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Niedrigenergiehaus im Bestand für Schulen

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Allgemeines

Bei diesem Objektbeispiel handelt es sich um ein Schulgebäude, welches an dem Modellvorhaben „Niedrigenergiehaus im Bestand für Schulen" der Deutschen Energie Agentur (dena) teilnimmt

Bibliothek

Fenster in der Bibliothek - Rahmen aus Aluminium

Ungedämmter Dachboden der Schulgebäude

Eine energieeffiziente Sanierung würde bei vielen öffentlichen Gebäuden zu deutlichen Energie- und Kosteneinsparungen führen und darüber hinaus einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz leisten, da sich die meisten Gebäude in energetisch schlechtem Zustand befinden. Darüber hinaus ist der bauliche Zustand in vielen Fällen als schlecht zu bewerten. Im Rahmen einer Modernisierung können die ohnehin anfallenden baulichen Maßnahmen mit energetischen Maßnahmen verbunden werden.

Bei der vorliegenden Schule wurden bauliche Mängel wie Feuchtigkeitsschäden an der Fassade, im Kellergeschoss, an den Decken und an Stützen festgestellt. Weiterhin ist der Putz im Bereich des Sockels teilweise abgeplatzt und lose; außerdem wurde Tauwasserbildung festgestellt.

Beschreibung

Bei dem Gebäude handelt es sich um ein drei- bis viergeschossiges Schulgebäude, welches aus mehreren Gebäudeteilen besteht. Die Gebäudeteile 1, 2 und 4 wurden 1957, der Gebäudeteil 5 wurde 1970 und der Gebäudeteil 3 wurde 1996 errichtet. Der Gebäudeteil 1 wurde 1996 saniert. Nachfolgend werden nur die nicht modernisierten Gebäudeteile 2, 4 und 5 betrachtet (siehe Lageplan Abbildung 1).

Die Beheizung der Schule erfolgt über eine zentrale Heizungsanlage mit Niedertemperaturkessel (Vorlauf-/Rücklauftemperatur 55/70 °C) aus dem Jahr 1996. Als Brennstoff wird Erdgas verwendet. Das Gebäude wird weder gekühlt noch gibt es eine Lüftungsanlage.

Heizkessel

Berechnung

Bei dem vorliegenden Schulgebäude sind alle Voraussetzungen für die Berechnung als Einzonenmodell gegeben. Daher kann die Berechnung des Jahresprimärenergiebedarfs anhand des Einzonenmodells mit dem Monatsbilanzverfahren erfolgen. Die Hauptnutzung für das Schulgebäude ergibt sich aus DIN V 18599-10 zu „Klassenzimmer/Gruppenraum".

Für die Berechnung benötigt man zunächst die Wärmedurchgangskoeffizienten, die aus den Bekanntmachungen der Regeln zur Datenaufnahme und Datenverwendung im Nichtwohngebäudebestand vom 26.Juli 2007 in Abhängigkeit der entsprechenden Baualtersklassen ermittelt werden (siehe folgende Tabelle).

Bauteil	U-Wert in W/(m²K)
Außenwand Gebäudeteil 2 und 4	1,4
Außenwand Gebäudeteil 5	1,0
Oberste Geschossdecke Gebäudeteil 2 und 4	2,1
Fenster Gebäudeteil 2,4 und 5	4,3
Fenster Gebäudeteil 4 und 5	1,7
Kellerdecke Gebäudeteil 4	1,5
Kellerdecke Gebäudeteil 5	1,0
Dach Gebäudeteil 5	0,8
Bodenplatte Gebäudeteil 5	1,0
Bodenplatte Gebäudeteil 2 und 4	1,5

Wärmedurchgangskoeffizienten

Die Bauteilflächen für Außenwände, Fenster, Dach, Decken und Bodenplatte wurden rechnerisch mit Hilfe der zur Verfügung stehenden Pläne ermittelt. Die Außenwandflächen ergeben mit 35 % den größten Flächenanteil. Daraus lässt sich schließen, dass eine Dämmung der Außenwände besonders wirksam ist und eine entsprechende Einsparung an Heizenergie bewirkt.

Wärmeübertragende Umfassungsflächen

Die Berechnung ergibt für den IST-Zustand des Gebäudes einen Jahres-Heizwärmebedarf von 228,3 kWh/m²a, einen Jahres-Endenergiebedarf von 315,90 kWh/m²a und einen Jahres-Primärenergiebedarf von 324,33 kWh/m²a. Der Höchstwert des Primärenergiebedarfs nach EnEV für einen Neubau beträgt im Vergleich dazu 142,40 kWh/m²a. Der Vergleichswert für einen modernisierten Altbau nach EnEV beträgt 199,36 kWh/m²a. Der Transmissionswärmetransferkoeffizient beträgt 1,46 W/m²K wobei der Höchstwert nach EnEV mit 0,95 W/m²K festgelegt ist.

