Passivhaus im Thiepval-Areal

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1 Vortrag am im Forum Kreissparkasse Böblingen 8. Arbeitskreis Energie Sanierung eines Bürogebäudes auf Passivhausniveau Dipl.-Ing. Olaf Hildebrandt ebök GmbH, Schellingstr. 4/2, Tübingen Tel: 07071/ Folie 1 gegründet 1981 Team von 30 Ingenieuren, Architekten, Physiker... Folie 2

2 Einer Umfrage des Umweltbundesamtes zufolge kennen nur etwa 10% der Bürger die Bedeutung des Wortes Nachhaltigkeit irgendwie. Doch fast neun von zehn Angesprochenen finden das, was sie nicht zu erklären vermögen, trotzdem gut. BRAND EINS Alle reden von Nachhaltigkeit Anforderungen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit Dipl.-Ing. Architekt Matthias Fuchs Geschäftsführender Gesellschafter ee concept gmbh Andy Goldsworthy End of Bamboo Folie 3 Effizienzstrategien sind dringend nötig Wärmeverluste werden durch hohen Dämmstandard und Wärmerückgewinnung minimiert. Folie 4

3 Effizienzprinzip gut gedämmt = geringe Wärmeverluste ungedämmt = hohe Wärmeverluste Kein kalter Kaffee konsequente Vermeidung von Wärmeverlusten funktioniert bei der Thermoskanne wie beim Passivhaus Folie 5 optimierte Fenster Effizienzbausteine optimierter Wärmeschutz kompakte Bauweise solare Nutzung kontrollierte Lüftung Wärmerückgewinnung luftdichte Bauweise Folie 6

4 Passivhäuser Folie 7 Heizenergie-Reduktionspotenzial im Wohngebäudebestand durch energetische Sanierung Heizwärmebedarf kwh/(m²*a) bis Faktor 10 wirtschaftlich optimaler Energiestandard* WSVO 2. WSVO 3. WSVO Niedrigenergie-Standard Passivhaus-Standard 0 energetisch optimaler Standard Anteil der Wohnungen (%) * bei aktuellen Rahmenbedingungen Quellen: Schulze Darup 1998/2000, ARENHA 1993, IWU 1994, Bundesarchitektenkammer 1995, Folie 8

5 Zeile Bauteil Maßnahme nach Wohngebäude und Zonen von Nichtwohngebäuden mit Innentemperaturen > 19 C Zonen von Nichtwohngebäuden mit Innentemperaturen von 12 bis < 19 C maximaler Wärmedurchgangskoeffizient Umax 1) in W/(m² K) Außenwände Nr. 1 a bis d 0,24 0, Außen liegende Fenster, Fenstertüren, Dachflächenfenster Nr. 2 a und b 1,3 2) 1,9 2) 2.2 Verglasungen Nr. 2 c 1,1 3) keine Anforderung 2.3 Vorhangfassaden Nr. 6 Satz 1 Buchstabe a 2.4 Vorhangfassaden Nr. 6 Satz 1 Buchstabe b 3.1 Außen liegende Fenster, Fenstertüren, Dachflächenfenster mit Sonderverglasungen 1,4 4) 1,9 4) 1,9 keine Anforderung Nr. 2 a und b 2,0 2) 2,8 2) 3.2 Sonderverglasungen Nr. 2 c 1,6 3) keine Anforderung 3.3 Vorhangfassaden mit Sonderverglasungen 4.1 Decken, Dächer und Dachschrägen Nr. 6 Satz 2 2,3 4) 3,0 4) Nr ,24 0, Flachdächer Nr ,20 0, Anforderungen der EnEV 2009 an den Bestand Decken und Wände gegen unbeheizte Räume oder Erdreich Nr. 5 a, b, d und e 0,30 keine Anforderung 5.2 Fußbodenaufbauten Nr. 5 c 0,50 keine Anforderung 5.3 Decken nach unten an Außenluft Nr. 5 a bis e 0,24 0,35 Folie 9 Niedrigenergiehaus im Bestand Sehr guter Wärmeschutz aller Bauteile der Gebäudehülle Anforderungen EnEV KfW DA: 0,20-0,24 W/(m 2 K) 0,15-0,20 W/(m 2 K) Dämmstoffdicken cm cm FB: 0,50 W/(m 2 K) 0,29 W/(m 2 K) 8 cm 12 cm AW: 0,30 W/(m 2 K) 0,24 W/(m 2 K) 12 cm 15 cm Folie 10

