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Schlanke Gebäudetechnik mit Simulation unterstützen

Ein bereits mehrfach erfolgreich umgesetztes neues Konzept für Gebäudesanierungen kommt mit weniger Gebäudetechnik aus und erzielt erwiesenermassen bessere Resultate als Sanierungen mit dem aktuellen Stand der Technik. Anhand von Simulationen soll das Vertrauen in das neue Konzept gestärkt und der Weg für eine breite Kommunikation geebnet werden.

Der Schweizer Gebäudepark verbraucht jährlich etwa 100TWh oder rund 45% des Endenergiebedarfs der Schweiz. Durch laufende Sanierungen werden eine massive energetische Verbesserung erzielt und ein wichtiger Teil der Energiewende realisiert. Damit die Ziele der Schweizer Energiestrategie erreicht werden können, muss die Sanierungsrate erhöht werden. Neben Anreizprogrammen und gesetzlichen Rahmenbedingungen wird auch die öffentliche Hand als Bauherrin aktiv und forciert entsprechende Umbauprojekte.

Aus wissenschaftlicher Sicht muss heute aber darauf aufmerksam gemacht werden, dass der heutige Stand der Technik in der energetischen Sanierung die potenziell möglichen Einsparungen bei weitem nicht ausschöpft. Die geltenden Normen begünstigen Lösungen mit übermässigem Einsatz von Gebäudetechnik, sie enthalten grosse Sicherheitsmargen und sind auf veraltete analoge Planungsprozesse ausgelegt. Falls jetzt flächendeckend so umgebaut wird, wird man bereits in 10 Jahren die laufende Bauphase als grossen Fehlschlag beurteilen.

Zum Glück lassen die Normen bessere Lösungen zu, wobei in der Planungsphase der Nachweis über die erzielten Effizienzgewinne erbracht werden muss. Einzelne vorbildlich sanierte Geschäfts- und Wohnhäuser beweisen, dass bessere Resultate erzielt werden können. Die energetischen Einsparungen wurden dort anhand von Messungen konkret überprüft und bestätigt. Insbesondere das in [1] dargestellte Konzept – wir nennen es in der Folge «Konzept der schlanken Gebäudetechnik (KSG)» – setzt auf eine minimalistische Haustechnik, die konsequente Nutzung der betrieblichen Abwärme und die Ausnutzung der thermischen Dynamik in den tragenden Gebäudestrukturen [2].

In unserer Vorstudie haben wir aufgrund von physikalischen Simulationen aufgezeigt, wie die Einsparungen gegenüber den geltenden Normen entstehen. Die Vorteile der schlanken Gebäudetechnik und das Funktionieren des Konzepts können erst mit der entsprechenden Zeitbereich-Simulation aufgezeigt werden. Leider sind diese Effekte in den aktuell verfügbaren Planungswerkzeugen noch nicht ausreichend detailliert abgebildet.

Das KSG bietet nicht nur eine Energieeinsparung. Aufgrund der im Konzept vorgesehenen Reduktion der Haustechnik-Installation (Heizungsrohre, Lüftungskanäle, Datenleitungen, etc..) kann die Sanierung sogar noch wesentlich kostengünstiger und mit massiv reduziertem Materialaufwand (graue Energie!) durchgeführt werden. Die etablierten Akteure in der Baubranche begegnen diesem Ansatz mit Skepsis, da gemäss der SIA-Honorarberechnung [7] eine kleinere Vergütung der Fachplaner resultiert und mit einem innovativen Konzept zusätzliche Risiken entstehen. Sogar die Anbieter der gängigen Simulationswerkzeuge sehen zu wenig Anreize, da die Nachfrage nach den neuen Features noch klein ist. Ihre Softwareprodukte finanzieren sich aktuell zum grösseren Teil durch das Abbilden der Normen und weniger durch die eigentliche Nachweisführung.

Derzeit erkennen nur wenige Immobilienbesitzer die Chancen des neuen Ansatzes:

  1. Kostenersparnis für die Sanierung und kürzere Umbauzeiten
  2. Jährliche Kostenersparnis während der ganzen zukünftigen Betriebszeit
  3. Wesentlich bessere Ökobilanz; sehr grosse Energieeinsparungen über die ganze Betriebszeit

Die am ICP durchgeführten Simulationen unterstützen die Argumentation bei der Aufklärungsarbeit, die im Moment nötig ist. Zusammen mit den effektiv realisierten Sanierungen und der Validierung durch Messung kann damit hoffentlich den überlegenen Lösungen zum Durchbruch verholfen werden.

Referenzen:
[1] Rosenbergstrasse 30 in St. Gallen (Factsheet)
[2] Erklärungsvideo: https://vimeo.com/405928818

Projektdaten

Mitwirkende: Andreas Witzig, Camilo Tello
Partner: Beat Kegel, Firma Kegel Klimasysteme; Michael Mettler, Mettiss AG
Finanzierung: Innosuisse
Dauer: 2021 - 2022