Energetische Sanierung "Klösterli" Rigi - Gebäudehülle und Haustechnik
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Energetische Sanierung „Klösterli“ Rigi Gebäudehülle und Haustechnik CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 1/46
Autor/innen Roberta Borsari Biologin, Biologielehrerin Kantonsschule Wiedikon Goldbrunnenstrasse 80, 8055 Zürich robiborsari@hotmail.com Christian Bernhardsgrütter Techniker HF Bauführung Holzbau Energieagentur St.Gallen GmbH, Vadianstrasse 6, 9000 St.Gallen c.bernhardsgruetter@energieagentur-sg.ch Iris Büchel-Bretscher Dipl. Haustechnikplanerin, Energieplanerin HF-NDS RMB Engineering AG, Technoparkstrasse 1, 8005 Zürich iris.buechel@rmb.ch Andreas Erhard Dipl. Techniker TS Hochbau Erhard + Lenzin Architekten TS GmbH, Hintere Bahnhofstr. 9A, 5080 Laufenburg erhard@el-architekten.ch Der vorliegende Bericht wurde von den Studierenden des CAS Erneuerbare Energien 2012 im Rahmen einer Studienarbeit erarbeitet. Es muss an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass die Arbeit nicht im Rahmen eines Auftrags- verhältnisses erstellt wurde. Weder die Autor/innen noch die Fachhochschule Nordwestschweiz können deshalb für Aktivitäten auf der Basis dieser Studierendenarbeit planerische Haftung übernehmen. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 2/46
Zusammenfassung In der vorliegenden Zertifikatsarbeit wurde ein energetisches Sanierungskonzept für das über 100-jährige Hotel Rigi Klösterli erarbeitet. In einem ersten Schritt wurden die Vor- und Nachteile verschiedener Energieträger erläutert. Als Kriterien dienten die örtlichen Begebenheiten, die Verfügbarkeit des Rohstoffs und die Umweltbelastung. Es hat sich gezeigt, dass sich die Wärmeer- zeuger Ölkessel, Luft-Wasser-Wärmepumpe und Stückholzfeuerung am besten für diesen Standort eignen. Als nächstes wurde der Ist-Zustand der Gebäudehülle nach Standartnutzungsbe- dingungen beurteilt und die Wärmeverluste quantifiziert. Der Systemnachweis SIA 380/1 ergab einen Heizwärmebedarf Qh von 171 [kWh/m2a]. Die Auswertungen zeigten deutlich, dass die Gebäudehülle in einem sehr schlechten Zustand ist. Im Vergleich zu einem Neubau ist der gesamte Energiebedarf um mehr als das Drei- fache höher. Anschliessend wurden drei Sanierungsvarianten vorgeschlagen und deren Heiz- wärmebedarf berechnet. Nur bei einer vollständigen Sanierung der Gebäudehülle (Fassade, Fenster, Dach und Untergeschoss) wurde der Grenzwert für Umbauten (MuKEn, 2008) unterschritten. In einem weiteren Schritt wurde der momentane Zustand von den Heizungs-, Sa- nitär- und Lüftungsanlagen bestimmt. Die drei ausgewählten Wärmeerzeugungs- varianten wurden in einem Wirtschaftlichkeitsvergleich einander gegenübergestellt und die totalen mittleren Jahreskosten ermittelt. Unter Einbezug der Gewichtung der Bauherrschaft schnitt die Luft-Wasser-Wärmepumpe am besten ab, gefolgt von der Stückholzfeuerung und dem Ölkessel. Ein Emissionsvergleich von Stück- holz und Erdöl zeigte, dass Stückholz mehr CO, NOx, Staub und PM10 emittiert, der CO2- und SO2-Ausstoss bei Erdöl jedoch höher ist. Eine neue Ölheizung würde die CO2-Emissionen nur marginal senken. Deshalb wäre ein emissionsarmer Betrieb in den nächsten 20-30 Jahren nicht möglich. Um den Zielbereich A im SIA-Transformationspfad zu erreichen, müssen bei den Heiz- systemen Luft-Wasser-Wärmepumpe und Stückholz zusätzliche Massnahmen ergriffen werden. Vorstellbar sind der Einsatz von Solarstrom, thermische Solar- energie oder der Bezug von Ökostrom. Die Sanierungsmassnahmen wurden in drei Etappen gegliedert (sofort, mittelfristig und langfristig). In den ersten 3-5 Jahren (mittelfristig) müssten die Bauteile, welche im Unterhalt vernachlässigt wurden und deren Lebensdauer abgelaufen ist, erneuert und gedämmt werden. Ansonsten könnten grosse Schäden an der Bau- substanz entstehen. Das Heizsystem sollte erst dann ersetzt werden, wenn der Wärmebedarf durch eine Sanierung der Gebäudehülle reduziert wurde. Langfristig (5-10 Jahre) müsste man den Boden, wie auch die Decke über dem Unter- geschoss dämmen und so den Dämmperimeter schliessen. Gesamthaft betrugen die berechneten Anlagekosten aller Etappen 2.6 Mio. [Fr.], dabei waren die ersten 3-5 Jahre am kostenintensivsten. Im Kanton Schwyz ste- hen nur begrenzte Fördermittel zur Verfügung, die Umstellung auf Erneuerbare Energien wird zurzeit nicht finanziell unterstützt. Einzig mit dem „Gebäudepro- gramm“ könnten Fördermittel in der Höhe von 71‘000 [Fr.] eingenommen werden. Bevor die vorgeschlagenen Massnahmen umgesetzt werden könnten, müssten noch weitere Abklärungen getroffen und mit Hilfe eines ausgereiften Business- plans Investoren für die Finanzierung gefunden werden. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 3/46
Inhaltsverzeichnis
Autor/innen ............................................................................................................. 2
Zusammenfassung ................................................................................................. 3
Inhaltsverzeichnis ................................................................................................... 4
1. Einleitung .................................................................................................... 6
1.1. Ausgangslage ...................................................................................... 6
1.2. Studien zum Rigi Klösterli.................................................................... 7
1.3. Zielsetzung .......................................................................................... 8
1.4. Vorgehensweise .................................................................................. 8
2. Energieträger .............................................................................................. 9
2.1. Abschätzung geeigneter Energieträger ............................................... 9
2.2. Ähnlich gelagerte Sanierungsprojekte ................................................. 9
2.3. Windenergie ...................................................................................... 10
2.4. Solarenergie ...................................................................................... 11
2.5. Wärmepumpen .................................................................................. 14
2.6. Holzenergie ....................................................................................... 16
2.7. Ölheizung .......................................................................................... 18
3. Gebäudehülle ........................................................................................... 19
3.1. Zustandsbeurteilung .......................................................................... 19
