Swegon Air Academy Zunfthaus zur Waag, Münsterhof 8, 8001 Zürich Seminar 10. September 2009 Referat: Komfort versus (?) Nachhaltigkeit Prof. Kurt Hildebrand
Die Uraufgabe der Architektur Gebäude zu bauen, die sich im Einklang mit der Umgebung befinden und in denen sich Menschen wohl fühlen. (Werner Nachtigall) Behaglichkeit und Komfort erreichen wir (zu einem grossen Teil) mit nachhaltiger Gebäudekonstruktion und Haustechnik
AGENDA -Nachhaltigkeitsgedanken -Komfort und Behaglichkeit -Zusammenfassung
Klimawandel, Treibhauseffekt, Kyoto-Protokoll, 2008 1979
CO2-Reduktion, Energie sparen, Energieeffizienz, 2008 Aletschgletscher 1900
Energierelevanz im Bereich Gebäude Rund 40 bis 50% des Energieverbrauchs der Schweiz resultieren aus dem Betrieb des «Gebäudeparks Schweiz» Quelle: Ch. Grmür Energiepraxis Seminar
Motivation Nachhaltigkeit «Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, welche weltweit die heutigen Bedürfnisse zu decken vermag, ohne für künftige Generationen die Möglichkeit zu schmälern, ihre eigenen Bedürfnisse zu decken.» Umwelt Vision Gesellschaft Kultur Wirtschaft (Brundtland-Bericht «Our Common Future», 1987) Markt Vom Zins leben, nicht vom Kapital!
Architektur - «Ein Bauwerk soll dauerhaft, zweckmässig und schön sein.» Diese Maxime stellte der römische Architekt Vitruvius 33 vor Chr. auf. Marcus Vitruvius Pollio 33. v. Chr. - und... nachhaltig soll es auch sein. Eckpfeiler einer nachhaltigen Entwicklung sind «gesellschaftliche Solidarität», «Erhaltung der natürlichen Umwelt» und «wirtschaftliche Effektivität und Effizienz».
Rekonstruktion der atmosphärischen CO2 Konzentration Quelle: Prof. Thomas Stocker, Universität Bern Beitrag Status-Seminar 2006: Die Erde im Treibhaus eine Herausforderung für das 21. Jahrh.
Globale CO2-Konzentration ppm 400 380 360 340 320 300 280 1986 LRV in Kraft 1973 1. Ölschock 1997 Kyoto-Protokoll erstellt Februar 2005 Kyoto-Protokoll tritt in Kraft Vorindustrielles Niveau: ca. 275 ppm (ZH, Selnau 420ppm) 260 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Quelle: Dr. Pieter Tans, NOAA/ESRL (http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/)
Hauptprobleme unter dem Aspekt der intergenerationellen Verteilung sind heute: die Kernenergie der Verbrauch fossiler Brennstoffe das Wasser der Artenverlust
Peak Oil The Growing Gap Geplanter Abstieg?
CO2 Situation: Globaler CO 2 Ausstoss CH Situation Nachhaltiges Mass 4 t/a und Kopf 6 t/a und Kopf 0.6 t/a und Kopf 2000 Watt Gesellschaft 6500Watt inkl. grauer Energie heute Soll 2000 Watt 500 Watt nicht erneuerbar
CORE Zielsetzungen per 2050 (Eidgenössische Energieforschungskommission) Wärme in Gebäuden: ohne fossile Brennstoffe Energie in Gebäuden: Halbierung des Verbrauchs Energie aus Biomasse: Nutzung verdreifachen Treibstoffverbrauch von Personenfahrzeugen: drei Liter auf 100 km (Flottenverbrauch)
Leistung «Nachhaltiges Bauen» - Die menschliche Komponente Hohe Behaglichkeit sicher stellen thermisch, hygienisch und optisch. - Die kulturelle Komponente Das Gebäude als Kulturgut gute Architektur mit Bezug zur Umgebung. - Die technische Komponente Möglichst geringer Energiebedarf über den Lebenszyklus, von hoher Lebensdauer, mit umweltverträglichen und wieder verwertbaren Materialien. - Fazit Konstruktion und Materialanwendungen so wählen, dass möglichst wenig geheizt oder gekühlt werden muss (Leerlauftemperatur).
