Energetische Gebäudesanierung Kosten- und Energieeffizienz nach Gebäudetypologien

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1 Energetische Gebäudesanierung Kosten- und Energieeffizienz nach Gebäudetypologien Prof. Georg Sahner BA E 2 Studiengangsleiter des Bachelor- und Masterstudiengangs Energieeffizientes Planen und Bauen HS Augsburg Forschungsgruppe Energieeffizienz HS Augsburg gas-sahner Planungsgruppe Stuttgart-Augsburg 1

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4 Verluste Gewinne Verluste und Gewinne Heizenergiebedarf Interne Gewinne Solare Gewinne Lüftungswärmeverluste Transmissionswärmeverluste 4 Wärmeenergie in %

5 Was ist ein Passivhaus Lüftung in einem Passivhaus Jahresheizwärmebedarf = 15 kwh/(m²a) Heizlast = 10 W/m² Luftdichtigkeit n50 = 0,60/h Primärenergiebedarf = 120 kwh/(m²a) (inkl. aller elektrischen Verbraucher) Opake Bauteile Wärmedurchgangskoeffizienten U- Wert kleiner als 0,15 W/(m²K) Fenster U-Wert von 0,80 W/(m²K) Lüftung mit mind. 80%WRG Wärmebrückenfreie Hülle 5

6 ie Bedeutung der Wärmedämmung bei der energetischen Optimierung von Gebäuden vom Standardhaus in 8 Schritten zum Passivhaus Standard Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 Schritt 4 Schritt 5 Schritt 6 Schritt 7 Schritt 8 EnEV -20% W Außenw and von W ach erhöhen W Boden erhöhen UWB = Vergrößerung der Passivhaus- Lüftung als Abluft LRG Wärmerück- 20cm 045 auf 30cm von 30cm auf 45cm von 10cm W 035 ohne WB Fensterflächen um verglasung (UF=0,8; gew innung auf 80% erhöhen W auf 25cm % auf Südseite G=0,4; UT=0,8) A/Ve KSQh , , , , , , , , ,63 0,70 Q"h 53,49 46,19 44,11 41,40 34,17 33,40 31,11 23,11 9,48 ep 1,02 1,03 1,04 1,07 1,13 1,14 1,16 1,27 1,43 Q"p 65,99 60,45 58,87 57,68 52,74 52,33 50,58 45,22 31,44 Kosten/m² wf A/Ve 0,70 0,00 2,50 Kosten/m² wf A/Ve 0,35 26,50 44,90 54,10 74,50 9,20 29,60 96,10 114,50 Ausgangsgebäude: A/Ve = 0,70 Kosten: inkl. 16% MwSt. / Preisregion Stadt Augsburg / Mittelwerte Basiskonstruktion: KS mit 24 cm + 20 cm W 045 Basisheizung: Fernwärmeanschluss Stadt Augsburg Hinweis: bei A/Ve = 0,35 (Wohnungsbau) können die Schritte entfallen, daher ergeben sich Mehrkosten von 159,40 A/Ve = 0,70 entspricht einem energetisch optimierten Einfamilienhaus und oppelhaushälften Gelb: Vom Altbau zum EnEV Standard Grün: EnEv und besser Rosa: KfW 60 Blau: KfW 40 und Passivhaus Hellrot: Zum Nullenergiehaus 141,00 159,40 204,30 159,80 6

7 ie thermische Behaglichkeit ist eine subjektive Empfindungsgröße, die von verschiedenen Umgebungseinflüssen und der individuellen Person abhängt. Je besser der Wärmeschutz der umschließenden Bauteile, vor allem der an die Außenwand angrenzenden ist, desto ausgeglichener ist ihr Einfluss auf den Wärmehaushalt des Menschen und das sowohl im Winter wie im Sommer. Zusammenhang von Raumluft- und Umschließungsflächentemperatur bei der thermischen Behaglichkeit Behaglichkeitsdiagramm in Abhängigkeit der Innenraumtemperatur und der relativen Feuchte 7

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10 Prof. Georg Sahner BA E2 Energetische Gebäudesanierung München, den 25.Juni 2009 Handwerkskammer München E2 10

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12 Hegenlohe Arch:: Tina Volz - Stuttgart Solararchitektur 12

13 Vergleich des Jahresheizwärmebedarfs für verschiedene Gebäudetypen MFH RMH H EFH WEFH Gebäudetyp 13 Jahresheizwärmebedarf [kwh/m²a] 0,17 0,5 0,67 1,00 1,08 A/V-Verhältnis [m -1 ] Fensterflächenanteil Süd: 20% 30% 50% 80% 100% Graphik: Fraunhofer Institut und GAS Stuttgart

