Nachhaltiges Bauen – Instandsetzung

11 09 | 2009

I N S TA N D S E T Z U N G Das Potenzial liegt im Bestand

I N S TA N D S E T Z U N G E N Von der Strategie zur Umsetzung

Nachhaltige Stadt Zürich – auf dem Weg zur 2000-Watt-Gesellschaft Ein Legislaturschwerpunkt des Stadtrats

25

IMPRESSUM

Peter Gossweiler (bauphysik meier ag), Urs-Peter Menti, Iwan Plüss (Hochschule

Herausgeberin:

Luzern, Technik & Architektur, Horw)

Stadt Zürich,

Altersheim Dorflinde:

Hochbaudepartement

Peter Siegl, Rena Wangler, Yvonne Fürer, Jörg Selg, Michael Pöll (Amt für Hochbauten),

Broschüre:

Patrick Fischer (neff/neumann architekten ag),

Annette Aumann (Projektleitung),

Fritz Schiess (BGS Baurealisation),

Yvonne Fürer, Dr. Heinrich Gugerli

Christoph Keller (BWS Bauphysik)

Fachstelle nachhaltiges Bauen,

Glatt I / CCEM Retrofit:

Amt für Hochbauten

Christina Rutz, Alois Bölsterli, Yvonne Fürer,

Mark Ziegler

Jörg Selg (Amt für Hochbauten),

Immobilien-Bewirtschaftung

Claudio Durisch, Jürg Müller (Liegenschaften-

Ausschuss Hochbaudepartement LSP 4, Themenfeld 3*: Wiebke Rösler (Vorsitz), Cornelia Mächler, Dr. Heinrich Gugerli (Hochbaudepartement) Roland Stulz (Novatlantis) Projektgruppe LSP 4, Themenfeld 3*: Dr. Heinrich Gugerli (Leitung), Andrea Holenstein, Marc Huber, Virag Kiss, Dr. Annick Lalive d'Epinay, Michael Pöll,

verwaltung), Peter Jakob, Caroline Scholtze-Lemmer (Bauart Architekten, Zürich), Marco Ragonesi (Ragonesi Strobel & Partner, Luzern), Mark Zimmermann, René Kobler (CCEM Retrofit) Redaktion: Othmar Humm, Oerlikon Journalisten, Zürich

Franz Sprecher, Ralph Wyer, Markus Ziegler

Abbildungen:

(Hochbaudepartement), Hansruedi Hug,

Seite 4 oben: Marc Lendorff, Seite 4 unten

Toni W. Püntener (Umwelt- und Gesundheits-

und Seite 6: Professur für Nachhaltiges

schutz Zürich), Dr. Stephan Lienin

Bauen, ETH Zürich / TEP Energy, Zürich,

(Sustainserv, Zürich)

Seite 8: Engesser/HBA, Seite 10: Theodor

Bearbeitung/Begleitung Thema «Instandsetzungen» Gebäudeparkmodell: Dr. Heinrich Gugerli (Projekteitung), Toni W. Püntener (Umweltschutzfachstelle), Bruno Bébié (Energiebeauftragter), Prof. Dr. Holger Wallbaum, Nico Heeren (Professur für Nachhaltiges Bauen, ETH Zürich),

Stalder, Seite 12 oben: Marc Lendorff, Seite 12 unten: Gallas, Baugeschichtliches Archiv Zürich, Seite 13: Hochschule Luzern, Technik & Architektur, Seite 14: GfA Gruppe für Architektur, Seite 15: Arge neff/neumann architekten ag/BGS Architekten GmbH, Seite 16 und 17: Architekturbüro Bauart, Seite 18 oben: Hochbaudepartement, mitte: H. Helfenstein, unten: Georg Aerni

Dr. Martin Jakob (TEP Energy, Zürich),

Gestaltung:

Dr. Stefan Rubli (Energie- und Ressourcen-

blink design, Zürich

Management GmbH, Schlieren), Dr. Martin Lenzlinger (SIA, Zürich) 2000-Watt-Schulbauten:

Druck: Kyburz AG, Dielsdorf

Annette Aumann (Projektleitung), Urs Baur,

Papier:

Regula Iseli, Franziska Kaiser, Mark Ziegler,

Recystar, 100% Altpapier

Christian Tiszberger, Yvonne Fürer, Dr. Heinrich Gugerli, Dr. Daniel Kurz, Beatrice Leuenberger, Ueli Lindt, Franz Sprecher, Ralph Wyer (Hochbaudepartement), Andreas Edelmann (Edelmann Energie) Solarpotenzial:

Bezug: Stadt Zürich Amt für Hochbauten Lindenhofstrasse 21 8021 Zürich

Yvonne Fürer (Amt für Hochbauten),

Download als pdf von

Regula Iseli (Amt für Städtebau),

www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen

Jürg Müller, Arno Roggo (Liegenschaften-

> 2000-Watt-Gesellschaft > Instandsetzungen

verwaltung), Andreas Edelmann (Edelmann Energie, Zürich) Kreisgebäude 3:

Zürich, November 2009

René Meier, Yvonne Fürer, Mark Kamber (Amt für Hochbauten), Rolf Stäger (Immobilien-Bewirtschaftung), Isabelle Jüngling (Amt für Städtebau), Nik Biedermann (ARGE biedermann/heusi/ b+p baurealisation),

2

* LSP 4: Legislaturschwerpunkt «Nachhaltige Stadt Zürich – auf dem Weg zur 2000-Watt-Gesellschaft» Themenfeld 3: «Nachhaltiges Planen, Bauen, Bewirtschaften»

Einleitung «Nachhaltige Stadt Zürich − auf dem Weg zur 2000-Watt-Gesellschaft». Mit diesem Schwerpunkt hat der Zürcher Stadtrat ein herausforderndes Ziel für die Legislatur 2006 bis 2010 gesetzt. In der Stadt Zürich verbrauchen die Gebäude mehr als die Hälfte der Energie. In diesem Sinne kann der Gebäudebestand als die wichtigste «Ressource», welche zur Erreichung der Zielsetzungen der 2000-Watt-Gesellschaft zur Verfügung steht, betrachtet werden. Wie kann diese «Ressource» genutzt werden, während in den nächsten Jahrzehnten die ganze Stadt Schritt um Schritt erneuert wird? Welche Potenziale bietet die Gebäudeerneuerung auf Ebene der Stadt und bei den stadteigenen Bauten? Welche konkreten Beiträge leisten erste geplante und realisierte Objekte bereits heute? In welchen Gebieten sind Innovationen notwendig? Diese Broschüre informiert über Studien und Projekte, welche im Rahmen des Legislaturschwerpunktes zum Thema «Instandsetzungen» durchgeführt wurden: Mit einem Gebäudeparkmodell werden, bezogen auf die Betriebsenergie, die Stellschrauben aufgezeigt, mit denen die Entwicklung zur 2000-Watt-Gesellschaft bei Wohn-, Büro- und Schulbauten beeinflusst werden kann. Auf Portfolioebene wurden für die städtischen Schulbauten die Zielkonflikte zwischen Bewahrung des kulturellen Erbes und Energieeffizienz thematisiert und Lösungsansätze für 2000-Watt-kompatible Szenarien entwickelt. Auch Zürich hat ein grösstenteils ungenutztes Solarenergiepotenzial, das für die städtischen Wohnsiedlungen beispielhaft erfasst wurde. An konkreten Bauprojekten werden die Möglichkeiten neuer Planungswerkzeuge und Technologien aufgezeigt, um den Energiebedarf der Gebäude zu senken und einen ausreichenden sommerlichen Wärmeschutz zu gewährleisten. Um Innovationen zu fördern, werden Pilotprojekte mit Forschungspartnern realisiert. Bisherige Erkenntnisse zur Umsetzung in Bauprojekten sind in einer Übersicht zusammengefasst; sie bietet Bauherren und Planenden konkrete Hinweise zur Erneuerung von Bauten.

... umbauen − erneuern − sanieren − anbauen − aufstocken − abbrechen − ersetzen − weiterbauen − erhalten − wiederherstellen − einpacken − rekonstruieren − instandhalten ...

3

1

2

Energiebezugsfläche Wohnen, Büro und Schulen

Heizwärmebedarf Wohnbauten (Effizienzszenario)

MJ/m2

Mio m2

500

40

450

EFH Bestand

35 400 30 350 EFH Neubau 25

300

Schulen 250

20

Büros Mehrfamilienh.

15

Einfamilienh.

