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Sanierung Volksschule Mäder

Standort: Mäder, Vorarlberg, Österreich

Art des Gebäudes
Art der Benutzung: VolksschuleMaeder_CIPRA
Total Nutzfläche: 2‘410m² (vorher 1‘170 m²)
Anzahl Stockwerke (inkl. Erdgeschoss): 3
Verwendeter Energieträger für die Heizung: Biomasse
Heizung: Bodenheizung
Brauchwassererwärmung: kein Bedarf
Lüftungssystems: hocheffizient Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung
Energieverbrauch: 14 kWh/m²/Jahr (vorher 91 kWh/m²/Jahr)

Eigentümer und Kosten
Eigentümers: Gemeinde  Mäder
Jahr Sanierung und Umbau: 2010
Kosten Sanierung:  4‘900‘000  €

Kurzbeschrieb des Pilotprojekts
Das gesamte Gebäude wird durch kontrollierte Be- und Entlüftung und eine Radiatorenheizung beheizt und belüftet. Die hervorragende Luftqualität im Gebäude erhöht die Konzentrationsfähigkeit der Schüler. Durch die ökologische Bauweise wird garantiert, dass nur Baustoffe zum Einsatz kommen, die das Wohlbefinden unterstützen ein optimales Lernumfeld für die Schüler darstellen.
Für die energetisch-ökologische Begleitung wird das vom Vorarlberger Umweltgemeindeverband in Zusammenarbeit mit dem Energieinstitut und der FA Spektrum angebotene Servicepaket: „Nachhaltig: Bauen in der Gemeinde“ in Anspruch genommen.
Während sich der Umbaute Raum von 4‘444 m³ auf 9‘724 m³ erhöht, reduziert sich der Heizenergiebedarf von 91‘000 kWh/a auf 14‘000 kWh/a. Das heisst, statt 113 Raummeter Hackschnitzel werden künftig nur mehr 18 Raummeter pro Winter verbraucht. Auf die Kubatur gerechnet ist das mehr als eine Faktor 10 Sanierung und das bei einem Gebäude, das deutlich besser war als der Durchschnitt.

Qualität von Prozess und Planung

a)    Entscheidungsfindung and Zielermittlung
Die energetischen und ökologischen Ziele wurden bereits für den Architekturwettbewerb grundsätzlich definiert. Die Kriterien wurden dabei auf technische Umsetzbarkeit und Wirtschaftlichkeit geprüft. Eine detaillierte Zielformulierung erfolgte nach dem Architekturwettbewerb gemeinsam mit dem Bauherrn und Planungsteam.

b)   Vorgaben für energetische Massnahmen
Als energetisches Niveau wurde Passivhausstandard definiert (Nachweis über PHPP).

c)    Standardisierte Berechnung der Rentabilität
Es wurden keine Wirtschaftlichkeitsabschätzungen durchgeführt

d)    Produktmanagement – Verwendung von emissionsarmen Produkten
Ein Chemikalienmanagement wurde durchgeführt. Alle Gewerke wurden nach den ÖkoBauKriterien (veröffentlicht auf baubook.info/oea) ausgeschrieben. Die Handwerker mussten die einzusetzenden Produkte deklarieren. Auf der Baustelle fand eine ökologische Fachbauaufsicht statt.

e)    Planerische Unterstützung bei energetischer Optimierung
Das Energieinstitut unterstützte die Planer und Fachplaner bei der energetischen Optimierung.

f)     Information der Benutzer
Die Benutzer und facility manager wurden von der Gemeinde in den Planungsprozess eingebunden.

