4247/2019
Energetische Gebäudeanalyse für das Museum für Ostasiatische Kunst (MOK)
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Mitteilung Ausschuss
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Die Oberbürgermeisterin Dezernat, Dienststelle VI/26 Vorlagen-Nummer 06.12.2020 4247/2019 Mitteilung öffentlicher Teil Gremium Datum Betriebsausschuss Gebäudewirtschaft 27.01.2020 Ausschuss Kunst und Kultur 28.01.2020 Energetische Gebäudeanalyse für das Museum für Ostasiatische Kunst (MOK) Die Energetische Gebäudeanalyse für das Museum für Ostasiatische Kunst (MOK) wird zur Kennt- nisnahme gegeben. gez. Greitemann
Anlage 1 - Energetische-Analyse-MOK
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MOK I Museum für Ostasiatische Kunst MOK Museum für Ostasiatische Kunst Universitätsstr. 100 50674 Köln ENERGIEBERATER Stadt Köln | Gebäudewirtschaft Dipl.-Ing. Architekt Andreas Kaiser Energieberater für Baudenkmale Mitarbeit / TGA Dipl.-Ing. Birgit Mataré ENERGETISCHE GEBÄUDEANALYSE ENERGIEPOTENTIALANALYS E ZUR SPARSAMEN UND RATIONELLEN ENERGIEVERWENDUNG IN GEBÄUDEN Erscheinungsdatum: November 2019 MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 2 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG .................................................................................................................................................................. 3 1.1 Allgemein ............................................................................................................................................................... 3 1.2 Aufgabenstellung ................................................................................................................................................... 3 1.3 Zusammenfassung vorab ....................................................................................................................................... 6 1.4 Empfehlung von Massnahmen ............................................................................................................................... 9 1.5 Priorisierung von Massnahmen .............................................................................................................................. 9 1.6 Hinweise ............................................................................................................................................................... 10 2 VERFAHREN DER ENERGETISCHEN BEWERTUNG ............................................................................................... 11 2.1 Bilanzierung nach DIN V 18599 ........................................................................................................................... 11 3 BESCHREIBUNG DES IST-ZUSTANDES DES GEBÄUDES...................................................................................... 12 3.1 Allgemeine Gebäudedaten ................................................................................................................................... 12 3.2 Ansichten ............................................................................................................................................................. 13 3.3 Baulicher Zustand und Wärmedämmung der Gebäudehülle................................................................................ 14 3.4 Erfolgte energetische Verbesserungen ................................................................................................................ 15 3.5 Wärmetechnische Einstufung der Gebäudehülle ................................................................................................. 16 3.6 Zusammenstellung der Zonen .............................................................................................................................. 18 3.7 Konditionierung der Zonen ................................................................................................................................... 19 3.8 Heizungsanlage ................................................................................................................................................... 20 3.9 TrinkWarmwasseranlage ...................................................................................................................................... 21 3.10 Kälteanlage .......................................................................................................................................................... 22 3.11 RLT-Anlage .......................................................................................................................................................... 23 3.12 Beleuchtung ......................................................................................................................................................... 24 3.13 Energiebilanz des Gebäudes (Bedarfsbezogen) .................................................................................................. 25 3.14 Gemessener Energieverbrauch ........................................................................................................................... 26 3.15 Berechnungsgrundlagen und Verbrauchsabgleich ............................................................................................... 27 4 ENERGETISCHES SANIERUNGSKONZEPT .............................................................................................................. 28 4.1 Ziele ..................................................................................................................................................................... 28 4.2 Energetische Einflussfaktoren .............................................................................................................................. 29 4.3 Vorteile der energetischen Sanierungsmassnahmen im MOK ............................................................................. 30 4.4 Empfehlungen für die Gesamtsanierung in einem Zug .......................................................................................... 30 4.5 Sanierung in Schritten / Priorisierung ................................................................................................................... 30 4.6 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung .............................................................................................................................. 31 4.7 Energie- und Schadstoffeinsparungen ................................................................................................................. 35 5 MASSNAHMEN ZUR ENERGIEEINSPARUNG ........................................................................................................... 37 5.1 Einzelmassnahmen .............................................................................................................................................. 37 6 BESCHREIBUNG ZU MASSNAHMEN ........................................................................................................................ 46 6.1 Dach ..................................................................................................................................................................... 46 6.2 Fenster ................................................................................................................................................................. 46 6.3 Kellerdeckendämmung......................................................................................................................................... 47 6.4 Photovoltaikanlage ............................................................................................................................................... 47 6.5 LED-Beleuchtung ................................................................................................................................................. 47 6.6 Kälte / Wärme / RLT ............................................................................................................................................. 49 6.7 Nutzungsanpassung ............................................................................................................................................ 49 7 BEGRIFFE .................................................................................................................................................................... 50 7.1 Begriffe und Definitionen ...................................................................................................................................... 50 8 ANHANG ...................................................................................................................................................................... 52 8.1 Unterlagen für die Bestandsanalyse .................................................................................................................... 52 8.2 Daten der Bestandsanalyse (Anhang im pdf) ....................................................................................................... 52 8.3 Verwendete Normen ............................................................................................................................................ 53 8.4 Verwendete Rechenverfahren und Programme ................................................................................................... 53 MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 3 1 EINLEITUNG 1.1 ALLGEMEIN Wie in den jährlichen Energieberichten der Gebäudewirtschaft dokumentiert, weisen die Museen der Stadt Köln vergleichsweise sehr hohe Energieverbräuche auf. Das triff t auch für das hier betrachtete Museum für Ostasiatische Kunst – MOK – zu. Das Museum für Ostasiatische Kunst wurde 1977 nach einem Entwurf des japanischen Architekten Kunio Mayekawa erbaut und 2011 auf Grund der architektonischen Qualität und als bedeutendes Beispiel japanischer Baukunst, unter Denkmalschutz gestellt. Besonders zu erwähnen sind, neben den eindrucksvollen Ausstellungsräumen mit akzentuierter Beleuchtung und abwechslungsreichen Raumfolgen , das zentrale Foyer mit Gastronomie und der direkten L age am Aachener Weiher, sowie der japanische Garten im Innenhof. Das Museum beinhaltet, neben den Ausstellungsräumen auch einen Vortragssaal, Buchladen, Gastronomie, Restaurationsbereich, Depots, Verwaltungsbereich, sowie Technik- und Serviceräume und eine Hausmeister- wohnung, et cetera, wodurch hohe Anforderungen an die Anlagentechnik, Baukonstruktion und Bauphysik gestellt werden. 1994 erfolgte eine Umnutzung im Bereich Verwaltung sowie eine Erweiterung der Ausstellungsfläche und Bibliothek. Neben baulichen Veränderungen wurden darüber hinaus bereits einige Maßnahmen zur Energie- einsparung ausgeführt, wie zum Beispiel Umstellung von Heizung/Warmwasser auf Fernwärme, Erneuerung von Kältemaschine und einzelnen Klimaanlagen, Umstellung von großen Teilen der Beleuchtung auf LED, und vieles mehr. Der verbleibende Energieverbrauch befindet sich jedoch immer noch auf hohem Niveau. Das Gebäude, wie auch die Anlagentechnik bieten somit noch reichlich Potential für weitere Einsparungen. 1.2 AUFGABENSTELLUNG Im Zeitalter der Energiewende, ausgelöst durch Klimaerwärmung, endliche r Rohstoffe und zunehmender Umweltzerstörung durch Industrialisierung und anhaltendem Bevölkerungswachstum, kommt dem effizienten Umgang mit Energie eine stetig wachsende Bedeutung zu. Mit Hinblick auf schmelzende Polkappen, Wald- sterben, zunehmenden Unwetterereignissen und Dürreperioden, umstrittene Energiegewinnung wie Fracking und Rohstoffförderung in geschützten Ökosystemen, Plastikstrudel in den Ozeanen, Abholzung der Regenwälder, bei steigendem Lebensstandard der Schwellenländer, ist ein zeitnahes Handeln erforderlich. Dieses Bewusstsein wird mittlerweile von immer breiteren Schichten der Bevölkerung und politischen Gremien getragen und spiegelt sich zunehmend in den Entscheidungen der Politik wider. Vor diesem Hintergrund sind gerade Städte und Kommunen angehalten ihren Betrag dazu zu leisten und zukunftsweisende Projekte umzusetzen um ihrer Vorbildfunktion nac hzukommen. Gemessen an der langen Nutzungsdauer des kommunalen Gebäudebestands sind nachhaltige Entscheidungen zu bevorzugen und auch längere Amortisationszeiten wirtschaftlich sinnvoll. Folgerichtig sind Erstellungs - und Betriebskosten somit nicht getrennt, sondern gemeinsam in den Lebenszykluskosten zu betrachten . Damit kommt den Energiekosten, als maßgeblicher Anteil der Betriebskosten, eine große Bedeutung zu. Bezogen auf die Gebäudebewirtschaftung geht es ganz allgemein darum Nutzungsanforderungen, in der Regel mit Hilfe von Energieeinsatz, zu erfüllen . Beispiel für eine solche Energiedienstleistung ist das beheizte / gekühlte Gebäude, die gesamte Beleuchtung, aber in Museen auch eine konstante Luftfeuchtigkeit und Temperatur zum Schutz der Exponate. Vielfach ist es möglich, ein und dieselbe Energiedienstleistung durch eine effiziente Ausführung mit d eutlich gemindertem Energieeinsatz zu erreichen. Zum Beispiel kann eine behagliche Gebäudetemperierung bei einer effizienten Wärmedämmung mit ei nem erheblich geringeren Energieeinsatz erreicht werden und so die Energieproduktivität nachhaltig gesteigert werden. Aus diesem Grund sind bei Pro jekten der Stadt Köln, gemäß den gültigen Energieleitlinien, hohe Dämmstandar ds bei Sanierung und Neubau vorgeschrieben. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 4 Jeglicher Energieverbrauch stellt einen Eingriff in die Natur dar und sollte hinsichtlich Umweltbelastungen und Generationenverantwortung kritisch betrachtet werden . Die Folgen sind Ressourcenverknappung, Klima - veränderung, Luftverschmutzung und andere Emissionen wie diverse Schadstoffe, Lärm und Wärme et cetera Der Bericht der Enquetekommis sion des Deutschen Bundestages stellt fest, dass die globale Klimaveränderung (Treibhauseffekt) ursächlich mit der Art der Energieumwandlung (fossile Brennst offe) und dem Ausmaß des Kohlendioxid- (CO2-) Ausstoßes zusammenhängt. Sie fordert deshalb drastische Maßnahmen zur Verringerung der CO2-Emissionen. Neben den ökologischen Auswirkungen haben diese Maßnahmen zur CO2-Verminderung auch eine wichtige wirtschaftliche Funktion. So wird die Energieeinsparung zu einem maßgeblichen Schlüssel zur Entkoppelung von Ressourcenverbrauch und Wirtschaftswachstum. Der Bericht betont, dass im Einsparen von Energie eine wesentliche Ressource künftiger Energie versorgung liegt. Dieses riesige Potenzial zu nutzen, führt nicht zur Einschränkung von Lebensqualität, sondern hilft in seiner Nachhaltigkeit, die Belastung der nachfolgenden Generationen zu vermindern. Vor diesem Hintergrund ergeben sich gerade für Besitzer und Betreiber von Immobilien Chancen, Strategien zur effizienteren Bewirtschaftung zu entwickeln und von deren Ergebnissen zu profitieren. Dabei können häufig auch weitere Vorteile erzielt werden. Folgende Ziele sind dabei anzustreben: Gebäude und Anlagen energetisch zeitgemäßer Stand Anteil regenerativer Energieträger erhöhen bauphysikalische Schwachstellen beseitigen Anforderungen an Museumsnutzungen verbessern (beispielsweise UV-Schutz, Klimastabilität…) Wirtschaftlichkeit Effizienzmaßnahmen mit Instandhaltungsmaßnahmen koppeln Energiekosten deutlich senken Auswirkung von Energiepreissteigerungen mindern Amortisation möglichst innerhalb der Nutzungszeit erreichen staatliche Fördergelder nutzen Umwelt CO2-Emissionen und Ressourcenverbrauch senken Generationenverantwortung wahrnehmen Klimaschutzziele unterstützen Kern dieser Untersuchung ist es , geeignete Maßnahmen und Konzepte zu entwickeln, um den Energie- verbrauch auf ein möglichst geringes Niveau zu senken und gegebenenfalls durch erneuerbare Energien zu decken. Zunächst soll nachfolgend untersucht werden, wo sich der Energieverbrauch im Einzelnen her leitet und welche Maßnahmen zur Verbesserung des derzeitigen Verbrauchs ergriffen werden können. Es wird immer auch der Zustand der betreffenden Gebäudebauteile und Anlagentechnik berücksichtigt. Dabei sind Maßnahmen, die sich vorzugsweise mit notwendigen konstruktiven Instandhaltungsmaßnahmen decken , auf Grund der hohen Wirtschaftlichkeit, von besonderer Bedeutung. Daneben sind die strukturellen Belange des Betreibers und des Denkmalschutzes, sowie die Komfort- und Nutzungsanforderungen in besonderem Maße zu berücksichtigen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 5 Die gewählten Maßnahmen sollten bei der nachfolgenden Umsetzung nach Möglichkeit als Maßnahmen- kombination ausgeführt werden und sich dabei in bauphysikalischer und technischer Hinsicht ergänzen. Im nachfolgenden Bericht werden die möglichen Wege zum Ziel der Einsparung von Energie und die damit verbundene Senkung de r Energiekosten und Schadstoffe missionen aufgezeigt. Auf Grundlage einer gründ- lichen Bestandsaufnahme der Örtlichkeit, den ermittelten Nutzungsprofilen, sowie den zur Verfügung gestellten Unterlagen wurde eine computergestützte Energiediagnose erstellt. Dazu wurden aus den bau - und anlagentechnischen Daten die Energieströme des Gebäudes ermittelt. Die Energieströme setzen sich aus den Transmissionswärmeverlusten (Wärmedur chgang) der Gebäudehülle, insbesondere der Fenster, der Außenwände, der Geschossdecken und den Dachflächen zusammen , sowie den Lüftungsverluste n des Gebäudes und den Verlusten der Anlagentechnik, wie Heizungs -, Klima -, und Lüftungsanlagen sowie der Beleuchtung und Warmwasserbereitung. Nach der Ermittlung des Ist-Zustandes werden die Schwachstellen analysiert und individuelle Maßnahmen zur Sanierung entwickelt. Die Effektivität der Maßnahmen wird anhand der voraussichtlichen Energieeinsparung, Wirtschaftlichkeit und Schadstoffbelastung beurteilt. Die hier vorliegende Energieberatung zielt im Optimalfall auf eine Sanierung durch Kombinationen aller Maßnahmen hin. In dieser Untersuchung wurden die Maß - nahmen einzeln analysiert und dargestellt, um deren energetische und wirtschaftliche Auswirkungen deutlich zu machen. Im Rahmen einer späteren Umsetzung können diese Einzelmaßnahmen, entsprechend der Betreiberwünsche, den technischen Notwendigkeiten, dem Kosten -Nutzen-Verhältnis und gegebenenfalls Förderprogrammen zu sinnvollen Kombinationen, zusammengefasst werden. In dem vorliegenden Bericht wurden die Berechnungen in Anlehnung an die betreffenden DIN-Normen und an die Energie-Einsparverordnung 2016 ( EnEV-2016) durchgeführt. Dem so berechneten E nergiebedarf wird nachfolgend der vorhandene Energieverbrauch gegenübergestellt. Da bei der Bedarfsberechnung von einem "Normnutzerverhalten" ausgegangen wird, ergeben sich in der Regel Differenzen zwischen dem theoretisch berechneten Energiebedarf und des tatsächlich entstandenen Energieverbrauch s. Zur Angleichung dieser Werte wird vorab ein Bedarfs-Verbrauchsabgleich durchgeführt und die Differenz bereinigt. Dieser Bericht soll helfen, wirtschaftlich sinnvolle und umweltentlastende Maßnahmen zur Energieeinsparung an dem Gebäude durchzuführen. Zu beachten ist hierbei, dass die im Bericht genannten Kosten und voraus - sichtlichen Einsparungen Richtwerte darstellen und von den tatsächlichen Verhältnissen abweichen können. Im Rahmen einer späteren Umsetzung der Maßnahmen sind eine detail lierte Planung, sowie eine darauf basierende Überprüfung der Berechnung vorzunehmen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 6 1.3 ZUSAMMENFASSUNG VORAB Die nachfolgenden Unter suchungen zeigen, dass das Gebäude an der Gebäudehülle erhebliches Potential zur Energie- und Kosteneinsparung birgt. Dazu wurden im Rahmen der technischen Möglichkeiten Einzelmaßnahmen entwickelt und hinsichtlich Energie- einsparung, Kostenaufwand, Wirtschaftlichkeit und Fördermöglichkeiten untersucht und dargestellt. Die Einsparpotentiale der Maßnahmen sind im Einzelnen höchst unte rschiedlich, erreichen aber in i hrer Summe eine beachtliche Größe. Viele Maßnahmen erzielen n eben der Energie- und Kosteneinsparung noch weitere Vorteile. So führt Mod. 2 / Fenster zusammen mit der Mod. 3 / Kellerdeckendämmung zu einer deutlich höheren Behaglichkeit der betreffenden Zonen, insbesondere im Foyer-Bereich, der zurzeit häufig unzumutbare Über- und Untertemperaturen aufweist. Die Mod. 5 / LED führen zusätzlich zu einer geringeren UV-Belastung, größeren Wartungszyklen und verminderten Kühllasten. Eine verbesserte Gebäudehülle entlastet darüber hinaus die Klimaanlagen und verbessert die oft schwierige Regelbarkeit der Klimawerte. Bauteil /Auszug Fläche | m2 U-Wert | W/(m²K) AF04 - EG-Foyer-Fenster-Einfachverglasung 303,15 6,00 FB01 - EG-Boden-ungedämmt 1.755,86 2,05 DA02 - EG-Dach/Ausstellung – alt + Foyer 1.782,58 0,39 IW02 – KG-Innenwand-STB-25cm 925,11 2,08 DA03 – EG-Dach-Ausstellung-neu 768,64 0,39 AW02 – EG-Außenwand 55 cm 384.95 0,51 AF02 – EG-Fenster-Ausstellung-neu-Hof 96,02 2,30 0 € 2.000 € 4.000 € 6.000 € 8.000 € 10.000 € 12.000 € 14.000 € Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Energiekosteneinsparung | jährlich €/a MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 7 Wärmeverluste einzelner Gebäudebauteile: Die schlechten klimatischen Zustände im Foyer-Bereich lassen sich überwiegend aus den unzeitgemäßen Bauteilen wie Glasfassade und Kellerdecke zurückführen. Durch die schwache Wärmedämmung bedingten Transmissionswärmeverluste lassen sich durch das bestehende Heizungssystem zur Zeit nicht decken. Eine Sanierung dieser Bauteile wird die Behaglichkeit deutlich verbessern und eine zeitgemäße Nutzung von Foyer und Café maßgeblich unterstützen. Bauteile Transmission kWh Transmission % Flächenanteil % AF04 - EG-Foyer-Einfachverglasung 154.471 24 3 FB01 - EG-Fußboden-ungedämmt 80.645 13 18 DA02 - EG-Dach-Ausstellung-alt + Foyer 60.276 9 14 IW - KG-Innenwand-STB-25 cm 42.817 7 7 DA03 - EG-Dach-Ausstellung-neu 31.863 5 8 restliche Bauteile 271.496 42 51 gesamte Bauteile 641.568 100 100 Der Wärmeverlust über die Einfachverglasung AF04 -Foyer beträgt bei 3 % Flächenanteil fast ¼ der Gesamtverluste. Ebenso ist der Anteil des ungedämmten Fußbodens FB01 (Ausstellung, Saal, Neben - räume/EG) sehr hoch. Der Sanierung dieser Bauteile sollte eine hohe Priorisierung eingeräumt werden. Hier sind hohe Energieeinsparungen und klimatische Verbesserungen zu erwarten. AF04 - EG-Foyer-Einfachverglasung / 24% FB01 - EG-Fußboden-ungedämmt / 13% DA02 - EG-Dach-Ausstellung-Alt + Foyer / 9% IW - KG-Innenwand-STB 25 cm / 7% DA03 - EG-Dach-Austelllung-Neu / 5% restliche Bauteile / 42% Wärmeverluste von Bauteilen | Anteil Bauteiltransmission in Prozent MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 8 Langfristig erzielen die meisten Maßnahmen auch wirtschaftlich hohe Einsparungen. Der energetische Mehraufwand wird dabei über die Lebensdauer der Bauteile deutlich gedeckt. Bei der Modernisierung der Kellerdecke stehen eher bauphysikalische und klimapolitische Ansprüche im Vordergrund einer Entscheidung. Ergänzend zur Gebäudehülle ist die Optimierung der Klimaanlagen von sehr hoher Bedeutung für die Energieeinsparung und den Schutz der Exponate. Hierzu werden nachfolgend auf Seite 43 Verbesserungen aufgeführt, die nennenswerte Einsparungen erwarten lassen. Eine genauere Quantifizierung der zu erwartenden Einsparungen war auf Grund des selten ausgeführten und überalterten Anlagensystems nicht möglich. 0 € 50.000 € 100.000 € 150.000 € 200.000 € 250.000 € 300.000 € 350.000 € Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Energetische Mehrkosten energetische Mehrkosten Gesamteinsparung / Lebenszyklus 0 € 200.000 € 400.000 € 600.000 € 800.000 € 1.000.000 € 1.200.000 € Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Anteil Energetische Mehrkosten zu Vollkosten Investitionskosten / Vollkosten energetische Mehrkosten in Euro MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 9 Der Anteil der energetischen Mehrkosten kann zwischen von 0 bis 100 % betragen. Mit den Jahren hat sich ein erheblicher Sanierungsstau aufgebaut. Im Rahmen einer wirtschaftlichen Vorgehensweise empfiehlt es sich, die energetischen Verbesserungen mit den erforderlichen Instandhaltungs- maßnahmen zu ko ppeln. Dabei ist für die energetische Verbesserung meist nur ein geringer zusätzlicher Aufwand erforderlich und eine hohe Wirtschaftlichkeit der Maßnahme ist gewährleistet. Bei der Modernisierung von Dach und in Teilen der raumlufttechnischen (RLT-) Anlagen treten keine energetischen Mehrkosten auf, da die energetischen Verbesserungen schon durch die gesetzlichen Anforderungen erfüllt werden müssen. Die energetischen Mehrkosten lassen sich in 3 Kategorien fassen. A) Instandhaltungsmaßnahme ohne zusätzlichen energetischen Mehraufwand (zum Beispiel Dach) B) Instandhaltungsmaßnahmen mit zusätzlichem energetischem Mehraufwand (zum Beispiel Fenster) C) Rein energetisch motivierte Maßnahmen (Kellerdeckendämmung, Photovoltaik (PV)) Der Aufwand für Maßnahmen der Kategorie A und B weist damit in der Regel kurze Amortisationszeiten auf, die der Kategorie C unterscheiden sich hier je nach Maßnahme. 1.4 EMPFEHLUNG VON MASSNAHMEN Der Erneuerung der Glasfassade im Foyer wird auf Grund der unzum utbaren klimatischen Zustände höchste Priorität zugesprochen. Die bestehende raumhohe Glasfassade mit Einfac hverglasung entspricht in kein er Weise heutigen Anforderungen an den Wärmeschutz, was folglich dazu führt, dass die erforderlichen Raumtemperaturen im Winter - wie auch im Sommerbetrieb nicht eingehalten werden können. Durch den Austausch der Glasfassade gegen denkmalgerechte Metallprofile mit 3 -fachverglasung werden sich wieder behagliche Klimawerte im Foyer und Caf ébereich einstellen und darüber hinaus hohe Energieeinsparungen erzielen lassen. In Mod. 2 / Fenster sind zusätzlich weitere Fenster von Ausstellung, Büros, Bibliothek und Nebenräumen enthalten, die aber nach Ablauf Ihrer Lebenszeit, circa 2025 - 2030 ausgetauscht werden sollen. Weitere nennenswerte Einsparungen können durch Ertüchtigung der alten RLT -Anlagen erzielt werden. Insbesondere die Anlagen RLT 2 / Kunstarbeitsraum und RLT 5 / Buchladen sind hier zu nennen, da sie nur noch eingeschränkt funktionstauglich sind und eine nutzungsgerechte Konditionierung technisch deutlich einfacher sichergestellt werden kann. Für RLT 2 / Kunstarbeitsraum könnte, in Abstimmung mit dem Museum, auf eine energieintensive Anlage mit Kühlung der Räume verzichtet werden und durch eine RLT mit ausschließlicher Heizungs- und Lüftungsfunktion ersetzt werden. Für RLT 5 / Buchladen wird eine Zusammen- legung mit einer erneuerten RLT-6 / Saal, mit ausschließlicher Heizungs- und Lüftungsfunktion, empfohlen. Ebenfalls ein hohes Einsparpotential bietet die Mod.4/LED durch einen Austausch der Leuchtmittel, beziehungsweise Leuchten in Ausstellung -neu und Saal, Büros, Bibliothek sowie den Nebenräumen, wie Flure, Lager, Depots, et cetera. Dieser Austausch kann sukzessive von den Haushandwerkern vorgenommen werden und führt mittelfristig zu deren Arbeitsentlastung durch die lange Lebensdauer der LED. Im Ausstellungs- und Depotbereich bietet die LED -Beleuchtung darüber hinaus einen verbesserten UV -Schutz für die Exponate. 1.5 PRIORISIERUNG VON MASSNAHMEN Die aufgeführten Modernisierungsmaßnahmen können weitgehend unabhängig voneinander einzeln durch - geführt werden. Es bestehen nur für die Maßnahmen Dach und Photovoltaik konstruktive, beziehungsweise bauorganisatorische Abhängigkeiten. Von größerem Einfluss ist eine zeitliche Priorisierung auf Grund einer konstruktiven, nutzungsbedingten oder energetischen Dringlichkeit. Diese sind in nachfolgende Zeiträume einzuordnen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 10 Maßnahme Fenster, RLT, Heizungsverteilung ........ / Priorität 1 = kurzfristig / < 3 Jahre Maßnahme Dach, PV, LED ..................................... / Priorität 2 = mittelfristig / 3 - 5 Jahre Maßnahme Kellerdecke ........................................... / Priorität 3 = langfristig / 5 - 10 Jahre Anmerkung: Bei Festlegung der Abfolge aller Einzelmaßnahmen sind hier organisatorische Abläufe des Museums von großer Bedeutung. Es sollten aber auch Bauteilzustand und Lebensdauer als maßgebliche Kriterien zur Entscheidung für eine Sanierung einfließen. 1.6 HINWEISE Die Randdaten der Wirtschaftlichkeit sind gewissenhaft, weder zu Gunsten noch zu Ungunsten einer Investition gewählt. Insbesondere bei den Investitionskosten handelt es sich um Schätzkosten, wie sie im Rahmen der Energieberatung üblich sind. Bei künftigen Investitionen sollten zunächst die vollständigen Kosten, inklusive aller Vor- und Nebenarbeiten, berechnet werden und im Zuge einer Ausschreibung immer genügend Vergleichsangebote eingeholt werden. Die Energieberatung stellt ausdrücklich eine Grobanalyse d ar, die zur Eruierung der Möglichkeiten und Potentiale hinsichtlich Energieeinsparung, Wirtschaftlichkeit und Fördermöglichkeiten d ient. Sie entspricht bezüglich ihrer Genauigkeit und Detailbetrachtung in etwa einer Vorplanung im Hochbau. Im Vorfeld einer weiteren Umsetzung der Maßnahmen sind hier genauere Untersuchung hinsichtlich Bedarfs- analyse, Bauphysik, detail lierte Planung, Kostenermittlung und aktuelle Fördermöglichkeiten, et cetera erforderlich. Es wird also, dem Planungsfortschritt entsprechend, a uf eine zunehmende Detailtiefe und Genauigkeit hingearbeitet. Die hier zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit angegebenen Kosten sind energetische Mehrkosten, das heißt Kosten die durch den erhöhten Aufwand für die energetische Ertüchtigung und gegebenenfalls zur Erzielung von Fördermitteln, gegenüber notwendi gen Instandhaltungsmaßnahmen erforderlich werden. Die tatsächlich anfallenden Kosten setzen sich wie folgt zusammen. Instandhaltungskosten + energiebedingte Mehrkosten = Vollkosten. Der Beratungsbericht ist kein Ersatz für eine Ausführungsplanung. Für die Durchführung der empfohlenen Maßnahmen sind die jeweiligen Fachleute hinzuzuziehen, um bauphysikalisch und technisch einwandfreie Konstruktionen und Anlagen zu erhalten. Der Beratungsbericht ist urheberrechtlich geschützt und alle Rechte bleiben der Gebäudewirtschaft der Stadt Köln vorbehalten. Der Beratungsbericht ist nur für den angegebenen Zweck bestimmt. Eine Vervielfältigung oder Verwertung durch Dritte ist nur mit der schriftlichen Gene hmigung des Energie- managements der Gebäudewirtschaft der Stadt Köln gestattet. Eine Rechtsverbindlichkeit folgt aus dieser Stellungnahme nicht. Die aufgeführten Ergebnisse sind im Vorfeld einer Umsetzung durch detail lierte Berechnungen, vertiefte Analysen und einer weiter geführten Planung zu prüfen. Ersatzansprüche gegenüber der hier vorliegenden Untersuchung sind, für jede Form der Fahr- lässigkeit, ausgeschlossen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 11 2 VERFAHREN DER ENERGETISCHEN BEWERTUNG 2.1 BILANZIERUNG NACH DIN V 18599 In Hinblick auf die Umsetzung der EU-Gebäudeenergieeffizienzrichtlinie wurde ein komplexes Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe der Primär -, End- und Nutzenergiebedarf von aufwändig ausgestatteten Wohn - und Nichtwoh ngebäuden bestimmt werden kann. Dieses Verfahren