Gianrico Settembrini Theorie - Dipl. Arch. ETH SIA NDS Holzbau MAS EN Bau
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Gewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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Hochschule Luzern, Bauen im Klimawandel
Gianrico Settembrini
Theorie…
Dipl. Arch. ETH SIA
NDS Holzbau
MAS EN Bau
… und Praxis
Quarella Architekten, St. Gallen
Wenger Architekten, Ostermundigen BE
Halle 58 Architekten, Bern
Hochschule Luzern - Technik & Architektur
Institut für Gebäudetechnik und Energie IGE
Leitung Forschungsgruppe
Nachhaltiges Bauen und Erneuern
Bauen im Klimawandel
Gewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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Hochschule Luzern, Bauen im Klimawandel
DAS KLIMA – BEOBACHTUNGEN 2018
Quellen :
links: Jörg Hammer, BAFU, 25. juli 2018 https://www.bafu.admin.ch/bafu/de/home/themen/wasser/dossiers/trockenheit-in-der-schweiz-juli-2018.html
mitte: Keystone/Gian Ehrenzeller, https://www.bluewin.ch/de/news/schweiz/auch-in-der-hoehe-gibt-es-in-der-schweiz-immer-weniger-schnee-146756.html
rechts: Ti-Press / Alessandro Crinari / Keystone, 8. November 2018 https://www.nzz.ch/panorama/bildstrecke/hochwasser-am-lago-maggiore-ld.1434989#lg=1&slide=0
unten: SRF, 25. Juli 2018 https://www.srf.ch/news/schweiz/rekordsommer-2018-so-trocken-war-es-zuletzt-vor-97-jahren
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Hochschule Luzern, Bauen im Klimawandel
DAS KLIMA – FORSCHUNG: KLIMASZENARIEN CH2018
KERNAUSSAGEN BIS MITTE JAHRHUNDERT
Trockene Sommer Heftige Niederschläge
Gemüsebäuerin Valérie bewässert ihre Gurken, Hausbesitzer Urs räumt schon wieder seinen Keller
denn die Böden sind trockener. Die Verdunstung aus, denn extreme Niederschläge sind merklich
steigt und es regnet seltener. häufiger und intensiver geworden.
Quelle:
CH2018 (2018), CH2018 – Climate Scenarios for Switzerland, Technical Report, National Centre for Climate Services, Zurich, ISBN: 978-3-9525031-4-0 www.ch2018.ch
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Hochschule Luzern, Bauen im Klimawandel
DAS KLIMA – FORSCHUNG: KLIMASZENARIEN CH2018
KERNAUSSAGEN BIS MITTE JAHRHUNDERT
Mehr Hitzetage Schneearme Winter
Nonna Lucia kann nicht schlafen, denn Hitzewellen, Gian bleibt im Gras stecken, denn die Winter sind
heisse Tage und Nächte sind häufiger und extremer. wärmer und bringen oft Regen statt Schnee
Quelle:
CH2018 (2018), CH2018 – Climate Scenarios for Switzerland, Technical Report, National Centre for Climate Services, Zurich, ISBN: 978-3-9525031-4-0 www.ch2018.ch
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BEISPIEL EINES FORSCHUNGSPROJEKTS
ClimaBau – Planen angesichts des Klimawandels
Energiebedarf und Behaglichkeit
heutiger Wohnbauten bis ins Jahr 2100
Bild: Minimum Monument von Nele Azevedo als Symbol für die Folgen der Klimaerwärmung.
© 2014 Steve Eggleton / eventdigital.co.uk
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AUSGANGSLAGE KLIMAWANDEL
EINFLUSS AUF DEN SCHWEIZER GEBÄUDEPARK
Es ist anzunehmen, dass das Schweizer Klima im
Laufe des 21. Jh. signifikant vom heutigen und
vergangenen Zustand abweichen wird. Je nach
Szenario und Region wird bis zum Ende des Jh. eine
Zunahme der jahreszeitlichen mittleren Temperatur
von 3.2-4.8°C vorausgesagt. [1]
[1] CH2011 (2011), “Swiss Climate Change Scenarios CH2011”, published by C2SM, MeteoSwiss, ETH, NCCR Climate, and OcCC, Zurich
Bild links: Wouda R., Editorialbild Das Magazin, Zeitschrift der TA Media AG, Ausgabe Nr. 8, Februar 2018
Bild mitte: Editorialbild Das Magazin, Zeitschrift der TA Media AG, Ausgabe Nr. 13, März 2019
Bild rechts: http://www.torange-de.com/Backgrounds-textures/texture/Die-Textur-des-alten-Bürogebäude-14743.html
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FRAGESTELLUNG DES PROJEKTS «CLIMABAU»
KLIMAWANDEL UND SCHWEIZER WOHNBAUTEN
Raumtemperaturen in Wohngebäuden im
laufenden Jahrhundert ohne
Gegenmassnahmen?