Umsetzung des Servicepakets
Bei dem Bauvorhaben ist geplant das neue im MountEE-Programm entwickelte Modul 5 “Betrieb & Wartung” zu testen.
Das Ziel des zukünftigen Moduls 5 ist es, die Gemeinden auch nach der Neubau- bzw. der Sanierungsphase zu betreuen. Sie sollen darin unterstützt werden, dass das gebaute oder sanierte Gebäude auch die geplanten Energieverbräuche erreicht, die zuvor in der Beratung berechnet und prognostiziert wurden.
Ein weiteres Ziel ist es, auch die Bauend-, die Unterhalts- und die Grundreinigung von Gebäuden so durchzuführen, dass der Schadstoffeintrag in Innenräume minimiert wird.  Selbstverständlich ist dabei die Erfüllung der eigentlichen Aufgaben der Reinigung – nämlich Werterhaltung, Verschönerung der Oberflächen und Einhaltung der hygienischen Anforderungen – sicherzustellen.
Die Reinigung soll für den Bauherrn auch wirtschaftlich durchgeführt werden können.

A. Energieevaluierung

Warum Energieevaluierung?
Die Notwendigkeit, ein Gebäude auch nach der Planungs- und Bauphase zu betreuen, liegt vor allem in der immer komplexer werdenden Gebäudetechnik sowie dem – besonders bei hocheffizienten Gebäuden – steigenden Einfluss des Benutzerverhaltens auf die Energieverbräuche.
So hat besonders die Einstellung und Parametrisierung der Gebäudetechnik einen hohen Einfluss auf den Energieverbrauch sowie den Komfort innerhalb des Gebäudes. Während der Inbetriebnahme der technischen Systeme werden vor allem die Funktionsweise sowie die Sicherstellung des reibungslosen Betriebs im Fokus gesehen. Inwieweit diese Konfigurationen der technischen Systeme aber einem verbrauchsoptimierten Betrieb entsprechen, wird oftmals nicht hinterfragt bzw. kann oft auch erst dann richtig beantwortet werden, wenn die Nutzungszeiten sowie das Nutzungsverhalten feststehen. Diese können zwar in der Planung und bei den Einstellungen der Anlagen angenommen werden, entsprechen aber nicht immer dem tatsächlichen, sehr individuellen Verhalten der Nutzer.
Somit ist es eben oftmals erst deutlich nach Baufertigstellung und nach einer gewissen Eingewöhnungsphase der Nutzer möglich, die technischen Anlagen auf den optimalen Betriebspunkt einzustellen, der dann mit den Berechnungen korrespondiert.
Des Weiteren sind gerade auch die Energieverbräuche von Massivgebäuden im ersten Jahr nach Fertigstellung nicht repräsentativ, da viel Energie, einhergehend mit höheren Luftwechseln, für die Austrocknung des Bauwerks verwendet werden muss.

Vorgangsweise bei der Umsetzung beim Bauvorhaben VS Mäder
1.    Grundlage: Detaillierte Erfassung der Energieverbräuche

  • Getrennte Erfassung der wichtigsten Energieverbräuche gemäß Vorgabe KGA
  • Basis: Berechnungsmodell mit Eingabe der individuellen Nutzungsprofile und Haustechnikausstattung (PHPP-Berechnung)

2. Dokumentation der Energieverbräuche

  • Unterstützung bei Erfassung der Verbrauchs- und Berechnungsdaten manuell durch die Hauswarte bzw. Eingabe der Daten z.B. in das Tool http://www.energycontrol.at /
  • Ermittlung der tatsächlichen Einstellungen, Parametrisierungen sowie Bedingungen vor Ort: Temperaturniveau im Sommer und Winter, Luftwechsel, Nutzerverhalten etc.
  • Definition der Zeitintervalle für die Dokumentation

3. Auswertung Energieverbräuche

  • Vergleich Berechnungsdaten mit individualisierten Nutzungsprofilen
  • Parameterabgleich
  • Schwachstellenanalyse ggf. Durchführung weiterführender Messungen