wurde als Grundlage für die Energie - bedarfsberechnung in Deutschland in der DIN V 18599 verankert, die seit 2005 als Vornormenreihe veröffentlicht ist. Die nach dieser Vornorm durchgeführte Energiebilanz folgt einem integralen Ansatz, das heißt es erfolgt eine gemeinschaftliche Bewertung des Baukörpers, der Nutzung und der Anlagentechnik unter Beachtung des dynamischen Verhaltens und gegenseitiger Wechselwirkungen. Die Vornormenreihe DIN V 18599 besteht aus mehreren Teilen, in denen die Energiebedarfswerte für Heizung, Lüftung, Klimatisierung und Beleuchtung einschließlich der zum Betreiben der gebäudetechnischen Anlagen erforderlichen elektrischen Hilfsenergien bilanziert werden. In der vorliegenden Energiepotenzialanalyse wurden zunächst die energietechnischen Grundlagen des Gebäudes erarbeitet und daraus die Energiebilanz erstellt. Dabei wurde der Heizwärmebedarf über die Erfassung der energetischen Hüllfläche inklusive der U-Wert-Berechnung aller Bauteile ermittelt. Zusätzlich werden bei Nichtwohngebäuden die Verluste zu niedrigbeheizten Bereichen innerhalb des Gebäudes erfasst und bilanzier t. Um Unterschiede in der Nutzung und technischer Ausstellung zu berücksichtigen, werden Nichtwohngebäude in Zonen mit ähnlichen Eigenschaften unterteilt und separat beziffert . Ebenso wird die Wechselwirkung der Anlagentechnik untereinander, mit energetischen Gewinnen und Verlusten erfasst und über ein iteratives Rechenverfahren ermittelt. Bei der Bestimmung des energetischen Niveaus des bestehenden Gebäudes wurde die bedarfsorientiere Berechnung nach DIN V 18599 angewendet, die anschließend mit den tatsächlichen Verbrauchswerten abgeglichen wurde. Wohnungslüftung / Teil 6 Raumbilanz / Teil 2 Beleuchtung / Teil 4 Heizung / Teil 5 BHKW / Teil 9 Trinkwarmwasser / Teil 8 Randbedinungen / Teil 10 Gesamtbilanz / Teil 1 Kälte und RLT / Teil 7 Nutzenergie RLT / Teil 3 MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 12 3 BESCHREIBUNG DES IST-ZUSTANDES DES GEBÄUDES 3.1 ALLGEMEINE GEBÄUDEDATEN Im nachfolgenden Abschnitt wird das untersuchte Gebäude nähe r vorgestell t. Dazu werden die Rand- bedingungen, die bei der Bewertung des Gebäudes zugrunde gelegt wurden, aufgelistet. Merkmal Beschreibung Gebäudetyp Museum Baujahr 1977 Lage geschützte Lage innerhalb städtischer Bebauung Nutzung Ausstellung, Vortragssaal, Bibliothek, Büros und Restauration Untergeschoss, unbeheizter/beheizter Keller mit Depot, Lager-, Technik- und Sozialräumen Bauweise Massivbauweise, STB mit Keramikplattenfassade und Innendämmung; Foyer und Ausstellung-neu mit Glasfassade, Flachdächer Vollgeschosse 3 Nutzeinheiten 1 Anzahl Nutzer/Tag 88 beheizte Nutzfläche circa 4.301 m² Energiebezugsfläche AN 3.983 m² wärmeübertragende Umfassungsfläche 9.929 m², zum Beispiel Deckenflächen zu DG, Fassaden, Kellerdecke Volumen V 17.669 m³ bauliche Besonderheiten Gebäude steht unter Denkmalschutz. Zonenweise hoher Fensterflächenanteil, inhomogene Raumstruktur MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 13 3.2 ANSICHTEN MOK / Süd-West-Ansicht / Eingang MOK / Nord-West-Ansicht / Eingang-Verwaltung MOK / Südansicht / Saal und Cafe MOK / Nord-Ost-Ansicht / Ausstellung-Alt und Verwaltung MOK / Dachaufsicht MOK / Ostansicht / Cafe und Foyer MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 14 3.3 BAULICHER ZUSTAND UND WÄRMEDÄMMUNG DER GEBÄUDEHÜLLE Bereich Beschreibung Allgemein Das Gebäude ist von Seiten der konstruktiven Bausubstanz ohne größere augenscheinliche Mängel. Allerdings sind einige Ausbauelemente und Oberflächen bauzeitbedingt sanierungs- bedürftig. Insbesondere die Fenster im Foyer und die technischen Anlagen zur Klimatisierung und Belüftung sowie Teile der Beleuchtung bedürfen einer dringenden Erneuerung. Außenwände Circa 30 cm Stahlbeton mit Keramikplatten als verlorene Schalung, innenseitig mit 4 - 8 cm Foamglas gedämmt und 8 cm Bimsdielen und Innenputz verkleidet. Fenster Überwiegend Fenster mit Isolierverglasung in Aluminiumrahmen aus Baujahr 1977 / 1995 / 2001, Rahmenprofile ab 1995 thermisch getrennt. Die Fensterelemente von 1977 sind baulich wie energetisch in sehr schlechtem Zustand und sollten kurzfristig erneuert werden. Die Fenster aus Baujahr 1995 und 2001 sind energetisch als mittelmäßig zu werten und sollten nach circa 30 Jahre Nutzungszeit ausgetauscht werden. Türen/Tore Hauptzugang/Foyer, Glastüren zu Windfang mit Einscheibenglas/ESG. Nebenzugang- Nord/Verwaltung, Glastüren zu Windfang mit Einscheibenglas/ESG mit Dichtung. Nebenzugang- West/Verwaltung, Glastüren zu Windfang mit Wärmeschutzglas/WSG, Baujahr 2003, mit Dichtung und thermisch getrenntem Profil. Tor/Anlieferung aus Holz, d= 85 mm, im Urzustand, mit Oberlicht. Dächer Ausstellung, Saal, Foyer, Buchladen, WC: Flachdächer aus Stahlbeton, beziehungsweise Poren- betonplatte und oberseitiger Wärmedämmung mit 8 cm PUR und bituminöser Abdichtung. Der energetische Zustand ist als mittelmäßig zu werten. Aus bautechnischer Sicht ist eine Sanierung mittelfristig erforderlich. Verwaltung: Stahlbeton mit oberseitiger circa 12 cm Dämmung und bituminöser Dichtung, aus circa 2001. Der energetische Zustand ist als noch gut zu werten, der bautechnische Zustand ist auf Grund von Blasenbildung als reparaturbedürftig zu sehen. Bibliothek: Sheddächer aus Stahlkonstruktion mit Trapezblech und 12 cm Wärmedämmung und Zinkblech, nordseitig mit Aluminiumfenstern, thermisch getrennten Profilen und Wärmeschutz- verglasung, Baujahr 2001. Der energetische Zustand ist als mäßig gut, der bautechnische Zustand ist als mäßig gut zu werten. Kellerdecke Im Foyer-Bereich Fußbodenheizung, Stahlbetondecke mit schwimmendem Heizestrich und Keramikplatten. Die übrigen Bereiche, Stahlbetondecke mit ungedämmten Estrich und Sisal- beziehungsweise Keramikplattenbelag. Der energetische Zustand der Kellerdecke ist im Bereich der Fußbodenheizung als schwach und den übrigen Bereichen als ungenügend zu bewerten. Kelleraußenwände 30 cm Beton, zum Teil mit Innenputz. bautechnisch augenscheinlich in Ordnung, energetisch wo beheizter Bereich, als ungenügend zu werten. Kellerinnenwände 25 Stahlbeton, bautechnisch augenscheinlich in Ordnung, energetisch wo beheizter Bereich, als mangelhaft zu werten. Kellerbodenplatte Betonbodenplatte mit Verbundestrich und Keramikbelag. Bautechnisch augenscheinlich in Ordnung, energetisch wo beheizter Bereich, als mangelhaft zu werten. Wärmetechnische Schwachstellen, Wärmebrücken und unkontrollierte Lüftungsverluste Wärmebrücken: Deckenanschlüsse, Trägeranschlüsse, Kragarme in Fassade, Betonzargen/Fenster, aufsteigende Wände und Stützen aus KG. Lüftungsverluste: Türen und Fenster ohne Dichtungen und fehlende/defekte Baukörperanschlüsse, Innentüren zu unbeheizten Bereichen, Installationsschächte, Leckagen an Lüftungskanälen und Leitungsdurchführungen zum Bauwerk. erfolgte Verbesserungen Glasfassade Ausstellung-neu wurden 1995 gegen Elemente mit Wärmeschutzverglasung ausgetauscht, Fenster Verwaltung wurden 1995 ausgetauscht. Türanlage Verwaltung-West wurde 2003 gegen Elemente mit Wärmeschutzverglasung ausgetauscht. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 15 3.4 ERFOLGTE ENERGETISCHE VERBESSERUNGEN In den vergangenen Jahren wurden bereits immer wieder Maßnahmen zur Minderung der Energiekosten beziehungsweise zur Modernisierung von Gebäude und Technik vorgenommen, die sich positiv auf den Energieverbrauch auswirkten. Im Einzelnen waren das folgende Maßnahmen. 1995 / Austausch der Glasfassade/Ausstellung-Neu gegen Alu-Wärmeschutzverglasung 1995 / Austausch der Fenster/Verwaltung gegen Alu-Wärmeschutzglas-Elemente 2003 / Austausch der Eingangstüranlage/Verwaltung-W gegen Alu-Wärmeschutzglas-Elemente 2008 / Austausch der Kältemaschine 2011 / Fernwärmeanschluss 2012 / Austausch von Klimaanlage / RLT 1-Ausstellung-Alt 2013 / Austausch/Teilsanierung von Klimaanlage / RLT 4-Ausstellung-Neu 2014 / Austausch von Klimaanlage / RLT 2-Depot 2016 / Umstellung der Außenbeleuchtung auf LED 2017 / Umstellung der Beleuchtung in Foyer, Ausstellung-Alt, Buchladen und Garderobe auf LED-Beleuchtung inklusive Steuerung Die aufgeführten Maßnahmen erzielten bereits deutliche Energie- und Kosteneinsparungen. Diese bilden nun die Basis für die im weiteren Verla uf dieses Berichts aufgeführten Maßnahmenvarianten. Im Rahmen der zukünftigen Maßnahmenumsetzungen sollte die Ausführung der bereits modernisierten Bauteile auf ihre Aktualität hin geprüft, und gegebenenfalls ertüchtigt werden. Foyer / Schiebetür, 1-fach-Glas, Bj. 1976 Foyer / Glasfassade-Innenhof, 1-fach-Glas, Bj. 1976 MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 16 3.5 WÄRMETECHNISCHE EINSTUFUNG DER GEBÄUDEHÜLLE Der U-Wert ist ein Maß für den Wärmeverlust eines Bauteils. Je größer der U -Wert, desto schlechter ist das Bauteil. Weiteren Einfluss auf die Transmissionsverluste der Gebäudehülle haben die Temperaturdifferenz zwischen der Innen- und Außenseite des Bauteils sowie die Bauteilfläche. Die U-Werte der Bauteile des Gebäudes wurden unter Annahme üblicher baujahrspezifischer Materialqualitäten und Schichtdicken ermittelt. Die ausführlichen Berechnungen der U-Werte befinden sich im Anhang. Bauteil U-Wert Bestand U-Wert EnEV 2016 W/(m²K) W/(m²K) Außenwand / AW01- STB-Sandwich-50 cm 0,768 0,24 Außenwand / AW02- STB-Sandwich-55 cm 0,507 0,24 Außenwand / AW10- STB -50 cm 2,237 0,24 Fenster / AF01-Alu-Iso-77 / Alufenster-Isolierglas-1-teilig 3,80 1,30 Fenster / AF02-Alu-Ausst.-neu-Hof / Alu-Glas-Fassade-WSG 2,30 1,50 Fenster / AF04-EG-Foyer / Alu-Glas-Fassade-Einfachglas-1-teilig 5,90 1,50 Dach / DA02-Dach-Ausst.-Alt+Foyer / Leichtbeton + 8 cm PUR + Bitumen 0,394 0,24 Dach / DA07-Dach-Verwalt.-FD / STB + 14 cm WD + Bitumen 0,215 0,24 Kellerdecke / FB01-Fussboden-EG-ungedämmt / STB mit Estrich 2,049 0,30 Kellerdecke / FB02-Fussboden-EG-Heizestrich / STB + WD + Heizestrich 0,711 0,30 Der Dämmwert / U -Wert der Bauteile liegt in den meisten Fällen deutlich höher, somit schlechter, als die heutigen Mindestanforderungen der Energieeinsparverordnung festlegen. Der U-Wert der Glasfassade / Foyer liegt zum Beispiel 4-fach höher als nach EnEV zulässig. In der Summe aller Bauteile weist die thermische Gebäudehüllfläche somit hohe Wärmeverluste (Winter) beziehungsweise hohe Wärmeeinträge (Sommer) auf. Diese Energieverluste beziehungsweise -einträge müssen dann durch die Heizungs - beziehungsweise Kühlanlage kompensiert werden. AF04 - EG-Foyer-Einfachverglasung / 24% FB01 - EG-Fußboden-ungedämmt / 13% DA02 - EG-Dach-Ausstellung-Alt + Foyer / 9% IW - KG-Innenwand-STB 25 cm / 7% DA03 - EG-Dach-Austelllung-Neu / 5% restliche Bauteile / 42% Wärmeverluste von Bauteilen | Anteil Bauteiltransmission in Prozent MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 17 In der folgenden Tabelle werden die Bauteile des Gebäudes mit ihrem U-Wert, der Fläche und dem Trans - missionsverlust dargestellt. Die Grafik vergleicht die Transmissionsverluste der Bauteile mit ihrer Fläche. Auch daraus lassen sich sinnvolle Sanierungsmaßnahmen ableiten. Bauteile Transmission Transmission Flächenanteil kWh % % AF04 - EG-Foyer-Fenster-Einfachverglasung 154.471 24 3 FB01 - EG-Fußboden-ungedämmt 80.645 13 18 DA02 - EG-Dach-Ausstellung-alt+Foyer 60.276 9 14 IW - KG-Innenwand-STB-25 cm 42.817 7 7 DA03 - EG-Dach-Ausstellung-neu 31.864 5 8 Restliche Bauteile 271.496 42 50 Gesamte Bauteile 641.568 100 100 Der Anteil an der gesamten thermischen Gebäudehüllfläche liegt bei einzelnen Bauteilen eklatant hoch. So beträgt der Wärmeverlust über die Einfachverglasung AF04-Foyer bei 3 % Flächenanteil fast ¼ der Gesamtverluste des Gebäudes. Ebenso ist der Anteil des ungedämmten Fu ßbodens FB01 sehr hoch. Der Sanierung dieser Bauteile sollte eine hohe Priorisierung e ingeräumt werden. Hier si nd hohe Energie - einsparungen und klimatische Verbesserungen zu erwarten. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 18 3.6 ZUSAMMENSTELLUNG DER ZONEN Vor der energetischen Bilanzierung wurde das Gebäude in Zonen unterteilt. Dabei wurden jeweils jene Bereiche eines Gebäudes zu ei ner Zone zusammengefasst, die durch gleiche Nutzung gekennzeichnet sind und keine bedeutenden Unterschiede hinsichtlich der Art der Konditionierung (Beheizung, Kühlung, Be - und Entfeuchtung, Lüftung und Beleuchtung) und anderer Zonenkriterien aufweisen. Die Zone ist somit die grundlegende räumliche Berechnungseinheit für die Energiebilanzierung. Der Energie - bedarf des Gebäudes ergibt sich folglich aus der Summe des Energiebedarfs aller Zonen. Zone Fläche Nettovolumen Konditionierung m² m³ Hei / Kü / Feu / Lü / Li 001 Ausstellung-Alt 862,64 3223,63 Hei / Kü / Feu / Lü / Li 002 Ausstellung-Neu 452,42 1171,77 Hei / Kü / Feu / Lü / Li 003 Saal 146,41 720,34 Hei / Kü / Lü / Li 004 Buchladen 46,40 120,18 Hei / Kü / Lü / Li 005 Depot 457,43 1953,62 Hei / Kü / Feu / Lü / Li 006 Malklasse / Photo 164,15 663,16 Hei / Kü / Lü / Li 007 Foyer 722,73 2513,30 Hei / Li 008 Büro 289,57 880,96 Hei / Li 009 Verkehrsfläche 294,83 1015,09 Hei / Li 010 Nebenflächen 168,41 669,02 Hei / Li 011 WC/Sanitär 128,31 408,48 Hei / Lü / Li 012 Bibliothek 249,41 796,00 Hei / Li 013 Thermisch unkonditioniert 1963,48 8030,63 Li Heizung = Hei / Kühlung = Kü / Feuchte = Feu / Lüftung = Lü / Licht = Li MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 19 3.7 KONDITIONIERUNG DER ZONEN Natürlich wird der Energiebedarf eines Gebäudes wesentlich durch seine Anforderungen an den Nutzen bestimmt. Der Nutzen wird dabei durch eine Anforderung an einen Raumzustand beschrieben, der durch eine entsprechende Konditionierungsanforderung gedeckt wird. Die Konditionierung ist die Behandlung der Räume durch Heizung, Kühlung, Be - und Entlüftung, Befeuchtung, Beleuchtung und Warmwasserversorgung. Die Konditionierung hat das Ziel, die Nutzungsanforderungen an Innentemperatur, Raumluftqualität, Licht, Luft - feuchte und/oder Warmwasser zu erfüllen. Ein konditionierter Raum ist also ein Raum, der auf eine bestimmte Solltemperatur beheizt und/oder gekühlt und/oder be- und entlüftet und/oder be - oder entfeuchtet und beleuchtet und/oder mit Warmwasser versorgt wird. Räume ohne Konditionierung werden als „nicht konditionierte Räume“ bezeichnet. Folgendermaßen sind die Zonen des untersuchten Gebäudes thermisch konditioniert: Zone Konditionierung durch Raumsysteme Konditionierung durch RLT-Systeme 001 Ausstellung-Alt keine Heizung / Kühlung / Feuchte / Luft 002 Ausstellung-Neu Heizung / Kälte Heizung / Kühlung / Feuchte / Luft 003 Saal keine Heizung / Kühlung / Luft 004 Buchladen keine Heizung / Kühlung / Luft 005 Depot keine Heizung / Kühlung / Feuchte / Luft 006 Malklasse / Photo zum Teil Heizung Heizung / Kühlung / Luft 007 Foyer Heizung keine 008 Büro Heizung keine 009 Verkehrsfläche Heizung keine 010 Nebenflächen Heizung keine 011 WC / Sanitär Heizung keine 012 Bibliothek Heizung keine 013 Thermisch unkonditioniert keine keine MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 20 3.8 HEIZUNGSANLAGE Bereich Beschreibung Allgemein Fernwärmeanschluss mit Wärmetauscher in Heizungszentrale. Zentrales Verteilungs- system, für Heizkörper, Flächenheizung und RLT-Anlage wurde 2012 saniert. Kein hydraulischer Abgleich der Heizungsverteilung, Baujahr 2012, Leitungssystem über- wiegend aus Bauzeit, Leitungsdämmung im unzugänglichen Bereich ineffizient. Wärmeerzeuger Fernwärmeanschluss, primärseitig Vor-/ Rücklauftemperatur maximal 125/65 °C, sekundärseitig Vor-/ Rücklauftemperatur max. 80/60 °C Nennwärmeleistung 680 kW, Aufstellung in Heizungszentrale Speicher kein Heizkreis-Pufferspeicher Verteilung 3 Verteilsysteme: 1. Heizkörper: Vor-/Rücklauftemperatur 70/55 °C, geregelte Pumpen, kein hydraulischer Abgleich. 