200

MFH Bestand

150

10 100 MFH Neubau 5

50

0

0 2005

3

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2005

2050

Heizwärmeerzeuger Mehrfamilienhäuser Bestand (Effizienzszenario)

4

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

90% 80%

Holz

70%

Solar

60%

Hydrothermie

50%

Fernwärme

40%

Elektrizität

30%

Elektrizität (WP)

20%

Gas

10%

Öl

2050

Faktoren Mehrfamilienhäuser Bestand (Effizienzszenario)

Primärenergie total / Endenergie MJ/MJ 100%

2045

Treibhausgasemissionen kg/MJ

1.60

0.08

1.40

0.07

1.20

0.06

1.00

0.05

0.80

0.04

0.60

0.03

0.40

0.02

0.20

0.01

2005

4

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Primärenergie nuklear

Primärenergie fossil

0.00

0%

Primärenergie erneuerbar

0.00 2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Treibhausgase

Gebäudeparkmodell Stadt Zürich: Berechnungsmethode Wie könnte der Absenkpfad der 2000-Watt-Gesellschaft bis 2050 in der Stadt Zürich aussehen? Das Gebäudeparkmodell liefert diese Daten für die Betriebsenergie der Gebäude. Erstmals kam das Modell bei der Überarbeitung des SIA-Effizienzpfades Energie für die ganze Schweiz zur Anwendung. Im Vergleich dazu wurde die Entwicklung für die Stadt Zürich bis 2050 in zwei Szenarien untersucht: Das Referenzszenario orientiert sich an heutigen Trends, während das Effizienzszenario von ambitiösen Zielen ausgeht. Die massgebenden Einflussgrössen sind der Gebäudepark (Energiebezugsfläche) mit Anlagen und Geräten, deren Energiebedarf und die Energieversorgung (Primärenergie- und Treibhausgasemissionsfaktoren).

Gebäude, Anlagen und Geräte

Energiebedarf

Energieversorgung

Die untersuchten Nutzungen Wohnen,

Für die Ermittlung des Heizwärmebe-

Die Wärmeversorgung verschiebt sich

Büros und Schulen repräsentieren

darfs wurde bei der Bauteilerneuerung

in beiden Szenarien weg von den

ca. 75 % aller Gebäude in der Stadt

unterschieden, aus welcher Bau-

heute vorherrschenden fossilen in

Zürich. Allerdings fehlen noch einige

periode die Gebäude stammen.

Richtung erneuerbare Energieträger.

besonders energieintensive Nutzungen

Der Elektrizitätsbedarf berücksichtigt

Im Referenzszenario wird 2050

wie Detailhandel und Gesundheits-

Lüftung und Kühlung, Beleuchtung,

ca. ein Viertel der Wärmeerzeuger mit

bauten. Im Vergleich zur Schweiz ist

Betriebseinrichtungen und diverse

erneuerbaren Energieträgern betrie-

der Anteil an Mehrfamilienhäusern und

Gebäudetechnik.

ben, der Gasanteil bleibt weitgehend

Bürogebäuden in Zürich deutlich

Im Referenzszenario liegen die

konstant. Der Treibhausgasemissions-

grösser, Einfamilienhäuser dagegen

Bauteilerneuerungsraten für die

faktor nimmt um ca. 30 % ab.

gibt es nur in geringer Zahl.

Periode von 2000 bis 2050 zwischen

Der Elektrizitätsversorgung liegt das

30 % und 50 %. Höhere Werte

ewz-Szenario «Weiter wie bisher»

2050 von einer Zunahme der Wohnbe-

erreichen Flachdach und Fenster. Der

zugrunde.

völkerung (+15 %), der Büroarbeits-

Heizwärmebedarf der bestehenden

plätze (+17 %) und der Anzahl Schüler

Wohnbauten beispielsweise wird

ca. drei Viertel der Wärmeerzeuger mit

(+10 %) und Studierenden (+30 %)

damit bis 2050 um ca. 20 % gesenkt.

erneuerbaren Energieträgern betrieben

sowie des spezifischen Flächenbe-

Im Effizienzszenario liegen die

(ca. 45 % Wärmepumpen). Dazu hat

darfs ausgegangen. Bei der Wohnflä-

kumulierten Bauteilerneuerungsraten

ein weitgehender Rückzug der

che pro Kopf (+7 %) wurde für die

2000 bis 2050 um 10 % bis 20 %

Gasversorgung stattgefunden.

Stadt Zürich eine deutlich geringere

höher als im Referenzszenario.

1

In der Untersuchung wurde bis

Zunahme zugrunde gelegt als für die ganze Schweiz prognostiziert (+40 %).

3 Im Effizienzszenario werden 2050

4 Die Treibhausgasemissionen der

2 Der Heizwärmebedarf der beste-

Wärmeversorgung reduzieren sich um

henden Wohnbauten beispielsweise

den Faktor 6. Dank dem Ausstieg aus

reduziert sich damit bis 2050 um

der Kernenergie, wie er in der Gemein-

ca. 45 %.

deordnung der Stadt Zürich gefordert ist, ist die Elektrizität weitgehend erneuerbar (ewz-Szenario 3): Der Primärenergiefaktor sinkt um ca. 30 %.

Wachstum der Energiebezugsfläche 2005 bis 2050 Dem Gebäudeparkmodell der Stadt Zürich liegt ein wesentlich geringeres Wachstum des Gebäudeparks (+18 %) zugrunde als der schweizweiten Untersuchung (+55 %). Dies ist vor allem auf die sich in der Stadt Zürich abzeichnende Stabilisierung der Wohn- und Arbeitsplatzflächen pro Kopf zurückzuführen. In Zukunft liegt beim Flächenbedarf ein grosser Hebel (Suffizienz).

5

1

2

Endenergie Wohnbauten (Referenzszenario)

Endenergie Wohnbauten (Effizienzszenario)

2

MJ/m2

MJ/m

600

600

500

500

400

400

Umweltwärme Öl 300

300

Elek Elek (WP) 200

200

Gas Fernwärme 100

100

Hydrothermie Solar

0

0 2005

3

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2005

4

Endenergie Büro- und Schulbauten (Referenzszenario)

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Holz

Endenergie Büro- und Schulbauten (Effizienzszenario) Div. Gebäudetechnik

MJ/m

2

MJ/m

400

400

350

350

300

300

2

Betriebseinrichtungen Beleuchtung El. Klima / Lüftung El. Haustechnik

250

250

El. Raumwärme/WW WP, Umweltwärme

200

200

Hydrothermie 150 150

Solar 100

Fernwärme

100

Holz

50 50

Gas 0 0

Öl 2005

5 MJ/m

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2005

6

Primärenergie total, Wohnbauten (Referenzszenario)

2

MJ/m

1'200

1'200

1'000

1'000

800

800

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Primärenergie total, Wohnbauten (Effizienzszenario)

2

Div. Gebäudetechnik

Betriebseinrichtungen 600

600

400

400

200

200

Beleuchtung

Warmwasser

Raumwärme

Pumpen, Gebläse 0

0 2005

7

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2005

8

Treibhausgasemissionen Wohnbauten (Referenzszenario)

2

kg/m

kg/m

45

45

40

40

35

35

30

30

25

25

20

20

15

15

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Lüftung

Treibhausgasemissionen Wohnbauten (Effizienzszenario)

2

Div. Gebäudetechnik

Betriebseinrichtungen

Beleuchtung 10

10

0

0 2005

6

Warmwasser

5

5

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Raumklima / Lüftung 2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

Gebäudeparkmodell Stadt Zürich: Ergebnisse bis 2050 Im Effizienzszenario entwickeln sich die Wohn- und Bürobauten sowie Schulen bis 2050 entlang dem Absenkpfad der 2000-Watt-Gesellschaft. Dies erfordert jedoch weitgehende Massnahmen an Gebäudehülle, -technik und Betriebseinrichtungen, aber auch bei der Wärme- und Elektrizitätsversorgung. Für deren Umsetzung sind die unterschiedlichen Erneuerungszyklen der Gebäude und Infrastrukturanlagen zu beachten. Das Referenzszenario erweist sich hinsichtlich der Erreichung des Zwischenzieles der 2000-Watt-Gesellschaft im Jahr 2050 als ungenügend. Für eine umfassende Aussage fehlen allerdings noch die Zahlen zur Betriebsenergie der übrigen energieintensiven Gebäudenutzungen (Verkauf, Gesundheitswesen), der Aufwand an Grauer Energie sowie für die Mobilität.

