SOMMERLICHER HITZESCHUTZ IN NEUEN UND BESTEHENDEN GEBÄUDEN
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SOMMERLICHER HITZESCHUTZ IN NEUEN UND BESTEHENDEN GEBÄUDEN Alyssa Weskamp, 13.07.2021 Informationsinitiative: Münchner Unternehmen verbessern ihre Energieeffizienz // Webinar: Das klimaneutrale Unternehmen: Klimaanpassung und regionale Kompensationsmaßnahmen
ZUR PERSON
Alyssa Weskamp
Architektur & Städtebau (M. Sc.)
DGNB-Auditorin, LEED AP
Drees & Sommer SE
Bereich: Engineering Beratung
Drees & Sommer in München:
Team: Blue City (Nachhaltige Stadtentwicklung)
Drees & Sommer München
Standort: Berlin Geisenhausenerstraße 17
alyssa.weskamp@dreso.com 81379 München
+49 89 149816-4890
info.muenchen@dreso.com
2 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
WAS IST HIER EIGENTLICH LOS?
Focusonline.de, abgerufen 12.07.2021
tagesschau.de, abgerufen 12.07.2021
3 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
SIEGESZUG DER KLIMAANLAGE
Global air conditioner stock, 1990-2050 – Charts – Data & Statistics - IEA
Klimaanlagen-Bestand in
der EU bis 2050:
Ca. + 175% gegenüber 2016
European Union
4 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
DIE LÖSUNG: VOLLKLIMATISIERUNG?
Vorteil:
▪ Geringe Anschaffungskosten
▪ Einfach zu planen
Nachteile:
Bild: "Singapore: Where Air Conditioners Live" by pmorgan
▪ sehr ineffizient
▪ hoher Energieverbrauch
▪ regelmäßige Wartung
notwendig (Folge können
Begünstigung der Verbreitung
von Viren sein)
5 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
KÜHLEN MIT STROM... WIRD TENDENZIELL TEURER
https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1020832/umfrage/strompreise-fuer-das-deutsche-gewerbe/
Das Ziel ist nicht nur das Kühlen...
sondern das möglichst
energieeffiziente Kühlen!
Verivox-Verbraucherpreisindex: Strompreis
für Gewerbekunden in Deutschland bei einem
Stromverbrauch von 10.000 kWh in den
Jahren 2004 bis 2020
6 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
GESETZGEBUNG
Vorgaben
▪ Die Gesundheit der Angestellten muss geschützt werden (§ 3
Abs. 1 ArbStättVO)
▪ Lufttemperatur über 26 Grad durch Sonneneinstrahlung auf Tabelle: Gestaltungsbeispiele für Sonnenschutz (ASR, Ziffer A 3.5)
Fenster und Glasflächen: geeignetes Sonnenschutzsystem
installieren, direkte Sonneneinstrahlung vermeiden (ASR, Ziffer
A 3.5)
▪ Bei Lufttemperaturen von mehr als +26 °C sollen Maßnahmen
ergriffen werden, bei mehr als +30 °C wird daraus ein Müssen
▪ Bei über 35 °C am Arbeitsplatz kann in diesen Räumen nicht
mehr gearbeitet werden. (Ausnahmen: mit Hitzepausen,
Luftduschen)
(diverse Sonderfälle siehe ASR)
Tabelle: Beispielhafte Maßnahmen (ASR, Ziffer A 3.5)
7 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
SOMMERLICHER Außen-
WÄRMESCHUTZ liegender
IM GEBÄUDE Sonnen-
schutz
Fenster-
Nachtlüftung flächen und -
ausrichtung
Ziel des sommerlichen Wärmeschutzes für Sommerlicher
Gebäude ist, den technischen Kühlbedarf aufs Wärmeschutz
nötige Minimum zu reduzieren
Gar nicht erst (viel) kühlen müssen Wärmedäm Interne
mung der Lasten
(Personen,
Außen-
Geräte,
bauteile Beleuchtung)
Thermische
Eigene Darstellung
Masse im
nach epr/IVPU)
Gebäude
8 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
SONNENSCHUTZ
Beweglicher Sonnenschutz außen
Vorteil:
▪ Durch Reflexion und Absorption vor der Glasscheibe gelangt thermische Last nicht in das
Gebäudeinnere
▪ Beweglichkeit bewirkt flexible Ausrichtung an Tages- und Jahreszeiten (bedarfsgerechte
Steuerbarkeit zwischen trüben und sonnigen Tagen) Steuerbare Lichtlenklamellen zur Tageslichtlenkung und als Sonnenschutz am Berliner
Technikmuseum (Bild: Baunetz (yk), Berlin)
Nachteile:
▪ Materialien sind Witterungsbedingungen ausgesetzt
▪ Wartungen, Reparaturen, Reinigungen
Sonnenschutz im Isolierglasverbund (im Scheibenzwischenraum)
Nachteile:
▪ Weniger effektiv (oder teuer)
Vorteile:
▪ Witterungsgeschützt, nahezu verschmutzungsfrei
Isolierverglasung mit integriertem Metallgitter (Okatech) im Kulturhaus der
schwedischen Stadt Kungsängen (Bild: Okalux, Marktheidenfeld)
9 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
INNENLIEGEND VS. AUßENLIEGEND
Anhaltswerte zum Sonneneintrags-Abminderungsfaktor
Abminderungsfaktor Sonneneinstrahlung a ohne Sonnenschutzvorrichtung
1
0,9
innenliegend
b Innen oder zwischen Scheiben: weiß oder reflektierend
0,8
c Innen oder zwischen Scheiben: hell oder geringe Transparenz
0,7
d Innen oder zwischen Scheiben: dunkel oder höhere Transparenz
0,6
0,5 e Außen: Fensterläden, Rolläden halb geschlossen
außenliegend
0,4 f Außen: Fensterläden, Rolläden ganz geschlossen
0,3 g Außen: Lamellen, 45°-Stellung
0,2 h Außen: Lamellen, 10°-Stellung
0,1 i Vordächer, Markisen allg.
