Projekt 18023/02

Entwicklung ganzheitlicher Sanierungsstrategien im Verwaltungsbau der 60er und 70er Jahre am Beispiel des Hochhauses BS4 – Ergänzung des bisherigen Projektes einer Langzeitmessung

Projektträger

Technische Universität BraunschweigInstitut für Gebäude- und Solartechnik (IGS)
38106 Braunschweig

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Für das dreizehnstöckige Bürohochhaus BS4 (Baujahr 1975/76) in Braunschweig war ein ganzheitliches Sanierungskonzept zu entwickeln, das auf das gesamte Gebäude angewendet werden kann. Das Projekt Komfort- und energiegerechte Sanierung im 10. OG des Gebäudes (AZ 12176) kam zu dem Ergebnis, dass bei der Sanierung im laufenden Betrieb die Sanierungsziele für das Hochhaus nur mit einer Doppelfassade auf den wetterbeaufschlagten Seiten erreicht werden können. Daraufhin wurde eine realisierte Demonstrationsdoppelfassade für den Sommer- und Winterbetrieb bezüglich des Öffnungsgrads, der Geschossigkeit und der Lüftungsstrategie optimiert wurde (AZ 18023/01). Unter dem Az 18023/02 schließt eine Langzeitmessung mit dem Ziel an, die bisher gewonnen Erkenntnisse in optimierter Klappenstellung und Lüftungsstrategie zu validieren und zu verifizieren.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden· Winterliche Übertemperaturen im Fassadenzwischenraum:
Die Pufferwirkung des Fassadenzwischenraums soll am Beispiel der am BS4 installierten Doppelfassade quantifiziert werden. Die Auswertemethodik stützt sich dabei im wesentlichen auf die Ermittlung von Übertemperaturen in der Fassade als Differenz zwischen Außentemperatur und den Temperaturen im Fassadenzwischenraum. Mit Hilfe von Diagrammen und Trendlinien werden die ermittelten Daten analysiert und zueinander ins Verhältnis gesetzt.
· Eine Berechnung gibt das energetische Einsparpotential durch die Vorerwärmung des Fassadenzwischenraums an. Sommerliche Übertemperaturen im Fassadenzwischenraum:
Die Untersuchung soll belegen, dass mit der statisch-passiven Doppelfassade und dem Sonnenschutz im Zwischenraum der Schutz vor sommerlicher Überhitzung der Büroräume zu gewährleisten ist und die Anzahl der sommerlichen Überhitzungsstunden auf weniger als 5% der Jahresarbeitszeit zu reduzieren sind.
· Übertemperaturen im Fassadenzwischenraum über das Jahr:
Die thermische Behaglichkeit in den an die Doppelfassade angekoppelten Büroräumen ist über das Jahr hinweg zu gewährleisten. Zur Überprüfung werden die Raumtemperaturen in einem Diagramm über die Außentemperatur aufgetragen und mit den Zulässigkeitsbereichen der Raumtemperatur nach DIN1946 Teil 2 [10] verglichen.


Ergebnisse und Diskussion

· Winterliche Übertemperaturen im Fassadenzwischenraum:
Die Langzeitmessung bestätigt das Ergebnis der Parameterstudie, dass der Fassadenzwischenraum mit sinkenden Außentemperaturen einen größer werdenden thermischen Puffer ausbildet, der zur Verringerung der Transmissionswärmeverluste und Lüftungswärmeverluste beiträgt. Bei einer mittleren Übertemperatur von 0,6 K über die Heizperiode liegt die Reduzierung des Wärmestroms in den Fassadenzwischenraum bei 3,5%. Das Einsparpotential für den Heizwärmebedarf des sanierten Gesamtgebäudes wird auf 11.902 KWh/a beziffert, womit der Gesamtheizwärmebedarf von 562.030 KWh/a [1] um 2% reduziert werden kann. Höhere Einsparungen sind nur durch eine Reduzierung des Öffnungsanteils von 5 % in der Sekundärfassade möglich, widersprechen aber dem Ziel, den sommerlichen Überhitzungsschutz auch ohne manuell oder motorisch betriebene Fassadensysteme zu gewährleisten.
· Sommerliche Übertemperaturen im Fassadenzwischenraum:
Für die gemessenen Temperaturen des Sommers 2004 ist festzustellen, dass die Übertemperaturen in der Doppelfassade die Behaglichkeit in den Büros nicht einschränken, da das Niveau der Raumtemperaturen auch an heißen Tagen mit etwa 4 K Temperaturdifferenz deutlich unter dem der Außentemperatur liegt. Darüber hinaus liegen alle Rauminnentemperaturen im Zeitraum mit funktions-fähigen Sonnenschutz unter dem Grenzwert von 26°C. Es stellt sich eine mittlere Übertemperatur im Fassadenzwischenraum bei Außentemperaturen größer 24°C auf etwa 2 K ein.
Für die Validierung lassen sich zusammenfassend folgende Aussagen treffen:
- Eine Temperaturschichtung in der Doppelfassade kann durch geschossweise angeordnete Öffnungen weitgehend verhindert werden.
- Eine Reinfiltration warmer Luft aus dem Zwischenraum des 3.OG in das 4.OG konnte nicht nachgewiesen werden, was die übereinander liegende Anordnung der Zu- und Abluftöffnungen in der Doppelfassade ausführbar macht.
- Der sommerliche Überhitzungsschutz mit der statisch-passiven Doppelfassade ist mit den Ergebnissen der Langzeitmessung unter Einbeziehung der Parameterstudie gewährleistet.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Rozynski, M., Fisch, M. N., 4. Wiss. Symposium Solarenergieforschung in Niedersachsen, 08 2002
Rozynski, M., Fisch, M. N., ISES Solar World Congress 2003, 14.-19.Juni Göteborg
Rozynski, M., Fisch, M. N., TAB Technik am Bau 08/2003
Rozynski, M., Fisch, M. N., CCI Tagung, Nov. 2004, Karlsruhe


Fazit

Eine Doppelfassade eignet sich zur Sanierung hoher Büro- und Verwaltungsgebäude insbesondere, wenn
· die Sanierung im laufenden Betrieb erfolgen soll,
· der Erhalt einer Bestandsfassade sinnvoll ist,
· ein Sonnenschutz windgeschützt zu integrieren ist,
· Anforderungen an den Schallschutz bestehen,· der Witterungsschutz zu verbessern ist,
· die Investitionskosten gering gehalten werden sollen.
Der sommerliche Überhitzungsschutz ist mit einer Doppelfassade und Sonnenschutz im Fassadenzwischenraum gegeben. Die baulichen Maßnahmen kommen dabei ohne manuell oder motorisch betriebene bewegliche Konstruktionen aus; rein statisch passive Doppelfassadensysteme sind praktikabel. Photovoltaik kann sinnvoll in die Sekundärfassade integriert werden.
Die Gebäudetechnik gründet mit dem Doppelfassadenkonzept auf der natürlichen Lüftung, bzw. Querlüftung, mechanische Belüftung und Kühlung werden nur für Sondernutzungen eingesetzt.
Das Modellprojekt der Doppelfassade weist nach, dass eine energetisch nachhaltige und ressourcenschonende Sanierung zur Schaffung komfortgerechter Arbeitsplätze unter Aufwertung der städtebaulichen Außenwirkung möglich ist.

Übersicht

Fördersumme

9.368,00 €

Förderzeitraum

30.01.2004 - 30.04.2005

Bundesland

Niedersachsen

Schlagwörter

Klimaschutz
Kulturgüter
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik