S W E G O N A I R A C A D E M Y M A I Wohngebäude - auf dem Weg zur Klimaneutralität im Gebäudebestand

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1 S W E G O N A I R A C A D E M Y M A I 2013 SIND DIE GEBÄUDE DER ZUKUNFT OHNE KOMFORTLÜFTUNG MÖGLICH? Wohngebäude - auf dem Weg zur Klimaneutralität im Gebäudebestand Dr. Burkhard Schulze Darup schulze darup & partner architekten

2 Entwicklung der Energieeffizienz EnEV Niedrigenergiehaus Passivhaus Passivhaus + EE = Effizienzhaus Plus 22. Mai 2014 Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt

3 Entwicklung der Energieeffizienz Niedrigenergiehaus EnEV EPBD 2021 nearly zero emission (EU Gebäudeeffizienzrichtlinie) Passivhaus Passivhaus + EE = Effizienzhaus Plus 22. Mai 2014 Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt

4 2000 Globale Entwicklung Fossile Energien Erneuerbare - Effizienz Energieeinsparung noch unerforschte Energien Solarenergie Geo-/Ozeanische Energie Windenergie Wasserkraft Neue Biomasse Trad. Biomasse Kernkraft Erdgas Erdöl Kohle 2/3 Effizienz 1/3 Erneuerbare 200 TWh Mai 2014 Quelle: Shell-Studie (bis 2005), danach: Klimaschutzszenario Schulze Darup 2013

5 Energiekennwerte - Heizwärmebedarf EnEV 2020 Passivhaus KfW EH 40 EE EE Heizung Warmwasser Lüfterstrom KfW EH 55 EnEV 2016 EnEV 2014 Standards Energetische Sanierung Haushaltsstrom EnEV 2009 EnEV 2002 WSVO 95 Bestand kwh/(m²a) Mai 2014 Quelle: Schulze Darup (Mittelwerte größere EFH, kleinere MFH, EFH liegen höher, große MFH niedriger)

6 Gebäudetechnik Effizient & Erneuerbar Effizienz-Komponenten Dach U 0,15 W/(m²K) Lüftung mit Wärmerückgewinnung Außenwand U 0,15 W/(m²K) Effizienzfenster Uw<0,80 W/m²K Qualitätssicherung: Wärmebrücken, Luftdichtheit n 50 0,6 h -1 Hocheffiziente Passivhaus Kriterien: Gebäudesanierung: Heizwärmebedarf kwh/(m²a) Primärenergiebedarf Heizen, WW, Strom 120 kwh/(m²a) Kellerdecke U 0,15 W/(m²K)

7 Gebäudehülle Entwicklung der U-Werte [W/(m²K)] Wand 0,24 0,16 0,12 0,1 0,08 0,06 Dach 0,2 0,14 0,1 0,08 0,06 0,05 Grund 0,24 0,16 0,12 0,1 0,08 0,06

8 Gebäudehülle Entwicklung der U-Werte [W/(m²K)] Wand 0,24 0,16 0,12 0,1 0,08 0,06 Dach 0,2 0,14 0,1 0,08 0,06 0,05 Grund 0,24 0,16 0,12 0,1 0,08 0,06

9 Gebäudehülle Entwicklung der U-Werte [W/(m²K)] Wand 0,24 0,16 0,12 0,1 0,08 0,06 Dach 0,2 0,14 0,1 0,08 0,06 0,05 Grund 0,24 0,16 0,12 0,1 0,08 0,06 Aerogel R = 0,016-0,018 W/(mK) Vacuum Insulation R = 0,006-0,008 W/(mK) Quelle VIP:

10 Fenster Entwicklung Fenster Ug [W/(m²K)] 1,8 0,7 0,6 0,5 0,45 0,4 Uf [W/(m²K)] 1,8 0,8 0,7 0,6 0,55 0,5 g-wert 60% 50% 52% 55% 55% 58% Quelle: Holger Barske

11 Fenster Entwicklung Fenster Ug [W/(m²K)] 1,8 0,7 0,6 0,5 0,45 0,4 Uf [W/(m²K)] 1,8 0,8 0,7 0,6 0,55 0,5 g-wert 60% 50% 52% 55% 55% 58% Quelle: Holger Barske

12 Fenster Entwicklung Fenster Ug [W/(m²K)] 1,8 0,7 0,6 0,5 0,45 0,4 Uf [W/(m²K)] 1,8 0,8 0,7 0,6 0,55 0,5 g-wert 60% 50% 52% 55% 55% 58% Quelle: Holger Barske

13 Lüftung mit Wärmerückgewinnung Wärmerückgewinnung 65% 80% 85% 90% 92% 95% Elektro-Effiz. [W/m³] 0,8 0,45 0,4 0,35 0,3 0,27

14 Lüftung mit Wärmerückgewinnung Wärmerückgewinnung 65% 80% 85% 90% 92% 95% Elektro-Effiz. [W/m³] 0,8 0,45 0,4 0,35 0,3 0,27

15 Heizung & Warmwasserbereitung minimale Heizwärmelast 16 Teelichter: heizen ein Einfamilienhaus 8 Teelichter: heizen 60 m² im Passivhaus

16 Gebäudetechnik bisher Solarthermie TV HIFI Computer Computer Telephon Radio TV Herd Kühlen Spül- Gefriermasch. schrank Trocknen Waschen Heizen & Warm wasser Regelung Speicher Regel. Zu-/Abluft mit WRG

17 Gebäudetechnik in Zukunft Fassaden- und dachintegrierte Photovoltaik Internal grid W-LAN Infotainment Infotainment Infotainment IT, Kommunikation, Unterhaltung, Regelung Lüftung Küche Heizen & Kühlen Speicher Baden & Waschen Internet Smart grid Einspeisung

