Fachsymposium Wohnungsbau im Kontext der Energiewende

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1 Fachsymposium Wohnungsbau im Kontext der Energiewende Stadtplanung und Architektur Beitrag zu Energiewende Prof. Dipl.-Ing. Georg Sahner BDA E2D Studiengangsleiter Energie Effizienz Design E2D Hochschule Augsburg Büroleitung G.A.S. SAHNER planen bauen forschen, Stuttgart Vorstandsmitglied BAKA Bundesarbeitskreis Altbauerneuerung e.v., Berlin

2 Klimaschutzziele der Bundesregierung Das Energie Dreisprung Modell Quelle: Bayerisches Landesamt für Umwelt (2008)

3 Umsetzung der Klimaschutzziele auf Landesebene Bsp Bayern: Planungsinstrument Energieatlas Bayern: Energiemischpult: Energiemix Bayern vor Ort Quellen: Bayerisches Landesamt für Umwelt bifa Umweltinstitut G.A.S Sahner (2014)

4 Umsetzung der Klimaschutzziele auf Landesebene Bsp Bayern: Planungsinstrument Energieatlas Bayern: Energiemischpult: Energiemix Bayern vor Ort Quellen: Bayerisches Landesamt für Umwelt bifa Umweltinstitut G.A.S Sahner (2014)

5 Umsetzung der Klimaschutzziele auf regionaler Ebene Deutschland: Klimaschutzkonzepte Bayern: Der Energienutzungsplan Quelle: Deutsches Institut für Urbanistik (2011) StMUG (2011) G.A.S Sahner (2013)

6 Aufbau eines Klimaschutzkonzeptes bzw. Energienutzungsplanes Leitfaden Energienutzungsplan: Methodik zum Erstellen eines Energienutzungsplanes Quelle: StMUG - Leitfaden Energienutzungsplan (2011)

7 Aufbau eines Klimaschutzkonzeptes bzw. Energienutzungsplanes Einordnung des Energienutzungsplanes in planerische Instumente Quelle: G.A.S. Sahner (2013)

8 Energieeffizienz in der Stadtplanung Bebauungsplan Am Rennweg Stadt Landshut G.A.S. Sahner Architekten Quelle: G.A.S. Sahner (2012)

9 Energieeffizienz in der Stadtplanung Bebauungsplan Am Rennweg Stadt Landshut Verschattungsfreiheit Verschattungsstudie: 21. Januar / 13:00 Uhr Quelle: G.A.S. Sahner (2012) Verschattungsstudie: 21. März / 13:00 Uhr

10 Energieeffizienz in der Stadtplanung Bebauungsplan Am Rennweg Stadt Landshut Quelle: G.A.S. Sahner (2012)

12 Energieeffizienz in der Stadtplanung Bebauungsplan Am Rennweg Stadt Landshut Vergleich der Auswirkungen von Orientierung & Typologie am Beispiel Reihenhaus Bplan Am Rennweg : Rahmenbedingungen Quelle: G.A.S. Sahner (2012) Verschattung/Jahr Süd 40% Ost/West 20% Verschattung/Jahr Süd 20% Ost/West 10% Verschattung/Jahr Süd 0% Ost/West 0% Heizwärmebedarf 82,4 kwh/m²a 77,7 kwh/m²a -6 % 74,6 kwh/m²a -9 % Endenergiebedarf 96,6 kwh/m²a 92,0 kwh/m²a -5 % 88,8 kwh/m²a -8 % Primärenergiebedarf 93,7 kwh/m²a 89,2 kwh/m²a -5 % 86,2 kwh/m²a -8 % Anmerkung: Gebäudehülle und Gebäudetechnik nach Referenzgebäude EnEV 2009 / Ermittelt nach DIN V 4108 & DIN V 4701

14 Energieeffizienz in der Stadtplanung Bebauungsplan Am Rennweg Stadt Landshut Nahwärmeversorgung Quelle: G.A.S. Sahner (2012)

15 Energieeffizienz in der Stadtplanung Bebauungsplan Am Rennweg Stadt Landshut Nahwärmeversorgung Anmerkung: Investitionskosten pro Gebäudeeinheit für unterschiedliche Wämreerzeuger nach EnEV Kostenstand 01/2012 Quelle: G.A.S. Sahner (2012)

