Stahl+Weiß Büro für SonnenEnergie

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1 EnergieWende-Infotag 2 anlässlich Deutsche Passivhaustage 2012 Energieeffizient-solare & soziale Stadtteilsanierung am Beispiel Freiburg Weingarten, Von der Bugginger Straße 50 erstes zertifiziertes Passiv-Hochhaus BRD über Binzengrün 9 dena EffizienzhausPLUS zur Bugginger Straße 2 In Planung: KfW Effizienzhaus 55 Gemeinsamkeiten und Unterschiede dreier Gebäudestandards bei vergleichbarer Ausgangssituation

2 Ausgangssituation in Freiburg-Weingarten

3 Ausgangssituation in Freiburg-Weingarten Typischer Baustil Mitte 60er Jahre (Baujahr ): viel Stahlbeton (auch an der Fassade), relativ wenig Wärmedämmung (Energie war billig); aber auch: relativ helle Wohnungen und ringsum Balkone Zielsetzung der Freiburger Stadtbau GmbH für den Zeitraum 2007 bis 2017: Stadtentwicklung mit Schwerpunkt auf soziale Aspekte ( Soziale Stadt ) und Energieeffizienz ( EnEff:Stadt ) Quelle:

4 Was bisher geschah: Bugginger Straße 50 Erstes zertifiziertes Passiv-Hochhaus in Deutschland Ausgangssituation für die Realisierung des Passivhausstandards sehr gut: - Sehr niedriges A/V (nach Modernisierung 0,24 m -1 ) - Sehr hohes Gebäude => relativ wenig Verschattung (Bäume und Städtebau) - Laufmeter der Wärmebrücken im kalten Keller verhältnismäßig gering im Verhältnis zur thermischen Hüllfläche - Balkone außen vor das Gebäude gestellt (thermisch weitestgehend entkoppelt) - Sehr kompakte Kubatur => niedriger n 50 -Wert zu erwarten - Sehr günstige klimatische Voraussetzungen Quelle:

5 Grenzwerte der Passivhaus-Kennwerte in Deutschland Spezifischer, auf die Energiebezugsfläche bezogener Energiekennwert Heizung: Q h max. 15 kwh/(m²a) Spezifischer, auf die Energiebezugsfläche bezogener Primärenergiebedarf: Q p max. 120 kwh/(m²a) inkl. Warmwasser, Heizung, Hilfs- und Haushaltsstrom Ergebnis Blower-Door-Test max. 0,6 h -1 (baubegleitende Blower- Door-Tests sinnvoll)

6 Grenzwerte der Passivhaus-Kennwerte und weitere Anforderungen PHI Übertemperaturhäufigkeit im Sommer (> 25 C) max. 10 % der Jahresstunden Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung; Wärmebereitstellungsgrad mind. 75 % (berechnet nach PHPP-Kriterien) U-Werte opaker Bauteile max. 0,15 W/(m²K) U w -Wert max. 0,85W/(m²K) (bevorzugt zertifizierte Fensterelemente) Außerdem hohe Anforderungen an die Dokumentation des Projektes: Detaillierter Nachweis der Wärmebrücken (theoretisch wärmebrückenfreie Konstruktionen) Weitere Punkte wie Energieeffizienz der Lüftungsanlagen, Aufzüge, Beleuchtung etc. Nachweis der verwendeten Dämmstoffe, Fensterkomponenten, RWA-Klappen, Pumpensumpf, Dübel für Dämmstoffbefestigung etc. Einregulierungsprotokoll u.v.m.

