Einige Energieberatungsbüros könnten versucht sein, darauf zu antworten, dass dies die Quadratur des Kreises ist.
Maxime Jaymond, Leiter der Planungsbüros New Energie Concept & Carbone, nahm die Herausforderung an, auch bei den kompliziertesten Konfigurationen, wie denen in den Hochlärmzonen (BR2 und BR3), und fütterte diese Publikation mit seinen Simulationen.
Abbildung 1: Die Quadratur des Kreises…
Dieser Artikel soll aktualisiert werden, sobald neue Erkenntnisse vorliegen. Denken Sie also daran, um über zukünftige Aktualisierungen auf dem Laufenden gehalten zu werden[i].
Warum ist es komplex, die RE2020 für Mehrfamilienhäuser an der Südostküste einzuhalten?
Mit der RE2020 haben sich die Auflagen seit der RT2012[ii]. Auparavant, les logements collectifs neufs devaient respecter principalement trois grandes exigences :
- Der Bbio, der bioklimatische Bedarf des Gebäudes, sollte zu einer anspruchsvollen Planung der Gebäudehülle und insbesondere zu einer leistungsstarken Isolierung für die Wintersaison führen. Die Berechnung berücksichtigte zwar den Bedarf an Klimatisierung, aber nur in Situationen, in denen diese notwendig war (z. B. in sehr lauten Gebieten).
- Der Cep, ein Indikator für den Primärenergieverbrauch[iii], bildete einen Rahmen für den Verbrauch der thermischen Systeme eines Gebäudes.
- Die Tic, die konventionelle Innentemperatur, hatte die Absicht, ein Gebäude zu fördern, das in Bezug auf den Sommerkomfort resilient ist.
Abbildung 2: Mehrfamilienhäuser, Quelle Pardinan/Pixabay
Von nun an werden die Indikatoren sowohl angereichert als auch komplexer:
- Der Bbio, der bisher auf den Winter fokussiert war, bezieht nun systematisch den Kältebedarf des Gebäudes mit ein, unabhängig davon, ob das Gebäude klimatisiert ist oder nicht. Es geht also darum, eine Gebäudehülle zu entwerfen, die in der Lage ist, den Bedarf an Klimatisierung im Sommer zu begrenzen.
- Der Cep wird beibehalten und um ein zusätzliches Kriterium, den Cepn,r, erweitert. Hier wird nur der nicht erneuerbare Anteil des Energieverbrauchs berücksichtigt, da das Ziel darin besteht, die Nutzung erneuerbarer Energien zu fördern und gleichzeitig ihren Einsatz auf den internen Verbrauch des Gebäudes zu beschränken. Der Cepn,r begrenzt auch den Einsatz von Energieträgern mit hohem CO2-Ausstoß (fossile Brennstoffe) oder mit starken Einschränkungen bei den Primärenergiequellen (Elektrizität).
- Die Gradstunden ersetzen den Tic. Dieser neue Indikator, den wir in einem anderen Artikel vorgestellt haben, soll die Anzahl der Stunden begrenzen, in denen es im Sommer zu einer Überhitzung kommt. Bei Mehrfamilienhäusern wird bei der Analyse der Gradstunden zwischen durchgehenden und nicht durchgehenden Wohnungen unterschieden; jeder dieser beiden Werte muss die regulatorischen Anforderungen erfüllen.
Ainsi, ce sont 5 grandes valeurs qu’il s’agit désormais de respecter, concernant l’énergie et le confort d’été, dès lors que l’on entend produire un bâtiment de logements collectifs :
- Bbio
- Cep
- Cepn,r
- DH (Grad-Stunden)- Durchgangsbereich
- DH (Grad-Stunden)- nicht durchgehende Zone
In der Schweiz ist die Anzahl der Gebäude, die in der Schweiz gebaut werden, in den letzten Jahren stark angestiegen, und die Anzahl der Gebäude, die in der Schweiz gebaut werden, ist in den letzten Jahren stark angestiegen, und die Anzahl der Gebäude, die in der Schweiz gebaut werden, ist in den letzten Jahren stark angestiegen.
All dies trägt dazu bei, dass die Kopfschmerzen der Architekten und Planungsbüros, die an dem Thema planen, zunehmen.