Ausschnitt Energieausweis - Bandtacho

Fazit

Im Vergleich zu einem modernisierten Altbau ist das Schulgebäude ca. 60 % schlechter zu bewerten. Ursache hierfür sind die großen Transmissionswärmeverluste durch die Gebäudehülle. Daraus folgt, dass bei diesem Gebäude ein hohes Einsparpotenzial vorliegt.

Maßnahmen

Grundsätzlich entstehen Wärmeverluste durch Bauteile der Gebäudehülle (Fenster, Dach, Bodenplatte, Außenwände), infolge Lüftung und Undichtheiten der Gebäudehülle sowie durch die Heizungsanlage. Gründe für Wärmeverluste sind fehlende oder nicht ausreichende Dämmung der Außenbauteile oder veraltete Fenster, die energetisch nicht mehr dem Stand der Technik entsprechen. Auch die Anlagentechnik spielt eine wichtige Rolle. In der Regel ist eine einzige Maßnahme nicht ausreichend, um auf einen besseren energetischen Standard zu gelangen. Es sollten immer mehrere Maßnahmen gleichzeitig durchgeführt werden.

Sanierung

Dämmung der Bauteile

Die geneigte Dachfläche soll von innen unter Beibehaltung der vorhandenen Dachdeckung gedämmt werden. Die Dämmung wird als Zwischensparrendämmung mit einer zusätzlichen Untersparrendämmung aus Mineralfaser WLG 040 ausgeführt. Insgesamt ergibt sich eine Dämmstoffdicke von 30 cm. Das Dach weist nach dieser Maßnahme einen U-Wert von 0,13 W/m²K auf.

Die Oberseite der Decke zum ungenutzten Dachboden („oberste Geschossdecke") wird mit hochverdichteten kunstharzgebundenen Steinwolle-Dämmplatten WLG 036, nicht brennbar Euroklasse A1 nach DIN 13501-1 in einer Stärke von 24 cm gedämmt.

Die Decke zum Dachboden der Gebäudeteile 2 und 4 weist nach der Sanierung einen U-Wert von 0,14 W/m²K auf.

Die Decke zum unbeheizten Keller soll durch Anbringen einer Dämmung auf der Unterseite der Decke mit 10 cm Steinwolle WLG 036, nicht brennbar Euroklasse A1 nach DIN 13501-1 gedämmt werden. Die Kellerdecken haben nach der Maßnahme einen U-Wert von 0,26 W/m²K für Gebäudeteil 5 und 0,29 W/m²K für Gebäudeteil 4.

Auf die Außenwände soll ein Wärmedämmverbundsystem aufgebracht werden. Dieses besteht aus 18 cm dicken hochverdichteten kunstharzgebundenen Steinwolle-Dämmplatten WLG 036, nicht brennbar Euroklasse A1 nach DIN 13501-1.

Die Außenwand weist nach der Sanierung für Gebäudeteil 5 einen U-Wert von 0,17 W/m²K und für die Gebäudeteile 2 und 4 einen U-Wert von 0,18 W/m²K auf.

Austausch der Fenster

Die älteren Fenster werden durch eine 2-Scheiben-Isolierverglasung mit Scheiben-Randverbund aus Aluminium mit Kunststoffrahmen ersetzt. Die neuen Fenster haben einen U_w-Wert von 0,9 W/m²K.

Austausch der Heizungsanlage

Bei Erneuerung einer Heizungsanlage ist auf deren Langlebigkeit zu achten. Die Nutzungsdauer kann bis zu zwanzig Jahre betragen, was eine wohl überlegte Auswahl impliziert. Man hat sich hier für einen Gas-Brennwertkessel mit einer Vor-/Rücklauftemperatur von 50/30° entschieden.

Nach der Sanierung

Durch die genannten Maßnahmen kann der Heizwärmebedarf deutlich reduziert werden. Es ergeben sich für den Jahres-Heizwärmebedarf 83 kWh/m²a, für den Jahres-Endenergiebedarf 103 kWh/m²a und für den Jahres-Primärenergiebedarf 112 kWh/m²a. Der Höchstwert nach EnEV für den Primärenergiebedarf liegt bei 142 kWh/m²a, dieser wird nach der Sanierung um 20,8 % unterschritten. Der Transmissionswärmetransferkoeffizient beträgt nun 0,43 W/m²K. Verglichen mit dem Höchstwert nach EnEV von 0,95 W/m²K ergibt sich eine Unterschreitung von 54,7 %. Die eingesparten CO₂-Emissionen betragen rund 145 t/a.