16 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Quelle Planunterlagen: Bembé Dellinger Architekten, Greifenberg (2012)

17 Sommerlicher Wärmeschutz Revision der DIN V Beispielraum: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Rahmenbedingungen: Nettogrundfläche A G 19,60 m² Fensterfläche A W 7,15 m² Außenwandfläche A AW 5,74 m² Gesamtenergiedurchlassgrad Verglasung g 0,65 [ ] Abminderungsfaktor für Sonnenschutz Fc 0,25 [ ] Klimazone Bauart *Definition der mittleren Bauart: 50 Wh(Km²) C wirk /A G 130 Wh(km²) Eine mittlere Bauart entspricht in der Regel Ziegelbauten b mittel* Quelle: Eigene Ermittlung Planunterlagen: Bembé Dellinger Architekten, Greifenberg

18 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Sommerlicher Wärmeschutz Vorhandener Sonneneintragskennwert S vorh = 0,059 Zulässiger Sonneneintragskennwert nach DIN V : (ohne Nachtlüftung) S zul/2003 = 0,085 Zulässiger Sonneneintragskennwert nach DIN V : (ohne Nachtlüftung) S zul/2013 = 0,003 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 Svorh Szul2003 Szul2013 Quelle: G.A.S. Sahner (2013) erfüllt nicht erfüllt

19 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Sommerlicher Wärmeschutz Vorhandener Sonneneintragskennwert S vorh = 0,059 Zulässiger Sonneneintragskennwert nach DIN V : (ohne Nachtlüftung) S zul/2003 = 0,085 Zulässiger Sonneneintragskennwert nach DIN V : (mit Nachtlüftung) S zul/2013 = 0,071 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 Svorh Szul2003 Szul2013 Quelle: G.A.S. Sahner (2013) erfüllt nicht erfüllt

20 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Nachlüftungskonzept Quelle: G.A.S. Sahner (2012)

21 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Verschattungskonzept Quelle: G.A.S. Sahner (2012)

22 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Einfluss der Bauart auf den sommerlichen Wärmeschutz Bauart Leichte Bauart Mittlere Bauart Schwere Bauart S zul 0,059 0,059 0,059 DIN : S vorh 0,063 0,105 0,114 Nachweis nicht erfüllt erfüllt erfüllt DIN : ohne Nachtlüftung S vorh -0,003 0,003 0,008 Nachweis nicht erfüllt nicht erfüllt nicht erfüllt DIN : mit erhöhter Nachtlüftung n 2 h -1 S vorh 0,050 0,071 0,082 Nachweis nicht erfüllt erfüllt erfüllt DIN : mit erhöhter Nachtlüftung n 5 h -1 S vorh 0,072 0,114 0,148 Nachweis erfüllt erfüllt erfüllt Quelle: G.A.S. Sahner (2013)

23 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Quelle: DIN :

24 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Konzept der thermischen Speichermassen Quelle: G.A.S. Sahner (2013)

25 Energieeffizienz in der Architektur Beispielgebäude: Neubau Jugendhaus Königsbrunn (Bembé Dellinger Architekten) Einfluss von Speichermassen und Nachtlüftung auf den Primärenergiebedarf Bauart Leichte Bauart Mittlere Bauart Schwere Bauart Primärenergiebedarf Q P 203,88 kwh/m²a 193,19 kwh/m²a 180,17 kwh/m²a Q PReferenz *1 248,09 kwh/m²a 236,71 kwh/m²a 222,71 kwh/m²a Unterschreitung EnEV -17,8 % -18,4 % -19,1 % Begründung Heizung : Wärmepumpe, Flächenheizungen Quelle: G.A.S. Sahner (2013) Kühlung: Aktiv Absorptionskältemaschine, Flächenkühlung Heizung : Wärmepumpe, Flächenheizungen Kühlung: Aktiv + Passiv Absorptionskältemaschine, Flächenkühlung in einigen Zonen (Saal, Foyer). z.t. durch richtige Dimensionierung der Speichermassen Nachtlüftung möglich Betriebs- + Investitionskosten Hoch Mittel Niedrig Heizung : Wärmepumpe, Flächenheizungen Kühlung: Passiv Ausschließlich erhöhte Nachtlüftung, begünstigt durch hohe Speichermassen

