2, , , , , , ,50 +6,90 +3,45 ±0,00-2,60 2, , ,95 +6,65 +3,45 ±0,00 +10,80 +7,20 +3,60 +0,00 Schnitte Ansicht Süd Fassade: Wegen der unterschiedlichen klimatischen Anforderungen, werden die Fassaden NO und SW getrennt voneinander betrachtet. Alle opaken Bauteile aller Gebäudeseiten werden jedoch mit einem 30cm starken Wärmedämmverbundsystem versehen, um dem angestrebten Passivhausstandard gerecht zu werden. Im NO werden dem Brandschutzkonzept folgend Fluchtbalkone, in Form einer vorgestellten Stahlkonstruktion mit Außentreppe installiert. Deshalb wurde es erforderlich aus jedem Vorlesungssaal bzw. Seminarbereich eine Ausgangstüre auf den Fluchtbalkon in die Fassade zu integrieren, was einen Abbruch der im Bestand vorhandenen Brüstungen mit dahinter liegenden Heizkörpernischen erfordert. Die übrigen Fenster der NO-Fassade werden durch neue fest verglaste Passivhausfenster mit seitlich angeordneten, opaken Lüftungsfl ügeln ersetzt. Als Sonnenschutz dienen die vorstehenden Fluchtbalkone. Auf der SW-Seite des Gebäudes werden alle alten Holzfenster durch neue Passivhausfenster mit Öffnungsfl ügeln ersetzt und mit einem feststehenden, Licht lenkenden Sonnenschutz aus vertikal angeordneten Lamellen versehen. 42 Energetisches Konzept

43 PROJEKT C Ansicht Ost Ansicht West Ansicht Nord Die Fenster im NW werden genau wie die Fassade im SW behandelt, und bestehen aus einer Festverglasung mit seitlich angeordneten opaken Lüftungselementen. Auf einen außen liegenden Sonnenschutz kann der Orientierung wegen verzichtet werden. Die Fassade im SO wird äquivalent zur SW Fassade behandelt, indem die großen Treppenhausfenster ebenfalls durch neue Passivhaus-Öffnungsfl ügel ersetzt werden, denen ein feststehender Sonnenschutz aus vertikal angeordneten Lamellen vorgelagert wird. Energetisches Konzept 43

44 Gebäudeschnitt Systemgrenze Für die Ausführung der Dämmebene in der Dachkonstruktion wurden zahlreiche Varianten erarbeitet: Die vom Büro Peer vorgeschlagene Variante, die Dämmebene im Dach-Zwischenraum anzuordnen wird aufgrund der damit verbundenen Wärmebrücken nicht weiterverfolgt. Da die äußere Tragschicht der bestehenden Dachkonstruktion keine weiteren Lasten durch eine neue Dämmschicht mit neuer Abdichtungsebene aufnehmen kann, ist auch diese Variante nicht realisierbar, obwohl es eine einfache und kostengünstige Lösung des Problems darstellen würde. Auch der Abbruch der bestehenden Dachkonstruktion bis auf die oberste Geschossdecke, ist in Anbetracht des eng gesteckten Kostenrahmens leider nicht realisierbar. Die einzige, kostenmäßig sinnvolle Alternative, stellt damit das Aufbringen einer weiteren Tragschicht aus 8 cm x 26 cm NHGKIII- Trägern, welche im Abstand von 50 cm über die Gebäude-Querseite verlegt sind, und sowohl auf den Außenwänden, wie auch auf der Flurwand aufl iegen. Diese sind oberseitig mit OSB-Platten verschalt und bilden somit die Unterkonstruktion für die neue Dämmebene aus XPS welche im Gefälle verlegt ist, und 44 Energetisches Konzept

45 PROJEKT C Gebäudeschnitt mit einer neuen Abdichtungsebene die neue Dachhaut bildet. Diese Konstruktion ist zwar mit einem gewissen Materialaufwand verbunden, stellt aber im Vergleich zu den anderen Alternativen, die mit Abstand kostengünstigste Lösung dar. Dass dadurch das beheizte Gebäudevolumen erhöht wird, und damit ein geringer Anstieg des Heizwärmebedarfes zu erwarten ist, kann aufgrund der hohen Dämmwerte und der hohen Luftdichtigkeit des Gebäudes vernachlässigt werden. Keller Um die Verluste ins Erdreich trotzdem begrenzen zu können, wird eine umlaufende Perimeterdämmung im Sockelbereich vorgesehen. Diese soll senkrecht in geeigneter Stärke an den Außenbauteilen angebracht werden, um den Gebäudeumgriff für zusätzliche Gründungsarbeiten (Fluchtbalkone) freizuhalten. Der Aufwand für Erd- und Freilegungsarbeiten wird als gerechtfertigt bewertet. Energetisches Konzept 45

46 Dimensionierungsrichtwerte Lüftungstechnische Anlage Ebene 0/5 Aufstellort RLT-Gerät Ebene 1 Hörsaal Personen 2500 m³/h 2 82 Personen 2050 m³/h Personen 2500 m³/h Ebene 2 Hörsaal 1 ~25 Personen 625 m³/h Ebene 3/4 Hörsaal 1 ~25 Personen 625 m³/h Hörsaal 2 ~25 Personen 625 m³/h Hörsaal 3 ~25 Personen 625 m³/h Hörsaal 4 ~25 Personen 625 m³/h Hörsäle Nord 3x ~25 Personen 625 m³/h Auslegungsvolumenstrom ~ m³/h 46 Energetisches Konzept

47 PROJEKT C Energetisches Konzept 47

48 CO2-concentration [ppmv] ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 ( ) Time [d] Bestand - keine Pausenlüftung Bestand - mit Pausenlüftung CO2-concentration [ppmv] ,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 ( ) Time [d] Saniert - keine Pausenlüftung Saniert - mit Pausenlüftung Saniert - mit Pausenlüftung und Lüftungsanlage CO 2 Belastung in Hörsälen Ein hohes Maß an Bedeutung kommt gerade in Hochschulgebäuden dem CO 2 - Gehalt der Raumluft zu, da eine gute Raumluftqualität sowohl für das körperliche Wohlbefi nden, als auch für die Konzentration- und Aufnahmefähigkeit der Nutzer entscheidend sind. Die DIN gibt daher einen Grenzwert von 1500 ppmv vor. Für den Raum C 111 wurde eine Simulation des CO 2 Gehalts durchgeführt. Dabei wurde von 8-13 Uhr von einer Maximalbelegung des Raumes ausgegangen, von Uhr ist die Belegung 50 %. Die Grafi k oben stellt die Ergebnisse für den Bestand dar. Durch die bestehende Fensterundichtheiten liegen die Werte hier unter ppmv (blau). Mit Fensterlüftung in den Pausen können die Werte auf ca ppm reduziert (orange) werden. Der geforderte Richtwert von 1500 ppm wird jedoch in beiden Fällen überschritten. Für den sanierten Fall mit nur geringfügigen Undichtheiten steigen die Werte ohne Lüftungsanlage und Fensterlüftung sogar einige Tage lang kontinuierlich auf bis zu etwa ppmv an (rot). Mit 48 Energetisches Konzept

49 PROJEKT C CO2-concentration [ppmv] CO2-concentration [ppmv] CO2-concentration [ppmv] ( ) Time [h] ( ) Time [h] ( ) Time [h] Bestand - keine Pausenlüftung Saniert - mit Pausenlüftung Saniert - mit Pausenlüftung und Lüftungsanlage Fensterlüftung in den Pausen lässt sich der Wert auf ca ppmv senken (gelb). Auch hier werden jedoch, wie die Grafi k oben zeigt, die Richtwerte überschritten. Die Installation einer effi zienten Lüftungsanlage ist daher unumgänglich. Nur so kann der Grenzwert der DIN von 1500 ppmv eingehalten werden. Energetisches Konzept 49

50 Grenzwerte für CO 2 -Konzentration in Räumen Pettenkofer-Grenzwert Kohlendioxid = ppm DIN EN 13779: Lüftung in Nichtwohnungsbau Allgemeine Grundlagen und Anforderungen an Lüftungs- und Klimaanlagen, Tabelle 9 50 Energetisches Konzept

51 PROJEKT C Ruhende Tätigkeit Leichte Aktivität 21,7 Liter/h/Person 43,3 Liter/h/Person CO 2 -Berechnungsprogramm des Niedersächsischen Landesgesundheitsamtes exemplarisch für Hörsaal C 406 Raumhöhe 3,3 m Grundfl äche 82 m² Startzeit 08:30 Stoppzeit 09:30 Luftwechselrate 0,3 h-1 CO 2 anfangs 0 ppm CO 2 außen 380 ppm Raumbelegung 25 Personen Ergebnis: Ohne eine maschinelle Be- und Entlüftung wird bei einer ruhenden Tätigkeit bereits nach einer halben Stunde der Grenzwert nach Pettenkofer für die CO 2 -Konzentration von ppm überschritten. Quelle: Energetisches Konzept 51

52 Beleuchtung: Ein großer Anteil am Gesamtstromverbrauch, wird in einem Lehrgebäude typischerweise von der Beleuchtung verursacht. Hier sollte High-End-Technologie verwendet werden, um den Stromverbrauch zu minimieren. Die Beleuchtung soll den tatsächlichen Gegebenheiten nachgeführt werden, also Steuerungsmechanismen beinhalten, die auf Präsenz (Bewegung, Zeitschaltung) und Beleuchtungsstärke reagieren. Die Kontrollmöglichkeiten durch den Nutzer sind hierbei ebenfalls angemessen zu berücksichtigen. 52 Energetisches Konzept