14 Potential aus vorhandener Gebäudestruktur Grundlagen I Entwurfsparameter Potential vorhanden Potential für das Konzept Gewinne und Verluste 14

15 Wann kommen welche Sanierungsmaßnahmen in Frage? ??? EEG ab z.b. solare WW 3 Quelle: bine 15

16 Wärmebrücken 16

17 Wärmebrücken 17

18 Wichtige Parameter Minimierung der Transmissionswärmeverluste Minimierung der Lüftungswärmeverluste (Luftdichtheit) Minimierung der Wärmebrücken 33,80% 57,20% 9,00% Jahres-Heizwärmebedarf - Verlustanteile Lüftung Wärmebrücken Transmission 18

19 Wärmebrücken 19

20 Grundriss Schnitt

21 In welcher Reihenfolge sollte saniert werden? Nach der Optimierung der Hülle kann eine geringere Kesselleistung dimensioniert werden 21

22 Vergleich von Versorgungsvarianten dezentral A1: Gas A2: Gas+Solaranlage A3: Pellets A4: Pellets+Solaranlage A5: Erdsonden-WP zentral / RH-Zeile B1: Pellets B2: Pellets+Solaranlage B3: Gas-BHKW zentral / Bauabschnitt C1: Pellets C2: Gas-BHKW C3: Pflanzenöl-BHKW C4: Solaranlage mit Mehrtagesspeicher 22

23 Jahresheizkosten dezentral RH-Zeile zentral (BA) Stromerlös restl Energiekosten Instandsetz., Wartung, Betrieb, Abrechnung Kapitalkosten A1 Gas A2 Gas + Solar A3 Pellets A4 Pellets + Solar A5 Erdsonden-WP B1 Pellets B2 Pellets + Solar B3 BHKW (Erdgas) C1 Pellets C2 BHKW (Erdgas) C4 Solar MT-Sp Jahresgesamtkosten in /a pro Haus ohne MWSt., mit Planungskosten

24 Primärenergie 120 dezentral RH-Zeile zentral (BA) spezif. Primärenergiebedarf in [kwh/m²ana] Wärmeschutz nach EnEV Wärmeschutz entspr. KfW 60 Wärmeschutz entspr. KfW 40 Passivhausstandard A1 Gas A2 Gas + Solar A3 Pellets A4 Pellets + Solar A5 Erdsonden-WP B1 Pellets B2 Pellets + Solar B3 BHKW (Erdgas) C1 Pellets C2 BHKW (Erdgas) C4 Solar MT-Sp

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26 Wärmerück- Gewinnung 75 90% Wärmebrückenreduktion Fenster Uw 0,8W/m²K Luftdichtheit Standardsanierung nach Kfw 40 ämmung mm ämmung mm ämmung mm 26

27 Jahresheizwärmebedarf (Q H ) ,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Mehrfamilienhaus A/V = 0, Reihenmittelhaus A/V = 0, teuer kostenintensiv kostenneutral Kosten U-Werte der Außenhülle inkl. Fenster, etc. (W/m²K) 3 3 oppelhaushälfte A/V = 0,67 Einfamilienhaus A/V = 1,00 3 Winkelbungalow 3 A/V = 1,

28 ie Bedeutung der Wärmedämmung bei der energetischen Optimierung von Gebäuden vom Altbau zum Standard EnEV-Haus Standard Standard Standard Standard Standard Standard Schritt 1 Schritt EnEV 140 EnEV EnEV -20% W Außenw and von W ach erhöhen UW = 1,7 UW = 1,1 UW = 0,86 20cm 045 auf 30cm von 30cm auf 45cm UF = 3,7 UF = 2,4 UF = 2,0 erhöhen W A/Ve Qh , , , , ,20 A/Ve KSQh , , ,68 0,70 Q"h 291,64 179,59 161,04 90,29 64,49 0,70 Q"h 53,49 46,19 44,11 ep 1,72* 1,85* 1,89* 1,01 1,02 ep 1,02 1,03 1,04 Q"p 923,13 370,70 326,08 91,19 65,78 Q"p 65,99 60,45 58,87 Kosten auf Standard EnEV 140 /m² WF Kosten auf Standard EnEV -20% /m² WF * Eigener Heizkessel / Öl-Zentralheizung ,50 Ausgangsgebäude: A/Ve = 0,70 Kosten: inkl. 16% MwSt. / Preisregion Stadt Augsburg / Mittelwerte Basiskonstruktion: KS mit 24 cm + 20 cm W 045 in Standard EnEV -20% Basisheizung: Fernwärmeanschluss Stadt Augsburg Gelb: Vom Altbau zum EnEV Standard Grün: EnEv und besser Rosa: KfW 60 Blau: KfW 40 und Passivhaus Hellrot: Zum Nullenergiehaus Kosten/m² WF A/Ve 0,70 Kosten/m² WF A/Ve 0,35 0,00 2,50 26,50 28

