Kurze Beschreibung

Die vorliegende Semesterarbeit untersucht den Bestandszustand, insbesondere die energetische Leistung eines Gründerzeitgebäudes. Dementsprechend werden auf Basis der Ergebnisse vier Sanierungskonzepte für dieses entwickelt. Die Arbeit konzentriert sich auf die Wärmedämmung der Gebäudehüllenbauteile nach zwei Energiestandards, OIB-RL 6 (Österreichisches Institut für Bautechnik Richtlinie 6) und EnerPhit (Energiestandards für Passivhäuser).

Das Hauptziel der Arbeit ist, die Verwendung von Erdgas für die Heizung als primäre Energiequelle zu beenden und eine Lösung zur Substitution fossiler Brennstoffe in Form von geothermischer Energie anzubieten.

Es wurde festgestellt, dass im Zuge der Renovierung der durchschnittliche U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient) der Gebäudehülle im Ist-Zustand um das Neunfache (von 2,314 W/m²K auf 0,257 W/m²K) auf den Standard eines Passivhauses gesenkt werden kann, was eine Reduzierung des Energieverbrauchs auf 15 kWh/m² bedeutet.

Der praktische Teil dieser Forschungsarbeit umfasst die Anwendung von Erdwärmesonden und zeigt, dass die verfügbare Fläche von ca. 50 m² in Innenhöfen von Wiener Gründerzeitgebäuden mit 3 Erdwärmesonden ausreicht, um den spezifischen Energiebedarf von 25,4 kWh/m² zu decken, sofern das Gebäude nach EnerPHit-Standard gedämmt ist. Andernfalls ist eine Fläche von 500 m² mit 20 Erdwärmesonden notwendig, wenn die Gebäudeenergieeffizienz der OIB-RL 6 entspricht.

Daraus lässt sich schließen, dass die Ergebnisse von unmittelbarer praktischer Relevanz sind. Die Sanierung des Gebäudesektors mit Einsatz von Geothermie ist ein wichtiger Schritt in Richtung Klimaneutralität, explizit CO₂ Emissionsreduktion.

Projektziele

Das Projekt beabsichtigt, vier Renovierungskonzepte im Zusammenhang mit der Kombination von verfügbarem Flächenmaß für das geothermische System neben dem Gebäude und Energiestandards zu definieren. Die Varianten basieren auf OIB-RL 6 und EnerPHit, jeweils mit verfügbarer oder erforderlicher geothermischer Fläche.

Die Ziele der Studie sind:
1. Quantitative Bestimmung der Energieeffizienz der Alternativen.
2. Vergleich und Bezifferung der Differenzen in der Energieeffizienz.
3. Ermittlung der minimalen geothermischen Fläche zur Abdeckung des Energiebedarfs.

Methodik

Um die Konzepte zu vergleichen, sind bestimmte Schritte durchzuführen:

– Zunächst müssen relevante, realistische Daten für die vier Renovierungsvarianten gesammelt werden. Falls solche Daten nicht vorhanden sind, müssen sie mithilfe realistischer Beispiele generiert werden. Danach erfolgt die Berechnung der Energieeffizienz mithilfe der Software Polysun für die vier Varianten.

– Der nächste Schritt besteht darin, das minimale Flächenpotenzial für die Varianten abzuschätzen. Die Mindestfläche wird durch die Bedingung definiert, dass der Energiebedarf des Gebäudes durch die von den Erdwärmesonden gelieferte Energie abgedeckt wird.

– Zusätzlich wird die Energieeffizienz in Abhängigkeit von den Varianten und der verfügbaren Flächengröße für geothermische Energie mithilfe der Software Polysun simuliert.

– Abschließend werden die vier Varianten verglichen sowie die Ergebnisse des Modells visualisiert und interpretiert. Die Energieeffizienz wird mithilfe von zwei digitalen Anwendungen berechnet und bewertet: einem Webportal namens Baubook und der Software Polysun.

Ergebnisse

Die Ergebnisse dieses Semesterprojekts betreffen vier Renovierungsvarianten eines Gründerzeit-Gebäudes. Dabei stand im Fokus, die Energiequelle Erdgas durch die Nutzung von Erdwärme für die Gebäudeheizung zu ersetzen. Es wurde die benötigte Fläche für die Installation von Erdwärmesonden zur Deckung des Energiebedarfs ermittelt. Die Berechnungen und Simulationen zeigten eine Senkung des Wärmeverlusts durch verbesserte Dämmung der Gebäudehülle. Die U-Werte verringerten sich von 2,314 W/m²K auf 0,493 W/m²K für OIB-RL 6 und von 0,493 W/m²K auf 0,257 W/m²K für EnerPHit.

Variante 1 konnte den Energiebedarf nicht decken, Variante 2 benötigte eine Fläche von 175 m² mit 8 Sonden. Variante 3 erfüllte den Bedarf mit 50 m² und 3 Sonden, ebenso wie Variante 5 mit 75 m² und 4 Sonden. Variante 4 war irrelevant. Insgesamt zeigt die Studie, dass die Umsetzung von Erdwärmesonden in Gründerzeit-Gebäuden in Wien realisierbar ist. Der begrenzte Raum in städtischen Gebieten kann jedoch bei unzureichender Dämmung die Installation einschränken.

Adressierte Innovationsfelder

Die Arbeit adressiert mehrere Innovationsfelder im Bereich der energetischen Renovierung von Gebäuden:

1. Erneuerbare Energiequellen.
Die Nutzung von Erdwärme als Hauptenergielieferant anstelle von fossilen Brennstoffen wie Erdgas ist ein innovativer Schritt zur Reduzierung der CO2-Emissionen und zur Umstellung auf erneuerbare Energiequellen.

2. Energieeffizienz.
Durch die Verbesserung der Wärmedämmung und die Implementierung von Erdwärme wird die Energieeffizienz des Gebäudes gesteigert. Dies ist ein zentrales Innovationsfeld, um den Energieverbrauch von Gebäuden zu minimieren.

3. Simulations- und Analysetechniken.
Die Verwendung von Software wie Polysun zur Berechnung der Energieeffizienz und der Auswirkungen verschiedener Renovierungsoptionen ist ein innovativer Ansatz, um fundierte Entscheidungen zu treffen und die Planungsphase zu optimieren.

4. Nachhaltige Stadtentwicklung.
Die Untersuchung von Renovierungsoptionen für Gebäude in städtischen Gebieten, insbesondere die Berücksichtigung des begrenzten verfügbaren Raums, trägt zur nachhaltigen Stadtentwicklung bei.

5. Energieautarke Gebäude.
Die Arbeit trägt zur Erforschung von Methoden bei, um Gebäude mit erneuerbarer Energie autonom zu versorgen.

Infos zum Studium

Hochschule

FH Technikum Wien

Studium

Studienübergreifend?

Ja

Bilder und Skizzen

[PDF] BEE5_SEMPR_projectreport_Maria_Dioszegi_team11.pdf