4. Umsetzung von Verbesserungsmassnahmen

5. Kontrolle der Wirkung der durchgeführten Verbesserungsmassnahmen

Aktivitätenbericht
1.  Grundlage: Detaillierte Erfassung der Energieverbräuche

Zum Zeitpunkt als die Volksschule Mäder saniert wurde, waren leider die Anforderungen der  differenzierten Verbrauchserfassung im Kommunalgebäudeausweis für öffentliche Gebäude in Vorarlberg noch nicht so ausführlich gefordert wie es derzeit vorgegeben wird. Somit wurden „nur“ folgende Zähler installiert:

• Wärmemengenzähler Gesamtwärmeverbrauch bei der Wärmeübergabestation.
• Kältezähler – Grundwasser Volksschule.
• Stromzähler Tonbrennofen.
• Stromzähler Lüftungsanlage.
• Stromzähler Photovoltaikanlage (Energielieferant).
• Allgemeinstromzähler (Energielieferant).
• Trinkwasserzähler (Gemeinde).

Folgende Zähler sollten nachinstalliert werden:
• Wärmemengenzähler Radiatoren
• Wärmemengenzähler Fußbodenheizung
• Wärmemengenzähler Lüftung
• Wärmemengenzähler Warmwasserbereitung
• Wasserzähler für Warmwasserbereitung
• Stromzähler Serverraum
• Ggf. Stromzähler Beleuchtung, wird jedoch nachträglich schwer kostengünstig/ wirtschaftlich möglich sein.
• Stromzähler Grundwasserpumpen

2. Dokumentation der Energieverbräuche

Der Energieverbräuche der Zähler welche vorhanden sind, werden monatlich mittels Excel Tabellen erfasst.

3. Auswertung Energieverbräuche

Die Basis für die Energieauswertung wird die Zertifizierte PHPP Berechnung vom Jahr 2012  verwendet.

Wie in Tabelle 2 ersichtlich sind die Regelungsparameter für Heizung und Lüftung nicht auf ein Passivhaus abgestimmt. Für die Beheizung der Räume ist eine Heizleistung von 14,5 Watt/m² (lt. PHPP) notwendig.

Regelung der geforderten Raumluftqualität von 600 ppm je Unterrichtsraum und dergleichen gar nicht möglich, da mit einer Luftmenge von 600m³/h und maximaler Schüleranzahl eine Raumluftqualität von minimal 1.000 bis 1.200 m³/h möglich. Dadurch ist die Lüftungsanlage meist im Volllastbetrieb und versucht auch leere Unterrichtsräume auf eine Raumluftqualität von 600 ppm zu Be- und Entlüften.

4. Umsetzung von Verbesserungsmassnahmen

Fehleranalyse  – Vergleich aktuell eingestellte MSR Parameter mit Berechnungen,

Dimensionierungen usw. Nachjustierung der Parameter, welche von der MSR nicht

benutzerspezifisch (Nutzerverhalten) sondern als Default Werte. eingegeben wurden – ggf. zusammen mit der MSR Firma, sowie der Person welche die Haustechnik betreut.

5. Kontrolle der Wirkung der durchgeführten Verbesserungsmassnahmen

Nachmessung/Evaluierung nach der Heizsaison

Evaluationsbericht
1.   Grundlage: Detaillierte Erfassung der Energieverbräuche

Bei der Volksschule Mäder ist keine differenzierte Verbrauchserfassung möglich, da nur ein Hauptzähler bei der Wärmeübergabestation und keine Subzähler für die Heizgruppen Radiatoren und Fußbodenheizung sowie das Heizregister der Lüftungsanlage vorhanden sind. Die Energie, welche notwendig ist um das Warmwasser zu erzeugen, kann somit auch nicht erfasst und optimiert werden.

Nicht bewertet werden kann der Energieverbrauch, weil dazu ein Wärmemengenzähler notwendig ist, welcher nachinstalliert werden sollte.