Entwicklung Ziele: Behaglichkeit vom Zins Dichten Isolieren Mechanisch Lüften Sonnen-Nutzung Minergie Minergie - P Minergie - ECO 2000W - Gesellschaft Green Building LEED
Leistung der Gebäudetechnik: - Gebäudetechnik kann die Ziele der Architektur stützen, verstärken und verfeinern - Effektivität und Effizienz in der Nutzung und Verwendung von Primärenergien Quelle: GDI Impuls 2/09 - Komfort und Behaglichkeit
Gebäudetechnik G = H.L.K.S.E.GA - Heizungstechnik - Lüftungstechnik - Klima-, Klimakälte- Technik - Sanitärtechnik - Gebäude Elektroengineering - Gebäudeautomation
MuKEn, Minergie und Minergie-P im Vergleich 3.0 l Minergie-P 19
Konzepte (Meteo Adelboden) Bedürfnisse Ressourcen- Einsatz Bedarfsermittlung, Bedarfsminimierung, Bedarfsoptimierung Leerlauftemperatur Energiequellen Erneuerbar, nicht erneuerbar Bilanzieren von Verlust und Gewinn Kühlen mit Luft oder mit Wasser? 8760 h
- Wie Behaglich und Komfortabel ist Ihnen? - Wie warm ist es in diesem Raum? - Wie hoch ist die relative Feuchte in diesem Raum?? Quelle: GDI Impuls 2/09
Parameter, welche das Raumklima und den Komfort beeinflussen Licht Luftqualität Lufttemperatur Luftgeschwindigkeit Strahlung Lärm Infraschall Feuchtigkeit Temperatur der Umgebungsflächen Statische Elektrizität Vibrationen
Die Empfindsamkeit des Körpers Parameter Empfindlichkeitsschwelle Beurteilung -Lufttemperatur Unterschied Luft- zu Oberflächentemperatur Luftbewegung in Hautnähe Strahlungswärme rel. Luftfeuchtigkeit ± 0.5 C 2 C 1 m/s 25 W/m2 ± 15 % sehr empfindlich sehr empfindlich sehr empfindlich empfindlich wenig empfindlich
Mensch: Biophysikalische Daten - Masse Körpervolumen Pulsschläge Atemzüge Atemluftmenge CO 2 Ausatmung (ruhend) Körpertemperatur mittlerer Hauttemperatur Grundwärmeumsatz Dauerleistung Verdunstungsrate 60.. 80 kg 0.06 m 3 60.. 80 min -1 16 min -1 0.5 m 3 /h 18.. 20 l/h 37 C 32.. 33 C 70.. 80 W 85 W 40.. 50 g/h
Wärmeproduktion und "met -Werte in Abhängigkeit der Tätigkeit (Körperoberfläche erwachsene Person; ca. 1.8 m2) Die Grundgrösse met (metabolism) dient als Mass für den energetischen Grundumsatz des Körpers als Funktion der physischen Aktivität. 1 met 60 W / m2, dies entspricht etwa der metabolischen Wärmeentwicklung einer still sitzenden Person, bezogen auf 1 m2 Körperoberfläche.
Thermischer Widerstand von Bekleidung und entsprechende "clo" - Werte
Wärmeabgabe des Menschen (sitzend, keine körperliche Tätigkeit, normale Bekleidung, ruhende Luft) Wärmeabgabe [W] 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Je wärmer um so mehr latente Wärmeabgabe 0 10 14 18 22 26 30 34 38 Lufttemperatur [ C] Strahlung Wärmeleitung Konvektion Verdunstung
Der Mensch im Zentrum Energiehaushalt Atmung 10 % Strahlung 45 % Verdunstung 15 % Konvektion 25 % Ausscheidung 5 %
Innenluftqualität.zu Zeiten undichter Fenster, Türen, Holzbalkendecken, Ofenheizungen... «Einen ferneren Grund, auf frische Luft in den Wohnungen strenge zu achten, haben wir in der Erfahrung, dass schlechte Luft die Quelle vieler chronischer Leiden ist, und dass sie sicherlich einen grossen Anteil an den Volksübel: Scrofeln, Tuberkeln etc. hat. Wo also die natürliche Ventilation nicht ausreicht, die Vermehrung des Kohlesäuregehaltes der Luft in unseren Wohn- und Schlafräumen um 1 pro mille zu verhindern, dort hat künstliche Ventilation einzutreten.» M. v. Pettenkofer 1858
Raumakustik L eq in db(a) Tag (06-22 ) Nacht (22-06 ) Anteil stark gestörter Bewohner Bewertung bezüglich Wohnqualität bis 55 55 bis 60 61 bis 65 über 65 bis 45 45 bis 55 56 bis 60 über 60 bis 5 % 5 bis 15 % 20 bis 25% über 30 % ruhige Zone, Erholen mittlere Lärmbelastung hohe Lärmbelastung Massnahmen notwendig, sehr hohe Lärmbelastung zum Wohnen nicht mehr zumutbar, Sofortmassnahmen Mittlere Lärmpegel L eq und Wohnqualitäten
