EnEV Passiv AktivPlus: Stadt und Region Hannover als Schrittmacher der Energiewende Dr.-Ing. Stefan Plesser TU Braunschweig

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1 Institute for Building Services and Energy Design Prof. Dr.-Ing. M. Norbert Fisch Mühlenpfordtstraße 23 D Braunschweig EnEV Passiv AktivPlus: Stadt und Region Hannover als Schrittmacher der Energiewende Dr.-Ing. Stefan Plesser TU Braunschweig 2015

2 Dr.-Ing. Stefan Plesser Leiter der Arbeitsgruppe Energie- und Qualitätsmanagement IGS Institut für Gebäude und Solartechnik Stellv. Leiter SIZ energie+ an der TU Braunschweig energydesign braunschweig GmbH Geschäftsführender Gesellschafter synavision GmbH, Bielefeld, Braunschweig, Aachen Geschäftsführender Gesellschafter Plesser Seite 2/33

3 Landeshauptstadt Hannover und Region Hannover Plesser Seite 3/33

4 Wer fehlt? Planer Errichter Betreiber Plesser Seite 4/33

5 2003 / 2004: Entscheidung für das Neue Regionshaus Hannover 300 Arbeitsplätze und Multifunktionsbereich Integration in das bestehende Ensemble Hohe Wirtschaftlichkeit bei Errichtung und Betrieb EnBau-Standard: Jahres-Primärenergiebedarf < 100 kwh PE /(m² NGF a) bzw. ca. 50 % EnEV Ausschreibung als PPP (Planung, Errichtung, Finanzierung) Plesser Seite 5/33

6 Daten Massive Stahl-Beton-Konstruktion, Erdgeschoss + 5 Obergeschosse, nicht unterkellert Arbeitsplätze: 300 Brutto-Grundfläche (BGF): m² Netto-Grundfläche (NGF): m² Hauptnutzfläche (HNF): m² Brutto-Rauminhalt (BRI): m² Kompaktheit (A/V-Verhältnis): 0,3 1/m Luftdichtheit (n 50 -Wert): 0,4 1/h Jahres-Primärenergiebedarf: 93 kwh PE /(m² NGF a) * Jahres-Heizwärmebedarf: 46 kwh PE /(m² NGF a) *ca. 50 % unter EnEV Plesser Seite 6/33

7 Energiedesign Plesser Seite 7/33

8 Energiedesign Fernwärme Heizkörper mit Thermostatventil Erdsondenfeld Betonkernaktivierung Kältemaschine (EDV) RLT Multifunktionsraum + WCs Große aktive Speichermasse Plesser Seite 8/33

9 Energiedesign Foto: Bilfinger Berger Foyer und Multifunktionsraum Büroarbeitsplätze Plesser Seite 9/33

10 Ein neuer Akteur: Das Energetische Qualitätsmanagement (EQM) Vergabe als PPP energydesign braunschweig wurde durch die Region Hannover als unabhängiger Qualitätssicherer beauftragt. Prüfung von Planungsleistungen, Errichtung und Betrieb Plesser Seite 10/33

11 Ein neuer Akteur: Das Energetische Qualitätsmanagement (EQM) Wissenschaftliches Monitoring (EnOB): Einbau von rund 12 WMZ und 26 SMZ Erfassung von rund 330 Datenpunkten der GA (15 minütig) Bürobrleuchtung EG-5.OG 2008 Jahres-Energieverbrauch Strom [kwh E /(m² NGF a)] Lüftung MFB [kwhe] 2,8 2,0 4,0 Lüftung WCs Kälte (ohne EDV) Kälte EDV : kwh E /a 3 kwh E /(m² NGF a) 5 kwh E /(m² NGFv a) 2009: kwh E /a 3 kwh E /(m² NGF a) 5 kwh E /(m² NGFv a) 5.OG 3.OG 1.OG 4.OG 2.OG EG 0,2 Beleuchtung Büros 11,3 0,5 2,8 Beleuchtung Verkehrsflächen Beleuchtung MFB Zentrale Technik Aufzüge ,0 USV Ausstattung ,4 0,7 0,3 4,3 Sonstiges 500 Stromverbrauch Nutzung kWh E /a 16,6 kwh E /(m² NGF a) 44,7 kwh P /(m² NGF a) Stromverbrauch Betrieb (Bilanzgrenzen DIN 18599) kwh E /a 16,9 kwh E /(m² NGF a) 45,5 kwh P /(m² NGF a) Stromverbrauch gesamt kwh E /a 33 kwh E /(m² NGF a) 90 kwh P /(m² NGF a) 0 J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D Plesser Seite 11/33