Thermischer Komfort ohne Kühlsysteme?
Energiebedarf für die Kühlung bei Erhalt der
heutigen Komfortansprüchen?
Gesamtenergie- und Leistungsbedarf?
(Heizung, Kühlung, Beleuchtung)
Massnahmen zur Optimierung des Bedarfs?
(techn. Ausstattung, Architektur,
Normen, Gesetz usw.)
Bild: Die Eisskulptur von Nele Azevedo als Symbol für die Folgen der Klimaerwärmung.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fe/Minimum_Monument_art_installation_by_Nele_Azevedo_in_
Chamberlain_Square%2C_Birmingham_UK.JPG
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INHALTE DES PROJEKTS
METHODISCHE HERANGEHENSWEISE
Das Klima (mit MeteoSchweiz)
Klimaszenarien, bzw. Meteodatensätze für
die Betrachtung bis 2100
Der Gebäudepark (mit CCTP - HSLU)
repräsentative Wohnbau-Typen
Die Simulationen
Gesamtenergiebedarf und Behaglichkeit
àHandlungsempfehlungen zur
Optimierung von Energiebedarf und
Komfort über die gesamte Lebensdauer
der Gebäude
Bild: Die Eisskulptur von Nele Azevedo als Symbol für die Folgen der Klimaerwärmung.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fe/Minimum_Monument_art_installation_by_Nele_Azevedo_in_
Chamberlain_Square%2C_Birmingham_UK.JPG
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SIMULATIONEN PHASE 1 - 4 REALE FALLBEISPIELE
Rahmenbedingungen
Fokus Standort Basel (als Beispiel für das Schweizer Mittelland)
Mittleres CO2-Emissionsszenario A1BGewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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ERGEBNISSE PHASE 1 - EINFLUSS DES KLIMAWANDELS
VERGLEICH DER PERIODEN «1995» (1980-2009) UND «2060» (2045-2074)
Altbauten ó Neubauten Altbauten ó Neubauten
Reduktion Heizwärmebedarf
Altbauten à ca. 20%
-20% Neubauten à ca. 30%
-30% Anstieg Klimakältebedarf
A à exponentiell, aber unbedeutend
N à stark, ca. 50% der Heizwärme
Klimakälteleistung in «2060»
A à 25-40% der Heizleistung
≈ 50% ≈ 200% N à bis zu 2x die Heizleistung
Heizwärme Heizleistung
Grafiken: Jährliche Medianwerte zu Heizwärme- und Klima-kältebedarf (links)
sowie zu Heizwärme- und Klimakälteleistung (rechts) der vier untersuchten
Fallstudien in der Referenzperiode „1995“ (1980-2009; jeweils die linke Säule)
und der Periode „2060“ (2045-2074; jeweils die rechte Säule) am Standort Basel.
Die Prozentzahlen geben die auf den Klimawandel zurückführbare Veränderung
an .Gewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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PHASE 2 - PARAMETERVARIATION AM REFERENZGEBÄUDE
EINZELNE PARAMETER IM KLIMAWANDEL
Betriebsparameter
Nachtkühlung
à mechanische / natürliche Lüftung
Sonnenschutz
Nutzerverhalten (Kombinationen)
Entwurfsparameter
Qualität der Gebäudehülle (U-/g-Werte)
à opake / transparente Bauteile
Fensteranteil
Orientierung
Wärmespeicherfähigkeit
Abbildung: Simulationsmodell des Referenzgebäudes für die zweite Phase der
und Kurzbeschrieb der wichtigsten Charakteristiken.
Untersuchungen
Übergeordnete Parameter
Eigenschaften des Referenzgebäudes:
Neubau massiv (Beton / Backstein), Wärmedämmung verputzt, Fensteranteil Fassade ca. 54% Standort
Gebäudehüllzahl (Ath/AE) 1.15, Minergie-Standard, Komfortlüftung mit WRG (1m3/m2h),
zusätzlich natürliche Lüftung wie folgt: Bei TAUL < TRAL & TRAL > 22 °C Fenster 100%ig geöffnet Städtischer Wärmeinseleffekt
zwischen 06:00 und 07:00 Uhr sowie zwischen 18:00 und 22:00 Uhr
Sonnenschutz: Stoffmarkisen automatisiert, bzw. Betätigung (2/3 geschlossen) wenn die Solarstrahlung
auf der Fassade > 150 W/m2 beträgt
Potenzial PV-Anlagen (solare Kühlung)Gewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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PARAMETER «STANDORT» UND «STÄDTISCHER WÄRMEINSELEFFEKT»
Beispiel durchschnittlich warme
Jahre 2004 und 2063:
àstädtischer Wärmeinseleffekt:
Erhöhung Überhitzungsstunden um
mindestens 50%!
