Zentral- und
Landesbibliothek Berlin

Evaluation von Bestandsschulen Anhang D Anhang D Ganzheitliche Kostenbetrachtung Für eine ganzheitliche Kostenbetrachtung verschiedener Lüftungskonzepte sollen – unabhängig von den 7 untersuchten Schulen – hier in der gebotenen Kürze 3 verschiedene Quellen sowie das Verfahren der Prüfung von Bauplanungsunterlagen betrachtet und ausgewertet werden: ⑦ URS-Studie: „Vertiefende Evaluierung der energetischen Sanierung – UEP II“ ⑧ Masterarbeit an der Beuth Hochschule für Technik Berlin: „Lufthygiene in Klassenräumen – ein Systemvergleich unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten“ ⃝ Kostenbetrachtung aus der Prüfung von Bauplanungsunterlagen ⑨ Schriftliche Anfrage im Abgeordnetenhaus Berlin (AH-Drs. 18 / 12816): „Schulbauten in Berlin – Rückblick in die 70er Jahre“ ⑦ URS-Studie: „Vertiefende Evaluierung der energetischen Sanierung – [Berliner Umweltentlastungsprogramm] UEP II“ Nach Abschluss des Förderprogramms UEP II (Förderzeitraum 2007 bis 2013) hat SenStadtUm – Referat IX A – vom Büro URS eine Studie „Vertiefende Evaluierung der energetischen Sanierung – UEP II“ erstellen lassen, um verschiedene fachliche Erkenntnisse zu gewinnen. Die dazu vorgelegte Zusammenfassung der Ergebnisse soll hier kurz vorgestellt werden. Durch das Büro URS wurden in Phase 1 der Studie die Sanierungskonzepte der in 72 Förderprojekten sanierten Gebäude aus energetischer und technischer Sicht analysiert und bewertet. „Ziel war, den Umfang der Sanierung sowie die energetische und wirtschaftliche Effizienz der Konzepte zu erfassen und Schwachpunkte zu erkennen.“ (Zitat Seite 1) „Bei 24 Projekten wurden Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung installiert.“ (Zitat Seite 1 u. 2) URS hat die Verringerung des Primärenergiebedarfes der Gebäude ermittelt und den Anforderungen der EnEV (Neubaustandard) gegenübergestellt. „Das Gros der Projekte (31 Stück) übertraf die Anforderungen der EnEV um 40 % bis 50 %.“ (Zitat Seite 2) „Zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen wurde der „Effizienzwert“ als Quotient aus förderfähigen Projektausgaben pro Reduzierung des jährlichen Primärenergiebedarfes verglichen. Der schlechteste Effizienzwert lag bei 5.451 € pro MWh/a, der beste bei 428 € pro MWh/a.“ (Zitat Seite 2) In Phase 2 wurde für 7 Objekte (4 Schulen, 3 Kitas) eine detaillierte Untersuchung durchgeführt. Ein Ziel war der Abgleich zwischen dem vom Planer berechneten Energiebedarf und dem tatsächlich realisierten Energieverbrauch. „Die Messung der Heizwärmeverbräuche belegen eine erhebliche Verbesserung der Energieeffizienz der Gebäude. Der gemessene Verbrauch war sogar um ca. 30 % bis 67 % geringer als im Rahmen der Förderanträge berechnet.“ (Zitat Seite 4) Ferner wurde die Wirtschaftlichkeit der Projekte betrachtet, in dem dynamische Amortisationsberechnungen durchgeführt wurden. „An allen Standorten haben sich die Gebäudenutzer insgesamt sehr positiv zu den Sanierungsergebnissen geäußert. Das Raumklima sowie die Nutzungsqualität der Räume habe sich deutlich verbessert.