12 Energiekennwerte Plesser Seite 12/33

13 2005: Beschluss der Region Hannover zum Passivhausstandard Quelle: proklima der enercity Fonds Plesser Seite 13/33

14 Qualitätssicherung nach proklima EnEV Passiv AktivPlus: Qualitätssicherung Gebäudehülle Gebäudetechnik Passivhaus- Bilanz Prüfung Entwurfs- und Prüfung Entwurfs- und Ausführungsplanung Ausführungsplanung: Lüftungsanlage: Schritt 1 - Flächen- und Volumenberechnung - energetische Kennwerte der Gebäudehülle - Wärmebrückenoptimierung, Luft- und Winddichtheit der Anschlussdetails - Sommerkomfort nach DIN Raumluftqualität, Betriebsstundenprognose, Zeitschaltprogramme, Volumenströme, Wärmebereitstellungsgrad, Druckverluste Kanalnetz, Schalldämpfer Prüfung Entwurfs- und Ausführungsplanung Heizungsanlage: - Erzeugung, Speicherung, Verteilung, Heizregister, Heizflächen, Pumpen - Heizlastberechnung und hydraulischer Abgleich Laufender Abgleich der Passivhaus- Bilanz bis zur Fertigstellung Schritt 2 Vor-Ort-Prüfung während der Bauphase: Check, ob die Komponenten bauphysikalisch korrekt eingebaut sind und mit den Ansätzen der Passivhaus-Bilanz übereinstimmen Vor-Ort-Prüfung Lüftungsanlage während der Bauphase: - Montage Kanalnetz Vor-Ort-Prüfung Heizungsanlage während der Bauphase: Schritt 3 Schritt 4 - Rohrnetz Heizungsanlage Luftdichtheitsmessung Check von Zugänglichkeit, Sicherheitseinrichtungen, Reinheit sowie Anlagendokumentation inklusive Einstellungen zur Inbetriebnahme Abschlusstestat Passivhaus-Standard Plesser Seite 14/33

15 8 annähernd identische Nicht-Wohngebäude EnEV Passiv AktivPlus: Plesser Seite 15/33

16 Kenndaten Typ Staffelgeschoss Typ Villa Standort: Hannover Bauzeit: NGF: ca. 950 m² Geschosse: 2 Nutzung: öffentliche und private Träger 3 Krippengruppen á 15 Kinder + 2 Kindergartengruppen á 25 Kinder Fotos: Olaf Mahlstedt Plesser Seite 16/33

17 Energiedesign A/V e -Verhältnis: 0,6-0,7 m -1 U-Wert Außenwand: ca. 0,13 W/(m²K) U-Wert Verglasung: Luftdichtheit n 50 : ca. 0,6 W/(m²K) 0,2-0,4 1/h (gemessen) Luftauslässe Überströmöffnungen Gasbrennwertkessel oder Fernwärme Frischwasserstationen Zu-/Abluftanlagen, teilweise mit Überströmung Zu bel. Raumvolumen: ca m³ Nennvolumenstrom: m³ Wärmebereitst.-grad 78% effektiv (Kreuzstrom-Wärmeübertrager) Ca. 12 variable Zuluft-Volumenstromregler LED-Beleuchtung in Aufenthaltsbereichen Automationsstation für Heizung und Lüftung Kleinkälte mit außenliegendem Verflüssiger Plesser Seite 17/33

18 Ergebnisse: Umfang des Qualitätsmanagements EnEV Passiv AktivPlus: Interne Qualitätssicherung durch den Generalunternehmer Zusätzliche Prüfungen in Planung, Errichtung und Inbetriebnahme durch Mitarbeiter der Landeshauptstadt Hannover Qualitätsmanagement nach proklima durch ein unabhängiges Ingenieurbüro mit umfangreicher Passivhaus-Erfahrung Dokumentation von mehr als 800 Sachverhalten explizit protokolliert Analyse von mehr als 50 Mio. Messwerten im Monitoring Plesser Seite 18/33

19 Energetisches Qualitätsmanagement ist Standard Unabhängiger Qualitätssicherer ist Voraussetzung für Förderung Standardisierung auf Büroebene in erkennbar Individuelle Schwerpunkte (insb. Bauphysik) Plesser Seite 19/33

20 Energetisches Qualitätsmanagement ist Standard, Monitoring noch nicht Wissenschaftliches Monitoring (DBU): Einbau von rund 5 WMZ und 10 SMZ je Kita Erfassung von rund Datenpunkten der GA (15 minütig) je Kita Plesser Seite 20/33