Des Weiteren fehlt ein Stromzähler zur Erfassung des Energieverbrauchs vom EDV Server. Vor allem in Schulen ist es wichtig, den Stromverbrauch in den Schulferien zu erfassen und daraus Erfahrungen zu sammeln wie der Stromverbrauch während der Zeiten, in denen die EDV Anlage nicht oder wenig benötigt wird, reduziert werden kann.

Für die Erfassung des Energieverbrauches der Beleuchtung sind auch Stromzähler notwendig, da in Schulen durch optimierte Lichtsteuerung ein nicht unwesentlicher Anteil Strom eingespart werden kann. Jedoch ist der Energieverbrauch für Benchmark Auswertungen sehr interessant bzw. hilfreich.

2. Dokumentation der Energieverbräuche

Maeder_Tabelle 1 DE_def

 

 

 

 

 

 

 

3. Auswertung Energieverbräuche

Maeder_Tabelle 2 DE_def

 

 

4. Umsetzung von Verbesserungsmassahmen

Durch die Gebäude- und benutzerspezifische Anpassung der Regelungsparameter (siehe Tabelle 2) werden sich die Energiekosten sowie der Heizwärmebedarf reduzieren.

5. Kontrolle der Wirkung der durchgeführten Verbesserungsmassnahmen

Benchmark Tabelle z.B. Energiecontrol; Energiecockpit, Excel Tabelle

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B. Reinigung

Warum Optimierung der Reinigung?
Beispiele zeigen, dass der Einsatz von Chemie in der Reinigung durch entsprechende Maßnahmen um 75% reduziert werden kann. Darüberhinaus kann auch der Wasserbedarf um 20% reduziert werden.
Grundsätzlich sollte Reinigungschemie nur dort eingesetzt werden, wo diese tatsächlich erforderlich ist. Soweit möglich soll eine Reinigung mit Fasertechnologien erfolgen. Wenn chemische Produkte eingesetzt werden (müssen), sind Produkte zu verwenden, die den Anforderungen des Österreichischen Umweltzeichens bzw. des Europäischen Umweltzeichens entsprechen.
Bei reduziertem Chemieeinsatz in der Reinigung wird das Reinigen für das Reinigungspersonal auch einfacher. Insbesondere können dadurch die chemiebedingten Belastungen des Personals drastisch reduziert werden.
Bereits in der Vorplanungs- und Planungsphase von Bauvorhaben sollen die Weichen für eine optimierte Reinigung gestellt werden: Schwer bzw. nur mit Einsatz von Chemie reinigbare Oberflächen sollen vermieden werden, entsprechende Reinigungsräume für die Durchführung einer effizienten Reinigung sollen vorgesehen werden. 

Vorgangsweise bei der Umsetzung beim Bauvorhaben VS Mäder (es sollen alle Planungs- und Ausführungsschritte nachträglich optimiert werden) 

1.    Optimierung der Planung aus Reinigungssicht

  • Formulierung von Grundsätzen beim Architekturwettbewerb
  • Stellungnahme bei der Einreich- und Detailplanung
  • Verschiedene reinigungsrelevante Aspekte im ökologischen Programm mit aufnehmen (z.B. WC-Trennwände hängend, Garderobe gut reinigbar, Möglichkeiten zur Fensterreinigung)

2.    Sichtung Materialliste

  • Kommentierung der Materialliste (Oberflächen)  des Architekten unter folgenden Aspekten: Wie oft müssen die Oberflächen gereinigt werden, wie chemikalienintensiv hat die Reinigung zu erfolgen und wie ist die zu erwartenden Lebensdauer der Bauprodukte.