6 Ist das Passivhaus im Bestand möglich? Folie 11 Das Thiepval-Areal in Tübingen: Denkmalgeschützte Kasernenanlage aus dem 19. Jahrhundert Folie 12

7 Passivhaus-Bürogebäude im Thiepval-Areal Ostfassade mit Eingang Vor der Sanierung Bauherr: ebök Vermögensverwaltung GmbH Architekten: Brigitte Cramer, Tübingen Heiner Maier-Linden, Tübingen Statik: Ulrich Ströbel, Tübingen Bauphysik: Ing.-Büro ebök GbR, Tübingen Haustechnik:Ing.-Büro ebök GbR, Tübingen Nach der Sanierung Nutzfläche: 838 m² Oberfläche / Volumen (A / V): 0,49 1/m Fensterfläche / Nutzfläche: 23% Primärenergiebedarf / A N, EnEV : 43 kwh/(m²a) (Heizung, Warmwasser, Lüftung, Licht) Folie 13 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Gebäudehülle Folie 14

8 PH Thiepval - Gebäudehülle Temperaturverteilung unter einem Gebäude: Winterzustand aus dynamischer Simulation es bildet sich ein Wärmesee unter dem Gebäude Normalfall: Dämmung Bodenplatte Alternative: verstärkte Perimeterdämmung Im Gebäudebestand ist die Dämmung des Gebäudes nach unten z.b. aus Platzgründen oft nicht befriedigend möglich. Hier wurde eine trotzdem eine passivhaustaugliche Lösung gefunden. Folie 15 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Haustechnikschema Zu/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Filtertrocknung TW warm Filter Luft / Luft- Wärmetauscher mit Bypass Fo Au Ab Sole-Luft- Wärmetauscher Sole-EWT im Arbeitsraum Gas-Brennwerttherme mit Durchlauferhitzer 24kW TW kalt Zu Heizkörper 65 /45 Zuluftverteiler Schalldämpfer Abluftsammler Schalldämpfer Filter Besprechung 2 Foyer Zuluft DG Abluft DG Zuluft EG Büros Besprechung 1 Besprechung 1 Abluft EG WCs/Flure /Drucker Folie 16 Thiepval.ppt 8

9 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Haustechnikschema Zu/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung TW warm Filter Luft / Luft- Wärmetauscher mit Bypass Fo Au Ab Sole-Luft- Wärmetauscher Sole-EWT im Arbeitsraum Gas-Brennwerttherme mit Durchlauferhitzer 24kW TW kalt Zu Heizkörper 65 /45 Zuluftverteiler Schalldämpfer Abluftsammler Schalldämpfer Filter Besprechung 2 Foyer Zuluft DG Abluft DG Zuluft EG Büros Besprechung 1 Besprechung 1 Abluft EG WCs/Flure /Drucker Folie 17 Thiepval.ppt 8 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Haustechnikschema Zu/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Filtertrocknung TW warm Filter Luft / Luft- Wärmetauscher mit Bypass Fo Filtertrocknung Au Ab Sole-Luft- Wärmetauscher Sole-EWT im Arbeitsraum Gas-Brennwerttherme mit Durchlauferhitzer 24kW TW kalt Zu Heizkörper 65 /45 Zuluftverteiler Schalldämpfer Abluftsammler Schalldämpfer Filter Besprechung 2 Foyer Zuluft DG Abluft DG Zuluft EG Büros Besprechung 1 Besprechung 1 Abluft EG WCs/Flure /Drucker Folie 18 Thiepval.ppt 8