Endenergie

Primärenergie total

Treibhausgasemissionen

Bezogen auf die Endenergie liegen die

Hinsichtlich des Verbrauchs an

Bei den Treibhausgasemissionen liegt

grössten Hebel bei der Reduktion des

Primärenergie liegt der zusätzliche

der zusätzliche Hebel gegenüber der

Heizwärmebedarfs sowie der ver-

Hebel gegenüber der Endenergie beim

Endenergie bei der Reduktion des

mehrten Nutzung von Umweltwärme

steigenden Anteil an erneuerbarem

fossilen Anteils der Wärmeversorgung.

und Solarenergie. Beim Elektrizitäts-

Strom, welcher die wegfallende

Der Anteil an Treibhausgasemissionen

bedarf sind je nach Szenario und

Kernenergie ersetzt.

aus der Elektrizitätsversorgung ist

5 Im Referenzszenario wirkt sich vor

Nutzung unterschiedliche Tendenzen

beim heutigen und zukünftig für die

feststellbar.

allem der reduzierte Wärmebedarf aus,

Stadt Zürich zugrunde gelegten

Im Referenzszenario ist der Brenn-

da der Strommix nicht verändert wird.

Versorgungsmix unbedeutend, wenn

6 Im Effizienzszenario sinkt die

stoffbedarf von 1 Wohnbauten

die wegfallende Kernenergie mit

stärker rückläufig als bei den 3

gesamte Primärenergienachfrage dank

Büro- und Schulbauten. Der Elektrizi-

der massiven Reduktion des Heiz-

tätsbedarf ist in der Tendenz leicht

wärmebedarfs und des reduzierten

Treibhausgasemissionen dank der

ansteigend.

Primärenergiefaktors der Stromversor-

Reduktion des Heizwärmebedarfs und

Im Effizienzszenario ist der Brennstoff-

gung noch wesentlich stärker.

des höheren Anteils an erneuerbarer

erneuerbaren Energien ersetzt wird. 7 Im Referenzszenario sinken die

Wärme.

bedarf bei den 2 Wohnbauten sowie

8 Im Effizienzszenario werden die

den 4 Büro- und Schulbauten noch wesentlich stärker rückläufig als im

Treibhausgasemissionen dank der

Referenzszenario.

massiven Reduktion des Heizwärmebedarfs und der weitgehenden Versorgung mit erneuerbarer Wärme und Elektrizität sehr stark reduziert.

Stadt Zürich

Schweiz

IST

90%

IST

100%

Stadt Zürich

Schweiz

Treibhausgasemissionen pro Einwohner

R

in der Stadt Zürich im Vergleich zur

80%

70%

Absenkung der Primärenergie und der

Schweiz bis 2050

R

Bei der Betriebsenergie für Wohnen, Büro 60%

30%

szenario erreicht werden. Die Reduktion

R

E

liegt wesentlich über den mit derselben

20%

10%

Methodik für die Schweiz ausgewiesenen

E Ziel bis 2050

Ziel bis 2150 *

0%

Werten. E

2050

Ziel bis 2150

und Schulen kann der Absenkpfad der 2000-Watt-Gesellschaft mit dem Effizienz-

2050

40%

R

2050

50%

2050

Ziel bis 2050

E

* Gemäss Gemeindeordnung der Stadt Zürich ist dieses Ziel bereits 2050 zu

Primärenergie total

E = Effizienzszenario, R = Referenzszenario

Treibhausgase

erreichen.

7

Klassenzimmer Schulhaus Saatlen Bis 1960 entsprach der Primärenergieverbrauch der Schweiz einer 2000-WattGesellschaft. Die Treibhausgasemissionen lagen jedoch schon damals höher. Der Flächenbedarf pro Schüler hat sich seit 1960 verdreifacht.

Primärenergie total

Untersuchte Szenarien am Beispiel Schulhaus Milchbuck

MJ/m 2

Für jedes der zwölf ausgewählten Schulhäuser wurden

1200

drei Szenarien mit unterschiedlichen Massnahmen1000

paketen definiert:

800

IST 600

Ziel bis 2050

(Messung respektive Berechnung). A

400

Ziel bis 2150 200

(objektspezifisch). C

IST

A

B

C

NEU

Zusätzlich zu A: teilweise Innen- bzw. Aussenwärmedämmung oder Dämmputz

Potenzial Solarstrom

-200

Dämmung von Dach und Kellerdecke, Ersatz Fenster mit U-Wert von 1.3 W/m2K.

B

0

Zustand vor der Instandsetzung

Zusätzlich zu B: Wärmeerzeugung mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien (Beispiel Schulhaus Milchbuck: Holzpellets).

NEU Vergleich mit einem hypothetischen 2000-WattErsatzneubau (gleiche Energiebezugsfläche). Treibhausgase kg/m 2 60 55 50 45

Bereiche entsprechend SIA

40

Effizienzpfad Energie:

35 30

Mobilität

25

Licht und Apparate

20

Warmwasser

15

Ziel bis 2050

10 5

Heizung Baumaterial (Graue Energie)

0

IST

8

Lüftung

A

B

C

NEU

Schulbauportfolio: Sind die 2000-Watt-Ziele erreichbar? Die 120 Volksschulanlagen der Stadt Zürich zeichnen sich durch eine überdurchschnittlich hohe baukulturelle Bedeutung aus − über die Hälfte der Anlagen sind im Inventar der Denkmalpflege. Um dieses Kulturgut zu erhalten und gleichzeitig die Ziele der 2000-Watt-Gesellschaft zu erreichen, müssen verschiedene Interessen abgewogen werden. Können die Schulen der Stadt Zürich dennoch diese Ziele erreichen? Ist dies technisch machbar? Können aus denkmalpflegerischer und gestalterischer Sicht gute Lösungen gefunden werden? Eine interdisziplinäre Gruppe des Hochbaudepartements sucht Antworten auf diese Fragen.

Der Prozess

Wie können die Ziele erreicht

Portfoliosicht und Handlungs-

Bis zum Jahr 2050 sollten aus heutiger

werden?

spielraum

Perspektive der Finanz- und Kapazi-

Die Ziele der 2000-Watt-Gesellschaft

Langfristig ergibt sich der grösste

tätsplanung alle Volksschulen einmal

für die Schulen der Stadt Zürich zu

Handlungsspielraum, wenn Analysen

instandgesetzt werden können. Die

erreichen, ist eine Herausforderung.

und Szenarien über ein ganzes

Hochrechnung erfolgte mit einer

Eine grosse Hebelwirkung hat die

Portfolio als Entscheidungshilfe für die

Auswahl von zwölf Schulhäusern, die

Reduktion der Nachfrage nach

strategische Planung dienen. Dies

repräsentativ für je eine Epoche

Energiedienstleistungen (Suffizienz).

ermöglicht, wichtige Ziele zu definieren

respektive für einen Baustil sind. In

Besonders relevant ist der spezifi-

und zu verfolgen, beispielsweise

gemeinsamer Diskussion von Fachleu-

sche Flächenbedarf je Volksschüler,

sanfte Instandsetzungen von denkmal-

ten aus Denkmalpflege, architekto-

der sich in Zürich seit 1960 verdrei-

pflegerisch sehr wertvollen Gebäuden

nischer Beratung, Projektentwicklung

facht hat. Zur Steigerung der Ener-

mit ambitionierten Massnahmen an

und -ausführung, Bewirtschaftung,

gieeffizienz sind Massnahmen an der

anderen Gebäuden zu kompensieren.

Gebäudetechnik und Nachhaltigkeit

Gebäudehülle besonders wirksam; sie

Bei den Volksschulen der Stadt Zürich

wurden Instandsetzungsmassnahmen

mindern den Heizwärmebedarf und

soll diese Hochrechnung im Prozess

nach verschiedenen Kriterien in ihrer

verbessern den Komfort. Zudem ist

etabliert und offene Fragen in einem

Auswirkung bewertet und zu Szenarien

die gezielte Wahl erneuerbarer

Folgeprojekt gemeinsam mit dem

zusammengefügt. Die interdisziplinäre

Energieträger von entscheidender

Schulamt geklärt werden. Ein Monito-

Zusammenarbeit verdeutlicht die

Bedeutung. Ist der Anteil der Wärme

ring an realisierten Bauten und

unterschiedlichen Werthaltungen und

einmal reduziert, rücken der Elektrizi-

Instandsetzungen ermöglicht die

ermöglicht dadurch nachhaltige

tätsbedarf für Beleuchtung und

Überprüfung des Zielkurses. Dieses

Lösungen bei Zielkonflikten.

Betriebseinrichtungen, die Graue

Vorgehen kann auch auf weitere

Energie der Baustoffe und der Energie-

Portfolios angewendet werden.

bedarf für die Mobilität in den Fokus.

IST

IST

% 100

A

A

B C

B

2050

C

Ziel bis 2150 Ziel bis 2050

2050

Ziel bis 2050

Ziel bis 2150 *

Ergebnisse der Hochrechnung auf das

90

Schulbau-Portfolio der Stadt Zürich

80

Die Senkung des totalen Primärenergiebe-

70

darfs auf den Zielwert bis zum Jahr 2050 ist

60

erreichbar, allerdings nur beim Szenario C

50

mit der grössten Eingriffstiefe.

