Energieeffiziente Schulen

Konzept - Umsetzung - Messung - Ergebnis - Kosten

Johann Reiß, Micha Illner, Hans Erhorn, Annette Roser, Karin Schakib-Ekbatan, Edelgard Gruber, Manuel Winkler, Werner Jensch
2021, 372 S., 262 Abb. u. 63 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag
ISBN 978-3-7388-0539-0

Inhalt

Die räumlichen und hygienischen Bedingungen vieler Schulen erfüllen nicht mehr die heutigen Erwartungen. Zudem weisen die Gebäude einen hohen Energieverbrauch auf und belasten damit den Haushalt der Kommunen. In der Bevölkerung besteht Konsens, dass Schulen für die gesellschaftliche Zukunft eine hohe Bedeutung haben.
Mit der Forschungsinitiative »Energieeffiziente Schulen - EnEff:Schule« förderte das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) ein Vorhaben, bei dem gezeigt wurde, wie Schulgebäude das energetische Niveau einer 3-Liter-Haus-Schule oder einer Plusenergieschule erreichen können. Neben der energetischen Sanierung von zum Teil 50 Jahre alten Schulgebäuden wurden auch Schulneubauten erstellt. Die umgesetzten Beispiele zeigen, wie durch heute verfügbare technische und bauliche Innovation der Primärenergiebedarf für Heizung, Lüftung, Kühlung, Trinkwarmwassererwärmung und Beleuchtung wirtschaftlich gesenkt werden kann. Eine Begleitforschung hat alle Projekte intensiv begleitet, die Messergebnisse ausgewertet, dokumentiert und die Daten in Querauswertungen einander gegenübergestellt. Ferner fanden Befragungen der Schülerinnen und Schüler sowie der Lehrerinnen und Lehrer vor und nach der Sanierung statt.
Anhand der ermittelten Daten und Erkenntnisse konnten umfangreiche Empfehlungen zusammengestellt werden, die sowohl für die Sanierung als auch für den Schulneubau hilfreich sind. Für alle Personen und Institutionen, die bei der Planung eines Schulneubaus oder der Sanierung eines Schulgebäudes eingebunden sind, enthält dieses Buch wertvolle Informationen.

