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Klimaschutz in städtischen Gebäuden

Wärmeverbrauchsreduzierung Gebäudemanagement Stadt AachenDie Stadt Aachen hat schon Anfang der 90er Jahre als ökologische Stadt der Zukunft ambitionierte Maßstäbe gesetzt. Dazu gehörte auch, den Ausstoß schädlicher Klimagase – in diesem Fall Kohlendioxid - stärker zu begrenzen als die gesetzlichen Bestimmungen dies vorschrieben. So wurde z.B. für die kommunalen Gebäude festgelegt, dass die Mindest-Anforderungen aus der damaligen Wärmeschutzverordnung (WSVO) und der auf sie folgenden Energieeinsparverordnungen (EnEV) bei Neubauvorhaben und umfassenden Sanierungen um 25% unterschritten werden sollen.

Klimaschutzmaßnahmen

In den vergangenen Jahren führten die verschiedensten Klimaschutzmaßnahmen auch zu ökonomischen Effekten: trotz steigender zu bewirtschaftender Flächen konnte der Wärmeverbrauch von 2002 bis2008 um fast 30% gesenkt  werden. Auch der Stromverbrauch wurde zwischen 2002 und 2009 um 6% reduziert. Die CO2-Einsparungen betrugen im Bereich der kommunalen Gebäude in diesem Zeitraum 10%, entsprechend 6000 Tonnen. Zwar konnten die explodierenden Energiepreise nicht vollständig kompensiert werden, die Belastung des Haushaltes wäre jedoch ohne Maßnahmen noch wesentlich höher ausgefallen.

Zu den Maßnahmen zählen Investitionen in die energetische Sanierung von Gebäudetechnik und –hülle  ebenso wie in Beleuchtungsoptimierung. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf die Schulen, die mit 64% die höchsten Energiekosten bei den kommunalen Gebäuden verursachen, gefolgt von Schwimmhallen mit 14% und Verwaltungsgebäuden mit 12%. Ein 100%iger Erfassungsgrad des Bestandes, Gebäudeautomation, ein kontinuierliches Monitoring und eine Energieportfolioanalyse sind die Basis für kontinuierliche Energieeinspar- und Effizienzmaßnahmen.

Energieverbrauch städtischer Gebäude

Ein Drittel des Energieverbrauchs wird übrigens inzwischen durch Fernwärme gedeckt, da die Stadtverwaltung sukzessive mehr kommunale Gebäude an das Fernwärmenetz angeschlossen hat, wogegen die Versorgung mit Heizöl (5%) und vor allem mit Erdgas (42%) kontinuierlich reduziert wurde.

Sonnenenergie

Die Dächer städtischer Gebäude werden seit 1996 interessierten Bürgern für Photovoltaik-Anlagen zur Verfügung gestellt (Sonne für Aachener Schulen). Ende 2010 sind auf 33 Dachflächen insgesamt 710 Kilowattpeak installiert.

Das städtische Gebäudemanagement stellt seine Aktivitäten regelmäßig in einem Energiebericht zusammen. Hier finden Sie den Energiebericht 2010 (PDF).

Aachener Standard

Seit über 15 Jahren übertrifft die Stadt bei der Errichtung eigener Gebäude die geltenden gesetzlichen Vorschriften um 25 bis 30% (WSVO, EnEV). Sie entwickelte jüngst eigene Standard-Vorgaben für Neubau und Sanierung, die sich am Passivhausstandard orientieren, den so genannten „Planungsleitlinien Aachener Standard 2010 Energie für Neubauten, Gebäudesanierungen und –erweiterungen“ 

In dem vergangenen Jahrzehnt sind die gesetzlichen Anforderungen an die Begrenzung des Wärmebedarfs einerseits und die Effizienz der Anlagentechnik andererseits stetig erhöht worden. Nach dem Erneuerbare-Energien-Wärme Geset (EEWärmeG) am Anfang 2009 ist eine novellierte EnEV im Oktober 2009 in Kraft getreten: das EEWärmeG schreibt die Nutzung erneuerbarer Energie vor, die EnEV 2009 eine rund 30%ige Reduzierung des Primär-Energie-Einsatzes. Diese Entwicklung geht weiter: eine Novellierung der EnEV ist für 2012 angekündigt.