18 Erneuerbare Energien - Wärme Quelle: PHI Darmstadt Solarthermie KWK-erneuerbar Pflanzenöl, Biogas, Stirling Biomasse Tiefengeothermie Biogas Wärmerückgewinnung

19 Erneuerbare Energien - Strom Solar: Photovoltaik & solartherm. Kraftw. Tiefen- Geothermie Wasserkraft, Speicherkraftwerk Biomasse Heizkraftwerk, Biogas, Biokraftstoff Windkraft Gezeiten-, Wellen-, Strömungskraftwerk

20 PE-Verbrauch 4 Pers. 120 m²: altes Gebäude normales Verhalten kwh/(m²a) Zug & Bus Flug NY Urlaubsreise Flug 1 PKW 12,5 l/100 km Strom PE-Faktor Verluste Warmwasser Heizen kwh/(m²a) km/a 12,5 l/100 km km/a 1,8 l/100 km Heizen/WW Strom PKW Flug Zug&Bus

21 PE-Verbrauch 4 Pers. 120 m²: Passivhaus Verkehr optimiert kwh/(m²a) Zug & Bus Flug NY Urlaubsreise Flug 1 PKW 12,5 l/100 km Strom PE-Faktor Verluste Warmwasser Heizen kwh/(m²a) km/a 3,0 L/100 km km/a 1,8 l/100 km Heizen/WW Strom PKW Flug Zug&Bus

22 PE-Verbrauch 4 Pers. 120 m²: Passivhaus Verkehr optimiert kwh/(m²a) Zug & Bus Flug NY Urlaubsreise Flug 1 PKW 12,5 l/100 km Strom PE-Faktor Verluste Warmwasser Heizen kwh/(m²a) km/a 3,0 L/100 km Plusenergie Standard: Photovoltaik > 8 kwpeak km/a 1,8 l/100 km Heizen/WW Strom PKW Flug Zug&Bus

23 Beispiel EFH: Passivhäuser Plusenergiehäuser kwh/(m²a) Primärenergie Photovoltaik Strom Kühlen Warmwasser Heizen Standard Effizient PV -100 EFH Erlangen Arch.Schulze Darup & Partner

24 Beispiel EFH: Passivhäuser Plusenergiehäuser kwh/(m²a) Primärenergie Photovoltaik Strom Kühlen Warmwasser Heizen 0-50 Standard Effizient PV -100 EFH Erlangen Arch.Schulze Darup & Partner

25 Beispiel MFH: Passivhäuser Plusenergiehäuser HOLZ5 Bad Aibling Ansicht West Bauherr: B&O Wohnungswirtschaft, Bad Aibling; Architekt: Schankula Architekten, München Energiekonzept: schulze darup & partner architekten Nürnberg

26 Beispiel MFH: Passivhäuser Plusenergiehäuser HOLZ5 Bad Aibling Nahwärme mit Biomasse Photovoltaik Smart Grid Lüftung mit WRG Dach U = 0,11 W/(m²K) Fenster Uw = 0,85 W/(m²K) Außenwand U = 0,14 W/(m²K) Qualitätsmanagement: - Luftdichtheit - Wärmebrücken - Facility manag. Bodenplatte U = 0,10 W/(m²K)

27 Plusenergiesiedlung Beispiel Neubau Erlangen BBP 411 Plusenergiekonzept für ein Neubaugebiet Energiestandards KfW Effizienzhaus Passivhaus Bebauungsplan 411 Erlangen-West II Energiestandard Energiestandards KfW EH Mai Passivhaus

28 EFH/DHH, II, Flachdach mit PV-Südausrichtung Variante 1 Dachneigung 2 zzgl. Modulneigung 10 = 12 Neigung gesamt Anlagen-Daten 6 Reihen á 7 Module Ges. Module: 42 Maße: 100/165 cm Neigung: 12 / Süd kwpeak: 10,08 PV Ertrag pro kwpeak Optimum: 950 kwh Ertrags-Prozent für Ausr./Neigung: 94% Ertrag: 893 kwh Anlagen-Ertrag kwh/a 52 kwh/m²wohnfläche 22. Mai 2014

29 EFH/DHH, II, Flachdach mit PV in Ost-Westausrichtung Variante 2 Modulneigung Anlagen-Daten 5 Reihen á 12 Module Ges. Module: 60 Maße: 100/160 cm Neigung: 12 / O-W kwpeak: 13,8 3 4 WEST OST WEST OST WEST OST WEST OST WEST OST PV Ertrag pro kwpeak Optimum: 950 kwh Ertrags-Prozent für Ausr./Neigung: 86 % Ertrag: 817 kwh 5 Anlagen-Ertrag kwh/a 65 kwh/m²wohnfläche 22. Mai 2014

30 EFH/DHH, II, Pultdach mit vollflächige PV-Belegung 4 Südneigung Anlagen-Daten 6 Reihen á 13 Module Ges. Module: 78 Maße: 100/160 cm Neigung: 4 / Süd kwpeak: 17,9 PV Ertrag pro kwpeak Optimum: 950 kwh Ertrags-Prozent für Ausr./Neigung: 90 % Ertrag: 850 kwh Anlagen-Ertrag kwh/a 88 kwh/m²wohnfläche 22. Mai 2014

31 MFH 44,00/12,20 m mit Flachdach, III / PV in Ost-Westausrichtung Modulneigung Anlagen-Daten 41Reihen á 7 Module Ges. Module: 287 Maße: 100/160 cm Neigung: 12 / O-W kwpeak: 66,0 4 WEST OST WEST OST WEST OST PV Ertrag pro kwpeak Optimum: 950 kwh 5 Ertrags-Prozent für Ausr./Neigung: 86 % 6 Ertrag: 817 kwh 7 Anlagen-Ertrag kwh/a 45 kwh/m²wohnfläche 22. Mai 2014

32 MFH Boxlohe 5 Schwabach Baujahr 1520 / Sanierung 2007 Bestand nach Sanierung Bauherr: GEWOBAU Schwabach Architekt: Helmut Rester Energiekonzept: Schulze Darup Quelle: Rester / Schulze Darup

33 MFH Boxlohe 5 Schwabach Bj / Sanierung kwh/(m²a) Bestand Berechnung nach PHPP QP nach EnEV WW Heizwärme EnEV Bestand Planung Messung qp (EnEV) nach Sanierung Quelle: Rester / Schulze Darup

34 Mehrfamilienhaus 15. / 17. Jahrhundert Pfeifergasse 9 Nürnberg Konstruktionsdetail für die Fachwerk-Außenwand Quelle: Alexandra Fritsch; Fritsch & Knodt + Klug Architekten Nürnberg

35 Mehrfamilienhaus 15. / 17. Jahrhundert Pfeifergasse 9 Nürnberg Konstruktionsdetail für die Fachwerk-Außenwand U= 0,28-0,20 W/(m²K) Quelle: Alexandra Fritsch; Fritsch & Knodt + Klug Architekten Nürnberg / Ergänzung: Schulze Darup

36 Mehrfamilienhaus 15. / 17. Jahrhundert Pfeifergasse 9 Nürnberg Ausfachung - Arbeitsgänge 3. Einbau der äußeren Typha-Platte 1. Zimmermannsmäßige Sanierung des Fachwerks 2. Umlaufendes Einleisten 4. Einbau der innerentypha-platte Quelle: Alexandra Fritsch; Fritsch & Knodt + Klug Architekten Nürnberg

37 Mehrfamilienhaus 15. / 17. Jahrhundert Pfeifergasse 9 Nürnberg Straßen- und Hofansicht 5. Eindichten der Anschlussfugen mit Typha-Quellmörtel 6. Aufbringen der Wandflächenheizung Quelle: Dipl. Ing. Werner Theuerkorn, Postmünster w.theuerkorn@typhatechnik.com

38 Mehrfamilienhaus 15. / 17. Jahrhundert Pfeifergasse 9 Nürnberg Wand- und Deckenansichten nach der Sanierung im 1. OG 7. Innenputz Quelle: Alexandra Fritsch; Fritsch & Knodt + Klug Architekten Nürnberg

39 Mehrfamilienhaus 15. / 17. Jahrhundert Pfeifergasse 9 Nürnberg Fertiggestellte Straßenfassade 8. Außenputz Quelle: Foto Uwe Kabelitz

40 Mehrfamilienhaus 15./17. Jahrhundert Pfeifergasse 9 Nürnberg 300 kwh/(m²a) Hilfsenergie Warmwasser Heizwärmebedarf Bestand Ausführung Wand U=0,24 Lüftung WR Quelle: Alexandra Fritsch; Fritsch & Knodt + Klug Architekten Nürnberg

41 Hocheffiziente denkmalgerechte Kastenfenster Kastenfenster: 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung innen Fenstereinbau Innendämmung/Fachwerk: Kastenfenster ermöglichen denkmalgerechte Sanierung Außen Einscheibenverglasung mit schlankem Rahmen nach Maßgabe des Denkmalschutzes; Innen 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung ohne Teilung, von außen nicht sichtbar Hochwertige Energiekennwerte des Fensters mit Uw = 0,5 0,8 W/(m²K) Detail Kastenfenster ermöglicht Gestaltungsfreiheit Quellen: Dr. Schulze Darup; Isothermen Holger Barske / Günter Löhnert; Kastenfenster: PHC Franz Freundorfer

42 Baualtersstufe (Gründerzeit Jugendstil) Schwachstellen & Hinweise zu charakteristischen Konstruktionen Dach / wenn ausgebaut U = 0,9 1,8 W/m²K Undicht/fehlende Luftdichth. Decke über OG wenn DG unausgebaut U = 0,9 1,5 W/m²K Kondensfeuchte, Gefahr von Schimmelbildung Außenwand Straße U = 1,1 1,5 W/m²K Fugen, Schlagregensicherh. Kellermauerwerk aufsteigende Feuchte DG 3. OG 2. OG 1. OG Erdgeschoss Keller Sanierungszyklen Bauteile prüfen Manuelle Lüftung Luftwechsel meist nur 0,2-0,3-fach pro h Fenster UW 2,6 ( 5,6) W/m²K undicht, Zugerscheinung Außenwand Hof U = 1,1 1,5 W/m²K Sichtmauerwerk / Putz Gebäudetechnik selten Originalzustand Kellerdecke U = 0,9 1,4 W/m²K Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt 42

43 Baualtersstufe (Gründerzeit Jugendstil) Schwachstellen & Hinweise zu charakteristischen Konstruktionen Dach / wenn ausgebaut U = 0,9 1,8 W/m²K Undicht/fehlende Luftdichth. Decke über OG wenn DG unausgebaut U = 0,9 1,5 W/m²K Kondensfeuchte, Gefahr von Schimmelbildung Außenwand Straße U = 1,1 1,5 W/m²K Fugen, Schlagregensicherh. Kellermauerwerk aufsteigende Feuchte Dachkonstruktion mit Schädlingsbefall? Schadstoffe? Holzbalkendecke Denkmalschutz / Fassadengestaltung! Holzbalkendecke Schallschutz / Brandschutz? Holzbalken-, Kappen- o. Trägerdecke z. B. Backsteinlage im Sandbett Denkmalschutz / Ausbau Keller feucht? Sanierungszyklen Bauteile prüfen Manuelle Lüftung Luftwechsel meist nur 0,2-0,3-fach pro h Fenster UW 2,6 ( 5,6) W/m²K undicht, Zugerscheinung Außenwand Hof U = 1,1 1,5 W/m²K Sichtmauerwerk / Putz Gebäudetechnik selten Originalzustand Kellerdecke U = 0,9 1,4 W/m²K Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt 43