3.2. Vorgehen ........................................................................................... 19
3.3. Beschreibung des Gebäudes (Ist-Zustand) ....................................... 20
3.4. Kenndaten / Energieverbrauch (Ist-Zustand) ..................................... 20
3.5. Bewertung (Ist-Zustand) .................................................................... 20
3.6. Beurteilung (Ist-Zustand) ................................................................... 21
3.7. Energiebilanz (Ist-Zustand) ............................................................... 21
3.8. Hinweise zur Erneuerung .................................................................. 22
3.9. Sanierungsvorschläge ....................................................................... 22
3.10. Kenndaten (Soll-Zustand).................................................................. 23
3.11. Beurteilung (Soll-Zustand) ................................................................. 23
3.12. Energiebilanz (Soll-Zustand) ............................................................. 23
4. Gebäudetechnik ....................................................................................... 24
4.1. Allgemeines ....................................................................................... 24
4.2. Ist-Zustand Heizungsanlage .............................................................. 25
4.3. Ist-Zustand Sanitäranlagen ............................................................... 26
4.4. Ist-Zustand Lüftungsanlage ............................................................... 27
4.5. Ist-Zustand Betriebskosten ................................................................ 27
5. Sanierungsmassnahmen Haustechnik ..................................................... 28
5.1. Grundlagen Zeitfenster ...................................................................... 28
5.2. Wärmeerzeugung .............................................................................. 28
5.3. Sanitäranlagen .................................................................................. 29
5.4. Lüftungsanlagen ................................................................................ 29
6. Wirtschaftlichkeitsvergleich Wärmeerzeugung ......................................... 30
6.1. Investitionskosten .............................................................................. 30
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6.2. Jahreskostenermittlung ..................................................................... 30
6.3. Berechnungsgrundlagen ................................................................... 30
6.4. Variante 1 Ölkessel ........................................................................... 31
6.5. Variante 2 Wärmepumpe Luft ............................................................ 31
6.6. Variante 3 Stückholzkessel ............................................................... 32
6.7. Wirtschaftlichkeitsberechungen ......................................................... 33
6.8. Bestandteile der Energieträger .......................................................... 34
6.9. Gewichtung / Bewertung Varianten ................................................... 35
7. Etappierungen .......................................................................................... 36
7.1. Mögliche Etappierungen .................................................................... 36
7.2. SIA-Transformationspfad................................................................... 37
7.3. Mögliche Massnahmen bei der Gebäudehülle .................................. 38
7.4. Auswirkungen einzelner Massnahmen bei der Gebäudehülle ........... 39
7.5. Darstellung der Etappen und der verschiedenen Heizsysteme ......... 39
8. Wirtschaftlichkeit....................................................................................... 40
8.1. Grobkostenschätzung der Sanierungsarbeiten nach Etappen .......... 40
8.2. Fördermittel ....................................................................................... 41
8.3. Vergleich mit Bauarbeiten, die sowieso gemacht werden müssen .... 42
8.4. Vergleich Kapitalkosten mit Energieeinsparung (Paybackdauer) ...... 43
9. Fazit.......................................................................................................... 44
9.1. Zusammenfassung und Fazit ............................................................ 44
10. Quellenverzeichnis ................................................................................... 45
11. Anhang ..................................................................................................... 46
12. Dank ......................................................................................................... 46
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1. Einleitung 1.1. Ausgangslage Das traditionsreiche, über 100-jährige Ausflugshotel und Seminarhaus Rigi Klösterli – Zum Goldenen Hirschen befindet sich an ruhiger Lage in einer Talmulde der Rigi auf 1314 [m.ü.M.]. Es ist umgeben von idyllischen Alpweiden und liegt unweit von zahlreichen Wander- und Wintersportwegen. Von Arth-Goldau aus ist das Gasthaus in einem dreiminütigen Spazierweg von der Bahnstation der Rigibahn gut erreichbar. Das Rigi Klösterli war bis ins 19. Jahrhundert ein beliebter Wallfahrtsort für Pilger, welche die nahe gelegene Kapelle mit dem berühmten Gnadenbild „Maria zum Schnee“ besuchten. Danach kamen vermehrt Gäste zur Kur in die Gegend um in den Heilquellen im Kaltbad ihre Beschwerden zu lindern. Ursprünglich stand an der Stelle des Rigi Klösterli das Gasthaus „zum Ochsen“, welches sogar Johann Wolfgang von Goethe zu seinen Besuchern zählen durfte. Im Jahre 1882 wurde das Gasthaus abgebrochen und das Hotel Schwert erstellt, welches in den kommenden Jahren in mehreren Etappen umgebaut und erweitert wurde. Nach mehreren Besitzerwechseln wurde das Berghotel am 17. Mai 2009 vom heutigen Besitzer Thomas Studer übernommen. 14 Investoren beteiligten sich am Kauf. Erst im 2011 wurde es in Hotel Klösterli – Zum Goldenen Hirschen umgetauft. Die Rechtsform des Hotels ist eine GmbH. Es ist jedoch geplant diese in eine Stiftung umzuwandeln. Das Leitungsteam setzt sich aus fünf Personen zusammen, darunter ein Festangestellter und vier Ehrenamtliche. Je nach Saison arbeiten 7- 15 Mitarbeiter im Rigi Klösterli. Die Mitarbeit ist unentgeltlich, es wird jedoch für Kost- und Logie gesorgt [1], [2]. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 6/46