Der Standard, den sich Stadt Aachen 2007 selbst setzte, wurde durch die Novellierung der EnEV  2009 eingeholt.

Für das Gebäudemanagement  ist es deshalb schlüssig, dass die Stadt Aachen ihre Maßstäbe nicht aufgibt, sondern - wie eine Reihe anderer Städte in der BRD - weiter verfolgt, bessere Gebäude als nach dem Mindeststandard der Verordnungen zu bauen.

"Luftdichte" Gebäudehüllen

Bevor weitere Überlegungen des Gebäudemanagements zum „Aachener Standard 2010“ ausgeführt werden, muss zum besseren Verständnis, auf einen aus energetischer Sicht unverzichtbaren Aspekt mit weit reichenden bautechnischen und bauphysikalischen Folgen hingewiesen werden: der Forderung nach einer „luftdichten“ Gebäudehülle, wie sie schon in der EnEV 2002 gestellt wurde. Wenn man Wärmeverluste eines Gebäudes begrenzen will, ist es unerlässlich, alle „Wärme-Leckagen“ der Gebäudehülle zu vermeiden: die Bauteile selber und ihre Verbindungen müssen luftdicht sein, es darf nicht „ziehen“. Eine für sich gesehen triviale Forderung mit erheblichen Folgen: so werden beispielsweise Fenster nicht mehr nur eingeputzt, sondern mittels Folien mit den übrigen Fassadenbaustoffen luftdicht verklebt; gleiches gilt Dachverschalungen und -balken. Eine für die am Bau Beteiligten gewöhnungs- und überwachungsbedürftige Arbeit. Der Nachweis erfolgt über eine „Luftdichtheitsmessung (zum Beispiel "Blower Door"). Folgen unerkannter Leckagen können nicht nur Energieverluste, sondern auch Durchfeuchtungen von Bauteilen mit weit reichenden Folgen sein.

Auf eine Folge dieser Bauweise wurde man in den letzten Jahren aufmerksam: vor allem in intensiv genutzten Räumen - in unseren rund 60m² großen Schulkassen halten sich in der Regel rund 25 Personen auf - übersteigt schon während der ersten Schulstunde die CO²-Konzentration den vom Umwelt-Bundesamt als hygienisch bedenklich bezeichneten Wert von  2.000 ppm und schaukelt sich im Laufe des Schultages weiter auf. Folge, Konzentrationsschwäche und Müdigkeit. Mit einer normalen Fensterlüftung - Stoßlüftung während der Pausen ¬- ist dem nicht beizukommen.

Mechanische Lüftungsanlagen

Die Konsequenz daraus ist, für alle Neubauten eine unterstützende mechanische Lüftungsanlage vorzusehen. Für einen Standard-Klassenraum mit 25 Personen ist ein Frischluftvolumenstrom von 500 m³/h notwendig, um die Vorgabewerte des Umweltbundesamtes einzuhalten. Die gezielte Be- und Entlüftung der Klassenräume durch Lüftungsanlagen bietet darüber hinaus die Chance, nicht wie bei der Fensterlüftung mit der Fortluft auch die Heizungswärme entweichen zu lassen, sondern durch den Einsatz von hoch effizienten Wärmerückgewinnungsanlagen bis zu mehr als 75% der Heizungswärme zu entziehen und somit auch die Energiekosten zu senken.

Es gibt aber noch einen weiteren Grund, mechanische Lüftungsanlagen einzubauen: der hohe Dämmstandard und der Einsatz moderner Heizungssysteme auf Niedrigtemperaturbasis führen dazu, dass die Heizsysteme nicht auf Bedarfsspitzen ausgelegt sind. So ist zum Beispiel am Ende einer Stoßlüftungsperiode, bei der nicht nur die verbrauchte Luft ausgetauscht wird, sondern sich die Raumoberflächen auch abkühlen, das Heizsystem nicht in der Lage den Wärmeverlust kurzfristig abzubauen. Anders bei einer mechanischen Be- und Entlüftung, bei der ein kontinuierlicher Luftwechsel mit vorgewärmter Zuluft  stattfindet.

