Projekt. Konzept für das Modellprojekt NaturGut Ophoven in Leverkusen. NaturGut Ophoven. Konzept. Aufgestellt:

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1 Projekt Konzept für das Modellprojekt NaturGut Ophoven in Leverkusen NaturGut Ophoven Konzept Aufgestellt: März 2012

2 Seite 2 von 59 INHALTSVERZEICHNIS I II III IV Management Summary... 4 Einleitung... 6 II.1 Aufgabenstellung... 6 II.2 Grundlagen der Untersuchung... 6 II.3 Methodik / Vorgehensweise... 7 Bestandsaufnahme... 8 III.1 Gebäude / Bauphysik... 8 III.1.1 Überblick der Gebäudeteile und Grundrisse... 8 III.1.2 Thermografie... 9 III.2 Bestandsanalyse Technik III.3 Energiedaten und CO 2 Emissionen des Bestandes III.3.1 Strom- und Erdgasverbrauchswerte der Jahre III.3.2 Stromverbrauch der Beleuchtung und elektrischer Geräte III.3.3 Energiebedarf für die Heizung III.3.4 Thermische Verluste durch die Gebäudehülle Optimierungsmaßnahmen IV.1 Bauphysikalische Maßnahmen IV.1.1 Variante 1 Außendämmung Burg, 20 cm, WLG IV.1.2 Variante 2 Innendämmung Burg, 10 cm, WLG IV.1.3 Variante 3 Innendämmung Burg, 10 cm, WLG IV.1.4 Variante 4 Neuerung der Fenster in der Burg auf einen U w-wert von 1,0 W/(m²/K) IV.1.5 Variante 5 Dämmung der Decke Burg, cm, WLG IV.1.6 Variante 6 Fußboden dämmen Burg, 10 cm, WLG IV.1.7 Variante 7 Verbesserung Wärmedämmstandard Burg (Varianten 3-6) IV.1.8 Variante 8 Außendämmung Verwaltung, 20 cm, WLG IV.1.9 Variante 9 Innendämmung Verwaltung, 10 cm, WLG IV.1.10 Variante 10 Innendämmung Verwaltung, 10 cm, WLG IV.1.11 Variante 11 Neuerung Fenster Verwaltung, U g=0,6 W/(m²/k), U w=1,0 W/(m²/K) IV.1.12 Variante 12 Neuerung Fenster Verwaltung, U g=0,6 W/(m²/k), U w=1,2 W/(m²/K) IV.1.13 Variante 13 Dämmung des Daches in der Verwaltung, 10 cm, WLG IV.1.14 Variante 14 Fußboden dämmen Verwaltung, 10 cm, WLG IV.1.15 Variante 15 Verbesserung Wärmedämmstandard Verwaltung (Varianten 10, 12 und 14) IV.1.16 Variante 16 Außendämmung Ausstellungsbereich, 20 cm WLG IV.1.17 Variante 17 Innendämmung Ausstellungsbereich, 10 cm, WLG IV.1.18 Variante 18 Neue Fenster Wintergarten, U g=0,6 W/(m²/k), U w=1,0 W/(m²/K) IV.1.19 Variante 19 zusätzliche Dämmung des Daches im Ausstellungsbereich, 10 cm IV.1.20 Variante 20 Verbesserung Wärmedämmstandard Ausstellung (Varianten 17, 18 und 19) IV.1.21 Variante 21 Verbesserung Wärmedämmstandard Gesamt (Varianten 7, 15 und 20) IV.1.22 Variante 38 Dämmung des Treppenaufgangs im Verwaltungsgebäude IV.2 Technische Maßnahmen IV.2.1 Variante 22 Austausch Röhrenmonitore mit TFT- Monitoren im Ausstellungsgebäude IV.2.2 Variante 23 Austausch der 21 Rechner im Ausstellungsbereich IV.2.3 Variante 24 Umstellung Wärmeversorgung Verwaltung auf ein zentrales Heizsystem IV.2.4 Variante 25 Umstellung Wärmeversorgung Burg auf ein zentrales Heizsystem IV.2.5 Variante 26 Austausch des Kühltisches in der Bistroküche... 35