40

Die Treibhausgase dagegen lassen sich in

30

den hochgerechneten Szenarien noch nicht

20

wie gefordert um den Faktor 4 reduzieren.

10 0

* Gemäss Gemeindeordnung der Stadt Zürich ist dieses Ziel bereits 2050 zu

Primärenergie total

Treibhausgase

erreichen.

9

Solarstromanlage auf dem extensiv begrünten Flachdach des Schulhauses Auhof. Das Beispiel zeigt, dass sich Denkmalschutz, Wirtschaftlichkeit und Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien kombinieren lassen. Die sorgfältig platzierten Paneele beeinträchtigen die gestalterische Qualität des Gebäudes nicht.

Vermeintliche Hinderungsgründe

Fördernde Faktoren

•

Möglichkeiten der Nutzung von Solarenergie gehen in einem frühen Planungsstadium vergessen.

•

Das Gebäude ist denkmalgeschützt.

•

•

10

Das Solarpotenzial wird frühzeitig in der Machbarkeitsstudie oder im Vorprojekt geprüft.

Nutzung der Dächer für Solarenergie Häufig genannte Hinderungsgründe und fördernde Faktoren sowie die Erfahrungen aus Projektbegleitungen zeigen, dass

Denkmalschutz schliesst eine solare Nutzung nicht aus. Dies wird frühzeitig mit der Denkmalpflege geklärt.

es oft nicht wirtschaftliche und technische

Solarenergie verhindern.

•

Das Dach soll begrünt werden.

•

Dachbegrünung und Solaranlagen sind problemlos kombinierbar.

•

Solaranlagen vermindern die gestalterische Qualität des Gebäudes und der Dachlandschaft.

•

Die Gestaltung von Solaranlagen wird zur architektonischen Aufgabe.

Gründe sind, welche die Nutzung von

Solarpotenziale im Portfolio orten und in der Breite nutzen Das Potenzial zur Nutzung von Sonnenenergie ist gross − auch in Zürich. Gemäss Studien könnten bis ein Viertel des Warmwassers, ein kleiner Teil der Raumwärme sowie 16 % des gesamten Stromverbrauchs solar erzeugt werden. Erst ein Bruchteil davon wird heute ausgeschöpft. In der Studie «Solarscreening» wurde das Potenzial der städtischen Wohnsiedlungen für Kollektoren zur Wassererwärmung und für Solarstromanlagen aufgezeigt. Die Erkenntnisse dienen der Umsetzung in künftigen Projekten. Die verstärkte Nutzung von Sonnenenergie wird die Dachlandschaft von Zürich verändern. Ein Leitfaden des Amts für Städtebau formuliert Grundsätze zur gestalterischen Einordnung von Solaranlagen.

Studie «Solarscreening»

Ergebnisse der Studie

Umsetzung des Potenzials

Die ungenutzten Dachflächen stadt-

Die 51 untersuchten Wohnsiedlungen

Ziel ist, das Solarpotenzial der städ-

eigener Gebäude sollen vermehrt mit

haben ein grosses Solarpotenzial. Erst

tischen Bauten durch die Erstellung

Kollektoren oder mit Solarstrom-

fünf davon nutzen bereits Solarenergie

von Anlagen mit hoher ökologischer,

anlagen ausgerüstet werden. Das

und bei weiteren fünf sind Solaran-

wirtschaftlicher und gestalterischer

Warmwasser wird direkt im Objekt

lagen vorgesehen. Bei acht Siedlungen

Qualität längerfristig weitgehend

verwendet, der Strom ins Netz

verhindern offene Strategieentscheide

auszuschöpfen. In einem nächsten

eingespiesen. Als erstes Portfolio

eine Weiterbearbeitung. Nur zehn

Schritt wird daher die Machbarkeit

wurden die über 50 städtischen

Siedlungen erwiesen sich als unge-

von Solaranlagen in über 20 Sied-

Wohnsiedlungen systematisch

eignet.

lungen, bei denen im Solarscreening

untersucht. Anhand von Parametern

Selten stimmt der ideale Zeitpunkt

ein Potenzial ausgewiesen wurde,

wie der Dachform und der Beschat-

einer Instandsetzung mit dem Erneue-

untersucht. Die Gestaltung, die

tung lässt sich das Potenzial der

rungszyklus von Heizanlage und

gebäudetechnische Einbindung und

Solarenergienutzung abschätzen.

Flachdach überein. Deshalb kann die

die Wirtschaftlichkeit bilden dabei

Die bestehende Gebäudetechnik gibt

Installation von Solaranlagen auch

wichtige Entscheidungskriterien.

Aufschluss über die mögliche Einbin-

ausserhalb einer Gesamtinstandset-

Danach werden die geeigneten

dung von Sonnenkollektoren.

zung sinnvoll sein.

Anlagen realisiert. So ergibt sich

Schliesslich bietet der bauliche Zu-

eine beispielhafte Systematik für

stand des Objektes Anhaltspunkte

die Realisierung des Potenzials von

für einen günstigen Zeitpunkt der

Solarenergie in ganzen Portfolios.

Installation. Aus diesen Angaben werden das Flächenpotenzial und erste Empfehlungen für die einzelnen Siedlungen abgeleitet.

Dachfläche Portfolio städtische Wohnsiedlungen 110'000 m 2

Solarpotenzial der städtischen Wohnsiedlungen Rund ein Drittel der Dachflächen von städtischen Wohnsiedlungen eignen sich aufgrund ihrer Geometrie, Ausrichtung und

Potenzial für Solarstrom 33'000 m 2

Lage zur Nutzung von Solarstromanlagen. Zur Erstellung von Kollektoren für die

Potenzial für Kollektoren 19'000 m 2

Wassererwärmung eignen sich etwa ein Sechstel der Dachflächen.

11

Kreisgebäude 3 − früher und heute. Mit den Jahren wandeln sich Umfeld und Nutzung eines Gebäudes. Das Kreisgebäude 3, als Wohnhaus errichtet, wird heute als Regionalwache genutzt, mit den entsprechenden Anforderungen an Sicherheit. In diesem Spannungsfeld das ursprüngliche Erscheinungsbild zu erhalten, ist eine Herausforderung (geplanter Baubeginn 2010).

12

Denkmalgeschützte Gebäude für Sommer und Winter optimieren Mittels thermischer Simulationen können der Heizwärmebedarf und der Raumtemperaturverlauf in Stundenschritten über ein Jahr aufgezeigt werden. Sommer- und Winterfall fordern unterschiedliche Massnahmen. Je früher die Erkenntnisse im Planungsprozess bekannt sind, desto einfacher kann mit Baumassnahmen reagiert werden. Das denkmalgeschützte Kreisgebäude 3 beherbergt heute eine Regionalwache der Stadtpolizei. Dies bedingt spezielle Anforderungen bezüglich Betriebszeiten und Sicherheit. Trotzdem ist bei diesem Gebäude der Minergie-Standard für Modernisierungen erreichbar. Eine Schwierigkeit dabei ist, den sommerlichen Wärmeschutz zu gewährleisten.

Heizwärmebedarf

Sommerlicher Wärmeschutz

Erneuerbare Energie

Um den Heizwärmebedarf beim

Die Simulation gibt auch Auskunft

Die komplizierte Dachform verhindert

Kreisgebäude 3 zu reduzieren, sind

über den Raumtemperaturverlauf

eine sinnvolle Installation von Sonnen-

folgende Massnahmen geplant:

im Sommer mit der geplanten Kon-

kollektoren. Zudem ist der Warmwas-

Keller-, Dach- und Estrichdämmung,

struktion. Aufgrund von denkmal-

serbedarf gering. Es kann jedoch eine

neue Fenster mit nachgebauten

pflegerischen Anforderungen kann

Grundwasserwärmepumpe im Verbund

Profilen und eine innere Wärmedäm-

beim Kreisgebäude 3 der Sonnen-

mit dem benachbarten Gebäude

mung. Eine Aussenwärmedämmung

schutz nicht optimiert werden. Die

«Restaurant Falken» erstellt werden.

ist hier aus denkmalpflegerischen

Decken sind nicht massiv und die

Dank der gross dimensionierten

Gründen nicht möglich. Die Simulation

Nachtauskühlung über die Fenster ist

Radiatoren funktioniert die Heizung

zeigt, dass die Innenwärmedämmung

aus Sicherheitsgründen nicht möglich.

mit tiefen Vorlauftemperaturen und

mit einer Dämmstärke von ca. 6 cm

Die Innendämmung entkoppelt

trägt so zu einem guten Wirkungsgrad

den Heizwärmebedarf um 25 %

zusätzlich die Speichermasse der

der Wärmepumpe bei. So kann in

reduziert. Bauphysikalisch ist beim

Aussenwand vom Innenraum. Mit einer

Kombination mit den Dämmmassnah-

Wand- und Deckenaufbau des

leichten Raumkühlung wird die

men der Grenzwert für Minergie-

Kreisgebäudes eine stärkere Dämm-

Situation punktuell verbessert. Die

Modernisierungen gut erreicht werden.

schicht nicht sinnvoll – das Konden-

Anforderungen von Minergie an den

satrisiko an den Balkenköpfen der

sommerlichen Wärmeschutz können

Holzdecken würde sich erhöhen und

jedoch nicht eingehalten werden.

die Wärmebrücken blieben bestehen.

