Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise am ...

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Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise am Beispiel der

Grundschule Riedberg

Dipl.-Ing. Mathias Linder

Abteilungsleiter Energiemanagement

DBU-Symposium: Schulbau im Kontext von Ökonomie und Ökologie

Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 2

Grundschule RiedbergGrundschule mit Kindertagesstätte

Zur Kalbacher Höhe 15,

60439 Frankfurt/M

Bauherr: Stadtschulamt

Projektleitung: Hochbauamt

Planung: 4a Architekten, Stuttgart

Baujahr: 2004

8.766 m² BGF

Baukosten: 1.150 €/m2 BGF

Bau einer der ersten

Schulen in

Passivhaustechnik in

Europa

Grundschule Riedberg Daten 1

•Heizwärme: 15,0 kWh/m2 a PH: 15•Heizlast: 10,5 W/m2

•Dichtigkeit: n50:0,46/h PH: 0,6•Lüftung: ca. 0,44 Wh/m3 PH: 0,45•Primärenergiebedarf: 59 kWh/m2a PH: 120

•Beleuchtung Klasse: 5,9 W/m2 (< 2 W/100 lux/m2)•PV-Anlage 30 kW (Dachpacht)•Wissenschaftlicher Messbericht www.passiv.de

Energiekennwerte PH-Schule ohne Turnhalle

•8.785 m2

•40.347 m3

BruttogeschossflächeBruttorauminhalt

•Schule und KiTa 6.100 m2,

•Energiebezugsfläche Schule und KiTa 5.540 m2, •A/V = 0,35•Turnhalle 1.600 m2

Nutzflächen NGF

•400 Grundschüler in 16 Klassen•100 - 125 Kinder KiTa,•50 Personen Schule, KiTa, Verwaltung,

Nutzer

Grundschule Riedberg - Daten 2

•Gesamtprojektkosten: 16,7 Mio € brutto•Baukosten (nach DIN 276: 300+400) br.: 11,1 Mio €•spezifische Baukosten netto: 1110 €/ m2

•BJ: 2004, Bauzeit 14 Monate•Projektdarstellung:•www.stadt-frankfurt.de/energiemanagementProjekte

KostenDaten

•3 Passivhaus-Anlagen (2x4800 m3/h, 1x 2800 m3/h)•3 weitere Anlagen: Küche, Speisesaal, Turnhalle

•alle Anlagen: Kreuz-Gegenstrom-Wärmetauscher mit WRG eff. Wärmebereitstellungsgrad 74- 84% nach PHI•Volumenstromregler, z.T. mit CO2- oder Mischgasfühler

Lüftung/Wärmerück-

gewinnung

•Heizkörper (Turnhalle Deckenstrahlplatten) und Lüftung mit WRG und Frostschutzregister, Einzelraumregelung (für Komfort)

•vollautomatische Holz-Pelletkessel (2x60 kW)

Deckung der Heizlast:

Grundschule Riedberg - Daten 3•Mehrkosten ca. 5%-8% je nach Bezugsrahmen•Amortisation Riedberg, zu EnEV-30% 2003: 38 a•Neubau Preungesheim zu EnEV 2006: 8 a•Neubau Preungesheim zu EnEV-30%: 16 a

Kosten Passivhaus

•Bauherr: Stadtschulamt Stadt Frankfurt

•Architektur: Architekturbüro 4a, Stuttgart•Energetische Qualitätssicherung, Energiekonzept: Passivhaus-Institut, Transsolar•Haustechnik: ICZR •Projektsteuerung/Energiemanagement:

Hochbauamt Stadt Frankfurt

Beteiligte

•Deutsche Bundesstiftung Umwelt: 250 T€(Messkonzept und Investition)

•Land Hessen: 10 T€ (Pelletheizung)