0
a b c d e f g h i
Fc-Wert: Abminderungsfaktor bei Sonneneintragsberechnung
Je kleiner der Fc-Wert, desto mehr Schutz
innenliegend
Eigene Darstellung auf Basis der Abminderungsfaktoren (Fc) für
außenliegend verschiedene Sonnenschutzsysteme, hier für Normalverglasung (g
≤0,40, Zweifach-Sonnenschutzglas)
10 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"Kletterpflanzen als
Kübelbegrünung (mit
FASSADENBEGRÜNUNG Kletterhilfen)
= grüner Sonnenschutz
Vorteile
• Verschattung des Gebäudes
• Evaporation: Verdunstungskälte der Pflanzen
• Vor Fenstern: Im Winter mehr Licht und solare Gewinne, weil
Laub fällt
•
"Green facade" by nicolasnova is licensed under CC BY-NC 2.0
Kosten für Bewässerung deutlich geringer als Energiekosten,
gerade an Tagen mit hohem Kühlbedarf
• Mit automatischer Bewässerung und Düngerzugabe wartungsarm
Nachteil:
• Wasserbedarf
→ Kombination mit Regenwasser- oder aufbereitetem Grauwasser
ist sinnvoll
11 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"https://www.researchgate.net/figure/Different-types-of-Green-Facades-a-Direct-
Green-Facade-with-vegetation-planted-into_fig1_338808990
12
teuer
Noch ziemlich
günstiger
TYPEN VON FASSADENBEGRÜNUNG
Kletterhilfen)
Kletterpflanzen (ebenerdig mit
aus Edelstahl
Beispiel einer langfristig stabilen Kletterhilfe
Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale UnternehmenTownhouse M1 Freiburg
FASSADENBEGRÜNUNG von Barkow Leibinger und
Radeschallpartner AG
(DAM in Frankfurt:
"Greening the City" shows
green architecture |
STYLEPARK)
Bodengebundenes
System mit Kletterhilfe/-
Seilen vor Fassade
Kübel-System vor
Fassade
Urban Farming office in Ho Chi
Minh City, Vietnam by VTN
Architects (DAM in Frankfurt:
"Greening the City" shows green
architecture | STYLEPARK)
13 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"FASSADENBEGRÜNUNG IM VERGLEICH ZU AUßEN LIEGENDEM SONNENSCHUTZ
Institut für Physik der Humboldt Universität in Berlin Adlershof
Quelle: Dr. Marco Schmidt, TU Berlin
14 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"VERGLEICH HEIZ- UND KÜHLENERGIEBEDARF
Institut für Physik der Humboldt
Universität in Berlin Adlershof
Quelle: Dr. Marco Schmidt, TU Berlin
15 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"DACHBEGRÜNUNG?
Vorteile
▪ Dämmwert des Materials + zusätzliche
Verdunstungskälte
▪ Positiver Beitrag zum Stadtklima,
Regenwasserrückhalt, Biodiversität, Luftreinigung
▪ Längere Haltbarkeit des Dachs
▪ Attraktivität
Nachteile:
▪ Im Vergleich zum äquivalent gedämmten Dach
kein Kühleffekt für das darunter liegende Gebäude
▪ Bei anhaltender Trockenheit kein (urbaner)
Kühleffekt
"Victoria BC Marriott Green Roof" Foto: pnwra
16 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"FLÄCHENHEIZUNG - FLÄCHENKÜHLUNG
Hier fehlt PV!
