klimaaktiv Tagung FH OÖ, Campus Wels, NutzerInnenzufriedenheit und Innenraumluftqualität

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1 ? klimaaktiv Tagung FH OÖ, Campus Wels, NutzerInnenzufriedenheit und Innenraumluftqualität Prof. (FH) Dr. Herbert C. Leindecker Inhalt Gebäudeoptimierung an der FH OÖ Wels NutzerInnenzufriedenheit in klimaaktiv NutzerInnenzufriedenheit allgemeines Thermische Behaglichkeit Zusammenfassung Folie 2 1

2 Standorte der FH OÖ Über 40 Studiengänge an 4 Fakultäten Campus Wels: Studiengang Öko-Energietechnik seit 2002 Einzigartige Kombination: Elektrotechnik, Maschinenbau, Bautechnik und Erneuerbare Energien!! NEU: Studiengang Bauingenieurwesen ab WS Folie 3 Qualitätsoptimierung v. Gebäuden Qualitätspyramide eines Gebäudes Nutzerzufriedenheit, Behaglichkeit Qualitätsopt. Gebäudezertifikat (TQA) Baubiologie Bauökologie (LCA) Integr. Planung (LCC, BIM+FM) Thermische Simulationen, Energieopt. Energieausweis korrekt bzw. optimiert Bauordnung / Standard / Energieausweis / QS Standard Eugendorf klimaaktiv Tagung Leindecker Wels, Leindecker Folie 4 2

3 QS-TOOLS: Energieeffizienz Gebäudeoptimierung: Messgeräte und Software Blower Door Thermografie Hotbox Gebäudesimulation Folie 5 QS-TOOLS: Raumluftmessungen Baubiologie: Messgeräte und Messmethoden Schimmel Partikel Formaldehyd / VOC Radon Mobiles Monitoring Eugendorf klimaaktiv Tagung Leindecker Wels, Leindecker Folie 6 3

4 CO 2 -Bilanz Schulzimmer, keine Fensterlüftung CO2 Messung Klassenzimmer (Schulbau: Vortrag Arch. Domenig-Meisinger) ppm C :00 8: :28 8:42 8:56 9:10 9:24 9:38 9:52 10:06 10:20 10:34 10:48 11:02 11:16 11:30 11: :58 [ppm CO2] Pettenkoffer DIN-Grenze MAK Pettenkofer 1870: 1000 ppm = 0,1 Vol.% Qu: FH OÖ Leindecker 2005 Folie 7 Innenraumluftqualität: Radon Baubiologie Qu: AGES / FH OÖ Die Radon-Konzentration ohne Lüftungsanlage ist über 10 Mal höher! (WHO: Nach Rauchen ist Radon die zweite Ursache für Lungenkrebs!) Eugendorf klimaaktiv Tagung Leindecker Wels, Leindecker Folie 8 4

5 klimaaktiv Kriterienkataloge (1000 Punkte) Neubau Wohngebäude : A Planung u. Ausführung (130): Infrastruktur, Fahrradabst., LCC, PHPP, Wärmebrücken, luftdicht, E-Monitoring B Energie u. Versorgung (600): HWB Energieausweis (OIB/PHPP); Lüftung, Primärenergie/CO2; PV-Anlage C Baustoffe und Konstruktion (150): keine klimaschädlichen Subst.; PVC-frei; lösemittelfrei; Bauökologie (OI3-Index) D Komfort u. Raumluftqualität (120): Thermischer Komfort (sommertauglich); Raumluftqualität (Komfortlüftung); Bodenbeläge/ Holzwerkstoffe/ Anstriche emissionsarm; VOC u. Formaldehyd Messung Folie 9 Komfort und Raumluftqualität in klimaaktiv Basiskriterium (M): Thermische Komfort im Sommer für Wohngebäude Neubau und Sanierung (NWG über außeninduzierten Kühlbedarf) Überschreitung 25 C an max. 10% der Jahresstunden Nachweis nach ÖNORM B oder Thermische Simulation Basiskriterium (M): Raumluftmessung (Gebäude > 1000m 2 BGF) für Wohngebäude Neubau und Dienstleistungsgebäude Neubau VOC max Mikrogramm/m 3 (Detailanalyse bei bis 3.000) Formaldehyd max. 12 mg/m 3 oder 10 ppm Folie 10 5

6 Komfort und Raumluftqualität in klimaaktiv (Wohnbau Neubau) Kriterium D 2.1 Komfortlüftung mit WRG optimiert Ziel ist die einwandfreie Funktion der Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung und eine hohe Nutzerakzeptanz. 40 Punkte Schalldruckpegel in Schlaf- und Kinderzimmern max. 23 db(a) Außenluftfilter mind. F7 nach DIN EN 779, Abluftfilter mind. G4 Zulufttemperatur mind. 17 C Luftgeschwindigkeit max. 0,1 m/s im Aufenthaltsbereich Mind. 3 Stufen für Anpassung an Bedarf Hinweis auf Merkblatt; 16 Bestellkriterien, 55 Qualitätskriterien Folie 11 Komfort und Raumluftqualität in klimaaktiv (Wohnbau Neubau) Kriterium D 2.2 Produktmanagement - Einsatz schadstoff- und emissionsarmer Produkte Ziel ist es, durch den Einsatz emissions- und schadstoffarmer Produkte eine gute Luftqualität im Innenraum zu gewährleisten, max. 50 Punkte Verlegewerkstoffe: wenn keine Verklebung > erfüllt Bodenbeläge: max. Prüfkammerkonzentration für Formaldehyd, VOC, C- Stoffe (kanzerogene Stoffe) Holzwerkstoffe: ähnlich wie bei Bodenbelägen Beschichtungen: Vermeidung Lösemittelemissionen, Weichmacher Bitumenvoranstriche, -anstriche, -klebestoffe: Kennzeichnung / baubook Folie 12 6

7 NutzerInnenzufriedenheit FFG Forschungsprojekt MOFNUG : Modularer Fragenkatalog für die NutzerInnenzufriedenheit in Gebäuden Mit 3 anderen FHs: FH KufsteinTirol, FH Wiener Neustadt / Wieselburg, FH Vorarlberg / Dornbirn 3 Jahre Mitte 2013 bis Mitte 2016 Gesamtkosten: Euro Schwerpunkt FH OÖ: Thermische Behaglichkeit, Luftqualität, Gebäudetechnik (Gebäudeautomation) siehe Vortrag von Christian Huber! Folie 13 NutzerInnenzufriedenheit in Bürogebäuden Quelle: Gossauer, Elke (2007): Nutzerzufriedenheit in Bürogebäuden Folie 14 7

8 Ranking der Teilaspekte (INNOSEG) INNOSEG = Interdisziplinäre, nutzerorientierte nachhaltige Optimierung von Stoff- und Energieströmen in Gebäuden. Projekt im Forschungsprogramm Unternehmen Region des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) 14 Bürogebäude mit ~4500 Arbeitsplätzen (ProKlima, Uniklinikum Jena, Innoseg) Wohngebäude Bürogebäude Quelle: INNOSEG, Schlussbericht, FH- Erfurt, 2007 Folie 15 NutzerInnenzufriedenheit ÖNORM EN 15251: Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden - Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik Das Innenraumklima beeinflusst auch Gesundheit, Produktivität und Behaglichkeit der Nutzer. Neuere Studien haben gezeigt, dass die Kosten für die Behebung von Problemen im Zusammenhang mit schlechtem Innenraumklima für Arbeitgeber, den Gebäudeeigentümer und die Gesellschaft oft höher sind als die Energiekosten der betreffenden Gebäude. Es wurde nachgewiesen, dass eine geeignete Qualität des Innenraumklimas die Gesamtleistung beim Arbeiten und Lernen verbessern und Fehltage verringern kann. Quelle: ÖNORM EN 15251:2007, S.5 Folie 16 8

9 ÖNORM - EN Thermische Behaglichkeit PPD Predicted Percentage of Dissatisfied PMV Predicted Mean Vote Quellen: ÖNORM EN 15251, ÖNORM EN ISO 7730 Vgl.: ÖNORM EN ISO 7730:2006 ( Ergonomie der thermischen Umgebung Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Behaglichkeit durch Berechnung des PMV - und des PPD-Indexes und Kriterien der lokalen thermischen Behaglichkeit ) Folie 17 ÖNORM - EN 15251, subjektive Bewertungen Quelle: ÖNORM EN 15251, S.46 Folie 18 9

10 Thermische Behaglichkeit Bewertungsgrößen nach ÖNORM EN ISO 7730: Bekleidung (Bekleidungsfaktor clo ) Aktivität (Metabolische Einheit met ) Lufttemperatur Mittlere Strahlungstemperatur Luftgeschwindigkeit, relative Feuchtigkeit PMV PPD Asymmetrien des Strahlungsfeldes Adaptives Modell: Weiterentwicklung des Fanger-Modells bzw. unterschiedliche Definitionen des Behaglichkeitsbereiches [Nicol et al.(2012): Adaptive Thermal Comfort] Herausforderungen (Gebäudesimulation, Gebäudeautomation ) Folie PMV/PPD als Grundlage? Überprüfung des Fanger-Modells (Normen!) Human Thermal Model (1981) Fanger s PMV Methode (1970) Adaptive predicted mean vote (2009) besonders große Unterschiede ergeben sich auch bei: clo < ca. 0,6 (Sommer) met < ca.1,0 (Wohnb.) Source: [Holopainen, 2013] Verschiedene neuere Methoden korrigieren das Fanger-Modell (?) 20 Folie 20 10

11 Aktuelle Forschung: Wie gut sind green buildings? Auswertung hinsichtlich thermischen Komfort Auswertung hinsichtlich Luftqualität Quelle: [Abbaszadeh, S. et al, 2006] LEED/green buildings sind signifikant besser Luftqualität in jüngeren Gebäuden allgemein besser Folie 21 Aktuelle Forschung: Wie gut sind green buildings? Auswertung hinsichtlich Lichtkontrolle und Unzufriedenheiten Quelle: [Abbaszadeh, S. et al, 2006] Mediane annähernd gleich gleiche Reihenfolge! Ist es in LEED/green buildings zu dunkel, weil zuviel Energie gespart wird? Nutzer können zuwenig selbst eingreifen Folie 22 11

12 Aktuelle Forschung: Wie gut sind green buildings? Auswertung hinsichtlich Akustik und Unzufriedenheiten Quelle: [Abbaszadeh, S. et al, 2006] Mediane annähernd gleich wieder gleiche Reihenfolge! In LEED/green buildings deutlich mehr Störungen aufgrund weniger Privatheit siehe Vortrag Prof. Dr. Keul Folie 23 Aktuelle Forschung? Prof. Dr. Bernd Wegener (Humbolt-Universität Berlin): Die Well-being-Forschung steckt noch in ihren Anfängen Probleme: Wahrnehmung, Bewertung, Gewichtung, Aggregation Zehn Dimensionen für nachhaltiges Wohnen: 1. Psychophysische Behaglichkeit (thermisch, hygienisch, akustisch, visuell) 2. Räumliche Behaglichkeit (zb. Ästhetik, Raumempfinden ) 3. Funktionale Behaglichkeit (Techniksteuerung, Handhabbarkeit) 4. Raumnutzung 5. Energiewahrnehmung 6. Klima (Außen, Innen, Interaktion) 7. Verbindung Innen und Außen 8. Nachbarschaft und soziales Klima 9. Aspekte des gemeinschaftlichen Wohnens (Kinder, Familie ) 10. Wohnstilpräferenzen (am Beispiel: LichtAktiv Haus Model Home 2020) Folie 24 12

