Passivhausstandard für hessische Schulen – passivhaustaugliche Bauelemente im Gebäudebestand Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Passivhausstandard für
hessische Schulen –
passivhaustaugliche
Bauelemente im
Gebäudebestand
Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Passivhaus-Konzept
Gebäude-Bestand Niedrigenergiehaus Passivhaus
Passivhaus-SchulneubautenSchulen mit Passivhausstandard?
- Wie soll das gehen?
Wärmedämmung
Wärmebrücken-
freiheit
Luftdichtheit
Fensterqualität
ZuluftAbluft
ZuluftAbluft
Wärmerückgewinnung
Wärmepufferung
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1
12
23
34
45
56
67
78
89
100
111
122
133
144
155
166
177
Schule, Nr
Heiz
en
erg
ieverb
rau
ch
kW
h/(
m²a
) .
Passivhausschulen - Anforderung
Mittelwert 225 kWh/(m²a)
Heizenergieverbrauch
von Schulen
Besta
nd
gemäß
EnEV
Passivhaus-
Standard
Heizenergie-
Einsparung
gegenüber
EnEV: 80%
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Heizenergieeinsparung: Schulen
Architektur: BLFP,
Friedberg
PH-Schule, Alsfeld
Heiz
en
erg
ieverb
rau
ch
kW
h/(
m²a
)
Quelle: ENSAN, IPB
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
geordnete Reihenfolge
Heiz
en
erg
ieverb
rau
ch
kW
h/(
m²a
)
Mittelwert : 262
Passivhaus-
Anforderung
Fo
tos: M
yrz
ik &
Ja
risch
Architekt: Pfletscher
und Steffan, München
Heizenergieeinsparung: Schulsporthallen
Quelle: ENSAN, IPB
Heizenergieverbrauch
von Sporthallen
Besta
nd
gemäß
EnEV
Passivhaus-
Standard
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Heizenergie-
Einsparung
gegenüber
EnEV: 80%
Wärmeverluste minimieren
Beispiel: Erweiterungsbau der Albert-Schweitzer-
Schule, Alsfeld
Schulen mit Passivhausstandard?
- Wie soll das gehen?
Arc
hit
ek
tur:
BL
FP, F
rie
db
erg
Modellvorhaben gefördert durch Hess. Ministerium f.
Wirtschaft, Verkehr und Landes-entwicklung, Wiesbaden
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Albert-Schweitzer-Gymnasium :
Erweiterungsbau
Erweiterungsbau
Architektur: BLFP, Friedberg
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Gebäudehülle: Wärmedämmung
Wärmedämmung
Architektur: BLFP, Friedberg
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Gebäudehülle: Dachkonstruktion
UDA = 0.10 W/(m²K)
Gedämmte
Deckenelemente
40 cm
Wärme-
dämmung
Architektur: BLFP, Friedberg
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Gebäudehülle: Bodenplatte
UBP = 0.13 W/(m²K)
Wärmedämmlage
unter der Bodenplatte
12 cm XPS-
Dämmung
Wärmedämmlage auf
der Bodenplatte
12 cm EPS-
DämmungFoto: Herr Wolf
Architektur: BLFP, Friedberg
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Fenstereinbau,
oben/seitlich
Planung
Anforderung: Wärmebrückenfrei
AusführungArchitektur: BLFP, Friedberg
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Fenster: Fensterqualität
wärmegedämmte Rahmen mit
Dreischeiben-Wärmeschutz-
Verglasung: Uw = 0,80 W/m²K
Architektur: BLFP, Friedberg
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Überprüfung der Luftdichtheit:
Drucktest-Ergebnisse
PH-Anforderung n50
0,6 h-1
Ergebnis Alsfeld n50
: 0,22 h-1
Anforderung gemäß EnEV n50
: 1,5 h-1
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Kontrollierte Lüftung mit WRG:
Lüftungskonzept
Architektur: BLFP, Friedberg / Haustechnik: Neuplan, Gießen
2.OG
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Kontrollierte Lüftung: Schnitt durch
Klassenraum
Architektur: BLFP, Friedberg / Haustechnik: Neuplan, Gießen
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Gebäudehülle:
Passivhaus-
Standard
Westseite
Passivhaus
Außentem-
peratur 2°CBestandsgebäude
Passivhaus-
Schule Alsfeld
Architektur: BLFP, Friedberg /
Haustechnik: Neuplan,
Gießen
Gebäudehülle:
Passivhaus-
Standard
Westseite
Passivhaus
Warmluftfahnen an
geöffneten Fenstern
Außentem-
peratur 2°CBestandsgebäude
Passivhaus-
Schule Alsfeld
