Die Zukunft des energieeffizienten Bauens. Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Feist / Universität Innsbruck

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1 Die Zukunft des energieeffizienten Bauens Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Feist / Universität Innsbruck

2 Quelle: C.D. Keeling, T.P. Whorf, and the Carbon Dioxide Research Group Scripps Institution of Oceanography (SIO) University of California

3 Fossile Brennstoffe CO 2 Einige 100 Mio Jahre CO 2 Einige Mio Jahre Einige Jahrzehnte

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5 Venus Atmosphäre: 96,5% CO 2 Temperatur an der Oberfläche: 450 C Radarkarte Quelle: NASA

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7 Quelle: IPCC

8 IPCC - Die Ziele für die CO 2 Begrenzung Stabilisierung Level (ppm CO 2 -eq) Globale mittl. Temp. Zunahme Im Gleichge. (ºC) Reduktion 2050 CO 2 Emissionen im Vergleich zu 2000 Redu to to 40 Usual to +60

9 Ausgangslage - Welt-Energiewirtschaft IEA world energy outlook 2006 Referenz-Szenario Fossile +50%

10 Nicht effiziente, alte, unkomfortable Technik Hocheffiziente, neue, komfortable Technik

11 Energiedienstleistungen Quantifizierung Heizen Warmes Trinkwasser Kühlen Gefrieren Wäschewaschen Wäschetrocknen Geschirrspülen Beleuchtung Bereitstellung thermisch komfortabler Wohnräume in den kälteren Jahreszeiten warmes Wasser zum Duschen, Baden, Waschen,... saubere, hygienisch einwandfreie Wäsche schranktrockene Wäsche Kühlen von Speisen u.a.; Verlängerung der Haltbarkeit. Langzeitlagerung von Speisen u.a. Reinigung des Eß- und Kochgeschirrs mit wenig manuellem Aufwand komfortable Lichtverhältnisse Wohnfläche * Zeitintegral der Temperaturdifferenz Wassermenge * Temperaturdifferenz Masse der Wäsche, evtl. mit Verschmutzungsgrad Masse der Wäsche, evtl. mit Restfeuchte Masse des Kühlgutes * Zeitintegral Temp.-differenz Masse des Gefriergutes * Zeitintegral Temp.-differenz Zahl der Maßgedecke, evtl. mit Verschmutzungsgrad Wohnfläche * Zeitintegral der Beleuchtungsstärke

12 Monitor 76 Watt 20 Watt Nicht effiziente, alte, unkomfortable Technik Effiziente, neuere, komfortable Technik

13 Der nächste Schritt: höchsteffiziente, noch komfortablere Technik elektronisches Papier. <1 Watt

14 Passivhauskonzept Durchschnitt Altbau 90% Verbrauchsreduktion bei der Heizung 90% PH

15 Architekt: Enno Schneider; Kassel ein CEPHEUS-Projekt

16 I Wärmedämmung V Lüftung mit Wärmerückgewinnung III Passivhaus- Fenster II wärmebrückenfrei Architekt: Enno Schneider; Kassel 2000 IV luftdicht Konstruieren

17 Neuentwicklung mit kleineren Kammern und Mineralgranulatfüllung mit λ = 0,07 W/(mK), Wanddicke 49 cm zzgl. Putz

18 Vakuum-Dämmung Basismaterial pyrogene Kieselsäure 0,004 bis 0,008 W/(mK) Platten, vakuumdicht alubeschichtete Folien Basismaterial Glasfaser Hochvakuum 0,002 bis 0,004 W/(mK) VIP-Paneele, Edelstahlbleche

19 Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen Hanf Holzfaser Zellulose WLG 045 WLG 040 Matten Filz Stopfmaterial WLG 050 WLG 045 Matten WLG 045 WLG 040 Platten Einblasdämmstoff Schüttdämmstoff Nasssprühverfahren

20 Herstellungs-EA Dämmdicke PH 1400 Herstellungs-Primärenergie- Aufwand kwh/m² Graue Energie z.vgl.: WschVO 44 kwh/m² 3,5% ,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 mittlere Dämmdicke der Bauteile (m)

21 Kumulierter EA Dämmdicke Kumulierter Primärenergie-Aufwand Passivhaus (80 Jahre) kwh/m² PE Gas (80a) PE Strom (80a) Herstellung HEA z.vgl.: WschVO kwh/m² 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 mittlere Dämmdicke opaker Bauteile (m)

22 Kumulierter PEA Wärmedämmung 27,5 cm Dämmung erfordert Primärenergie- Investion von 44 kwh/m² bewirkt Primärenergie- Einsparung von 5620 kwh/m² oder die 128-fache Investition

23 Altbau-Bauteile PH-gedämmt (200 mm), neues PH-Fenster Hinter Außen- Laibung Vergla- Rand- Außenw.- AW- Schrank wand sung verbund Fußp. Kante 16,5 19,5 Randbedingungen: -5 C; 20 C 16 17, ,7 17,8 Relevante Oberfl.-Temp. > 16 C: ϕ < 62 %. Auch kein Problem bei Schrank in der Kante

24 Wärmebrücke am nicht getrennten Sockel 18,5 C 17,7 C

25 heutiges Fenster Das Fenster der Zukunft

26 Passivhausqualität automatisch Δϑ op,max ± 0.75 K Komfortklasse A erreicht

27 Beispiel: Kassel Marbachshöhe Planung: innovatec / Otte Messung: PHI Pfluger / Feist Automatisch gute Luftqualität

28 Beispiel: Klimaneutrale Passivhaussiedlung Hannover Kronsberg spez. Energieverbrauch kwh/(m²a) Fernwärme Strom Endenergie- Verbrauch Primärenergie- Verbrauch 107% Primärenergie- Substitution aus Windstrom Strom aus Windkraft 2,6 kw je Haus entspr DM Anteil Primärenergie- Substitution aus Windkraft Hilfsenergie der Technikzentralen ohne Messtechnik Stromverbrauch HH-Strom (nach: bewohnten Häusern) Stromverbrauch Hilfsenergie Lüftung Wärmeverbrauch Fernwärme