10 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Lüftungszentrale Ein gut gedämmtes und flexibles Gehäusesystem erlaubt die überwiegende Anordnung der Zentrale in einer Abseite Folie 19 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Lüftungszentrale und Vortemperierung der Außenluft durch Erd-Sole-Luft-Wärmetauscher Verlegung der Kunststoffrohre des S-EWT Lüftungszentrale Folie 20

11 Im Winter... Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Haustechnik Grundlüftung (LWR 0,5 /h) mit hocheffizienter Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung über Plattenwärmetauscher (p el = 0,15 Wh/m³, η eff = 80%) Frostschutz Plattenwärmetauscher durch Sole-Erdwärmetauscher Raumheizung über Heizkörper und 24kW Erdgas-Brennwerttherme und im Sommer... Komfortlüftung (LWR 1,0 /h) über Tag Vorkühlung der Außenluft gegen Erdreich (Sole Erdwärmetauscher) Mechanische Nachtlüftung (LWR 2,0 /h) nach Innen- und Außentemperatur Wärmespeichernde Decken (massiv / PCM) Lüftungsanlage: optimierte Prototypenkonstruktion des Ing.-Büro ebök aus Einzelkomponenten Folie 21 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: mechanische Lüftung verbessert Luftqualität und Raumklima Folie 22

12 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Beleuchtung und Geräte Gute Tagesbelichtung der Arbeitsplätze mit innenliegendem Sonnen- und Blendschutz und weißer Deckenoberfläche Hocheffiziente tageslichtergänzende Beleuchtungstechnik (T4-Röhren mit elektronischen Vorschaltgeräten), automatische Regelung nach Helligkeit und Personenpräsenz, Stromeffiziente Geräte und Powermanagement verringern Stromverbrauch und Kühllasten Folie 23 Sommerliches Raumklima Übrigens...auch im Sommer bleibt es im Passivhaus angenehm: Wärmedämmung wirkt auch gegen Hitze angepasste Fensterflächen Verschattung (Jalousien) Folie 24

13 Passivhaus-Bürogebäude Übertemperaturhäufigkeit Thiepval: imübertemperaturhäufig- keit in abhängig von Wärmelast und baulichen Dachgeschoß Maßnahmen ohne Powermanagement mit Powermanagement Folie 25 Gipsbauplatten mit Phasenübergangsmaterial : im Leichtbau: höhere Wärmekapazität komfortableres Sommerklima Mikroverkapselte Wachse in der Gipsmatrix Phasenübergang bei 24 C Wärmekapazität entsprechend 3 cm Beton bei 5 K Temperaturgang Verarbeitung wie Gipskartonplatten 15 mm Hersteller: Knauf Folie 26

14 Folie 27 Folie 28

15 Folie 29 Folie 30

16 Folie 31 Gemessene Lastabfuhr Nachts: Wh/(m 2 Nacht) Folie 32

17 Folie 33 Folie 34

18 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Wirtschaftlichkeit Folie 35 Energiestandard: Bestandsgebäude Energieeinsparverordnung Niedrigenergiehaus Passivhaus Fazit: Preissteigerungen spielen beim Passivhausstandard kaum eine Rolle! Verbrauchskosten bisher......und in Zukunft Folie 36

19 Effizient! Folie 37 Es gab Preise für das ebök Bürogebäude Preise für das ebök Bürogebäude im Thiepvalareal: Ceep Cool 2006 Institut für ZukunftsEnergieSysteme (IZES) 2. Preis KfW-Energieeffizienzpreis 2006 für vorbildliche Sanierung 2. Preis PROM des Jahres 2007 für die energieeffizienteste Gewerbeimmobilie Auszeichnung beim Wettbewerb Büro & Umwelt 2008 des Bundesarbeitskreis für Umweltbewusstes Management B.A.U.M. Folie 38