Das Hotel bietet Platz für etwa 70 Gäste. Die 35 schlichten Ein- bis Vierbettzimmer sind mit Warm- und Kaltwasser ausgestattet. Sie sind zweckmässig eingerichtet mit Bett, Stuhl, Tisch und Kleiderschrank. Die Einzelduschen und Toiletten befin- den sich auf der Etage. Je nach Grösse, Ausstattung und Aussicht variieren die Zimmerpreise. Momentan beträgt die Zimmerauslastung rund 10 [%]. Kürzlich wurden 6 Doppel- und 3 Einzelzimmer sanft renoviert, ohne sie jedoch energetisch zu sanieren. Die Gebäudefassade wurde in den 50-60er Jahren gedämmt und von innen verkleidet. In den beiden Seminarräumen (190 [m2] und 90 [m2]) finden re- gelmässig Gruppen- und Familienanlässe sowie Seminare und Kurse statt. Die Seminare decken verschiedene Interessensgebiete ab, wie Familie und Erziehung, Landwirtschaft, Medizin und alternative Heilmethoden sowie Religion. Sowohl die Seminarräume als auch die Schlafzimmer der Mitarbeiter sind im Anbau unterge- bracht. Im Erdgeschoss des vierstöckigen Haupthauses befindet sich das Restau- rant mit Gartenterrasse. Es zeichnet sich durch biologische und regionale Küche aus. Das Restaurant ist von Mittwoch bis Sonntag geöffnet, auf Anfrage auch an den übrigen Tagen. Im November / Dezember sowie im März / April ist das ganze Hotel jeweils für 2-4 Wochen geschlossen [3]. Die Geschäftsleitung legt grossen Wert darauf, dass das Rigi Klösterli ein Ort der Ruhe und Regeneration ist. Sie hat sich zum Ziel gesetzt ihren Gästen Lebensfreude inmitten der Bergnatur zu ver- mitteln. Dabei möchte sie insbesondere naturverbundene Familien und Seminar- teilnehmer ansprechen. Finanziert wird das Rigi Klösterli über Freunde und Ver- wandte, die den Inhaber mit Darlehen unterstützen. Vor der Übernahme durch die heutigen Besitzer schrieb das Hotel jährlich 400‘000 [Fr.] Verluste. Zurzeit ist die Finanzierung der geplanten energetischen Sanierung noch nicht gesichert. Herr Studer hofft, dass durch verschiedene Gönner und die Stiftung Edith Maryon (Förderung sozialer Wohn- und Arbeitsstätten) Geld zusammengetragen werden kann. 1.2. Studien zum Rigi Klösterli Peter Scholer, ein Freund der Geschäftsleitung, hat 2009 eine Grobanalyse des Hotel Rigi Klösterli aus baulicher und energetischer Sicht verfasst. Er hat zwei Hauptprobleme festgestellt; die Feuchtigkeitsschäden an Kellermauern, Böden und Dachhimmel sowie der enorme Heizölverbrauch. Als weiteres Problem wurde die Unordnung erwähnt. Zusammenfassend würde Peter Scholer die Sanierung in drei Etappen gliedern. Als erstes würde er die Räume befreien und durchlüften. In einem zweiten Schritt müssten notwendige Reparaturen an Keller, Dach, Elektro- installationen und Haustechnik vorgenommen werden (ca. 0.8 – 1 Mio. [Fr.]) und in der dritten Phase könnten Neuinvestitionen getätigt werden (0.5 Mio. [Fr.] in 4 Jah- ren). Nach Herr Scholer ist es vor allem wichtig sich klar darüber zu werden, was aus dem Rigi Klösterli werden soll. Im Jahre 2010 haben vier Studentinnen der höheren Fachschule für Tourismus Luzern einen 100-seitigen Businessplan für das Rigi Klösterli entwickelt. Sie ka- men zu dem Schluss, dass das Rigi Klösterli sich vor allem durch die tiefen Über- nachtungs- und Menüpreise und die spirituelle und familiäre Atmosphäre von der Konkurrenz abhebt. Ihrer Meinung nach ist das Rigi Klösterli nur dann überle- bensfähig, wenn das Marketing gestärkt wird und durch Inseratkampagnen, Pros- pektauflagen (bei Luzern Tourismus AG und den Rigibahnen) sowie Onlinemarke- ting mehr Gäste angesprochen werden. Zudem müsste das Rigi Klösterli renoviert und das private Netzwerk ausgebaut werden, um noch mehr Seminare zu organi- sieren. Des Weiteren sei es wichtig Investoren zu finden, die den Businessplan unterstützen. Gemäss Herrn Studer wurde der Businessplan bisher noch nicht umgesetzt. Die Ideen der Autorinnen seien jedoch interessant und inspirierend. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 7/46
1.3. Zielsetzung Das Ziel dieser Zertifikatsarbeit, welche im Rahmen des CAS Erneuerbare Ener- gien durchgeführt wurde, ist ein für die Geschäftsleitung tragbares energetisches Sanierungskonzept zu erarbeiten. Dabei sollen der Philosophie der Geschäftslei- tung sowie den begrenzten finanziellen Mitteln Rechnung getragen werden. 1.4. Vorgehensweise Der vorliegende Massnahmenplan mit Wirtschaftlichkeitsrechnung ist in mehrere Etappierungsschritte gegliedert. Als Beurteilungskriterium dienen die Systemkos- ten sowie die Energieverbräuche durch Wärmeerzeugung und Elektrizität nach Standartnutzungsbedingungen. Durch eine Bestandaufnahme vor Ort wurden Kenntnisse gewonnen über die Bauweise, Haustechnik und Nutzung des Gebäu- des, wie auch die Herausforderungen in der praktischen Umsetzung besser er- kannt. In einem Gespräch mit Herrn Studer konnten die Vorstellungen der Bauherrschaft geklärt und offene Fragen beantwortet werden. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 8/46
2. Energieträger 2.1. Abschätzung geeigneter Energieträger Im Folgenden wird abgeklärt, welche Energieträger für das Rigi Klösterli in Frage kommen. Das Heizsystem sollte einen möglichst hohen Anteil an Erneuerbaren Energien aufweisen und die Umwelt dadurch minimal belasten. Bei der Auswahl eines geeigneten Energieträgers spielen Wohnkomfort, Arbeitsaufwand, Platz- verhältnisse, Verfügbarkeit des Rohstoffes sowie Investitions- und Heizkosten eine wichtige Rolle [4]. 2.2. Ähnlich gelagerte Sanierungsprojekte Eine Referenzanlage für Photovoltaik befindet sich auf dem Rigi Kulm Hotel, auf dem Gipfel der Rigi in 1798 [m] Höhe. Sie wurde 1997 für rund 182‘000 [Fr.] er- stellt und hat eine Panelfläche von 138 [m2]. Ihre Leistung beträgt 13.6 [kWp]. Die bisherigen Jahreserträge liegen bei 11‘700 [kWh] ±19 [%]. Für die Energiekosten ist mit circa 90 [Rp./kWh] zu rechnen. 1997 hat das Schweizer Solarpreisgericht dem Rigi Kulm Hotel einen Anerkennungspreis verliehen. Die Erfahrungen mit der Solarstromanlage waren bisher positiv. Zwei Blitzschläge und Stürme blieben ohne Folgen. Einzig kam es zu einem Wechselrichter Ausfall. Ein Problem stellt jedoch der Schneefall dar, der einen grösseren Einfluss als erwartet hat und zu Energie- einbussen führt [5], [6]. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 9/46