7 Steckbrief Passivhaus Bugginger Straße 50 Hochhaussanierung über eine vollständige Entkernung und die Umstrukturierung der Grundrisse. Erneuerung der thermische Hülle, des Schallschutzes, des Brandschutzes, Einhausung der vorhandenen Balkone und Ergänzung über neue Anbaubalkone. Vor Modernisierung Nach Modernisierung Anzahl Wohnungen (im EG div. Nutzung) 90 Anzahl Wohnungen 139 Wohn. -bzw. Nutzfläche [m²] 7217 Wohn. -bzw. Nutzfläche [m²] 7750 Heizenergieverbrauch [kwh/(m²a)] 68 Heizenergiekennwert PHPP [kwh/(m²a)] 15 Bruttorauminhalt [m³] ca Bruttorauminhalt [m³] Oberflächen-Volumen-Verhältnis [m -1 ] 0,24 Oberflächen-Volumen-Verhältnis [m -1 ] 0,24 unterschiedliche Außenwandaufbauten, klassisch verputzt: 4 cm Bestandsdämmung zzgl. 20 cm Wärmedämmung mineralisch (0,044 W/(mK)) inkl. Dübelzuschlag gemittelter U-Wert Außenwände = 0,178 W/(m²K) Kellerdecke Estrich, 6 cm Trittschalldämmung (0,05 W/(mK)), 18 cm Stahlbeton, 20 cm Dämmung (0,08 W/(mK)): U-Wert = 0,247 W/(m²K) Flachdach Estrich, 2 cm TSD (0,04 W/(mK)), 14 cm Wärmedämmung PSE (0,024 W/(mK)), 16 cm Stahlbeton, (zu unbeheiztem Dach als zusätzliche 2. Hülle): U-Wert = 0,15 W/(m²K) 3-Scheiben-Fenster PVC-Rahmen Rehau Geneo U f 1,00 1,06 W/(mK), Glasrandabstandhalter Psi g = 0,038 W/(mK), Glas U g 0,58 0,72 W/(mK)

8 Steckbrief Passivhaus Bugginger Straße 50 Lüftung Nova Universal II, zwei zentrale Geräte mit Wärmerückgewinnung je 5000 m³/h und zusätzlicher Berücksichtigung der freien TRH Lüftung (projektspezifisch WRG 70%) Heizung und Warmwasser Jeweils Fernwärme, Heizkörper zur individuellen Regelung der Raumlufttemperaturen. Luftdichtheit Ergebnis Blower-Door-Test n 50 =0,2 h -1 Heizwärmebedarf 15 kwh/(m²a) berechnet nach PHPP Gebäudeheizlast 11 W/m² berechnet nach PHPP Primärenergiebedarf 112 kwh/(m²a) Wohn-/Nutzfläche für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom berechnet nach PHPP Sonstiges Energieparende Beleuchtung und Aufzüge, Energiespargeräte in den Wohnungen, Stand-by-Schalter, Photovoltaikanlage auf dem Dach mit insgesamt 25 kw peak Weitere Informationen zu diesem Projekt unter Projekt-ID 1905 und Aktuelles Pressearchiv

9 Gerade fertiggestellt: Binzengrün 9 Erfolgreiche Teilnahme am dena-modellvorhaben EffizienzhausPLUS Gleiche Ausgangssituation wie bei Bugginger Straße 50 und zunächst auch als Passivhaus geplant. Im Sommer 2011 durch FSB Änderung der Zielvorgabe zum dena EffizienzhausPLUS u.a. wegen: Fördergeldern bei Altbausanierung /Wohneinheit, Tilgungszuschuss 20 %, kumulierbar mit anderen KfW-Programmen) Qualitätssicherung Planungs- und baubegleitende Überprüfung der energetisch relevanten Bereiche (Luftdichtheitskonzept und -tests, Übereinstimmung ausgeschriebener und verwendeter Dämmstoffe, Einregulierungsprotokolle für Heizung und Lüftung, Thermografieaufnahmen) Öffentlichkeitsarbeit und dena-gütesiegel Veröffentlichung in der Effizienzhaus-Datenbank der dena als eines der energetisch besten Gebäude Deutschlands unter