Zusammenfassung des Exkurses: Die nach den Vorschriften luftdicht zu erstellende Gebäudehülle macht bei einer Vielzahl intensiv genutzter kommunaler Gebäude wie Schulen und Kindergärten den Einbau von unterstützenden Lüftungsanlagen mit hoch effizienten Wärmerückgewinnungen erforderlich.  

Bei der Entwicklung des Aachener Standards für Gebäude war zu bedenken, dass das EEWärmeG  2009 den Einsatz erneuerbarer Energien vorschreibt, etwa den Bau von geo-thermischen Anlagen. Ersatzweise kann auch der Dämmstandart um mindestens 15 %  verbessert werden.

Das städtische Gebäudemanagement bezog in seine Überlegungen auch den bekannten Passivhausstandard (nach Prof. Feist) mit einem Jahresheizwärmebedarf von max. 15 kWh/(m²a) ein. Es handelt sich bei den nach diesem Standard gebauten Gebäuden um hoch wärmegedämmte Gebäude mit Lüftungsanlagen mit hoch effizienter Wärmerückgewinnung. Die zertifizierten Passivhäuser müssen jedoch u. a. mit zertifizierten Bauteilen, deren kommunale nachhaltige Nutzung nicht erwiesen ist, und deren Einsatz in öffentlichen Vergabeverfahren fragwürdig wäre, errichtet werden. Dagegen lässt sich ein Niedrigenergiehaus mit einem Jahresheizwärmebedarf von max. 20 kWh/(m²a) auch mit marktgängigen erprobten Bauteilen errichten, wenn man sich an den übrigen Planungsprinzipien des Passivhausbaus orientiert.

Wie oben dargestellt wurde ist schon aus Gründen der Lufthygiene der Einbau von Lüftungsanlagen bei vielen kommunalen Gebäuden notwendig. Bleibt im Sinne des Planungsprinzips gegenüber dem EnEV-Standard eine besser wärmegedämmte Hülle einschließlich der Fenster. Den Jahresheizwärmebedarf von 20 kWh/m²a  einzuhalten entspricht in etwa EnEV 2009 minus 25 - 30%, einem ambitionierten, aber erreichbaren Ziel wie die  Baumaßnahme KOT Richterich und die Schulmensen zeigen.

Natürlich wird auch für den Sanierungsfall ein höherer Anspruch als die Einhaltung der Mindestwerte nach EnEV vorgegeben, um nicht hinter die Praxis der vergangenen Jahre zurückzufallen.

Die  Konsequenzen aus dem Dargestellten hat das Gebäudemanagement der Stadt Aachen mit den beigefügten Planungsanweisungen für das eigene Personal wie auch für die zu beauftragenden externen Planer gezogen.

Weder die Konsequenzen aus den Erkenntnissen zur luftdichten Gebäudehülle noch die erhöhten Anforderungen der EnEV  2009 werden kostenneutral sein. Erfahrungen darüber, wie die Novellierung  der gesetzlichen Vorschriften des EEWärmeG und der EnEV sich 2009 auf die Investitionskosten ausgewirkt haben, liegen naturgemäß noch nicht vor. Man kalkuliert heute auf der statistischen Grundlage der Bauvorhaben nach EnEV 2004 plus Zuschläge. Kostenhochrechnungen bei Neubau-Planungen lassen Steigerungen der Investitionskosten (Zuschläge)  je nach Gebäudevolumen von 10% bis 15% erwarten. Der Anteil für den „Aachener Standard 2010“ hieran mag bei einem Fünftel liegen. Die Kapitalkosten für den „Aachener Standard 2010“ gegenüber dem gesetzlich geforderten Mindest-Standard nach Energieeinsparverordnung 2009 sind durch die minimierten Energiekosten rentierlich.

Mit dem neuen „Aachener Standard 2010“ erfüllt die Stadt ihre Vorbildfunktion als ökologische Stadt der Zukunft.