2.3. Windenergie In den letzten Jahren wurde weltweit ein Rückgang der neu zugebauten Wind- energieleistung verzeichnet, da geeignete Standorte auf dem Festland schon vie- lerorts genutzt werden und die Entwicklung der Anlagen im Meer nur langsame Fortschritte macht. In der Schweiz liegen windtechnisch geeignete Standorte hauptsächlich im Jurabogen (Kanton Jura, Bern, Neuenburg und Waadt) sowie im Alpenraum. Einige dieser Standorte sind jedoch schlecht zugänglich für den Transport und Bau von grossen Windanlagen. Eine weitere Einschränkung sind die zahlreichen Schutzgebiete der Schweiz. Für grössere Windprojekte fehlt es manchmal an Akzeptanz in der Bevölkerung, wegen den Lärmemissionen und der Beeinträchtigung des Landschaftsbilds. Das technische bzw. wirtschaftliche Wind- energiepotential der Schweiz liegt bei ungefähr 10-15 [TWh]. Zurzeit erbringen die installierten Windanlagen etwa 45 [MW] Leistung. Aktuellen Planungen zufolge könnte bis ins 2030 mit Hilfe von Fördergeldern rund 2000 [GWh] Strom aus Windenergie produziert werden [7], [8]. Im Rahmen des „Konzepts Windenergie Schweiz“ wurden im Jahre 2003, von den Bundesämter BFE, BUWAL und ARE mit Hilfe einer GIS-Modellierung, potentielle Windkraftgebiete in der Schweiz identifiziert. Die neue „Empfehlung zur Planung von Windenergieanlagen“ des Bundes von 2010 führte zu einer Aktualisierung der Modellierung. Diese Windkarte eignet sich für eine erste Schätzung der durch- schnittlichen Windgeschwindigkeiten an einem Standort. Zudem werden allfällige Ausschluss-Kriterien aufgezeigt und Potentialgebiete bestimmt, die alle festgeleg- ten Kriterien erfüllen. Die Modellierung der Windgeschwindigkeiten hat eine Unsi- cherheit von +/- 1 [m/s]. Für eine genauere Abschätzung des Standortes ist es wichtig die standortspezifischen Begebenheiten mit einzubeziehen. Des Weiteren müssen für ein Windprojekt mindestens ein Jahr lang exakte Windmessungen mit einem hohen Messmasten durchgeführt werden [9]. Die GIS-Modellierung diente uns als Beurteilungskriterium für die Planung einer Windkraftanlage beim Rigi Klösterli. Die Resultate wurden in folgender Tabelle zusammengestellt: Tabelle 1: Resultate GIS-Modellierung Windenergie CH-Landeskoordinaten 708‘584 / 215‘691 Geographische Koordinaten 8.8686 E / 47.0833 N Höhe 1314 [m.ü.M] Windgeschwindigkeiten 50 [m] über Grund 3.1 [m/s] Windgeschwindigkeiten 70 [m] über Grund 3.5 [m/s] Windgeschwindigkeiten 100 [m] über Grund 3.6 [m/s] Luftdichte 1.088 [kg/m3] Vereisungshäufigkeit 8.3 Tage pro Jahr Demzufolge eignet sich der Standort Rigi Klösterli nicht für eine Windkraftanlage. Verschiedene Kriterien werden nicht erfüllt: Die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten an diesem Standort sind mit 3.5 [m/s] auf 70 [m] über Grund zu niedrig. Gemäss des „Konzepts Windenergie Schweiz“ sollte das Windangebot dort mindestens 4.5 [m/s] betragen. Ausserdem ist die bauliche Fläche ungeeignet, da die Neigung 20 [%] übersteigt. Des Weiteren wäre es kaum möglich eine Windkraftanlage zum Hotel zu transportieren. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 10/46
2.4. Solarenergie Solaranlagen ermöglichen eine nachhaltige Energieversorgung, ohne die Umwelt mit Schadstoffen zu belasten. Die Sonne ist ein zuverlässiger, unerschöpflicher Energieträger, der das ganze Jahr über vorhanden ist und keinen Preisschwan- kungen ausgesetzt ist, wie Öl oder Gas. Zudem werden keine wertvollen Ressourcen verbraucht. Auch lassen sich Solaranlagen gut mit anderen Wärmeer- zeugern kombinieren. Weitere Vorteile von Solaranlagen sind die geringen Abfall- mengen, die einfache Bedienung und der tiefe Wartungsaufwand. Zu den Nachteilen von Sonnenenergie gehören, dass die Verfügbarkeit der Sonnenener- gie tages- und jahreszeitlichen Schwankungen ausgesetzt, die Energiedichte be- grenzt und die Erntetechnik im Vergleich zu konventionellen Energieträgern relativ teuer ist [10]. Heute wird circa 0.7 [%] des Wärmebedarfs in Haushalten durch thermische So- laranlagen gedeckt. Swissolar hat sich zum Ziel gesetzt bis 2035 diesen Wert auf 20 [%] zu erhöhen. Damit würde die Kollektorfläche pro Kopf von 0.13 [m2] auf 2 [m2] ansteigen. Thermische Sonnenkollektoren nehmen die Energie des Sonnen- lichts auf und wandeln sie in Wärme um, welche für Warmwasseraufbereitung, Raumheizung und industrielle Prozesse genutzt werden kann. Die Anlagegrösse wird auf den lokalen Verbrauch abgestimmt. Etwa 90 [%] der installierten Kollektoren sind Flachkollektoren, die sich gut ins Dach integrieren lassen. Röhrenkollektoren haben einen besseren Wirkungsgrad durch geringere Wärmeverluste und können Heisswasser für technische Prozesse bis auf 100 [°C] erwärmen. Jedoch sind sie teuer und eignen sich deshalb besser für kleinere Nutzflächen. Die Lebensdauer von Sonnenkollektoren liegt bei etwa 25-30 Jahren [10], [11], [12]. Mit einer Gesamtfläche von 750‘000 [m2] liefern PV-Anlagen Strom für 25‘000 Haushalte (Stand 2010). Aktuell stehen über 13‘000 Solarstromanlagen auf der Warteliste der nationalen Netzgesellschaft Swissgrid, wegen der streng be- schränkten KEV-Mittel. Insgesamt könnten sie Solarstrom für 150‘000 Haushalte liefern. Nach Swissolar könnte mit den geeigneten politischen Rahmenbedingun- gen bis 2025 20 [%] des Stroms mittels PV-Anlagen erzeugt und somit die Hälfte der heutigen Atomstromproduktion ersetzt werden. Aufgrund von starken Preis- senkungen bei Photovoltaik-Modulen, wegen einer erhöhten Nachfrage, reduzie- ren sich die Kosten für eine Solarstromanlage jährlich um 6-7 [%] [13]. Solarzellen wandeln Sonneneinstrahlung in elektrische Energie um. Anhand von Farbe und Erscheinungsbild unterscheidet man grundsätzlich zwischen mono- und polykristallinen Zellen sowie Dünnschichtzellen. Der höchste Wirkungsgrad wird von monokristallinen Zellen erzielt (ca. 16-20 [%]). Sie sind jedoch teurer und die Produktion energieintensiver. Ein Quadratmeter Solarmodul mit kristallinen Siliziumzellen erbringt eine elektrische Leistung von etwa 150 [W]. Da sich Strom gut transportieren lässt, sind PV-Anlagen nicht ortsgebunden und können dort gebaut werden, wo ihr Ertrag am höchsten ist und sie gut erschlossen werden können. Eine Solarstromanlage liefert mindestens 30 Jahre lang Strom [10], [11]. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 11/46