Architektur: BLFP, Friedberg /
Haustechnik: Neuplan,
Gießen
Raumluftqualität in Klassenräumen
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Pe
tte
nkofe
r 1
85
8
He
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921
CH
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en
do
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A-R
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200
3
Ha
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PH
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sdorf
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200
3
PH
-Sch
ule
-
Fra
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erg
200
5 (
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fig
)
CO
2-K
on
ze
ntr
atio
n [
pp
m]
Grenzwert 1500 ppm
über
3000 ppm
über
3000 ppm
Fensterlüftung kontrollierte Be-
und Entlüftung
Quelle: IWU, Stahl-Sonnenenergie, Muss, Gesundheitsamt Niedersachsen
Protokollband „Passivhaus Schulen“, www.passiv.de
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Grundschule & Kita, Frankfurt-Riedberg
Schultyp: Grundschule
Nettogrundfläche: 5500 m²
Bauweise: Stahlbeton mit
Leichtbauelementen
Bauherr: Stadt Frankfurt/M.
Architekten: 4a, Stuttgart
Fertigstellung 2004
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Messbegleitung
Im Auftrag vom Hochbauamt der Stadt
Frankfurt a.M.
Mit Fördermitteln der Deutschen
Bundesstiftung Umwelt und des Landes
Hessen
Bericht: Passivhausschule Frankfurt Riedberg –
Messtechnische Untersuchung, Passivhaus Institut
Messung
im belegten
Klassenraum
(3. März 06)
Raumluftqualität in einem Klassenraum
mit Lüftungsanlage (Frankfurt-Riedberg)
Quelle: Passivhausschule Frankfurt Riedberg – Messtechnische Untersuchung, Passivhaus Institut
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Raumluftqualität in einem Klassenraum
mit Lüftungsanlage (Frankfurt-Riedberg)
Personenbezogene Luftmenge
(17 Schüler + 1 Lehrkraft): 16,4 m³/h
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
CO2-Konzentration mit und ohne
Lüftungsanlagenfunktion (10-Minuten-Daten)
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Vergleich Heizenergieverbrauch
(Gesamtjahr)
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Quelle: Passivhausschule Frankfurt Riedberg – Messtechnische Untersuchung, Passivhaus Institut
projektiert
Energetische Bewertung Lüftungsanlage
Heizperiode Oktober 2005 bis April 2006
= 84,2 % (Kernwinter Dez. bis Jan. = 85,4 %)
Stromeffizienzkriterium
0,43 Wh/m³ (Vorgabe PHI 0,45)
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Quelle: Passivhausschule Frankfurt Riedberg – Messtechnische Untersuchung, Passivhaus Institut
„Arbeitszahl“ 10
Reduzierung der Lüftungswärmeverluste
Antriebsenergie
NTurnhalle
Grundriss EG
Haupteingang
Zugang zum Hof
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Energetische Auswirkung
von Türöffnungsvorgängen
im Eingangsbereich
Aufzeichnung der Türöffnungsvorgänge
•Indentifizierung von
typischen Türöffnungs-
vorgängen und –dauern
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50
Öffnungsdauer [s]
Häu
fig
keit
Schließkontakte
(Öffnungsdauern)
Video-Aufzeichung
Messung am Haupteingang
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Messung des Luftaustausch für
typische Türöffnungsereignisse
3.4
3.6
3.8
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
19.50 19.67 19.83 20.00 20.17 20.33 20.50
Zeit (h)
ln(K
onzentr
ation)m
p
Meßstelle1
Ausgleichsgrade
Ausgleichsgrade Türöffnung
zusätzliche
Türöffnungen
ohne
Türöffnungen
ohne
Türöffnungen
19:30 19:40 19:50 20:00 20:10 20:20
20 Türöffnungen während 20 min
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Anbau Waldorfschule Bremen
Schultyp: Waldorfschule
Energiebezugsfläche 1000 m²
Bauherr: Schulbetriebsverein Freie Waldorfschule e. V.