2. Flächenheizungen: Vor- / Rücklauftemperatur 50/45 °C, geregelte Pumpen, kein hydraulischer Abgleich. 3. RLT Verteilung: Vor-/Rücklauftemperatur 60/40 °C, geregelte Pumpen. Horizontale Verteilleitungen: Leitungsführung im beheizten und unbeheizten Keller unter der Decke, Heizkreismischer mit 3-Wege-Ventil. Vertikale Strangleitungen: Verlegung vorzugsweise in Außenwänden und zum Teil Innenwänden, nicht zugänglich, geringe Dämmung aus Bauzeit 1976. Anbindeleitungen: Verlegung vorzugsweise in Außenwänden, nicht zugänglich, geringe Dämmung aus Bauzeit 1976. Wärmeübergabe und Regelung Heizkörper: Vor-/Rücklauftemperatur 70/55 °C, Regelung Heizkörper mit Thermostat- ventilen, Regelungsgenauigkeit (2 K), witterungsabhängige Vorlaufregelung, Nacht- absenkung. Flächenheizungen: Regelung Heizflächen mit P-Reglern, witterungsabhängige Vorlaufregelung, keine Nachtabsenkung. RLT: Keine Temperaturadaption, witterungsabhängige Vorlaufregelung, keine Nachtabsenkung. besondere Schwachstellen Schlechte Leitungsdämmung, ungenaue Übergaberegelung, Vorlaufregelung erfolgte Sanierung Fernwärmeanschluss wurde 2012 vorgenommen, ein Austausch der Heizungsverteilung, Hocheffizienz- Heizkreispumpe und Warmwasserpumpe ist 2012 erfolgt. Vertragliche Senkung der Einspeiseleistung auf 680 KW zur Kostenminderung ist erfolgt. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 21 3.9 TRINKWARMWASSERANLAGE Bereich Beschreibung Verwaltung, Personal und Hausmeisterwohnung zentrale Trinkwarmwassererzeugung, Baujahr circa 2012, voll funktionsfähig, veraltet und ineffizient Wärmeerzeuger Fernwärme Speicher Warmwasser-Speicher 160 Liter Verteilung Horizontale Verteilung im unbeheizten und beheizten Bereich, mit Zirkulation besondere Schwachstellen Warmwasser-Speicher ist überaltert, aber auf Grund geringer Nutzung unbedeutend. Restaurant dezentrale Trinkwarmwassererzeugung, Baujahr ca. 2005, funktionsfähig, aber nur bedingt effizient Wärmeerzeuger Elektro-Durchlauferhitzer, 21 KW Speicher keine Warmwasser-Speicherung Verteilung kurze Anbindungsleitungen KG / Fernwärme-Wärmetauscher KG / Heizungsverteilung und Pumpen Verwaltung / Radiatoren mit 2K-Thermostaten Foyer / Fussbodenheizung MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 22 besondere Schwachstellen auf Grund geringer Nutzung energetisch unbedeutend Behinderten-WC / Besucher dezentrale Trinkwarmwassererzeugung, Baujahr circa 2012, voll funktionsfähig Wärmeerzeuger Elektro-Durchlauferhitzer, 3,5 KW Speicher keine Warmwasser-Speicherung Verteilung kurze Anbindungsleitungen besondere Schwachstellen keine 3.10 KÄLTEANLAGE Bereich Bereich Allgemein Gebäudezentrale Kälteanlage, Baujahr 2008 für Kühlung über RLT-Anlagen, voll funktionsfähig. Kälteerzeuger Mehrkreis Kompressionskältemaschine, Baujahr 2008, 330 KW, Außenluft- Rückkühlung, Baujahr 2013, 47,5 m³/h, 12°/6°, Kältemittel R134a auf Dach/Verwaltung Speicher Wasserspeicher 500 Liter Verteilung Gebäudekühlkreis innerhalb der thermischen Hülle, Umwälzpumpe ohne saisonale Nacht- und Wochenendabschaltung besondere Schwachstellen Keine leistungsabhängige Steuerung, Speicher gering dimensioniert, daher häufige Taktung. erfolgte Sanierung Ersatz bestehender Kältemaschine in 2008 KG / Verteilung unter Kellerdecke KG / Kompressionskältemaschine, Bj.2008 MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 23 3.11 RLT-ANLAGE Bereich Beschreibung Allgemein 6 Klimaanlagen, meist zonennahe Aufstellung, zum Teil mit Feuchtesteuerung, Baujahr 2 x 1976, 2 x 1995, 2012, 2014 Zuordnung nach Nutzungsbereichen, zum Teil mit Umluft und zum Teil mit Wärmerückgewinnung über Rotationswärmetauscher Verteilung Kalt- / Warmluftführung, horizontal im KG innerhalb der thermischen Hülle, RLT 5 zu Buchladen auch durch unbeheizten Bereich besondere Schwachstellen RLT 3, 4, 5, 6 ohne WRG, RLT 4 mit Schwierigkeiten bei Regelung RLT 3 / Kunstarbeitsraum Abschaltung Be- und Entfeuchtung wegen hygienischen Problemen RLT 5 / Buchladen. Abschaltung Be- und Entfeuchtung RLT 6 / Saal. Abschaltung Be- und Entfeuchtung wegen hygienischen Problemen Allgemein: ineffiziente Ventilatoren, schwache Kanaldämmung, mangelnde Reversierbarkeit, Korrosionsschäden, Erfolgte Sanierung Austausch von RLT 1 in 2012 gegen Anlage mit WRG und Hybridluftbefeuchter Austausch von RLT 2 in 2014, mit WRG und Dampfluftbefeuchter Sanierung von RLT 4 in 2013, ohne WRG mit Dampfluftbefeuchter RLT-Anlage 5-Buchladen / Baujahr 1995 RLT-Anlage 6-Saal / Baujahr 1976 RLT-Anlage 3-Kunstarbeitsraum / saniert 1995 RLT-Heiz. / Kälteverteilung, Baujahr 1976 MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 24 3.12 BELEUCHTUNG Bereich Beschreibung Allgemein Ein Teil der Beleuchtung wurde bei der Sanierung 2017 erneuert. In der Ausstellung-alt, Foyer, Buchladen und Garderobe wurden Leuchtstofflampen und Halogenstrahler gegen LED-Beleuchtung, inklusive Steuerung und zum Teil Präsenzerfassung, ausgetauscht. In Ausstellung-neu, Verwaltung, Bibliothek, Saal, Werkstatt und Lager besteht die Beleuchtung zum größten Teil aus ineffizienter Beleuchtung wie, Halogenstrahler, Niederspannungs- Halogenstrahlern und Leuchtstofflampen, Kompaktleuchtstofflampen. besondere Schwachstellen Die Deckenstrahler weisen in der Regel eine hohe Leistung auf. Die Kompaktleuchtstofflampen in Ausstellung-neu/Putzlicht erreichen auf Grund ihrer großen Stückzahlen hohe Verbrauchswerte. erfolgte Verbesserung 2016 wurde die Außenbeleuchtung durch LED-Beleuchtung ersetzt. 2017 wurden in der Ausstellung-alt, Foyer, Buchladen und Garderobe Leuchtstofflampen und Halogenstrahler gegen LED-Beleuchtung, inklusive Steuerung und zum Teil Präsenzerfassung, ausgetauscht. Ausst.-neu / NV-Strahler + Kompaktleuchtstoff/Putzlicht Saal / Deckenstrahler Verwaltung / Kompaktleuchtstofflampen Bibliothek / Leuchtstofflampen MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 25 3.13 ENERGIEBILANZ DES GEBÄUDES (BEDARFSBEZOGEN) Die Energiebilanz des Gebäudes wird unter den vorgegebenen Randbedingungen der EnEV rechnerisch ermittelt (siehe auch Kap. 3.15). Die Berechnungen sind im Anhang dargestellt. An dieser Stelle wird die Energiebilanz im Überblick dargestellt und erläutert. Nutzenergiebedarf 417428 kWh/a davon Heizung 390052 kWh/a davon Warmwasser 27376 kWh/a Für den Nutzenergiebedarf der Heizung werden alle Wärmesenken (Verluste) und -quellen(Einträge) gegen- über gestellt. Die Wärmesenken sind durch einen Wärmestrom vom Inneren des Gebäudes nach außen gekennzeichnet. Dabei werden die Wärmesenken in Transmissionswärmesenken, Lüftungswärmesenken, innere Wärmesenken und solare Wärmesenken unterteilt. Transmissionswärmesenken kennzeichnen den Wärmestrom von innen nach außen durch die Wände, Fenster, Decken, Dächer und Böden. Ihre Größe ist von der Bauteilfläche, dem Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) sowie der Temperaturdifferenz zwischen der Innen - und der Außenseite des Bauteils abhängig. Lüftungs - wärmesenken entstehen durch die Lüftung des Gebäudes. Dabei wird nach Infiltration, F ensterlüftung, Luftaustausch zwischen beheizten und unbeheizten Gebäudeteilen und mechanischer Lüftung unterschieden. Der Betrag der Lüftungswärmesenken ist von dem jeweiligen Luftwechsel sowie dem Temperaturunterschied zwischen der Temperatur nachströmenden Luft und der Raumtemperatur abhängig. Innere Wärmesenken entstehen durch Abstrahlungen unterschiedlich temperierter Räume beziehungsweise Leitungen, innerhalb des Gebäudes. Wenn die Außentemperatur größer als die Raumtemperatur ist, entstehen statt der Transmissionswärmesenken die Transmissionswärmequellen. Der Wärmestrom erfolgt also von außen nach innen. Analog verhält es sich bei Lüftungswärmequellen. Innere Wärmequellen i m Gebäude entstehen insbesondere durch Personen, Geräte und Beleuchtung. Diese sind gemäß DIN V 18599 zu einem Pauschalwert zusammengefasst. Darüber hinaus gibt es innere Wärmequellen durch die Anlagen - technik der Heizungs-, Klima- / Lüftungs- und Warmwasseranlage. Solare Wärmequellen entstehen vor allem durch die solare Einstrahlung durch transparente Bauteile (vor allem Fenster). Aber auch durch opake Bauteile entstehen solare Wärmequellen. Aus der Gegenüberstellung von Wärmequellen und Wärmesenken wird der Nutzenergiebedarf ermittelt. Dabei können aber nicht alle Wärme quellen angerechnet werden. Insb esondere im Sommer ist der Betrag der Wärmequellen in der Regel größer als der Betrag der Wärmesenken. Diese „überschüssigen“ Wärmequellen sind für den Heizbetrieb außerhalb der Heizperiode nicht nutzbar. Für den sommerlichen Wärmeschutz spielt die Speicherfähigkeit der Gebäudehülle eine große Rolle. Nur mit einer hohen Speicherfähigkeit können zum Beispiel solare Wärmeeinträge, die am Tage entstehen, bei geringeren Nachttemperaturen abgebaut werden. Der Nutzenergiebedarf für Warmwasser wird gemäß der DIN V 18599 angesetzt. Neben dem Nutzenergiebedarf gibt es Verluste der Anlagentechnik. Die Verluste der Übergabe der Wärme an den Raum werden bestimmt dur ch die Art der Wärmeübergabe (Heizkörper, Fußbodenheizung , Lüftung, et cetera) sowie Leitungen und Regelung. Eine schlechte oder nicht vorhandene Regelung führt zu großen Raumtemperaturschwankungen, die ein entsprechendes Gegensteuern der Anlage auslöst. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 26 Leitungen der Wärme- / Kälte- geben Energie an den Raum (bei Leitungen innerhalb der Gebäudehülle) oder an die Umgebungsluft ab. Diese Verluste sind umso größer, je größer die Temperaturdifferenz zwischen der Leitung und der Umgebungsluft ist und je schl echter die Leitung gedämmt ist. Bei Leitungen innerhalb der Gebäudehülle kommen diese Ver luste grundsätzlich dem Raum zu Gute. Da es aber ungeregelte Wärme - /Kälteeinträge sind, können sie in der Regel nicht sinnvoll genutzt werden. Statt dessen führen sie häufig zu einer Überheizung des Raumes. Neben der benötigten Wärme- / Kälteenergie für die Deckung des Nutzenergiebedarfs ist Hilfsenergie für den Betrieb der Anlagentechnik notwendig. Beispiele hierfür sind der Strom für den Betrieb von Pumpen und elektrische Energie für die Anlagenregelung sowie für den Betrieb eines Kompressors zur Drucklufterzeugung. Auch die Hilfsenergie hat folglich einen Einfluss auf die Effizienz der Wärme- / Kälteversorgung des Gebäudes und muss daher in die Energiebilanz des Gebäudes aufgenommen werden. 3.14 GEMESSENER ENERGIEVERBRAUCH Der Energieverbrauch ist die Energiemenge, die in den letzten Jahren tatsächlich verbraucht wurde. Sie wird auf Basis der Verbrauchsmessungen ermittelt. Leider konnten auf Grund von Abweichungen zum norm alen Betrieb durch Schließungen und Sanierungen, nicht die üblichen letzten 3 Jahre zu Grunde gelegt werden. Es wurden für die Fernwärme mit dem gemittelten Verbrauch aus den Jahren 20 15, 2016 und -2018 gerechnet. Für den Stromverbrauch wurde das Jahr 2018, nach Austausch zu LED-Beleuchtung, gewählt. Dabei wurden zusätzlich Abschläge zur Klimabereinigung vorgenommen. Im Energieverbrauch schlagen sich damit das individuelle Nutzerverhalten und das tatsächliche Außenklima am Standort des Gebäudes nieder. Die gemessenen Verbrauchswerte weichen daher in der Regel von de r Bedarfsrechnung nach EnEV ab. Energieträger gemessener Energieverbrauch Fernwärme 1.128.907 kWh/a Strom 651.040 kWh/a Der gemessene durchschnittliche Energieverbrauch der vorliegenden 3 Heizperioden für Fernwärme liegt damit bei 73,23 % des berechneten Energiebedarfs von 1.541.665 kWh/a. Die Fernwärme wird zur Erwärmung, aber auch zur Feuchteregulierung des Gebäudes benötigt. Die Nutzung erfolgt deshalb über das ganze Jahr. Der gemessene und klimabereinigte Energieverbrauch für das vorliegende Jahr 2018 für den Betriebs- strom liegt bei 77,9 % des berechneten Energiebedarfs von 835.664 kWh/a. Der Stromverbrauch beinhaltet den kompletten Strombedarf des Gebäudes wie Kälte, Lüftung, Entfeuchtung, Befeuchtung, Beleuchtung, Warmwasser Heizkreispumpe, Anlagenregelung, sowie sonstige Verbraucher wie Drucklufterzeugung, Aufzüge, Nutzerkleingeräte, et cetera. Die Gründe der Abweichung sind nachfolgend beschriebenen: Je nach Klimaregion und Standort wirken unterschiedliche äußere Einflüsse, wie zum Beispiel Temperatur, Sonneneinstrahlung, Wind, et cetera auf das Gebäude ein, wodurch der Energiebedarf variiert. Des Weiteren bestehen Abweichungen zwischen den vorhandenen, zum Teil auch schon sehr betagten, Anlagen und den in der Norm hinterlegten Komponenten, so dass der Ist-Zustand hier nur annäherungsweise ermittelt werde n konnte. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 27 Die tatsächlich existierenden Bauteile der Anlagentechnik und des Gebäudes konnten in Ihrer Ausführung hinsichtlich Leitungsführung, Dämmstärken, Bauteilaufbauten, Verteilungsverlusten, et cetera zum Teil nicht vollständig ermittelt werden, ohne Beschädigungen an der Bausubstanz und Störungen des laufenden Betriebs vorzunehmen, so dass hier bauzeitentypische Annahmen getroffen wurden . Zusätzlich kann auch das tatsächliche Nutzerverhalten von den ermittelten Werten abweichen und somit zu deutlichen Differenzen führen. Daher sind Abweichungen zu den hinterlegten Vorgaben aus der DIN 18599 zur Berechnung des Energie - bedarfs gegenüber den ermittelten Verbrauchsdaten nachvollziehbar. 3.15 BERECHNUNGSGRUNDLAGEN UND VERBRAUCHSABGLEICH Die Berechnungsgrundlage bildet der Ist-Zustand von Gebäude und Anlagen, Stand Februar 2019. Diese Energieberatung basiert auf dem berechneten Energiebedarf des Gebäudes. Dazu wurden Wärme- und Energiemengen rechnerisch nach den Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV) und der DIN 18599 ermittelt. Die hinterlegten Daten der DIN 18599 enthalten insbesondere zur Anlagentechnik standar disierte Werte, die zum Teil nicht objektspezifisch angepasst werden können . Die Nutzungsprofile hingegen wurden im vorliegenden Fall den vorgefund enen Werten überwiegend angeglichen. Trotz weitgehender Annäherung der Simulation an die vorhandene Situation verbleiben immer noch Differenzen, die durch einen Bedarfs - Verbrauchsabgleich rechnerisch ausgeglichen werden. Dies geschieht auf Grund des Einflusses auf die Wirtschaftlichkeit von Energiesparmaßnahmen. Bei zum Beispiel geringerem Energieverbrauch werden in der Regel auch geringere Energieeinsparungen erzielt. Bei gleich bleibenden Investitionskosten bedeutet dies längere Amortisationszeiten. Deshalb wurde ein Verbrauchs- abgleich vorgenommen und den Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen zu Grunde gelegt. Der Umrechnungsfaktor zum Verbrauchsabgleich liegt für den Energieträger Fernwärme bei 0, 73. Der Umrechnungsfaktor für Strom liegt bei 0,78. Da sich die Nutz ung und damit der Energieverbrauch jedoch während der Lebensdauer der Maßnahmen verändern können, sollten Investitionsentscheidungen nicht allein auf Grundlage des derzeitigen Energie - verbrauchs getroffen werden. In der Praxis zeigt sich zudem häufig, dass nach einer Sanierung die Komfortanforder ungen der Nutzer steigen, zum Beispiel bei Raumtemperaturen, Beleuchtungszeiten, et cetera . Auch aus diesen Gründen werden prognostizierte Energieeinsparungen in der Praxis nicht immer erreicht. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 28 4 ENERGETISCHES SANIERUNGSKONZEPT 4.1 ZIELE Rohstoffe gehen zur Neige, Energiekosten steigen und die immer stärker spürbare Klimaveränderung verlangt ein konsequentes Handeln. Vor di esem Hintergrund stehen gerade Inhaber und Betreiber von Immobilien in der Veran twortung Strategien zur effizienteren Bewirtschaftung zu entwickeln , aber auch vor der Chance zukünftige Randbedingungen zu verbessern. Insbesondere die Kommunen sollten auf Grund der starken öffentlichen Wahrnehmung ihrer Vorbildfunktion nachkommen und zukunftsorientiert agieren. Dabei ist zu beachten, dass die Erstellungs- und Betriebskosten nicht getrennt, sondern gemeinsam in den Lebenszyklus- kosten zu betrachten sind. Damit kommt den Energiekosten, als maßgeblicher Anteil der Betriebskosten, eine große Bedeutung zu. Folgende Ziele, unterteilt in spezifische Gruppen, sollen dabei erreicht werden: Gebäude und Anlagen Energieeffizienz; soweit möglich auf den energetisch zeitgemäßen Standard, besser darüber hinaus, bringen: Das heißt die Dämmwerte der Gebäudehülle sowie die Effizienz der Anlagen sollen mindestens den Anforderungen der aktuellen Gesetzgebung, den Energieleitlinien der Stadt Köln und dem Stand der Technik entsprechen bauphysikalische Schwachstellen; eventuell bestehende Probleme (Durchfeuchtung, Schimmelbildung, Wärmebrücken, Luftundichtigkeiten) aufspüren und gegebenenfalls Lösungen zu deren Beseitigung entwickeln Klimastabilität steigern; eventuelle Unzulänglichkeiten wie Zugerscheinungen, ungleichmäßige Wärme- verteilung, aber auch Über- und Untertemperaturen ermitteln und beseitigen um somit zeitgemäße Nutzungsansprüche zu erfüllen regenerative Energiequellen sinnvoll einbinden Verbesserung der Nutzungsanforderungen, als zusätzlichen Mehrwert, wie zum Beispiel UV-Schutz, Behaglichkeit in Café und Foyer Wirtschaftlichkeit die Kosten für den Einkauf von Energie deutlich senken damit soll die Auswirkung von Energiepreisschwankungen gemindert werden Effizienzmaßnahmen möglichst mit anstehenden Instandhaltungsmaßnahmen koppeln, um somit hohe Wirtschaftlichkeit der Maßnahme herzustellen Umwandlung von Energiekosten in wertsteigernde Investitionen die Maßnahmen sollten sich möglichst innerhalb der Nutzungszeit amortisieren nach Möglichkeit sollen staatliche Fördergelder genutzt werden Umweltschutz CO2-Emissionen und Ressourcenverbrauch sollen deutlich gesenkt werden, um nachfolgenden Generationen eine intakte Umwelt und verfügbare Rohstoffe zu hinterlassen einen individuellen Beitrag zur Verbesserung der Umweltqualität zu leisten ökologische Haltung des Eigentümers, Betreibers und Nutzers darstellen die Klimaschutzziele der Bundesregierung zu unterstützen MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 29 Diese Ziele wurden zum Ausgangspunkt der Beratung gesetzt. Die Frage, ob und inwieweit die anspruchs - vollen Ziele erreicht werden können, war Gegenstand der Untersuchungen. Die hier durchgeführte Analyse zeigt, dass in dem Gebäude erhebliche Einsparpotenziale liegen. Die möglichst effiziente Nutzung dieser Potentiale wurde als Einzelmaßnahmen hinsichtlich Energieeinsparung, Kostenaufwand, Wirtschaftlichkeit und Fördermöglichkeiten untersucht und dargestellt. Die Betrachtung der Kosten und Wirtschaftlichkeit einer Maßnahme sollte n allerdings nicht allein den Ausschlag zur En tscheidung für oder gegen eine Maßnahme geben. Die untersuchten Energiesparmaß - nahmen sind mit vielfachem Zusatznutzen verbunden. Genannt seien neben dem Klimaschutz insbesondere die konservatorischen Verbesserungen, die Wertsicherung des Gebäudes, geringere Abhängigkeit von zukünftigen Energiepreissteigerungen sowie Aspekte der Ästhetik und der Außendarstellung . Hinzu kommt die höhere Klimastabilität des gesamten Gebäudes durch gleichmäßigere Wand- und Fußbodentemperaturen und verminderte Zugeffekte durch Dämmmaßnahmen und Austausch von Fenstern, Türen, et cetera, was wiederum einen positiven Einfluss auf die Dimensionierung und Effizienz von Heizungs- und Klima-/Lüftungsanlagen hat. Da die zukünftigen Energiekostensteigerungen kaum einschätzbar sind, führen Investitionen in Energie - sparmaßnahmen auch zu deutlich höherer Kostensicherheit. Bei geminderten Verbrauchskosten fallen zukünftige Preissteigerungen entsprechend geringer aus. Die Folgekosten (Energiekosten, Wartungskosten, Umweltkosten, et cetera) von heute nicht getätigten Investitionen in Energieeinsparung, sind langfristig schwer kalkulierbar. Bei der Entwicklung der nachfolgenden Varianten zur Energieeinsparung wurden alle hier sinnvoll umsetzbaren Möglichkeiten zum Einsatz erneuerbarer Energi en berücksichtigt. Die solare Nutzung zur Stromerzeugung über Photovoltaik im Dachbereich ist mit dem Denkmalschutz abzustimmen. Andere Alternativen wie Wärmepumpe und thermische Solaranlage zur Warmwasser-Unterstützung kommen auf Grund der mangelnden baulichen Voraussetzungen, beziehungsweise geringen Abnahme im Objekt, nicht in Frage. Mit dem Fernwärmeanschluss der Rheinenergie , auf den 2011 umgestellt wurde, besteht durch die gemeinsame Wärme- und Stromerzeugung der Kraft -Wärmekopplung bereits ein hocheffizienter Energie- träger, der zudem keine Emissionen im Innenstadtbereich erzeugt und beibehalten werden sollte. Auf Grund des Denkmalschutzes sind die Maßnahmen an der Gebäudehülle hinsichtlich der Energieeffizienz nicht in gleichem Maße, entsprechend normalen Sanierungen möglich. So sind bei der planerischen Umsetzung von sensiblen Bauteilen wie zum Beispiel Fenster, Dächern, et cetera individuelle Lösungen zu entwickelt und gegebenenfalls Kompromisse zwischen Energieeffizienz und erhaltenswerter Substanz zu finden. 4.2 ENERGETISCHE EINFLUSSFAKTOREN Im vorliegenden Dokument wurden Modernisierungsvarianten unter dem Aspekt ihres Einflusses auf den Energiebedarf des Gebäudes untersucht. Die Effizienz beschreibt dabei allgemein die Wirksamkeit von Maß - nahmen. Energieeffiziente Gebäude sind demnach Gebäude, die zur Erfüllung ihrer Nutzungsbedingungen einen möglichst geringen Energiebedarf aufweisen. Im vorliegenden Objekt kann man über folgende Faktoren Einfluss nehmen: Baukörper: Herstellung einer möglichst gut gedämmten und luftdichten Gebäudehülle energieeffiziente Anlagentechnik und Beleuchtung (moderne RLT, Warmwasser, LED) energieeffiziente Verteilsysteme (zum Beispiel Leitung, Kanäle, Pumpen, et cetera) Anteil erneuerbarer Energien ausbauen Einsatz von Gebäudeautomationstechnik (zum Beispiel Lichtsteuerung, Sonnenschutz, Präsenzerfassung, et cetera) energieeffiziente Nutzerabstimmung für Gebäude und Anlagen (zum Beispiel Betriebszeiten, Sommerabschaltung, et cetera) MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 30 4.3 VORTEILE DER ENERGETISCHEN SANIERUNGSMASSNAHMEN IM MOK Energiekosteneinsparungen um bis zu 27.644 €/a. Größerer Handlungsspielraum bei der Haushaltsplanung durch verminderte Energiekosten. Kostensicherheit durch geringere Abhängigkeit von Energiepreisschwankungen. Wertsicherung des Gebäudes durch Umwandlung von Energiekosten in Investitionen. Förderung auch von Instandhaltungsanteilen der Maßnahmen Entlastung der Anlagentechnik durch höhere Klimastabilität Verbesserung der konservatorischen Anforderungen / UV-Schutz bei Varianten Fenster und LED Verbesserter Schallschutz durch neue Fenster Geringere Gefahr von Schimmelpilzbildung durch höhere Oberflächentemperaturen. Vorbildfunktion und Imageaufwertung des Museums. Übernahme von ökologischer Verantwortung 4.4 EMPFEHLUNGEN FÜR DIE GESAMTSANIERUNG IN EINEM ZUG Um die Sanierungsmaßnahmen baulich optimal aufeinander abstimmen zu können, die Investitionskosten so gering wie möglich zu halten, ist die Durchführung der ausgewählten Maßnahmen in einem Zug zu empfehlen. Dadurch werden Synergien (zum Beispiel Gerüst, verringerte Nutzungsbeeinträchtigungen…) genutzt und Probleme im Anschlussbereich (Wärmebrücken, wiederholte Bearbeitung …) vermindert. Eine Gesamt - sanierung ist damit das wirtschaftlichste Verfahren bei der energetischen Gebäudesanieru ng. Folgende Maßnahmen sollten bei einer Gesamtsanierung in einem Zug ausgeführt werden: Fenster: Austausch gegen Metallfenster, Denkmalschutzprofile, Uw= 1,3 W/m²K und Uw= 0,90 W/m²K Kellerdecke /-wand: Kaltseitige Anbringung von Mineralwolle-Platten, 14/12 cm, WLG 035, LED-Beleuchtung: Austausch der unsanierten. Beleuchtung gegen LED-Leuchten/Lampen Dach: Dämmung der Dachflächen von Ausstellung, Saal, Foyer und Buchladen/WC, Uw= 1, 8 W/m²K Photovoltaik: Photovoltaikanlage mit < 100 kWp auf den vorgenannten Flachdächern RLT: Austausch beziehungsweise Anpassung der ineffizienten RLT-Anlagen 4.5 SANIERUNG IN SCHRITTEN / PRIORISIERUNG Alternativ zu einer Gesamt sanierung sind auch Einzelmaßnahmen oder Maßnahmenbündel möglich. Die aufgeführten Modernisierungsmaßnahmen können weitgehend unabhängig voneinander einzeln durchgeführt werden. Es bestehen nur für die Maßnahmen Dach und Photovoltaik konstruktive, beziehungsweise bauorganisatorische Abhängigkeiten. Von größerem Einfluss ist eine zeitliche Priorisierung auf Grund einer konstruktiven, nutzungsbedingten oder energetischen Dringlichkeit. Diese sind in nachfolgende Zeiträume einzuordnen. Maßnahme Fenster, RLT, Heizungsverteilung ........ / Priorität 1 = kurzfristig / < 3 Jahre Maßnahme Dach, PV, LED ..................................... / Priorität 2 = mittelfristig / 3 - 5 Jahre Maßnahme Kellerdecke ........................................... / Priorität 3 = langfristig / 5 - 10 Jahre Anmerkung: Bei Festlegung der Abfolge aller Einzelmaßnahmen sind hier organisatorische Abläufe des Museums von großer Bedeutung. Es sollten aber auch Bauteilzustand und Lebensdauer als maßgebliche Kriterien zur Entscheidung für eine Sanierung einfließen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 31 4.6 WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG Für die Bewertung der Wirtschaftlichkeit einer Energiesparmaßnahme wurden nachfolgend die energetischen Mehrkosten herangezogen. Darin ist ausschließlich der Kostenanteil für den zusätzlichen Aufwand der energetischen Sanierung gegenüber den gesetzlichen Anforderungen, beziehungsweise den Energieleitlinien der Stadt Köln, enthalten. Im Gegensatz da zu setzen sich die Vollkosten aus den gesamten Kosten, also Kosten für ohnehin fällige Sanierungen, inklusive aller Vor - und Nebenarbeiten wie, Gerüste, Baustellen - einrichtung, und gegebenenfalls Planungshonorare, Bauunterhaltskosten, et cetera und den Kos ten für die energetischen Verbesserungen zusammen. Im Rahmen der Energieberatung wird mit Schätzkosten gearbeitet. Eine vollständige, detai llierte Kostenermittlung ist im Vorfeld der Sanierung, als Teil der Planungs leistung, vorzunehmen. Es gibt unterschi edliche Methoden zur Wirtschaftlichkeitsberechnung von Modernisierungsmaßnahmen. Dynamische Berechnungen enthalten eine Großzahl von Parametern, um alle Einflüsse zu berücksichtigen, legen sich damit aber auch für einen langen Zeitraum fest. Die statische Amortisationsberechnung verfährt hingegen deutlich einfacher, indem sie die Kosten , Lebensdauer und die jährliche Einsparung berücksichtigt. Sie beinhaltet keine Prognose der Kostenentwicklungen in der Zukunft. Die tatsächlichen Amortisationszeiten können je nach Finanzierungskonditionen, Förderung und tatsächlichen zukünftigen Energiepreisentwicklungen auch kürzer beziehungsweise länger ausfallen. Für das vorliegende Objekt wurden d ie Wirtschaftlichkeitsbewertung en über die statischen Amortisations - zeiten vorgenommen. Diese sind unbeeinflusst von unwägbaren Energiepreis - und Zinsentwicklungen und können individuell bewertet werden. Die statische Amortisationsberechnung ist damit einfach nachzu - vollziehen, muss aber auf die konkrete Situation hin interpretiert werden. Somit ist auch eine Bewertung zu einem späteren Zeitpunkt, unter Berücksichtigung der Baukostenentwicklung, Zinsentwick lung und Energie- preisen, et cetera, möglich. Es lässt sich also auch bei geänderten Randbedingungen noch eine Bewertung der Maßnahmen vornehmen. Die Amortisationsberechnung dient einer Einschätzung der Rentabilität innerhalb der Lebenszeit und dem Vergleich der Wirtschaftlichkeit von Energiesparmaßnahmen untereinander. Hier wurde mit einer statischen Am ortisation ohne Berücksichtigung von Finanzierungskosten, öffentlicher Fördermittel und Energiepreissteigerungen gerechnet. Zur Berechnung der Kosten und Wirtschaftlichkeit wurden die gemittelten Energieverbrauchswerte von 2015 bis 2018 zu Grunde gelegt. Die Energiekosten beziehen sich auf den Stand April 2019. Energieträger Energiebedarf /abgegl. Grundpreis Arbeitspreis kWh/a € / a € / 100 kWh Nah- / Fernwärme KWK / erneuerbare Brennstoff 1.128.907 37.561,0 5,99 Strom-Mix 651.040 15.244,0 16,67 In der folgenden Tabelle ist die prognostizierte Energiekosteneinsparung den energetisch bedingten Sanierungs- kosten gegenübergestellt. Aus dem Verhältnis der energetisch bedingten Investitionskosten zur Energie - kosteneinsparung ergibt sich die Amortisationsz eit. Je kürzer die Amortisationszeit, desto wirtschaftlicher ist die Maßnahme. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 32 Vergleich Bestand Modernisierungsvariante Energiekosten jährlich Energiekosten- einsparung Energiekosten- einsparung jährlich Investitions- / vollkosten Energetische Mehrkosten Amortisation* statisch € / a % € / a € € A Bestand 229.158 0,0 0 0 0 0,0 Mod. 1 / Dach 227.934 0,5 1.224 1.161.725 0 0,0 Mod.2 / Fenster 221.308 3,4 7.850 945.012 59.850 7,6 Mod.3 / Kellerdecke 226.417 1,2 2.741 301.320 301.320 109,9 Mod.4 / PV 216.374 5,6 12.784 166.600 166.600 13,0 Mod.5/ LED 226.113 1,3 3.045 110.000 33.000 10,8 Mod. 61 / RLT / Heizung / Lüftung - - - 605.500 38.000 - * Die Berechnung der Amortisation erfolgte auf Basis der energetischen Mehrkosten. Der Anteil der energetischen Mehrkosten kann , je nach Maßnahme, zwischen 0 % und 100 % der Vollkosten variieren. Die Vollkosten hingegen beinhalten zusätzlich die ohnehin anstehenden Instandhaltungskosten der Maßnahmen. 1 Kosten- und Einsparprognosen sind bei dieser Variante auf Grund der fehlenden Berechnungsdaten der RLT-Anlagen nicht möglich. Jährliche Energiekosteneinsparung in Prozent im Vergleich von Bestand zu erfolgte r Sanierung 0,0% 1,0% 2,0% 3,0% 4,0% 5,0% 6,0% Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Energiekosteneinsparung in Prozent MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 33 Mod. 1 weist keine energetischen Mehrkosten auf, da energetische Anforderungen nach den Energieleitlinien der Stadt Köln schon zu erfüllen sind. Die Amortisation wurde ohne Berücksichtigung möglicher Förderungen und der Finanzierungskosten gerechnet. Bei Einbeziehung öffentlicher Fördermittel verbessert sich die Wirtschaftlichkeit von förderfähigen Maßnahmen; ebenso verkürzt sich die Amortisation bei steigenden Energiepreisen. Die energetischen Gesamtkosten, also die Berechnung von Modernisierungskosten / Lebensdauer + Energie- kosten, unterbieten häufig die reinen Ausgaben für Energie des Bestandes. 205.000 € 210.000 € 215.000 € 220.000 € 225.000 € 230.000 € 235.000 € Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Energiekosten zu Anteil der energetischen Mehrkosten | jährlich energetische Mehrkosten | jährlich | €/a Energiekosten | jährlich | €/a 0 € 200.000 € 400.000 € 600.000 € 800.000 € 1.000.000 € 1.200.000 € Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Anteil Energetische Mehrkosten zu Vollkosten Investitionskosten / Vollkosten energetische Mehrkosten in Euro MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 34 Jährliche Energiekosten im Vergleich von Bestand zu erfolgter Sanierung. 