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Inhaltsverzeichnis

Geleitwort

Vorwort

1 Einführung

1.1 Hintergrund

1.2 Ziele

1.3 Grundlagen und Methodik

1.3.1 Planungsphase

1.3.2 Bauphase

1.3.3 Monitoringphase und Zweitbefragungen

1.4 Datenerhebung

1.4.1 Raumparameter und deren Bewertungskriterien

1.4.2 Energiekennwerte und Ziele

1.4.3 Kosten

1.4.4 Nutzer-Gebäude-Interaktion

2 Ergebnisse der sanierten Schulen

2.1 Uhlandschule, Stuttgart

2.1.1 Projektbeschreibung

2.1.2 Monitoring-Ergebnisse

2.1.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

2.1.4 Fazit

2.2 Friedrich-Fröbel-Schule, Olbersdorf

2.2.1 Projektbeschreibung

2.2.2 Monitoring-Ergebnisse

2.2.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

2.2.4 Fazit

2.3 Felix-Fechenbach- und Dietrich-Bonhoeffer-Berufskolleg, Detmold

2.3.1 Projektbeschreibung

2.3.2 Monitoring-Ergebnisse

2.3.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

2.3.4 Fazit

2.4 Schul- und Sportzentrum, Lohr a. M.

2.4.1 Projektbeschreibung

2.4.2 Monitoring-Ergebnisse

2.4.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

2.4.4 Fazit

2.5 Max-Steenbeck-Gymnasium, Cottbus

2.5.1 Projektbeschreibung

2.5.2 Monitoring-Ergebnisse

2.5.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

2.5.4 Fazit

2.6 Gymnasium Marktoberdorf

2.6.1 Projektbeschreibung

2.6.2 Monitoring-Ergebnisse

2.6.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

2.6.4 Fazit

2.7 Nordwindkinner-Grundschule und Europaschule, Rostock

2.7.1 Projektbeschreibung

2.7.2 Monitoring-Ergebnisse

2.7.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

2.7.4 Fazit

3 Ergebnisse der Schul-Neubauten

3.1 Arche Noah Kinderhaus, Höhenkirchen-Siegertsbrunn

3.1.1 Projektbeschreibung

3.1.2 Monitoring-Ergebnisse

3.1.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

3.1.4 Fazit

3.2 St. Franziskus Grundschule, Halle

3.2.1 Projektbeschreibung

3.2.2 Monitoring-Ergebnisse

3.2.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

3.2.4 Fazit

3.3 Grundschule Niederheide, Hohen Neuendorf

3.3.1 Projektbeschreibung

3.3.2 Monitoring-Ergebnisse

3.3.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

3.3.4 Fazit

3.4 Science College, Overbach

3.4.1 Projektbeschreibung

3.4.2 Monitoring-Ergebnisse

3.4.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

3.4.4 Fazit

3.5 Willibald-Gluck-Gymnasium, Neumarkt i. d. OPf.

3.5.1 Projektbeschreibung

3.5.2 Monitoring-Ergebnisse

3.5.3 Sozialwissenschaftliche Begleitforschung

3.5.4 Fazit

4 Querauswertung

4.1 Querauswertung der Monitoring-Ergebnisse

4.1.1 Raumtemperatur

4.1.2 Luftqualität

4.1.3 Raumluftfeuchte

4.1.4 Energieverbrauch

4.1.5 Kosten

4.1.6 Innovative Komponenten

4.2 Querauswertung der sozialwissenschaftlichen Ergebnisse

4.2.1 Beschreibung der Stichprobe und Struktur der Erhebung

4.2.2 Erwartungen der Lehrkräfte an die sanierten Schulgebäude bzw. die Neubauten

4.2.3 Bewertung des Raumklimas und räumliche Aspekte im Vorher-Nachher-Vergleich

4.2.4 Bewertungen von Schülerschaft und Lehrkräften im Vergleich

4.2.5 Vergleich der sanierten Gebäude mit den Neubauten

4.2.6 Luftqualität

4.2.7 Raumtemperatur

4.2.8 Lichtverhältnisse im Klassenraum

4.2.9 Bewertung des Sonnenschutzes

4.2.10 Nutzerverhalten

4.2.11 Bewertung der innovativen Komponenten

4.2.12 Einflussfaktoren auf die Bewertung des allgemeinen Wohlbefindens in den Schulen

4.2.13 Nutzereingriffsmöglichkeiten in das Raumklima und Bewertungen

4.2.14 Bewertung des Lernklimas

4.2.15 Einbindung des Energiekonzepts und des Themas Energie in den Unterricht

4.2.16 Partizipation

4.2.17 Zusammenfassung der wesentlichen sozialwissenschaftlichen Ergebnisse

5 Strategien und Empfehlungen

5.1 Bauen als partizipativer Prozess

5.2 Ausgangsphase

5.3 Energetische Ziele

5.4 Gebäude

5.5 Anlagentechnik

5.6 Klassenraum

5.7 Betrieb

6 Ausblick

Literaturverzeichnis

Autoreninfo

Dipl.-Ing. Johann Reiß: Fraunhofer-Institut für Bauphysik; Lehrbeauftragter an der Universität Stuttgart
M.Sc. Micha Illner: Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Energieeffizienz und Raumklima am Fraunhofer-Institut für Bauphysik
Dipl.-Ing. Hans Erhorn: Principal Adviser für das Fraunhofer-Institut für Bauphysik
Dr. Annette Roser: Leiterin des Geschäftsfeldes Sozialwissenschaftliche Evaluation am Institut für Ressourceneffizienz und Energiestrategien (IREES)
Dr. Karin Schakib-Ekbatan: Senior-Wissenschaftlerin im Geschäftsfeld Sozialwissenschaftliche Evaluation am Institut für Ressourceneffizienz und Energiestrategien (IREES)
Dipl.-Soz. Edelgard Gruber: Senior Consultant am Institut für Ressourceneffizienz und Energiestrategien (IREES)
Dr. Manuel H. Winkler: Sachgebietsleiter im Baureferat der Landeshauptstadt München
Prof. Dr.-Ing.: Werner Jensch: Professor für Gebäudeautomation und Informationstechnologie, Hochschule München, Fakultät 05 / Fachbereich Energie- und Gebäudetechnik