Abschließend sei daran erinnert, dass die andere große Neuerung in RE2020 die Einführung von Kohlenstoffindikatoren ist und nicht Thema dieser Analyse sein wird.
Wie kann die Konformität in Gemeinschaftsunterkünften auf möglichst einfache Weise und mit geringen Kosten erreicht werden?
Um die gängigste und wirtschaftlichste Lösung für ein typisches Gebäude in der Zone H3 zu finden, sind zahlreiche Simulationen erforderlich. Diese wurden mit der Software Perrenoud U22Win V6 für die drei unten aufgeführten Varianten durchgeführt:
- Bereich BR1 (ruhig), ohne Klimaanlage
- Bereich BR2/3, ohne Klimaanlage
- Bereich BR2/3, mit Klimaanlage
New Energie Carbone arbeitete an einem 2233 m² großen Gebäude mit 36 Wohnungen in R+2 und 2 Untergeschossen. 1 Geschäftslokal vervollständigt das Ganze.
Die Typologie ist wie folgt: 6 Studios ohne Durchgangszimmer, 8 T2 ohne Durchgangszimmer, 6 T3 mit Durchgangszimmer und 8 T3 ohne Durchgangszimmer. Die 8 T4 sind alle durchgehend.
Die Ausgangscharakterisierung (Basis) lautet wie folgt:
| Wände | Beton + ITI Polystyrol R=3,4 |
| Boden Lnc | Betonplatte + Flockung R=4 |
| Boden Ssol | Betonplatte + Polyurethan R=2,6 unter Estrich |
| Boden auf Geschäftsraum | Betonplatte + Flockung R=4 |
| Dachterrasse | Betonplatte + Polyurethan R=5,5 unter Schutz |
| Wärmebrücken | Unterbrecher in der Peripherie der Platten zwischen den Stockwerken ohne Balkone Unterbrecher in der Peripherie der Terrassenplatten auf der Höhe der Attika |
| Tischlerei | PVC mit Doppelverglasung mit niedrigem Emissionsvermögen und thermischer Trennung Uw=1,4 Rollladenkästen aus PVC Monoblock Uc=2,0 mit PVC-Lamellen – manuelle Bedienung NICHT elektrifiziert |
| Offenheit der Tischlerei | 1-flügelige Fenstertür mit fester Glasbrüstung = 50% / Fenster und Fenstertüren ohne feste Brüstung = 80%. |
| Luftdichtheit | 1 m3/Std.m2 … (1 m3/h.m2) |
| Aufzüge | 2 Standardkabinen als Standard (1m/s – 630Kg – Zugkraft mit Untersetzung) |
| Mechanische Belüftung | wohnungen: Einfache Hygro b WVK im Untergeschoss: Regulierte mechanische Lüftung (Standardleistung) |
| Beleuchtung | Keller und Außenbereich: auf Detektion |
| Heizung | Einzelner Gaskessel + Heizkörper 60/40°C + Thermostatköpfe VT=0,4 |
| Heißes Wasser | Gasdurchlaufkessel |
Ruhige Zone, ohne Klimaanlage
Es wurden zahlreiche Simulationen durchgeführt. Der einzige Indikator, der in der Grundkonfiguration eingehalten werden muss, ist der Cepmax!
Der Einfachheit halber werden im Folgenden nur die (nicht konforme) Basissimulation und zwei Simulationen, die alle Anforderungen erfüllen, dargestellt.
Abbildung 3: Ruhige Zone, Côte d’Azur, Quelle Hpgruesen/Pixabay
Erste operative Simulation
Zur Grundkonfiguration wurde hinzugefügt :
- Einsatz von Samarat-Luftzerstäubern (siehe hier für Edibatec-Link) in allen Zimmern (einschließlich der Durchgangsbereiche) im Nachtmodus und in allen Wohnzimmern in den nicht durchgehenden Bereichen im Tagesmodus[iv],
- die allgemeine Verbreitung von automatischen Rollläden mit anpassbarer Uhr
Hier ist das erhaltene Ergebnis :
| Konfiguration | Bbiomax (max 58,7) | Cepmax (max 71,6) | Cepn,r (max 58,9) | Gradstunden Durchgangszone (max 1250) | Gradstunden nicht durchgehender Bereich (max 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Basis | 60,2 | 64,9 | 64,9 | 1422,8 | 2390,3 |
| Samarat Deckenventilator in allen Zimmern (Nacht) + nicht durchgehende Wohnzimmer (Tag) und automatische VR mit anpassbarer Uhr | 50,8 | 56,6 | 56,6 | 722,5 | 873,0 |
Zweite operative Simulation
In diesem Format wurden die automatischen Rollläden mit anpassbarer Uhr entfernt.
