Neubau energieeffizienter Sporthallen

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1 Neubau energieeffizienter Sporthallen Prof. Ingo Lütkemeyer, Dipl.-Ing. Architekt BDA Fakultät Architektur Bau Umwelt - Hochschule Bremen IBUS Architekten und Ingenieure Nachhaltiges Bauen ÖKONOMIE Sicherung der Finanzierbarkeit Wirtschaftlichkeit Sicherung langfristiger Erträge WERTHALTIGKEIT ÖKONOMIE ÖKOLOGIE GESELL- SCHAFT GESELLSCHAFT Schutz sozialer und kultureller Werte - Sicherung gestalterischer und städtebaulicher Qualität - Funktionalität, Barrierefreiheit - Gesundheit, Sicherheit und Behaglichkeit LEBENSQUALITÄT ÖKOLOGIE Schutz stofflicher und energetischer Ressourcen Schutz von Natur und Landschaft Schutz des Klimas RESSOURCENSCHUTZ

2 Klimaschutz ÖKOLOGIE Energiekonzept der Bundesregierung Entwicklung der Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch -40% -55% -70% -80% bis -95% 18% 30% 45% 60% Sanierungsrate für die energetische Verbesserung von bestehenden Gebäuden soll von derzeit 1% auf 2% des gesamten Gebäudebestandes verdoppelt werden. Gesetzliche Vorgaben EnEV 2014/2016 / EEWärmeG 2011 EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffzienz von Gebäuden (EPBD 2010, RL 2010/31/EU), Energieinspargesetz EnEG 2a: Neubau: Niedrigstenergiestandard (Fast Null Energie) ab 2021 für öffentliche Gebäude ab > Der öffentlichen Hand wird eine besondere Vorreiterrolle zugewiesen EnEV 2014 /2016 > Erhöhung der Anforderungen gegenüber EnEV ab dem Reduzierung des Primärenergiebedarfs (Neubau) um 25% Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes um ca. 20% Präzisierung der energetischen Qualität des Niedrigstenergiegebäudes" soll 2016 für öffentliche, bzw für alle Neubauten erfolgen

3 EE WärmeG 2011 alternativ 6 Was folgt daraus? > Anforderungen an ENEV 2014/2016 und EEWärmeG Wärmeschutz: Technische Anlagen: oder: Wärmeschutz: Technische Anlagen: Passivhausqualität Brennwerttechnik + EE EnEV-Referenzgebäude verbessert Nutzung erneuerbarer Energien, BHKW, WP, PV > Niedrigstenergiegebäude (Anpassung der EnEV ist in Vorbereitung) KfW-Effizienzhäuser 40 und 55 Null-Energiehaus-, oder Plus-Energiehaus-Standard Wärmeschutz: Technische Anlagen: Passivhausqualität Nutzung erneuerbarer Energien, BHKW, WP, PV - baulicher Standard und Anlagentechnik müssen zusammen betrachtet werden - Dämmen allein reicht nicht, Nutzung erneuerbarer Energien erforderlich - Integrale Konzepte sind erforderlich

4 Lebensqualität, Schutz sozialer und kultureller Werte Gesundheit, Sicherheit, Behaglichkeit - Luftqualität - Thermischer Komfort - Visueller Komfort - Akustischer Komfort GESELL- SCHAFT Funktionalität, Barrierefreiheit - Gesellschaftliche Teilhabe, soziale Gerechtigkeit - Demografischer Wandel Sicherung gestalterischer und städtebaulicher Qualität - Organisation von Planungsprozessen - Bürgerbeteiligung, fachliche Begleitung - Suche nach der besten Lösung, konkurrierend, vergleichend - Einsatz unabhängiger Gremien Ökonomie Investition Sicherung der Finanzierbarkeit - Investitionskosten - Zuschüsse & Förderung - Eingesparte Energiekosten (Energiepreisbasis: heute) ÖKONOMIE Betrieb Wirtschaftlichkeit Sicherung langfristiger Erträge - Wartungskosten - Energiepreis-Steigerung - Zinsen - Inflation - Nutzungsdauer Werthaltigkeit - Attraktivität - Image - Akzeptanz Maßnahmenträger Öffentlich, Privat, Institutionell, Bestandshalter, Bauträger, Selbstnutzer