13 Aspekte der Nutzerzufriedenheit Eigene Expertenbefragung: Nutzerzufriedenheit Messbare Faktoren Nicht messbare Faktoren Thermische Behaglichkeit (Raum, Wand, Lufttemperatur, geschwindigkeit, und feuchte) Visueller Komfort (Tages, Kunstlicht, Sicht nach Außen, Blendung)) Psychologische Faktoren (Anpassbarkeit d. Temperatur, pers. Zufriedenheit m. Raumsituation) Soziale und sonstige Faktoren (Kollegen, Platz) Akustischer Komfort (Lärm, Hohlklang, Lüftergeräusch) Luftqualität (Gerüche, Luftschadstoffe, Staub) Technischer Komfort des Gebäudes (Steuer und Regelmöglichkeit durch Nutzer, Gebäudeautomation, Ergonomie, Elektrosmog) Folie 25 Therm. Behaglichkeit - Normen 35 Operative Temperatur [ C] Legende: nach Sommer ÖNORM EN ISO Winter 7730:2006 Tab.A.5: PPD < 6% PPD <10% PPD < 15% Büro: 1,2 met 40% Turbulenzgrad (max. 0,24 m/s) Sommer: 0,5 clo 60% rh Winter: ,0 clo Mittlere Außentemperatur [ C] 40% rh Eugendorf klimaaktiv Tagung Leindecker Wels, Leindecker Folie 26 13

14 Therm. Behaglichkeit - Normen 35 Operative Temperatur [ C] Legende: ÖNORM EN ISO 7730:2006 PPD < 6% PPD <10% PPD < 15% EN PPD <10% ohne Kühlung Mittlere Außentemperatur [ C] Eugendorf klimaaktiv Tagung Leindecker Wels, Leindecker Folie 27 Therm. Behaglichkeit - Normen 35 Operative Temperatur [ C] Legende: Nach ÖNORM EN ISO 7730:2006 PPD < 6% PPD <10% PPD < 15% EN ohne Kühlung = PPD <10% Ashrae Standard 55: 90% acceptable limits 80% acceptable limits Übereinstimmung der Regelwerke für den besten 35 Fall mit Mittlere Außentemperatur [ C] Kühlung Eugendorf klimaaktiv Tagung Leindecker Wels, Leindecker Folie 28 14

15 Eigene Forschung Objekt: EDV 5 im A-Bauteil der FH Wels: Etwa 79m² Östliche Ausrichtung 2-fach verglaste Fenster Doppelfassade Auswirkung auf die Gestaltung des Gebäudemodells Heizung und Kühlung über kontrollierte Lüftung (T soll =23 C) + Freecoolingsystem Folie 29 Gebäudemodell/ Simulation Folie 30 15

16 Validierung Vergleich der Ergebnisse der Simulation mit Nutzerbefragungen und Messungen Parallele Durchführung an 5 Tagen im Mai zwischen 10 und 15 Uhr mit einer Messdauer von 30 Minuten Testgruppe (Studierende): 8 Personen < 30 Jahren 25% weiblich, 75% männlich 1,0 met (entspannt sitzende Tätigkeit) 0,8 clo (Unterwäsche, Hemd, Hose, Socken, Schuhe + Bürostuhl) Wetterdaten: Vergleich der Aufzeichnungen der FH mit den Außenbedingungen in der Simulation (Vgl. von Außentemperatur, Windgeschwindigkeit und richtung) Messbaum: Klimamessgerät testo 480, IAQ-Sonde (Indoor Air Quality), Globe Sonde, Flügelradmesssonde Befragung: via SurveyMonkey (online), mittels eines angepassten Protoyps des modularen Fragebogens, entwickelt nach: - BUS (Building Use Studies) (2013) Methodology. (Last visited: November 2013). - CBE (Centre for the Built Environment) (2013) CBE Occupant Satisfaction Demo Selection. Occupant IEQ Demo Survey available at: (Last visited: December 2013) Umrechnung der Ergebnisse aus Befragungen und Messungen in EES nach ÖNORM EN ISO 7730 Folie 31 Auswertung - PMV Termin 1 Termin 2 Termin 3 Termin 4 Termin 5 Auszug aus den Ergebnissen (hier nur PMV): Raumtemperatur wird in der Befragung bei allen Terminen wärmer empfunden als in der Messung bzw. Simulation Auswirkungen auf den PPD Simulation zeigt bei Termin 2,3,4 deutlich geringere Werte als Messung Interpretation der Bekleidungskombination Fehlerquelle, da zwischen Messungen und Befragungen große Unterschiede liegen (Ausnahme 4.Termin) Problematik bereits bekannt - Wärmedämmwert der Bekleidung hat v.a. im Bereich von 0,47 und 0,86 clo einen großen Einfluss Folie 32 16