Wärmepumpe = Kältepumpe
Umweltwärme (z.B. Erdreich) liegt auf relativ niedrigem Temperaturniveau vor und wird
mithilfe von relativ kleinen Strommengen (z.B. aus PV!) aufs richtige Niveau verdichtet.
Relativ große Wärme-/Kälteübertragsfläche benötigt (z.B. Fußbodenheizung, Heiz-
Kühldecke)
Vorteile:
▪ Nutzung von nachhaltiger Umweltwärme und Abwärme möglich
Quelle: Bundesverband Wärmepumpe
▪ Günstiger Betrieb (insbesondere bei PV-Nutzung)
▪ Einige Systeme sind nachrüstbar (z.B. auf dem Dach Luft-Wasser-WP)
▪ Hohe Behaglichkeit im Innenraum
Nachteile:
▪ Größere Übertragungsflächen nicht mit jedem Architektur- und Nutzungskonzept
kompatibel
▪ Nicht jede Wärmepumpe an jedem Ort möglich
▪ Konventionelle Systeme: Bei hoher Luftfeuchte nicht sehr leistungsfähig
(„Taupunktproblem“) – in Deutschland kein großes Problem, muss aber berechnet
werden
17 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"GRUNDWASSERKÜHLUNG
Vorteile:
▪ direkte Kühlung mit Grundwasser
▪ sehr hohe Energieeffizienz
▪ CO2-neutral, v.a. wenn Pumpe mit PV
Bild aus Münchener
gekoppelt online-Geoinfosystem
mit
▪ Heizen und kühlen mit der gleichen
Grundwassernutzungs
Anlage möglich
möglichkeiten, wenn
https://geoportal.muenchen.de/portal/geothermie/
sowas verfügbar ist
Nachteile:
▪ hohe Anforderungen an Vorkommen und
Qualität des Grundwassers
▪ Technik ist nicht überall einsetzbar
▪ aufwändig im Bau
18 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"FLÄCHENKÜHLUNGSSYSTEME
Beispiele Neue „taupunktunabhängige“ Systeme (kühlt auch bei
höherer Luftfeuchte intensiv, ohne dass Feuchte
ausfällt). Hier abgehängtes System:
Auch als Wandkühlung nachrüstbar: eingeputzte oder vorgehängte
Systeme (keine Beeinträchtigung der Raumhöhe)
Hier eingeputzte Systeme:
Krajčík, Michal & Sikula, Ondrej. (2019). The possibilities and limitations of using radiant wall cooling in new and
retrofitted existing buildings. Applied Thermal Engineering. 114490. 10.1016/j.applthermaleng.2019.114490. Beispiel Klimapanel (Quelle: interpanel)
19 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"ADIABATE ABLUFTKÜHLUNG Ohne technisch erzeugte Kälte,
deutliche Abkühlung z.B.:
30 °C => ca. 20°C
Quelle: http://www.gebaeudekuehlung.de/SenStadt_Regenwasser_dt.pdf
= Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung In Kombination mit anderen Maßnahmen
+ zusätzliche Komponente: auch bei höheren Außentemperaturen zur
Energieeinsparung einsetzbar
Befeuchtung der Abluft, bevor die Abluft den Wärmetauscher
(bei 38°C immer noch 70% Einsparung)
passiert (hierfür ist Regenwasser ideal nutzbar)
→ kostengünstige und effektive Methode
20 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"ADIABATE
ABLUFTKÜHLUNG
Quelle: http://www.gebaeudekuehlung.de/SenStadt_Regenwasser_dt.pdf
21 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"FREIE KÜHLUNG – IMMER DANN, WENN ES GEHT!
Außentemperaturfühler + automatischer Betrieb!
Besonders in Büro-/Gewerbeimmobilien sind die Kühllasten oft auch
vorhanden, wenn es draußen kühler ist.
→Umschalten auf freie Kühlung, wenn möglich.
