Gebäudeeffizienz wo stehen wir? Prof. Dr. Klaus Peter Sedlbauer Auf Wissen bauen
Herausforderungen an den Bausektor? Globale Trends Mega-Trends Bevölkerungswachstum Ca. 9 Milliarden Menschen 2050 Sozialer Wandel Neue Anforderungen an Gebäude/Städte Verstädterung Die Zukunft liegt in der Stadt Mobilität Steigende Bürde weltweit Energie Hunger nach Energie wird immer größer Gebäude Erheblicher Anteil an den Ressourcen Umwelt und Klima Konsequenzen schon heute sichtbar Fragen an die Herausforderungen der Zukunft Welche Auswirkungen haben die Mega-Trends für das Bauwesen der Zukunft? Welche Innovationen werden im Baubereich wesentlich sein? Welche neue Möglichkeiten sind wegbereitend (neue Materialien, Technologien, Prozesse)? Welche Maßnahmen ergreifen wir heute?
Status quo und Ziele der Energiewende Quelle: BMWi 2014: Energie in Deutschland
Status quo und Ziele der Energiewende Quelle: BMWi 2014: Energie in Deutschland
Zielkorridor 2008 2050 Energieeinsparung (x-achse) vs. Anteil Erneuerbare Energien bei Energieversorgung (y- Achse) Quelle: BMWi 2014: Sanierungsbedarf im Gebäudebestand
Sanierungsfahrplan langfristige Zielvorgaben Quelle: Expertenkommission zum Monitoring-Prozess Energie der Zukunft
»It is fundamentally the confusion between effectiveness and efficiency that stands between doing the right things and doing things right. There is surely nothing quite so useless as doing with great efficiency what should not be done at all.«effektivität: Effizienz: Die richtigen Dinge tun. Die Dinge richtig tun. nach Peter Drucker US-Amerikanischer Ökonom (1909-2005)
Meilensteine des energiesparenden Bauens Gebäude und Energie
Meilensteine des energiesparenden Bauens Innovationsgeschwindigkeit
Unstabile Randbedingungen
Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland in TWh (2013) Quelle: BMWi Energiedaten (2014), Prof. G. Hauser (2008)
Effiziente Gebäude passive Maßnahmen Energieeinsparung durch: intelligente Technik Wärmebrücken vermeiden Luftdichtheiten Gebäudeautomation Wärmerückgewinnung Neue Dämmstoffe sommerlicher Wärmeschutz Techniken zur solaren Klimatisierung
Strategische Überlegungen Gebäudeplanung Gebäudebetrieb klimagerecht Energieoptimierte Gebäudehülle dicht, gedämmt, verschattet energieeffiziente Anlagentechnik erneuerbare Energien nutzen Technologie bedarfsgerecht Schutzklima hygienisch, materialverträglich Stand-by Klima z.b. Nachtabsenkung Komfortklima Prozessqualität
Frühzeitig Planen
Versorgungsstrukturen Zur Steigerung der Energieeffizienz
Leuchtturm Plus-Energie-Schule Hohen Neuendorf Quelle: IBUS Architekten 2013: EnEff:Schule Symposium
Leuchtturm Plus-Energie-Kinderhaus Höhenkirchen-Siegertsbrunn Quelle: Asböck Architekten 2014: EnEff:Schule Symposium
Leuchtturm Plus-Energie-Wohn- und Geschäftshaus Frankfurt Effizienzhaus-Plus: Aktivhaus-Modellprojekt für innerstädtische Bebauung PV-Anlage Dach: ca. 1000 Module mit 249 kw p PV-Anlage Fassade: ca. 165 Module mit 80 kw p Quelle: HHS Architekten 2014: BMUB Modellvorhaben Effizienzhaus-Plus
Leuchtturm CO 2 neutrale Wohnquartierssanierung GWG München Aus Wohnanlage der 60er Jahre mit hohem Energieverbrauch und mäßigem Wohnkomfort... wird attraktives hocheffizientes innerstädtisches Wohnquartier, das sich vorrangig aus örtlich verfügbaren Energiequellen versorgt Quelle: GWG München 2014: EnEff:Stadt Projektleitertreffen
Leuchtturm Frühe Quartiersplanung erschließt weitere Potentiale Energieversorgung von Quartieren ermöglicht die bessere Nutzung von potentiellen Quellen und Senken.. allerdings sind hier Entscheidungen in der frühen Planungsphase erforderlich. Qualifizierte erfahrungsbasierte Tools sind für die Planungspraxis erforderlich
Heizwärme [kwh/m²a] Best Practice Erfahrungen sammeln Energetische Schulsanierung 250 220 200 150 100 50 49 0 Vor Sanierung Nach Sanierung Investitionskosten für die energetische Sanierung: Wärmeeinsparung ca. 75 %: Statische Kapitalrückflusszeit: Energiepreis 1996: Energiepreis 2008: Energiepreis 2012: 2 Mio. Euro 880.000 kwh/a oder 21.000 /a (Basis 1996) 94,7 Jahre 31,7 Jahre 28,2 Jahre
Shining Examples weltweit realisieren Energetische Sanierung deutscher Botschaften
Lebenszykluskosten eines Gebäudes 2 % Planungskosten 15 % Errichtungskosten 80 % Folgekosten Davon ½ für Bewirtschaftung (Energie-, Betriebs- und Wartungskosten von Anlagen) und ½ sonstige Kosten (Reinigung, Instandhaltung,...) 3 % Abbruch und Entsorgung
Lebenszykluskosten eines Gebäudes (Beispiel) 2 % Planungskosten 15 % Errichtungskosten 80 % Folgekosten Davon ½ für Bewirtschaftung (Energie-, Betriebs- und Wartungskosten von Anlagen) und ½ sonstige Kosten (Reinigung, Instandhaltung,...) 3 % Abbruch und Entsorgung z.b.: 1,5 Mio. Gebäudeerrichtungskosten 4 Mio. Bewirtschaftungskosten 37,5 % Einsparung der Bewirtschaftungskosten entspricht den gesamten Errichtungskosten!
