Energieeffizientes Bauen in Theorie und Praxis ... · Konzept Entwurfsplanung Ausführung Umsetzung...

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Energieeffizientes Bauen in Theorie und Praxis Erfahrungsbericht aus 10 Jahren

Forschung und Planung

25.03.2009

Dipl.-Ing. Jörg Baumgärtner

http://www.egs-plan.de

Klinergie 2009 – Energieeffizientes BauenFolie 2

• Büro 1990 gegründet

• 37 Mitarbeiter

28 Dipl.-IngenieureMaschinenbau, Versorgungstechnik, Bauphysik, Architektur

Techniker, Zeichner, Sekretariat, Praktikanten, Diplomanden

Wer sind wir ?


IGS – Institut für Gebäude- und Solartechnik TU Braunschweig• Forschung und Entwicklung, Lehre in der Architektur• Energie- und Komfort-Monitoring

STZ – Steinbeis-Transferzentrum Energie-, Gebäude und Solartechnik, Stuttgart• Pilotprojekte• Energiekonzeption für Siedlungen und Gebäude

EGS plan – Ingenieurgesellschaft Stuttgart• Planung HLSK – Technik, • Bauphysik und Energiekonzeption

Die Verbundpartner

Stuttgart

Braunschweig

Innovations-verbund:

Universität+ Praxis


Energiekonzeption

Energieversorgungssysteme

HLSK-Planung

Bauphysik

Betriebsoptimierung

Schwerpunkte STZ und EGS-plan

Integrale Betrachtung

Gebäudehülle und Technik


Warum ein Energiekonzept?

Ziel: kostengünstige und ressourcen-schonende Energieversorgung(Emissionen, Kosten, Abhängigkeit reduzieren)

...viele mögliche Wege

erneuerbare Energien

Solarenergie

Holz

Abwärme

effiziente Systeme

Lüftung mit WRG

BHKW

Wärmepumpe

Bedarf reduzieren

Wärmeschutz

passiv-solare Gewinne

à Rahmenbedingungen klärenà optimalen Weg auswählen


> Aufzählung> Fließtext> …

Source for figures: Price et al., 2005

Residential Buildings Energy-Related Carbon Dioxide Emissions

-

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1971 1974 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001

MtC

O2

Middle East and North AfricaSub Saharan AfricaLatin AmericaOther AsiaCentrally Planned AsiaFormer Soviet Union Central and Eastern EuropeWestern EuropeNorth AmericaPacific OECD

Commercial Buildings Energy-Related Carbon Dioxide Emissions

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1971 1974 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001

MtC

O2

Middle East and North A fricaSub Saharan AfricaLatin AmericaOther AsiaCentra lly P lanned AsiaFormer Soviet Union Centra l and Eastern EuropeW estern EuropeNorth AmericaPacific OECD

CO2 Emission

Wohngebäude

Nichtwohngebäude

CO2 Emissionen – Gebäude

Ø Zunahme ähnlich den

anderen Sektoren

Ø Nichtwohngebäude sehr

viel stärker

(North-America, Asia, MENA,..)

USA / CA

EU

ASIA

MENA

Gebäude Sector (IPCC report, 2007)CO2 Emission trends 1971-2002

Weshalb Nichtwohngebäude?

Südostasien


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Jähr

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ärm

ebed

arf[

kWh/

(m2 ·a

)] DIN DIN 41084108

1970 1980 1990 1995 2000 2020

WschVoWschVo

EnEVEnEV20022002--20092009

Anforderungen Energiestandard - Entwicklung

- Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz (KWKG)

- Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetz(EEWärmeG)

- Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

- Heizkostenverordnung (HkVO)

- Energieeinsparungsgesetz (EnEG)

- Energieeinsparverordnung (EnEV)

Energie- und Klimapaket Meseberger Beschlüsse August 2007


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EnEVEnEV20022002--20092009

Nichtwohn- Gebäude?

Strombedarf !

Anforderungen Energiestandard - Entwicklung

Gesamt- EnergieeffizienzEnEV 2008 / DIN V 18599


Primärenergie


Primärenergiebilanz (PE) für NichtwohngebäudeEnEV 2008 / DIN 18599

V e

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Strombedarf PE-Bedarf

Strom

Kühlung

Lüftung

Beleuchtung

Heizwärmebedarf PE-BedarfWärme

Gas

Fern-

wärme

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Ener

gieb

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f (kW

h/(m

2 a))

Strom

öfftl.

