Innovative Lüftungskonzepte an ausgewählten Beispielen

MINERGIE – ERFA-PRAXISSEMINARE 2015

Innovative Lüftungskonzepte an ausgewählten Beispielen: Sind diese Lösungen Minergie-kompatibel?

Roman Hermann, dipl. HLK-Ing. HTL/Reg. A

06. Oktober 2015

INHALT

Beispiel Primarschulhaus Hofstetten-Flüh (wenig Technik)

Beispiel Berufsbildungszentrum Baden (viel Technik)

Beispiel Sanierung FHNW-HKG, Dreispitz

Beispiel Berufsschule für Mode und Gestaltung, Zürich

2Minergie Praxis-Seminar 2015

BEISPIEL SCHULHAUS HOFSTETTEN

Neubau

Holzheizung

Gute, aber nicht sehr gute, Gebäudehülle (d.h. SIA 380/1 x 0.9)

Abwärme-WP (Server Warmwasser)

Keine mechanische Lüftung

Letztendlich keine Automatisierung der Fenster ausgeführt


LUFTQUALITÄT MIT NATÜRLICHER LÜFTUNG


NATÜRLICHE LÜFTUNG MECHANISCHE LÜFTUNG

625 M3/H LUFT SIND AUCH FRÜHER NICHT DURCH DIE UNDICHTE

GEBÄUDEHÜLLE GEKOMMEN.

MAK-WERT = 5‘000 PPM, GESUNDHEITLICH KRITISCH > 25‘000 PPM

TEMPERATURANSTIEG DURCH PERSONEN


HEIZLAST: 2’262 W

PERSONENWÄRME: 2’000 W

TEMPERATURANSTIEG 4 K

REAKTION: FENSTER AUF ?

LÜFTUNG UND NACHTAUSKÜHLUNG HALLE

Nachströmung Nachströmung

Sonnenschutz g < 0.15

Minergie Praxis-Seminar 2015 6

NACHTAUSKÜHLUNG SCHULZIMMER

Alle Klappen offen

Überströmklappe nötig?


NACHTAUSKÜHLUNG SCHULZIMMER (SW)

Schlussfolgerung: Es braucht keine Überströmöffnung

Temperaturverlauf:

alle Klappen offen, aber ohne Überströmung


VARIANTE : NACHTAUSKÜHLUNG ÜBER KIPPFLÜGEL

Kippflügel über Fenster


SOMMERLICHER WÄRMESCHUTZ

Egal ob mit oder ohne Lüftung, es braucht eine gute Möglichkeit für eine effiziente Nachtauskühlung.

In der Regel ist damit auch die natürliche Lüftung gelöst.


GEDANKEN ZUR MECHANISCHEN LÜFTUNG IN SCHULEN

Wärmerückgewinnung nur dann, wenn Lüftung läuft –das heisst 35 von 168 Stunden pro Woche

Brandschutz macht einfache Konzepte schwierig und Lüftung teuer (VKF ab 1.1.2015 bringt hier eine Erleichterung)

Investitionskosten: CHF 25‘000 bis 30‘000 pro Schulzimmer (SZ)

Wartung und Unterhalt: min. 2% von 30‘000 = CHF 600.-/a/SZ

Kanalreinigung, Zugänglichkeit, Raumbedarf

Energiekosten: CHF 400.-/a/SZ

Lebensdauer: GA = 10 Jahre, Rest = 20 bis 25 Jahre. Dann muss wieder massiv investiert werden.


BEISPIEL: BERUFSBILDUNGSZENTRUM BADEN BURKARD

MEYER PARTNER, BADEN


BERUFSBILDUNGSZENTRUM IN BADEN

Neubau

Fernwärme

Gute, aber nicht sehr gute, Gebäudehülle (d.h. SIA 380/1 x 0.9)

Mechanische Lüftung

Nachtauskühlung über Gänge


QUERSCHNITT


ÜBERSTRÖMÖFFNUNGEN



KORRIDOR, NICHT AKTIV BEHEIZT

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LÜFTUNGSZENTRALE

Minergie Praxis-Seminar 2015


LÜFTUNGSVERTEILUNG


VOLUMENSTROMREGLER


TABS-VERTEILER FÜR ZWEI SCHULZIMMER

BEISPIEL: FHNW-HKG, DREISPITZ - KUNSTFREILAGER TP2

Vorgabe aus Quartierplan = Minergie-ECO (da Umbauten)


VORPROJEKT MIT LÜFTUNG GEPLANT


Brandschutz war aufwendig. Innenzone = Fluchtweg Nur sehr eingeschränkt Überströmungen möglich.

Geringe Raumhöhe. Kanalführung schränkte Raumnutzung ein.

Zentralenbedarf für Lüftung war ein Problem Zusätzliche Dachaufbauten.