Das richtige Benutzerverhalten hat bei diesem Gebäude einen speziell grossen Einfluss auf die sommerlichen Raumlufttemperaturen.

Messung

MJ/m 2

Norm SIA 380/1

Simulation

600

Heizwärmebedarf Kreisgebäude 3 – Vergleich von Messung und Berechnung

500

für verschiedene bauliche Varianten Die thermischen Simulationen berücksich-

400

tigen im Vergleich zur Norm SIA 380/1

300

(behördlicher Energienachweis) die Wirkung der Speichermasse genauer. Deshalb bildet

200

die Simulation die Realität exakter ab und stimmt besser mit der Messung überein.

100

Mit zunehmender Wärmedämmung ver-

0

IST

Fenster

IWD 6 cm

AWD 6 cm

AWD 20 cm

ringern sich die Unterschiede zwischen den beiden Berechnungsmethoden. Die prozen-

Messung

Norm SIA 380/1

Simulation

tuale Einsparung vom Ist-Zustand zu den

IWD = Innenwärmedämmung

Varianten ist jedoch bei beiden Methoden

AWD = Aussenwärmedämmung (hypothetisch)

gleich.

13

Um das Erscheinungsbild des markanten Zeitzeugen aus den 70er Jahren zu erhalten und trotzdem den Energieverbrauch zu reduzieren, wird beim Altersheim Dorflinde eine Innenwärmedämmung realisiert (Baubeginn 2009).

Ökologische Beurteilung von Innenwärmedämmungen Die ökologische Beurteilung erfolgte in

A = Aussen

Anlehnung an die eco-devis-Methode unter

I = Innen

Berücksichtigung einer vergleichbaren Wärmedämmleistung. Konstruktionen mit geringer Umweltbelastung werden in erster

Konstruktion

Dämmputz

Verputzte Platten

Ständerwand Holz

1. Priorität

mit Perlite und Kork

Porenbeton

Holzfaserplatte *

Priorität empfohlen, Konstruktionen mit

Steinwolle *

mittlerer Umweltbelastung in zweiter

Ständerwand Metall

Priorität. Die weiteren aufgeführten

Glaswolle * 2. Priorität

Holzfaserplatte *

Optionen haben eine deutlich höhere

Weichfaserplatten *

Steinwolle *

Umweltbelastung.

Kork

Glaswolle *

Schaumglas

weitere

mit EPS-Recyclat

EPS/PF/EPS

Optionen

mit EPS

Silikatplatte PF

EPS *

Vakuumdämmung *

EPS * Vakuumdämmung *

* Je nach Aufbau und Dicke kann eine Dampfsperre respektive Dampfbremse notwendig sein. Aus bauphysikalischer Sicht birgt ein dampfdiffusionsoffener

14

Aufbau weniger Risiken.

Innenwärmedämmung am Beispiel Altersheim Dorflinde Aussenwärmedämmung ist aus bauphysikalischen und wirtschaftlichen Gründen die erste Wahl, um die Fassade energetisch zu verbessern. Bei Neubauten ist die Innendämmung deshalb nicht sinnvoll. Wenn bei Instandsetzungen eine äussere Dämmung nicht möglich ist, kann die Innenwärmedämmung eine Alternative darstellen. Sie weist allerdings ein erheblich grösseres Risiko von Bauschäden auf. Aus diesem Grund wurde das Thema beim Altersheim Dorflinde vertieft untersucht. Die Resultate belegen, dass die Massnahme an diesem Objekt vertretbar ist.

Untersuchung

Anwendungsempfehlung

Konzept Minergie-Neubau

Niedrige innere Oberflächentempera-

Zur Ausführung im Altersheim

Bereits die Machbarkeitsstudie zeigte,

turen, Luftzirkulation und Kondensation

Dorflinde wird eine Innendämmung

dass mit einer Dämmstärke von 14 cm

können bei Wandaufbauten mit

aus Porenbeton gewählt. Eine

die gewichtete Energiekennzahl im

Innenwärmedämmung Schimmelpilze

allgemeingültige Empfehlung lässt

Bereich des Minergie-Neubau-Stan-

verursachen. Um diese Risiken aus-

sich daraus jedoch nicht ableiten. Der

dards liegt. Der Heizwärmebedarf des

zuschliessen, ist es wichtig, dass der

Aufbau der Innenwärmedämmung ist

Altersheimes wird um 74 % gesenkt,

Feuchtigkeitshaushalt, die Wärme-

je nach Nutzung und Anforderungen

die Hälfte davon dank der Innendäm-

brücken und der sommerliche

präzis zu definieren. Der bestehende

mung. Neben der Innendämmung sind

Wärmeschutz projektspezifisch von

Wandaufbau, die Bewitterung und

die kompakte Gebäudeform, die

einer Fachperson untersucht werden.

das Lüftungskonzept sind dabei zu

Dämmung von Kellerdecke und Dach

Im Altersheim Dorflinde konnte mittels

beachten.

sowie neue Fenster ausschlaggebend.

Messung und Simulation der Aufbau

Beim Projekt Dorflinde zeigt sich ein

Das Gebäude ist an die Fernwärme

der Aussenwand bewertet werden.

wesentlicher Vorteil der Innendäm-

angeschlossen und nutzt damit auch

In drei Musterwänden vor Ort mit

mung: Raumseitige Massnahmen

erneuerbare Energien. Die kontrollierte

unterschiedlichen Konstruktionen

lassen sich etappieren. So kann auch

Lüftungsanlage ist für den Komfort im

wurde der Verlauf von Temperatur,

im Rahmen der Gesamtinstandsetzung

Altersheim ein Vorteil.

Luftfeuchtigkeit und Dampfdruck

über mehrere Gebäude das äussere

messtechnisch erfasst.

Erscheinungsbild erhalten werden.

Messpunkte

Messungen an Musterwänden im Altersheim Dorflinde Der Verlauf von relativer Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Dampfdruck an unterschiedlichen Stellen in der Aussenwand gibt Auskunft über die Gefahr von Kondensatbildung. Mit Hilfe von Messungen konnten so verschiedene Dämmmaterialien für den Innenbereich geprüft werden.

15

Die Siedlung Glatt I heute (oben) und visualisiert mit den geplanten Instandsetzungsmassnahmen (unten).

16

Vorfertigung – Pilotprojekt für Minergie-P-Erneuerung Das Forschungsprojekt CCEM-Retrofit verfolgt das Ziel, durch Vorfertigung von Fassaden- und Dachelementen die energetische Erneuerung von Mehrfamilienhäusern zu vereinfachen. Dabei kann die gesamte Sanierung von aussen erfolgen. Beim Pilotprojekt Glatt I wird diese Methode erprobt. Die Siedlung soll, so das ambitiöse Ziel, den Minergie-P-Standard und eine hohe architektonische Qualität erreichen. Glatt I wurde im subventionierten Wohnungsbau 1970 erstellt und schon 1980 minimal wärmegedämmt. Die grösste Herausforderung besteht darin, die Instandsetzung ökonomisch und mietergerecht umzusetzen.

Forschungsprojekt

Wirtschaftliche und soziale Aspekte

Energie-Stellschrauben

Zu Beginn der Zusammenarbeit

Neben den ökologischen gilt es im

Bereits die Machbarkeitsstudie zeigte,

zwischen dem ETH-Bereich und der

Sinne der umfassenden Nachhaltigkeit

dass der Minergie-P-Standard

Stadt Zürich galt es, ein geeignetes

auch den ökonomischen und sozialen

erreichbar ist. Dazu musste an vielen

Gebäude zu finden, um die Erneue-

Aspekten gerecht zu werden. Die

«Stellschrauben» gedreht werden.

rungsstrategie in der Praxis zu

Erneuerung löst hohe Kosten aus und

Die bestehenden Loggias kommen

erproben. Der Fokus des Forschungs-

verbessert den Wohnwert. Eine der

innerhalb des Wärmedämmperimeters

projektes liegt in der Vorfertigung.

