Claudia Dankl - Hochwertige Sanierung von Wohngebäuden

aee.intec.at

Claudia Dankl - Hochwertige Sanierung von Wohngebäuden

22.03.2013

Hochwertige Sanierung von Wohngebäuden

Ergebnisse von SHC Task 37 sowie

Weiterführung in Richtung Dienstleistungsgebäude

Task 37 Advanced Housing Renovation with Solar & Conservation

Task 47 Renovation of Non Residential Buildings towards Sustainable Standards

ÖGUT – Österreichische Gesellschaft für Umwelt und Technik

DI Claudia Dankl

Claudia DanklHochwertige Sanierung von Wohngebäuden und Weiterführung Richtung Dienstleistungsgebäude

IEA SHC Task 37 Advanced Housing Renovation with Solar & Conservation

Operating Agent: Fritjof Salvesen, Norwegen

Subtask A – Marketing and Communication Strategies

Subtask B – Advanced Projects Analyses

Subtask C – Concepts Development

Subtask D – Environmental Impact Assessment

Juli 2006 bis Dezember 2009

1

Institut für Wärmetechnik / Technische Universität

Graz


22.03.2013

Task 37 Ziele:



Develop solid knowledge base how to

renovate housing to a very high energy

standard while providing superior comfort

and sustainability

Develop strategies which support market

penetration of such renovations explicitly

directed towards market segments with

high renovation potentials

2

Institut für Wärmetechnik / Technische Universität

Graz


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Energietechnische Sanierungsziele

Einteilung der exemplarisch untersuchten Sanierungsprojekte in 4 Typen:

Geschoßwohnbau – Reihenhäuser – Einfamilienhäuser – historische Gebäude

800

700

600

500

400

Primärenergie Heizung und Bauchwasser (kWh/m²a)

vor der Sanierung

nach der Sanierung

300

200

100

0

Geschoßwohnbau Reihenhaus Einfamilienhaus historische Gebäude

(Quelle: Subtask B, R. Hastings)

Bauliche Sanierungsmaßnahmen

Einbau von Vakuum Paneelen

4

Anbringen einer Innendämmung

7

Anbringen einer Außendämmung

53

Erweiterung der Fensterfläche

20

Verglasung von Balkonen

9

Zubau eines Wintergarten

4

Neubau von Balkonen

32

Erweiterung der Kubatur (Zubau)

15

Aufstockung (Zusatzgeschosse)

Überarbeitung der Grundrisse

15

42

Anzahl der

Projekte

0 20 40 60

(Quelle: Subtask B, R. Hastings)

3

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Graz


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Wärmeschutz der Außenhülle

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

U-Value (W/m²K)

Mittelwert aller Projekte U-Wert vor Sanierung

Mittelwert aller Projekte U-Wert nach Sanierung

1.16

oberste

Geschossdecke

bzw. Dach

1.33 1.25

0.14 0.20 0.25

Wände

unterste

Geschossdecke

bzw. Kellerdecke

3.20

1.07

Fenster

(Quellen: links: Subtask B, rechts: Grünewald/Rottensteiner)

Bauliche Sanierungsmaßnahmen

Einbau von Vakuum Paneelen

4

Anbringen einer Innendämmung

7

Anbringen einer Außendämmung

53

Erweiterung der Fensterfläche

20

Verglasung von Balkonen

9

Zubau eines Wintergarten

4

Neubau von Balkonen

32

Erweiterung der Kubatur (Zubau)

15

Aufstockung (Zusatzgeschosse)

Überarbeitung der Grundrisse

15

42

Anzahl der

Projekte

0 20 40 60

(Quelle: Subtask B, R. Hastings)

4

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Graz


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Vorfertigung von Hüllelementen


Makartstraße, Linz, A

domenig@arch-more.com


Kroeven, Roosendaal, NL

chiel.boonstra@trecodome.com

Enhancement in Mautern - AT


St. Martin, AT

Grundstein Architektur

www.grundstein.cc

Gebäudetechnische Sanierungsmaßnahmen

solare Brauchwasserbereitung

Solares Kombisystem

Photovoltaik

6

18

34

Blockheizkraftwerk

Holzkessel

Wärmepumpe

Wärmepumpe Luf/Luft

Fern- bzw. Nahwärmenetz

kondensierender Gaskessel

6

6

7

9

12

17

Erdreichwärmetauscher

zentrale Lüftungsanlage

dezentrale Lüftungsanlage

11

12

39

Anzahl der Projekte

0 10 20 30 40 50 60

(Daten: Subtask B, R. Hastings)