Pro Atelier 2 Volumenstromregler und 2 Brandschutzklappen

Investitionskosten ca. 3.0 Mio CHF (inkl. Baulichem und Honorare)

AUTOMATISIERTE FENSTER FÜR NACHTAUSKÜHLUNG

Investitionskosten Automatisierung Fenster: CHF 515’000.- inkl. MWST

Fenstermotoren CHF 165’000.-

Starkstrom und Steuerung CHF 238’000.-

Lüftungsklappen (innen) CHF 46’000.-

Honorare CHF 66’000.-

Mehrkosten für CO2-Steuerung CHF < 50’000.-


NACHAUSKÜHLUNG:

MIT UND OHNE GRUNDLÜFTUNG NOTWENDIG


20

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10 15 20 25 30 35

Rau

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tur

[°C

]

Tagesmaxima Aussenlufttemperatur [°C]

Überströmung Korridor, Raum 2.13, Südseite (Auswertung Mo-Fr, 7-20h) : Temperaturüberschreitungen 37h/a (max. zulässig 100h/a)

Überströmung Korridor, Raum 2.13, Südseite

SIA 382/1: Obere Grenze des Betriebsbereichs

SIA 382/1: Untere Grenze des Betriebsbereichs

NACHAUSKÜHLUNG: SUMMENHÄUFIGKEIT


689

450

292

174

64

19 4 0 0

614

406

251

129

3914 1 0 0

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200

400

600

800

1'000

1'200

>22 >23 >24 >25 >26 >27 >28 >29 >30

An

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l S

tun

den

Temperaturbereich [°C]

Überströmung Korridor (Auswertung Mo-Fr, 7-20h): Summenhäufigkeit Temperaturen

Raum 2.13, Südseite Raum 2.22, Westseite

CO2-VERLAUF WINTERTAG (25. FEBRUAR)


CO2-VERLAUF SOMMERTAG (28. JULI)


BETRIEBSOPTIMIERUNG

Planungswerte:

Natürliche Lüftung über Kippfenster in Abhängigkeit vom CO2

Einschaltbefehl wenn CO2 > 1300 ppm 1800 ppm

Ausschaltbefehl wenn CO2 < 700 ppm 1300 ppm

Freigabe 07:00 bis 20:00 Uhr ; Montag bis Freitag

Nachtauskühlung über Kippfenster

Einschaltbefehl wenn tRaum > 26°C und tAUL < tRaum

Ausschaltbefehl wenn tRaum < 18°C oder tAUL > tRaum

Freigabe 20:00 bis 07:00 Uhr; Montag bis Freitag


ENERGIEVERBRAUCH, GEWICHTET


BEISPIEL BERUFSSCHULE FÜR MODE UND GESTALTUNG,

ZÜRICH (PLANUNGSTAND VORPROJEKT)


1962/63 VON

WERNER FREI

DER FASSADENAUSDRUCK SOLL ERHALTEN BLEIBEN


WETTBEWERB FASSADENSANIERUNG


Heizperiode

WETTBEWERB FASSADENSANIERUNG


Sommer

LEHMDECKE


FAZIT

Wenn Einbau, dann bewusst was das heisst

Energiesparen gesamtheitlich gesehen fraglich

Betriebsoptimierung zwingend und aufwändig

Unterhalt und Sanierungsfolgen werden heute noch unterschätzt


STICHWORTE / BRAINSTORMING FÜR WORKSHOP

Energieeinsparung

Betrieb und Unterhalt

Brandschutz

Nachtauskühlung

Luftqualität

Schwerpunkt Modernisierung

Unterscheidung der Schulstufen

Aspekt der Erziehung

Betriebsoptimierung

Wie soll natürliche Lüftung in der Berechnung beurteilt werden?


ZUSATZFOLIEN


BEISPIEL SCHULHAUSERWEITERUNG HÖCHI, DÄTTWIL


Architekt: Burkard, Meyer. BadenBauherr: Gemeinde DättwilFertigstellung: 2000Baukosten HLK: CHF 0.25 Mio.

HÖCHI: ZIELVORGABE MINERGIE

Am 13. August 1999 wurde dem Gebäude das Minergie-Label Nr. AG-005 zugesprochen. Damit war die Schulhauserweiterung bezüglich des Energiestandards ein Pionierprojekt, was für alle Beteiligten eine Herausforderung darstellte.

Folgende Planungsgrundsätze sind für energieeffiziente Gebäude wichtig und wurden in der Schulhauserweiterung Höchi konsequent umgesetzt:- Kompakte Gebäudeform- Optimierung der südorientierten Glasflächen (passive Sonnenenergienutzung)- Nutzung der Erschliessungszonen als unbeheizte Pufferzonen- Sehr gute Gebäudedämmung- Minimieren des Warmwasserbedarfs (Reduktion der Zapfstellen)- Raumanordnung, welche eine Kaskadenlüftung (Mehrfachnutzung der Luft)

ermöglicht- Grosse aktive Speichermasse


Innovative Lüftungskonzepte an ausgewählten Beispielen

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