Die erzielte Leistung von Solaranlagen ist proportional zur genutzten Fläche und ist abhängig vom Standort, der Exposition des Gebäudes bzw. der Dachfläche zur Sonneneinstrahlung und der Neigung der Kollektoren. An einem Standort haben Klimaverhältnisse, Sonnenscheindauer und die Beschattung durch Bäume, Nach- barsgebäude und das Gelände einen Einfluss auf den Ertrag einer Solaranlage [10]. Das Hotel Rigi Klösterli liegt an einem wenig sonnenexponierten Standort. Von November bis Februar ist der Schattenwurf durch umliegende Tannen und die geographischen Lage ziemlich ausgeprägt. Im Dezember gibt es keine direkte Sonneneinstrahlung. Für die Installation einer Solaranlage würde sich vor allem der nach Südwesten ausgerichtete, hintere Teil des Anbaus eignen (86 [m2]), weil die Sonneneinstrahlung dort am stärksten ist und es sich um eine zusammenhän- gende Dachfläche handelt. Im vorderen Teil des Anbaus ist die Eigenbeschattung durch das Haupthaus problematisch. Mit Hilfe der Software Polysun (Vela Solaris AG) wurde der Ist-Zustand (Verbrauch) der vorhandenen Anlage, sowie die Energieeinsparung durch eine vollständige Gebäudesanierung (entspricht Variante 3) simuliert und die Ergeb- nisse miteinander verglichen. Die lokalen Wetterverhältnisse am Standort Rigi Klösterli wurden automatisch miteinbezogen. Der Anlagetyp, dessen Eigenschaf- ten am ehesten dem Hotel Rigi Klösterli entsprachen, ist die Polysun-Vorlage 9b (Solarthermie, modulierender Wärmeerzeuger). Diese Vorlage wurde ausgewählt und die einzelnen Komponenten angepasst und optimiert. Die Solaranlage wurde für einen Heizwärmebedarf ohne Warmwasser von 75‘304 [kWh], einer 86 [m2] grossen Bruttogesamtfläche und 43 Flachkollektoren simuliert. Die Ausrichtung der Kollektoren beträgt -24 [°] mit einem Anstellwinkel von 38 [°]. Die Polysun Simulation hat ergeben, dass mit einer Solarthermischen Anlage rund 37.6 [%] des jährlichen Energiebedarfs an Warmwasser gedeckt werden könnte, dies entspricht 12‘156.8 [kWh]. In der untenstehenden Abbildung wird sichtbar, dass nur im August der Warmwasserbedarf vollständig durch Solarenergie ge- deckt werden kann. In den Wintermonaten Dezember und Januar liegt der solare Deckungsgrad unter 10 [%]. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 12/46
Für die Simulation der PV-Anlage, auf derselben Dachfläche wie die Solarthermi- sche Anlage, wurden 60 Module mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad und einer gesamten Nennleistung des Generatorfelds von 14.4 [kW] verwendet. Der resultierende Ertrag der PV-Anlage ist 16‘177.9 [kWh]. Im Vergleich zum Gesamt- energieverbrauch des Gebäudes ist der berechnete Ertrag relativ gering. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 13/46
2.5. Wärmepumpen Im letzten Jahr wurden in der Schweiz 18‘905 Wärmepumpen verkauft, davon 59 [%] Luft-Wasser-Wärmepumpen und 37.6 [%] Sole-Wasser-Wärmepumpen. Heizsysteme mit Wärmepumpen machen bei Neubauten knapp 80 [%] des Marktanteils aus. Auch im Sanierungsbereich ist ein steter Anstieg festzustellen. Wärmepumpen nutzen die Wärme aus Erde, Luft, Wasser und Abwärme von In- dustriebetrieben zum Heizen und für die Wassererwärmung. Unter Aufwendung von Energie wird Wärme aus einem Reservoir mit tiefem Temperaturniveau auf- genommen und einem Reservoir mit höherer Temperatur zugeführt. Die Heizung ist dann am effizientesten, wenn die Differenz zwischen der Temperatur der Wär- mequelle und der benötigten Heiztemperatur möglichst gering ist. Deshalb sind Wärmepumpen besonders wirksam bei gut isolierten Gebäuden, die möglichst niedrige Vorlauf-Temperaturen benötigen, wie das bei Neubauten der Fall ist [14]. Durch die Nutzung von erneuerbaren Energiequellen verursachen Wärmepumpen im Gegensatz zu fossilen Energieträgern keine Umweltbelastungen. Dadurch wer- den die CO2-Emissionen massiv reduziert. Es ist zudem das einzige Heizsystem, das die Wärme in einem geschlossenen Kreislauf wieder zur Quelle zurückführt. Des Weiteren werden die Öl, Gas- und Holztransporte reduziert. Ausserdem wird kein Tankraum und Kamin benötigt, weshalb die Kosten für die Feuerungskontrolle und die Kaminreinigung wegfallen [15], [16]. Bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen wird mindestens 10 [°C] warmes Grund- oder Oberflächenwasser als Wärmequelle verwendet. Vor der Installation wird stets eine hydrologische Vorabklärung und im Zweifelsfall eine Wasseranalyse gemacht. Die Wartung des Filters und Wärmetauschers durch verschmutztes Grundwasser kann je nach Standort relativ aufwändig sein [17]. Der Kanton Schwyz hat im Jahre 2004 eine Karte der Nutzungsgebiete für Erd- wärmesonden und Grundwasser-Wärmenutzungen erarbeitet und auf dem Geo- Portal online zur Verfügung gestellt [18]. Anhand dieser Karte kann abgeschätzt werden, in welchen Gebieten welche Formen der Wärmenutzung zugelassen sind. Zudem sieht man alle getätigten Bohrungen (Stand 2004) in der Umgebung. Die Analyse der Erdwärmekarte hat ergeben, dass beim Rigi Klösterli die Anforde- rungen für Erdwärmesonden für Wärmepumpenanlagen im zulässigen Bereich liegen. Nach dem Bauherrn Herr Studer ist der Standort weder belastet noch hat es unterirdische Bauten oder Anlagen, wie Tunnels, Stollen oder Leitungen. Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen Erdwärme, die über Erdsonden in den Wärmetauscher geholt wird. Eine Erdsonde bringt pro Meter Tiefe etwa 33-38 [W] Leistung (Richtwert Lieferant E-Therm), dabei geht noch ein kleiner Teil für den Wärmepumpenkompressor verloren. Eine Erdsondenbohrung kostet etwa 85 [Fr.] pro Meter (Richtwert Lieferant E-Therm). Unter Annahme, dass durch die Sanie- rung der Gebäudehülle die erforderliche Leistung im Rigi Klösterli auf 70 [kW] re- duziert werden könnte, bräuchte man etwa 17 Erdsonden mit einer durchschnittli- chen Länge von 120 Metern. Die Platzverhältnisse sind im Rigi Klösterli jedoch nicht vorhanden und das Gelände für eine Bohrmaschine schwer zugänglich. Zu- dem scheint Herr Studer gegenüber einer Erdbohrung abgeneigt zu sein. Aus die- sen Gründen kommt für das Rigi Klösterli keine Sole-Wasser-Wärmepumpe in Frage [16]. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 14/46
Luft-Wasser-Wärmepumpen kühlen die Umgebungsluft ab um damit Wasser aufzuheizen. Im Gegensatz zu Wasser-Wasser-Wärmetauschern ist der Wir- kungsgrad von Luft-Wasser-Wärmetauschern geringer. Entsprechend ist die Leis- tungszahl COP, also das Verhältnis von Heizleistung zur elektrischen Antriebs- leistung, um 15 [%] tiefer. Die Anschaffungskosten von Luft-Wasser-Wärmepum- pen sind jedoch günstiger [14]. Beim Standort Rigi Klösterli auf 1314 [m.ü.M.] liegen die durchschnittlichen Aus- sentemperaturen im Winter bei -10 [°C] (SIA 380/1). Die bestehenden Radiatoren haben eine hohe Vorlauftemperatur von rund 60 [°C]. Durch die grosse Tempera- turdifferenz zwischen der Wärmequelle Luft und den Vorlauftemperaturen verrin- gert sich der Wirkungsgrad und es wird mehr Strom benötigt. Die Leistungszahl verschlechtert sich und nähert sich dem Wert 1 einer Elektroheizung an. Die Ven- tilatoren für die Luftbeförderung bei Luft-Wasser-Wärmepumpen können ausser- dem Geräusche verursachen und deshalb störend wirken. Darüber hinaus kann bei Aussentemperaturen unter 6 [°C] der Luftwärmetauscher vereisen, so dass zusätzlich Energie zum Auftauen verbraucht werden muss. Bei Temperaturen um -15 [°C] ist die Luft jedoch trockener und der Luftwärmetauscher muss weniger häufig abgetaut werden. Es macht deshalb nur Sinn die bestehende Ölheizung durch eine Luftwärme- pumpe zu ersetzten, wenn die Vorlauftemperaturen durch eine Sanierung der Ge- bäudehülle gesenkt werden können. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 15/46