Die Konfiguration von Deckenventilatoren geht von der vorherigen Situation aus.
Um die Ziele zu erreichen, wurden die folgenden Elemente angepasst:
- Hinzufügen von Samarat-Deckenventilatoren in Wohnzimmern in Durchgangsbereichen (Tag)
- Wandisolierung 12 cm, R=4,1 m².K/W
- PU-Dachisolierung 16 cm, R=7,3 m².K/W
- Isolierung RDC PU 10 cm, R=4,65 m².K/W
- VR-Kasten Halbsturz Uc=0,8
Hier ist das erhaltene Ergebnis :
| Konfiguration | Bbiomax (max 58,7) | Cepmax (max 71,6) | Cepn,r (max 58,9) | Gradstunden Durchgangszone (max 1250) | Gradstunden nicht durchgehender Bereich (max 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Basis | 60,2 | 64,9 | 64,9 | 1422,8 | 2390,3 |
| Ergänzung Deckenventilatoren Samarat alle Zimmer (Nacht) + alle Wohnräume (Tag) und verstärkte Isolierung (Wände R=4,1; Dach R=7,3; EG R=4,65 und Kästen Uc = 0,8) 52,5 | 52,5 | 58,4 | 58,4 | 665,6 | 1208,4 |
Mit dieser zweiten Konfiguration lässt sich zwar das gewünschte Ergebnis erzielen, aber nur um den Preis einer sehr deutlichen Verstärkung der Isolierung, was aus wirtschaftlicher Sicht nicht unbedingt die einfachste Lösung ist.
Es ist zu beachten, dass :
- Deckenventilatoren haben einen starken Einfluss auf die Gradstunden;
- Sie haben einen positiven Effekt auf Cep nr;
- Unter den verschiedenen Modi ist der Modus “Tag und Nacht” am nachteiligsten;
- Durch die Zusammenstellung von zwei Ventilatorensets, eines für den Tag und eines für die Nacht, können Cep nr-Punkte gespart werden (im Gegenzug zu einer hohen Ausstattung).
- Deckenventilatoren haben streng genommen keinen Einfluss auf den Bbio-Wert.
Zur Erinnerung: Deckenventilatoren / Luftumwälzer scheinen unverzichtbar, sobald ein Gebäude mit Mehrfamilienhäusern Wohnungen ohne Durchgangsverkehr enthält.
Anmerkung zum Passivhaus
Auch wenn dies nicht Gegenstand der hier vorgestellten Hypothesen ist, sei daran erinnert, dass ein passives, stark isoliertes Gebäudedesign sowohl im Sommer [v]als auch im Winter große Vorteile haben kann und einen verschwindend geringen Restverbrauch ermöglicht.
Das Geschäftsmodell des Passivhauses ist natürlich ein anderes, aber es kann durchaus relevant sein, sei es im gehobenen Wohnungsbau oder im sozialen Wohnungsbau.
Laute Zone, ohne Klimaanlage
Die Situation wird dadurch kompliziert, dass die Anforderung Grad-Stunden auf demselben Niveau bleibt, während die Fenster in den Wohnungen logischerweise häufiger geschlossen bleiben müssen, um den Lärm zu ertragen.
Im Gegensatz dazu sind die Niveaus von Bbio, Cep und Cep,nr nachsichtiger. So wird der Bbio-Wert bereits in der Grundkonfiguration erreicht.
In dieser Konfiguration müssen Sie viel weiter gehen, wobei die Gradstunden in nicht durchgehenden Bereichen am schwierigsten zu erreichen sind.
