Bauphysikalische Anforderungen bei Sanierungen Anforderungen von Normen, Richtlinien und Nutzern

Matthias Schmid MSc., dipl. Ing. FH/SIA Geschäftsleiter Bauphysik, Energie, Akustik Holzbautag 2012 Biel-Bienne

M. Schmid, Hausbau- und Energiemesse Nov 2007

Inhalt Referat •  Begriffe Sanierung, Anforderungen, Bauphysik

•  Auszüge aus den Normen SIA 180, 181, 380/1

•  Beispiele aus der Praxis Wärme- Feuchteschutz, Schallschutz

•  Projektbasis schafft Klarheit Nutzungsvereinbarung, Umsetzung

•  Schlussfolgerung

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Thema Sanierungen

Quelle: Wikipedia

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Vorgehensweise bei Sanierungen (Methode der realen Abbildung im Modell) •  Definition des Sanierungsziels •  Aufnahme im Bestand •  Bilanzierung im Bestand •  Festlegung möglicher Sanierungsvarianten •  Definition der baulichen Massnahmen •  Bilanzierung der Varianten •  Darstellung der Einsparpotentiale •  Zusammenstellung Sanierungskonzept Holzbautag 2012 Biel-Bienne

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Glattal wird das Grossprojekt The Circle am Flughafen Zürich mit veranschlagten Baukosten von rund 1 Mrd. CHF aufgelegt. In Bern geht die Planung des neuen Verwaltungszentrums des Bundes am Guisanplatz für veranschlagte 250 Mio. CHF mit dem Baugesuch in die nächste Phase. In der Region La Gruyère entsteht ein Biotechnologiezentrum für rund 217 Mio. CHF. Weitere Projekte sind der Grosspeter Tower und das Kunstmuseum in Basel. In der Zentralschweiz sind zudem weitere Baugesuche für Hotelprojekte auf dem Bürgenstock eingegangen.

Lausa nne

Sion

Genève

0

20

Bellinzona

40 km

Aktuelle Umbautätigkeit Quelle: Baublatt, Credit Suisse Economic Research, Geostat

Umbaugesuche, Abweichung des Volumens eingereichter Baugesuche der letzten 6 Monate vom 10-jährigen Mittel nach Wirtschaftsregionen* Schaffhausen

> 60% 30% - 60% 10% - 30% 0% - 10% -10% - 0% -30% - -10% -60% - -30% < -60%

Fr auenfeld

Basel Liest al Delémont

St.Gall en

Aa rau

Zür ich

Solot hurn

Zug Luzern

Neuchâtel

Bern

Her isau Ap penzell

Stans Sarnen

Schwy z

Gla rus

Alt dorf

Chur

Fr ibourg

Lausa nne

Sion

Genève

0

20

40 km

Quelle: Baublatt, Credit Suisse Economic Research, Geostat

Bellinzona

Umbauschwerpunkte Das Volumen eingereichter Umbaugesuche der letzten sechs Monate liegt mit 23% ebenfalls markant über dem langjährigen Mittel. Umbauprojekte gewinnen flächendeckend an Bedeutung. Das grösste Projekt in diesem Bereich ist mit 110 Mio. CHF der geplante Umbau und die Aufstockung eines Gewerbe- und Lagergebäudes im Projekt Freilager Albisrieden in Zürich. Durch diesen Umbau entstehen knapp 200 Wohnungen. Insgesamt sollen auf dem Areal dereinst 1'000 neue Wohnungen gebaut werden. Weitere grössere Projekte entfallen auf Sanierungen von Mehrfamilienhäusern, Hotels, Kliniken und Schulen sowie Umbauten und Erweiterungen von Industrieund Büroliegenschaften. * Die Wirtschaftsregionen sind durch Credit Suisse Economic Research in Anlehnung an die MSRegionen (Mobilité Spatiale) des Bundesamtes für Statistik definiert worden. Grundlage für diese Abgrenzung bilden weniger politische Grenzen als vielmehr wirtschaftliche Phänomene, räumliche Strukturen und Mobilitätsmuster. Entsprechend können diese Wirtschaftsregionen auch kantonsübergreifend sein.