Förderung

Lageplan

Ansicht Haupteingang NO

Innenansicht Schulhof

Klassenraum

Mehrinvestition, Betrachtung zu EnEV 2007 – 30%

(KfW 60/NEH-Standard), Grundschule Riedberg

Von 16,7 Mio € Gesamtkosten brutto

5,3 %Anteil

Ca. 900.000 €124.400118.600658.600Summe

3 Lüftungsanlagen mehr, weniger Aufwand statische Heizung, GLT, Heizungszentrale

29.60028.200156.700Lüftung/Wärmever-sorgung

3600 m228.00026.700148.500Dach und Aufbauten

2560 m29.0008.60047.700abgehängte Decken

1780 m2, PH-Verglasung 75-100€/m2

25.90024.700137.000ElementierteAW/Fenster

2160 m2, Dämmung 1,3€/cmm2, erhöhte Fassadenstatik

23.60022.500124.800Außenwand

verlängerte Frostschürzen mit Dämmung, Bodendämmung

8.3007.90043.900Gründung

BemerkungMWstNK 18%nettoBauteil

Verbrauchswerte Grundschule Riedberg

Heizwärmeverbrauch Schule und KT 2008: 14,9 kWh/m²a

Stadtverordnetenbeschluss 2007

Leitlinien zum wirtschaftlichen Bauen

Gesamtkostenberechnung

Grundschule PreungesheimGrundschule, Kindertagesstätte und

Jugendhaus Preungesheim Ost,

Frankfurt/M

Planung: Cheret und Bozic Architekten

Stuttgart

Baujahr 05/2006-08/2007

9.680 qm BGF

Baukosten: 1.110 € / qm BGF

Bau der zweiten

Passivhausschule in

Frankfurt/M

Gesamtkosten - Grundschule Preungesheim – 1

1. Gesamtkosten Konzeption und Gestaltung: Hochbauamt der Stadt Frankfurt, Abteilung Energiemanagement

A. Allgemeine Daten

A1 Liegenschaftsbezeichnung Grundschule Preungesheim A2 Unterab. A3 Gebäudebezeichnung Grundschule, KT, Jugenhaus, Turnhalle A4 Str.-Nr.

A5 Straße Boskooppstraße A6 Haus-Nr.

A7 Betrachtungszeitraum 40 a A8 Währung €

A9 Kapitalzins 3,5% A10 Annuitätsfaktor 0,05

A11 Preissteigerung Ene./son. 5% 3% A12 Mittelwertfaktor Ene./son. 2,55 1,70

B. Varianten Bezeichnung

B0 EnEV EnEVB1 EnEV - 30% EnEV - 30% B2 Passivhaus PassivhausB3 Variante 3

B4 Variante 4

C. Kenngrößen EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4

C1 Bezugsfläche (NGF) 6.723 6.723 6.723 6.723 6.723 m²

C2 Personenzahl 550 550 550 550 550 P

C3 spez. Heizwärmebedarf 172 104 17 kWh/m²a

C4 Heizzahl Kessel+Verteilung 96% 96% 89% %

C5 spez. Strombezug 14 13 13 kWh/m²a

C6 spez. CO2-Emissionen 45 30 10 kg/m²a

C7 spez. Trinkwasserbezug 3,87 3,87 3,87 m³/P a

Gesamtkosten - Grundschule Preungesheim - 2

D. Kapitalkosten EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4

D1 Investitionskosten (DIN 276) 19.671.071 20.109.911 21.846.895 €

D2 Zuschüsse/Erlöse €

D3 Eigenkapitaleinsatz 19.671.071 20.109.911 21.846.895 0 0 €

D4 Kapitalkosten 921.143 941.692 1.023.031 0 0 €/a

D5 spez. Kapitalkosten 137 140 152 0 0 €/m²a

E. mittl. Betriebskosten EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4

E1 Personal+Reinigungskosten 81.477 81.477 81.477 €/a

E2 Wartung+Instandhaltung 203.053 207.036 223.423 €/a

E3 Heizkosten 81.438 50.330 3.781 0 0 €/a

E4 Stromkosten 27.030 24.460 24.800 €/a

E5 Wasserkosten 8.246 8.246 8.246 €/a

E6 Verwaltung+Versicherung €/a

E7 heutige Betriebskosten 401.242 371.548 341.726 0 0 €/a

E8 mittl. Betriebskosten 773.998 694.868 604.845 €/a

E9 spez. Betriebskosten 115 103 90 0 0 €/m²a

F. Umweltfolgekosten EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4

F1 CO2-Emissionen (50 €/to) 15.280 10.194 6.730 0 0 €/a

F2 Trinkwasser (1 €/m³) 2.130 2.130 2.130 0 0 €/a

F3 Umweltfolgekosten 17.410 12.324 8.860 0 0 €/a

F4 spez. Umweltfolgekost. 3 2 1 0 0 €/m²a

G. Gesamtkosten EnEV EnEV - 30% Passivhaus Variante 3 Variante 4

G1 Gesamtkosten 1.712.551 1.648.885 1.636.736 0 0 €/a

G2 spez. Gesamtkosten 255 245 243 0 0 €/m²a

G2 Amortisationszeit (Basis: Variante 1) 5,9 16,3 a

Heizwärmebedarf - Grundschule Preungesheim – 1

4.3 Heizwärmebedarf Konzeption und Gestaltung: Hochbauamt Frankfurt auf der Basis des Leitfadens Heizenergie im Hochbau des Landes Hessen

A. Allgemeine Daten

A1 Liegenschaftsbezeichn. Grundschule Preungesheim A2 Unterab..

A3 Gebäudebezeichnung Grundschule, KT, Jugenhaus, Turnhalle A4 Str-Nr.