20 Heizenergie-Reduktionspotenzial im Wohngebäudebestand durch energetische Sanierung Heizwärmebedarf kwh/(m²*a) bis Faktor 10 wirtschaftlich optimaler Energiestandard* WSVO 2. WSVO 3. WSVO Niedrigenergie-Standard Passivhaus-Standard 0 energetisch optimaler Standard Anteil der Wohnungen (%) * bei aktuellen Rahmenbedingungen Quellen: Schulze Darup 1998/2000, ARENHA 1993, IWU 1994, Bundesarchitektenkammer 1995, Folie 39 Sanierung denkmalgeschütztes Gebäude Umweltzentrum Tübingen 81 kwh/m²a - 71% Folie 40

21 Sanierung denkmalgeschütztes Gebäude Baudetails Folie 41 Umweltzentrum Tübingen: Workshop Kontrollierte Wohnungslüftung am Nonnenhaus Tübingen: Abluftbox mit Schalldämpfer für Lüftung Küche, Bad und WC, installiert im 1.OG. Die sichtbare Treppe musste aus Gründen des Denkmalschutzes erhalten bleiben. Die Lüftung wurde dann mit Gipskarton eingehaust und nur eine Revisionsöffnung belassen. Folie 42

22 Kontrollierte Lüftung Frischluft wird über eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung bereitgestellt. So wird auch die Wärme im Haus verteilt. Folie 43 Dezember Januar Februar März November April Oktober Mai September Juni Juli August Lüftung: Empfehlungen Die EnEVfür fordert: Fensterlüftung alle zwei Stunden 4 Zu bis errichtende 6 min Gebäude sind so auszuführen, dass der zum Zwecke der Gesundheit und Beheizung erforderliche 8 bis 10 min Mindestluftwechsel sichergestellt ist. 12 bis 15 min 16 bis 20 min 25 bis 30 min Notwendige Lüftungsdauer für einen Luftwechsel bei Stosslüftung (ganz geöffnetes Fenster bei Windstille) je nach jahreszeitlicher Außentemperatur Quelle: Hessisches Ministerium für Wirtschaft und Technik (Hrsg.): Energiesparinformationen (8) Lüftung im Wohngebäude Folie 44

23 Rechtliche Situation Die baurechtlich eingeführte Norm DIN fordert eine planerisch gesicherte Grundlüftung während der Heizperiode und verweist für Wohnungslüftung auf die DIN Lüftung zum Feuchteschutz muss laut DIN nutzerunabhängig (ohne Fensterlüftung) sichergestellt werden. Privatrechtlich ist mehr als zweimaliges Stoßlüften am Tag nicht zumutbar (OLG FfM). Der BGH fordert sogar hierfür eine explizite vertragliche Vereinbarung mit dem Nutzer. Gebäude mit reiner Fensterlüftung entsprechen nicht mehr dem aktuellen Stand der Technik. Folie 45 Aktive Lüftungsmaßnahmen sind wirksam! Einflüsse auf die Häufigkeit von lüftungsbedingten Feuchteschäden, die nach einer repräsentativen Studie in 14% der Wohnungen des deutschen Bestands vorhanden sind Fensterlüftung unzureichend Fensterlüftung durchschnittlich Schachtlüftung Querlüftung mit ALD Nutzerabhängige WC/Badentlüftung nutzerunabhängige Abluftanlage Risiko-Faktor: 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Quelle: Brasche,S. et al.: Vorkommen, Ursachen und gesundheitliche Aspekte von Feuchteschäden in Wohnungen; Bundesgesundheitsblatt 46, August 2003 Folie 46