29 Passivhaus: Kostenauswertung (Kronsberg-Projekt; ex-post) Heizöl 2007/8

30 Energiepreis-Prognose 100 Heizölpreis /100 Liter inkl. MWSt C/Liter 68 C/Liter Prognose Szenario Prognose PHI Mittelwert =68, Jahreszahl Wärmekosten: 8 bis 9 Cent/kWh

31 Feldmessung: Passivhaus in ungünstiger innerstädtischer Lage Architekturbüro: faktor 10; Petra Grenz und Folkmer Rasch Anlagenplanung: Ingenieurbüro Baumgärtner Messtechnische Validierung: Passivhaus Institut Baujahr: Wohnungen; 1842 m² Wohnfläche

32 Messergebnisse: 19 Passivhauswohnungen Frankfurt bei St. Jakob / [Søren Peper 2004] Heizung: gesamt 14,5 kwh/(m²a)

33 BESTAND NEH Passivhäuser

34 Wärmepumpe 4000 heat pump Wärmerückgewinnung heat recovery 2250 Heizregister postheater 500 = Kompaktgerät - nur: & funktionsoptimiert & ökonomisch optimiert Warmwasser- Speicher domestic hot water storage 1000

35 Passivhaus Bürobau Neue Post Bozen Landesrat für Energie Architekt Michael Tribus

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37 Modellprojekt Solanova Dunaújváros WZ III H. Hübner - A. Hermelink A. Zöld 28 kwh/(m²a) Passivhaustechnik in Ungarn

38 Perspektive Nichtwohnungsbau Produktionsgebäude Drexel und Weiss Wolfurt, Vorarlberg... auch die Sanierung zum Passivhaus ist wirtschaftlich.

39 Perspektive Altbau Sanierung mit Faktor 10 Vorher...

40 Perspektive Altbau Sanierung mit Faktor nachher. Zaman / GAG Ludwigshafen

41 Perspektive Altbau Frankfurt Sanierung mit Faktor 10 Tevestr. 87%

42 Passivhäuser...im kalten kontinentalen Klima.

43 Passivhäuser...im kalten kontinentalen Klima.

44 Passivhäuser...im heißen Mittelmeer-Klima.

45 Passivhäuser...im heißen Mittelmeer-Klima.

46 Alexander von Humboldt ist die Einsicht in den Zusammenhang der lebendigen Kräfte des Weltalls als die edelste Frucht der menschlichen Cultur, als das Streben nach dem höchsten Gipfel, welchen die Vervollkommnung und Ausbildung der Intelligenz erreichen kann, zu betrachten; aber das, wovon wir hier Andeutungen geben, ist nur ein Theil der Culturgeschichte selbst. Diese umfaßt gleichzeitig, was den Fortschritt der einzelnen Völker nach allen Richtungen erhöhter Geistesbildung und Sittlichkeit bezeichnet.

47 Fazit - pragmatisch Energie ist der Schlüssel zum Verständnis und zur Bewältigung der aktuellen Krisen. Energiedienstleistung ist etwas ganz anderes als die Versorgung mit Energie. Sie beschreibt den konkreten Nutzen. Energiedienstleistungen können mit kluger Technik auch mit extrem geringem Energieeinsatz erbracht werden. Das führt nicht zum Verzicht, sondern im Gegenteil, zu mehr Wohlstand und mehr Behaglichkeit. Das Passivhaus ist der Prototyp für die neue Technik. Diese Technik ist nahe am Menschen, sie bringt nicht nur Behaglichkeit, sondern auch Erkenntnis und Verständnis. Die Komponenten dieser Technik können regional gefertigt und lokal eingesetzt werden.

48 Towards Sustainable Building Design 13. INTERNATIONALE PASSIVHAUSTAGUNG Frankfurt / Main 17. bis 19. April 2009 mit Fachausstellung 19. April 2009 Führung: Passivhäuser und Faktor-10-Sanierungen in Frankfurt und Umgebung

49 Die Zukunft des energieeffizienten Bauens Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Feist / Universität Innsbruck

50 Das erste Passivhaus-Bürogebäude - Firmensitz der Firma Wagner&Co. in Cölbe Architekt Stamm, Baujahr 1997/98; 1816 m² Nutzfläche, 11 kwh/(m²a) Heizenergieverbrauch (gemessen). Die Lüftung bewältigt alle Haustechnikaufgaben

51 Daten- Lücke Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa OG-Büro-Meß-Mittelwert Simulation Zone 10 Bürogebäude Cölbe: Temperaturen im Winter Temperaturen C

52 Passivhaus-Kompakt-Aggregate Ein Gerät für die gesamte Haustechnik: Lüftung, Heizung und Warmwasser integriert. 1995: Konzept 1997: Prototyp 2004: sechs Angebote am Markt

53 Passivhäuser...im kalten kontinentalen Klima.

54 Passivhäuser...im heißen Mittelmeer-Klima.

55 Perspektive Nichtwohnungsbau Kindergarten bei Dresden Architekt Olav Reiter

56 Messergebnisse: Frankfurt bei St. Jakob (Nord) Heizlast: maximal 6 W/m² (Theorie: 9 W/m²)

57 Fenster Solar IWQ Verluste DACH A-Wand Heizung Keller Lüftung

58 Verluste Heizung

59 freie Wärme Verluste 73% Reduktion der Verluste Heizung 86% Reduktion des Energiebedarfs