Kriterien für gute Lichtgebung Schutz vor störendem Glanz und Reflexbildung Schutz vor Direktblendung angemessene Beleuchtungsstärke harmonische Lichtdichteverteilung natürliche Schattigkeit geeignete Lichtfarbe befriedigende Farbwiedergabe Flimmerfreiheit
Richtlinien für Nennbeleuchtungsstärken Ansprüche an die Beleuchtung Beispiele Allgemeinbeleuchtung [lx] Arbeitsplatzbeleuchtung [lx] günstige Seh- und Arbeitsbedingungen ungünstige Seh- und Arbeitsbedingungen günstige Seh- und Arbeitsbedingungen ungünstige Seh- und Arbeitsbedingungen sehr gering Keller Lager 50 100 - - gering Flure 100 300 - - mässig Grobarbeiten 100 300 300 500 hoch Büro Lesen 300 500 500 1000 sehr hoch Zeichenarbeit 750 1000 1000 2000 ausser gewöhnlich Uhrmacher - - 4000 4-8000
Aussenluftraten - Differenziert nach Nutzung - Allgemeiner Wert 36 m3/h.person - Wohn- und Schlafräume Tag Nacht - Schulräume ohne Fensterlüftung mit Fensterlüftung 30 m3/h.person 18 m3/h.person 30 m3/h.person 20 m3/h.person
Raumluftfeuchte Behaglichkeitsbereich 30 % - 60 % r.f. (21 C 5 gw/kgl bis 26.5 C 13.5 gw/kgl) Dimensionierungsvorgaben nach Nutzungen Einhaltung bei allen Aussenklimabedingungen zwischen den Dimensionierungswerten Winter (Minimalwert) und Sommer (Maximalwert) Ohne Befeuchtung darf die Grenze 30 % (5g/kg!) während 15 % der Nutzungszeit unterschritten werden!
Bekleidung clo-wert 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 10 15 20 25 30 35 Tagesmaximum der Aussentemperatur in C Raumlufttemperatur Raumlufttemperatur in C 30 28 26 24 22 20 10 15 20 25 30 35 Tagesmaximum der Aussentemperatur in C
Zusammenhang Raumtemperatur und geistige Leistungsfähigkeit Geistige Leistungsfähigkeit Raumtemperatur ti
Zulässige Raumluftgeschwindigkeit Zulässige Raumluftgeschwindigkeit in m/s 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 20 21 22 23 24 25 26 TU = 40 % DR = 13 % Lokale Raumlufttemperatur in C
Bauliche Anforderungen an den Sonnenschutz (g-wert) Neu: Differenzierung nach Glasanteil und Orientierung 0.5 0.4 g-wert 0.3 0.2 N NE, NW 0.1 E, SE, S, SW, W 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Glasanteil der Fassade
Anforderungen an den g-wert von Dachfenstern 0.5 0.4 g-wert 0.3 0.2 0.1 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Glasanteil (GA) der Dachfläche
Aufenthaltszone C E F Grundriss Schnitt D F E G A B Distanz von der inneren Oberfläche von Distanz A Böden (untere Begrenzung) 0.05 m B Böden (obere Begrenzung) vorw. sitzende Tätigkeit vorw. stehende Tätigkeit 1.30 m 1.80 m C Fenstern 1.00 m D Heizkörpern oder Klimageräten 0.60 m E Aussenwänden 0.50 m F Innenwänden 0.50 m G Türen, Durchgangszonen etc. speziell
met und clo im Diagramm 50% r.f und v = 15cm/s und 10% Unzufriedene
Strahlungsassymetrie
Zusammenfassung:
Stellen Sie sich vor! Was ist wenn es möglich ist einen ETV von > 50 zu erreichen? Prinzipschema 4 5 7 3 6 1 2 8 9
Wissen macht alle gleich Handeln macht Gewinner Fragen? Danke und gute Behaglichkeit!
Bildung Sir Karl R. Popper 1902 Wien 1994 London; «Auf der Suche nach einer besseren Welt» - Jeder Intellektuelle hat eine ganz spezielle Verantwortung. Er hat das Privileg und die Gelegenheit, zu studieren. Dafür schuldete er es den Mitmenschen die Ergebnisse seines Studiums in der einfachsten und klarsten und bescheidensten Form darzustellen. Das Schlimmste ist, wenn die Intellektuellen versuchen, sich ihren Mitmenschen gegenüber als grosse Propheten aufzuspielen und sie mit orakelnden Philosophien zu beeindrucken. Wer s nicht einfach und klar sagen kann, der soll schweigen und weiterarbeiten, bis er s klar sagen kann