17 Beispiel: Bürohaus 2226 Bürogebäude 2226, Dornbirn, A, 2014 (Arch. Baumschlager Eberle) Thermischer Komfort sollte eingehalten werden Mauerwerk: 2 Schalen HLZ, 80 cm, ohne zusätzlicher Wärmedämmung Dreifachverglasung (PH-Komponente!) Raumhöhe 3,5 m (!) Ohne Heizung, Ohne Komfortlüftung ( richtiges Passivhaus?) Low-tech Konzept (?) Thermische Behaglichkeit durch Einschalten der Beleuchtung? Automatisierte Fensterlüftung, CO 2 - gesteuert (thermische Behaglichkeit?) Zahlreiche Simulationen in der Planung (!) Passendes Konzept für den Wohnbau? Monitoring läuft (?) > Folie 33 Beispiel: Bürohaus 2226? unter 300 ppm! CO2- Sensoren? Folie 34 17

18 Nutzer und Lüftung? jedenfalls bestätigt das Bürohaus 2226 eindeutig, dass auch bei einem radikalen low-tech Ansatz auf eine automatisierte Lüftung nicht verzichtet werden kann! OIB-Richtlinie 3 (2011), S.7: Somit wird es in Zukunft schwieriger, die NutzerInnen als schuldige darzustellen! (vorbildlich ist diesbezüglich die DIN , die ausdrücklich die Gewährleistung der Funktion einer nutzerunabhängigen Grundlüftung fordert) Lüftungsanlagen: siehe Vorträge von Mag. Sattelberger und DI Tappler Folie 35 Fazit Qualitätsoptimierung von Gebäuden muss mess- und überprüfbar sein. Qualitätssicherungstools existieren, werden aber bisher kaum eingesetzt (Zertifizierungssysteme sind zu teuer, umfangreich ) > klimaaktiv NutzerInnenzufriedenheit ist das oberste Ziel qualitätsoptimierten Bauens, ansonsten liegt eine Themenverfehlung vor! NutzerInnenzufriedenheit ist sehr komplex (subjektiv) und (leider) nur teilweise messbar. Thermische Behaglichkeit als einer der am besten erforschten Parameter - ist zwar messbar, trotzdem bleiben offene Fragen. Ohne irgend einer Form der kontrollierten und nutzerunabhängigen Lüftung ist kein modernes Gebäude vorstellbar. Automatisierte Fensterlüftung als Minimallösung scheint hinsichtlich thermischer Behaglichkeit problematisch Folie 36 18

19 Kontakt Prof. (FH) Dr. Herbert C. Leindecker FH OÖ Studienbetriebs GmbH Stelzhamerstraße Wels klimaaktiv Regionalpartner OÖ kostenlose Erstberatungen Plausibiliätsprüfungen Tagungsunterlagen Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Goldauszeichnung der Welser Heimstätte mit Bundesminister Rupprechter Folie 37 19