44 Baualtersstufe Gründerzeit Sanierung Straßenseite Innendämmung / Hof WDVS Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt Kellerabgang gedämmt Zu- / Abluftanlage mit WRG 85 % Dach / Dachboden cm / = 0,035 U = 0,16-0,1 W/(m²K) Luftdichtheit n 50 0,6 h-1 Wärmebrücken U WB =0,025-0,1 W/m²K Fenster Uw = 0,75-0,85 W/m²K Wand/Hof: WDVS cm / = 0,035 U = 0,14-0,18 W/(m²K) Wand-Innendämm cm / = 0,035 U = 0,2-0,27 W/(m²K) Kellerdecke cm U = 0,15-0,2 W/(m²K) 44

45 Gründerzeitgebäude Gostenhofer Hauptstraße 56, Nürnberg Bauherr: Evangelisches Siedlungswerk Bayern Architekt: Dr. Burkhard Schulze Darup, Nürnberg Ausführung im Niedrigenergiestandard 1989 Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt

46 kwh/(m²a) Bestand Heizwärmebedarf (kwh/m²a) saniert Mehrfamilienhaus - Gründerzeit 4 WE / Büro Bauherr: AnBUS Mathildenstraße, Fürth Arch./Energiekonzept: Schulze Darup & Partner

47 Gründerzeitgebäude Sanierung mit Passivhaus-Komponenten Mathildenstraße, Fürth Raumluftqualität: Kellerluft durch Luftdichtheits- und Lüftungskonzept nicht in die Wohnungen gelangen lassen Quelle: AnBUS, Fürth / Schulze Darup

48 Gründerzeitquartiere Anteil der Transmissionsflächen mit Denkmalschutz-Anforderungen Beispiel: Gründerzeitquartier Hohenfriedbergstraße, Berlin Quelle: Claus Asam, IEMB, Berlin

49 Gründerzeitquartiere Beispiel Hohenfriedbergstraße, Berlin Anteil der Transmissionsflächen mit Denkmalschutz-Anforderungen Potenzial Außendämmung 11% Potenzial Innendämmung 8 % Anteil der Transmissionsflächen mit Anforderungen durch Denkmalschutzbelange Quelle: Claus Asam, IEMB, Berlin

50 Sanierung mit Passivhauskomponenten Rodensteinstraße 6, Berlin Ursprünglicher Bestand und sanierter Zustand nach Sanierung Bestand Quelle: Dr.-Ing. Günther Ludewig, sol id ar Architekten und Ingenieure, Berlin

51 Planung Erdgeschoss mit Freiflächen Quelle: Dr.-Ing. Günther Ludewig, sol id ar Architekten und Ingenieure, Berlin

52 Außenwand-Konstruktion mit Stegträgern Montage der Stegträger auf der Bestandsfassade Quelle: Dr.-Ing. Günther Ludewig, sol id ar Architekten und Ingenieure, Berlin

53 Außenwand-Konstruktion mit Stegträgern Aufbringen der Holzweichfaserplatten Quelle: Dr.-Ing. Günther Ludewig, sol id ar Architekten und Ingenieure, Berlin

54 Außenwand-Konstruktion mit Stegträgern Ausblasen des Hohlraums mit Holzfaserdämmung Quelle: Dr.-Ing. Günther Ludewig, sol id ar Architekten und Ingenieure, Berlin

55 Außenwand-Konstruktion mit Stegträgern Aufbringen von Spachtelung und Außenputz Quelle: Dr.-Ing. Günther Ludewig, sol id ar Architekten und Ingenieure, Berlin

56 Außenwand Rodensteinstr. 6, Berlin Quelle: Dr.-Ing. Günther Ludewig, sol id ar Architekten und Ingenieure, Berlin

57 kwh/(m²a) Berechnung PHPP kwh/(m²a) QP nach EnEV WW Heizwärme Bestand Planung Verbrauch EnEV Mehrfamilienhaus 78 WE Kollwitzstraße 1-17 wbg Nürnberg Architekten: Schulze Darup & Partner und Aicher & Hautmann

58 Quelle: Schulze Darup

59 Quelle: Schulze Darup

60 Mehrfamilienhaus 1950er Jahre Kollwitzstraße 1-17 Nürnberg Übersicht über die 3 Gebäude mit 54 WE + Aufstockung 18 WE Bestand: 54 Wohnungen 3-Zi-Whg. mit je 58,5 m² [3.160 m²] Sanierung: 54 Wohnungen KfW 55 2-Zi / 3-Zi / 4-Zi [3.895 m²] zzgl. Aufstockung 18 WE Passivhaus-Standard [1.229 m²] Barrierearme Wohnungen im Erdgeschoss Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt / Bauherr: wbg Nürnberg GmbH Immobilienunternehmen

61 Baualtersstufe 1950er Jahre Wärmebrücken-Details Sockel Kellerdecke / Außenwand 17,4 C unbeheizt Wand Bestand: Betonsteinwand 30 cm U = 1,4 W/(m²K) Sanierung mit WDVS 200 mm, = 0,035 W/(mK) U = 0,16 W/(m²K) Kellerdecke Bestand: Rippendecke (Stahlbetonträger mit Betonhourdis) U = 1,5 W/(m²K) Dämmung unterhalb der Decke 250 mm, = 0,035 W/(mK) U = 0,15 W/(m²K) Psi-( ) Wert = 0,077 W/(mK) Temperatur min 17,4 C Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt und ebök, Tübingen

62 Baualtersstufe 1950er Jahre Wärmebrücken-Details Kellerdecke / Innenwand vom Keller zum Erdgeschoss 18,5 C unbeheizt Wand Bestand: Betonsteinwand 24 cm Kellerdecke Bestand: Rippendecke (Stahlbetonträger mit Betonhourdis) U = 1,5 W/(m²K) Dämmung unterhalb der Decke 250 mm, = 0,035 W/(mK) U = 0,15 W/(m²K) Psi-( ) Wert = 0,39 W/(mK) Temperatur min 18,5 C Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt und ebök, Tübingen