Netz


Bedarf und Verbrauch

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018 019 008 014 017 012 002 004 001

Jahres-Primärenergiebedarf nach DIN V 18599[kWh/(m²*a)]

Jahres-Primärenergieverbrauch[kWh/(m²*a)]

EnOB- Standard + Betriebsoptimierung

?


Ziel

• Netto- Nullenergie

• Netto- Plusenergie

• CO2- neutral

• „Netto-Null-Emission“

Weitergehende Konzeptansätze


•

Forschungsschwerpunkt EnOB –Energieoptimiertes BauenForschungsfelder

Demo-Gebäude Neubau

Demo-Gebäude Sanierung

Technologieschwerpunkt Low ExergyTechnologieschwerpunkt Vakuumisolierung

Energetische Betriebsoptimierung

www.enob.info

http://www.enob.info


Frage: Wenn innovative Demonstrationsprojekte nur mit zusätzlichem Aufwand in der Planung und anschließendem Monitoring funktionieren,

wie funktionieren dann neue Gebäude mit innovativen Technologien ohne Förderung?


EnBau

Ausgangspunkt:

• Ziele: > 20 Demonstrationsgebäude < 100 kWhPE/(m²NGFa) und guter Nutzerkomfort- Fensterlüftung- Keine mechanische Kühlung

• Ergebnis:• Ziele überwiegend erreicht!• Keine signifikanten Zusatzkosten!• Aber: Integrale Konzept

> neue Anforderungen anPlanung, Errichtung und Betrieb

EnergieForum BerlinArchitekten: BRT

Berufsschule BiberachArchitekten: Elwert-Stottele-Rädle

© Lichtbildner Albrecht Immanuel Schnabel


Welche Potenziale (Energieverbrauch, Nutzerkomfort,..) können mit wirtschaftlichen Mitteln erschlossen werden?

Kosten / Nutzen - Verhältnis für Primärenergieeinsparung von 30 % bei Nichtwohngebäuden

Energiekosteneinsparung je Investitionsmehrkosten

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Betrieb

Bau

[ [€Einsp/(m²a)] / [€Inv/(m²a)] ]

Kosten / Nutzen


Energetische Betriebsoptimierung

Ziel: Evaluierung der Energiekonzepte von rund 20 innovativen Bürogebäuden

• Energieeffizienz?• Nutzerkomfort?• Optimierungspotenziale?

Umsetzung:Phase 1: Bestandsaufnahme, KennwertbildungPhase 2: Monitoring Energie + Komfort,

Betriebsanalyse, Nutzerbefragungen

Neumühlen 4Architekten: BRT

Braun GmbHArchitekten: Schneider+Schuhmacher


Ergebnisse:• Energieverbrauchskennwerte liegen z. T. deutlich

über den der EnBau-Demonstrationgebäude (Faktor 2-3)

• Komfort überwiegend gut, Ausnahme: sommerliche Überhitzung

• Signifikante Optimierungspotenziale im Betrieb

Erfahrungen:• Ziele werden nicht präzise bzw. prüfbar dokumentiert

(„Grünes Hochhaus“, ECO- Buildung, …)• Keine effektive Qualitätssicherung, Überprüfung der

Energieverbrauchswerte sind die Ausnahmen, ……..0

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Messräume

Jähr

liche

Übe

rhitz

ungs

stun

den

[h/a

]

Überhitzungsstunden in der Nutzungszeit (Mo.-Fr., 8-18 Uhr)

Grenzwert Überhitzungsstunden (10 % der Nutzungszeit > 26°C) *

< 50 % 50-70 % > 70 %

* DIN 4108 gibt je nach Klimazone unterschiedliche Grenzwerte für Überhitzung zwischen 25 und 27 °C vor.

0

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003 011 013 018 006 005 019 016 008 014 007 017 012* 010 002 004 009 015 001

Jahr

es-P

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kW

h/(m

² NG

Fr*a

)

Wärmeanteil StromanteilEVA-Gebäude

Mittelwert: 349 kWh/(m²NGFra)

EVA – Evaluierung von Energiekonzepten im BetriebIGS in Zusammenarbeit mit fbta Universität Karlsruhe u.a.


