Energetische Gebäudesanierung bauphysikalische Grundlagen des Schimmelpilzwachstums und energetisches Einsparpotenzial

Transkript

1 Energetische Gebäudesanierung bauphysikalische Grundlagen des Schimmelpilzwachstums und energetisches Einsparpotenzial Dr. Wolfgang Zillig Auf Wissen bauen

2 Weltbevölkerung und Energieverbrauch Immer auch eine Frage des Wohlstands! China: 1,2 Tonnen SKE pro Kopf und Jahr USA: 11,5 Tonnen SKE pro Kopf und Jahr Quelle: International Energy Agency 2006

3 Statistische Reichweiten nicht erneuerbarer Energieträger Jahre, bezogen auf die Förderung des Jahres 2007 bzw (Uran)

4 Baubranche hat Schlüsselrolle Energie und Massen Quelle: BMWi: Kennziffern des Energieverbrauchs; Statistisches Bundesamt, Energie auf einen Blick, 2009

5 Energiekonzept 2050 BMWi und BMU Zentrale Schwerpunkte Ausbau der erneuerbaren Energien Ausbau des Stromnetzes und der Energiespeicherung Energieeffizienz Energetische Gebäudesanierung Kernenergie als Brückentechnologie

6 Energiekonzept 2050 BMWi und BMU Zentrale Schwerpunkte Ausbau der erneuerbaren Energien (Anteil am Endenergieverbrauch)

7 Energiekonzept 2050 BMWi und BMU Zentrale Schwerpunkte Ausbau der erneuerbaren Energien (Anteil am Stromverbrauch)

8 Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland in TWh (2008) Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2009); Energiesparkompass (2009)

9 Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland in TWh (2008) Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2010); Energiesparkompass (2009)

10 Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland in TWh (2008) Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2010); Energiesparkompass (2009); Statistisches Bundesamt (2009)

11 Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland in TWh (2008) Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien (2010); Energiesparkompass (2009); Statistisches Bundesamt (2009)

12 Energiekonzept 2050 BMWi und BMU Zentrale Schwerpunkte Ausbau des Stromnetzes und der Energiespeicherung Quelle: Entwurf vom des BMWi/BMU: Energiekonzept Neun Punkte für eine umweltschonende, zuverlässige und bezahlbare Energieversorgung.

13 Energiekonzept 2050 BMWi und BMU Zentrale Schwerpunkte Energieeffizienz

14 Meilensteine des energiesparenden Bauens Gebäude und Energie

15 Entwicklung der energetischen Standards in Gebäuden in der EU und in Deutschland

16 Anforderungen gemäß Energieeinsparverordnung (EnEV) 500 Jahres-Primärenergiebedarf [kwh/m²a] % -33 % -24 % -24 % -25 % -25 % Lufttransport Beleuchtung Warmwasser Kühlung/Klima Heizung Bürogebäude Schule Hotel Quelle: Maas, A. und Hauser, G.

17 Mögliche Anforderungen für Bauteile und Anlagentechnik Nichtwohngebäude 2012 Dach U ref = 0,18 W/(m²K) Solarkollektor (wenn hoher Wärmebedarf Warmwasser vorhanden) Außenwand U ref = 0,24 W/(m²K) EnEV 2009: U ref = 0,28 0,35 W/(m²K) Fenster U ref = 0,9 W/(m²K); g = 0,55 Wärmebrücken U wb = 0,05 W/(m²K) Kellerdecke (Keller unbeh.) U ref = 0,36 W/(m²K) Vorhangfassade U ref = 1,4 W/(m²K); g = 0,48 Klima- und Kältetechnik reduzierte Druckverluste, verbesserte Wärmerückgewinnung Beleuchtung tageslichtabhängige Steuerung Heizung u. Warmwasser zusätzlich / alternativ erneuerbare Energien

18 Mögliche Anforderungen für Bauteile und Anlagentechnik Wohngebäude 2012 Dach U ref = 0,17-0,19 W/(m²K) Außenwand U ref = 0,24-0,28 W/(m²K) EnEV 2009: U ref = 0,28 W/(m²K) Wärmebrücken U WB = 0,02-0,04 W/(m²K) Kellerwand U ref = 0,35 W/(m²K) Fenster U ref = 0,9 W/(m²K) g ref = 0,55 Solarkollektor zur Unterstützung Warmwasserbedarf Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Bodenplatte/Kellerdecke U ref = 0,35 W/(m²K) Heizung u. Warmwasser Ref. Brennwerttechnik 55/45 C