24 ..das älteste Niedrigenergiehaus in Deutschland Nonnenhaus in Tübingen 1488 errichtet, kürzlich saniert: Das Tübinger Nonnenhaus ist eines von landesweit fünf Objekten, die mit dem Denkmalschutzpreis 2009 BadenWürttemberg ausgezeichnet werden. 41 kwh/m²a - 75% Folie 47 Energetisch saniertes Wildermuth-Gymnasium 53 kwh/m²a - 57% Folie 48

25 ebök Bürogebäude im Thiepvalareal Zu/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Zuluftverteiler Schalldämpfer Zuluft DG Zuluft EG TW warm Luft / Luft- Wärmetauscher mit Bypass Fo Zu F il Filtertrocknung e t r TW kalt verstärkte Perimeterdämmung Au Ab Sole-Luft- Wärmetauscher Sole-EWT im Arbeitsraum Gas-Brennwerttherme mit Durchlauferhitzer 24kW Heizkörper 65 /45 Abluftsammler Schalldämpfer Filter Lüftungsschema Besprechung 2 Foyer Büros Besprechung 1 Abluft DG Abluft EG WCs/Flure Besprechung 1 /Drucker Sommernachtlüftung Simulation Bauteilfeuchte Zertifikat 20 kwh/m²a Thiepvalareal - 91% Lichtsteuerung Folie 49 Thesen Altbausanierung ist der Schlüssel zum Klimaschutz Der Energieverbrauch für Raumwärme in Haushalten ist der größte Energieverbraucher Das größte Reduktionspotential besteht beim nachträglichen baulichen Wärmeschutz Bauen mit Passivhauselementen ist die Zukunftsperspektive Baulicher Wärmeschutz kann wirtschaftlich in die Sanierungszyklen eingebunden werden Lüftungsanlagen sind aus Aspekten der Lufthygiene und des Bautenschutzes dringend erforderlich Die konsequente Umsetzung wird allerdings durch eine Reihe von Hemmnissen behindert Der Abbau von Hemmnisse kann durch ein kooperative Planungsverfahren initiiert werden Folie 50

26 Reihenhäuser Nachhaltigkeitsprojekte sollten energieeffiziente Bauweise mit einer modernen und qualitativ hochwertigen Architektur verbinden! Mehrfamilienhäuser Ergebnis des Wettbewerbs in Fellbach Quelle: AB Brucker Folie 51 Passivhäuser in Fellbach Folie 52

27 Passivhäuser sind ausgezeichnet! Nationaler Preis für integrierte Stadtentwicklung und Baukultur Das Projekt "Innerstädtische Passivhaussiedlung" in Fellbach wurde am 24. Juni 2009 in Essen von Minister Tiefensee ausgezeichnet. Auslober war das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung. Folie 53 Des Weiteren müssen die EU-Mitgliedsstaaten bis zum 31. Dezember 2018 sicherstellen, dass alle neu gebauten Gebäude so viel Energie erzeugen wie sie gleichzeitig verbrauchen, [ ] 01 Leitbild Nachhaltige Architektur Folie 54

28 Für unsere Erde Folie 55 Die zukünftige Qualität besteht im ganzheitlichen Planungsansatz Folie 56

29 Film Jahreszeitlicher Temperaturverauf Film ab... Folie 57 Energiebilanz Standard/Passivhaus Folie 58

30 End- und End- Primärenergieeinsatz und Primärenergieeinsatz in Bürogebäuden in Bürogebäuden Primärenergie Endenergie Beleuchtung Klimatisierung Lüftung Wärme Primärenergie Endenergie Primärenergie Endenergie Bestand SolarBau Bürogebäude Thiepval 1: Weber,L: Energie in Bürogebäuden; Hochschulverlag ETH Zürich : Zielwerte Förderkonzept Solarbau; Folie 59 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Planungs- und Messwerte Energie im Vergleich Folie 60

31 Passivhaus-Bürogebäude Thiepval: Gemessene Temperaturhäufigkeiten zweier Büroräume Raum 2: 4% Raum 6: 1% Folie 61