Ökobilanz Bedeutung der Ökobilanz
Nachhaltigkeit im System Kriteriengruppen für Gebäudequalitäten: Ökologische Qualität Ökonomische Qualität Soziokulturelle und funktionale Qualität 22,5 % 22,5 % 22,5 % Technische Qualität Prozessqualität 22,5 % 10 % Standortqualität Ökologie Ökonomie Soziale Aspekte
Raumklima 90 % der Zeit verbringen wir in Innenräumen Ziel: Optimale Bedingungen für den Nutzer Einfluss des Raumklimas auf: Gesundheit persönliches Befinden Leistungsvermögen Paradigmenwechsel: Immobilien genügen dem Nutzer Integrale Betrachtung notwendig
Forschungsschwerpunkt»Menschen in Räumen«Physikalische Umgebung Mediierende Prozesse Leistung und Verhalten Implementierung Klima Licht Geruch Akustik Umwelt Technologie Physiologische Prozesse Psychologische Prozesse Kognition Motivation Affekt Moderatoren wie Alter, Geschlecht, Kultur Persönlichkeitseigenschaften Einstellungen Wirkung auf Produktivität Gesundheit und Wohlbefinden Personenwahrnehmung Soziale Interaktion Konsumentenverhalten Patente Produktentwicklung Beratung
Leistung (z-transformierte Werte, je höher, desto besser) Licht 0.8 0.4 Logisches Denken Kreativität 0.0-0.4-0.8 1500 (lux) 500 (lux) 150 (lux) Hell Kontrollgruppe Dunkel Interaktion: F(2, 138) = 9.45, p <.01, η p 2 =.20 Logisches Denken: F(2, 137) = 3.21, p <.05, η p 2 =.05, Kreativität: F(2, 137) = 7.21, p <.01, η p 2 =.09 Quelle: Werth, et. al.: Psychologische Befunde zu Licht und seiner Wirkung auf den Menschen - ein Überblick. Bauphysik 3-2013.
Intelligente Lichtsteuerung Demonstration Blickrichtung
Intelligente Lichtsteuerung Demonstration (Sprach- und) Gestensteuerung
Neue, mikrooptische Baukomponenten zur energieeffizienten Tageslicht- und LED-Beleuchtung Auskoppelnde Struktur Lichtabstrahlung Durchsicht LED aus Durchsicht LED an LED Kombinationen Umlenkende Struktur Normales Glas Lichtumlenkende Struktur
Dilemma bei schlechter Raumakustik Ursache / Wirkung - Spirale, + 10 db (A) Hoher Grund-Pegel Schlechteres Hören Lauteres Reden Fremd-Geräusche Schüler, Lehrer Raum-Einfluss Lauteres Reden Höhere Hörschwelle
Raumausstattungskonzepte für Call Center neu herkömmlich BKA BKA Etwa gleicher Preis pro Arbeitsplatz 6-8 m 2 pro AP Flächenbenchmarking 10-12 m 2 pro AP
Absorberstreifen Periodische Absorberstreifen in schallharter Fläche versenkt (ggf. verputzt) Absorberschicht = Dämmschicht: Funktioniert nicht!
Leistungsfähigkeit Arbeitsleistung und Raumtemperatur hoch niedrig niedrig Raumtemperatur hoch Quelle: Hancock et al. (2007)
Holistisches Gebäudemodell
Holistisches Gebäudemodell Komplexe Interaktionen sind zu berücksichtigen
Building Information Management
Zukünftige Anforderungen an Gebäude Nutzerfreundlich Netzaffin Bild: www.gira.de Umweltgerecht Klimaangepasst
in Anlehnung an Yoram Koren: The Global Manufacturing Revolution Innovation im Bau? Industrielle Revolutionen? Bau: 16 Jhd. 18 Jhd. 21 Jhd.
» Alles, was getan wird, ist es wert, gut getan zu werden «nach Aristoteles (384-322 v. Chr.)