19 Gebäudebestand Randbedingungen Rückgang Neubautätigkeit Altbauanteil (zahlenmäßig): 77 % Altbauanteil (energetisch): 95 % Wichtiges Thema: Altbausanierung

20 Energiekonzept 2050 BMWi und BMU Zentrale Schwerpunkte Energetische Gebäudesanierung Ziel: Reduktion des Energieverbrauchs von Gebäuden 2050: um ca. 80 % (bezogen auf Endenergie) verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien im Gebäudebereich Erhöhung der Sanierungsrate von 1 % auf 2 % Umsetzung mittels: Marktanreizprogramm Finanzieller Förderung (KfW-Förderung) Steuerlichen Anreizen

21 Einsparpotential bei der Sanierung

22 Wärmeverluste bei einem Einfamilienhaus unsaniert saniert Quelle: Energiesparkompass 2009

23 Schimmelpilzbildungen

24 Schimmelpilzschäden

25 Mikrobiologie der Umwelt Bewuchs/Aufwuchs auf Bauteiloberflächen ist ein absolut natürlicher Umstand Nahezu keine Oberfläche ist frei von Mikroorganismen! Einschränkung: optisch inakzeptabel materialtechnisch negativ Gesundheitsgefahr (Innenraum) Befall

26 Mikrobielle Eskaltation Unter gewissen Voraussetzungen kann es in Gebäuden zu unerwünschtem Wachstum von Mikroorganismen kommen (Mikrobielle Eskalation) Die Voraussetzung bildet immer eine erhöhte Feuchte! Baufeuchte Wasserschaden ( Havarie ) Wärmebrücken Erhöhte Feuchtigkeit beim Betrieb

27 Wachstumsvoraussetzungen von Schimmelpilzen Wachstumswahrscheinlichkeit Wachstumswahrscheinlichkeit 1 1 Feuchte Relative Feuchte [%] Temperatur 0 0 Temperatur [ C] Nährboden Qualität Zeit Stunden/Tag 1 12

28 Isoplethensysteme Aspergillus restrictus (Smith)

29 Aufnahmen von Schimmel

30 Isoplethen zur Bewertung von Schimmelpilzbildung

31 e ate eu cte [%] Sp or en aus ke im un g M yz elw ac hs tum Sp ore naus keimu ngs zeit : 1d 2d 4d 8d L IM0 16d M yze lwa chst5m m/d um: 4m m/d 3m m/d 2m m/d 1m m/d LIM T emp era tur[ C] Isoplethensysteme für optimales Substrat

32 Einfluss des Materials auf die Lage des LIM Substratgruppen 0 optimales Substrat (biologische Vollmedien) I biologisch gut verwertbare Substrate (z.b. Tapeten, Verschmutzung) II biologisch kaum verwertbare Substrate (z.b. mineralische Baustoffe)

33 Isoplethensysteme für Baustoffe

34 Vergleich der Angaben von Wachstumsvoraussetzungen

35 Feuchte Wärmeübergang außen außen innen innen Außenlufttemperatur: -5 C R-Wert: 0,55 m²k/w i si e se

36 Oberflächentemperaturen an den Außenwänden

37 Feuchteabgabe in Räumen Feuchtequelle Zimmerblumen Veilchen Gummibaum Feuchteabgabe pro Stunde [g/h] Mensch, leichte Aktivität 30 Gesamte Wohnung (100 m²) (mind. 12 Liter/Tag)

38 Einfluss des Luftwechsels Annahme mittlere Feuchteproduktion: 3 g/(h m³)

39 Klima in Räumen - Messwerte

40 Baufeuchte Baufeuchte pro m² Wohnfläche 1m² = 90 Liter

41 Einfluss des Luftwechsels Annahme mittlere Feuchteproduktion: 3 g/(h m³) und Baufeuchte

42 Zusammenfassung 1. Das Bauwesen hat ein riesiges Energieeinsparpotenzial 2. Schimmelpilzwachstum lässt sich durch Isoplethensysteme beschreiben 3. Hohe Dämmstandards reduzieren das Risiko von Schimmelpilzschäden 4. Ein angepasstes Lüftungsverhalten ist auch bei Neubauten nötig

43 Erforderliches Lüftungsverhalten