26 Energieeffizienz durch Materialien E-Lab Königsbrunn, Effizienzhaus Plus Hochschule Augsburg, G.A.S. Sahner Architekten Quelle: G.A.S. Sahner (2013)

27 Energieeffizienz durch Materialien E-Lab Königsbrunn, Effizienzhaus Plus Erdgeschoss Vergleich 2010 / 2014 Wettbewerb 2010 Quelle: G.A.S. Sahner (2010/2013) ELab 2014 Königsbrunn

28 Energieeffizienz durch Materialien E-Lab Königsbrunn, Effizienzhaus Plus Vakuumisolationsverglasung mit Ug = 0,3 Erstes Gebäude in Deutschland? Quelle: Siegfried Glaser / Dr. Helmut Hohenstein (2013)

29 Energieeffizienz durch Materialien E-Lab Königsbrunn, Effizienzhaus Plus Vakuumisolationsverglasung mit Ug = 0,3 Erstes Gebäude in Deutschland? Vergleich der Auswirkungen von VIG auf die Energiebedarfe am Beispiel E-Lab Königsbrunn: Rahmenbedingungen Gebäudehülle & Verglasung nach EnEV 2009 Quelle: Siegfried Glaser / Dr. Helmut Hohenstein (2013) G.A.S Sahner 2014 Gebäudehülle & Verglasung im Passivhausstandard Gebäudehülle Passivhausstandard & Vakuumisolierglas Nutzenergiebedarf 92,5 kwh/m²a 55,1 kwh/m²a -40 % 39,2 kwh/m²a -58 % Endenergiebedarf 45,0 kwh/m²a 33,5 kwh/m²a -26 % 28,1 kwh/m²a -38 % Primärenergiebedarf 117,1 kwh/m²a 87,1 kwh/m²a -26 % 73,0 kwh/m²a -38 % Anmerkung: Bilanzierung nach DIN V mit gleichbleibender Anlagentechnik (Eisspeicher & Sole/Wasser Wärmepumpe)

30 Energieeffizienz durch Materialien E-Lab Königsbrunn, Effizienzhaus Plus Heizen und Kühlen mit Eis Quelle: Siegfried Glaser / G.A.S. Sahner (2013)

31 Energieeffizienz durch Materialien E-Lab Königsbrunn, Effizienzhaus Plus Heizen und Kühlen mit Eis Vergleich der Auswirkungen des Eisspeichers auf die Energiebedarfe am Beispiel E-Lab Königsbrunn: Rahmenbedingungen Quelle: Siegfried Glaser / G.A.S. Sahner (2013) Anlagentechnik nach EnEV 2009 Gas-BW & Kältemaschine Passivhaus: Sole/ Wasser-Wärmepumpe & Kältemaschine E-Lab: Sole/Wasser Wärmepumpe & Natural Cooling (Eisspeicher) Nutzenergiebedarf 97,9 kwh/m²a 87,4 kwh/m²a -11 % 39,2 kwh/m²a -60 % Endenergiebedarf 77,7 kwh/m²a 39,4 kwh/m²a -49 % 28,1 kwh/m²a -64 % Primärenergiebedarf 134,1 kwh/m²a 102,4 kwh/m²a -24 % 73,0 kwh/m²a -46 % Anmerkung: Bilanzierung nach DIN V mit gleichbleibender Gebäudehülle Passivhaus U-Werte & Vakuum-Isolierglas

32 Energieeffizienz durch Materialien E-Lab Königsbrunn, Effizienzhaus Plus Elementiertes Bauen Nutzungskonzept auf 15 Jahre Quelle: G.A.S. Sahner (2013)

33 Vielen Dank! Prof. Dipl.-Ing. Georg Sahner BDA E2D Studiendekan Energie Effizienz Design E2D Hochschule Augsburg Büroleitung G.A.S. SAHNER planen bauen forschen Vorstandsmitglied BAKA Bundesarbeitskreis Altbauerneuerung e.v.