Ist es ein Widerspruch, wenn höhere Investitionen in zukunftsweisende Gebäudetechniken investiert werden, dies auch gleichzeitig zu niedrigeren verbrauchsgebundenen Kosten führt? Ist ein Gebäude mit einfacher Gebäudetechnik auch das Wirtschaftlich günstigere? In diesem Fachbuch wird durch eine Annuitätsrechnung aufgezeigt, dass höhere Investitionen in die Gebäudetechnik nicht mit höheren jährlichen Annuitätskosten gleichzusetzen sind. Untersucht wurde die Wirtschaftlichkeit der bestehenden Ausgangsvariante mit drei neu ausgearbeiteten Varianten mit wechselnder Ausstattung bei der Gebäudetechnik. Die Varianten haben zum Ziel, weniger Heiz- und Kühlenergie und elektrischen Strom als die Ausgangslage zu benötigen. Zudem wird durch die Wahl anderer Erzeugungsarten und dem Einsatz einer Wärmerückgewinnung Energie eingespart. Besonders in Zeiten steigender Energiekosten und Rohstoffverknappung wird der Einsatz moderner Gebäudetechnik immer wichtiger. Anhand der Annuitätsrechnung konnte belegt werden, dass die Variante, die die größte positive Abweichung bei den Investitionskosten zum Vergleich zur Ausgangslage besitzt, die Lösung ist, welche die geringsten jährlichen Annuitätszahlungen verursacht.

Textprobe: Kapitel 4, Ausgangslage: 4.1, Simulation: 4.1.1, Einleitung und Zielsetzung: Für das Neubauprojekt Bavaria Office wurde eine thermische Simulation durchgeführt. Durch die thermische Simulation der Büroraumtypen und der geografischen Ausrichtung wurde der Ausbaustandard für die technische Gebäudeausrüstung des Neubauprojekts definiert. Auszüge und Ergebnisse aus der thermischen Gebäudesimulation werden weiter unten aufgeführt. 4.1.2, Sommerliche Behaglichkeit und Rechtslage: Randbedingungen für die Simulation stammen aus den Normen DIN 4108-2 und der DIN 1946-2, welche heute nicht mehr gültig sind. Die Simulation fand im Jahr 2005 statt. Zur Beurteilung des sommerlichen Komforts eines Büroraums wurde die Anzahl der Überhitzungsstunden ermittelt. Als Überhitzungsstunde wird ein Zeitraum bezeichnet, bei dem die operative Raumtemperatur die Grenz-Raumtemperatur von 26 °C überschreitet. Die DIN 4108-2 enthält einen Passus wonach ein prozentualer Anteil von 10 % Überhitzungsstunden (> 26 °C für Hamburg) während der Nutzungszeit (10 h/d von Montag bis Freitag, demnach 260 h/a) zulässig ist. Die für Gebäude mit raumlufttechnischen Anlagen geltende DIN 1946-2 besagt, dass die operative Raumtemperatur maximal 26 °C betragen darf. Bei Außentemperaturen von 29 °C bis 32 °C steigt die zulässige Raumtemperatur auf 27 °C an. Die Arbeitsstättenverordnung verlangt, dass die Raumtemperatur in Arbeitsräumen 26 °C nicht überschreiten soll. 4.1.3, Vorgehensweise bei der thermischen Gebäudesimulation: Als Simulationsprogramm wurde die thermische Gebäudesimulation TRNSYS lite 3.0 eingesetzt. Mit dem Programm wurde ein 1-Zonen Modell einer thermischen Zone (z.B.: Zellenbüro) erstellt. Es wurden insgesamt drei Zellenbüros und zwei Großraumbüros mit besonders hohen externen Lasten simuliert. Die geometrischen Daten wurden Anhand der Bilder 4.1-1 und 4.1-2 für die zwei genannten Büroraumtypen ermittelt. Die Randbedingungen für die technische Gebäudeausrüstung und die inneren Wärmegewinne wurden mit der HSH Real Estate AG abgestimmt. 4.1.4, Wetter: Das thermische Verhalten der drei Zellenbüros und der zwei Großraumbüros wurde mit dem für Hamburg gültigen Wetterdatensatz TRY 3 des Deutschen Wetterdienstes laut DIN 4710 simuliert und die jährliche Temperaturstatistiken der operativen Raumtemperaturen ermittelt. Zusätzlich wurde die maximale operative Raumtemperatur für eine zweiwöchige Extremwetterperiode mit täglichen Außenlufttemperaturen bis 31 °C und einer Globalstrahlung von 860 W/m² in Anlehnung an die VDI 2078 ermittelt. In der Realität können die gemessenen Temperaturen erheblich von den simulierten Werten abweichen. Die Simulation kann daher nur Aussagen zu den relativen Auswirkungen verschiedener Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz machen, jedoch keine Prognose zu den sich tatsächlich einstellenden Temperaturen in den Räumen. 