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Gebäudevolumen in Mio. m3 nach Baujahr 800

700

600

500

400

300

Quelle: Gebäudedatenbank W & G Basisdaten: Gebäudezählung BfS, Erhebung über die Wohnbautätigkeit BfS, kantonale Gebäudeversicherung (Stand 1.1.1990)

200

100

0 vor 1900

1900-20

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1920-47

1947-60

1960-75

nach 1975

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Wo sind die Anforderungen zu finden?

© Foto: M. Schmid Seychellen 2010

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Anforderungen in der Übersicht Normen – Stand der Technik sia 380/1

sia 180

sia 181

sia D0107

Thermische Energie im Hochbau

Wärme- und Feuchteschutz im Hochbau

Schallschutz im Hochbau

Wärmebrücken Altbaudetails

... Merkblätter – Empfehlungen aus und für die Praxis bfe

bfe

GHSchweiz

Energie und Baudenkmal

U-Wert und Bauteilkatalog Sanierungen

Sanierung von Kompaktfassaden

... Holzbautag 2012 Biel-Bienne

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Was ist Bauphysik?

© Prona AG

Integrale und nachhaltige Bauschadensprävention und Sicherstellung des Komforts für Nutzer unter Berücksichtigung der ökonomischen und ökologischen Auswirkungen. Holzbautag 2012 Biel-Bienne

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Physikalische Eigenschaften (Auswahl)

Beurteilung

U-Wert Glas, Rahmen U-Wert Wand, Boden, Dach

Transmissionswärmeverluste

Oberflächentemperaturfaktor fRSI

Kritische Oberflächenfeuchte

min. Innenoberflächentemperatur θsi min

Behaglichkeit

φ 100% Raumluftfeuchte Kondensat φ 80% Raumluftfeuchte Schimmel

Oberflächenkondensat Schimmelpilzgefahr

Wärmestrom Φ

Wärmemenge pro Zeiteinheit

Wärmebrücke Ψ

Wärmeverlust infolge Bauteilanschluss

Bau-Schalldämm-Mass R’w Norm-Trittschallpegel L’n

Schalldämmvermögen des Bauteils

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Beispiel aus der Norm SIA 180 0.1.3 Die vorliegende Norm gilt für Neubauten. Sie wird empfohlen für Erneuerungen bestehender Bauten, soweit die Massnahmen technisch möglich sind und der Aufwand wirtschaftlich tragbar ist. Die Wärmedämmung der Gebäudehülle muss überall genügend sein, um eine Einschränkung der Behaglichkeit, Kondensationsrisiken und Schimmelpilzbefall zu verhindern. Unter normalen Benützungsbedingungen sind damit die Anforderungen an erfüllt. Die Kondensatfreiheit bei Wärmebrücken muss zusätzlich gewährleistet sein.

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4.1.2

Wärmedurchgangskoeffizient der Bauteile

4.1.2.1

In der Tabelle 8 sind die maximalen Wärmedurchgangskoeffizienten für Bauteile von beheizten Räumen (Raumlufttemperatur über 10 °C) aufgeführt. Unter normalen Verhältnissen sind damit die Anforderungen an Behaglichkeit und Oberflächenkondensatfreiheit erfüllt. Die Kondensatfreiheit bei Wärmebrücken muss zusätzlich gewährleistet sein (siehe Kapitel 6).

4.1.2.2

Aus energetischen Gründen (Empfehlungen SIA 180/1, SIA 380/1) können tiefere U-Werte notwendig sein.

