Swegon Air Academy. Zunfthaus zur Waag, Münsterhof 8, 8001 Zürich. Seminar 10. September Referat: Komfort versus (?

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1 Swegon Air Academy Zunfthaus zur Waag, Münsterhof 8, 8001 Zürich Seminar 10. September 2009 Referat: Komfort versus (?) Nachhaltigkeit Prof. Kurt Hildebrand

2 Die Uraufgabe der Architektur Gebäude zu bauen, die sich im Einklang mit der Umgebung befinden und in denen sich Menschen wohl fühlen. (Werner Nachtigall) Behaglichkeit und Komfort erreichen wir (zu einem grossen Teil) mit nachhaltiger Gebäudekonstruktion und Haustechnik

3 AGENDA -Nachhaltigkeitsgedanken -Komfort und Behaglichkeit -Zusammenfassung

4 Klimawandel, Treibhauseffekt, Kyoto-Protokoll,

5 CO2-Reduktion, Energie sparen, Energieeffizienz, 2008 Aletschgletscher 1900

6 Energierelevanz im Bereich Gebäude Rund 40 bis 50% des Energieverbrauchs der Schweiz resultieren aus dem Betrieb des «Gebäudeparks Schweiz» Quelle: Ch. Grmür Energiepraxis Seminar

7 Motivation Nachhaltigkeit «Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, welche weltweit die heutigen Bedürfnisse zu decken vermag, ohne für künftige Generationen die Möglichkeit zu schmälern, ihre eigenen Bedürfnisse zu decken.» Umwelt Vision Gesellschaft Kultur Wirtschaft (Brundtland-Bericht «Our Common Future», 1987) Markt Vom Zins leben, nicht vom Kapital!

8 Architektur - «Ein Bauwerk soll dauerhaft, zweckmässig und schön sein.» Diese Maxime stellte der römische Architekt Vitruvius 33 vor Chr. auf. Marcus Vitruvius Pollio 33. v. Chr. - und... nachhaltig soll es auch sein. Eckpfeiler einer nachhaltigen Entwicklung sind «gesellschaftliche Solidarität», «Erhaltung der natürlichen Umwelt» und «wirtschaftliche Effektivität und Effizienz».

9 Rekonstruktion der atmosphärischen CO2 Konzentration Quelle: Prof. Thomas Stocker, Universität Bern Beitrag Status-Seminar 2006: Die Erde im Treibhaus eine Herausforderung für das 21. Jahrh.

10 Globale CO2-Konzentration ppm LRV in Kraft Ölschock 1997 Kyoto-Protokoll erstellt Februar 2005 Kyoto-Protokoll tritt in Kraft Vorindustrielles Niveau: ca. 275 ppm (ZH, Selnau 420ppm) Quelle: Dr. Pieter Tans, NOAA/ESRL (

11 Hauptprobleme unter dem Aspekt der intergenerationellen Verteilung sind heute: die Kernenergie der Verbrauch fossiler Brennstoffe das Wasser der Artenverlust

12 Peak Oil The Growing Gap Geplanter Abstieg?

13 CO2 Situation: Globaler CO 2 Ausstoss CH Situation Nachhaltiges Mass 4 t/a und Kopf 6 t/a und Kopf 0.6 t/a und Kopf 2000 Watt Gesellschaft 6500Watt inkl. grauer Energie heute Soll 2000 Watt 500 Watt nicht erneuerbar

14 CORE Zielsetzungen per 2050 (Eidgenössische Energieforschungskommission) Wärme in Gebäuden: ohne fossile Brennstoffe Energie in Gebäuden: Halbierung des Verbrauchs Energie aus Biomasse: Nutzung verdreifachen Treibstoffverbrauch von Personenfahrzeugen: drei Liter auf 100 km (Flottenverbrauch)

15 Leistung «Nachhaltiges Bauen» - Die menschliche Komponente Hohe Behaglichkeit sicher stellen thermisch, hygienisch und optisch. - Die kulturelle Komponente Das Gebäude als Kulturgut gute Architektur mit Bezug zur Umgebung. - Die technische Komponente Möglichst geringer Energiebedarf über den Lebenszyklus, von hoher Lebensdauer, mit umweltverträglichen und wieder verwertbaren Materialien. - Fazit Konstruktion und Materialanwendungen so wählen, dass möglichst wenig geheizt oder gekühlt werden muss (Leerlauftemperatur).