10 Unterschiede zw. Bugginger Straße 50 und Binzengrün 9 Nachweis dena EffizienzhausPLUS auf Basis der EnEV-Berechnung mit Referenzmodell, das heißt: - Sehr niedriges A/V (nach Modernisierung 0,24 m -1 ) nicht mehr vorteilhaft - Sehr hohes Gebäude => relativ wenig Verschattung (Bäume und Städtebau) kein Vorteil - Laufmeter der Wärmebrücken im kalten Keller verhältnismäßig gering im Verhältnis zur thermischen Hüllfläche nach wie vor positiv - Sehr kompakte Kubatur => niedriger n 50 -Wert zu erwarten stimmt immer noch - Sehr günstige klimatische Voraussetzungen nicht mehr vorteilhaft - Statt Balkonen nun Loggien (Balkonplatte nicht abgesägt) nicht optimal, aber durchaus machbar

11 Grenzwerte denaeffizienzhausplus (Altbausanierung) Jahres-Primärenergiebedarf : Transmissionswärmeverlust: Jahres-Endenergiebedarf: Q P mind. 45 % unter Referenzgebäude H T ' mind. 30 % unter Referenzgebäude Q E mind. 35 % unter Q P Referenzgebäude Nachweis Luftdichtheit Blower-Door-Test n 50 max. 1,0 h -1 Einbau einer kontrollierten Lüftungsanlage (nicht nur Abluft in WC und Bädern!) Rechnerischer Wärmebrückennachweis

12 Grenzwerte denaeffizienzhausplus (Altbausanierung) Zwischenergebnis im Sommer 2011 (Stand Passivhausplanung): Die Anforderung an den Jahres-Primärenergiebedarf wird eingehalten. Die Anforderung an den Jahres-Endenergiebedarf wird zunächst rel. knapp nicht eingehalten. Die Anforderung an die Transmissionswärmeverluste wird deutlich nicht eingehalten. Zwei maßgebliche Gründe Die Architektur sieht zwischen den Fenstern teilweise Paneele mit geringeren Dämmstärken vor und der Wärmebrückenzuschlag aus der Bugginger Straße 50 wird zunächst übernommen (ca. 0,10 W/(m²K)).

13 Optimierung der thermischen Gebäudehülle Fensterpaneele Statt reduzierter Dämmstärke bei den opaken Fensterbänderbereichen wurden Frinorm- Isolierelemente vorgeschlagen. Diese Rahmenaufdopplungen haben bei ca. 86 mm Rahmendicke ein U=0,37 W/(m²K) und Luftschalldämmwerte zw. 34 u. 44 db. 1. Vorteil: die vorhandenen Rohbauöffnungen müssen nicht statisch aufwendig mit massiven Elementen geschlossen werden. 2. Vorteil: der Fensterbauer kann die Elemente schon im Werk einbauen ( Luftdichtheit ) 3. Vorteil: besonders schlanker Aufbau, so dass innen und außen die Fensterbänke durchlaufen 4. Vorteil: nach Anfrage bei der KfW dürfen die opaken Elemente zwischen den Fenstern als Fensterelemente erfasst werden => großes PLUS für H T, da das Referenzgebäude für die Hüllflächen jeweils U W =1,3 W/(m²K) hinterlegt hat (s. dazu auch KfW Technische FAQ 02/2012).

14 Optimierung der thermischen Gebäudehülle Wärmebrücken im Loggiabereich Anders als bei der Bugginger Straße 50 gibt es bei Binzengrün 9 keine vorgestellten Balkone, sondern eingerückte Loggien. Diese wurden umseitig wärmegedämmt. Schnitt durch einen Loggia-Kragarm: Die Loggienplatten wurden oberseitig mit Schaumglas und unterseitig mit Mineralwolle WLG 040 eingepackt. Die Wärmeverluste sind verhältnismäßig gering (Psi = 0,301 W/(m*K), f R,si = 0,84 > 0,7). Der Anteil dieses Wärmebrückentyps am gesamten Wärmebrückenzuschlag beträgt bei 258 lfm. 0,107 W/(m²K) bzw. ein Drittel der gesamten Wärmebrückenverluste (inklusive Fenstereinbau-Wärmebrücken). Für die Balkonplatten mit opaken Wänden kam nochmal ein ähnlicher WB-Zuschlag dazu. Psi-Wert ohne ober- und unterseitige Wärmedämmung: 0,945 W/(m*K). Der Mindestwärmeschutz wird nicht mehr eingehalten (f_rsi-wert < 0,7).