4.1.5, Geometrie der Büroräume: Die in Bild 4.1-1 markierten Zellenbüros wurden simuliert. Die Räume weisen jeweils zwei Fassaden mit unterschiedlichen Ausrichtungen und folglich besonders hohen externen Lasten auf. Im Folgenden werden die Zellenbüroräume in Anlehnung an deren Ausrichtung Zellenbüro SW, Zellenbüro SO und Zellenbüro NO genannt. Zellenbüros sind in Deutschland die am weitesten verbreiteten Bürokonzepte. Für die Untersuchung der Großraumbüros wurden die Räume gemäß dem Bild 4.1-2 ausgewählt und werden nachfolgend mit Großraum A und Großraum B benannt. Die Flächen und Volumina sowie die Kennwerte der Hüllflächen der drei Zellenbüros können dem Anhang entnommen werden. Die Außenwände des Gebäudes sind massiv und mit 12 cm Wärmedämmung der Wärmeleitfähigkeitsgruppe (WLG) 040 gedämmt. Der Fensterflächenanteil liegt bei der Fassade bei ca. 60 %. Die Innenwände der Büros wurden als leichte Gipskartonwände mit Wärmedämmung ausgeführt. Die Böden bzw. Decken wurden als Stahlbetondecken mit Hohlraumboden simuliert. Als Verglasung wurden Sonnenschutzisoliergläser des Typ 66/34 verbaut. 4.1.6, Innere thermische Lasten: Die Nutzungszeit der Büros wurde mit 10 Stunden in der Zeit von 8.00 Uhr bis 18.00 Uhr angesetzt. In Anlehnung an die DIN 1946-2 wurde ein Aktivitätsgrad 2 (körperlich nicht tätig) und eine sensible Wärmeleistung von 75 W pro Person angesetzt. Zu der neuen gültigen Norm DIN EN 13779 gibt es zur sensiblen Wärmeleistung und der Tätigkeit keine Veränderung. Die nachfolgenden Werte für die Zellenbüros und die Großraumbüros bewegen sich im gültigen Rahmen der neuen DIN EN 13779. Für die Zellenbüros wurden folgende Bedingungen zu Grunde gelegt: Belegung: 12 m² pro Person á 75 W/Person. EDV-Ausstattung: 1 PC Arbeitsplatz je Person á 230 W. Dies ergibt für Zellenbüros interne Lasten von ca. 25,4 W/m². Bei den Großraumbüros wurden folgende Bedingungen zu Grunde gelegt: Belegung: 8 m² pro Person á 75 W/Person. EDV-Ausstattung: 1 PC Arbeitsplatz je Person á 230 W. Abgehängte Decke: Belegung 80 %. Dies ergibt für Großraumbüros interne Lasten von ca. 38,1 W/m². Die künstliche Beleuchtung wurde je nach Bedarf bei einer Globalstrahlung auf die Horizontale von unter 120 W/m² mit einer Leistung von 13 W/m² während der Nutzungszeit zugeschaltet und bei einer Globalstrahlung von über 200 W/m² wieder ausgeschaltet. 4.1.7, Betriebsführung: Die Heizung ist vom 1. September bis 30. April in Betrieb. Die Solltemperatur der Raumluft beträgt von Montag bis Freitag von 7.00 Uhr bis 22.00 Uhr 23 °C. Aufgrund des hohen Fensterflächenanteils des Gebäudes muss die Raumlufttemperatur relativ hoch eingestellt werden, um eine operative Raumtemperatur von größer 20 °C auch bei niedrigen Außenlufttemperaturen zu erreichen. Außerhalb des genannten Zeitraums beträgt die Raumsolltemperatur 15 °C. Die Büros werden Werktags von 8.00 Uhr bis 18.00 Uhr über die Fenster belüftet. Da keine weiteren Angaben vorhanden sind, wurde bei der Simulation entsprechend der DIN 1946-2 von einem Außenluftvolumenstrom von 4 m³/(m²h) ausgegangen, was bei einer lichten Raumhöhe von 2,95 m einem Luftwechsel von 1,35 h-1 entspricht. Die Zulufttemperatur und Zuluftfeuchte entspricht den Außenluftbedingungen. Außerhalb der Nutzungszeit wurde von einem Infiltrationsluftwechsel von 0,3 h-1 ausgegangen. 4.1.8, Weitere Simulationsrandbedingungen: Aufgrund von Schallschutzmaßnahmen in den Großraumbüros wurde eine Simulation mit abgehängter Decke durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine abgehängte Decke mit einem sehr hohen Metallanteil. Diese abgehängte Decke soll den Wirkungsgrad des thermoaktiven Bauteils nur geringfügig verschlechtern. Für die Simulation der Raumtemperaturen wurde davon ausgegangen, dass das verlegte thermoaktive Bauteil in der Deckenmitte ausschließlich zur Kühlung eingesetzt wird. Der Rohrachsenabstand beträgt 150 mm, der Außendurchmesser 16 mm und die Wandstärke 2 mm. Das thermoaktive Bauteil wurde mit einer 70 %igen Belegung in den Betondecken installiert. Aufgrund von Behinderungen, wie zum Beispiel Schallschutzmaßnahmen wurde in der Simulation jedoch nur mit 50 % Belegungsfläche gerechnet. Das thermoaktive Bauteil wurde ab einer über 24 Stunden gemittelten Außenlufttemperatur von über 15 °C mit einer Vorlauftemperatur von 18 °C und einem Massenstrom von 15 kg/(hm²) in Betrieb genommen.

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Philipp Schneider, Wirtsch.-Ing., wurde 1980 in Hamburg geboren. Sein Studium der Immobilientechnik und Immobilienwirtschaft an der Universität Stuttgart schloss der Autor im Jahr 2007 mit Diplom ab. Bereits während des Studiums sammelte der Autor umfassende praktische Erfahrungen in der Immobilien-Branche.