NACHHALTIGES BAUEN - HEUTE UND MORGEN - Zug Estates
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NACHHALTIGES BAUEN – HEUTE UND MORGEN… Gesamtheitliche Ansätze - Beispiele aus der Forschungsgruppe Nachhaltiges Bauen und Erneuern Institut für Gebäudetechnik und Energie IGE Zentrum für Integrale Gebäudetechnik Gianrico Settembrini Leiter Forschungsgruppe T direkt +41 41 349 38 16 gianrico.settembrini@hslu.ch Horw 05.09.2018 Nachhaltigkeitsforum 2018 Suurstoffi Areal Rotkreuz, 6. September 2018
Nachhaltiges Bauen – heute und morgen
Treibhausgasemissionen und Folgen… Der Klimawandel
Quelle (Daten und Abbildungen):
MeteoSchweiz, 2013, Klimaszenarien Schweiz – eine regionale Übersicht, Fachbericht MeteoSchweiz, 243, 36 pp
Folie 4, 05.09.2018 Bild Titelseite: iStock - https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/zukunftsblog/ archiv/2013/10/die-klima-erwaermung-steht-nicht-still.html
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
Folie 5, 05.09.2018 Bild rechts: http://www.torange-de.com/Backgrounds-textures/texture/Die-Textur-des-alten-Bürogebäude-14743.html
ClimaBau –
Planen angesichts des Klimawandels:
Energiebedarf und Behaglichkeit
heutiger Wohnneubauten
bis ins Jahr 2100
Vorkehrungen zur Optimierung der CCTP
Gesamtenergiebilanz und Behaglichkeit von ZIG
Bauten über deren gesamten Lebensdauer
Gianrico Settembrini
Bundesamt für Energie, Bundesamt für Umwelt www.hslu.ch/climabau
2015- 2017
Folie
Fragenstellung des Projekts ClimaBau
Klimawandel und Schweizer Wohnbauten
Welche Raumtemperaturen sind in Wohngebäuden
im laufenden Jh. ohne Gegenmassnahmen zu erwarten?
Wie wird sich der thermische Komfort in
Wohngebäuden ohne Kühlsysteme verändern?
Welchen Energiebedarf für die Kühlung ist in
Wohngebäuden bei Erhalt der heutigen Komfort-
ansprüchen zu erwarten?
Wie wird sich der Gesamtenergie- und
Leistungsbedarf von Wohngebäuden verändern?
(Heizung, Kühlung und Beleuchtung)
Welche Massnahmen können getroffen werden um
den Bedarf zu optimieren? (technische Ausstattung,
Architektur, Normenwerk, Gesetzgebung 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_Nel
e_Azevedo_in_Chamberlain_Square%2C_Birmingham_UK.JPG
Die brasilianische Künstlerin Nele Azevedo macht mit Eisskulpturen wiederholt auf die Folgen des
Folie 7, 05.09.2018 Klimawandels aufmerksam. Die Abbildung zeigt eine Installation in Birmingham aus dem Jahr 2014.
Inhalte des Projekts Methodik – drei Handlungsfelder Das Klima (mit MeteoSchweiz) Welche Klimaszenarien, bzw. Meteodatensätze sind für eine langfristige Betrachtung bis 2100 zu verwenden? Der Gebäudepark (mit HSLU T&A, CCTP) Welche repräsentative Wohnbau-Typen sind für eine langfristige Betrachtung bis 2100 zu verwenden? Die Simulationen Welchen Einfluss hat der Klimawandel auf den Gesamtenergiebedarf und die Behaglichkeit bei den untersuchten Wohnbauten? Welche Handlungsempfehlungen lassen sich für die Planung ableiten, wenn man Energiebedarf und Komfort heutiger Wohnbauten auf deren gesamten Lebensdauer optimieren will? Folie 8, 05.09.2018
Ergebnisse Phase 1 – Einfluss des Klimawandels
Vergleich der Perioden «1995» und «2060»
Altbauten Neubauten Altbauten Neubauten
Reduktion Heizwärmebedarf
Altbauten ca. 20%
Neubauten ca. 30%
Anstieg Klimakältebedarf
A exponentiell, jedoch unbedeutend
N stark, auf ca. 50% der Heizwärme
Klimakälteleistung in «2060»
A 25-40% der Heizleistung
N bis zum Doppelten der 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 Klima-wandel
zurückführbare Veränderung an .
Folie 11, 05.09.2018
Parameter «Standort» «städtischer Wärmeinseleffekt» Analyse der Bewertungsgrössen «Heizwärme- und Klimakältebedarf» Am Beispiel der Simulationsergebnisse für das durchschnittlich warme Jahr 2063: Der städtische Wärmeinseleffekt für den Standort Basel führte jeweils zu einer Erhöhung der Überhitzungsstunden von mindestens 50%. Entsprechend erhöht sich der Klimakältebedarf, während sind der Heizwärmebedarf im Vergleich geringfügig reduzieret. Beim Standort Lugano beträgt der Klimakältebedarf mehr als das Dreifache des Heizwärmebedarfs! 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. Folie 12, 05.09.2018
Schlussfolgerungen
erheblicher Einfluss des Klimawandels
auf Energiehaushalt und Behaglichkeit in Wohnbauten
Paradigmenwechsel:
Verschiebung der Bedeutung von der Winter- (Heiz-
wärme) hin zur Sommerbetrachtung (Behaglichkeit)
Energie und vor allem bei der Leistung
Verstärkt in der südlichen Schweiz / in Städten (!)
Wichtigkeit des Verhaltens der Bewohnerschaft
Unsachgemässe Bedienung des Referenzgebäudes
Raumtemp. > 40 °C / ca.2’000 Überhitzungsstunden!