3 Seite 3 von 59 IV.2.6 Variante 27 Einzelraumregelung der Heizung in der Verwaltung IV.2.7 Variante 28 Optimierung BHKW auf Betriebsstunden IV.2.8 Variante 29 Betrieb des Holzvergaserkessels im zentralen Heizsystem IV.2.9 Variante 30 Installation einer PV- Anlage IV.2.10 Variante 31 Zusammenfassung der Varianten und IV.2.11 Variante 32 Austausch der Halogenlampen in der Ausstellung IV.2.12 Variante 33 Installation von Präsenzmeldern im Haupthaus IV.2.13 Variante 34 Installation von Präsenzmelder im Ausstellungsbereich IV.2.14 Variante 35 Zusammenfassung der Varianten und IV.2.15 Variante 36 Zusammenfassung der Varianten 21, 31 und IV.2.16 Variante 37 Zusammenfassung der Varianten 21, 31 und IV.2.17 Variante 40 Zusammenfassung der Variante 37, 38 und IV.2.18 Variante 41 Variante 40 und Austausch der Monitore und Rechner in den Büros IV.2.19 Variante 42 Einbau von CO 2-Sensoren in der RLT-Anlage Ausstellung IV.2.20 Einbau einer RLT-Anlage in den Bereich Burg IV.3 Organisatorische Maßnahmen IV.3.1 Einzelraumregelung in der Verwaltung IV.3.2 Ausfahren der Dachrollos in der Nacht im Wintergarten IV.3.3 Variante 39 Temporäre Dämmung der Tore im Bereich der Ausstellung in der Nacht IV.4 Maßnahmenvergleich und Prioritätenliste IV.4.1 Prioritätenliste IV.5 Empfehlung von Kombinationen V VI VII Energiecontrolling Zusammenfassung Anlagen... 59

4 Seite 56 von 59 VI Zusammenfassung Ziel der Studie, Aufgabenstellung Gemäß dem Leitbild der CO 2 -Neutralität ist es Ziel dieser Studie geeignete Maßnahmen zu identifizieren und umzusetzen, die den Ausstoß von Treibhausgasen auf dem NaturGut Ophoven weitestgehend vermeiden und in vorbildlicher, innovativer Weise die Anwendung verfügbarer hocheffizienter Technologien und erneuerbare Energien demonstrieren. Das Förderprogramm soll Multiplikatorwirkung entfalten und zielt insbesondere auf Einrichtungen mit gesellschaftlicher Vorbildfunktion und Öffentlichkeitswirkung. Spezielle Anforderung dieser Studie ist die Reduktion der CO 2 -Emissionen um mindestens 70 % und davon mindestens die Hälfte durch Effizienztechnologien bzw. Energieeinsparmaßnahmen. Vorgehensweise Nach Erfassung des Ist-Zustandes durch Begehungen und den vom NaturGut zur Verfügung gestellten Unterlagen wurde ein Raumbuch erstellt. Die hierfür zur Verfügung gestellten Daten über Räume, Geräte, Beleuchtung und Anlagentechnik wurden in das Raumbuch eingearbeitet und erste Energieverbräuche sowie die anfallenden CO 2 Emissionen ermittelt. Parallel dazu wurden die Gebäudeteile nach der DIN V (Berechnungsverfahren der Energieeinsparverordnung, mit der die europäische Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz in Deutschland umgesetzt wird) bilanziert, wobei zuerst der Ist-Zustand abgebildet wurde. Für die Abbildung des Ist-Zustandes der Gebäudeteile wurden folgende Raumgruppen zoniert: Burg: Ausstellungsraum Verwaltung: Büro, WC/Sanitär, Küche, Verkehrsfläche, Lager/Technik Ausstellung: Büro, WC/Sanitär, Küche, Aufenthaltsraum, Ausstellungsraum, Verkehrsfläche, Lager/Technik, Werkstatt, Wohnen, Biobistro, Bistroküche, Wintergarten Ausgehend von dieser Bilanzierung und der Zoneneinteilung wurden einzelne Optimierungsmaßnahmen zur Verringerung des Energiebedarfs der Gebäudeteile herausgearbeitet und als Variante berechnet. Mit Hilfe der Bilanzergebnisse wurden die Veränderungen des Wärme- und Strombedarfs für die einzelnen Maßnahmen berechnet. Aufgrund der nach der DIN V berechneten Energiekennwerte wurde die Jahresganglinie des Wärmebedarfs erstellt. Hiermit wurde der Anteil der verschiedenen Wärmeerzeuger (Holzvergaser, BHKW, Gaskessel) ermittelt bzw. optimiert. Ebenfalls wurde anhand der Jahresganglinie die Betriebsstundenzahl des BHKW ermittelt. Darüber hinaus wurde mittels CO 2 -Emissionsfaktoren (Quelle: Umweltbundesamt und Gemis- Globales Emissions-Modell Integrierter Systeme) der Gesamt-CO 2 -Ausstoß und die CO 2 - Einsparungen für die untersuchten Maßnahmen ermittelt. Aus den abgeschätzten Investitionskosten und den Energieeinsparungen, in Verbindung mit den Energiepreisen, wurden anschließend die statischen Amortisationszeiten der Einzelmaßnahmen sowie für die Kombination der Einzelmaßnahmen in den verschiedenen Varianten berechnet. Um die Kosten für die einzelnen Baumaßnahmen abzuschätzen, wurden diese einer Baupreisdatenbank für Bauleistungen entnommen. Diese Datenbank wird monatlich aktualisiert und enthält regionale Baupreise. Die im Variantenvergleich (ab IV.1) dargestellten Energieeinsparungen beruhen auf der nach der DIN V berechneten Energiekennwerte und den Angaben von Herstellern (z.b. OSRAM für die LED-Beleuchtung oder Alpeninox für den Kühltisch im Bistro) sowie den zur Verfügung gestellten Gerätelisten des NaturGuts und den daraus ermittelten Massen (siehe Raumbuch) und den technischen Datenblättern für die Heizung und Lüftung.