Investition angemessene Mietzins-

zu liegen. Damit vergrössert sich die

Bauteile mit vielen unterschiedlichen

erhöhung ist an diesem Standort und

Wohnfläche und das Volumen wird,

Funktionen wie Fenster, Sonnen-

bei den subventionierten Wohnungen

zusammen mit der Aufstockung,

schutz, Zu- und Abluft, Elektroinstalla-

nicht verantwortbar. Für die Finan-

kompakter (Gebäudehüllziffer gemäss

tionen werden in vorgefertigten

zierung muss deshalb eine andere

SIA 380/1 vermindert sich von heute

Renovationsmodulen zusammenge-

Lösung mittels Fördergelder und

1.56 auf 1.37). Die Balkone werden

fasst. Die übrigen Abschnitte der

Abschreibungen gefunden werden.

verschoben und thermisch getrennt,

hinterlüfteten, über 30 cm dick

Die Aufstockung führt zu einer

die Fenster (U-Wert: 0.9 W/m 2K)

gedämmten Aussenwand werden

Verdichtung und ermöglicht statt

vergrössert und weiter aussen

konventionell vor Ort erstellt. Dies

bisher 44 neu 66 Wohnungen. Dabei

montiert, um den solaren Wärme-

ermöglicht, auf die Unebenheiten der

steigt die Ausnutzung von 67 % auf

eintrag zu erhöhen. Die Kellerdecken,

bestehenden Substanz zu reagieren

88 %. Bezüglich Lärmschutz ist für

das Flachdach und die Aussenwände

und die Kosten der Vorfertigung zu

die Aufstockung eine Ausnahmebewil-

werden stark gedämmt. Zusätzlich

reduzieren. Die technischen Installa-

ligung erforderlich. An diesem mit

wird die Dachfläche für eine Solar-

tionen werden künftig hauptsächlich

Luftschadstoffen und Lärm belasteten

stromanlage im Contracting genutzt.

über die Fassade geführt. Mit der

Standort bringt die kontrollierte

Deren Ertrag könnte den Strombedarf

Erneuerung wird gleichzeitig eine

Wohnungslüftung einen wesentlichen

der Wohnungen zu einem grossen Teil

architektonische Aufwertung der sa-

Mehrwert.

decken. Die Wärme für Heizung und Warmwasser kommt von der Fern-

nierungsbedürftigen Siedlung erzielt.

wärme Zürich, eine solare Wasser-

F4.1

vorfabriziert

erwärmung ist deshalb nicht zulässig.

34.0

30.0

bestehend

Grundrissdetail des vorfabrizierten Fassadenelements

32.5

neu

36.3

14.0

Das Modul umfasst die Funktionen Fenster Schicht 1

und Sonnenschutz sowie Zuluft. Die

5.9 8.1

Schicht 2

restliche Fassade wird konventionell am Bau ausgeführt.

am Bau

MODUL F4.1

KONVENTIONELL

vorfabriziert

am Bau

17

estehend

KONVENTIONELL

Dämmstoff Holz Gipsfaserplatte, EI 30 / EI 60 Verkleidung

1 Strategie «Instandsetzung» Die bestehenden Defizite können grösstenteils durch eine bauliche/ energetische Instandsetzung verbessert werden. Da insbesondere die Nutzung und die gesellschaftlichen Faktoren gut abschneiden, hat dieses Objekt einen guten Nutzwert. Ein Umbau drängt sich nicht auf.

Wohnsiedlung Heiligfeld III, Zürich

2 Strategie «Gesamtinstandsetzung» Die vorhandenen Defizite können durch eine bautechnische/energetische Instandsetzung behoben werden. Aufgrund der bestehenden Gebäudestruktur können aber durch Umbauten und Anpassungen erhebliche Verbesserungen bei den Faktoren Nutzung, Gemeinschaft und Wohlbefinden/ Gesundheit erzielt werden. Wegen der hervorragenden Gestaltung wird die relativ schwache Wertung in Bezug auf Standort/

Schulhaus Milchbuck, Zürich

Infrastruktur bewusst in Kauf genommen.

3 Strategie «Ersatzneubau» Dieses Objekt weist in fast allen Aspekten grössere Defizite auf. Eine bautechnische/ energetische Instandsetzung würde nur gewisse Teilaspekte verbessern. Durch einen Ersatzneubau kann jedoch rundum eine Verbesserung erzielt werden, insbesondere auch in den Faktoren Boden/ Landschaft, Standort/Infrastruktur und Gestaltung. Wohnsiedlung Werdwies, Zürich

Bestehend Verbesserungen

Gesellschaft

Wirtschaft

Umwelt

Wohlbefinden/Gesundheit

Gebäudesubstanz

Baustoffe

Sicherheit, Raumklima,

Bausubstanz, Raum- und

Altlastenpotenzial, Schadstoffe,

Sonnenschutz, Tageslicht,

Tragstruktur (Flexibilität,

problematische Konstruktionen

Beleuchtungsqualität

Polyvalenz), Ausbaustandard

Nutzung/Nutzwert

Betriebs-/Unterhaltskosten

Flexibilität, Funktionalität,

Betriebskosten (Wärme, Strom,

Anpassbarkeit, Behinderten-

Wasser), Instandhaltungs-

gängigkeit

kosten, Reinigungsaufwand

Gestaltung

Wert

Architekturqualität, Denkmal-

Anlagewert, aufgestauter

pflege, Akzeptanz

Unterhalt, Raumangebot

Gemeinschaft Angebot an Quartier, Einbindung im Quartierleben

18

Nachhaltigkeitsrating mit Kriterien in den Bereichen Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt Von der Stadt Zürich entwickeltes

Betriebsenergie

Werkzeug, um Liegenschaften nach den

Strom- und Wärmeverbrauch

anerkannten Kriterien der SIA-Empfehlung

Boden/Landschaft

112/1 «Nachhaltiges Bauen - Hochbau»

Umgebung/Natur, Wasser-

ganzheitlich zu bewerten.

haushalt Standort/Infrastruktur Standortqualität, Standortentwicklung

Nachhaltige Erneuerungsstrategie und 2000-Watt-Ziele Wesentlich für die Erreichung der 2000-Watt-Ziele ist der Umgang mit den bestehenden Bauten. Bei jedem Gebäude stellt sich zu Beginn die Frage: Welche Erneuerungsstrategie ist für das Objekt angebracht? Ist die Instandhaltung, eine Gesamtinstandsetzung mit grosser Eingriffstiefe oder sogar ein Ersatzneubau die adäquate Lösung? Obwohl bei diesen Abwägungen energetische Aspekte eine wichtige Rolle spielen, führt nur die umfassende Bewertung der sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekte zu nachhaltigen Lösungen.

Wahl einer nachhaltigen Erneuerungs-

… und deren Auswirkung auf die Erreichbar-

strategie …

keit der 2000-Watt-Ziele 1 Bei der «Instandsetzung» werden die vom

Die Stadt Zürich verfolgt eine nachhaltige Immobilienstrategie. Die Wahl einer Objektstra-

Umbau betroffenen Bauteile in energetisch

tegie folgt aus einer sorgfältigen und nachvoll-

gutem Standard erneuert; somit wird nur

ziehbaren Güterabwägung diverser, zum Teil

punktuell eine energetische Verbesserung erzielt.

gegensätzlicher Interessen.

2 Eine «Gesamtinstandsetzung» ermöglicht

In der Regel werden die folgenden Strategien

eine energetische Verbesserung (Minergie- oder

untersucht:

Minergie-P-Label erreichbar). Mit vergleichs-

1 Bei der «Instandsetzung» kann die Ge-

weise geringem Input an Grauer Energie wird

brauchstauglichkeit und der Wert erhalten

der Wärmebedarf beachtlich gesenkt.

werden. Der Zeithorizont ist kurz.

3 Bei einem «Ersatzneubau» kann der Minergie-

2 Bei einer «Gesamtinstandsetzung» mit

Eco- oder der Minergie-P-Eco-Standard erreicht

Umbau und Anpassungen erfolgt eine umfas-

werden. Diese Erneuerungsstrategie löst jedoch

sende Erneuerung, die sich auf das Objekt

den grössten Aufwand an Grauer Energie aus,

über 25 bis 30 Jahre wertvermehrend auswirkt.

was die Reduktion der Betriebsenergie teilweise kompensiert; diese Strategie ist aus energe-

3 Ein «Ersatzneubau» hat einen Zeithorizont

tischer Sicht etwa vergleichbar mit einer Gesamt-

von mindestens 60 Jahren und kann entspre-

instandsetzung. Das Raumprogramm von

chend den heutigen Bedürfnissen geplant

Neubauten ist auf die heutigen Bedürfnisse

werden.

ausgerichtet. Tendenziell steht dabei pro Nutzer mehr Raum zur Verfügung, was die Erreichung der Ziele der 2000-Watt-Gesellschaft erschwert.