àEntsprechende Erhöhung des
Klimakältebedarfs, geringfügige
Reduktion des Heizwärmebedarfs.
àStandort Lugano 2063:
Klimakältebedarf
> 3x Heizwärmebedarf!
Grafik: Heizwärmebedarf (x-Achse) und Klimakältebedarf (y-Achse) des Referenzmodells in
den Jahren 2004 und 2063, den durchschnittlich warmen Jahren der Perioden „1995“ und
„2060“, jeweils am Standort Basel, unter Berücksichtigung des städtischen Wärmeinseleffekts
am Standort Basel und am Standort Lugano. Die Grösse der Kreise stellt das Verhältnis der
Anzahl an Überhitzungsstunden dar.Gewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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SCHLUSSFOLGERUNGEN
à DER KLIMAWANDEL HAT EINEN ERHEBLICHEN EINFLUSS AUF
DEN ENERGIEHAUSHALT UND DIE BEHAGLICHKEIT IN WOHNBAUTEN
Paradigmenwechsel:
Verschiebung von der Winter- (Heizwärme) hin zur
Sommerbetrachtung (Behaglichkeit)
àEnergie und vor allem bei der Leistung
àVerstärkt in der südlichen Schweiz / in Städten (!)
Wichtigkeit des Verhaltens der Bewohnerschaft
àUnsachgemässe Bedienung des Referenzgebäudes
Raumtemp. > 40 °C / ca.2’000 Überhitzungsstunden!
àBei optimaler Bedienung
Sicherstellung von behagliche Raumtemperaturen
àIdealer Nutzer realistisch? Automation als Lösung?Gewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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SCHLUSSFOLGERUNGEN
à DER KLIMAWANDEL HAT EINEN ERHEBLICHEN EINFLUSS AUF
DEN ENERGIEHAUSHALT UND DIE BEHAGLICHKEIT IN WOHNBAUTEN
Paradigmenwechsel:
Verschiebung von der Winter- (Heizwärme) hin zur
Sommerbetrachtung (Behaglichkeit)
Entscheidende Entwurfsparameter
àFenster, Speicherfähigkeit (nach wie vor)
Massnahmen über den Lebenszyklus von Wohnbauten
àIntegration in heutige Normen / Wirkung bis Ende Jh.
àFree cooling/Geocooling1 bei hohem Fensteranteil?
Solare Kühlung durch PV-Anlagen am Gebäude?
àKoinzidenz OK, jedoch hohe Bedarfs-/Leistungsspitzen
1) Free cooling: Abgabe der Wärme an die Luft während der Nacht.
Geocooling: Abgabe der Wärme an das Erdreich über dieselben Erdsonden, die im Winter Umgebungswärme für die
Wärmepumpen liefern.Gewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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Hochschule Luzern, Bauen im Klimawandel
BLICK IN DIE ZUKUNFT
WELCHEN BEITRAG KÖNNEN WIR LEISTEN?
Aktuelle Forschungsprojekte HSLU
(BFE und Partner)
Bereit für den Klimawandel?
Handlungsempfehlungen für Bauherrschaften
und Planende
Klimageräte im Kontext des Klimawandels
Schweizer Gebäudestandards im Zeichen des
Klimawandels, 2020
Klimaanpassungen von Neu-, Um- und
bestehenden Wohnbauten –
effiziente Kühlkonzepte, 2021
Bild: Minimum Monument von Nele Azevedo als Symbol für die Folgen der Klimaerwärmung.
© 2014 Steve Eggleton / eventdigital.co.uk
Weiterbildung
3-Tages-Kurs HSLU: Bauen im Klimawandel
Mehr Info:
www.hslu.ch/klimawandelGewinn durch Weiterbildung – EN Bau an der SWISSBAU 2020
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FRAGEN UND DISKUSSION
DANKSAGUNG
Finanzierung Projekt ClimaBau
Bundesamt für Energie BFE
Bundesamt für Umwelt BAFU
Hochschule Luzern HSLU
Autorenschaft HSLU
Gianrico Settembrini (IGE), Silvia Domingo (IGE),
Thomas Heim (CCTP), Dominic Jurt (IGE), Axel
Seerig (IGE), Andrii Zakovorotnyi (IGE), Gerhard
Zweifel (IGE), Urs-Peter Menti (IGE)
Begleitgruppe
Bild: Minimum Monument von Nele Azevedo als Symbol für die Folgen der Klimaerwärmung. Rolf Moser (BFE, Vorsitz), Carla Gross (BAFU),
© 2014 Steve Eggleton / eventdigital.co.uk
Roland Hohmann (BAFU), Andreas Fischer
(MeteoSchweiz), Mark Liniger (MeteoSchweiz),
Martin Imholz (AG MuKEn), Gerhard Zweifel (SIA)Sie können auch lesen