5 Lebenszykluskosten Quelle: Dr. G. Löhnert Lebenszykluskosten Quelle: BMUB; Leitfaden Nachhaltiges Bauen 2016

6 KFW Förderung für Öffentliche Auftraggeber Förderung / Finanzierung ohne Obergrenze (Konditionen Stand Oktober 2016) Effektivzins: 0,05 %/a Basis: EnEV 2014 ohne Berücksichtigung des Faktor 0,75 gem. Anlage 2 Tabelle 1 Zeile 1.0 Energieeffiziente Sporthallen - Beispiele 15

7 Passivhaus - Sporthalle Albert-Einstein-Schule, Bremen Baubeginn: Februar 2008 Fertigstellung: November 2008 Nettogrundfläche NGF: m 2 Bruttogrundfläche BGF: m 2 Bruttorauminhalt BRI: m³ 16 Lageplan 17

8 Passivhaus- Sporthalle Albert-Einstein-Schule, Bremen Grundriss 18 Nachhaltigkeitskonzept - Minimierung des Energiebarfs für den Gebäudebetrieb durch hervorragenden Wärmeschutz, passive Solarenegienutzung und eine optimierte Technik - weitestgehende Nutzung regenerativer Baumaterialien (Holz, Holzwerkstoffe, Zellulose-, Holzfaser- und Flachsdämmstoffe) - Integration der technischen Anlagen in die architektonische Konzeption - Vermeidung schadstoffhaltiger Materialien, Einsatz ökologisch und gesundheitlich unbedenklicher Materialien, besonders im Innenraum - Minimierung der Lebenszykluskosten - Maximierung des Nutzungskomforts bezügl. Tageslichtnutzung, Akustik und thermischem Komfort 19

9 Rationelle Bauweise durch Vorfertigung 20 Integration der technischen Anlagen Offene Installationsführung 21

10 Integration der technischen Anlagen Reversible Installationsführung innerhalb der luftdichten Ebene 22 Installationen innerhalb der luftdichten Ebene 23

11 Passivhauskonzept - Heizwärmebedarf (PHPP) = 15 kwh /m²a - U-Werte der Außenhülle < 0,15 W/m²K, U-Wert der Fenster < 0,8 W/m²K - Luftdichte Gebäudehülle, gemessener n50 Wert: 0,4 h-1 - Passive Solarenergienutzung über große südorientierte Fensterflächen mit außenliegendem sommerlichen Sonnenschutz - Mechanische Belüftung der Halle und Umkleiden mit dem hygienisch erforderlichen Mindestluftwechsel, Lüftungsanlage mit hocheffektivem Wärmetauscher. - Optimierte Tageslichtbeleuchtung durch zweiseitige Anordnung der Fenster 24 Qualitätssicherung 28

12 Endenergie- und Primärenergieverbrauch Gegenüberstellung des Endenergieverbrauchs und des Primärenergiverbrauchs 29 Jährliche Verbrauchskosten für Wärme und Strom Endenergie- Verbrauch Arbeitspreis jährliche Kosten monatliche Kosten Gesamt je m 2 je m 2 Wärme kwh 0,056 /kwh 3.344,- 2,28 0,19 Strom kwh 0,20 /kwh 6.330,- 4,32 0,36 Gesamt 9.674,- 6,60 0,55 30

13 Wirtschaftlichkeit - Investitionskosten Kostenfeststellung Gesamtkosten: 2,4 Mio Euro Bauwerkskosten /m² BGF max max Gesamtkosten /m² BGF max max Gymnasium Rahlstedt, Hamburg

14 Sporthalle Gymnasium Rahlstedt, Hamburg Sport- und Mehrzweckhalle mit Mensa Sport- und Mehrzweckhalle am Gymnasium Rahlstedt, Hamburg 35

15 Sport- und Mehrzweckhalle am Gymnasium Rahlstedt, Hamburg 36 Sport- und Mehrzweckhalle am Gymnasium Rahlstedt, Hamburg 37

16 Sport- und Mehrzweckhalle am Gymnasium Rahlstedt, Hamburg 38 Sport- und Mehrzweckhalle am Gymnasium Rahlstedt, Hamburg 39