63 Mehrfamilienhaus 1950er Jahre Kollwitzstraße 1 17 Nürnberg Außenwand Bestand Wärmedämmverbundsystem Dämmdicke 20 bis 24 cm = 0,035 W/(mK) U = 0,15 bis 0,12 W/(m²K) Außenwand Aufstockung Vorgefertigte Holzrahmenbauweise Vorhangfassade mit Aluwelle Dämmdicke cm = 0,035 W/(mK) U = 0,12 W/(m²K) Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt / Bauherr: wbg Nürnberg GmbH Immobilienunternehmen

64 Mehrfamilienhaus 1950er Jahre Kollwitzstraße 1 17 Nürnberg Außenwand Bestand Wärmedämmverbundsystem Dämmdicke 20 bis 24 cm = 0,035 W/(mK) U = 0,15 bis 0,12 W/(m²K) Außenwand Aufstockung Vorgefertigte Holzrahmenbauweise Vorhangfassade mit Aluwelle Dämmdicke cm = 0,035 W/(mK) U = 0,12 W/(m²K) Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt / Bauherr: wbg Nürnberg GmbH Immobilienunternehmen

65 Mehrfamilienhaus 1950er Jahre Kollwitzstraße 1 17 Nürnberg Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Lüftungszentrale im Keller pro Hauseingang für je 8 Wohnungen (ges m³/h) Steigleitungen in L-90 (Brandschutz) Verteilerkasten in den Wohnungen Kunststoffrohre 90 mm für Zu- / Abluft Geringe Konstruktionshöhe für die Leitungen Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt / Bauherr: wbg Nürnberg GmbH Immobilienunternehmen

66 Mehrfamilienhaus 1950er Jahre Kollwitzstraße 1 17 Nürnberg Thermografie Nordfassade Quelle: Dr. Burkhard Schulze Darup, Architekt / Bauherr: wbg Nürnberg GmbH Immobilienunternehmen

67 kwh/(m²a) Berechnung PHPP kwh/(m²a) 285 QP nach EnEV WW solar WW Heizwärme Bestand Planung Verbrauch EnEV Einfamilienhaus Sanierung Nürnberg Arch. Benjamin Wimmer Schulze Darup & Partner

68 Realschule Feuchtwangen Plusenergiebilanz

69 Rathaus Herzogenaurach Plusenergiebilanz kwh/(m²y) Photovoltaics Electricity IT-Systems Cooling Lightening Warm Water Heating 50 0 Arch. & Energy concept: Schulze Darup & Partner -50 before after PV

70 Kloster Plankstetten Energetische Sanierung mit Plusenergiebilanz kwh/(m²y) Prime Energy

71 Gebäudetechnik Lüftung

72 Zwangslüftung früher Zwangs-Abluft durch: Festbrennstofföfen Gas-/Ölöfen Gasthermen Außenluftdurchlässe: Zuluftöffnungen Undichte Fenster Undichte Türen Undichte Konstruktionen Quelle: Schulze Darup

73 Ende der geregelten Außenluftzufuhr ab Mitte der 1960er Jahre Zunehmende Probleme mit Raumluftqualität Einbringen von Baustoffen mit Schadstoffanteilen Einbau dichter Fenster und Türen Einbau von Zentralheizungen Quelle: Schulze Darup

74 Lüften.??? Unangepasstes Lüftungsverhalten der meisten Bewohner Quelle: Schulze Darup

75 Luftwechsel in Bestandswohnungen mit freier Lüftung Feuchteschäden bei 21,9 % von 5530 untersuchte Wohnungen in Deutschland [2] Luftwechsel nach EnEV Durchschnittlicher Luftwechsel im Bestand 0,2 0,3 h -1 Quellen: [1] T. Weithaas: Bestimmung des natürlichen Luftwechsels im Altbaubestand [2] S. Brasche et al.: Vorkommen, Ursachen und gesundh. Aspekte von Feuchteschäden in Wohnungen

76 Freie Lüftung Charakteristische CO2-Konzentration in einem Schlafzimmer ZU HOHE CO 2 -KONZENTRATION Anforderung nach DIN Anforderung nach Pettenkofer Quelle: Werner Eicke-Hennings, Impuls Programm Hessen

77 CO2-Konzentration in Schulen Zeitlicher Verlauf Modellrechnung Sommer: Fenster gekippt Winter: Fenster zu, in Pausen gekippt Winter: Fenster zu, in Pausen geöffnet ZU HOHE CO 2 -KONZENTRATION Quelle: Nadschläger et al.: Gesunde Luft für Oberösterreichs Kinder und Jugend. - Ergebnisse Messprogramm Land Oberösterreich

78 CO2-Konzentration in Schulen Zeitlicher Verlauf Messung CO2-Verlauf mit ventilatorgestützter Lüftung (Zu-/Abluftanlage) Anforderung nach DIN Anforderung nach Pettenkofer SEHR GUTE RAUMLUFTQUALITÄT Quelle: Drexel & Weiß

79 Gebäudetechnik Lüftung Freie Lüftung und Schachtlüftung Quelle. Löhnert, Lützkendorf, Schulze Darup et al: Energieeffi zient Bauen und Modernisieren. Hrsg. BMVBS 2013

80 Gebäudetechnik Lüftung Freie Lüftung Zeit für vollständigen Luftwechsel (1,0 h-1) Kipplüftung einseitig Überecklüftung Querlüftung Schnitt Grundriss schlecht mittel gut Quelle. Löhnert, Lützkendorf, Schulze Darup et al: Energieeffi zient Bauen und Modernisieren. Hrsg. BMVBS 2013