Abbildung 4: Lärmbelastete Zone (Marseille, Vieux-Port), Quelle Lecreusois/Pixabay
Ein Format, mit dem das Ziel 5 Indikatoren erreicht werden kann, sieht wie folgt aus.
- Samarat Deckenventilatoren in allen Zimmern (Nacht) + und allen Aufenthalten (Tag)
- Automatische Rollläden mit Dämmerungssensor
- Isolierung der Wände 12 cm, R=4,1 m².K/W
- PU-Dachisolierung 14 cm, R=6,8 m².K/W
Hier ist das erhaltene Ergebnis :
| Konfiguration | Bbiomax (max 71,7) | Cepmax (max 71,6) | Cepn,r (max 58,9) | Gradstunden Durchgangszone (max 1250) | Gradstunden nicht durchgehender Bereich (max 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Basis | 63,3 | 62,8 | 62,8 | 1826 | 3092,9 |
| Ergänzung Samarat Deckenventilatoren in allen Schlafzimmern (Nacht) + und allen Wohnzimmern (Tag); automatische Rollläden mit Dämmerungssensor; Wandisolierung R=4,1; Dachisolierung R=6,8 | 48,3 | 58,4 | 58,4 | 669,8 | 1131,2 |
In dieser hohen Lärmzone wird der Sommerkomfort mit Deckenventilatoren in Kombination mit dämmerungssensorgesteuerten Rollläden erreicht. Um den geforderten Cepn,r-Wert zu erreichen, ist jedoch eine verstärkte Isolierung erforderlich.
Das Kostenniveau der Operation wird durch diese Einschränkungen natürlich erhöht.
Lärmbelastete Zone, mit Klimaanlage
Wir befinden uns hier in einem Sonderfall. Das Vorhandensein einer Klimaanlage macht es schwierig, das Cepn,r-Ziel zu erreichen, und führt über eine Reihe von kreativen Lösungen.
Wie im vorherigen Fall ist das Bbio-Niveau nachsichtiger und wird bereits in der Grundkonfiguration erreicht.
Die Tatsache, dass klimatisiert wird, hat einerseits zur Folge, dass die Deckenventilatoren in der Berechnung unwirksam werden, und andererseits, dass der Referenzwert für die Gradstunden auch in nicht durchströmten Zonen erhöht wird.
Ein Format, mit dem das 5-Indikatoren-Ziel erreicht werden kann, sieht wie folgt aus.
- Leichtes belüftetes Dach mit geblasener Wolle 36 cm, r=8 m².K/W
- Fenstertüren ohne feste Brüstung
- Automatische Rollläden mit Dämmerungssensor
Hier ist das erhaltene Ergebnis :
| Konfiguration | Bbiomax (max 71,7) | Cepmax (max 80,1) | Cepn,r (max 65,9) | Gradstunden Durchgangszone (max 2100) | Gradstunden nicht durchgehender Bereich (max 2100) |
|---|---|---|---|---|---|
| Basis + Klimaanlage (EER 3,5) | 63,3 | 72,1 | 72,1 | 1825,8 | 3092,9 |
| Ergänzung Klimaanlage; Dach mit leichtem Dachboden, belüftet mit geblasener Wolle R=8; Fenstertüren ohne feste Brüstung; automatische Rollläden mit Dämmerungssensor | 45,2 | 63,6 | 63,6 | 1127,2 | 2033,6 |
Die gut isolierte Dachlösung “leicht belüfteter Dachboden” schützt das Dach des Gebäudes vor Sonneneinstrahlung. Fenstertüren ohne feste Brüstung erhöhen den Öffnungsgrad von 50 auf 80% und ermöglichen so eine bessere Luftzirkulation.
Das RE2020-Ziel ist erreicht! Aber ist diese Konfiguration zufriedenstellend?
Erstens muss das Bauen in lärmbelasteten Gebieten diese Option der Nutzung von Klimaanlagen ermöglichen, was in das RE2020 aufgenommen wurde.