Bei optimaler Bedienung
Sicherstellung von behagliche Raumtemperaturen
Idealer Nutzer realistisch? Automation als Lösung?
Entscheidende Entwurfsparameter
Fenster, Speicherfähigkeit (nach wie vor)
Massnahmen über den Lebenszyklus von Wohnbauten
Integration in heutige Normen / Wirkung bis Ende Jh. Bild: Minimum Monument von Nele Azevedo als Symbol für die Folgen der Klimaerwärmung.
Free cooling/Geocooling1 bei hohem Fensteranteil? © 2014 Steve Eggleton / eventdigital.co.uk
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
Folie 13, 05.09.2018 Umgebungswärme für die Wärmepumpen liefern.
Gebäudehülle Hochhausfassaden –
Ein Entscheidungs- und Beurteilungs-
instrument zur Erstellung nachhaltiger
FG MS A
Fassaden mehrgeschossiger Gebäude CCFM
IFZ
ZIG
Prof. Urs-Peter Menti
www.hslu.ch/de-ch/hochschule-
KTI-Projekt, CRB luzern/forschung/projekte/detail/
?pid=3361
2013 - 2016
Folie14 Hochhäuser der Schweiz KTI-Projekt Hochhausfassaden Folie 15, 05.09.2018
Auswirkungen und Wechselwirkungen
Sonnenschutz
Fassadenintegration häufig gesenkt
Höherer Kunstlichtanteil
Thermische
Nutzer Erhöhte Anforderungen Speichermasse
an den Sonnenschutz
Akzeptanz? Höherer
Sommerliche Hohe externe Energie-
Überhitzung
Blendung
(Kühl-) Lasten verbrauch
Kaltluftabfall
Strahlungsasymmetrie
Sprinkler
Graue Energie
Raumklima Energiebedarf
Kein Schutzstreifen Höherer
Entscheidungen Heizwärmebedarf
Anforderungen an
Brandschutz Fassaden Planung den Wärmeschutz
Platzbedarf
Zentrale, Verteilung
Rohbau Vorfertigung
Vorlauf in der Planung
Lastabtragung Geringere Rohbautoleranz Bauablauf
nicht über Fassade Gebäudemasse
Folie 16, 05.09.2018 Hohe Anforderungen
Kostenkonsequenz Fundation an PlanerEnergieeffizienz
JessenVollenweider
Amt für Umwelt und Energie
Basel 2013-2015
asp Architekten
EWE Arena
Oldenburg 2005
Folie 17, 05.09.2018Massstab und Architektonischer Ausdruck
Meili Peter Architekten
Zölly Hochhaus
Zürich 2009-2014
Gigon Guyer
Prime Tower
Zürich 2008-2011
Folie 18, 05.09.2018Funktionalität
Sanaa
Zollverein-Kubus
Essen 2006
Alison & Peter Smithson
Folie 19, 05.09.2018
Economist Gebäude
London 1964Alterung
Martin Linsi
Haus in der Schweiz
Jean Prouvé
Maison Tropicale
Brazzaville 1951
Folie 21, 05.09.2018Homogene Backsteinfassade –
Ein konstruktives System
CCTP
CCKI
KTI-Projekt, Keller AG Ziegeleien, Ziegelei Schumacher AG,
AGITEC AG, Biene Fenster AG, IGD Grüter FG FM
2017 - 2019 IGE
Ueli Herres
Folie
Hochschule Luzern Technik & Architektur, Kompetenzzentrum Typologie & Planung in Architektur (CCTP)Homogene Backsteinfassade? Die Idee… Spezialist vs. Allrounder - Tragen - Dämmen - Schützen in einem Konstruktionssystem Folie 24, 05.09.2018
Low Tech als Ansatz Folie
Homogene Backsteinfassade
Der Nachhaltigkeitsgedanke… oder eine Lebenszyklusbetrachtung
Langlebigkeit
- Ressourcen und Graue Energie
- Reparierbar, Anpassbar (Öffnungen)
- Anwendbar auf verschiedene
Ausgangslagen: Vielfalt!
Resistenz
- Reserven, Puffer und Toleranzen
- Möglichst lange Lebensdauer der Bauteile
- Wenn nicht möglich: Bauteiltrennung bei
unterschiedlichen Lebensdauern
Optimiertes Gesamtsystem!
Gegenüberstellung der Grauen Energie eines
Wärmedämmverbundsystems WDVS und der homogenen
Backsteinfassade bei gleichem U-Wert der Gebäudehülle
Folie 26, 05.09.2018Homogene Backsteinfassade
Die Lebenszyklusbetrachtung
Verarbeitung / Bauablauf
- Minimierte Schnittstellen:
Bauteile und Materialien / Gewerke
- Einfachheit, bekannte Einzelkomponenten
Fehlertolerante Bauprozesse
Tragfähigkeit und Verformung (erste Versuche)
- Verbesserung bei horizontaler Last > 10%
- Steigerung der Verformung bei Bruchlast > 40%
Folie 27, 05.09.2018 Prof. Dr. Hartwig Stempfle
Hochschule Luzern Technik & Architektur, CCKIAusblick: Nachhaltigkeit morgen?
«Schweiz im Wandel»
Klimawandel
Demographischer Wandel
- Älter werdende Gesellschaft
- Krankheiten, z.B. Demenz
Migration
- Stadt-Land
- Steigende Bevölkerungszahl
- Verdichtung
Wirtschaftliche Ungewissheit
- Steigende Bedürfnisse
- Soziale Konflikte durch Ungleichheit Bild: Minimum Monument von Nele Azevedo als Symbol für die Folgen der Klimaerwärmung.
© 2014 Steve Eggleton / eventdigital.co.uk
Folie 28, 05.09.2018Sie können auch lesen