81 Funktionsweise freier Lüftung Windstille Situation - Inversionswetterlage Minimaler Luftaustausch Luftwechsel 0,05 0,1 pro Stunde 1-5 m³/h 1-5 m³/h 1-5 m³/h 1-5 m³/h 1-5 m³/h 1-5 m³/h 1-5 m³/h 1-5 m³/h Quelle: Schulze Darup

82 Funktionsweise freier Lüftung Starke Windbelastung Sehr hoher Luftaustausch m³/h m³/h m³/h Luftwechsel 1 5 pro Stunde m³/h m³/h m³/h m³/h m³/h Quelle: Schulze Darup

83 Funktionsweise freier Lüftung Hohe Thermik bei sehr kalter Witterung Hoher Luftaustausch 40 m³/h durch den Auftrieb aufgrund des hohen Temperaturunterschieds 20 m³/h Schadstoffe aus Keller und unteren Wohnungen 50 m³/h 10 m³/h 20 m³/h 30 m³/h 40 m³/h 30 m³/h 40 m³/h Quelle: Schulze Darup

84 Gebäudetechnik Lüftung, Wärme und Strom Grundlagen Quelle. Löhnert, Lützkendorf, Schulze Darup et al: Energieeffi zient Bauen und Modernisieren. Hrsg. BMVBS 2013

85 Spalte1 Spalte2 Spalte3 Spalte4 Spalte5 Spalte6 Spalte7 Spalte8 Spalte9 Spalte10 Spalte11 Spalte12 Spalte13 Spalte14 Bilanzierung Wärmegewinne Verluste von Energiestandards 250,00 kwh/(m²a) 200,00 150,00 100,00 50,00 41,0 Verluste Gewinne 217,5 Ventilatorgest. Abluftanlagen 41,0 76,7 39,0 59,8 Heizwärme Intern Solar Lüftung Fenster Grund Dach Außenwand Zu-/Abluftanlagen mit WRG 5,7 20,5 5,4 15,0,00 Bestand EnEV 2009 KfW EH 70 KfW EH 40 Passivhaus Quelle: Schulze Darup

86 Charakteristische Lüftungswärmeverluste Manuelle Lüftung Bezug Nutzfläche AN nach EnEV Luftwechsel / Stunde 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,3 0,3 0,6 0,6 0,7 0,7 Bezug AN (EnEV) Bezug AEB (beh. Fläche) Abluft kwh/(m²a),00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Quelle: Schulze Darup

87 Charakteristische Lüftungswärmeverluste Manuelle Lüftung in der Praxis Bezug Nutzfläche AN nach EnEV Luftwechsel / Stunde 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,2 0,25 0,3 0,6 0,6 0,7 0,7 Lüften in der Praxis! Mangelhafte Raumlufthygiene! Nicht konform mit DIN Bezug AN (EnEV) Bezug AEB (beh. Fläche) Abluft kwh/(m²a),00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Quelle: Schulze Darup

88 Charakteristische Lüftungswärmeverluste Manuelle Lüftung Bezug beheizte Wohnfläche Luftwechsel / Stunde 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,3 0,3 0,6 0,6 0,7 0,7 Bezug AN (EnEV) Bezug AEB (beh. Fläche) Abluft kwh/(m²a),00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Quelle: Schulze Darup

89 Charakteristische Lüftungswärmeverluste Manuelle Lüftung Bezug beheizte Wohnfläche Luftwechsel / Stunde 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,3 0,3 0,6 0,6 0,7 0,7 Bezug AN (EnEV) Bezug AEB (beh. Fläche) Abluft kwh/(m²a),00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Quelle: Schulze Darup

90 Charakteristische Lüftungswärmeverluste Manuelle Lüftung Ventilatorgestützte Abluftanlagen Luftwechsel / Stunde 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,3 0,3 0,6 0,6 0,7 0,7 Abluft Manuelle Lüftung Bezug AN (EnEV) Bezug AEB (beh. Fläche) Abluft kwh/(m²a),00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Quelle: Schulze Darup

91 Charakteristische Lüftungswärmeverluste Manuelle Lüft. Abluftanlagen Zu-/Abluft mit Wärmerückgewinnung Luftwechsel / Stunde 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,3 0,3 0,6 0,6 0,7 0,7 7,8 9,4 11,1 WRG Abluft Manuelle Lüftung Bezug AN (EnEV) Bezug AEB (beh. Fläche) Abluft WRG 75% WRG 92% kwh/(m²a),00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Quelle: Schulze Darup

92 Charakteristische Lüftungswärmeverluste Manuelle Lüft. Abluftanlagen Zu-/Abluft mit Wärmerückgewinnung Luftwechsel / Stunde 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,3 0,3 0,6 0,6 0,7 0,7 4,4 7,8 4,9 9,4 5,5 11,1 WRG Abluft Manuelle Lüftung Bezug AN (EnEV) Bezug AEB (beh. Fläche) Abluft WRG 75% WRG 92% kwh/(m²a),00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Quelle: Schulze Darup

93 Charakteristische Lüftungswärmeverluste Manuelle Lüft. Abluftanlagen Zu-/Abluft mit Wärmerückgewinnung Luftwechsel / Stunde 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,3 0,3 0,6 0,6 0,7 0,7 4,4 7,8 4,9 9,4 5,5 11,1 Einsparung 20 kwh/(m²a) bis 45 kwh/(m 2 a) WRG Abluft Manuelle Lüftung Bezug AN (EnEV) Bezug AEB (beh. Fläche) Abluft WRG 75% WRG 92% kwh/(m²a),00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Quelle: Schulze Darup

94 Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Schema Einfamilienhaus

95 Gebäudetechnik Zu- / Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung Schema Mehrfamilienhaus Dezentrale Anlagen pro Wohnung Wohnen Kind Eltern Bad Küche 22. Mai 2014