2.6. Holzenergie Holz als erneuerbarer Energieträger macht lediglich etwa 5 [%] des Gesamtener- gieverbrauchs der Schweiz aus. Handbeschickte Stückholzheizungen werden zu- nehmend von automatischen Holzfeuerungen abgelöst. In den letzten Jahren hat sich die Technik der Holzverbrennung weiterentwickelt. Die neuen Feuerungsan- lagen sind betriebsfreundlicher, energieeffizienter und leistungsfähiger. Als Brenn- stoffe bei Holzheizsystemen werden Stückholz, Holzschnitzel und Pellets einge- setzt. Die Luftreinhalteverordnung (LRV) legt Grenzwerte für die Emissionen von Holzfeuerungen fest und bestimmt welche Hölzer als Brennstoffe verwendet wer- den dürfen. Holz ist ein einheimischer, nachwachsender und CO2-neutraler Rohstoff. Bei der Verbrennung von Holz entsteht nur so viel CO2 wie vom Baum beim Wachstum eingebunden wurde. Zudem ist die graue Energie von Energieholz deutlich gerin- ger als die von fossilen Energieträgern, wegen den kurzen Transportwegen und der einfachen Aufbereitung. Des Weiteren ist die Wertschöpfung höher als bei nicht erneuerbaren Energieträgern, da das investierte Kapital in der Region bleibt. Jedoch werden bei der Holzfeuerung Schadstoffe in Form von klimarelevanten flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und Kohlenmonoxid (CO) freigesetzt. Ebenfalls wird krebserregender Feinstaub emittiert, der rund 16 [%] der gesamt- schweizerischen Feinstaubemissionen ausmacht. Im Winter tragen Holzfeuerun- gen zum Wintersmog bei. Die Art und Höhe der Schadstoffemissionen ist vom Brennstoff und Feuerungstyp abhängig [19], [20], [21]. Pellets werden unter hohem Druck aus Hobel- und Sägespänen gepresst. Es handelt sich um einen universell einsetzbaren Brennstoff mit einer geringen Stö- rungsanfälligkeit und einem hohen Wirkungsgrad. Durchmesser, Wassergehalt und Energieinhalt von Holzpellets sind normiert. Die Homogenität des Brennstoffs führt dazu, dass die Verbrennung einfach und kontrolliert abläuft. In Pellets ist keine Rinde enthalten, weshalb der Gewichtsanteil der Asche bei der Verbrennung sehr gering (
Stückholz als Energiequelle findet bei kleinen bis mittelgrossen Anlagen Anwen- dung. Ihre Leistung ist auf etwa 150-200 [kW] begrenzt. Diese Art der Feuerung ist mit einem höheren Arbeitsaufwand verbunden als automatische Pellets- oder Schnitzelfeuerungen, da ein- bis zweimal am Tag manuell eingeheizt werden muss. Zudem fällt viel Asche an, die entsorgt werden muss. Die Verbrennung von Stückholz erfolgt nur chargenweise und nicht kontinuierlich, deshalb wird pro Ab- brand mehr Energie erzeugt als gleichzeitig verbraucht wird. Die überschüssige Energie muss gespeichert werden und wird bei Bedarf in Form von Heizwärme dem Haus zugeführt. Damit Stückholzfeuerungen möglichst tiefe Schadstoffemis- sionen und einen hohen Nutzungsgrad aufweisen, muss der Betrieb kontrolliert erfolgen. Moderne Stückholzkessel haben eine Verbrennungs- und Leistungsregu- lierung für einen sauberen Abbrand. Vor der Verbrennung muss Stückholz min- destens zwei Jahre lang trocken gelagert werden [19], [22], [23]. Im Gespräch mit Herrn Studer wurde deutlich, dass er eine Holzzentralheizung insbesondere mit Stückholz sehr schätzen würde. Als Argumente nennt er, dass Holz sehr heimelig und lokal verfügbar ist. Er ist bereit einen höheren Arbeitsaufwand für die Stückholzfeuerung zu betreiben und ist überzeugt, dass genügend Mitarbeiter zur Verfügung stehen würden. Eventuell wäre es möglich einen Teil des Brennstoffs von der Unterallmeind Korporation Arth (UAK) zu beziehen, die neben Alpweiden und Grundstücken rund 1000 [ha] Wald mehrheitlich auf der Rigi und am Rossberg besitzt [24]. Der enorme Arbeitsaufwand für die manuelle Einfeuerung und die Umlagerung des Holzes sowie die häufigen Transporte für den Holznachschub und die damit ver- bundenen Lieferkosten, dürfen bei einer Stückholzheizung nicht unterschätzt wer- den. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 17/46
2.7. Ölheizung In der Schweiz sind Ölheizungen immer noch die weitverbreitetste Heizungsart, da Erdöl bislang der kostengünstigste Wärmespender war. Jedoch hat sich der pro- zentuelle Anteil der Erdölprodukte am Endenergieverbrauch von 80 [%] (1973) auf 53.7 [%] (2011) stark reduziert. Dies ist hauptsächlich auf die Erdölkrisen in den Siebzigerjahren und das zunehmende Umweltbewusstsein der Bevölkerung zu- rückzuführen. Jährlich wird in der Schweiz rund 11-12 [Mio.] Tonnen Erdöl ver- braucht. Ölheizungen belasten die Umwelt deutlich stärker als Erdgas oder erneuerbare Energieträger. Bei der Verbrennung von Heizöl gelangen Schadstoffe und Treib- hausgase in die Atmosphäre. Dies wirkt sich negativ auf den Wärmehaushalt und das Klima aus. Ausserdem ist die Gefahr von Ölkatastrophen, wie im Golf von Me- xiko im 2010, nicht zu unterschätzen. Ölkatastrophen haben langfristige Folgen für Mensch und Umwelt. Der Preis für Erdöl ist den Regeln des freien Marktes ausge- setzt und schwankt deshalb stark. Eine Kilowattstunde Heizöl kostet bei einer Lie- fermenge von 9000 [l] etwa 11 [Rp]. (Coop Schweiz, Stand Oktober 2012). Mittel- fristig werden die Energiekosten des Heizöls weiter ansteigen. Im Gegensatz zu Holzheizungen ist bei Ölheizungen mit höheren Betriebskosten zu rechnen für die Tankrevision, Brennerservice und Feuerungskontrolle. Die weltweiten Erdölvorkommen sind begrenzt, schätzungsweise reichen die nachgewiesenen Reserven noch für etwa 53 Jahre (BP statistical review of world energy, www.erdoel-vereinigung.ch). Nur rund ein Drittel des Bedarfs an Mineralöl- produkten in der Schweiz wird von den zwei Raffinerien in Cressier (NE) und Col- lombey (VS) gedeckt. Der Rest wird hauptsächlich aus europäischen Raffinerien importiert. Das führt zu langen Transportwegen und einer Abhängigkeit vom Aus- land. Jedoch haben Ölheizungen den Vorteil, dass sie gut regelbar und bequem in der Handhabung sind. Ausserdem entstehen beim Betrieb kaum Staub- oder Asche- rückstände. Heizöl kann man zudem gut lagern und dann kaufen, wenn die Preise besonders niedrig sind [25]. Die Ölheizung des Hotel Rigi Klösterli muss in absehbarer Zeit ersetzt werden. Eine Möglichkeit wäre die bestehende Heizung durch eine neue Ölheizung zu er- setzen. Moderne Ölheizungen haben einen höheren Wirkungsgrad und sind um- weltschonender durch den Einsatz von Low-NOx-Brennern und Brennstoffen mit niedrigem Schwefel- und Stickstoffgehalt. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 18/46
3. Gebäudehülle
3.1. Zustandsbeurteilung
Ende des 19. Jahrhunderts wurde das Gebäude erstellt. Der Eingang für das Hotel
und das Restaurant befindet sich beim Hauptgebäude. Das Haupt- sowie das
Nebengebäude haben je 4 Vollgeschosse.