Maximale Wärmedurchgangskoeffizienten Umax für 2·K) Behaglichkeit und Feuchteschutz für Behaglichkeit undW/(m Feuchteschutz, in Tabelle 8 Maximale Wärmedurchgangskoeffizienten U max

W/(m2 · K)

Bauteil gegen

Aussenklima oder im Erdreich bis 2 m

unbeheizte Räume

mehr als 2 m im Erdreich 2)

Steildach oder Flachdach

0.4 1)

0.5

0.6

vertikale Wand

0.4

0.6

0.6

Fenster, Fenstertüren, Türen

2.4 3)

2.4

–

Boden

0.4

0.6

0.6

Bauteil

1) 2)

3)

unter Vorbehalt von Ziffer 5.1.5 Höhere Werte sind zulässig, wenn mittels Berechnung der Wärmeströme und Oberflächentemperaturen nach Norm SN EN ISO 10211-1 belegt wird, dass die Behaglichkeit gesichert ist und keine Gefahr von Oberflächenkondensation und Schimmelbildung besteht. unter Vorbehalt von Ziffer 2.3.2

Umax = 0.4 W/(m2 · K) Umax = 0.5 W/(m2 · K) Umax = 0.6 W/(m2 · K) 2m

2m 2m

Umax = 0.6 W/(m2 · K) Umax = 0.4

Umax = 0.6 W/(m2 · K)

Umax = 0.4 W/(m2 · K)

Umax = 0.4 W/(m2 · K) Umax = 0.4 W/(m2 · K)

Umax = 0.6 W/(m2 · K)

Umax = 0.4

2m 0.6

0.4 W/(m2 · K)

W/(m2 · K)

beheizt Figur 4 Maximale Holzbautag 2012Wärmedurchgangskoeffizienten Biel-Bienne

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Beispiel aus der Norm SIA 380/1 2.1.3 Bei Umbauten und Umnutzungen sind entweder die Grenzwerte der Systemanforderungen für Umbauten oder die Einzelbauteilgrenzwerte einzuhalten. Für neue Bauteile sind dies die Einzelbauteilgrenzwerte für Neubauten; für vom Umbau oder von der Umnutzung betroffene Bauteile die Einzelbauteilgrenzwerte für Umbauten. Der Systemnachweis hat mindestens alle Räume zu umfassen, die Bauteile aufweisen, welche vom Umbau oder von der Umnutzung betroffen sind. Abweichungen aufgrund der technischen Realisierbarkeit und der der wirtschaftlichen Tragbarkeit sowie wegen Anforderungen des Denkmalschutzes sind zu begründen.

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Bei Umbauten und Umnutzungen gelten vom Umbau oder der Umnutzung betroffene Bauteile die Grenzund Zielwerte

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Beispiel aus der Norm SIA 181 0.1.1 Die Norm SIA 181 gilt für den baulichen Schutz gegenüber externen und internen Lärmquellen sowie von externen und internen Quellen abgestrahltem Körperschall bezogen auf Nutzungseinheiten in Neu- und Umbauten (siehe Ziffer 0.1.8) für Aussenbauteile, Trennbauteile, Treppen, haustechnische Anlagen und feste Einrichtungen im Gebäude. Das gilt auch für Umnutzungen und bauakustisch relevante Nutzungsänderungen. Fragen der Verhältnismässigkeit von bauakustischen Anforderungen bei Umbauten (Statik, Denkmalschutz, technische und betriebliche Machbarkeit sowie wirtschaftliche Tragbarkeit) sind im Einzelfall zwischen den Beteiligten und falls erforderlich mit den Vollzugsbehörden zu regeln.

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Mindestanforderungen für Umbauten an den Schutz gegen Trittschall L'd

= L'tot +KP = L'nT,w +Cl + CV + KP

KP Projektierungszuschlag ist vom Planer zu wählen und zahlenmässig auszuweisen (z.B. 2 dB) Lärmbelastungen

klein

Lärmempfindlichkeit

mässig

stark

sehr stark

Anforderungswerte L‘

gering

65 dB

60 dB

55 dB

50 dB

mittel

60 dB

55 dB

50 dB

45 dB

hoch

55 dB

50 dB

45 dB

40 dB

Bei erhöhten Anforderungen gelten um 3 dB verringerte Werte gegenüber den Werten der Tabelle. Holzbautag 2012 Biel-Bienne

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Anforderungen der SIA bei Sanierungen in der Übersicht

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Beispiel A aus der Praxis – Fassade Integrale Betrachtung Feuchte- und Wärmeschutz Typ Baujahr Heizölverbrauch EBF Verluste