96 Gebäudetechnik Zu- / Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung Schema Mehrfamilienhaus Zentrale Anlage 22. Mai 2014

97 Gebäudetechnik Zu- / Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung Schema für den Luftwechsel Beispiel 4-Zi-Wohnung mit 120 m² Aufenthaltsräume Luftwechsel 0,66 h -1 Flure Sanitär etc. Luftw. 2,0 h -1 Luftwechsel i. M. 0,4 h -1 Zuluft gesamt 120 m³/h (30 m³ pro Person) Wohnen Zimmer 1 Zimmer 2 Zimmer 3 Überströmbereich Küche WC/Abst. Bad Abluft 60 m³/h Abluft 20 m³/h Abluft 40 m³/h 75 m² 20 m² 25 m² 22. Mai 2014

98 Gebäudetechnik Lüftung Zu- / Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung - Grundriss Beispiel: charakteristisches Gebäude aus den 1960er Jahren Zentrale Lüftungs- Lösung mit Verteilung unter der Flurdecke 22. Mai 2014 Quelle: Schulze Darup

99 Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Verteilung MFH und EFH (Dachgeschoss)

100 Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Zuluftventile Zuluftdurchlass: Weitwurfprinzip Wurfweite l 0,2 200 mm Wurfweite l 0,2 Quelle: Prof. Dr. Wolfgang Feist

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105 Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Überströmventil - Überströmdurchlass Türzarge Wand Gitter Spalt Quelle: Matthias Laidig, ebök

106 Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung Regelung: so einfach wie möglich!

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108 6. Kosten & Wirtschaftlichkeit

109 Neubau DHH 140 m², zweigeschossig, Keller, Flachdach (beheizt) Investitionskosten nach DIN 276 inkl. MWSt. ( ) EFH Erlangen Arch.Schulze Darup & Partner

110 Neubau DHH 140 m², zweigeschossig, Keller, Flachdach (beheizt) Investitionskosten nach DIN 276 inkl. MWSt. ( ) Baunebenkosten Elektrogeräte* Außenanlagen Photovoltaik 10 kwp Mehrinvest KfW EH 40 Mehrinvest Passivhaus Bauwerkskosten Keller Bauwerkskosten Wohnen Herrichten - Erschließen EnEV-Standard KfW EH 40 Passivhaus 0 Grundstück * Mehrinvest Elektrogeräte / Beleuchtung Effizienzklasse A+/+++ versus B

111 Neubau DHH 140 m², zweigeschossig, Keller, Flachdach (beheizt) Mehrinvest versus EnEV-Standard ( /m² Wohn/Nutzfläche) 250 Elektrogeräte 200 Photovoltaik 64 /m² 70 /m² 150 Heizung Lüftung 100 Qualitätssicherung 50 Fenster Grund 0 Dach KfW EH 40 Passivhaus -50 Außenwand

112 Neubau DHH 140 m², zweigeschossig, Keller, Flachdach (beheizt) Mehrinvest versus EnEV-Standard ( /m² Wohn/Nutzfläche) 186 /m² 191 /m² 250 Elektrogeräte 200 Photovoltaik 150 Heizung Lüftung 100 Qualitätssicherung 50 Fenster Grund 0 Dach KfW EH 40 Passivhaus -50 Außenwand

113 Neubau DHH 140 m², zweigeschossig, Keller, Flachdach (beheizt) Monatliche Belastung für Finanzierung, Betriebskosten und Wartung ( /Monat) pro Monat Photovoltaik Wartung Lüftung EnEV-Standard KfW EH 40 Passivhaus Haushaltsstrom Warmwassser Heizen KfW Darlehen PV KfW Darlehen Bauen Hypothekendarlehen

114 Energetisch bedingte Kosten: Sanierungsstandard KfW Effizienzhaus Lüftung: einfache Aluftanlage Heizung: Gasbrennwerttechnik Schulze Darup: Energieeffizienz mit städtebaulicher Breitenwirkung, Teil

115 Energetisch bedingte Kosten: Sanierungsstandard KfW Effizienzhaus Lüftung: Aluftanlage Heizung: Teilregenerativ Schulze Darup: Energieeffizienz mit städtebaulicher Breitenwirkung, Teil

116 Energetisch bedingte Kosten: Sanierungsstandard KfW Effizienzhaus Lüftung: Aluftanlage Heizung: Teilregenerativ Schulze Darup: Energieeffizienz mit städtebaulicher Breitenwirkung, Teil

117 Energetisch bedingte Kosten: Sanierungsstandard KfW Effizienzhaus Lüftung: Zu-/Aluft mit WRG Heizung: Teilregenerativ Schulze Darup: Energieeffizienz mit städtebaulicher Breitenwirkung, Teil

118 Kosten bei einem charakteristischen Maßnahmenmix in Abhängigkeit von der Baualtersstufe (Beispiel MFH 24 WE, m² Wohnfläche) pro m² Wohnfläche Kostengruppen 300/400 nach DIN 276 inkl. MWSt. Mehrinvest KfW EH 85: /m² Mehrinvest KfW EH 70: /m² Mehrinvest KfW EH 55: /m² 200 /m² Schulze Darup: Energieeffizienz mit städtebaulicher Breitenwirkung, Teil 1 Technik & Kosten. Im Auftrag des GdW, Förderung DBU, Berlin 2011 / Baukostenindex 2013

119 Kosten bei einem charakteristischen Maßnahmenmix in Abhängigkeit von der Baualtersstufe (Beispiel MFH 24 WE, m² Wohnfläche) pro m² Wohnfläche Kostengruppen 300/400 nach DIN 276 inkl. MWSt. Schulze Darup: Energieeffizienz mit städtebaulicher Breitenwirkung, Teil 1 Technik & Kosten. Im Auftrag des GdW, Förderung DBU, Berlin 2011 / Baukostenindex 2013