“ (Zitat Seite 3) „Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ergab, dass sich voraussichtlich alle Maßnahmen innerhalb des Betrachtungszeitraums von 30 Jahren amortisieren werden. Für vier Projekte (….) ist dieses bereits innerhalb von 15 Jahren zu erwarten.“ (Zitat Seite 3) 1 Evaluation von Bestandsschulen Anhang D Vom Büro URS wurden für ein vertiefendes Monitoring 4 der geförderten Projekte ausgewählt, 3 Schulen und eine Kita. Dabei wurden u.a. ein Jahr lang verschiedene Messeinrichtungen in den Objekten betrieben und ausgewertet. Das Monitoring wurde in Bezug auf Heizenergieverbräuche, Nutzerverhalten, CO2-Konzentration in der Raumluft, Lüftungsverhalten, Lüftungsanlage, Fensteröffnung und Kunstlicht durchgeführt. Dabei wurden ganz unterschiedliche Erkenntnisse u.a. über das Nutzerverhalten gewonnen. Eine positive Rolle spielt die Gebäudeautomation: „In der vergleichenden Gegenüberstellung von acht Bewertungsfaktoren für die vier Standorte schnitt die Kreativitätsgrundschule am besten ab. Ein Grund hierfür könnte sein, dass in diesem Projekt die nutzerbezogene Einflussnahme durch umfangreiche Automatisation begrenzt wird.“ (Zitat Seite 4) Aus Phase 3 der URS-Studie lassen sich Handlungsempfehlungen kurz so zusammenfassen:  Kein allgemeingültiges optimales Sanierungskonzept möglich, Einzelfall-Betrachtung erforderlich  Gebäudeautomation ist aus energetischer Sicht optimal, mindert die Einflussmöglichkeit der Nutzer  Individuelle „Gebrauchsanweisungen“ für die Gebäudenutzung bereitstellen  Als wirtschaftlich besonders effizient erwiesen sich Standardmaßnahmen, wie z. B. Wärmedämmverbundsysteme und Gas-Brennwert-Heizungen 2 Dokumente zu dieser UEP-II-Evaluation sind hier relevant:  Studie URS vom 1.2.2016: Vertiefende Evaluierung der energetischen Sanierung – UEP II – Zusammenfassung der Ergebnisse (→ Anhang A.1 Quellennachweis unter ⑦)  Vermerk Z MI 32 vom 30.3.2016: Studie der URS – Betrachtung der Erkenntnisse zu Lüftungsanlagen in Schulen bei der Sanierung (→ Anhang A.3) ⑧ Masterarbeit von Melvin Malinowsky bei Prof. Dr.-Ing. Frank Dittwald an der Beuth Hochschule für Technik Berlin (FB IV Architektur und Gebäudetechnik; 15.10.2018): „Lufthygiene in Klassenräumen – ein Systemvergleich unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten“ Da die Masterarbeit einen Vergleich der Lüftung von Klassenräumen mit RLT-Anlagen und mit Fensterlüftung an Schulen unter Berücksichtigung der Kosten und der Lufthygiene unternimmt, ist sie interessant für eine Auswertung im Rahmen der Evaluation Lüftung in Schulen, wenngleich eine hinreichende Kostenbetrachtung nicht erwartet werden darf. Während gut dreiviertel der Arbeit auf die Problemstellung, die Aspekte der Lufthygiene sowie die Darstellung von Fensterlüftung und maschinelle Lüftung eingehen, wird im letzten Viertel die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ausgewählter Lüftungssysteme behandelt. Dies erfolgt mit Modellrechnungen und am Beispiel der Sekundarschule in der Paul-Junius-Straße 25-27 im Bezirk Lichtenberg. Für die Arbeit wurden Angaben der MMP Ingenieurgesellschaft mbH und des Bezirksamtes Lichtenberg verwendet. Für die zentrale RLT-Anlage wurde mit den Investitionskosten aus der Planung der Schulen Werneuchener Str. und Dolgenseestr. gerechnet. Zahlreiche Aussagen und Positionen in der Masterarbeit bestätigen unsere Erkenntnisse im Rahmen der Evaluation Lüftung in Schulen, beispielsweise:  (vgl. Seite 6) Öffenbarkeit von Fenstern  (vgl. Seite 17) Grenze des Schalldruckpegels bei RLT-Anlagen liegt bei 35 dB(A).  (Zitat Seite 39) „Für den Winterfall ist die Stoßlüftung alle 20 Minuten nicht zu berücksichtigen. Häufiges Lüften führt zu thermischen Unbehagen und zu hohen Wärmeverlusten des Raumes. Aus wirtschaftlichen sowie gesundheitlichen Gründen wird von dieser Lüftungsart im Winter abgeraten.“ 2 Evaluation von Bestandsschulen 1. Anhang D Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ausgewählter Lüftungssysteme Dazu erfolgen in der Arbeit Betrachtungen in den Abschnitten  Kapitalgebundene Kosten  Bedarfsgebundene Kosten  Betriebsgebundene Kosten und einer Schlussbetrachtung. Dieses wird im Folgenden stark verkürzt dargestellt. Es werden je 2 Varianten von RLT-Anlagen und von Fensterlüftung kostenmäßig bewertet, insgesamt werden also 4 Systeme verglichen. Dabei werden ebenfalls Behaglichkeitskriterien und die Luftqualität betrachtet. 2. Kapitalgebundene Kosten Berechnung der Annuitäten der kapitalgebundenen Kosten für die 4 verglichenen Systeme: Investitionskosten Annuität der kapitalgebundenen Kosten RLT-Anlage zentral 308.000 € 30.810 € RLT-Anlage dezentral 925.000 € 92.530 € Dauerhafte Fenster-Kipplüftung - - Fenster-Stoßlüftung in den Pausen - - 3. Bedarfsgebundene Kosten Bestimmung der bedarfsgebundenen Kosten über die Energieaufwendungen für Wärme und Strom für die 4 verglichenen Systeme (erforderliche Annahmen siehe Masterarbeit S. 50): Bedarfsgebundene Kosten Strom Bedarfsgebundene Kosten Wärme Annuität der bedarfsgebundenen Kosten RLT-Anlage zentral 5.833 € 10.409 € 16.242 €/a RLT-Anlage dezentral 1.651 € 10.409 € 12.060 €/a Dauerhafte Fenster-Kipplüftung - 49.276 € 49.276 €/a Fenster-Stoßlüftung in den Pausen - 23.418 € 23.418 €/a 3 Evaluation von Bestandsschulen 4. Anhang D Betriebsgebundene Kosten Bestimmung der betriebsgebundenen Kosten, die i.w. über die Wartungskosten bestimmt werden und der Annuitäten: Wartungskosten im ersten Jahr Annuität der betriebsgebundenen Kosten RLT-Anlage zentral 1.000 € 1.120 € RLT-Anlage dezentral 2.500 € 2.800 € Dauerhafte Fenster-Kipplüftung - - Fenster-Stoßlüftung in den Pausen - - 5. Übersicht über die Schlussbetrachtung der Masterarbeit und Bewertung der für die Kostenbetrachtung berücksichtigten Größen Für die 4 Systeme (2 ⨯ RLT-Anlage, 2 ⨯ Fensterlüftung) werden die kapitalgebundenen Kosten, die bedarfsgebundenen Kosten und die betriebsgebundenen Kosten verglichen. Dabei dominieren die Investitionskosten für die zentrale RLT-Anlage mit 308.000 € bzw. deren Annuität der kapitalgebundenen Kosten (30.810 €/a). Die dezentrale RLT-Anlage ist deutlich teurer (Investitionskosten 925.000 €; Annuität der kapitalgebundenen Kosten 92.530 €/a). Ferner bedeutend ist der Vergleich der Annuität der bedarfsgebundenen Kosten (RLT-Anlage zentral 16.242 €/a; RLT-Anlage dezentral 12.060 €/a; dauerhafte Fenster-Kipplüftung 49.276 €/a), wo die Kosten für den Strom (beim Betrieb RLT-Anlage) und die Raumwärme verglichen werden. Hier zeigt sich eine große Einsparmöglichkeit