Auf dem massiven Kellergeschoss (gemauert) stehen die Aussen- und Innenwän-
de in Holzbauweise.
Alle Decken und Böden über Terrain sowie die Dachkonstruktion sind auch aus
Holz. Mehr als die Hälfte des Hauptgebäudes sowie das ganze Nebengebäude
sind unterkellert. Im Untergeschoss hat es teilweise beheizte und zum Teil
unbeheizte Räume. Die Holzkonstruktion der Aussenwände wurde ungefähr in den
60er Jahren von innen mit ca. 15 [mm] dicken Rigipsplatten verkleidet. Zwischen
der Aussenfassade (vollständig in Eternit) und den Rigipsplatten befinden sich die
Holzkonstruktion und eine Mineralfaserdämmung mit einer Dicke von 3 bis 5 [cm].
Die Innenwände sowie die Böden und Decken sind nicht gedämmt.
Das Dach wurde teilweise mit einer 3 bis 5 [cm] dicken Mineralfaserdämmung
versehen.
Estrich
Estrich DG
DG
3. OG
2. OG
2. OG
1. OG
1. OG
EG
EG
UG Eingang
UG
Längsschnitt
3.2. Vorgehen
Die Vorgehensberatung umfasst grundsätzlich 2 Zustände. Nebst der Beurteilung
des Ist-Zustandes sollen mit dem Ziel eines optimierten Soll-Zustandes die
Aufwände aufgezeigt werden. Etappierungen bringen Vorteile in Bezug auf die
finanzielle Tragbarkeit. Für einen seriösen Sanierungsvorschlag ist eine Begehung
vor Ort unabdingbar. Die Analyse beinhaltet neben den energetischen Aspekten
auch andere Parameter, wie z.B. den Zustand der Gebäudehülle und der
Gebäudekonstruktion. Die Qualität der Bausubstanz ist genauso wichtig zu werten
wie die Quantifizierung der Wärmeverluste. Auch wenn Gebäudepläne vorhanden
sind, stellt es sich vielmals bei alten Objekten heraus, dass diese kaum vollum-
fänglich mit dem Gebauten korrespondieren. Detaillierte Massaufnahmen sind
demzufolge meist erforderlich. Die Auswertungen dieser Aufnahmen können dann
auch für Kostenschätzungen, Wirtschaftlichkeitsberechnungen usw. verwendet
werden. Obwohl diese Vorarbeiten in der Regel mit sehr viel Aufwand verbunden
sind, rechnet sich die Arbeit meistens, da schlussendlich diverse Varianten-
vorschläge miteinander verglichen werden sollen. Mit detaillierten Aufgliederungen
und Zusammenstellungen können dann auch alle Varianten aussagekräftig
einander gegenüber gestellt werden.
Da in dieser Projektphase vielfach mit diversen Schätzungen und Erfahrungs-
werten hantiert wird, würde eine zu Beginn rudimentäre Vorgehensweise die
Resultate stark verfälschen und die ganze Arbeit in Frage stellen.
CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 19/463.3. Beschreibung des Gebäudes (Ist-Zustand) 3.4. Kenndaten / Energieverbrauch (Ist-Zustand) Heizwärmebedarf Qh: 171 [kWh/m2a] Æ 20.1 [l Öl/m2a] (Systemnachweis SIA 380/1) Elektrizität: 41‘926 [kWh/a] (gemessener durchschnittlicher Verbrauch) 3.5. Bewertung (Ist-Zustand) CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 20/46
3.6. Beurteilung (Ist-Zustand) 3.7. Energiebilanz (Ist-Zustand) CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 21/46
3.8. Hinweise zur Erneuerung
Boden: Massnahmen zur Wärmedämmung sowie Unterhaltsarbeiten
sind erforderlich und möglicherweise wirtschaftlich.
Dach: Unterhaltsarbeiten sind nicht mehr sinnvoll. Eine Totalsanierung
mit Massnahmen zur Wärmedämmung (inkl. Wärmebrücken) ist
notwendig und möglicherweise wirtschaftlich.
Fenster: Der Fensterersatz ist erforderlich und möglicherweise wirtschaft-
lich. Auf eine gute Wärmedämmung der Fensterleibung muss
geachtet werden.
Aussenwand: Unterhaltsarbeiten sind nicht mehr sinnvoll. Eine Totalsanierung
mit Massnahmen zur Wärmedämmung (inkl. Wärmebrücken) ist
notwendig und möglicherweise wirtschaftlich.
Zu beachten gilt, dass die Tragsicherheit des Gebäudes nicht
mehr gewährleistet ist. Anhand der Fotos ist zu erkennen dass
die Aussenwände im Laufe der Jahre gegen aussen
ausknickten. Wenn sich die Wände noch mehr verformen, ist es
möglich, dass die Verbindung (Holzzapfen) bei der Balkenlage
nicht mehr beständig und ein Einsturz des Gebäudes nicht aus-
zuschliessen ist.
3.9. Sanierungsvorschläge
Ist-Zustand:
Heizwärmebedarf (Qh) 171 [kWh/m2a]
Grenzwert MuKEn 2008 nicht erfüllt (40 [kWh/m2a])
Sanierungsvariante 1.1: Fassade und Fenster saniert
Heizwärmebedarf (Qh) 111 [kWh/m2a]
Grenzwert MuKEn 2008 nicht erfüllt (40 [kWh/m2a])
Sanierungsvariante 1.2: Fassade, Fenster und Dach saniert
Heizwärmebedarf (Qh) 83 [kWh/m2a]
Grenzwert MuKEn 2008 nicht erfüllt (40 [kWh/m2a])
Sanierungsvariante 1.3: Fassade, Fenster, Dach und UG saniert
Heizwärmebedarf (Qh) 29 [kWh/m2a]
Grenzwert MuKEn 2008 erfüllt (40 [kWh/m2a])
CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 22/463.10. Kenndaten (Soll-Zustand) Heizwärmebedarf Qh: 29 [kWh/m2a] Æ 3.4 [l Öl/m2a] (Systemnachweis SIA 380/1) 3.11. Beurteilung (Soll-Zustand) 3.12. Energiebilanz (Soll-Zustand) CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 23/46
4. Gebäudetechnik 4.1. Allgemeines Das Hotel / Restaurant besitzt eine zentrale Wärmeerzeugung, welche sich im Nebengebäude dem so genannten „Heizhäuschen“ befindet. Die bestehende Gebäudetechnik wurde in verschiedenen Etappen erstellt und etappenweise saniert. Verschiedene Anlageteile sind an der Einsatzgrenze angelangt, oder haben diese bereits überschritten. In den kommenden Jahren werden Ersatzinvestitionen unumgänglich um den Betrieb aufrecht zu erhalten. Das vorhandene Gebäudetechnikkonzept soll aufzeigen, wo kurz- / mittel- und langfristig Massnahmen realisiert werden können. Es wird der Ist-Zustand von Heizung / Sanitär und Lüftung sowie ein möglicher Soll-Zustand mit Wärmeerzeugungsvarianten aufgezeigt. Ausgeklammert in diesem Bericht ist die Bewertung der Beleuchtung. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 24/46
