Projekt 25044/01

Energieoptimierte Generalsanierung einer Kindertagesstätte mit Hilfe von Vakuumisolationspaneelen (VIP) und innovativen Latentwärmespeichern

Projektträger

Stadt Nürnberg Hochbauamt Kommunales Energiemanagement
Marientorgraben 11
90402 Nürnberg
Telefon: 0911/231-1981

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Stadt Nürnberg plante die Generalsanierung und den Umbau der Kindertagesstätte in der Reutersbrunnenstraße 40 in Nürnberg. Bei diesem Gebäude gab es ein besonders großes Energieeinsparpotential.
Im Ergebnis der energetischen Sanierung sollten für das sanierte Gebäude die Anforderungen der Energieeinsparverordnung 2002/2007 bezüglich des Primärenergiebedarfs und des spezifischen Transmissionswärmeverlustes jeweils mindestens 30% bis 40% unter dem Niveau eines Neubaus liegen. Die tatsächlichen Verbrauchskennwerte für Heizung und Strom sollten gegenüber der Bestandsituation um mindestens 60% bis 70% reduziert werden. Die durch den Gebäudebetrieb verursachten energiebedingten CO2-Emissionen sollten dementsprechend ebenfalls wesentlich gegenüber der Bestandsituation reduziert und damit das Klima und die Umwelt entlastet werden. Die Funktionalität, die Behaglichkeit und der Komfort, sowohl in thermischer, als auch in akustischer und visueller Hinsicht, sollten für die Kinder und die Mitarbeiter umfassend verbessert werden.
Insgesamt sollte mit der Sanierung des Gebäudes gezeigt werden, dass es möglich ist, auch unter sehr schwierigen Ausgangsbedingungen (Bestandsituation, ganzheitlicher Ansatz) eine energetisch anspruchsvolle Sanierung weit unter bauordnungsrechtlichem Neubauniveau umzusetzen und dabei alle Anforderungen von Funktion und Nutzung qualitativ anspruchsvoll zu realisieren.
Die Möglichkeiten der sinnvollen Integration erneuerbarer Energien, die Anwendung neuer Technologien und der Einsatz neuer Materialien sowie die dabei gemachten praktischen Erfahrungen und tatsächlichen Auswirkungen sollten beschrieben und bewertet werden können.
Nach Abschluss der Sanierung sollte mittels thermografischer Untersuchung und Blower-Door-Test die Ausführungsqualität der Gebäudehülle überprüft werden. Eine umfassende messtechnische Begleitung sollte zur Betriebsoptimierung und zum Langzeitmonitoring (mindestens 3 Jahre) eingerichtet werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie baulichen Planungen werden durch das Hochbauamt selbst durchgeführt. Bereits in der Vorplanungsphase wurden vom Kommunalen Energiemanagement des Hochbauamtes (KEM), welches ein interdisziplinär zusammengesetztes Planungsteam darstellt, gemeinsam mit den Architekten die Ziele formuliert und ein umfassender integraler Planungsprozess begonnen, in den ab der Entwurfsplanung ein externes TGA-Ingenieurbüro und ab der Ausführungsplanung zusätzlich ein externes Bauphysikbüro einbezogen wurden. Zweite Phase ist die Bauphase und die dritte Phase das Monitoring durch KEM.