53 PROJEKT C Energetisches Konzept 53

54 Nutzfläche nach EnEV: 5024,0 m 2 Anforderung: Erfüllt? Passivhaus Nachweis Foto oder Zeichnung Objekt: C- Gebäude Standort und Klima: Augsburg München Straße: An der Fachhochschule 1 PLZ/Ort: Augsburg Land: Deutschland Objekt-Typ: Bauherr(en): Straße: PLZ/Ort: Architekt: Straße: PLZ/Ort: Haustechnik: Straße: PLZ/Ort: Hochschulgebäude Baujahr: 1960 Zahl WE: 0 Innentemperatur: 20,0 C Umbautes Volumen V e : 15700,00 m 3 Interne Wärmequellen: 5,2 W/m 2 Personenzahl: 20,0 Kennwerte mit Bezug auf Energiebezugsfläche Energiebezugsfläche: 3280,0 m 2 Verwendet: Monatsverfahren PH-Zertifikat: Erfüllt? Energiekennwert Heizwärme: 14 kwh/(m 2 a) 15 kwh/(m 2 a) ja Drucktest-Ergebnis: 0,3 h -1 0,6 h -1 ja Primärenergie-Kennwert (WW, Heizung, Kühlung, Hilfs- u. Haushalts-Strom): 40 kwh/(m 2 a) 120 kwh/(m 2 a) ja Primärenergie-Kennwert (WW, Heizung und Hilfsstrom): 19 kwh/(m 2 a) Primärenergie-Kennwert Einsparung durch solar erzeugten Strom: kwh/(m 2 a) Heizlast: 13 W/m 2 Übertemperaturhäufigkeit: 0 % über 26 C Energiekennwert Nutzkälte: kwh/(m 2 a) 15 kwh/(m 2 a) Kühllast: 7 W/m 2 Kennwert mit Bezug auf Nutzfläche nach EnEV Primärenergie-Kennwert (WW, Heizung und Hilfsstrom): 13 kwh/(m 2 a) 40 kwh/(m 2 a) ja Wir versichern, dass die hier angegebenen Werte nach dem Verfahren PHPP auf Basis der Kennwerte des Gebäudes ermittelt wurden. Die Berechnungen mit PHPP liegen diesem Antrag bei. Ausgestellt am: gezeichnet: 54 Energetisches Konzept

55 PROJEKT C Wärme Strom 450 Endenergiebedarf in [kwh/m²a] ,2 23,7 15,3 11 IST Bestand Saniert EnEV Standard Optimiert Passivhausstandard Abbildung des Endenergiebedarfs für Wärme und Strom Endenergiebedarf und CO 2 Potenzial Der Klimaschutz und die Senkung der CO 2 -Emissionen zählen zu den zentralen politischen Zielen der Bundesregierung. nimmt einen nicht unerheblichen Anteil von 40 % ein. Daraus entsteht hier eine riesige Chance für die Reduzierung des Energiebedarfs und des CO 2 -Ausstoßes. Bis zum Jahr 2020 sollen 40% des CO 2 - Ausstoßes verringert werden. Die Erzeugung und Nutzung von Energie ist der Schlüssel für einen nachhaltigen Klimaschutz. Für die energiebedingten CO 2 -Emissionen entspricht das 40%-Ziel einer jährlichen Emission von maximal 571 Mio. t CO 2 im Jahr Der Endenergiebedarf im Gebäudesektor Energetisches Konzept 55

56 6,8 Mio ,1 Mio Endenergiebedarf in [kwh/m²a] ,0 Mio 1 Mio 1,5 Mio in [Euro] IST Bestand Saniert EnEV Standard Optimiert Passivhausstandard Gegenüberstellung der Investitionskosten und der Energiekosteneinsparung von 10 Jahren mit einer Energiepreissteigerung von 10% und Energiekosten von 0,085Euro/kWh. Investitionskosten KG Kosteneinsparungen Energetische Mehrkosten Kosten Anmerkungen zur Vorgehensweise bei der Kostenermittlung: KG : Im ersten Schritt wurden die Kostenpunkte der Kostengruppen 200 und 300 (in Anlehnung an DIN 276) für das Lehrund Hörsaalgebäude C 1 ermittelt. Die verschiedenen Einzelmaßnahmen im Rahmen der Gesamtsanierung lassen sich dabei auf unterschiedliche Ursachen bzw. Anforderungen zurückführen. Es wurde soweit als möglich versucht, einen Sockelbetrag für diejenigen Maßnahmen zu ermittlen, die in jedem Fall an diesem Gebäude durchgeführt werden müssen, um aktuellen Ausbaustandards im bayerischen Hochschulbau, dem jeweiligen Stand der Technik sowie den geltenden gesetzlichen Vorschriften zu genügen (BayBO, Brandschutz, EnEV etc.). In der vorliegenden Kostenermittlung werden diese Kosten daher als mehr oder weniger fi x angesetzt auf Basis der geforderten Rahmenbedingungen. Dieser Sockelbetrag beinhaltet also ausdrücklich auch energetische Sanierungsmaßnahmen, die notwendig sind, um die Vorgaben der EnEV einzuhalten bzw. wie vereinbart geringfügig zu unterschreiten. 56 Kosten

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