Publikationslisten zum Thema:
Schulgebäude, Energieeffizienz, Plusenergiehaus, Energieeinsparung, Sanierungsmaßnahme, Energetische Sanierung, Forschungsprojekt, Forschungsergebnis,

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Steht eine energetische Sanierung eines Gebäudes an, ist die Mitwirkung eines Energieberaters stets von Vorteil. Sollen KfW-Fördermittel in Anspruch genommen werden, ist eine Energieberatung nach wie vor sogar Pflicht. Die Mindestanforderungen an eine solche Vor-Ort-Beratung hält eine Richtlinie, aktuell von Oktober 2014, des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fest. Wie diese Vor-Ort-Energieberatung in der Praxis genau aussehen kann, wird im Buch kompakt und übersichtlich beschrieben. Es folgt in seiner Gliederung dem Ablauf einer Beratung. Von der Vorbereitung des Termins über die Informationsgewinnung und die Berechnung bis zur Berichterstellung wird jeder Schritt detailliert und anhand von Beispielen dargestellt. Ein reales Gutachten eines Einfamilienhauses sowie Informationen über Förderprogramme runden die Ausführungen ab. In der vorliegenden 4. Auflage hat der Autor sämtliche aktuellen Anforderungen aus gesetzlichen Regelungen sorgfältig eingearbeitet. Er stellt darüber hinaus den Umgang mit dem neuen "Individuellen Sanierungsfahrplan" vor, der im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie entwickelt wurde und als Instrument der Beratung von allen Gebäudeenergieberatern eingesetzt werden kann.

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Forschungsberichte

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Das Recycling von Bauabfällen ist ein wichtiger Baustein zur Ressourcenschonung. Das Forschungsvorhaben ist eine Sondierungsstudie, die sich insbesondere dem Aspekt der energetischen Aufwendungen im Zuge der Kreislaufführung im Bausektor widmet. Den bisher üblichen massebezogenen materiellen Betrachtungen zum Recycling werden energetische Aufwendungen gegenübergestellt und geprüft, inwieweit sich Recycling auch aus energetischer Perspektive lohnt. Dabei wird die Wertigkeit des möglichen neuen Einsatzortes der Rückbaumaterialien mitberücksichtigt. Für jede Bauproduktgruppe werden instruktive Nutzungsbeispiele in Form charakteristischer "durchgängiger" Prozessketten vom Rückbaumaterial bis zur Einsatzvariante nachgezeichnet und aus energetischer Perspektive in drei Schritten analysiert: 1. Aufbereitung des Rückbaumaterials bis zum Sekundärstoff - Modulare Berechnung des Energieaufwands der Sekundärstoffaufbereitung; 2. Erreichen der funktionalen Äquivalenz (Einsatzfähigkeit als Substitut) auf Grundlage von Unterschieden zwischen Primär- und Sekundärstoffverwendung bis zur Einsatzvariante; 3. Gegenüberstellung der Energieaufwendungen für die Substitut- und Primärstoffherstellung.

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Schalentragwerke besitzen unter baukulturellen, tragkonstruktiven und ästhetischen Gesichtspunkten hohe Potentiale für das Bauwesen. Obwohl sie zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Konstruktionen aufweisen, kommen sie in der heutigen Architektur aufgrund hoher Kosten nur noch selten zur Anwendung. Die Relevanz des Forschungsthemas wird deutlich an dem geringen Anteil von Schalentragwerken an der Anzahl neuer Bauprojekte. Dies ist auf den hohen Ressourceneinsatz an Personal, Schalung und Unterkonstruktionen, wie z. B. Lehrgerüsten zurückzuführen. Um dieser Problematik entgegenzuwirken gilt es, den Anteil an Personal und Schalung zu reduzieren, Lehrgerüste zu vereinfachen und den Planungs-, Produktions- und Bauprozess zu vereinfachen. Unser Forschungsansatz sieht eine Methodik zur wirtschaftlichen Herstellung von mehrfach gekrümmten Ziegelschalen durch einfache, planare Bauteile vor. Ziel ist es, komplexe Bauwerke wie Schalentragwerke durch einen erhöhten Vorfertigungsgrad konkurrenzfähiger zu machen und damit die Diversität des Spektrums an Bauwerken dieser Art wieder zur erhöhen. Durch die Verlagerung eines Großteils der Arbeiten von der Baustelle in die Vorfertigung lässt sich diesem Problem entgegenwirken.