5

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Multifunktionalität von Hüllelementen - Solarnutzung

1) Makartstraße,

Österreich

Linz, ARCH+MORE

2)

4)

6)

2) Herselt,

Belgien,

Wouter Hilderson

3) Staufen,

Schweiz

Robert Hastings

4) Admonterstraße,

Krems,

GEDESAG

5) Pettenbach

Österreich,

Grünewald

1)

3)

5)

Gebäudetechnische Sanierungsmaßnahmen

solare Brauchwasserbereitung

Solares Kombisystem

Photovoltaik

6

18

34

Blockheizkraftwerk

Holzkessel

Wärmepumpe

Wärmepumpe Luf/Luft

Fern- bzw. Nahwärmenetz

kondensierender Gaskessel

6

6

7

9

12

17

Erdreichwärmetauscher

zentrale Lüftungsanlage

dezentrale Lüftungsanlage

11

12

39

Anzahl der Projekte

0 10 20 30 40 50 60

(Daten: Subtask B, R. Hastings)

6

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Multifunktionalität von Hüllelementen - Lüftung

Apartment, Segantinistrasse, Zürich, Schweiz,

kämpfen für architektur ag

1) 3) 5)

Wohnbau, Makartstraße, Linz, Österreich,

ARCH+MORE

Grundlegende Strategien für die Sanierung

Fünf Stufen:

• Wärmverluste so weit als möglich minimieren, durch das Dämmen von Wänden,

Boden und Decke, besondere Beachtung von Wärmebrücken, Passivhausfenster,

Schaffen einer durchgehenden luftdichten Schicht um eine luftdichte Gebäudehülle

zu erreichen und Installation einer Komfortlüftung mit hoher Wärmerückgewinnung

(η > 75 %).

• Minimieren des elektrischen Verbrauchs, durch Verwendung effizienter

Ventilatoren, Pumpen, Geräte und Beleuchtung.

• Einsatz von Solarenergie

• Kontrolle des Energieverbrauchs und des Verhaltens

• Wahl der Energiequellen

7

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Themenspezifische Kurzfilme

www.lavenergiboliger.tv/filmengelsk.html

Auf Englisch, Deutsch, Norwegisch

Die Vorteile beim Niedrigenergiehaus: 4 Minuten

Vom Wohnblock zum Niedrigenergiebau Nürnberg: 17 Minuten

Baugenossenschaft für Passivhäuser, Schweden: 16 Minuten

Mit Hilfe der Gemeinde, Norwegen: 12 Minuten

Berichte

Task 37 – Advanced Housing Renovation with Solar and Conservation

http://task37.iea-shc.org

8

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Task 47 – Renovation of Non Residential Buildings

towards Sustainable Standards

Jänner 2011 bis Juni 2014

http://task47.iea-shc.org/

Objectives

• Develop a solid knowledge base on how to renovate non-residential buildings

towards the NZEB standards (Net-Zero Energy Buildings) in a sustainable and

cost efficient way.

• Identify the most important market and policy issues as well as marketing

strategies for such renovations.

Experts meetings

Graz 30. September – 02. October 2013

Sydney 02.-05. April 2013

Louvain la Neuve 05. – 07. September 2012

Rome 12.- 13. April 2012

Copenhagen 29. – 30. September 2011

Oslo 31. March – 01. April 2011

Four Subtasks

A. Advanced Exemplary Projects – Information Collection &

Brief Analysis (Norway)

B. Market and Policy issues and Marketing Strategies (Norway)

C. Assessment of Technical Solutions and Operation

Management (Germany)

D. Environmental and Health Impact Assessment (Belgium)

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Highlights Task 47

• Beispiele auf der Website

• Präsentation von Beispielen auf der

Passivehouse Fair in Brüssel am 5.