Architekten: Prof. W. Dahms / F. Sieber, Bremen
Baujahr: 2000
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Passivhaus-Schule Waldorfschule Bremen
Innenansichten
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Passivhaus-Schule Waldshut
Schultyp:
Berufsschule für
Hauswirtschaft u.
Ernährungswissen-
schaft sowie
Gymnasium
NGF 5.826 m²
Bauherr: Landkreis
Waldshut;
Projektleitung:
Bauamtsleiter
Kuhlmey
Architekten: Harter
und Kanzler freie
Architekten BDA
bezogen:
Ostern 2003
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Albert Schweitzer Schule, Alsfeld
Schultyp: Gymnasium Nettogrundfläche: 2270 m²
Bauweise: Massivbau, WdVS, Holz Bauherr: Vogelsbergkreis Fertig.2006
Architekten: Prof. Bremmer-Lorenz-Frielinghaus Planungsges. mbH
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Passivhaus-Schulen mit Sporthalle
Montessori-Schule
Aufkirchen
Architekten Walbrunn-Grotz-Vallentin-Loibl
Ingenieurbüro Lackenbauer und Mack
Fertigstellung 2004;
3300 m² Nettonutz-
fläche
Montessori Verein
Landkreis Erding e.V.
Montessori
Volksschule
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Passivhaus-
Schulneubauten
Montessori-
Schule
Aufkirchen
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
PH-Schulsporthallen
Bauherr: Stadt
Heidelberg
Architekt: ap
88, Heidelberg
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Bauherr: Landkreis München
und Stadt Unterschleißheim
Architekt: Pfletscher und
Steffan, München
Beispiel: PH-Schulsporthallen
Fotos: Myrzik & Jarisch
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Dreifeld-Sporthalle Laatzen
Architektur: Stadt Laatzen, Architekturbüro ART-Plan/
Architektur- und TGA Büro Grobe Passivhaus
Haustechnik: Theurich und Klose / Architektur- und TGA
Büro Grobe Passivhaus
Beispiel: PH-Schulsporthallen
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
PH-Sporthalle
Kombination von
Hallen- und
Nebenraumlüftung
Dreifeld-Sporthalle
Laatzen
Architekt: Carsten
Grobe, Ottbergen
Halle
Duschen Umkleide+-
Lüftungsgerät
m. WRG
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
über
200
kWh
m²a
• Wärmedämmung Dach
• Wärmedämmung Wand
• Warmfenster
• Lüftung mit WRG
• Brennwertgerät
• Solaranlage
Vorher Nachher
über
90%
Effiz.-
ver-
besse-
rung
16kWh/m²a
Bauherr:
ABG Frankfurt Holding
Architektur:
faktor 10, Darmstadt
Wiss. Beratung und Messungen:
Passivhaus Institut, Darmstadt
Förderung: Hess. Ministerium f.
Wirtschaft, Verkehr und Landes-
entwicklung, Wiesbaden
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Gelegenheiten nutzen:
„Wenn Schon, denn
schon“
Kopplungsprinzip: Energiespar-Maßnahmen
werden regelmäßig erst durch eine ohnehin
fällige Maßnahme wirtschaftlich
Mäßige Effizienz-Maßnahmen
•sind für viele Jahre verloren
(Erneuerungszyklen)
•und sind häufig nicht mehr wirtschaftlich
verbesserbar!