Ergebnisse und Diskussion

Es ergaben sich nach anfänglichen Problemen mit der Heizungshydraulik gute thermische Behaglichkeiten während der Winterzeit in den Gruppenräumen bzw. in der Aula, die Raumlufttemperaturen lagen überwiegend um die 23°C. Die Raumluftfeuchte pendelte in einem akzeptablen Bereich zwischen 29 und 41 % r. F.
Im Sommer 2011 konnte eine noch zufriedenstellende Behaglichkeit erreicht werden. Im Juli und August 2011 wurden z. T. Temperaturspitzen von 28°C gemessen. Hier spielt allerdings das Lüftungs- und Verschattungsverhalten der Nutzer eine wesentliche Rolle.
Die gemessenen CO2-Konzentrationen lagen bei Aula EG und Garderobe/Flur OG unter dem Grenzwert von 1.400 ppm (mit Lüftungsanlagenbetrieb). Problematischer erscheinen die Gruppenräume, da hier nur über Fenster gelüftet werden kann und hier bei Vollbelegung CO2-Spitzen bis 1.800 ppm auftraten.
Wichtige Korrekturen sind am Heizungssystem erforderlich, um die Solar-/Latentanlage effizienter einzu-binden und zukünftig höhere (solare) Wärmegewinne zu erzielen.
Die Energiebilanz ergibt einen Primärenergiewert über alle Medien (Wärme, Strom) von 186 bzw. 194 kWh/m²a im ersten bzw. zweiten Betriebsjahr; als Zielanforderung waren 148 kWh/m²a geplant. Vor der Sanierung betrug der Wert noch sehr hohe 355 kWh/m²a.
Die energiebedingten CO2-Emissionen liegen mit 50 bzw. 52 t/a leicht über dem Planungsziel von 39 t/a und deutlich unter dem Ausgangszustand von 91 t/a.
Der witterungsbereinigte Heizenergieverbrauch belief sich vor der Sanierung auf 339 MWh/a (264 kWh/m²a). Außerdem wurden 31,5 MWh/a Strom verbraucht (25 kWh/(m²a). Die genannten Verbrauchswerte wurden aus dem Durchschnitt der Jahre 2004 bis 2007 ermittelt.
Nach der Generalsanierung ging der Heizenergieverbrauch im ersten Betriebsjahr (Zeitraum 15.09.2010 bis 30.09.2011) auf 139,5 MWh/a (107,73 kWh/m2a), im zweiten hochgerechneten Betriebsjahr auf 147,1 MWh/a (113,56 kWh/m2a) deutlich zurück. Das reale Sanierungsziel waren 79 kWh/m²a.
Der Stromverbrauch stieg im ersten Betriebsjahr auf 33,5 MWh/a (26 kWh/m2a), im zweiten Betriebsjahr auf 34,6 MWh/a (27 kWh/m2a) leicht an. Ziel waren hier 22 kWh/m²a.
Die aktuellen Mehrverbräuche zeigen die Notwendigkeit einer weiteren Monitoringphase.
Die Mehrkosten für die energetisch verbesserte Sanierungsausführung betrugen ca. 115.000 EUR, dies entspricht ca. 4,6 %. Die statische Wirtschaftlichkeitsberechnung ergibt eine Amortisationszeit dieser Mehrkosten gegenüber der Standardvariante nach EnEV 2007 von 6 Jahren.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Vorstellung des Projekts bei einschlägigen Kongressen und Tagungen, z. B. Energietag der Bayerischen Ingenieurekammer Bau in Nürnberg und Passau 2008, Institut für Städtebau und Energie Berlin 2008, Kongress der kommunalen Energiebeauftragten DiFu Goslar 21./22.03.2011, Tagung Energieeffizienz in Brandenburger Kommunen 21.06.2011, Tagung Bayerische Landesbank - Kommunales Energiemanagement und energetische Gebäudesanierung 16.05.2012.
Erstellung einer Broschüre/Projektinfo (Reihe des Kommunalen Energiemanagements Nürnberg), Verteilung an alle Projektbeteiligten (in Vorbereitung), Infotafel im Gebäude (in Vorbereitung).


Fazit

Das in den ersten beiden Betriebsjahren von KEM in Zusammenarbeit mit dem Nutzerpersonal durchgeführte Monitoring konnte zeigen, dass sich das geplante Sanierungskonzept im Wesentlichen bewährt hat. Das Gebäude wird von allen Nutzern sehr gut angenommen. Es ergaben sich überwiegend hohe Behaglichkeiten und Raumluftqualitäten. Punktabzug gibt es jedoch für die Heizungstechnik. Die Energieverbräuche von Wärme und Strom und damit auch die primärenergetische Bewertung der KiTa sind zwar noch höher als die ursprünglichen Zielwerte, aber deutlich geringer als bei einer EnEV-Standardbauweise.
Die Anforderungen der EnEV 2007 an einen Altbau werden um 68 %, an einen Neubau um 55 % unterschritten. Selbst die Anforderungen der EnEV 2009 an einen Altbau werden noch um 26 % unterschritten. Nur die Anforderungen an einen Neubau nach EnEV 2009 werden um etwa 3 % überschritten.
Für eine weitere Senkung der Verbräuche in Richtung der gesetzten Ziele ist die Monitoringphase noch mind. ein Jahr weiter zu betreiben, um die noch möglichen Optimierungsmaßnahmen umsetzen zu können. Dazu gehört auch der lange überfällige Umbau der Solar-/Latenteinbindung als zentrales Element.
Das Sanierungskonzept war hinsichtlich des Wärmeschutzes die richtige Lösung. Aber auch für den anlagentechnischen Teil waren die konzipierten Maßnahmen geeignet, eine hohe Energieeffizienz zu erreichen. Dass die anspruchsvollen Ziele im Verbrauch und insbesondere bei der Funktion der Solar-/ Latentanlage nicht in dem Maße, wie gewollt, erfüllt wurden, liegt weniger an der Technologie als an der nicht in allen Punkten zufriedenstellenden Umsetzung von Seiten Planungsbüro bzw. Heizungsfirma.