September 2012

School in Schwanenstadt, Austria

1. INTRODUCTION

PROJECT SUMMARY

- building period 1960s

- numerous expansions

SPECIAL FEATURES

- Renovation meeting Passive House

Standard

- decentralized ventilation system

- expansion from 4,140 m² to 6,214 m²

useable area

- pellet heating (110 kW)

- 6.7 kW P photovoltaic system (68 m²)

Heinz Plöderl, PAUAT Architekten

(architect)

Günter Lang, Lang consulting

(manager of research project)

E-Plus (building equipment)

team gmi (passive house technology)

Obermayr Holzkonstruktionen

(timber construction)

Neue Heimat Oberösterreich

(developer)

Municipality Schwanenstadt

(owner)

Claudia Dankl, Thomas Steffl, Susanne

Supper

office@oegut.at

IEA – SHC Task 47

Renovation of Non-Residential Buildings towards Sustainable Standards

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2. CONTEXT AND BACKGROUND

BACKGROUND

• secondary school with musical focus

• polytechnic school

OBJECTIVES OF THE RENOVATION

• increase of building compactness

• integration of planned expansion

• achieving passive house standard

• enhanced use of daylight

• building envelope of high ecological value

• innovative insulation from soil

SUMMARY OF THE RENOVATION

• use of prefabricated façade elements

• no significant impacts on school

activity during renovation

• heating demand = 14.1 kWh/m².a

• primary energy demand = 71 kWh/m².a

(calculated values, PHPP)

• total costs for renovation and expansion

= 7,700,000 €, including …

• ~ 700,000 € for passive house

technology (9.1 % additional costs)

• ~ 185,000 € for other energy related

equipment (2.4 % additional costs)

3. DECISION MAKING PROCESSES

- A conventional renovation project for

the School of Schwanenstadt was

due, plans were ready

- Call for demonstration projects of

sustainable refurbishment within the

Austrian research programme ‘Haus

der Zukunft / Building of Tomorrow’

- A study for refurbishment meeting

Passive House Standard for the

school was submitted as research

project and accepted for funding.

- After finishing the study, the

demonstration project was submitted

- Prejudices against mechanical

ventilation: the following measures

were taken by the project team:

- Excursion to other Austrian

schools with comfort ventilation

systems for the decision makers

of municipality

- One year of testing in one

prototype class-room (see picture

to the right)

Timeline for the decision

making process

submission of research project

June 2002

Clearence with school building authority

July 2003

Submission of demonstration project

September 2003

Assignment of general planning

June 2005

Start of renovation

May 2006

Renovation completed

October 2007

Monitoring – first measuring period

June 2007 – May 2008

Monitoring – second measuring period

June 2008 – May 2009

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4. BUILDING ENVELOPE

Mounting of façade elements

Roof construction : U-value: 0.101 W/m 2 .K

Materials (Interior to exterior):

gypsum filler 3 mm

reinforced concrete

300 mm

vapour barrier ---

insulation 400 mm

oriented strand board

22 mm

EPDM ---

Total

~ 725 mm

Wall construction : U-value: 0.130 W/m².K

Materials (Interior to exterior):

concrete 150 mm

reinforced concrete supports and solid wood

construction with cellulose insulation

450 mm

cellulose insulation

150 mm

breathable wood panel

15 mm

battening 30 mm

wooden facade 20 mm

Total

~ 815 mm

Slab construction : U-value: 0.154 W/m².K

Materials . (Interior to exterior):

flooring

5 mm

bonded screed 45 mm

wooden planks 200 mm

foam glass gravel600 mm

Total

~ 850 mm

summary of U-values [W/m²K]

before after

roof/attic ~ 3.3 0.101

floor/slab ~ 0.6 0.154

walls ~ 2.3 0.130

ceilings ~ 3.3 0.130

windows ~ 1.3 0.8

detailed view – insulation from soil

5. BUILDING SERVICES SYSTEM

OVERALL DESIGN STRATEGY

− expansion from 4,140 m² to 6,214 m²

useable area

− achieving passive house standard

− increase of building compactness

− innovative insulation from soil

− building envelope of high ecological value

LIGHTING SYSTEM

− enhanced use of daylight

HEATING SYSTEM

− before: gas heating

− after: pellet heating

COOLING SYSTEM

− passive only (night-time ventilation and

external shading)

VENTILATION

- decentralized ventilation system

HOT WATER PRODUCTION

− before: gas heating

− after: pellet heating and electric water

heater for some tapping points

RENEWABLE ENERGY SYSTEMS

- pellet heating (110 kW)

- 6.7 kW P photovoltaic system (68m²)

Ventilation system

Daylighting system

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6. ENERGY PERFORMANCES

CALCULATED VALUES

- Heating demand = 14.1 kWh/m².a

- Primary energy demand = 71 kWh/m².a

- PHPP, energy reference area = 5,899 m²

MONITORING PERIOD 2 YEARS

Summary of Energy Consumption [kWh/m 2 .a]

Very low energy requirement:

2007 / 2008 2008 / 2009

Heating demand, measured 18.59 21.89

Heating demand, temperature corrected 19.29 18.40

Electricity consumption 20.02 19.58

Final energy consumption 48.44 52.91

Primary energy consumption 59.69 59.64

The heating demand of 14.1 kWh/m²a is 88.5 % lower than in the old building

and 82.4% lower than for a conventional refurbishment.

End energy demand at 33.6 kWh/m²a, reduced by 76.5 %.

Primary energy demand at 59.3 kWh/m²a, reduced by 68.1 %.

All parameters are below limit of passive house standard values, partly to significant

extent

CO 2 emissions for energy demand at 10.3 kg CO 2 /m²a, reduced by 74.7 %.

CO 2 emissions for “grey energy” in building production were 55 % lower than in

conventional refurbishment due to the use of lightweight timber construction

elements and optimization according to ecological building principles.

quoted from the final report of the demonstration project

http://download.nachhaltigwirtschaften.at/hdz_pdf/endbericht_0833_passivhaus_schulsanierung.pdf

OVERHEATING IN SUMMER

- 2007 / 2008 = 11.3%

- 2008 / 2009 = 4.6%

Ratio of hours above 26°C during school

PEF (electricity) = 2.7 | PEF (heating) =

0.7

7 ENVIRONMENTAL PERFORMANCE

TQB assessment

CERTIFICATION / LABELS

− Total Quality Building Certificate (TQB)

ECOLOGICAL MATERIALS

− Cellulose insulation

− Prefabricated wooden façade elements

INCREASING QUALITY OF LIFE

− 7 out of 8 are satisfied

RENEWABLE ENERGY SOURCES

− Pellet heating system

− Photovoltaic facade

FAST RENOVATION

− Prefabricated components

LIGHTING QUALITY

- Enhanced use of daylight

resource conservation

harmful impacts on

humans and the

environment

user comfort

durability

safety & security

planning quality

infrastructure and

equipment

overall assessment

before

after

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8. MORE INFORMATION

RENOVATION COSTS

- expansion (from 4,140 to 6,214 m²)

- achieving passive house quality

Additional costs for meeting Passive House Standard per

square meter usable area

22,92 €

sun protection

- 7 700 000 € including …

• ~ 700 000 € for passive house

technology (9.1 % additional costs)

• ~ 185 000 € for other energy related

equipment (2.4 % additional costs)

ADDITIONAL BUILDING COSTS

in detail …

- 142,442 € for sun protection

- 45 ,63 € for PV system

- 421,245 € for ventilation

- 85,349 € for windows

- 114,048 € for slab construction

- 36,516 € for roof construction

- 95,019 € for wall construction

-8,65 €

7,28 €

13,73 €

67,79 €

photovoltaic

heating system

ventilation

windows

minus savings of …

- 53,730 € for heating system

18,35 €

slab construction

ADDITIONAL TOPICS

- Costs for ventilation systems in schools

should not be added to costs for meeting

Passive House Standard as ventilation

should be standard in class rooms for

comfort reasons

5,88 €

15,29 €

-20 0 20 40 60 80

roof construction

wall construction

http://task37.iea-shc.org

http://task47.iea-shc.org

http://www.nachhaltigwirtschaften.at/iea/

Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

DI Claudia Dankl

ÖGUT – Österreichische Gesellschaft für Umwelt und Technik

claudia.dankl@oegut.at

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