0 € 2.000 € 4.000 € 6.000 € 8.000 € 10.000 € 12.000 € 14.000 € Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Energiekosteneinsparung | jährlich | €/a 205.000 € 210.000 € 215.000 € 220.000 € 225.000 € 230.000 € Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Energiekosten | jährlich | €/a MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 35 Die Umsetzung der Maßnahmen führen zu dauerhaften Einsparungen von Energie. Diese Mittel lassen sich nach der Deckung der Finanzierungskosten für sinnvolle Investitionen verwenden. Ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Maßnahmen – hier auch Modernisierung genannt – ist die Wirtschaftlichkeit. Selbstverständlich ist sie nicht das einzige Kriterium für eine Empfehlung, da auch weitere Gründe, wie Modernisierungsbedarf, Mängelbeseitigung, bauphysikalische Schwachstellen, Klimaverantwortung, et cetera von großer Bedeutung sind. Aber auch für die wirtschaftliche Bewertung ist nicht alleine die kürzeste Amortisationszeit ausschlaggebend. Weitere Einflussfaktoren sind zum Beispiel die Wertsteigerung und Werterhaltung die Finanzierungsmöglichkeit der maximale Fördermitteleinsatz steuerliche Vorteile zusätzlicher Kapitalwert nach Amortisation Einige Kriterien können hier nicht Gegenstand der Bewertung sein. So ist es nicht die Aufgabe eines Beratungsberichts, die steuerliche Gestaltung oder die Höhe der Kreditaufnahme et cetera zu empfehlen. 4.7 ENERGIE- UND SCHADSTOFFEINSPARUNGEN Neben der wirtschaftlichen Betrachtung sprechen auch , wie schon aufgeführt, Gründe der Ökologie und Nachhaltigkeit für eine Sanierung des Gebäudes. Dabei ist die Endenergie die berechnete Energiemenge, die der Anlagentechnik zur Verfügung gestellt wird, um die festgelegten Nutzungsrandbedingungen einzuhalten. Dabei hilft die Betrachtung der Primärenergie, mit Einbezieh ung der vorgelagerten Prozessketten außerhalb des Gebäudes bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung, zur Bewertung des tatsächlich entstandenen Aufwands und damit der Umweltbelastung. Eine energetische Sanierung sollte auch immer eine Verringerung der Emission des Treibhausgases CO2 bewirken. Während für die Höhe des Endenergiebedarfs die Verbesserung der energetischen Eigenschaften des Gebäudes und der Anlage die wesentliche Rolle spielen, ist für die Reduzierung des Primärenergiebedarfs und der CO2-Emission auch die Verwendung eines möglichst ökologischen Brennstoffs wichtig. Vergleich der Endenergie / verbrauchsangepasst 0 200.000 400.000 600.000 800.000 1.000.000 1.200.000 1.400.000 1.600.000 1.800.000 2.000.000 Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Brennstoffbedarf | kWh/a Strom-Mix Nah- / Fernwärme KWK | fossiler Brennstof MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 36 Vergleich der Primärenergie / verbrauchsangepasst, zur ökologischen Bewertung Die verwendete Fernwärme wird über KWK-Anlagen gewonnen und mit dem Primärenergiefaktor 0 gerechnet. Daher kein Primärenergiebedarf bei der Fernwärme. Lebenszykluskosten Die Lebenszykluskosten zeigen die Gesamtkosten einer Maßnahme über die zu erwartende Lebensdauer auf. Dabei werden zu den jährlichen Energiekosten auch Betriebs- und Umweltfolgekosten eingerechnet. Hier ist die Einsparung der Maßnahmen über deren Lebenszyklus im Verhältnis zum Investitionsaufwand dargestellt. Eine Maßnahme ist dann wirtschaftlich, wenn innerhalb der Lebensdauer die ein gesparten Energiekosten höher sind als die erforder lichen Investitionskosten , hier energetische Mehrkosten . Finanzierungskosten, aber auch eingesparte Betriebskosten wurden zur Vereinfachung vernachlässigt. 980.000 1.000.000 1.020.000 1.040.000 1.060.000 1.080.000 1.100.000 1.120.000 1.140.000 1.160.000 1.180.000 Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED ökologische Bewertung | kWh/a Strom-Mix 0 € 50.000 € 100.000 € 150.000 € 200.000 € 250.000 € 300.000 € 350.000 € Bestand Mod. 1 / Dach Mod. 2 / Fenster Mod. 3 / Kellerdecke Mod. 4 / PV Mod. 5 / LED Energetische Mehrkosten | Einsparung über Lebenszyklus Energetische Mehrkosten in € Gesamteinsparungen | Lebenszyklus MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 37 5 MASSNAHMEN ZUR ENERGIEEINSPARUNG 5.1 EINZELMASSNAHMEN Modernisierung 1 / Dach Maßnahmen dieser Modernisierung: Dach: Dämmung der Dachflächen von Ausstellung, Saal, Foyer und Buchladen / WC, mit 14 cm PUR Platten, WLG 028, Uw = 1,8 W/m²k, Bestehende Dämmung und Dichtschichten komplett entfernen. Nebenarbeiten wie Planungskosten, Gerüststellung, Abdichtung, An - und Abschlüsse, Attiken und Fallrohre et cetera sind in der Kostenannahme enthalten. Übersicht zu Einsparungen / Verbrauchsangepasst Ist-Zustand Variante Einsparung Einheit energetisch Primärenergie gesamt 1.171.919 1.171.564 355 kWh/a Endenergie gesamt 1.780.027 1.759.955 20.072 kWh/a Endenergie Fernwärme 1.128.961 1.109.087 19.874 kWh/a Endenergie Strom 651.066 650.869 197 kWh/a wirtschaftlich Energiekosten / jährlich 229.158 227.934 1.224 €/a Gesamtinvestition 1.161.725 € Kosten Instandhaltung 1.161.725 € Kosten energetisch 0 € Förderung (KfW) 0 € Nutzungsdauer 40 Jahre Amortisation 0 Jahre Hinweise Die Vollkosten entsprechen bei dieser Maßnahme den konventionellen Sanierungskosten. Die Ausführung nach „Energieleitlinie der Stadt Köln“ ist als Standard vorgegeben, es fallen somit keine energetischen Mehrkosten an. Wartungskosten bleiben unberücksichtigt, da auch schon im Bestand erforderlich. Zusätzlicher Mehrwert Verbesserung der Klimastabilität im Winter- und Sommerfall, durch geringere Wärme- / Kälteeinträge. Höherer Schutz vor Feuchteschäden durch erneuerte Abdichtung und Anschlüsse. Förderfähigkeit KfW: Programm „IKU-Energieeffizient Bauen und Sanieren“ (Programm Nr. 219) Einzelmaßnahmen im Baudenkmal. Gefördert durch zinsgünstige Kredite, zuzüglich Tilgungszuschuss. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 38 KfW: Programm „ IKU-Investitionskredit Kommunal e und Soziale Unternehmen“ (Pro gramm Nr.148) Maßnahmen zur Energieeinsparung. Gefördert durch zinsgünstigen Kredit. NRW-Bank: „NRW.Bank.Kommunal Invest / Kommunal Invest Plus “ Investitionsmaßnahmen für kommunale Projekte. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. NRW-Bank: NRW.BANK.Baudenkmäler Investive Maßnahmen an Nichtwohngebäuden im Denk malschutz. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. Weitere Fördermaßnahmen und Veränderungen der hier aufgeführten, sind möglich. Die Kumulierbarkeit der Fördermittel ist im Einzelfall zu prüfen. Modernisierung 2 / Fenster Maßnahmen dieser Modernisierung: Fenster: Austausch gegen Metall-Fenster mit Denkmalschutzprofilen-2-fach-Glas, neuer Uw-Wert: 1,30 W/m²K, g-Wert 0,62 Glasfassade: Austausch gegen Metall-Fensteranlage mit Denkmalschutzprofilen-3-fach-Glas, neuer Uw-Wert: 0,90 W/m²K, g-Wert 0,38 bis 0,52 Nebenarbeiten wie Planungskosten, Sicherheitstechnik, UV-Filter, Gerüststellung, Anschlüsse, Putz - und Fliesenarbeiten et cetera sind in der Kostenannahme enthalten. Übersicht zu Einsparungen / verbrauchsangepasst Ist-Zustand Variante Einsparung Einheit energetisch Primärenergie gesamt 1.171.919 1.169.330 2.589 kWh/a Endenergie gesamt 1.780.027 1.651.543 128.484 kWh/a Endenergie Fernwärme 1.128.961 1.001.915 127.046 kWh/a Endenergie Strom 651.066 649.628 1.438 kWh/a wirtschaftlich Energiekosten / jährlich 229.158 221.308 7.850 €/a Gesamtinvestition 945.012 € Kosten Instandhaltung 885.162 € Kosten energetisch 59.850 € Förderung (KfW) 0 € Nutzungsdauer 35 Jahre Amortisation 7,6 Jahre MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 39 Hinweise Die Vollkosten setzen sich bei dieser Maßnahme aus konventionellen und energetischen Sanierungskosten zusammen. Durch die Übererfüllung der Energieleitlinien der Stadt Köln bei der Glasfassade/Foyer , fallen anteilig energetischen Mehrkosten an. Wartungskosten wurden berücksichtigt. Zusätzlicher Mehrwert Verbesserung der konservatorischen Anforderungen durch UV -Filter in der Verglasung, Verringerung der Wärmeverluste durch verbesserte Luftdichtheit, Verminderung des sommerlichen Wärmeeintrags durch Sonnenschutzglas, wo erforderlich. Förderfähigkeit KfW: Programm „IKU -Energieeffizient Bauen und Sanieren“ (Programm Nr. 219) Einzelmaßnahmen im Baudenkmal. Gefördert durch zinsgünstige Kredite, zuzüglich Tilgungszuschuss. KfW: Programm „IKU-Investitionskredit Kommunale und Soziale Unternehmen“ (Programm Nr.148) Maßnahmen zur Energieeinsparung. Gefördert durch zinsgünstigen Kredit. NRW-Bank: „NRW.Bank.Kommunal Invest / Kommunal Invest Plus“ Investitionsmaßnahmen für kommunale Projekte. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. NRW-Bank: NRW.BANK.Baudenkmäler Investive Maßnahmen an Nichtwohngebäuden im Denkmalschutz. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. Weitere Fördermaßnahmen und Veränderungen der hier aufgeführten, sind möglich. Die Kumulierbarkeit der Fördermittel ist im Einzelfall zu prüfen. Modernisierung 3 / Kellerdecke Maßnahmen dieser Modernisierung Dämmung der Kellerdecke, kaltseitig mit 14 cm Mineralfaserplatten, WLG 035 im Bereich / Fußbodenheizung neuer U-Wert=0,189 W/(m²K) und im Bereich normaler Bodenaufbau, neuer U-Wert=0,228 W/(m²K). Dämmung der Kellerwände, kaltseitig mit 12 cm Mineralfaserplatten, WLG 035 neuer U -Wert=0,26 W/(m²K) . Neben- arbeiten wie Elektroarbeiten zur Uminstallation der Beleuchtung et cetera sind in der Kostenannahme enthalten. Übersicht zu Einsparungen / verbrauchsangepasst Ist-Zustand Variante Einsparung Einheit energetisch Primärenergie gesamt 1.171.919 1.171.786 133 kWh/a Endenergie gesamt 1.780.027 1.734.402 45.625 kWh/a Endenergie Fernwärme 1.128.961 1.083.410 45.551 kWh/a Endenergie Strom 651.066 650.992 74 kWh/a wirtschaftlich Energiekosten / jährlich 229.158 226.417 2.741 €/a Gesamtinvestition 301.320 € Kosten Instandhaltung 0 € Kosten energetisch 301.320 € Förderung (KfW) 8.293 8.293 € Nutzungsdauer 50 Jahre Amortisation 109,9 Jahre MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 40 Hinweise Die energetischen Mehrkosten entsprechen den Vollkosten, da diese Modernisierung rein energetisch motiviert ist und keine Instandhaltungsmaßnahmen anfallen. Fördermittel blieben bei der Berechnung der Amortisation unberücksichtigt. Förderfähigkeit KfW: Programm „IKU -Energieeffizient Bauen und Sanieren“ (Programm Nr. 219) Einzelmaßnahmen im Baudenkmal. Gefördert durch zinsgünstige Kredite, zzgl. Tilgungszuschuss. KfW: Programm „IKU -Investitionskredit Kom munale und Soziale Unternehmen“ (Programm Nr.148) Maßnahmen zur Energieeinsparung. Gefördert durch zinsgünstigen Kredit. NRW-Bank: „NRW.Bank.Kommunal Invest / Kommunal Invest Plus“ Investitionsmaßnahmen für kommunale Projekte. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. NRW-Bank:NRW.BANK.Baudenkmäler Investive Maßnahmen an Nichtwohngebäuden im Denkmalschutz. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. Weitere Fördermaßnahmen und Veränderungen der hier aufgeführten, sind möglich. Die Kumulierbarkeit der Fördermittel ist im Einzelfall zu prüfen. Modernisierung 4 / Photovoltaikanlage / PV Maßnahmen dieser Modernisierung Installation einer Photovoltaikanlage mit < 100 kWp, circa 800 m² Modulfläche, Monokristallin, zur vollständigen Eigenstromnutzung, Aufstellung auf Flachda ch. Flache Verlegung mit 10° Neigung und > 3 m Randabstand zu Attika. Nebenarbeiten wie Planungskosten, gegebenenfalls Gerüstarbeiten und Installationskosten et cetera sind in der Kosten-annahme enthalten. Übersicht zu Einsparungen / Verbrauchsangepasst Ist-Zustand Variante Einsparung Einheit energetisch Primärenergie gesamt 1.171.919 1.058.519 113.400 kWh/a Endenergie gesamt 1.780.027 1.717.027 63.000 kWh/a Endenergie Fernwärme 1.128.961 1.128.961 0 kWh/a Endenergie Strom 651.066 588.066 63.000 kWh/a wirtschaftlich Energiekosten / jährlich 229.158 216.374 12.784 €/a Gesamtinvestition 166.600 € Kosten Instandhaltung 0 € Kosten energetisch 166.600 € Ertrag / jährlich 12.784 12.784 € Nutzungsdauer 25 Jahre Amortisation 13 Jahre MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 41 Hinweise Die energetischen Mehrkosten entsprechen den Vollkosten, da diese Modernisierung rein energetisch motiviert ist und keine Instandhaltungsmaßnahmen anfallen. Der erzeugte Strom kann zu 70% in den Eigenverbrauch einfließen , die restlich en 30 % werden in das öffentliche Netz eingespeist . Auf e ine Pufferung durch Stromspeicher wurde aus wirtschaftlichen Gründen verzichtet. Abstimmung mit dem Denkmalschutz ist im Vorfeld der Planung erforderlich. Wartungskosten wurden über einen Abzug im Ertrag berücksichtigt. Eine Erweiterung auf circa 135 kWp ist erst im Folgejahr der Installation möglich, um die Zwäng e einer Direktvermarktung zu vermeiden. Zusätzlicher Mehrwert Beitrag zur Erzeugung und Nutzung von erneuerbaren Energien. Geringe Netzbelastung durch hohen Eigenverbrauch. Förderfähigkeit BMWi: Erneuerbare -Energien-Gesetz (EEG) - § 32 Solare Strahlungsenergie. Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien, über Einspeisevergütung KfW: Programm „IKU-Investitionskredit Kommunale und Soziale Unternehmen“ (Programm Nr.148) Maßnahmen zur Energieeinsparung. Gefördert durch zinsgünstigen Kredit. NRW-Bank: „NRW.Bank.Kommunal Invest / Kommunal Invest Plus“ Investitionsmaßnahmen für kommunale Projekte. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. Weitere Fördermaßnahmen und Veränderungen der hier aufgeführten, sind möglich. Die Kumulierbarkeit der Fördermittel ist im Einzelfall zu prüfen. Modernisierung 5 / LED-Beleuchtung Maßnahmen dieser Modernisierung Umstellung der noch nicht erneuerten Beleuchtung (Ausstellung-neu, Saal, Verwalt ung, Technik …) auf LED-Technik. Austausch von Lampen durch Retrofits (NV -Strahler, Leuchtstoffröhren, et cetera), aber auch Ersatz der bestehenden Leuchten, Strahler. Die neue Anlage besitzt eine zentrale Steuerung mit Zeitschaltung und im Saal eine Dimmung. Nebenarbeiten wie Planungskosten, Maler- und Trockenbauarbeiten et cetera sind in der Kostenannahme enthalten. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 42 Übersicht zu Einsparungen / Verbrauchsangepasst Ist-Zustand Variante Einsparung Einheit energetisch Primärenergie gesamt 1.171.919 1.127.210 44.709 kWh/a Endenergie gesamt 1.780.027 1.773.616 6.411 kWh/a Endenergie Fernwärme 1.128.961 1.147.387 - 18.426 kWh/a Endenergie Strom 651.066 626.228 24.838 kWh/a wirtschaftlich Energiekosten / jährlich 229.158 226.113 3.045 €/a Gesamtinvestition 110.000 € Kosten Modernisierung 77.000 € Kosten energetisch 33.000 € Förderung (PTJ) 0 0 € Nutzungsdauer 15 Jahre Amortisation 10,8 Jahre Hinweise Die energetischen Mehrkosten haben einen Anteil an den Vollkosten von circa 30 %, die restlichen 70 % entfallen auf technisch notwendige Modernisierungsmaßnahmen. Zur weiteren Verbesserung der Energie - effizienz sollte die Möglichkeit von Steuerungen über Tageslichtsensoren , Bewegungsmelder, Dim mer, Optimierung mit Einbindung in die zentrale Lichtsteuerung, et cetera im konkreten Einzelfall für jede Zone, geprüft werden. Fördermittel blieben bei der Berechnung der Amortisation unberücksichtigt. Zusätzlicher Mehrwert Verbesserung der konservatorischen Anforderungen durch verminderte UV -Strahlung der Leuchtmittel. Die verringerte Wärmeabgabe vermindert zudem die inneren Lasten , was im sommerlichen Kühlbetrieb zu Einsparungen führt. Die lange Lebenszeit der Leuchtmittel verlängern die Wartungsintervalle und entlasten damit die Haustechniker. Förderfähigkeit BMUB/PTJ: „Kommunalrichtlinie“ Maßnahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemission zum Beispiel durch LED-Innen- und Hallenbeleuchtung. Gefördert werden ausschließlich kompl. Leuchten, Zuschuss bis 25 %. KfW: Programm „IKU -Energieeffizient Bauen und Sanieren“ (Programm Nr. 219) Einzelmaßnahmen im Baudenkmal. Gefördert durch zinsgünstige Kredite, zzgl. Tilgungszuschuss. Alternativ: KfW: Programm „IKU-Investitonskredit Kommunale und Soziale Unternehmen“ (Programm Nr.148) Maßnahmen zur Energieeinsparung. Gefördert durch zinsgünstigen Kredit. NRW-Bank: „NRW.Bank.Kommunal Invest“ Investitionsmaßnahmen für kommunale Projekte. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. Weitere Fördermaßnahmen und Veränderungen der hier aufgeführten, sind möglich. Die Kumulierbarkeit der Fördermittel ist im Einzelfall zu prüfen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 43 Modernisierung 6 / Kälte- / RLT-Anlagen / Heizung Maßnahmen dieser Modernisierung Optimierung von RLT-2 / Depot, Baujahr 2014 durch Minderung des Volumenstroms und Optimierung der Regelung für Sommer-/Winterbetrieb. Leitungsdämmung im zugängigen Bereich nach EnEV. Austausch von RLT-3 / Kunstarbeitsraum, Baujahr 1976 gegen RLT mit reiner Lüftungs- und Heizfunktion, sowie effizienten Lüftern ≤ SFP3. Austausch von RLT-4 / Ausstellung-neu, Baujahr 1995/2013 durch Anlage mit stufenloser Leistungs- regelung, ≥ 73 % Wärmerückgewinnung, Umluftbetrieb, Hybridluftbefeuchter und effizienten Lüftern ≤ SFP3, Leitungsdämmung im zugängigen Bereich auf EnEV-Stand bringen. Rückbau von RLT-5 / Buchladen, Baujahr 1995 und Anschluss an erneuerte RLT-6 mit reiner Lüftungs- und Heizfunktion. Austausch von RLT-6 / Saal, Baujahr 1976 durch Anlage mit stufenloser Leistungsregelung, ≥ 73 % Wärmerückgewinnung, Umluftbetrieb, und effizienten Lüftern ≤ SFP3, Leitungsdämmung im zugängigen Bereich auf EnEV-Stand bringen. Austausch der Abluftanlagen von WC-Verwaltung und Aufzugsanlage, Baujahr 1976. Diese enthalten energiesparende Ventilatoren der Klasse ≤ SFP3. Noch vorhandene Leitungsdämmung aus 1995 ist im zugängigen Bereich nach den heutigen gesetzlichen Anforderungen gem. EnEV 2013 zu verstärken. Die Flächenheizung / Foyer ist mit PI-Reglern auszustatten. Ein hydraulischer Abgleich ist, soweit möglich, durchzuführen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 44 Zur besseren Übersicht sind die Modernisierungsmaßnahmen nochmals in Tabellenform dargestellt. Nr. Anlage / Bereich Baujahr Ausstellung Mängel / Effizienz Modernisierungsvorschlag Investitionskosten Vollkosten RLT-1 Ausstellung-alt 2012 RLT ohne statische Heizung / Kühlung, mit Hybridluft- befeuchter, Umluft, WRG Regelung schwierig / mittelhoch RLT-2 Depot 2014 RLT ohne statische Heizung / Kühlung, mit Dampf- luftbefeuchter, Umluft, WRG übermäßiger Energieeinsatz durch sehr hohen Luftwechsel / gering Verminderung von Volumen- strom und Evaluierung der Maßnahme 12.000 € RLT-3 Kunstarbeits- raum 1976 RLT ohne statische Heizung / Kühlung, mit Umluft keine WRG Hygiene- mängel, Befeuchtung stillgelegt / gering Kühlung und Feuchteregelung erforderlich? Ersatz durch RLT / Heizung und Lüftung 72.000 € RLT-4 Ausstellung- neu 1995 2013 RLT mit statischer Heizung/Kühlung, Umluft keine WRG, Anlage insgesamt veraltet / mittel Austausch durch RLT mit statische Heizung / Kühlung, Hybridlufbefeuchter, Umluft und WRG 185.000 € RLT-5 Buchladen 1994 RLT ohne statische Heizung- / Kühlung, mit Umluft keine WRG Befeuchtung defekt / gering Kühlung und Feuchteregelung nicht erforderlich! Demontage der RLT und Anschluss an erneuerte RLT-6 / Heizung und Lüftung 17.500 € RLT-6 Vortragssaal 1976 RLT ohne statische Heizung- / Kühlung, mit Umluft keine WRG, Dampfluftbe- feuchter stillgelegt / gering Ersatz durch RLT / Heizung und Kühlung, mit Umluft und WRG 285.000 € Abluft Aufzüge 1976 Abluftanlage keine / gering Ersatz durch Abluftanlage mit SFP3 4.000 € Abluft Nassräume Verwaltung 1976 Abluftanlage keine / gering Ersatz durch Abluftanlage mit SFP3 4.000 € Heizung Verwaltung Werkstatt Sanitär, WC 1976 1995 Thermostate, alte Regelung, alte Leitungsdämmung Kein hydraulischer Abgleich möglich, unzureichende Leitungsdämmung im KG / mittel 1K-Thermostate, elektrische Regelung, Leitungsdämmung / EnEV, hydraulischer Abgleich 14.000 € Kälte- Anlage RLT-1 bis -6 2008 Mehrkreis-Kompressions- Kälteanlage Keine Leistungsregelung / mittel Leistungsabhängige, modulierende Regelung 12.000 € Gesamt: 605.500 € Übersicht zu Einsparungen / Verbrauchsangepasst Ist-Zustand Variante Einsparung Einheit Gesamtinvestition 605.500 € Kosten Modernisierung 567.500 € Kosten energetisch 38.000 € Förderung (PTJ) 117.500 € Nutzungsdauer im Mittel 15 Jahre MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 45 Hinweis zu Einsparungen Auf Grund der veralteten und wenig gängigen RLT-Systeme, bei der die Heiz.-und Kühllasten ohne statische Komponenten komplett über RLT -Anlage gedeckt werden, lassen sich diese mit der verwendeten Software zur Bilanzierung nach DIN 18599 nicht abbilden. Die in der DIN hinterlegten Anlagen weichen stark vom bestehenden System ab, so dass eine Berechnung keine plausiblen Ergebnisse aufweist. Eine entsprechend authentische Berechnung wäre mit einer speziellen Software zur thermischen Gebäude- simulation durchzuführen, die in für diesen Bereich tätigen Ing.-Büros Anwendung findet, aber einen enormen finanziellen und zeitlichen Aufwand verursacht. Daher können im Rahmen der Energieberatung keine belastbaren Angaben zu Einsparungen von Energiemengen und Kosten gemacht werden. Die Umsetzung der zuvor beschriebenen Maßnahmen lassen j edoch hohe Einsparungen erwarten , die gegebenenfalls im Vorfeld der Ausführung vom Fachplaner genauer verifiziert werden können . Die aufgeführten Anlagen sind ohnehin durch Überalterung und Teilausfall , unabhängig von energetischen Gesichtspunkten, im Rahmen der Instandhaltungsmaßnahmen zeitnah zu erneuern. Hinweise Die Vollkosten setzen sich bei dieser Maßnahme aus konventionellen und energetischen Sanierungskosten zusammen. Nebenarbeiten wie Planungskosten, kleinere Rohbau- und Putzarbeiten sind darin enthalten. Wartungskosten blieben unberücksichtigt, da auch schon im Bestand erforderlich. Die Ertüchtigung der Mess- und Regeltechnik wird im Rahmen des Aufbaus einer Management-Bedien-Ebene zusammen mit einer automatischen Energieverbrauchserfassung installiert, und ist in dieser Maßnahme nicht enthalten. Förderfähigkeit BMUB/PTJ: „Kommunalrichtlinie“ Maßnahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemission zum Beispiel Sanierung von raumlufttechnischen Geräten. Gefördert durch Zuschuss bis 25 %. KfW: Programm „IKU -Energieeffizient Bauen und Sanieren“ (Programm Nr. 219) Einzelmaßnahmen im Baudenkmal. Gefördert durch zinsgünstige Kredite, zzgl. Tilgungszuschuss. Bafa: „Klima- und Kält eanlagen“ Ersatz von Klimaschutz -Technologien in der Kälte- und Klimatechnik . Gefördert durch Zuschuss. Bafa: „Heizungsoptimierung“ Ersatz von Heizungs - und Zirkulationspumpen sowie hydraulischen Abgleich. Gefördert durch Zuschuss. KfW: Programm „IKU-Investitionskredit Kommunale und Soziale Unternehmen“ (Programm Nr.148) Maßnahmen zur Energieeinsparung. Gefördert durch zinsgünstigen Kredit. NRW-Bank: „NRW.Bank.Kommunal Invest / Kommunal Invest Plus“ Investitionsmaßnahmen für kommunale Projekte. Gefördert durch zinsgünstige Kredite. Weitere Fördermaßnahmen und Veränderungen der hier aufgeführten, sind möglich. Die Kumulierbarkeit der Fördermittel ist im Einzelfall zu prüfen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 46 6 BESCHREIBUNG ZU MASSNAHMEN 6.1 DACH Das Dach wurde 1977 mit 8 cm PUR -Dämmung versehen und 2005 durch eine neue Abdichtung ertüchtigt. Der Energetische und bautechnische Zustand ist als befriedigend zu bewerten und erfordert noch keine unmittelbare Sanierung. Im Rahmen der konventionellen San ierung bei Funktionsuntüchtigkeit des Bauteils, beziehungsweise nach Ablauf der zu erwartenden Lebenszeit ist eine deutlich verbesserte Wärmedämmung, nach den gültigen Energieleitlinien der Stadt Köln einzubauen. Diese Anforderungen, U = 0,18 W/m²K sind mit einer 14 cm starken PUR -Dämmung, WLG 028, oder alternativ mit 12 cm starken PIR -Dämmung, WLG 023 zu erreichen. Die bestehende, 8 cm starke PUR Wärmedämmung aus der Bauzeit ist zu demontieren. Die Randanschlüsse, Attikaanschlüsse, et cetera sind in Abstimmung mit den gültigen Regelwerk und dem Denkmalschutz auszubilden. 6.2 FENSTER Glasfassade / Foyer: Die bestehende, 1-scheibige Glasfassade aus Baujahr 1977 weist extrem hohe Wärme- verluste auf. Sie ist bald möglichst durch eine 3-fach-Verglasung mit thermisch getrennten Aluminium-Profilen, Uw = 0,90 W/m²K, mit warmen Randverbund, zu ersetzen. Die Bauwerksanschlüsse sind luftdicht und wärmebrückenminimiert auszuführen. Die neuen Alu -Profile, die Verglasung, wie auch die Randanschlüsse sind mit de m Denkmalschutz abzustimmen. Die Schiebetürelemente sind in gleicher Art auszuführen. Die Verglasungen können im Ausstellungsbereich zusätzlich mit UV-Filter und Einbruchschutz versehen werden. Glasfassade /Ausstellung-neu: Die bestehende Glasfassade aus Baujahr 1977 wurde 1995 im Rahmen der Umplanung durch Wärmeschutzverglasung ertüchtigt. Sie weist mittelhohe Wärmeverluste auf. Sie ist nach Ablauf ihrer Lebenszeit, circa 2025, durch eine 3 -fach-Verglasung mit thermisch getrennten Aluminium - Profilen, Uw= 0,90 W/m²K, mit warmen Randverbund, zu ersetzen. Die Bauwerksanschlüsse sind luftdicht und wärmebrückenminimiert auszuführen. Die neuen Alu -Profile, die Verglasung, wie auch die Randanschlüsse sind mit dem Denkmalschutz abzustimmen. Fenster / Ausstellung-alt, Ausstellung-neu-west, Verwaltung -EG: Die bestehenden Aluminium -Fenster ohne thermisch getrennte Profile und Isolierverglasung mit Baujahr 1977 weisen hohe Wärmeverluste auf. Sie sind zeitnah durch Aluminium -Fenster mit 2 -fach Wärmeschutzverglasung und thermisch getrennten Profilen, Uw = 1,30 W/m²K zu ersetzen. Die Bauwerksanschlüsse sind luftdicht und wärmebrückenminimiert auszuführen. Die neuen Alu -Profile, die Verglasung, wie auch die Randanschlüsse sind mit dem Denkmalschutz abzustimmen Verwaltung / 1. und 2. OG: Die bestehenden Aluminium -Fenster mit thermisch getrennten Profilen u nd Wärmeschutzverglasung mit Baujahr 1995 weisen mittelhohe Wärmeverluste auf. Sie sind nach Ablauf ihrer Lebenszeit, circa 2025, durch Aluminium -Fenster mit 2 -fach Wärmeschutzverglasung und thermisch getrennten Profilen, Uw = 1,30 W/m²K zu ersetzen. Die Bauwerksanschlüsse sind luftdicht und wärmebrücken- minimiert auszuführen. Die neuen Alu -Profile, die Verglasung, wie auch d ie Randanschlüsse sind mit dem Denkmalschutz abzustimmen. Bei allen zu erneuernden Fenstern sind vorab die angrenzenden Gebäude bauteile hinsichtlich der energetischen Qualität zu prüfen. Der U-Wert der angrenzenden Bauteile darf nicht geringer als der Uw -Wert des Fensters sein, zusätzlich ist der Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2 einzuhalten. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 47 6.3 KELLERDECKENDÄMMUNG Mineralische Dämmung Die Massivdecke zwischen EG und KG ist im Bereich der Fußbodenheizung des Foyers geringfügig gedämmt, in den restlichen B ereichen ist die Decke gänzlich ohne Dämmung ausgeführt. Die einfachste Möglichkeit Wärmeverluste durch Decken zum unbeheizten Keller zu minimieren, bietet hier die Anbringung einer unterseitigen Dämmung. Die se Maßnahme wirkt sich gleichzeitig positiv auf die Klimastabilität aus, da die Oberflächentemperatur der Bodenflächen deutlich erhöht wird. Die Massivdecken über dem unbeheizten Bereich des Kellergeschosses sind kaltseitig mit 14 cm mineralische Dämmplatten WLG 035 zu versehen. Das betrifft die Decken ohne wie auch mit Fußbodenheizung. Bei direkt unter der Decke verlaufenden Installationen können partiell auch dünnere Dämmstärken aufgebracht oder die Installationsleitungen verlegt werden. Je nach Anforderungen kann die Dämmschicht anschließend verputzt oder bekleidet werden. Alternativ können auch 2-schichtige Mineraldämmplatten mit Putzträgeroberfläche zur Anwendung kommen. Die Leitungen sollten vor der Maßnahme einer genauen Prüfung auf mögliche Leckagen unterzogen werden. Die massiven KG-Wände zu den beheizten Bereichen sind kaltseitig mit 12 cm mineralische Dämmplatten WLG 035 zu verkleiden und je nach Ausführung und Anforderungen gegebenenfalls zu verputzen. Bei Einsatz geeigneter Dämmstoffe und trockenen Kellerwänden ist die dargestellte Maßnahme f euchte- technisch unproblematisch. Im Falle einer Belastung der einbindenden Kellerwände durch aufsteigende Feuchte sind im Vorfeld Maßnahmen zur Trockenlegung zu ergreifen. 6.4 PHOTOVOLTAIKANLAGE PV-Anlage mit < 100 kWp und circa 800 m² Modulfläche aus monokristallinem Silicium. Installation der Module auf die Flachdächer von Ausstellung, Foyer und Saal mit maximal 10° Neigung, auf Stahlkonstruktion. Strangschema mit Brandschutzabschaltung und System zur Zuordnung von Leistungsabfällen. 70% Einspeisung in internes Netz zu direktem Eigenverbrauch und 30% Einspeisung ins öffentliche Netz. Aus Gründen des Denkmalschutzes ist eine möglichst flache Montage der PV-Module, mit 3 m Randabstand zur Attika vorgesehen. Im Vorfeld der Umsetzung dieser Maßnahme ist eine detaillierte Planung vorzunehmen, bei der die denkmalpflegerischen Belange entsprechend zu abzustimmen sind. 6.5 LED-BELEUCHTUNG In den letzten Jahren hat sich die LED -Beleuchtung in qualitativer und wirtschaftlicher Hinsicht enorm entwickelt und dominiert mittlerweile die Anwendungen. Die Vorteile einer LED-Beleuchtung liegen neben ihrer hohen Energieeffizienz auch in der Langlebigkeit und dem damit verbundenen geringen Wartungsaufwand. Ein weiterer Vorteil von LEDs liegt in der geringen UV -Strahlung der Leuchtmittel, der im Anwendungsfall Museum besondere Bedeutung zukommt. Sämtliche Merkmale, wie zum Beispiel Farbwiedergabe, Farbtemperatur aber auch die Lichtausbeute und Lebensdauer unterliegen qualitativen Schwankungen in zum Teil preislicher Abhängigkeit und müssen gesondert definiert werden. Effizienz von Leuchtmittel im Vergleich (Lichtstrom / Energieeinsatz) Glühlampe ....................................... circa 12 lm/W Halogenlampen ............................... circa 18 lm/W Niedervolt Halogen .......................... circa 23 lm/W Kompakt-Leuchtstofflampe (ESL) ... circa 70 lm/W Leuchtstofflampen ........................... circa 85 lm/W LED-Retrofit ..................................... circa 90 lm/W LED-Leuchten .................................. circa 150 lm/W MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 48 Hier wurde von einer kompletten Umstellung der bestehenden , nicht mit LED ausgestatteten, Beleuchtung (Ausstellung-neu, Saal, Verwalt ung, Technik, …) auf LED ausgeg angen. Eine Ausnahme bilden hier gegebenenfalls sehr selten begangene Keller und Technikräume, die mit Leuchtstoffröhren ausgestattet sind. Sollten sich in den zuvor genannten Räumen doch noch Glühlampen befinden, so sind diese durch Restbestände von Kompaktleuchtstofflampen(ESL) oder LED-Retrofits auszutauschen. Beim Austausch der Beleuchtung wird nach Leuchtmittel und kompletter Lampe unterschieden. Leuchtmittel (Glühlampe, Neonröhre, Halogenstrahler, et cetera) können durch Retrofits ersetzt werden, ohne die Leuchte selbst zu erneuern. Diese enthalten dann die vollständige Elektronik in der Lampenfassung, was zu größerer Erwärmung und geringerer Lebensdauer gegenüber LED -Leuchten führt. Auch ist die Effizienz, also die Lichtausbeute/W etwas geringer. LED-Retrofits werden über die aufgeführten Förderprogramme nicht gefördert, rechnen sich wirtschaftlich aber i n der Regel trotzdem. Es ist im Vorfeld zu prüfen, ob die Retrofits die erforderliche Zulassung