Dynamisch thermisch-hygrisches Verhalten von Massivbaukonstruktionen: Entwicklung eines Wärmespeicherfähigkeitsindex für Gebäude aus Mauerwerk und thermisch aktivierbare Massivholzelemente. Abschlussbericht

Oliver Kornadt, Svenja Carrigan, Tim Schöndube, Stefan Winter, Klaus Mindrup, Gerhard Knieriemen, Franz Loderer, Juliane Nisse, Hans R. Peters, Saif Rashid, Christof Richter, Torsten Schoch, André Staniszewski
Dynamisch thermisch-hygrisches Verhalten von Massivbaukonstruktionen: Entwicklung eines Wärmespeicherfähigkeitsindex für Gebäude aus Mauerwerk und thermisch aktivierbare Massivholzelemente. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3129
2019, 189 S., 192 Abb. u. 80 Tab., Softcover
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Die thermische Speicherfähigkeit von Baukonstruktionen kann erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch und die thermische Behaglichkeit von Gebäuden haben. Im Zuge immer genauerer Berechnungs- und Bilanzierungsverfahren ist es notwendig, auch den Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit eines Gebäudes auf den Energiebedarf zu berücksichtigen. Hier setzt das vorliegende Forschungsprojekt mit einer Untersuchung und Bewertung der Auswirkungen der Wärmespeicherfähigkeit auf das thermische Verhalten von Gebäuden an. Außerdem wird eine Berücksichtigung der Wärmespeicherfähigkeit auch für moderne Holzkonstruktionen immer wichtiger. Ziel des Forschungsprojektes war zum einen die Entwicklung eines Wärmespeicherfähigkeitsindex für Gebäude, welcher es ermöglicht, ohne aufwendige Simulationsrechnungen Aussagen bezüglich des Einflusses der Wärmespeicherfähigkeit auf den Nutzenergiebedarf für Heizen, das sommerliche Überhitzungspotential und die thermische Behaglichkeit treffen zu können.

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Studie zur technischen, energetischen und wirtschaftlichen Bewertung von Abluft- und Umluft-Dunstabzugshauben in Wohnküchen in energieeffizienten Gebäuden
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Fraunhofer IRB Verlag

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll für Dunstabzugssysteme in Wohnküchen der energetische Einfluss im Gebäude und die Wirksamkeit der Systeme in Bezug auf die Reduzierung von Küchendünsten untersucht werden und dies insbesondere im Abluft- und Umluftbetrieb. In einem ersten Arbeitsschwerpunkt wurden normative und gesetzliche Rahmenbedingungen ermittelt. Die sich daraus ergebenden Anforderungen sind sowohl für die weiteren Untersuchungen als auch zur Ableitung von Planungsempfehlungen grundlegend. Außerdem befasst sich das Forschungsvorhaben mit der technischen Bewertung von Dunstabzugssystemen. Hierbei sollen wesentliche Bewertungsverfahren und Kennzeichnungen einer kritischen Prüfung unterzogen werden. Der dritte Themenbereich behandelt die Wechselwirkung von Dunstabzugssystemen mit dem Gebäude und weiteren technischen Systemen. Werden Dunstabzugssysteme im Abluftbetrieb verwendet, muss für eine ausreichende Nachführung von Außenluft gesorgt werden, andernfalls können kritische Unterdrücke in der Wohnung auftreten. Die Erkenntnisse aus der Studie sind ferner in einem Leitfaden für Nutzer, Planer und Gutachter zusammengefasst.

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Zeitschriftenartikel

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Westphal, Tim
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Tuschinski, Melita
GebäudeEnergieGesetz (GEG 2020). Neuerungen, die Bausachverständige kennen sollten (kostenlos)
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Wischer, A.
RE-USE-BUILDING - das Haus der 1000 Geschichten
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Simon, Axel
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Zimmermann, Kristina
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