3.    Unterstützung bei der Ausschreibung der Bauendreinigung

  • Mitarbeit bei der Erarbeitung eines Konzeptes für die Bauendreinigung
  • Kriterien für Bauendreinigung vorgeben
  • Externe Begleitung der Bauendreinigung

4.    Erstellung eines Reinigungs- und Pflegekonzepts für die Unterhaltsreinigung

  • Erstellung eines Konzeptes für alle Räume, Oberflächen und Nutzungen

5.    Definition von Kriterien für Reinigungsprodukte und Fasern

  • In Anlehnung an die Kriterien des Österreichischen Umweltzeichens bzw. des Europäischen Umweltzeichens

Evaluationsbericht

 1.   Optimierung der Planung aus Reinigungssicht

  • Der Gebäudewart war als beratendes Mitglied beim Architektenwettbewerb involviert und konnte sich grundsätzlich zu Reinigungsthemen äußern und diese bei der Jury entsprechend einbringen.
  • Die vom Architekt gewählte Materialisierung liess eine effiziente und umweltfreundliche Reinigung zu.
  • Bei der Materialisierung wurde auf eine gute Reinigung Rücksicht genommen. Der Gebäudewart war bei der Formulierung des ökologischen Programms mit involviert.

2.   Sichtung Materialliste

Kommentierung der Materialliste (Oberflächen) des Architekten unter folgenden Aspekten: Wie oft müssen die Oberflächen gereinigt werden, wie chemikalienintensiv hat die Reinigung zu erfolgen und wie ist die zu erwartenden Lebensdauer der Bauprodukte.

3.   Unterstützung bei der Ausschreibung der Bauendreinigung

Hier gab es ein klares Bekenntnis der politischen Entscheidungsträger zu einer nachhaltigen Bauendreinigung. Eine Bauendreinigung ohne Chemie wurde von allen Projektbeteiligten mitgetragen und wurde mit eigenem Personal umgesetzt.

4.   Erstellung eines Reinigungs- und Pflegekonzepts für die Unterhaltsreinigung

Es wurde ein Reinigungskonzept für die Unterhaltsreinigung erstellt, das im Wesentlichen auf einer Reinigung mit Fasertechnologien (ohne Chemie) aufbaut. Lediglich ein Kalklöser muss verwendet werden.

5.   Definition von Kriterien für Reinigungsprodukte und Fasern

Es werden Faserprodukte aus der ÖBS-Rahmenvereinbarung des Umweltverbandes eingesetzt.

Ausblick (Energie)

Dass Energiemonitoring Energie spart, beweisen die Ergebnisse. Müssen somit in Zukunft nur noch einige zusätzlichen Zähler eingebaut werden, eine fachkundige Person die Parameter auswerten und diese individuell an Gebäude- und Nutzerspezifische Eigenschaften nachjustieren?

Im Laufe der Evaluierung musste festgestellt werden, dass noch einiges an zusätzlicher Energieeinsparung möglich ist. In beiden untersuchten Gebäuden sowie aus Erfahrung kann behauptet werden, dass in wenigen neu errichteten bzw. sanierten Gebäude die Regelung der Heizungs-, Lüftungs-, Kältetechnik mit der Regelung der Elektrogewerke kommuniziert.

Beispielweise werden Jalousiesteuerungen nicht in Abhängigkeit der Heizsaison geregelt, sondern nur in Abhängigkeit der außen installierten Umgebungslichtsensoren. Dabei wird nicht die Raumtemperatur abgefragt und versucht die solaren Gewinne im Winter für die Raumheizung zu nutzen.

Oft werden Einzelraumregelungen per KNX/EIB geregelt, welche jedoch nicht mit der Regelung der HLK kommuniziert. So gibt es vor allem in den Übergangszeiten im Herbst und Frühling den Zustand, dass in den Räumen die erforderliche Raumtemperatur vorhanden ist, dies der Vorregelung aber nicht gemeldet wird und diese weiter versucht die Räume mit Wärme zu versorgen.

Dass Thema Kühlung wird oft in der Planung nicht bzw. zu wenig berücksichtig. Somit gibt es die Probleme, dass Gebäude im Winter wenig Energie benötigen, im Sommer jedoch an der Grenze der Behaglichkeit sind. Serverräume sind in südseitigen Räumen angeordnet, teilweise ohne natürliche Belüftungsmöglichkeiten und neigen somit zu erhöhten Temperaturen sowie ineffiziente Betriebszustände.