Wohn- und Geschäftshaus 1964 18’160 l/a 1’546m2 Elemente

U-Werte

Verluste

W/m2K

Boden

1.00

19%

Aussenwand

1.00

28%

Dach

0.18

2%

Fenster

2.80

38%

Lüftung

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13%

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Fassade im Bestand 1964

UWand Φ fRSI Holzbautag 2012 Biel-Bienne

1.00W/m2K 40W/m 0.52 M. Schmid | 19

Gezielte Sanierung

Baujahr 1964 Bauteil

U-Wert

Gesamtsanierung Minergie® Verlust

W/m2K

U-Wert°

Verbesserung

W/m2K

Fläche

Kosten

Faktor*

m2

CHF/m2

CHF*m2/%

Priorität

Boden

1.00

19%

0.17

83%

350

130.-

548

1

Wand

1.00

28%

0.16

84%

495

220.-

1296

2

Fenster

2.80

38%

0.70

75%

210

900.-

2520

3

Dach

0.18

2%

0.17

5%

350

450.-

31500

4

Lüftung

13%

* Faktor = Kosten x Fläche / Verbesserung ° alle Bauteile subventionsberechtigt

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Sanierungsvorschlag Fassade

UWand Φ fRSI Holzbautag 2012 Biel-Bienne

0.15W/m2K 6W/m 0.92 M. Schmid | 21

Beispiel B aus der Praxis – Fenster Integrale Betrachtung Feuchte- und Wärmeschutz

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Dichtung, Dämmputz und Leibung

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Einfluss auf den U-Wert der Aussenwand Bestand

1.54 W/m2K

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Saniert mit 20mm Dämmputz

1.34 W/m2K (0.200) 1.05 W/m2K (0.065) 0.76 W/m2K (0.030) M. Schmid | 24

Einfluss auf den Komfort Saniert mit 20mm Hinterdämmung

Bestand

10.73°C θsi 0.691 fRSI

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12.07°C θsi (0.039) 0.736 fRSI 12.49°C θsi (0.018) 0.750 fRSI M. Schmid | 25

50

50

50

50

55

Beispiel C aus der Praxis – Schallschutzkonzept

2012

55

EG - 3.OG Anforderungen nach SIANutzungseinheiten 181 und den Nutzern

Mindestanforderungen an Stockwerkeigentum erhöhte Anforderungen, S Luftschall

Wohnnutzung

50

Treppen / Korridor

50

50 Technik

55 Mindestanforderungen an Konstruktion Stockwerkeigentum erhöhte Anforderungen, SIA 181

Nutzungseinheiten EG - 3.OG

Luftschall Treppen / Korridor

Wohnnutzung

55 dB Trittschall

50 55 Empfehlungen innerhalb Nutzungseinheiten, SIA 181 Anhang G Luftschall

55 dB

50 dB gesa 55 dB Terra

P11134 40 dB / 45 dB

Schalls Technik

Trittschall 50 55

Stand: Bearbe

Mindestanforderungen an Konstruktion Stockwerkeigentum erhöhte Anforderungen, SIA 181

Empfehlungen innerhalb Nutzungseinheiten, SIA 181 Anhang G

Luftschall

Luftschall

Treppen / Korridor

55 dB

VOR

50 dB gesamte Decken 55 dB Terrassen

55

P11134 Wohnüberbauung Bassbelt Pieterlen 40 dB / 45 dB Schallschutzkonzept

Technik

Trittschall 50 55

50 dB gesamte Decken 55 dB Terrassen

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VORKONZEPT Stand: 26.04.2012 Bearbeiter: SI

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Projektbasis schafft Klarheit Einige Punkte, welche in eine Nutzungsvereinbarung integriert werden können (Auswahl): • Definition/Anforderung des Energiestandards (SIA 380/1, Minergie, Minergie-P, Minergie-A oder ein eigener Wert z.B. Qh80%) • Definition/Anforderung des Wärmedämmperimeters • Definition/Anforderung an die Behaglichkeit (Zugluft, Raumklima, sommerliches Klima) • Definition/Anforderung der Lüftung • Definition/Anforderung an den Luft- und Trittschallschutz (Mindest- und erhöhte Anforderungen) • Definition/Anforderung der Nachhallzeit in Räumen (Büros, Mensa, etc.)