16 Entwicklung Ziele: Behaglichkeit vom Zins Dichten Isolieren Mechanisch Lüften Sonnen-Nutzung Minergie Minergie - P Minergie - ECO 2000W - Gesellschaft Green Building LEED

17 Leistung der Gebäudetechnik: - Gebäudetechnik kann die Ziele der Architektur stützen, verstärken und verfeinern - Effektivität und Effizienz in der Nutzung und Verwendung von Primärenergien Quelle: GDI Impuls 2/09 - Komfort und Behaglichkeit

18 Gebäudetechnik G = H.L.K.S.E.GA - Heizungstechnik - Lüftungstechnik - Klima-, Klimakälte- Technik - Sanitärtechnik - Gebäude Elektroengineering - Gebäudeautomation

19 MuKEn, Minergie und Minergie-P im Vergleich 3.0 l Minergie-P 19

20 Konzepte (Meteo Adelboden) Bedürfnisse Ressourcen- Einsatz Bedarfsermittlung, Bedarfsminimierung, Bedarfsoptimierung Leerlauftemperatur Energiequellen Erneuerbar, nicht erneuerbar Bilanzieren von Verlust und Gewinn Kühlen mit Luft oder mit Wasser? 8760 h

21 - Wie Behaglich und Komfortabel ist Ihnen? - Wie warm ist es in diesem Raum? - Wie hoch ist die relative Feuchte in diesem Raum?? Quelle: GDI Impuls 2/09

22 Parameter, welche das Raumklima und den Komfort beeinflussen Licht Luftqualität Lufttemperatur Luftgeschwindigkeit Strahlung Lärm Infraschall Feuchtigkeit Temperatur der Umgebungsflächen Statische Elektrizität Vibrationen

23 Die Empfindsamkeit des Körpers Parameter Empfindlichkeitsschwelle Beurteilung -Lufttemperatur Unterschied Luft- zu Oberflächentemperatur Luftbewegung in Hautnähe Strahlungswärme rel. Luftfeuchtigkeit ± 0.5 C 2 C 1 m/s 25 W/m2 ± 15 % sehr empfindlich sehr empfindlich sehr empfindlich empfindlich wenig empfindlich

24 Mensch: Biophysikalische Daten - Masse Körpervolumen Pulsschläge Atemzüge Atemluftmenge CO 2 Ausatmung (ruhend) Körpertemperatur mittlerer Hauttemperatur Grundwärmeumsatz Dauerleistung Verdunstungsrate kg 0.06 m min min m 3 /h l/h 37 C C W 85 W g/h

25 Wärmeproduktion und "met -Werte in Abhängigkeit der Tätigkeit (Körperoberfläche erwachsene Person; ca. 1.8 m2) Die Grundgrösse met (metabolism) dient als Mass für den energetischen Grundumsatz des Körpers als Funktion der physischen Aktivität. 1 met 60 W / m2, dies entspricht etwa der metabolischen Wärmeentwicklung einer still sitzenden Person, bezogen auf 1 m2 Körperoberfläche.

26 Thermischer Widerstand von Bekleidung und entsprechende "clo" - Werte

27 Wärmeabgabe des Menschen (sitzend, keine körperliche Tätigkeit, normale Bekleidung, ruhende Luft) Wärmeabgabe [W] Je wärmer um so mehr latente Wärmeabgabe Lufttemperatur [ C] Strahlung Wärmeleitung Konvektion Verdunstung

28 Der Mensch im Zentrum Energiehaushalt Atmung 10 % Strahlung 45 % Verdunstung 15 % Konvektion 25 % Ausscheidung 5 %

29 Innenluftqualität.zu Zeiten undichter Fenster, Türen, Holzbalkendecken, Ofenheizungen... «Einen ferneren Grund, auf frische Luft in den Wohnungen strenge zu achten, haben wir in der Erfahrung, dass schlechte Luft die Quelle vieler chronischer Leiden ist, und dass sie sicherlich einen grossen Anteil an den Volksübel: Scrofeln, Tuberkeln etc. hat. Wo also die natürliche Ventilation nicht ausreicht, die Vermehrung des Kohlesäuregehaltes der Luft in unseren Wohn- und Schlafräumen um 1 pro mille zu verhindern, dort hat künstliche Ventilation einzutreten.» M. v. Pettenkofer 1858

30 Raumakustik L eq in db(a) Tag (06-22 ) Nacht (22-06 ) Anteil stark gestörter Bewohner Bewertung bezüglich Wohnqualität bis bis bis 65 über 65 bis bis bis 60 über 60 bis 5 % 5 bis 15 % 20 bis 25% über 30 % ruhige Zone, Erholen mittlere Lärmbelastung hohe Lärmbelastung Massnahmen notwendig, sehr hohe Lärmbelastung zum Wohnen nicht mehr zumutbar, Sofortmassnahmen Mittlere Lärmpegel L eq und Wohnqualitäten