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Beispiel:
WDVS auf
ungedämmter
Außenwand
•Ohnehin-
Maßnahme
Neuan-
strich
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
R-Wert [(m²K)/W]
ökonomisch
optimaler Bereich
Jährlic
her
Gew
inn [
€/m
²]
U= 0,23
W/(m²K)
U= 0,11
W/(m²K)
Optimum bei U= 0,16
W/(m²K); (22 cm WD)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1,2 5,2 9,2 13,2 17,2 21,2 25,2 29,2 33,2 37,2 41,2 45,2 49,2 53,2 57,2
Dämmstärke ( = 0.040 W/(m²K)) [cm]
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Quelle: Bewertung energetischer
Anforderungen im Lichte
steigender Energiepreise für die
EnEV..., BBR-Online-Publikation
18/08.
Generalsanierung der Grundschule in
Baiersdorf
Architektur: Architekturbüro Haase, Karlstadt /
Haustechnik: Sebrantke, Heroldsbach
Foto: Architekturbüro Haase
Foto: Architekturbüro HaaseNGF: 3031m²
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Architektur: Architekturbüro Haase, Karlstadt / Haustechnik: Sebrantke, Heroldsbach
+ Integrier-
bares Kanal-
netz
+ keine
Lüftungs-
zentrale
- dezentrale
Lüftungs-
geräte und
Anschlüsse
- Wartung
(Filter)
Generalsanierung der Grundschule in
Baiersdorf: dezentrales Lüftungskonzept
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Generalsanierung der Grundschule in
Baiersdorf: dezentrales Lüftungskonzept
Foto: Architekturbüro Haase
Foto: Architekturbüro Haase
Architektur: Architekturbüro Haase, Karlstadt / Haustechnik: Sebrantke, Heroldsbach
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Generalsanierung der Grundschule in
Baiersdorf:
gedämmte Fenster + Sonnenschutz
•nicht Passivhaus-
Qualität (UW
= 0.9 W/(m²K))
•Interessante Lösung
für Modernisierungen
Architektur: Architekturbüro Haase, Karlstadt / Haustechnik: Sebrantke, Heroldsbach
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Schultyp: Gymnasium Nettogrundfläche: 3300 m²
Bauweise: Massivbau +Holzfassade Fertigstellung 2006
Architekten: Architekt DI Heinz Plöderl PAUAT Architekten
Schulsanierung Schwanenstadt (A)
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Vorher
Schulsanierung Schwanenstadt (A)
Schultyp: Hauptschule + polytechn. Schule Nettogrundfläche: 3300 m²
Bauweise: Massivbau +Holzfassade Fertigstellung 2006
Architekten: Architekt DI Heinz Plöderl PAUAT Architekten
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Schulsanierung Schwanenstadt (A):
dezentrale Deckengeräte
Architekten: Architekt DI Heinz Plöderl PAUAT Architekten
• hocheffiziente
Wärmerückgewinnung
• Integration von
Schalldämpfern und Luftein-
/auslässen in das kompakte
Lüftungsgerät
• bedarfsgerechte Steuerung
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Sommerliche Behaglichkeit in einem
Klassenraum - Warme Sommerwoche
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
24.6 25.6 26.6 27.6 28.6 29.6 30.6 1.7
Datum
em
pfu
nd
en
e R
au
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mp
era
tur
/
Au
ßen
tem
pera
tur
[°C
]
WS Passivhaus
WS EnEV
Außenluft
Protokollband „Passivhaus Schulen“, www.passiv.de
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Sommerliche Behaglichkeit (in
Schulen) im Griff
Quelle: Passivhausschule Frankfurt Riedberg – Messtechnische Untersuchung, Passivhaus Institut
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut
Zusammenfassung
Schule als Passivhaus erprobtes Konzept
Energieeinsparpotential durch Messungen
bestätigt
Passivhaus-Lüftung in Schulen verbessert die Lern-
und Lehrbedingungen
Behaglich auch im Sommer
Passivhaus-Technik auch bei Modernisierung
einsetzbar
Literatur: - Protokollband Passivhaus-Schulen, Passivhaus Institut
- Passivhausschule Frankfurt Riedberg – Messtechnische Untersuchung, Passivhaus Institut
- Leitfaden für energieeffiziente Bildungsgebäude im Neubau und bei der Modernisierung,
Passivhaus Institut (Ende 2009)
Energetische Modernisierung von Schulen Dipl.-Phys. Oliver Kah, Passivhaus Institut