A5 Straße Boskooppstraße A6 Haus-Nr. A7 Passivhaus PassivhausA8 Energiebezugsfläche 5.396 m² A9 Raumtemperatur 20 °C

A10 Länge der Heizperiode 207 d/a* A11 Heizgradtage 3.193 Kd/a*

E. Transmission Fläche x U-Wert x AL-Faktor x HGTx0,024 = Verlust sp. Verlust

(m²) (W/m²K) (-) (kKh/a*) (kWh/a*) (kWh/m²a*)

E1 Bodenplatte 2.729 0,14 0,5 76,6 14.743 2,7E2 Boden nach außen 253 0,15 1,0 76,6 2.949 0,5E3 Wand gegen außen 3.399 0,13 1,0 76,6 35.023 6,5E4 Wand gegen Keller/Erde 611 0,16 0,5 76,6 3.747 0,7E5 Wärmebrücke 294 0,69 0,5 76,6 7.720 1,4E6 Dach gegen außen 2.973 0,09 1,0 76,6 21.187 3,9E7 Fenster horizontal 0 0,80 1,0 76,6 0 0,0E8 Fenster Süd 456 0,80 1,0 76,6 27.883 5,2E9 Fenster Ost 288 0,80 1,0 76,6 17.592 3,3E10 Fenster West 251 0,80 1,0 76,6 15.337 2,8

E11 Fenster Nord 149 0,80 1,0 76,6 9.122 1,7

E14 Summe Transmission 11.403 m² 155.302 28,8

F. Lüftung Volumen x Luftw. x sp. Wärme HGTx0,024 = Verlust sp. Verlust

(m³) (1/h) (Wh/m³K) (kKh/a*) (kWh/a*) (kWh/m²a*)

F1 Lüftung 13.288 0,16 0,33 76,6 55.327 10,3

G1 Bruttonutzwärmebedarf = Summe Transmission + Lüftung 210.629 39,0

G2 Wärmebedarf nach DIN 4701 88 kW

Heizwärmebedarf - Grundschule Preungesheim - 2

H. Freie Wärme Fläche Stromv. x Faktor fe x HT/365 = Gewinn sp.Gewinn

(m²) (kWh/m²a) (-) (a/a*) (kWh/a*) (kWh/m²a*)

H1 Abwärme Elektrizität 5.396 12,8 0,7 0,57 27.363 5,1Personen x Wärmea. x Aufenthalt x HTx0,001 = Gewinn sp.Gewinn

(P) (W/P) (h/d) (d/a*) (kWh/a*) (kWh/m²a*)

H2 Abwärme Personen 550 70 5 0,21 39.848 7,4

Solare Einstrahlung Fläche x g-Wert x fr x fb x Globalstrahl. = Gewinn sp.Gewinn

(m²) (-) (-) (kWh/m²a*) (kWh/a*) (kWh/m²a*)

H4 durch horiz. Fenster 0 0,52 0,57 331 0 0,0H5 durch Süd-Fenster 456 0,52 0,57 353 47.458 8,8H6 durch Ost-Fenster 288 0,52 0,57 212 17.982 3,3H7 durch West-Fenster 251 0,52 0,57 217 16.046 3,0H8 durch Nord-Fenster 149 0,52 0,57 121 5.322 1,0

H9 Summe Strahlung 1.144 m² 86.807 16,1

H10 Freie Wärme = Abwärme Elektrizität + Personen + Strahlung 154.018 28,51 - ( 0,3 x Freie Wärme / Bruttonutz.) = Gewinnfaktor

H12 Gewinnfaktor 1 - ( 0,3 x 154.018 210.629 0,78

Wärmegewinn Freie W. x Gewinnfak. = Gewinn sp.Gewinn

H13 Wärmegewinn 154.018 0,78 120.231 22,3

I. Heizwärmebedarf Brutton.- Wärmegew.= Bedarf sp. Bedarf

I1 Heizwärmebedarf 210.629 120.231 90.398 16,8K1 Grenzwert Heizwärmebedarf 75,0

K2 Grenzwert erreicht? ja

Erfahrungen mit Passivhausprojekten

• Bislang wurden in Passivhausbauweise fertiggestellt:– 2 Schulen

– 5 Turnhallen

– 7 Kindertagesstätten

– 1 Jugendhaus

• Weitere 58 Passivhausprojekte befinden sich in Planung bzw. im Bau

Grundschule Atterberry mit Turnhalle und KindertagesstätteValentin-Senger-Strasse,

60389 Frankfurt/ M

Planung: Baufrösche Kassel

Baujahr: 06/2009-11/2010

BGF: 8.314 m2

Baukosten: 1.460 € / qm BGF

2009/2010:

Bau der dritten

Passivhausschule in

Frankfurt/M

• Die Mehrkosten (300 + 400) liegen gegenüber der EnEV 2007 zwischen 5 und max. 10 %

• Die Nutzerzufriedenheit ist in der Regel sehr hoch

• Die prognostizierten Verbrauchswerte wurden im wesentlichen eingehalten

• Die CO2-Konzentrationen in der Raumluft liegen deutlich unter den Werten von Gebäuden mit Fensterlüftung

Erfahrungen mit Passivhausprojekten

www.stadt-frankfurt.de/energiemanagement

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