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Um die Erwartungen einhalten zu können, ist im Planungsprozess eine entsprechende Qualitätssicherung konsequent umzusetzen. Als Folge davon, sind folgende Leistungen vorzusehen:

Umsetzung der Anforderungen

Phasen

Auftraggeber

1. Strategische Planung

Ziele betreffend Nutzung, Aufenthaltszonen, Innenklima und Behaglichkeit klären

2. Vorstudien 3.1 Vorprojekt

3.2 Bauprojekt

Planer, Planerin Bauphysik, Energie, Akustik

Output Dokumente Festlegung Behaglichkeitsbereich

Leistungsziele festlegen

Bewertung prinzipieller Lösungsansätze zur Einhaltung der Leistungsziele

Entwurf Nutzungsvereinbarung (grob)

Genehmigung des Vorprojektes

Wärme- und Feuchteschutz • Konzept für sommerlichen Wärmeschutz (Wärmespeicherfähigkeit, Grösse und Anordnung der Fenster, Sonnenschutz) • Lüftungskonzept • Energetische Optimierung der Gebäudeform und der Fensteranordnung • Wärmedämm- und Luftdichtigkeitsperimeter festlegen, Wärmebrücken vermeiden • Wärmeversorgungskonzept

Nutzungsvereinbarung

Genehmigung des Bauprojekts

5.2 Realisierung, Ausführung

6.1 Bewirtschaftung, Betrieb

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Kontrolle, ob minimaler Aussenluftvolumenstrom und maximale Feuchtebelastung eingehalten

Akustik und Schallschutz • Festlegung der Raumnutzungen • Ermittlung des notwendigen Schallschutzes • Nachweisführung der Bauteile • Wandaufbau für Wärme- und Feuchte- und Schallschutz • Verminderung der Wärme- und Schallbrücken • Detailstudien Luftdichtung (Anschlussdetails) • Projektierung der Lüftung und Heizung • Projektierung der Wärmeversorgung • Einfacher Dichtigkeitstest • Bauaustrocknung beachten • Übereinstimmung mit Planungsgrundlagen prüfen: Aufbau und Material • Ausführungskontrolle Messung am Bau (Luftdurchlässigkeit, Luft- und Trittschall)

Anhänge: Energiekonzept Wärme- und Feuchteschutzkonzept Schallschutzkonzept Akustikkonzept

NEM (Nachweis energetischer Massnahmen mit Wärmeund Feuchtenachweis der Bauteile)

Plankontrolle Qualitätskontrolle am Bau

Abnahmeprotokolle Nachweisführung

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Sind die Anforderungen zusammen mit Nutzern definiert und festgelegt, kann ein vertraglich eindeutig geschuldeter Wärme-, Feuchte-, Schallschutz und Akustik, eine technisch fachkun-

Komfort und Anforderungen im Einklang Ausführung / Inbetriebnahme Anforderungen Ansprüche Komfort

Bautechnische Umsetzung

Projektbasis Strategie / Planung

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© M. Schmid

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Schlussfolgerung •  Es gelten die gleichen physikalischen Gesetze sowohl für Neubauten wie auch Sanierungen (logisch). •  Somit sind die Normen SIA 180, 181 und 380/1 einzuhalten und umzusetzen. •  Sind Kompromisse nötig, sind die Nachweismethoden zu prüfen und falls erforderlich die Aspekte mit den Vollzugsbehörden zu regeln (Denkmalschutz, Machbarkeit, Tragbarkeit). •  Eine gemeinsam festgelegte Projektbasis (Nutzungsvereinbarung) kann vor falschen Erwartungen und Bauschäden schützen. Holzbautag 2012 Biel-Bienne

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Sanierung als Chance Kreativität willkommen – doch angepasst!

© Foto: M. Schmid Italien 2011

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Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Matthias Schmid Telefon Web

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+41 32 328 88 57 www.prona.ch

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