15 Optimierung der thermischen Gebäudehülle Wärmebrücken im Fenstereinbaubereich Teil 1 Gemeinsam mit dem Fensterbauer wurden Optimierungen erarbeitet und berechnet. Die Wärmeverluste im Bereich der Stahlwinkel Psi = 0,058 W/(m*K), ohne Stahlwinkel 0,029 W/(m*K), bei ca. 12 % Anteil der Montagewinkel am Rahmenumfang ergibt sich ein gewichteter Wert von 0,032 W/(m*K). Mit Lohr-Element RF 2-seitig ergibt sich Psi=0,040 W/(m*K) Die Verwendung der Lohr-Elemente ist im Brüstungs- Bereich nicht besser als die herkömmliche Montage mit Winkeln. Mit Lohr-Element R 3-seitig ergibt sich Psi=0,035 W/(m*K)

16 Optimierung der thermischen Gebäudehülle Wärmebrücken im Fenstereinbaubereich Teil 2 Horizontalschnitt durch die Verbindung Von zwei Brüstungsfenstern (s. Foto). Die Verwendung der Lohr-Elemente ist im Brüstungs- Bereich nicht besser als die herkömmliche Montage mit Winkeln.

17 Optimierung der thermischen Gebäudehülle Wärmebrücken im Fenstereinbaubereich Teil 3 Die Lohr-Elemente erwiesen sich bei der Leibungsmontage wie hier Gezeigt als unumgänglich. Der Platz zwischen den Rahmen ist so gering (114 mm), dass die Montagewinkel komplizierter gewesen wären. Letztlich wurde weitestgehend mit Lohr-Elementen montiert.

18 Optimierung der thermischen Gebäudehülle Wärmebrücken im Wärmedämmverbundsystem durch Dübel Bei der Bugginger Straße 50 musste die Wärmedämmung der Fassadendämmung durch die Dübel abgemindert werden. Dadurch konnten die Fassaden-U-Werte im Mittel nicht den Passivhaus- Standardwert von 0,15 W/(m²K) erreichen. Für Binzengrün 9 wurde nun ähnliches vermutet. Aber: Es gab eine relativ neue Zulassung. Zitat Sto AG: Gemäß Zulassung ist bei Verwendung eines Dübels mit Xi-Wert <= 0.001W/K der punktuelle Wärmebrückeneinfluss eines Dübels bei einer Dämmstoffdicke > 150mm gemäß Anlage 6 erst bei n >= 13 Dübel zu berücksichtigen. Eine Abminderung des U-Wertes wäre somit bei maximal 10 Dübeln/m² nicht erforderlich.

19 Optimierung der thermischen Gebäudehülle

20 Steckbrief dena EffizienzhausPLUS Binzengrün 9 Hochhaussanierung über eine vollständige Entkernung und die Umstrukturierung der Grundrisse. Erneuerung der thermische Hülle, des Schallschutzes, des Brandschutzes, teilweise Einhausung der vorhandenen Balkone, teilweise Ausbildung von Loggien. Vor Modernisierung Nach Modernisierung Anzahl Wohnungen (im EG div. Nutzung) 90 Anzahl Wohnungen 105 Wohnfläche [m²] 6815 Wohnfläche [m²] 7400 Heizenergieverbrauch [kwh/(m²a)] 70 Heizenergiekennwert PHPP [kwh/(m²a)] 15 Bruttorauminhalt [m³] ca Bruttorauminhalt [m³] Oberflächen-Volumen-Verhältnis [m -1 ] 0,24 Oberflächen-Volumen-Verhältnis [m -1 ] 0,26 unterschiedliche Außenwandaufbauten, klassisch verputzt: 4 cm Bestandsdämmung zzgl. 24 cm Wärmedämmung mineralisch (0,040 W/(mK)) inkl. Dübelzuschlag gemittelter U-Wert Außenwände = 0,151 W/(m²K) Kellerdecke Estrich, 7 cm Trittschall- und Ausgleichsdämmung 035,16 cm Stahlbeton, 10 cm Dämmung 041: U-Wert = 0,205 W/(m²K) Flachdach Gefälledämmung im Mittel bauphysikalisch 24 cm Wärmedämmung XPS 040, 16 cm Stahlbeton: U-Wert = 0,16 W/(m²K) (ursprünglich geplant: 31 cm 035 mit U=0,11 W/(m²K) 3-Scheiben-Fenster PVC-Rahmen U f 0,99 bzw. 1,00 W/(mK), Glasrandabstandhalter Psi g = 0,033 W/(mK), Glas U g 0,60 W/(mK)