Zweitens ist in der Realität der Belegung der betroffenen Wohnungen davon auszugehen, dass die Fenster im Sommer, insbesondere spät nachts, geöffnet werden können. In diesem Schema zeigen sich drei positive Auswirkungen, auch für nicht durchgehende Räume:
- Komfort, der durch den Luftstrom auf den menschlichen Körper gebracht wird ;
- die bessere Verteilung der nächtlichen Außenluft im Raum kühlt die Wände schneller ab und wird dann durch Konvektion auf den Bewohner zurückgeworfen (Deckenventilatoren bewegen oft mehr als 100 Volumina/Stunde im Vergleich zu etwa 4 Volumina/Stunde bei Klimaanlagen) ;
- Energieeinsparungen durch das Abschalten der Klimaanlage.
Hinzu kommt, dass die Kopplung von Klimaanlagen mit Luftumwälzern, die in einem eigenen Artikel behandelt wurde, es ermöglicht, den Kühlsollwert um mehrere Grad zu erhöhen, was bei gleichem Komfort zu erheblichen Energieeinsparungen führt. Dies wird jedoch noch nicht von der Berechnungsmaschine für gesetzliche Vorschriften berücksichtigt.
Zusammenfassung zur Gestaltung von Mehrfamilienhäusern in Zone H3
CDiese von New Energie Carbone erstellte gründliche Analyse zeigt uns, dass jede Situation eine spezifische Lösung erfordert und dass die folgenden technisch-ökonomischen Optimierungen in Betracht gezogen werden können:
- In ruhigen Zonen sollten leistungsstarke Deckenventilatoren in Verbindung mit automatischen Rollläden mit anpassbarer Uhr eingesetzt werden, um die Sonneneinstrahlung zu begrenzen;
- in lauten, nicht klimatisierten Bereichen allgemeine Einführung von leistungsfähigen Deckenventilatoren in allen Räumen; automatische Rollläden mit Dämmerungssensor zur stärkeren Begrenzung der Sonneneinstrahlung; verstärkte Isolierung ;
- In lärmbelasteten Gebieten mit Klimaanlagen: Suche nach zusätzlichen baulichen Lösungen, die die Wärmezufuhr begrenzen, in Verbindung mit passiven Schutz- und Wärmeableitungsmaßnahmen. Zu nennen sind hier der Einbau eines stark isolierten, leicht belüfteten Dachbodens; Fenstertüren ohne feste Brüstung (die eine bessere Luftzirkulation ermöglichen); automatische Rollläden mit Dämmerungssensor zur stärkeren Begrenzung der Sonneneinstrahlung.
Die RE2020 ermöglicht natürlich Verbesserungen beim Energieverbrauch und beim Sommerkomfort. Dennoch muss man auf bestimmte Aspekte des gesunden Menschenverstandes achten, die von den Vorschriften nicht abgedeckt werden. So stellen Deckenventilatoren im Kontext einer großen Energiekrise eine praktikable Lösung dar, auch in klimatisierten Wohnungen, selbst wenn die Berechnungsmaschine sie nicht berücksichtigt.
Abbildung 5: Kammer mit Luftumwälzer von Samarat
[i] Wir veröffentlichen vierteljährlich einen Newsletter, der die registrierten Personen und Unternehmen über die neuesten technischen Informationen informiert.
[ii] RE2020: Die Umweltvorschriften für neue Gebäude traten für Wohngebäude am 1. Januar 2022 in Kraft. Die RT2012, die vorangegangene Wärmeregulierung, begann ihre Anwendung für Wohngebäude am 1. Januar 2013.
[iii] Primärenergie (Ep) wird am Ort der Erzeugung erzeugt: Strom und Wärme im Falle eines Kraftwerks aus fossilen oder nuklearen Quellen. Die Endenergie (Ef) wird am Ort des Verbrauchs eingesetzt. Der Cep, der Primärenergieverbrauch, weist der lokal verbrauchten Energie einen Multiplikator zu, um den Bedarf an vorgelagerter Produktion abzuschätzen. So gilt für Strom in RE2020: Primärenergie = Endenergie x 2,3.
[iv] Es geht also darum, zwei Familien von Luftumwälzern richtig zu bilden, die einen im Tagbereich, die anderen im Nachtbereich.
[v] Siehe hierzu die professionelle MS-Thesis von Lionel Mallet « Wie kann man ein bioklimatisches Gebäude so bauen, dass sein passives Verhalten dem mediterranen Klima im Zeithorizont 2050-2100 entspricht? »