4.2. Ist-Zustand Heizungsanlage Kurzbeschrieb Die Heizung für den Betrieb steht in einem Nebenhaus. Für die Feuerung des Kombi-Heizkessels wird Heizöl extra leicht verwendet. Der Öltank mit einem Inhalt von 16'000 [l] befindet sich in einem separaten Raum neben der Heizung und ist teilweise ins Erdreich eingelassen. Die Vignette für die Tankkontrolle hat bis Ende 2012 ihre Gültigkeit. Der Kessel und der Brenner wurden im Jahre 1991 erneuert. Der Ölbrenner verursachte in den vergangenen drei Jahren nach Auskunft der Bauherrschaft mehrere Störungen. Die Zu- und Abluft des Heizraumes wird durch zwei Betonrohre in der Fassade gewährleistet. Wärmeerzeugung Auslegung Heizung Aussentemperatur -10 [°C] Vorlauftemperaturen 60/50 [°C] Anlageteil Fabrikat / Typ / Leistung Jahrgang Heizkessel Uno Lyt 209 , 209 [kW] 1991 Ölbrenner ELCO, 03.30-1DV 1991 Öltank 16'000 [l], halb erdverlegt ??? Heizhäuschen Hauptgruppe Oelbrenner Zu- / Abluft CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 25/46
Wärmeverteilung / Heizgruppen / Rohrleitungen Anlageteil Fabrikat / Typ / Leistung Jahrgang Hauptumwälzpumpen Huber H65-A-2 1991 Expansionsgefäss Pneumatex PNU600 1991 Heizungsverteiler 5 Heizgruppen ohne Pumpen ??? Schätzung 1950 Heizkörper Gepresste Flachrohrheizkörper mit Thermostatventilen Heizverteiler Leitungen UG Flachrohrradiator Flachrohrradiator 4.3. Ist-Zustand Sanitäranlagen Kurzbeschrieb Die Sanitärbatterie befindet sich im 1. Untergeschoss des Haupthauses in einem separaten Raum. Der Zuleitung erfolgt ab der Kooperative Unterallmeind. Der Verteiler hat 5 Kaltwasserabgänge und ist heute nicht isoliert. Die Hotelzimmer sind sehr einfach ausgestattet und besitzen jeweils einen Waschtisch mit Kalt- und Warmwasseranschluss. Auf jeder Etage befinden sich für 5-7 Zimmer zusätzliche WC Anlagen und 1 Bad / Dusche. In der Restaurant- küche wird vor allem über Strom gekocht, vereinzelt wird für Schnellmenus ein dezentraler Gaskocher eingesetzt. Für das Kühlen / Frieren der Esswaren werden Kühltruhen und Kühlschränke eingesetzt, welcher keiner Energieklasse ent- sprechen. Die Kondensationswärme der grossen Kühlzelle wird direkt an die Kellerräume abgegeben. CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 26/46
Sanitäranlagen
Anlageteil Fabrikat / Typ / Leistung Jahrgang
Wassererwärmer Hoval Uno Lyt 209/800, 800 [l] 1991 aufgebaut
Sanitärverteiler 5 Kaltwassergruppen ??? Schätzung 1950
Sanitärverteiler Leitungen Sanitär Waschtische Zimmer Kühl-/Gefriertruhen
4.4. Ist-Zustand Lüftungsanlage
Das Hotel / Restaurant besitzt zum heutigen Zeitpunkt keine mechanische
Lüftungsanlage für die Küche / Restaurant / Nasszellen.
Die Nasszonen werden natürlich über die Fenster gelüftet. In der Gastroküche ist
ein Wandventilator direkt ins Freie eingebaut.
Küchenabluft WC Lüftung über Nebennasszellen
4.5. Ist-Zustand Betriebskosten
Energieverbräuche Elektro und Öl
Von der Bauherrschaft wurden uns die Energieverbräuche für die vergangenen
drei Jahre für die Wärmeerzeugung (inkl. Warmwasseraufbereitung) und den
Elektroverbrauch angegeben. Wie viele Vollbetriebsstunden die Anlage hat ist sehr
schwer abzuschätzen. Wir gehen von einer Dauerbelegung der Zimmer mit 15
Personen aus.
Energien Verbrauch
Strom HT: 34'963 [kWh/a] 0.1566 [Fr./kWh] 5’476 [Fr./a]
NT: 6'963 [kWh/a] 0.1113 [Fr./kWh] 774 [Fr./a]
Grundtarif : 7.56 [Fr./Mt.] 91 [Fr./a]
Heizöl e.l. 28'341 [l/a] 239'930 [kWh/a] 103.70 [Fr./100l] 29'347 [Fr./a]
Total Energiekosten pro Jahr inkl. MWSt 35'688 [Fr./a]
CAS EE 12 Erneuerbare Energien, Zertifikatsarbeit 2012, Muttenz 27/465. Sanierungsmassnahmen Haustechnik
5.1. Grundlagen Zeitfenster
Das Projektteam hat die Anlagen und Einrichtungen aus ihrer Sicht beurteilt. Die
Bewertung ist als subjektive Grobeinschätzung der Autoren zu verstehen. Es hat
die Anlagen in drei Etappen unterteilt:
Etappe 00: sofort 1-2 Jahre
Etappe 01-03: mittelfristig 3-5 Jahre
Etappe 04: längerfristig 5-10 Jahre
00. Etappe ¾ In allen Räumen Thermostatventile Energieeinsparung
¾ Alle Waschtische in den Zimmern mit Sieb Wasserverbrauch
¾ Dämmungen Heiz-und Sanitärrohre im UG Energieeinsparung
¾ Hauptpumpe drehzahlreguliert Energieeinsparung
¾ Tiefkühltruhe / Kühlschrank ersetzten
--- höhere Energieklassen Energieeinsparung
¾ Ersatz des Ölbrenners (viele Störungen) Betriebssicherheit
01-03. Etappe ¾ Ersatz / Wechsel des Wärmeerzeuger Energieeinsparung
¾ Ersatz Heiz- / Sanitärverteilung im UG Energieeinsparung
5.2. Wärmeerzeugung
Im Rahmen der mittelfristigen Sanierung werden verschiedene Wärmeerzeuger in
einem Variantenvergleich näher untersucht. Zu Beginn des Berichtes wurden alle
möglichen zur Verfügung stehenden Energieträger aufgelistet und mit ihren Vor-
und Nachteilen erläutert.
Für die wirtschaftlichen und ökologischen Überlegungen werden folgende
Energieerzeuger weiter verfolgt und in einer Wirtschaftlichkeitsrechnung unter-
sucht. Das Projektteam wählte für die nachfolgenden Wirtschaftlichkeitsvergleiche
folgende Energieträger aus:
Ist-Zustand:
Grundlage für die Varianten 1-3; 1:1 Ersatz des Wärmeerzeugers
Variante 1 Ölkessel
Öltank- / Leitung vorhanden, einfacher Ersatz, Platzbedarf
vorhanden, hohe Vorlauftemperaturen möglich
Variante 2 Wärmepumpe mit Luft
Erneuerbarer Energieträger, alternative Möglichkeit zur
Wärmepumpe mit Sonden (Sonden nicht realisierbar)
Variante 3 Stückholzfeuerung
Wunsch der Bauherrschaft, erneuerbarer Energieträger,
Platzbedarf gewährleistet
Nach einer Sanierung der Gebäudehülle:
Grundlage für die Varianten 1a-3a; Sanierung der Gebäudehülle
Variante 1a Ölkessel
Variante 2a Wärmepumpe mit Luft
Variante 3a Stückholzfeuerung
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