21 Steckbrief dena EffizienzhausPLUS Binzengrün 9 Lüftung Nova Universal II, zwei zentrale Geräte mit Wärmerückgewinnung je 5000 m³/h und zusätzlicher Berücksichtigung der freien TRH Lüftung (projektspezifisch WRG 70%) Also wie in Buggi 50, jedoch kleinere Volumenströme, da 1- und nicht 2-stufig. Heizung und Warmwasser Jeweils Fernwärme, Heizkörper zur individuellen Regelung der Raumlufttemperaturen. Luftdichtheit Ergebnis Blower-Door-Test n 50 =??? h -1 (wird in diesen Minuten ermittelt, Ergebnis erfahren Sie bei der Führung) Heizwärmebedarf 15 kwh/(m²a) berechnet nach PHPP (Berechnung wurde fortgeführt, aber nicht zertifiziert) Sonstiges Energieparende Beleuchtung und Aufzüge, Energiespargeräte in den Wohnungen, Stand-by-Schalter, Windkraftanlage H-Rotor Envento auf dem Dach mit15 kw peak Weitere Informationen zu diesem Projekt unter Aktuelles Pressearchiv und

22 Was noch kommt Bugginger Straße 2 Know-How aus den Schwestergebäuden nutzen für eine energetische und wirtschaftliche Optimierung Hochhaussanierung über eine vollständige Entkernung und die Umstrukturierung der Grundrisse. Erneuerung der thermische Hülle, des Schallschutzes, des Brandschutzes, Einhausung der vorhandenen Balkone und Ergänzung über neue Anbaubalkone, Vergrößerung Gebäudevolumen durch neuen Flügel. Besonderheit: KiTa im Erdgeschoss Grundsätzlich vergleichbares Lüftungskonzept Im Wesentlichen vergleichbare thermische Gebäudehülle, jedoch Reduzierung Fassadendämmung auf 20cm und komplett abgekoppelte Balkone (massiver Vorbau selbsttragend). Wirtschaftlichkeit fassadenintegrierter Photovolaikanlage wird geprüft. Vor Modernisierung Nach Modernisierung Anzahl Wohnungen (im EG div. Nutzung) 90 Anzahl Wohnungen 135 Wohnfläche [m²] 6815 Wohnfläche [m²] 8193 Heizenergieverbrauch [kwh/(m²a)] 70 Heizenergiekennwert PHPP [kwh/(m²a)] 15 Bruttorauminhalt [m³] ca Bruttorauminhalt [m³] Oberflächen-Volumen-Verhältnis [m -1 ] 0,24 Oberflächen-Volumen-Verhältnis [m -1 ] 0,20 *Nutzfläche KiTa EG 726 m²

23 Zwischenstand Werkplanung Deutlich größerer Fensterflächenanteil sorgt für mehr natürliches Tageslicht, schlägt sich aber auch in Transmissionswärmeverlusten nieder und wirkt sich wiederum auf den sommerlichen Wärmeschutz aus: Berechnungsmodelle aus Solar2, rechts mit dem Blickwinkel der Sonne auf einen westorientierten Balkon von BUG2 im Mai um 16:oo Uhr.

24 Was vielleicht noch kommt Binzengrün 34

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!