für die RLT-Anlage durch effiziente Ventilatoren und die Wärmerückgewinnung. Dagegen ist die Größe der betriebsgebundenen Kosten, d.h. im Wesentlichen der Wartungskosten für die RLT-Anlage (zentral 1.120 €/a; dezentral 2.800 €/a), nachrangig. Im Vergleich spart die zentrale RLT-Anlage 31.914 €/a (bedarfsgebundene K. + betriebsgebundene K.) gegenüber der dauerhaften Fenster-Kipplüftung. Wird hier jedoch die Annuität der kapitalgebundenen Kosten berücksichtigt, erspart die zentrale RLT-Anlage lediglich 1.104 €/a. Die dezentrale RLT-Anlage erspart gegenüber der dauerhaften Fenster-Kipplüftung 34.416 €/a, unter Berücksichtigung der Annuität der kapitalgebundenen Kosten ist die dezentrale RLTAnlage sogar 58.114 €/a teurer als die dauerhafte Fenster-Kipplüftung. Als kostengünstigste Variante erweist sich die Stoßlüftung in den Pausen. Der Nachteil, dass der hygienisch akzeptable CO2-Leitwert von 1000 ppm im Mittel der Unterrichtseinheit nicht eingehalten werden kann, muss diese Variante unberücksichtigt lassen. Deutlich teurer als die Stoßlüftung in den Pausen erweist sich die dauerhafte Fenster-Kipplüftung, da aufgrund der Wärmeenergieverschwendung die Annuität der bedarfsgebundenen Kosten deutlich höher liegt. Zudem ist bei dieser Variante die Behaglichkeit nicht gegeben. Die Aussage der Masterarbeit, dass die günstigen bedarfsgebundenen Kosten (Wärme, Strom) für die RLT-Anlagen deren hohe kapitalgebundenen Kosten längerfristig ausgleichen, trifft jedoch nur auf die zentrale Anlagentechnik zu. Der zentralen RLT-Anlage ist aufgrund deren wesentlich geringeren Annuität der kapitalgebundenen Kosten der Vorzug vor der dezentralen Lüftungstechnik zu geben. Für die zentrale RLT-Anlage wird im Vergleich zu einer dauerhaften Fenster-Kipplüftung eine Amortisationsdauer von 9,32 Jahren angegeben, unter 4 Evaluation von Bestandsschulen Anhang D Berücksichtigung der Annuität der betriebsgebundenen Kosten errechnet sich die Amortisationsdauer zu 9,65 Jahren. Da ausschließlich eine RLT-Anlage eine hygienisch einwandfreie Luftqualität mit der geforderten Behaglichkeit liefert, ist sie einzusetzen. Wirtschaftlich interessant ist die zentrale RLTAnlage, da der Wartungsaufwand sowie die Anschaffungskosten geringer als bei der dezentralen Technik sind. Somit geht „eine klare Handlungsempfehlung“ des Autors zu einer zentralen RLT-Anlage. 6. Weitere Aspekte der Masterarbeit für eine ganzheitliche Kostenbetrachtung Es darf die Frage formuliert werden, ob der Autor alle für eine ganzheitliche Kostenbetrachtung relevanten Größen berücksichtigt hat. Aus der Erfahrung bei der Prüfung von verschiedenen Varianten von Lüftungssystemen im Rahmen der Prüfung von Bauplanungsunterlagen sind durchaus weitere Kostenpositionen beim Vergleich von RLT-Anlagen und Fensterlüftung im Schulbau zu betrachten: So können sich bei der Variante RLT-Anlage durch den benötigten Raum für Anlage und Luftverteilnetz Mehrkosten im Hochbau ergeben. Andererseits sind bei reiner Fensterlüftung die Heizwärmeversorgungsanlage, das Heizwärmeverteilnetz und die Heizkörper größer auszulegen. Diese Mehrkosten im Hochbau wurden vom Autor nicht berücksichtigt während er die höheren Verbrauchskosten für die Heizwärmeenergie dieser Variante einkalkuliert. Für eine Hybridlüftung sind ggf. Mehrkosten für motorische Fenster-/ Lüftungsflügel zu berücksichtigen. An der wesentlichen Aussage von Schlussbetrachtung und Resümee des Autors werden diese weiteren Aspekte, die in einer konkreten Bauplanung in jedem Fall individuell zu betrachten sind, nichts ändern. 