Personalkosten

Ausstattung (IT, TK)

Raumkosten 8%

12%

80%

0 20 40 60 80 100[%]

Abschätzung:

- Bei 10 % Überhitzungsstunden (ca. 260 h/a > 26 °C)--> 15 % geringere ArbeitseffizienzZusätzliche Personalkosten ca. 45 €/(m²a)

Raumkosten spielen eine „untergeordnete Rolle“

Arbeitsplatz – Vollkosten!!!!

Bau 4,8 %Wärme/Kälte/Licht 1,5 %

Bauunterhalt 0,9 %Reinigung 0,8 %


Konzept

Entwurfsplanung

Ausführung

Umsetzung

Qualitätssicherung

Performance Audit

Monitoring Evaluierung Betriebsoptimierung

Planen, Bauen und Betreiben

Innovationskreislauf


EnEV / DIN V18599 / Energieausweis

DGNB (2009)

Energielabels weltweit



Nachhaltigkeitszertifikat für Bauwerke

Ecologicalquality 22,5%

Economical

quality 22,5%Sociocultural

and functional

quality 22,5%

Technical quality 22,5%

Process quality 10,0%

Quality of the location

mark certificatePerformance


Erste DGNB-Zertifizierung


Übertragung auf Kliniken

Krankenhaus spezielle Randbedingungen, viele technische und betriebliche Anforderungen

Bisher 3 Kliniken im Bestand bearbeitet, ein großer NeubauDatenanalyse, Energieflüsse, Optimierungspotentiale (Planung und Bau), Varianten der Energieversorgung, Betriebsoptimierung und Monitoring

Normalerweise Lüftung, Kälte und Dampf für Primärenergie und Kosten entscheidend

In EnBau Clusterbildung für Gebäudekategorien angestrebt.Auch Kliniken! Erste Gespräche haben stattgefunden. Teilnehmer / Interessenten werden gesucht.


Strom

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Wasser / Abwasser

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Eurom3

Bez ugskosten gesamt

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Euro

W asser/Abw

W ärme

S trom

Energie/ Kosten Unfallklinik


Kennwerte

Heizenergieverbrauchskennwert nach VDI 3807 Blatt 2 (1998)

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Bettenzahl

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Richtw ert Mittelw ert BGU

Stromverbrauchskennw ert nach VDI 3807 Blatt 2 (1998)

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BettenzahlkW

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pro

Plan

bett

Richtw ert Mittelw ert BGU


Statische Heizung44%

RLT - Luf ter hi tzer31%

War mwasser10%

Beckenwasser2%

Desinf ektion6%Küche

4%Bef euchtung

3%

Energieverteilung Wärme

Beleuchtung u. Kleinverbraucher

28%

Heizung2%

Kälte5%

KG-Schule5%Küche

2%Med. Technik8%

RLT43%

Aufzug1%Technik

6%

Energieverteilung Strom

Energieverteilungoft nur ein Hauptzähler vorhanden


Fazit

Innovative Gebäude erreichen im Betrieb oft nicht ihre Performance - Ziele

• Erhöhte technische Standards→ erhöhte Sensibilität

• Präzisere Planungswerkzeuge→ geringere Reserven

• Zunehmende Integration→ bessere Abstimmung

• Zunehmende Komplexität→ Qualitätssicherung im

Lebenszyklus

• Vernetzte Energieversorgung→ kontinuierliches Management


Zusammenfassung

Entscheidend ist ein abgestimmtes Energiekonzept für Gebäudehülle und Anlagentechnik in einer frühen Planungsphase

In Nichtwohngebäuden ist Strom (Primärenergie) entscheidend

Energieeffizienz und Nutzerkomfort ergänzen sich in gelungenen Projekten, Innovative Konzepte können in der Praxis bestehen

Betriebsoptimierung ist notwendig und hochwirtschaftlich

Evaluierung beschleunigt Innovation

Ohne Monitoring kein nachhaltiger Betrieb

Den „Königsweg“ gibt es leider nicht


Nutzung innovativer Technik oft einseitig zugunsten neuer architektonischer Optionen!


Steinbeis-Transferzentrum EGSEGS-plan GmbH

Gropiusplatz 1070563 Stuttgart (Vaihingen)

Tel. 0711/99007-5Fax 0711/99007-99

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


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