Ersatzneubau

Gesamtinstandsetzung

MJ/m 2 Vergleich von Gesamtinstandsetzung und

350

Ersatzneubau hinsichtlich Primärenergie300

verbrauch von Raumklima, Warmwasser und Grauer Energie

250

Die Strategie «Ersatzneubau» ist aus energetischer Sicht mit einer «Gesamt-

200

instandsetzung» vergleichbar. 150

Basis: Graue Energie gemäss SIA Effizienzpfad.

100

Raumklima und Warmwasser

50

Graue Energie

SIA Effizienzpfad

Minergie - P Modernisierung

Minergie Grenzwert Neubau

Minergie Modernisierung

SIA Effizienzpfad

Minergie - P Neubau

Minergie Neubau

0

19

Die Energie- und Umweltziele sind in den «7-Meilenschritten» festgelegt. In Ergänzung zu den Grundsätzen für städtische Bauten gilt für den Umgang mit bestehender Substanz:

• Mit einer Summe kleiner Eingriffe können baukünstlerisch wertvolle Gebäude Zug um Zug ruiniert werden. • Vor jedem Eingriff wird daher gleichermassen die Herkunft und der Zeitgeist wie auch die Zukunftsperspektive der Baute geklärt. • Entscheide über Eingriffe erfolgen in Abwägung der Nutzungsanforderungen, der denkmalpflegerischen, architektonisch-

Portfolio, strategische Planung

Projektdefinition, Vorstudien

• Umfassende Analyse und

• Zustandsanalysen des

ganzheitliche Bewertung der

Objektes für relevante Nachhal-

Portfolios nach den Kriterien der

tigkeitsaspekte vornehmen,

SIA 112/1 ist Grundlage für die

z.B. Gebäudehülle analysieren,

Entwicklung der Objektstrategie

Energiebedarf berechnen und

(vgl. Nachhaltigkeitsrating

mit Messung vergleichen (vgl.

In der Broschüre «Bauen für die 2000-Watt-

S. 18).

Kreisgebäude 3 S. 13), detail-

Gesellschaft» wurden sieben Thesen für einen

• Einzelthemen auf Portfolio-

lierten Gebäudecheck zur

erfolgreichen Planungsprozess für 2000-Watt-

ebene analysieren, z.B. Prüfung

Aufnahme von Schadstoffen in

Bauten aufgestellt. Diese Faktoren gelten

des Potenzials an erneuerbaren

der Bausubstanz durchführen

sowohl für Instandsetzungen als auch für

Energien (vgl. Solarpotenzial

(vgl. Vorgaben Stadt Zürich

Neubauten.

S. 11), Schadstoffscreening im

S. 23).

Hinblick auf betriebliche Risiken

• Machbarkeitsstudie: Ist-

oder Nutzwertanalysen.

Zustand, Varianten unterschied-

Mit der Drehscheibe «Einmaleins» steht ein

• Raumbedarfsentwicklung auf

licher Eingriffstiefe und Ersatz-

Instrument zur Verfügung, das aufzeigt, mit

strategischer Ebene steuern

neubau gegenüberstellen (vgl.

welchen «Stellschrauben» der ökologische,

(«nur nichts bauen kostet

Erneuerungsstrategie S. 19).

wirtschaftliche und gestalterische Spielraum

nichts»), Verdichtungspotenzial

• Stellschrauben im Projekt

im Projekt vergrössert oder eben auch

nutzen, Raumprobleme betrieb-

gemäss «Einmaleins» prüfen,

eingeengt werden kann. Gerade weil das

lich statt baulich lösen (vgl.

z.B. Gebäudeform und Gebäu-

Potenzial der Stellschrauben bei Instand-

Schulbauportfolio S. 9).

dehülle (vgl. Stellschrauben

setzungen oft geringer ist als bei Neubauten,

• Langfristige Sicht über

S. 13, 15, 17).

sollte dies sorgfältig ausgelotet werden.

gesamtes Portfolio öffnet

• Projektdefinition und

Handlungsspielräume für die

-rahmen als Grundlage für

Objektstrategien (vgl. Schulbau-

Auswahlverfahren Planer und

portfolio S. 9).

Projektierung festlegen (inkl.

• Lebenszykluskosten: Budget-

Ziele, Beschrieb, Nutzungs-

planung (Betriebs- und Investi-

dauer, Investitions- und Lebens-

tionskosten) unter Berücksichti-

zykluskosten, Termine etc.).

städtebaulichen und ökologischen Anliegen sowie der Angemessenheit der Kosten. Peter Ess, Amt für Hochbauten

gung eines langfristigen Zeithorizontes erstellen (vgl. Broschüre Lukretia).

20

Umsetzung im Projektablauf Wie das Gebäudeparkmodell und die 2000-Watt-Szenarien bei den Schulbauten zeigen, ist die Relevanz und Einordnung in übergeordnete Zusammenhänge wichtig. Die Lösung ist jedoch differenziert in jedem Projekt zu entwickeln. Neben den 2000-Watt-Zielen darf die umfassende Nachhaltigkeit nicht vernachlässigt werden. Frühzeitig in der Planung wird der Ist-Zustand analysiert und anschliessend die Machbarkeit von Varianten bis hin zum Ersatzneubau aufgezeigt. Die Zielkonflikte sind zu benennen und Prioritäten mit der Wahl der Erneuerungsstrategie zu setzen. Mit dieser wird der effektive Eingriff ausformuliert und umgesetzt. In der folgenden Übersicht sind bisherige Erfahrungen zusammengefasst und mit konkreten Hinweisen zu den Themen in dieser Broschüre und weiterführenden Hilfsmitteln ergänzt.

Auswahlverfahren Planer

Projektierung

Ausschreibung, Realisierung

Inbetriebnahme, Betrieb

• Planerwahl und Planungs-

• Varianten innerhalb Projekt-

• Bedingungen für nach-

• Bedienungsanleitung für

team aufgrund der Qualifika-

rahmen prüfen, falls nötig

haltiges Bauen in Werkver-

Gebäudesystem erstellen,

tion für konkrete Projektziele

anpassen, verabschieden und

trägen festlegen (vgl. Vor-

Nutzer und Betreiber entspre-

zusammenstellen.

konsequent weiterverfolgen.

gaben der Stadt Zürich).

chend instruieren.

• Für Aufgabenstellungen in

• Stellschrauben im Projekt

• Rückbaukonzept ausarbei-

• Nachweis, dass gemessener

Auswahlverfahren («Zugang zur

gemäss «Einmaleins» optimie-

ten, Ausführung begleiten und

Energieverbrauch der Berech-

Aufgabe») Nachhaltigkeitsthe-

ren, z.B. Bauweise und

Kontrollen durchführen (vgl.

nung in der Planung entspricht

men wählen (z.B. Lüftungs-

Ausrüstung (vgl. Stellschrau-

Broschüre Ressourcenstrate-

(Erfolgskontrolle nach 1-2

und Raumkonzept im Zusam-

ben S. 13, 15, 17).

gie).

Jahren Betrieb).

menspiel entwickeln).

• Konzept Gebäudehülle:

• Festgelegte Qualität

• Nachweis der Behaglichkeit

• Wettbewerbe und Studien-

Bauphysikalische Untersu-

einfordern, z.B. mittels

im Betrieb (Erfolgskontrolle

aufträge nutzen, um neue

chung, z.B. bei Innenwärme-

Baustellencontrolling und

nach 1- 2 Jahren Betrieb).

Gestaltungsmöglichkeiten bei

dämmung (vgl. Altersheim

Abnahmemessungen für

• Betriebsenergie nach

der Umsetzung energetischer

Dorflinde S. 15) oder sommer-

Innenraumklima (vgl. Vorgaben

ökologischen Kriterien

Massnahmen zu finden (z.B.

lichem Wärmeschutz (vgl.

Stadt Zürich S. 23).

beschaffen (vgl. Gebäudepark-

bei Aussenwärmedämmung

Kreisgebäude 3 S. 13).

modell S. 7).

dem Gebäude neuen Ausdruck

• Konkretisierung des

• Energieverbrauch erfassen,

geben).

Energiekonzeptes, z.B.

Betriebsoptimierng durchfüh-

• Bedingungen für nach-

Energieträgerwahl, des

ren (vgl. Broschüre Lukretia).

haltiges Bauen in Planerver-

Haustechnikkonzeptes, z.B.

• Langfristige Absenkziele für

trägen festlegen (vgl. Vor-

Abstimmung von Heizsystem

Energieverbrauch und Treib-

gaben der Stadt Zürich).

mit tiefen Vorlauftemperaturen

hausgasemissionen für

und Gebäudehülle (vgl.

Gebäudebestand vereinbaren

Kreisgebäude 3 S. 13) und des

(Energie-Grossverbraucher-

Lüftungskonzeptes (vgl.

Vereinbarung).

Broschüre Luftaustausch).

• Auswertung der Erfahrungen

• Materialkonzept mit

im Hinblick auf weitere

gesundheitlich unbedenklichen

Bauvorhaben.

und ökologisch günstigen Konstruktionen gemäss ECO-BKP wählen (vgl. Innenwärmedämmung S. 14). • Lebenszykluskosten ausweisen, Optimierungspotenziale aufzeigen und wo nötig Massnahmen ergreifen (vgl. Broschüre Lukretia).

21

Ausblick Im Gebäudebestand liegt das grösste Potenzial zur Umsetzung der 2000-Watt-Gesellschaft. Erste Modelluntersuchungen für den Gebäudepark in der Stadt Zürich zeigen, dass die Umsetzung jedoch eine grosse Herausforderung darstellt. Der Heizwärmebedarf muss um den Faktor 2 bis 3 reduziert, die Wärmeversorgung grösstenteils auf erneuerbare Energieträger umgestellt und der Energiebedarf der technischen Anlagen und Betriebseinrichtungen reduziert werden. Wie kann der weitere Weg aussehen? Welche Themen sollen verfolgt werden? Wie soll die Strategie zur Umsetzung im Gebäudepark weiter entwickelt werden? Was kann bereits in der Breite umgesetzt werden? Wo sind Innovationen zu erwarten und wo besteht Forschungsbedarf?

Strategie

Umsetzung in der Breite

Innovation und Forschung

Die Umsetzung der 2000-Watt-Ziele

Das Wissen über Technologien und

Innovation ist ein wichtiger Bestandteil

bei der Erneuerung des Gebäudeparks

Prozesse für die Bauerneuerung in

der 2000-Watt-Strategie. Für Instand-

ist nur machbar im Rahmen einer

Richtung 2000-Watt-Gesellschaft, das

setzungen werden folgende Themen

nachhaltigen Entwicklung. Gefordert

bereits heute in der Breite umgesetzt

als erfolgversprechend erachtet:

ist eine gesamtheitliche Sicht unter

werden kann, ist weit entwickelt.

• In welcher Weise könnte sich das

Einbezug ökologischer, wirtschaft-

Wichtig sind gemeinsame Werthal-

Stadtbild auf dem Weg zur 2000-Watt-

licher und sozialer Aspekte.

tung, Sensibilisierung und Akzeptanz

Gesellschaft verändern (vgl. Gebäude-

Neben der Betrachtung des Einzel-

bei dessen Anwendung.

parkmodell, Effizienzszenario S. 4 -7)?

objektes ermöglicht die Portfoliosicht

Sowohl Gesamtinstandsetzungen als

• Welche Stellschrauben und

eine Entwicklung von Lösungsansät-

auch Ersatzneubauten stellen aus

Hebelwirkungen gibt es bei der

zen über mehrere Gebäude und

gesamtenergetischer Sicht (Betriebs-

Elektrizität, der Grauen Energie und

schafft weitergehende Handlungs- und

energie und Graue Energie der

der Mobilität?

Gestaltungsspielräume.

Baustoffe) geeignete Erneuerungs-

• Neue Hilfsmittel und Prozesse im

Gegenwärtig wird im Rahmen des

strategien für die Umsetzung der

Bereich Gesellschaft und Wirtschaft

Legislaturschwerpunktes das Konzept

2000-Watt-Anforderungen dar. Bei

(z.B. soziale Durchmischung, Finanzie-

für eine nachhaltige Energieversor-

Gesamtinstandsetzungen ist auf eine

rung energetischer Massnahmen im

gung der Stadt Zürich erstellt. Auf

angemessene Eingriffstiefe in die

gemeinnützigen Wohnungsbau,

Grundlage dieser Erkenntnisse ist

bestehende Gebäudesubstanz zu

nachhaltige Quartierentwicklung).

anschliessend geplant, ein entspre-

achten. Bauliche und gebäudetech-

• Neue Entwicklungen im Bereich

chendes Konzept für den städtischen

nische Massnahmen sind aufeinander

Materialtechnologie und -ökologie

Gebäudepark auszuarbeiten.

abzustimmen (z.B. tiefe Vorlauftem-

(z.B. Hochleistungswärmedämmung,

Um die ambitiösen Energie- und

peraturen, um effiziente Wärmepum-

ECO-Label für Modernisierung).

Klimaziele zu erreichen, genügt

pen im Bestand einsetzen zu können).

• Effiziente Gebäudetechniksysteme

Effizienz allein nicht. Für den länger-

Entwurf und Gebäudetechnik (z.B.

(z.B. hocheffiziente Wärmepumpen,

fristigen Erfolg des 2000-Watt-Kon-

beim sommerlichen Wärmeschutz)

wärmespeichernde Materialien für

zeptes ist auch ein konsequentes

werden dabei im Zusammenspiel

passive Kühlung, Lüftungsgeräte

Hinterfragen der Bedürfnisse (Suffizi-

entwickelt. Wichtige Einzelthemen,

dezentral oder fensterintegriert,

enz) unabdingbar: Flächenverbrauch,

denen bei der Umsetzung im Bestand

Solartechnologie).

Verdichtung, Auslastung von Gebäu-

besondere Beachtung zu schenken

den, Mobilität und Nutzerverhalten

ist, sind das Lüftungskonzept und der

müssen untersucht und verbessert

sommerliche Wärmeschutz.

werden.

Für städtische Bauten sind Rahmenkredite geplant, mit denen die Erprobung innovativer Massnahmen, welche einen Beitrag zur 2000-Watt-Gesellschaft leisten, finanziert werden können.

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Weiterführende Informationen Dokumentationen und Grundlagenberichte, welche im Rahmen des Legislaturschwerpunktes zum Thema «Instandsetzung» erarbeitet wurden, sind verfügbar unter: www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen > 2000-Watt-Gesellschaft > Instandsetzungen

• «Gebäudeparkmodell Dienstleistungs- und Wohngebäude, Vorstudie zum Gebäudeparkmodell

Schweiz – Grundlagen zur Überarbeitung des SIA Effizienzpfades Energie», Professur für Nachhaltiges Bauen, ETH Zürich und TEP Energy, Zürich, Oktober 2009 • «Dokumentation zum Gebäudeparkmodell Stadt Zürich, Dienstleistungs- und Wohngebäude»,

Professur für Nachhaltiges Bauen, ETH Zürich und TEP Energy, Zürich, November 2009 • «Gesamtsanierung Dorflinde, Messungen an Musterflächen der Innendämmung»,

BWS Bauphysik, Winterthur, April 2009 • «Kreisgebäude 3, Thermische Raumsimulation», Hochschule Luzern,

Technik & Architektur, Horw, September 2009 • «Leitfaden Dachlandschaften», Projektierungshilfe für Bauten im Dachbereich, Stadt Zürich,

Amt für Städtebau, November 2009

Vorgaben nachhaltiges Bauen für städtische Bauten und Bauvorhaben mit städtischen Unterstützungsleistungen sind verfügbar unter: www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen > Vorgaben nachhaltiges Bauen

• «7 Meilenschritte», Stadtratsbeschluss Nr. 1094, September 2008 • «Nachhaltiges Bauen: Bedingungen für Planungsleistungen (Hochbau)» • «Nachhaltiges Bauen: Bedingungen für Werkleistungen (Hochbau)»

Weitere wichtige Grundlagen zum Thema «Instandsetzungen» sind verfügbar unter: • «SIA Effizienzpfad Energie», SIA-Dokumentation D0126, 2006;

in Überarbeitung, wird als SIA-Merkblatt 2040 im Jahr 2010 erscheinen www.sia.ch

• «Einmaleins, Nachhaltiges Bauen für Bauherren und Planer»,

Stadt Zürich, Amt für Hochbauten, Juni 2009 www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen > 2000-Watt-Gesellschaft > Grundlagen

• «Bauen für die 2000-Watt-Gesellschaft. Sieben Thesen zum Planungsprozess»,

Stadt Zürich, Amt für Hochbauten, Mai 2008 www.stadt-zuerich.ch/nachhaltiges-bauen > 2000-Watt-Gesellschaft > Grundlagen

• «Bauen, wenn das Klima wärmer wird», Empfehlung Nachhaltiges Bauen 2008/2

KBOB, AWEL Kanton Zürich, Stadt Zürich www.kbob.ch > Publikationen > Empfehlungen Nachhaltiges Bauen

• «ECO-BKP, Merkblätter ökologisch Bauen nach BKP», eco-bau www.eco-bau.ch > Werkzeuge

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