31 Kriterien für gute Lichtgebung Schutz vor störendem Glanz und Reflexbildung Schutz vor Direktblendung angemessene Beleuchtungsstärke harmonische Lichtdichteverteilung natürliche Schattigkeit geeignete Lichtfarbe befriedigende Farbwiedergabe Flimmerfreiheit

32 Richtlinien für Nennbeleuchtungsstärken Ansprüche an die Beleuchtung Beispiele Allgemeinbeleuchtung [lx] Arbeitsplatzbeleuchtung [lx] günstige Seh- und Arbeitsbedingungen ungünstige Seh- und Arbeitsbedingungen günstige Seh- und Arbeitsbedingungen ungünstige Seh- und Arbeitsbedingungen sehr gering Keller Lager gering Flure mässig Grobarbeiten hoch Büro Lesen sehr hoch Zeichenarbeit ausser gewöhnlich Uhrmacher

33 Aussenluftraten - Differenziert nach Nutzung - Allgemeiner Wert 36 m3/h.person - Wohn- und Schlafräume Tag Nacht - Schulräume ohne Fensterlüftung mit Fensterlüftung 30 m3/h.person 18 m3/h.person 30 m3/h.person 20 m3/h.person

34 Raumluftfeuchte Behaglichkeitsbereich 30 % - 60 % r.f. (21 C 5 gw/kgl bis 26.5 C 13.5 gw/kgl) Dimensionierungsvorgaben nach Nutzungen Einhaltung bei allen Aussenklimabedingungen zwischen den Dimensionierungswerten Winter (Minimalwert) und Sommer (Maximalwert) Ohne Befeuchtung darf die Grenze 30 % (5g/kg!) während 15 % der Nutzungszeit unterschritten werden!

35 Bekleidung clo-wert Tagesmaximum der Aussentemperatur in C Raumlufttemperatur Raumlufttemperatur in C Tagesmaximum der Aussentemperatur in C

36 Zusammenhang Raumtemperatur und geistige Leistungsfähigkeit Geistige Leistungsfähigkeit Raumtemperatur ti

37 Zulässige Raumluftgeschwindigkeit Zulässige Raumluftgeschwindigkeit in m/s TU = 40 % DR = 13 % Lokale Raumlufttemperatur in C

38 Bauliche Anforderungen an den Sonnenschutz (g-wert) Neu: Differenzierung nach Glasanteil und Orientierung g-wert N NE, NW 0.1 E, SE, S, SW, W Glasanteil der Fassade

39 Anforderungen an den g-wert von Dachfenstern g-wert Glasanteil (GA) der Dachfläche

40 Aufenthaltszone C E F Grundriss Schnitt D F E G A B Distanz von der inneren Oberfläche von Distanz A Böden (untere Begrenzung) 0.05 m B Böden (obere Begrenzung) vorw. sitzende Tätigkeit vorw. stehende Tätigkeit 1.30 m 1.80 m C Fenstern 1.00 m D Heizkörpern oder Klimageräten 0.60 m E Aussenwänden 0.50 m F Innenwänden 0.50 m G Türen, Durchgangszonen etc. speziell

41 met und clo im Diagramm 50% r.f und v = 15cm/s und 10% Unzufriedene

42 Strahlungsassymetrie

43 Zusammenfassung:

44 Stellen Sie sich vor! Was ist wenn es möglich ist einen ETV von > 50 zu erreichen? Prinzipschema

45 Wissen macht alle gleich Handeln macht Gewinner Fragen? Danke und gute Behaglichkeit!

46 Bildung Sir Karl R. Popper 1902 Wien 1994 London; «Auf der Suche nach einer besseren Welt» - Jeder Intellektuelle hat eine ganz spezielle Verantwortung. Er hat das Privileg und die Gelegenheit, zu studieren. Dafür schuldete er es den Mitmenschen die Ergebnisse seines Studiums in der einfachsten und klarsten und bescheidensten Form darzustellen. Das Schlimmste ist, wenn die Intellektuellen versuchen, sich ihren Mitmenschen gegenüber als grosse Propheten aufzuspielen und sie mit orakelnden Philosophien zu beeindrucken. Wer s nicht einfach und klar sagen kann, der soll schweigen und weiterarbeiten, bis er s klar sagen kann