für die Leuchten besitzen und mit den vorhandenen Vo rschaltgeräten kompatibel sind. Des Weiteren ist der Zustand der bestehenden Leuchten auf eine weitere Nutzungsdauer zu prüfen. Anderenfalls ist ein Wechsel der kompletten Leuchte erforderlich. Komplette Leuchten und Beleuchtungssysteme aber auch Strahler können durch entsprechende LED-Leuchten, beziehungsweise -Systeme oder -Strahler ersetzt werden. Hier kann dann die optimale Auslegung der Beleuchtung für jeden Einsatzbereich erreicht werden. Durch die Trennung der Elektronik vom Leucht mittel wird die Temperatur am Leuchtmittel reduziert und eine deutlich längere Lebenszeit erzielt. Die Abstimmung von Leuchtmittel und Reflektoren führt zu einer höheren Energieeffizienz und einer gezielten Lichtsteuerung. An die Beleuchtung der einzelnen Nutzungsbereiche werden folgende Anforderungen gestellt. Ausstellungsräume Leuchtenlichtstrom (lm); nach Bestand beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Systemlichtausbeute 100 lm/W bei Leuchten Farbwiedergabe Ra ≥ 0,90; beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Farbtemperatur K = 4000; beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Mittlere Lebensdauer L90 > 50.000 h bei Leuchten Mittlere Lebensdauer L90 > 20.000 h bei Leuchtmitteln Farbtoleranz ± 3 K; beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Büros, Bibliothek und Besprechungsraum Leuchtenlichtstrom (lm); nach Bestand beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Systemlichtausbeute 100 lm/W bei Leuchten Farbwiedergabe Ra ≥ 0,80; beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Farbtemperatur K = 4000; beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Mittlere Lebensdauer L80 > 50.000 h bei Leuchten Mittlere Lebensdauer L70 > 20.000 h bei Leuchtmitteln Nebenräume Leuchtenlichtstrom (lm); nach Bestand beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Systemlichtausbeute 100 lm/W bei Leuchten Farbwiedergabe Ra ≥ 0,70; beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Farbtemperatur K = 4000; beziehungsweise Angaben / Lichtplaner Mittlere Lebensdauer L80 > 50.000 h bei Leuchten Mittlere Lebensdauer L70 > 20.000 h bei Leuchtmitteln MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 49 Zur Planung und Auslegung im Rahmen des Austauschs der Beleuchtung beziehungsweise Beleuchtungs- systeme und Anlagen, ist immer ein Lichtplaner hinzu zu ziehen, der auch konzeptionelle Betreiberwünsche mit aufnehmen kann. Des Weiteren ist die Einbindung in eine zentrale Lichtsteuerung vorzunehmen, die auch Module zur Energieeinsparung, wie Tageslichtsteuerung, Dimmung, Präsenzerkennung, et cetera beinhalten kann. Eine automatische raum - oder zonenweise Zeitsteuerung ist als Minimal -Ausstellung, grundsätzlich vorzunehmen. 6.6 KÄLTE / WÄRME / RLT Der Austausch der Kältemaschine inklusive Leitungsdämmung und Pumpenerneuerung wurde 2006 - 2008 durchgeführt. Der Außenluft -Rückkühler mit Aufstellung auf dem Dach der Verwaltung wurde 2012 vorgenommen. Anpassung an die 42. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissions -Schutzgesetzes (BImSchV) wird derzeit durchgeführt. Die Anlage läuft zur Zeit taktend auf Volllast. Eine Optimierung durch eine leistungsabhängige, modulierende Steuerung ist vorzunehmen. Ertüchtigung von RLT -2 / Depot, Baujahr 2014 durch Minderung des Volumenstroms und Optimierung der Regelung für Sommer- / Winterbetrieb, Leitungsdämmung nach EnEV. Austausch von RLT -3 / Kunstarbeitsraum, Baujahr 1976 gegen RLT mit ausschließlich Lüftungs- und Heizfunktion, sowie effizienten, drehzahlgeregelten Lüftern ≤ FSP3. Austausch von RLT -4 / Ausst ellung-neu, Baujahr 1995/2013 durch Anlage der Dichtigkeitsklasse C, mit stufenloser Leistungsregelung, ≥ 73 % Wärmerückgewinnung, Umluftbetrieb, Hybrid luftbefeuchter und effizienten, drehzahlgeregelten Lüftern ≤ FSP3, Leitungsdämmung im zugängigen Bereich auf EnEV -Stand bringen. Rückbau von RLT-5 / Buchladen, Baujahr 1995 und Anschluss an erneuerte RLT -6 mit reiner Lüftungs - und Heizfunktion. Austausch von RLT-6 / Saal, Baujahr 1976 durch Anlage der Dichtigkeitsklasse C, mit stufenloser Leistungs- regelung, ≥ 73 % Wärmerückgewinnung, Umluftbetrieb, und effizienten, drehzahlgeregelten Lüftern ≤ FSP3, Leitungsdämmung im zugängigen Bereich auf EnEV-Stand bringen. Austausch der Abluftanlagen von WC -Verwaltung und Aufzugsanlage, Baujahr 1976. Diese enthalten energiesparende, drehzahlgeregelte Ventilatoren der Klasse ≤ FSP3. Noch vorhandene Leitungsdämmung aus 1995 ist nach den heutigen gesetzlichen Anforderungen nach EnEV 2013 zu verstärken. Die Flächenheizung / Foyer ist mit PI-Reglern auszustatten. Ein hydraulischer Abgleich ist, soweit möglich, durchzuführen. Zur Unterstützung einer effizienten und störungsfreien Steuerung der Klimaanlagen ist eine Mess- und Regel- technik erforderlich, die sich zurzeit im Rahmen eines zentralen Energiemanagements in Bearbeitung befindet. 6.7 NUTZUNGSANPASSUNG Nachfolgende Anpassungen, die gute Einsparungen versprechen, sollten einer Prüfung unterzogen werden. Lichtsteuerung: Einsatz von Bewegungsmeldern und Zeitsteuerungen, gegebenenfalls Überarbeitung von voreingestellten Steuerzeiten. saisonale Temperaturanpassung der Klimaanlagen im Sommer- / Winterfall. Dabei behutsam gleitende Anhebung der Raumtemperaturen im Sommer bis auf circa 24°C, bei möglichst gleichbleibender Luft- feuchtigkeit. Temperatur im Winter dagegen auf maximal 20°C begrenzen. Sensibilisierung der Mitarbeiter, dass die Lüftung in den unklimatisierten Bereichen, wie zum Beispiel Büros, Fluchttreppen, Nebenräumen, et cetera in der Heizperiode nur stoßweise 5 bis 10 Minuten lang erfolgen soll. Eine Dauerlüftung, zum Beispiel über Kippstellung, ist zu vermeiden. Nutzungsanpassungen sind in der Regel mit geringem Aufwand kurzfristig umsetzbar und bieten dabei ein gutes Einsparpotential. Deshalb wird eine zeitnahe Prüfung und Umsetzung empfohlen. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 50 7 BEGRIFFE 7.1 BEGRIFFE UND DEFINITIONEN Primärenergiebedarf Der Primärenergiebedarf ist die berechnete Energiemenge, die zusätzlich zum Energieinhalt des notwendigen Brennstoffs und der Hilfsenergien für die Anlagentechnik auch die Energiemengen einbezieht, die durch vorgelagerte Prozessketten außerhalb des Gebäudes bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweils eingesetzten Brennstoffe entstehen. Endenergiebedarf Der Endenergi ebedarf ist die berechnete Energiemenge, die der Anlagentechnik (Heizungsanlage, raum - lufttechnische Anlage, Warmwasserbereitungsanlage, Beleuchtungsanlage) zur Verfügung gestellt wird, um die festgelegte Rauminnentemperatur, die Erwärmung des Warmwassers und die gewünschte Beleuchtungs- qualität über das ganze Jahr sicherzustellen. Nutzenergiebedarf Nutzenergiebedarf ist der Oberbegriff für Nutzwärmebedarf, Nutzkältebedarf, Nutzenergiebedarf für Warm- wasser, Beleuchtung und Befeuchtung. Nutzwärmebedarf / Heizwärmebedarf Der Nutzwärmebedarf ist der rechnerisch ermittelte Wärmebedarf, der zur Aufrechterhaltung der fest gelegten thermischen Raumkonditionen in einer Gebäudezone während der Heizzeit benötigt wird. Nutzkältebedarf / Kühlbedarf Der Nutzkältebedarf ist der rechnerisch ermittelte Kühlbedarf, der zur Aufrechterhaltung der festgelegten thermischen Raumkonditionen innerhalb einer Gebäudezone benötigt wird, in Zeiten in denen die Wärme - quellen eine höhere Energiemenge anbieten. Nutzenergiebedarf der Beleuchtung Der Nutzenergiebedarf der Beleuchtung ist der rechnerisch ermittelte Energiebedarf, der sich ergibt, wenn die Gebäudezone mit der im Nutzungsprofil festgelegten Beleuchtungsqualität beleuchtet wird. Nutzenergiebedarf für Warmwasser Der Nutzenergiebedarf für Warmwasser ist der rechnerisch ermittelte Energiebedarf, der sich ergibt, wenn die Gebäudezone mit der im Nutzungsprofil festgelegten Menge an Warmwasser entsprechender Zulauf - temperatur versorgt wird. Konditionierung Behandlung von Räumen oder Zonen, zur Aufrechterhaltung von physikalischen Nutzungsanforderungen, wie Erwärmung, Kühlung, Belüftung, Feuchteregulierung, Beleuchtung. Energieeffizienz Bewertung der energetischen Qualität von Gebäuden durch Vergleich der Energiebedarfskennwerte mit Referenzwerten ( das heißt mit wirtschaftlich erreichbaren Energiebedarfskennwerten vergleichbarer neuer oder sanierter Gebäude) oder durch Vergleich der Energieverbrauchskennwerte mit Vergleichswerten ( das heißt mit den Mittelwerten der Energieverbrauchskennwerte vergleichbar genutzter Gebäude). MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 51 Zone Eine Zone fasst den Grundflächenanteil beispielsweise im Bereich eines Gebäudes zusammen, der durch gleiche Nutzungsrandbedingungen gekennzeichnet ist und keine relevanten Unterschiede hinsichtlich der Arten de r Konditionierung und anderer Zonenkriterien aufweist. Die Zone ist die grundlegende räumliche Berechnungseinheit für die Energiebilanzierung. Nettogrundfläche / Bezugsfläche Als Nettogrundfläche wird die im konditionierten Gebäudevolumen zur Verfügung ste hende nutzbare Fläche bezeichnet. Als Bezugsfläche wird die Nettogrundfläche verwendet. Hüllfläche beziehungsweise wärmeübertragende Umfassungsfläche Die Hüllfläche beziehungsweise die wärmeübertragende Umfassungsfläche ist die Grenze zwischen thermisch konditionierten Räumen und der Außenluft, dem Erdreich oder nicht konditionierten Räumen. Über diese Fläche verliert oder gewinnt der gekühlte/beheizte Raum Wärme, daher auch „wärmeübertragende Umfassungsfläche“. Auch nicht beheizte/gekühlte, sondern anderwe itig konditionierte Zonen (beleuchtet, belüftet) weisen Hüllflächen auf, bei denen jedoch keine Wärmeübertragung erfolgt. Vereinfachend werden die Benennungen „Hüllfläche“ und „wärmeübertragende Umfassungsfläche“ parallel verwendet. Nettoraumvolumen, Luftvolumen (Nettovolumen, Innenvolumen) Als Nettoraumvolumen wird das Volumen einer konditionierten Zone beziehungsweise eines gesamten Gebäudes, das dem Luftaustausch unterliegt, bezeichnet. Das Nettoraumvolumen bestimmt sich anhand der inneren Abmessungen und schließt so das Volumen der Gebäudekonstruktion aus. Verluste der Anlagentechnik Verluste (Wärmeabgabe, Kälteabgabe) in den technischen Prozessschritten zwischen dem Nutzenergiebedarf und dem Endenergiebedarf, das heißt bei der Übergabe, Verteilung, Speicherung und Erzeugung. Die Verluste der Anlagentechnik zählen, sofern sie im konditionierten Raum auftreten, zu den Wärmequellen oder Wärmesenken. Hilfsenergie Hilfsenergie ist die Energie, die von Heizungs -, Kühl-, Warmwasser-, Raumluft- und Beleuchtungssystemen verwendet wird, um die zugeführte Energie und Nutzenergie umzuwandeln. Wärmesenke und Wärmequelle Eine Wärmesenke ist die Wärmemenge, die der Gebäudezone entzogen wird. Eine Wärmequelle ist die Wärmemenge mit Temperaturen über der Innentemperatur, die der Gebäudezone zugeführt wird oder innerhalb der Gebäudezone entsteht. Vollkosten Sämtliche Sanierungskosten einer Maßnahme, inklusive Instandhaltungskosten, Vor- und Nebenarbeiten, und den energetischen Mehrkosten. Planungskosten sind nur enthalten, wenn gesondert aufgeführt. Finanz - ierungskosten und Förderung sind nicht enthalten. Energetische Mehrkosten Kosten, die durch einen zusätzlichen energetischen Mehraufwand entstehen und nicht durch, zum Beispiel gesetzliche Anforderungen, abgedeckt werden. Finanzierungskosten und Förderung sind nicht enthalten. MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 52 8 ANHANG 8.1 UNTERLAGEN FÜR DIE BESTANDSANALYSE Um energetische Modernisierungsmaßnahmen am Bestandsgebäude durchzuführen, ist eine detaillierte Kenntnis über die Bau- und Anlagentechnik des zu modernisierenden Gebäudes unumgänglich. Dabei ist für die Wahl der Art der baulichen Verbesserung des Wärmeschutzes vor allem die Angaben zu Materialart, Bauteildicke sowie -aufbau der wärmetauschenden Hüllfläche und der Anlagentechnik bedeutend. Bau - und Anlagentechnik müssen genau aufeinander abgestimmt sein. Auf dieser Wissensgrundlage können somit nachträgliche Wärmedämmmaßnahmen realisiert, Bauschäden verhindert und Einsparpotenzial e ausgeschöpft werden. Folgende Unter lagen wurden zur Analyse des Ist - Zustandes verwendet: Baubeschreibung und Anlagenbeschreibung: PDF-Dateien aus städtischem Netz und Bauteilaufnahme vor Ort Bestandspläne: PDF-Dateien aus städtischem Netz Sanierungskataster-MOK Angaben zu Heiztechnik: Durch Haushandwerker, Datenaufnahme vor Ort Angaben zu Kälte-/Klimatechnik: Durch Haushandwerker, Datenaufnahme vor Ort Angaben zu Lüftungstechnik: Durch Haushandwerker, Datenaufnahme vor Ort Angaben zu Beleuchtungstechnik: Durch Haushandwerker, Datenaufnahme vor Ort Angaben zu MSR-Technik: Durch TGA-Ing. u. Haushandwerker, Datenaufnahme vor Ort Zusammen mit den Mitarbeitern und Haushandwerker wurden außerdem nutzungsbezogene Aspekte analysiert und dokumentiert. Für die Analyse des bau- und anlagentechnischen Zustandes erfolgte neben der Bestandsdokumentation auch eine Zustands- und Schadensaufnahme beziehungsweise -bewertung. 8.2 DATEN DER BESTANDSANALYSE (ANHANG IM PDF) Grunddaten Datenaufnahme zur Zonierung nach DIN 18599 Berechnung der Hüllflächen Bauteile und U-Wert-Berechnung Raumdaten Zonendaten und -ergebnisse für die Berechnung des Nutzenergiebedarfs im Bestand Anlagentechnik im Ist-Zustand MOK I Museum für Ostasiatische Kunst 53 8.3 VERWENDETE NORMEN Die Berechnung des Energiebedarfs des Gebäudes beruht in diesem Dokument auf den folgenden akt uell gültigen Normen, Rechen- und Gesetzesvorschriften: DIN V 18599:2016-10 Energetische Bewertung von Gebäuden - Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Warmwasser und Beleuchtung Teil 01: Allgemeine Bilanzierungsverfahren, Begriffe, Zonierung und Bewertung der Energieträger Teil 02: Nutzenergiebedarf zum Heizen und Kühlen von Gebäudezonen Teil 03: Nutzenergiebedarf für die energetische Luftaufbereitung Teil 04: Nutz- und Energiebedarf für Beleuchtung Teil 05: Endenergiebedarf von Heizsystemen Teil 06: Energiebedarf von Wohnungslüftungsanlagen und Luftheizungsanlagen Teil 07: Endenergiebedarf von Raumlufttechnik- und Klimakältesystemen Teil 08: Nutz- und Endenergiebedarf von Warmwasserbereitungssystemen Teil 09: End- und Primärenergiebedarf von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen Teil 10: Nutzungsrandbedingungen, Klimadaten EnEV 2016 Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung) DIN EN ISO 6946 Bauteile- Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient DIN EN ISO 10077-1 Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangs - koeffizienten DIN EN 13363 Sonnenschutzeinrichtungen in Kombination mit Verglasungen DIN EN ISO 13790 Energieeffizienz von Gebäuden - Berechnung des Energiebedarfs für Heizung und Kühlung DIN EN ISO 13789 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – spezifischer Transmissions- und Lüftungswärmedurchgangs- koeffizient 8.4 VERWENDETE RECHENVERFAHREN UND PROGRAMME Die Berechnung wird in Anlehnung an bekannte Normen, Richtlinien und allgemein anerkannte Regeln der Technik durchgeführt. Dieser Bericht bezieht sich ausschließlich auf den Auftragsgegenstand. Die Berechnung wurde mit Hilfe folgender EDV-Programme erstellt: SOLAR-COMPUTER-Software „Bauteile Hochbau“ (B02) und „Energieeffizienz Gebäude“ (B55) Microsoft WORD / Microsoft EXCEL
Beratungsverlauf (2)
Beschluss: Kenntnis genommen
Zur SitzungBeschluss: Kenntnis genommen
Zur SitzungDetails
- Aktenzeichen
- 4247/2019
- Typ
- Mitteilung Ausschuss
- Datum
- 06.01.2020
- Erstellt
- 05.12.2019 08:59