29 Jahresheizwärmebedarf der Bestandswohnungen in kwh/(m²a) 29

30 LAGEPLAN Massnahmenkatalog A 1 C QUESCHNITT HAUS B 2.OG 1.OG EG QUESCHNITT HAUS A G 4.OG 3.OG 2.OG 1.OG Bestand B A2 EG 1 A3 2 E N LAGEPLAN A1 C QUESCHNITT HAUS B 2.OG 1.OG EG QUESCHNITT HAUS A Maßnahmen S Grundrissopt. Energetische San. A2 1 G 4.OG 3.OG 2.OG 1.OG EG A3 2 E N LAGEPLAN A 1 C QUESCHNITT HAUS B G 2.OG 1.OG EG QUESCHNITT HAUS A Maßnahmen M Grundrissoptimieru ng, achaufstockung, Energetische Sanierung A2 1 G 4.OG 3.OG 2.OG 1.OG EG A3 2 E N LAGEPLAN A1 C QUESCHNITT HAUS B QUESCHNITT HAUS A Maßnahmen XL Grundrisserweiteru ng, achaufstockung, Energetische Sanierung A 2 1 G 2.OG 1.OG EG A3 G 4.OG 3.OG 2.OG 1.OG EG 2 E N LAGEPLAN C A1 QUESCHNITT HAUS B QUESCHNITT HAUS A Maßnahmen XXL Grundrisserweiter ung, achaufstockung, Energetische Sanierung A 2 1 G 2.OG 1.OG EG A3 2.G 1.G 4.OG 3.OG 2.OG 1.OG EG 2 E N 30

31 Gebäudesanierung mit Penthaus Bestand ENEV 140 ENEV KfW 60 KfW 60 reg. KfW 40 Passiv Bestand ENEV 140 ENEV KfW 60 KfW 60 reg. KfW 40 Passiv Gebäudesanierung ohne Penthaus 31

32 Thema Gebäudehülle - ämmung Bei Außendämmung WVS: Ebener, fester Untergrund: kein loser Putz Anschlussstellen in Fensterlaibungen und unter den Fensterbrettern Hinterlüftete Vorhangfassaden sind winddicht zu dämmen, ggf. durch Wasser abweisende Folie oder Kraftpapier, ohne offene ämmplattenstöße und Fehlstellen. Bei Innendämmung: An den Innenwänden und ecken sollten die ämmkeile mindestens 50 cm weit in den Raum hineingeführt werden. Feuchte Außenwände (z. B. durch aufsteigende Feuchtigkeit, defekten Putz oder bei starker Schlagregenbelastung) dürfen keine Innendämmung erhalten. Lückenlose Anbringung notwendiger ampfsperren. Bei Kerndämmung: Intakte Vorsatzschale Bei dampfdichter Vorsatzschale (z. B. Hartbrandklinker oder bestimmte Anstriche) keine Kerndämmung vorgenommen werden. Sorgfältige Prüfung des Hohlraumes auf urchgängigkeit der Luftschicht. Es dürfen keine Schutt- und Mörtelreste zwischen den Schalen vorhanden sein. 32

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34 Effektiver U-Wert der Außenwand 1,40 Innenwand 1,20 1,00 U-Wert mit Außendämmung 0,80 resultierender U-Wert mit Innendämmung und 6cm ämmputz 0,60 resultierender U-Wert mit Innendämmung 0,40 0,20 0, ämmstärke in cm 34 U-Wert Bauteil für Wärmeschutz notwendiger U-Wert U-Regel U-Effektiv U-Effektiv inkl. 6cm ämmputz

35 Unterschiedliche ämmstärken für eine konstante Heizlast Erhalt der Fassadenästhetik keine Grenzüberschreitungen Möglichkeit alternative Produkte anzuwenden (Vacuumdämmung, ökologische Materialien) 35

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38 ie Effizienz der Einzelmaßnahmen ist ökonomisch außerordentlich hoch: 1,80 4,30 Cent/kWh äquivalenter Energiepreis. 38

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40 Sanierungen / pro Jahr 2,5 Mio to CO 2 / a 40

41 Schule vor der Sanierung Kassel-Baunatal Schule nach der Sanierung Kassel-Baunatal

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43 131 kwh/m²a 84 kwh/m²a 10 % 110 kwh/m²a 70 kwh/m²a 21 kwh/m²a 14 kwh/m²a 43

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