Varianten:
• direkt: die Zuluft wird durch Beimischung kalter Außenluft gekühlt
• indirekt: Übertragung der Kälte über ein Leitungssystem an ein Wasser-
Glykol-Gemisch, Wärmetauscher führt die Wärme nach außen ab
Vorteile:
▪ Geringe Betriebskosten (Strom für Ventilatoren, Wärmepumpe)
▪ Signifikante Einsparungen möglich
Nachteile
▪ Direkte Freie Kühlung: Außenluft ist nicht gefiltert, nicht entfeuchtet (in
Deutschland eher bei besonderen Anforderungen wie Rechenzentren ein
Problem)
▪ Indirekte Freie Kühlung: bei einstufigen Systemen hoher Platzbedarf
Herstellerbild: Dantherm
22 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"NACHTLÜFTUNG (UND THERMISCHE MASSE) Beispiel saniertes Bürogebäude
Darmstadt:
Stunden >26°C, ohne: 25 %
Kühlere Nachttemperatur nutzen: Stunden >26°C, mit Nachtlüftung, 2-facher
▪ Gebäude in der Heizperiode nachts durchlüften, tagsüber Gebäudehülle Luftwechsel:EFFIZIENTE GERÄTE & BELEUCHTUNG Wärmequellen im Gebäude minimieren - durch Umstellung auf effizientere Technik: Für alle: ▪ Leuchtmittel: auf LED umstellen ▪ Veraltete elektrische Geräte gegen neue austauschen (A+++, A++) Bei Druckluft im Betrieb: Achtung, >90% der Energie wird zu Wärme: ▪ Drucklufteffizienz und Leckagen checken ▪ System optimieren (geringere Betriebszeiten, geringerer Druck) ▪ Umstieg auf elektrische Geräte 24 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"
MASSNAHMENHIERARCHIE ZUR KÜHLUNG
▪ Bedarfsgerechte Kühlung: Temperatursensorik, zentrale Steuerung über
Smarte, Gebäudeleittechnik
▪ Drehzahlregelung an Antrieben von Kältemaschine, Lüftung
3. effiziente
▪ Automatische Steuerung Sonnenschutz, freie Kühlung, etc.
Technik
▪ Kühlen mit Umweltenergie: Wärmepumpe oder z.B. direkt mit Grundwasser;
Lokale und freie Kühlung; Nachtluftspülung
2. erneuerbare ▪ Kombination mit PV wo möglich
Ressourcen ▪ Regenwasser zur Bewässerung von Fassadenbegrünung; zur adiabaten
nutzen Abluftbefeuchtung
▪ Wärmeeintrag ins Gebäude reduzieren (Dämmung, Verschattung, Begrünung)
Kühlbedarf („Kühllast“) ▪ Wärme intelligent aus dem Gebäude führen (z.B. Nachtlüftung)
1. ▪ Interne Lasten reduzieren, z.B. effizientere Technik im Gebäude, mehr Home
reduzieren Office
▪ Organisatorisch: Arbeit in weniger stark belastete Zeiten verschieben, Geräte
ausschalten
25 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"BESTANDSIMMOBILIEN Rechtliche Ansprüche ggü. Vermieter? ▪ OLGs Frankfurt, Karlsruhe: Vertraglich vereinbarter „Nutzungszweck“ und baulicher Zustand des Gebäudes abzugleichen – leistet z.B. die Klimaanlage nicht das, was sie für ein „Bürogebäude“ sollte? ▪ OLGs Hamm, Rostock, Köln, u.a.: Umstände des Einzelfalls, Dauer der Temperaturüberschreitung... ▪ Bei Gebäuden mit Baujahr
"Cool Feet" by AppleDave is licensed under CC BY-NC 2.0
WAS GEHT NOCH... Z.B. IN DER MIETIMMOBILIE?
▪ Sprechen Sie das Facility Management an – sind alle
Systeme richtig eingestellt und gewartet?
▪ Kann man Nachtlüftung ermöglichen?
▪ Weiße/reflektierende, innenliegende Rollos – besser
als nichts
▪ Flexible Arbeitszeiten und Home Office ermöglichen
"16' pedestal fan - $39.95" by Asheville Area Habitat
▪ Hitzepausen einführen und Getränke bereitstellen
for Humanity is licensed under CC BY-NC-ND 2.0
▪ gelockerter Dresscode
▪ Deckenventilator ist wirksamer, aber der Turm-,
Stand- oder Tischventilator ist einfach und flexibel
(gibt‘s auch in A+ ... am besten mit Ökostrom)
27 Sommerlicher Hitzeschutz in neuen und bestehenden Gebäuden Alyssa Weskamp 13.07.2021 Webinar "Das Klimaneutrale Unternehmen"AUSSENARBEITSPLÄTZE NICHT VERGESSEN!
Arbeiter im Freien sind besonders stark exponiert – nicht
nur Hitze, auch UV.
▪ Unterstellmöglichkeiten: Sonnensegel, oder auch
flexible Sonnenschirme
▪ Arbeitszeit verschieben, mehr Pausen (unbedingt im
Schatten)
▪ Tätigkeiten in den Schatten oder in klimatisierte "Sonnensegel" by abehrens
Räume verlagern, wenn möglich
▪ Mineralwasser/Getränke bereithalten
▪ UV-Schutz (Sonnencreme) bereithalten
▪ Fahrzeuge mit Klimaanlagen ausrüsten
▪ Auf körperbedeckende Arbeitskleidung und "Sonnenschirm" by rubu74 is
Sonnenbrille achten licensed under CC BY-ND 2.0
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