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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
2004:
Bau einer der ersten
Schulen in
Passivhaustechnik in
Europa
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 3
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 4
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:
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 5
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 6
Lageplan
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 7
Ansicht Haupteingang NO
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 8
Innenansicht Schulhof
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 9
Klassenraum
•
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 10
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 11
Verbrauchswerte Grundschule Riedberg
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 12
Verbrauchswerte Grundschule Riedberg
Heizwärmeverbrauch Schule und KT 2008: 14,9 kWh/m²a
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 13
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 14
Stadtverordnetenbeschluss 2007
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 15
Leitlinien zum wirtschaftlichen Bauen
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 16
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 17
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 18
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 19
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 20
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 21
Gesamtkostenberechnung
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 22
Grundschule PreungesheimGrundschule, Kindertagesstätte und
Jugendhaus Preungesheim Ost,
Frankfurt/M
Bauherr: Stadtschulamt
Projektleitung: Hochbauamt
Planung: Cheret und Bozic Architekten
Stuttgart
Baujahr 05/2006-08/2007
9.680 qm BGF
Baukosten: 1.110 € / qm BGF
2007:
Bau der zweiten
Passivhausschule in
Frankfurt/M
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 23
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 24
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 25
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 26
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 27
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 28
Grundschule Atterberry mit Turnhalle und KindertagesstätteValentin-Senger-Strasse,
60389 Frankfurt/ M
Bauherr: Stadtschulamt
Projektleitung: Hochbauamt
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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 29
• 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
Wirtschaftliche Optimierung der Passivhausbauweise, Folie 30
www.stadt-frankfurt.de/energiemanagement