5 Seite 57 von 59 Die wichtigsten Ergebnisse Die Kombination verschiedener Maßnahmen hat gezeigt, dass theoretisch 70 % CO 2 - Einsparung möglich sind. Allerdings können verschiedene Maßnahmen infolge des Denkmalschutzes nicht durchgeführt werden. Dabei handelt es sich vor allem um die Dämmung der Außenwände und um sämtliche Dämmmaßnahmen im Bereich der Burg. Die Dämmung des Dachbodens in der Burg stellt eventuell eine Ausnahme dar. Hier könnte sich die Möglichkeit ergeben diese Maßnahme zu realisieren. Voraussetzung hierfür ist die Genehmigung durch den Denkmalschutz. Die betrachteten Maßnahmen können anhand der Amortisationszeit und CO 2 -Einsparung in drei Klassen kategorisiert werden. Priorität I haben die Varianten, welche eine kurze oder mittlere Amortisationszeit und eine hohe CO 2 -Einsparung haben. In Priorität II sind alle die Varianten kategorisiert, die eine kurze Amortisation und eine geringe CO 2 - Einsparung haben sowie die Varianten, die eine mittlere und lange Amortisation und eine hohe CO 2 - Einsparung vorweisen. Übrig bleiben die Varianten für Priorität III, welche mittlere bis lange Amortisationszeiten und mittlere bis geringe CO 2 -Einsparungen haben. Entsprechend der Kategorisierung und des Denkmalschutzes kann ein Maßnahmenpaket empfohlen werden, das zu einer CO 2 -Einsparung von ca. 50% führt. Dieses beinhaltet: Die Maßnahmen Dämmung der Decke in der Burg (V05), Innendämmung im Bereich der Verwaltung (V09), die Umstellung der bestehenden Heizsysteme in Bereich Burg und Verwaltung auf ein einziges zentrales Heizsystem (V24 und V25), der Austausch des Kühltisches in der Bistroküche gegen ein effizienteres Gerät (V26), die Einbindung des Holzvergaserkessels in das Heizsystem(V29), die Installation einer PV- Anlage mit einer Leistung von ca. 29,4 kwp (V30), die Optimierung und Steuerung der Beleuchtung im Bereich der Ausstellung (V32 und V34) sowie der Austausch der Monitore und Rechner in der Ausstellung (V22 und V23) werden empfohlen. Zur Überprüfung der Wirksamkeit dieser Maßnahmen und zur Optimierung der Betriebsweise ist die Installation eines Energiecontrollingsystems zu empfehlen. Dafür werden die Energieverbräuche in den einzelnen Bereichen kontinuierlich erfasst. Zur detaillierten Erfassung des Wärme- und Stromverbrauchs ist es notwendig, die einzelnen Energieerzeugungsanlagen sowie die Hauptverbraucher mit eigenen Energiezählern auszurüsten. Die erfassten Daten sind in einer entsprechenden Sammelstelle (Rechner) automatisch zu speichern und aufzubereiten. Für das NaturGut Ophoven sind zumindest Wärmemengenzähler für alle Wärmeerzeuger und entsprechende Messeinrichtungen zur Messung des Stromverbrauchs vorzusehen. Zusätzlich sind zur optimierten Betriebsführung Temperaturfühler für die Außentemperatur und die Speichertemperatur (Pufferspeicher) einzukalkulieren. Neben der Datenerfassung ist es wichtig, Veränderungen an der Anlagentechnik als auch Änderungen der Betriebsweise in einem Tagebuch zu dokumentieren, welches kontinuierlich fortgeführt wird.