Thermische Simulationen von kritischen Räumen werden selten gerechnet bzw. beauftragt und somit sind Fixverglasungen im Verhältnis zu den Flügelfenstern zu groß geplant.

Dadurch wird die natürliche Kühlung massiv beeinträchtigt bzw. ist eine Querlüftung gar nicht möglich.

Damit in einem Gebäude die gewünschte thermische Behaglichkeit mit dem geringsten Energieverbrauch möglich ist, muss das ganze Projektteam beginnende beim Bauherrn über die Planer bis zu Facility Manager konsequent die Möglichkeiten der Planung ausnutzen. Der FM, welcher für das Energiemonitoring sowie die Energieoptimierung zuständig ist, sollte von Beginn der Planung mit involviert sein und dieser muss zeitgleich ein Messkonzept ausarbeiten sowie vorlegen.

Notwendig

Wer misst misst Mist, wo misst man was richtig? Es gibt sehr wenig Literatur für: richtig messen (im Sinne der Haustechnik). Eine seriöse Literatur ist das Protokollband Nr. 45 vom Passivhausinstitut Darmstadt Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser Phase V – Richtig messen in energiesparhäuser.

In dieser Literatur ist gut beschrieben, wo welche Zähler notwendig sind. Sie unterscheiden zwischen den verschieden Wärmeerzeugersysteme wie Wärmepumpe, Gastherme usw.

In der Praxis gibt es wie oft Meinungsunterschiede. Wie auch beim Gemeindehaus Lorüns, wo der Wärmemengenzähler für die Wärmeerzeugung nach dem Pufferspeicher situiert wurde. Bei Wärmepumpenanlagen kann somit der tatsächliche COP bzw. die Jahresarbeitszahl nicht richtig berechnet werden, da die Wärmeverluste vom Speicher die Effizienz der Wärmepumpe reduziert. Als recht grober aber gangbarer Ansatz können pauschal 12% des gesamten Endenergiebezugs für Umwandlungs- und Speicherverluste abgezogen werden 85. Diese 12% teilen sich in ca. 4% Umwandlungsverluste (Herstellerangaben) und ca. 8% Speicherverluste auf. Wie ersichtlich, ist ein seriöses Monitoring Ergebnis nur mit richtig situierten Zählern möglich. Umso wichtiger ist das Erstellen des Messkonzeptes (Planer Sonderleistung) in der frühen Phase der planung, welches am besten von einem unabhängigen Institut bewertet.

Kritik und testimonials

Statement von Martin Stark, Gemeindehausmeister:

„ Die Umsetzung bei den Pilotprojekten „Umbau Volksschule Mäder“ und „Neubau Gemeindehaus Lorüns“ war sehr einfach, weil der Bürgermeister und alle Projektbeteiligten sehr offen für das Thema waren.. Es war wenig Überzeugungsarbeit erforderlich, umweltfreundliche Reinigung wollte von oberster Stelle umgesetzt werden. Die Bauendreinigung wurde bei beiden Projekten faktisch ohne Reinigungschemie durchgeführt und in der Unterhaltsreiniger wird lediglich ein Kalklöser verwendet. Die restliche Reinigung erfolgt mit Fasertechnologien ohne Chemieeinsatz. Wenn der politische Rückhalt für eine nachhaltige Reinigung fehlt und/oder einzelne relevante Akteure die Umsetzung blockieren wollen, wird der Erfolg wesentlich geschmälert.“

Short interviews


Dietmar Lenz, from Umweltverband Vorarlberg
“What was your experience by testing the module 5 “Energy and Maintenance?”

“Could you see any saves of the energy consumption thanks to the Module 5?”

Rainer Siegele, Mayor of Mäder, Pilot building
“What is your practical experience?”