120 Quartierskonzepte Effizienz & Versorgungskonzepte

121 Quartier 1949 bis 1958 Wohnpark Strubergasse Salzburg Sanierung von 500 Wohneinheiten aus den 1950er Jahren Quelle: Google Maps

122 Quartier 1949 bis 1958 Wohnpark Strubergasse Salzburg Städtebauliche Entwicklung und Plusenergiebilanz Öffentliches Grün Spielplatz Treffpunkte Mieter- Gärten Balkons kwh/a Photovoltaik Strom Warmwasser Heizung Standard Planung PV -3000

123 Quartier 1949 bis 1958 Wohnpark Strubergasse Salzburg Nahwärmesystem / Plusenergiebilanz kwh/a kwh/a Photovoltaik Strom Warmwasser 3000 Heizung Standard Planung PV -3000

124 Quartier 1959 bis Großwohnsiedlung Parkwohnanlage West 1030 Wohneinheiten, wbg Nürnberg Quelle: wbg Nürnberg

125 Bernadottestraße Nürnberg Bauherr: wbg Nürnberg Arch. Schulze Darup Baujahr 1964 / san Förderung dena / KfW NEH im Bestand

126 Energiebilanz Bestand MWh Photovoltaik Strom Warmwasser Heizen Nutzenergie Endenergie Primärenergie

127 Energiebilanz Plusenergiekonzept MWh Photovoltaik Strom Warmwasser Heizen Nutzenergie Endenergie Primärenergie PV Primärenerg.

128 Demografische Aspekte - Barrierefreiheit Demografic aspects - handicapped accessible

129 Beispiel Stadt Einwohner Neumarkt i. d. Opf. Klimaschutzkonzept 22. Mai 2014 Quelle: arge etz Nürnberg, kewog Regensburg, Schulze Darup & Partner Nürnberg

130 Quelle: arge etz Nürnberg, kewog Regensburg, Schulze Darup & Partner Nürnberg 2010 Primeenergy Heating, Warmwater kwh/m²a Beispiel Stadt Einwohner Neumarkt i. d. Opf. Klimaschutzkonzept - Ausgangslage 2010 >

131 Quelle: arge etz Nürnberg, kewog Regensburg, Schulze Darup & Partner Nürnberg 2015 Primeenergy Heating Warmwater kwh/m²a Beispiel Stadt Einwohner Neumarkt i. d. Opf. Klimaschutzkonzept - Modellphase 2015 >

132 Quelle: arge etz Nürnberg, kewog Regensburg, Schulze Darup & Partner Nürnberg 2030 Primeenergy Heating Warmwater kwh/m²a Beispiel Stadt Einwohner Neumarkt i. d. Opf. Klimaschutzkonzept - Ziel Klimaneutarlität >

133 Quelle: arge etz Nürnberg, kewog Regensburg, Schulze Darup & Partner Nürnberg 2040 Primeenergy Heating Warmwater kwh/m²a Beispiel Stadt Einwohner Neumarkt i. d. Opf. Klimaschutzkonzept - Ziel Klimaneutarlität >

134 Quelle: arge etz Nürnberg, kewog Regensburg, Schulze Darup & Partner Nürnberg 2050 Primeenergy Heating Wrmwater kwh/m²a Beispiel Stadt Einwohner Neumarkt i. d. Opf. Klimaschutzkonzept - Ziel Plusenergiebilanz 2050 >

135 Beispiel Stadt Einwohner Nürnberg Energieeffizienzstrategie Nürnberg Mai 2014 Quelle: EAN und Schulze Darup & Partner Nürnberg i. A. der Stadt Nürnberg

136 Nürnberg Energieeffizienzstrategie 2050 Heizenergiebedarf (MWh/a) Referenzszenario /1,2 % San.-Quote MWh/a bis 1918 Neubau Neubau MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH bis 1918 EFH bis 1918 Sonstiges Quelle: EAN und Schulze Darup & Partner Nürnberg i. A. der Stadt Nürnberg

137 Nürnberg Energieeffizienzstrategie 2050 Heizenergiebedarf (MWh/a) Klimaschutzszenario 1,5 % San.-Quote MWh/a bis 1918 Neubau Neubau MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH bis 1918 EFH bis 1918 Sonstiges Quelle: EAN und Schulze Darup & Partner Nürnberg i. A. der Stadt Nürnberg

138 Nürnberg Energieeffizienzstrategie 2050 Heizenergiebedarf (MWh/a) Klimaschutzszenario 2,0 % San.-Quote MWh/a bis 1918 Neubau Neubau MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH EFH MFH bis 1918 EFH bis 1918 Sonstiges Quelle: EAN und Schulze Darup & Partner Nürnberg i. A. der Stadt Nürnberg

139 Nürnberg Energieeffizienzstrategie 2050 Endenergie (MWh/a) Klimaschutzszenario 1,5 % San.-Quote GWh/a Quelle: EAN und Schulze Darup & Partner Nürnberg i. A. der Stadt Nürnberg

140 Nürnberg Energieeffizienzstrategie 2050 Versorgungsstrategie Klimaschutzszenario 1,5 % San.-Quote GWh/a Effizienz Erneuerbare Fossile Energieträger

141 Nürnberg Energieeffizienzstrategie 2050 Versorgungsstrategie Klimaschutzszenario 1,5 % San.-Quote GWh/a Effizienz Wertschöpfung: Überregional BRD/EU Region/Bayern Stadt Nürnberg Fossil - Global Erneuerbare Fossile Energieträger

142 Nürnberg Energieeffizienzstrategie 2050 Regionale Wertschöpfung durch Effizienz & Erneuerbare Energien GWh/a Effizienz Wertschöpfung: Überregional BRD/EU Region/Bayern Stadt Nürnberg Fossil - Global 1,3 Mrd. /a (0,10 /kwh) Erneuerbare Fossile Energieträger