17 Sport- und Mehrzweckhalle Gymnasium Rahlstedt, Hamburg 40 Sport- und Mehrzweckhalle Gymnasium Rahlstedt, Hamburg 41

18 Konstruktion Außenwand: Stahlbeton, d=25 cm Kerndämmung d=20 cm (WLS 032) Verblendmauerwerk - U- Wert: 0,15 W/(m²K) Dach: Halle: Trapezblech mit Aluminiumeindeckung und MiWo- Kerndämmung Mantelbauten: Kaltdachaufbau auf Stahlbetondecke, MiWo d=30 cm - U- Wert: 0,11 W/(m²K) Fußboden: U= 0,14 W/(m²K) Fenster: U= 1,3 W/(m²K) 42 Energiebedarf (EnEV) EnEV Anforderungswert Qp < 203 kwh/(m²a) -15% (EEWärmeG) =172 kwh/(m²a) 43

19 Sporthalle der Plusenergieschule Niederheide, Hohen Neuendorf 44 Funktionale Organisation der Plusenergieschule Sporthalle Sportlereingang Jahrgangsbereich 3 Aula / Cafeteria Jahrgangsbereich 2 Fachräume Jahrgangsbereich 1 Stadtteilbücherei Verwaltung Haupteingang ERDGESCHOSS 46

20 Funktionale Organisation der Plusenergieschule Umkleiden Sporthalle Jahrgangsbereich 6 Galerie Aula Jahrgangsbereich 5 Fachräume Jahrgangsbereich 4 Lehrer OBERGESCHOSS 47 Wärmedämmung der Gebäudehülle - Passivhausstandard Bauteil Außenwand Typ 1 STB, Miwo WLS 032 Klinker Außenwand Typ 2 KLB, Miwo WLS 032 Klinker Fenster 3- fach-verglasung, Holz/Alu Dach Flachdach, extensiv begrünt Sohle U-Wert 0,15 W/(m²K) 0,13 W/(m²K) 0,8 W/(m²K) 0,11 W/(m²K) 0,10 W/(m²K)

21 ERDGESCHOSS OBERGESCHOSS

22 Innenraum Halle 51 Innenraum Halle 52

23 Energieversorgung Regenerative Energieerzeugung 55 KW p 1 KW el 5 KW th 220 KW Quelle: BLS Energieplan 53 Primärenergiebilanz Integrierte PV-Anlage: 55 kw peak Primärenergieäquivalent der Energieerzeugung Primärenergiebedarf Primärenergieproduktion: 24 kwh/m 2 a Primärenergiebedarf: 23 kwh/m 2 a PE- Bilanz: > 0 kwh/m 2 a Quelle: BLS Energieplan; Stand Ausführungsplanung

24 Wirtschaftlichkeit - Investitionskosten Kostenfeststellung - Gesamtkosten (KG ): 12,3 Mio. (brutto) Bauwerkskosten /m² BGF 1415 max max 1335 Gesamtkosten /m² BGF 1785 max max Lebenszykluskosten kumuliert Referenzgebäude (EnEV 2009) Instandsetzung Gesamt - ca. 21% Plusenergieschule Hohen Neuendorf mit Photovoltaikanlage und PV- Gutschrift Wartung Reinigung Betrieb Herstellung Betrieb - ca. 66% Instandsetzung Wartung Reinigung Betrieb Herstellung Lebenszykluskosten in Euro für einen Zeitraum von 50 Jahren Energiepreissteigerung 4% per anno berechnet mit LEGEP Berechnung: H. König LEGEP 57

25 LEBENSZYKLUSKOSTEN Referenzgebäude (EnEV 2009) ca. 32 Mio Plusenergieschule Hohen Neuendorf mit Photovoltaikanlage und PV- Gutschrift Einsparung Betriebskosten ca. 7 Mio. ca.-21 % ca. 25 Mio Instandsetzung Wartung Reinigung Strom Gas Heizöl / Holzpellets Neubau Lebenszykluskosten in Euro (netto) für einen Zeitraum von 50 Jahren Statische Berechnung Energiepreissteigerung 4% / a berechnet mit LEGEP Berechnung: H. König LEGEP 58 Plusenergieschule Niederheide 61

26 Resumee Der Passivhausstandard ist der bautechnische Standard von heute Gute Wärmedämmung allein reicht nicht aus, die Anforderungen an energieeffiziente Gebäude zu erfüllen, auch die Gebäudetechnik muss optimiert werden Intelligente Konzepte der Energieversorgung und der Nutzung regenerativer Energie (Wärme und Strom) sind erforderlich Integrale Planung und interdisziplinäres Arbeiten sind unabdingbar 62