21 2015: Status Nicht-Wohngebäude im PH-Standard Nutzungstypen (78) 700 Anzahl Passivhäuser fertig oder in Umsetzung Kita Schule Bürogebäude Sonstiges Heim Sporthalle Familienzentrum Lebensmittelmarkt Anzahl Passivhäuser fertig oder in Umsetzung Passivhäuser fertig oder in Umsetzung im proklima-fördergebiet* *Städte Hannover, Hemmingen, Laatzen, Langenhagen, Ronnenberg und Seelze Quelle: proklima Plesser Seite 21/33

22 Ergebnisse des Monitorings: Qualitätsdefizite im Betrieb EnEV Passiv AktivPlus: Abweichungen zwischen Planung und Nutzung: Raumtemperaturen: C statt 20 C entspricht ca. 5 kwh E /(m² EBF a) Die Kitas haben eine elektrische Grundlast von ca. 1,1 kw entspricht ca. 9 kwh E /(m² EBF a) Nicht (explizit) in der Planung berücksichtigte Ausstattung u.a. Behinderten-Notruf Vier Sonnenschutzsteuerungseinheiten Klingelanlage Brandmeldeanlage Einbruchmeldeanlage Sicherheitsbeleuchtung Gebäudeautomation. Berücksichtigung von Wärmeverlusten durch den Windfang? (Öffnungszeiten beider Türen gleichzeitig: ca. 0,5 h/d) Plesser Seite 22/33

23 Ergebnisse des Monitorings: Qualitätsdefizite im Betrieb EnEV Passiv AktivPlus: Qualitätsdefizite im Betrieb: Nutzungsgrad Gasbrennwertkessel (40 kw th ): ca. 0,8 (Ziel: 0,9-0,95) Lüftungsgeräte in 2 Kitas laufen an Wochenenden durch Nachtlüftung in 7 Kitas (2-5 Uhr) mit kaum messbarem Effekt CO 2 -Regelung setzt nur oberhalb der Grundlüftung ein (Abluft Nebenräume: m³/h); nur ein schwaches Regelverhalten Spezifische Ventilatorleistung: ca. 0,4-0,7 Wh/m³ (Ziel: 0,33 Wh/m³) Beleuchtungsleistung: > 3 W/m² statt 2 W/m² Einsparpotential Strom (im Betrieb): 5-10 kwh E /(m² EBF a) Plesser Seite 23/33

24 Fazit Das Projekt wurde mit ambitionierten Zielsetzungen von allen Beteiligten konstruktiv umgesetzt. Es wurde ein hochwertiges Qualitätsmanagement umgesetzt. Im Rahmen des DBU-Projekts wurde ein Betriebsmonitoring für das Jahr 2014 und Nutzerworkshops durchgeführt. Die Kitas wurden von den Nutzern positiv angenommen. Das Raumklima im Betrieb ist gut. Energiekennwerte liegen deutlich höher als vom Bauherrn auf Basis der Planung erwartet: Strom: 37 kwh E /(m² EBF a) (PHPP: 18 kwh E /(m² EBF a)) Wärme: 69 kwh E /(m² EBF a) (PHPP: 45 kwh E /(m² EBF a) Vom Leuchtturm in die Breite: Die Herausforderung liegt nicht im Konzept, sondern in der Skalierung! Plesser Seite 24/33

25 2015: What s next? Quelle: Ahrens Grabenhorst Architekten Plesser Seite 25/33

26 2015: What s next? Planer Qualitätsmanager 1. Planung: Ziele spezifizieren 2. Errichtung: Leistungen prüfen 3. Betrieb: Optimierung unterstützen Errichter Betreiber Plesser Seite 26/33

27 Performance-Verluste: Masse und Komplexität Energiedesign: Konzept Planung: Komplexität Funktionale Spezifikation: unzureichend Gebäudemanagement: Wie sollte das funktionieren? Plesser Seite 27/33

28 Wissenschaftliches Monitoring EnEV Passiv AktivPlus: Simulation Expertenanalyse von Energiebilanzen Messtechnik Plesser Seite 28/33

29 Das Problem >1,8 Mio. Nicht-Wohngebäude (> 1.Mrd. m²) > Energiekosten > /a verschwendet durch Qualitätsdefizite Plesser Seite 29/33

30 Die Herausforderung EnEV Passiv AktivPlus: Wie machen wir Monitoring für 10 Gebäude 100 Gebäude 1000 Gebäude? Plesser Seite 30/33

31 Prüfstand für Gebäudeperformance EnEV Passiv AktivPlus: 1. Spezifikation von Funktionen 2. Analyse von GA-Daten 3. Prüfung und Optimierung Plesser Seite 31/33

32 Qualitätsregelkreise unterstützen Projekte Plesser Seite 32/33

33 Prüfstand für Gebäudeperformance EnEV Passiv AktivPlus: Es geht beim Auto, es geht auch bei Gebäuden! Plesser Seite 33/33