7. Fazit aus der Masterarbeit Die RLT-Anlage ist im Schulbau die Lüftungsoption, die aus hygienischen und gesundheitstechnischen Gründen zielführend ist. Die zentrale RLT-Anlage erweist sich als wirtschaftlich attraktive Variante. Neubauschulen sollten daher i.d.R. mit dieser Vorzugsvariante von Beginn an geplant werden, da Umplanungen in einer fortgeschrittenen Planungsphase meist nur den Bau der deutlich teureren dezentralen Anlagentechnik erlauben. Ein Kritikpunkt an der Masterarbeit besteht darin, dass bei der Annuitäten-Betrachtung die betriebsgebundenen Kosten der RLT-Anlage nicht beachtet wurden. Statt 308.000 €: 33.034 € = 9,32 a müsste die Annuitäten-Rechnung korrekt lauten: 308.000 €: 31.914 € = 9,65 a. 5 Evaluation von Bestandsschulen Anhang D ⃝ Kostenbetrachtung aus der Prüfung von Bauplanungsunterlagen Um aktuelle Investitionskosten von Lüftungsanlagen zu ermitteln, wurden die im Referat Z MI (SenBauWohn) geprüften Bauplanungsunterlagen von Schulbauvorhaben der letzten Jahre gesichtet. Es sollte die Bandbreite ermittelt werden, in der spezifische Kosten für verschiedene Lüftungstechniken je nach Schulgröße zu erwarten sind. Dies erwies sich als schwierig, obwohl in einer Tabelle die Kosten gemäß DIN 276 dokumentiert werden sowie Daten zur BGF (Brutto-Geschossfläche) und zum BRI (Brutto-Rauminhalt) vorhanden sind. Tatsächlich sind jedoch die Schulkonzepte und -größen sowie die mechanisch belüfteten Bereiche von Projekten der zurückliegenden Jahren so verschieden, dass Quotienten aus geprüften Investitionskosten der RLT-Anlagen zur Brutto-Geschossfläche bis zum Faktor 5 (27 … 134 €/m²) auseinanderlagen. Das ist seriös so nicht vergleichbar. Sinnvoll wäre ein Bezug der Investitionskosten der RLT-Anlage zu deren Luftvolumenstrom. Letztere Größe ist jedoch in der Dokumentation nicht enthalten. Auch damit wäre noch kein Bezug zu den Betriebskosten möglich, um auch nur ansatzweise eine ganzheitliche Kostenbetrachtung zu ermöglichen. Künftig soll der Luftvolumenstrom der RLT-Anlage im Rahmen der Prüfung von Bauplanungsunterlagen dokumentiert werden, um perspektivisch spezifische Kostenauswertungen zu ermöglichen. ⑨ Schriftliche Anfrage im Abgeordnetenhaus Berlin (AH-Drs. 18 / 12816): „Schulbauten in Berlin – Rückblick in die 70er Jahre“ Bezüglich der aufgeworfenen Frage nach den Ursachen für das Versagen der Lüftungstechnik der Bildungszentren der 70er Jahre in Berlin (W) wird diese Schriftliche Anfrage aus dem Abgeordnetenhaus Berlin von 2017 betrachtet. Angesichts der bevorstehenden Berliner Schulbauoffensive fragte eine Abgeordnete nach der Veranlassung, den Erfahrungen und Problemen mit Schulbauten der 70er Jahre. Es folgt eine Kurzfassung der Beantwortung durch SenBJF vom Dezember 2017: In den 1970er Jahren wurden in Berlin-West 2 große Schulbauprogramme aufgelegt. „Zuerst das „Sonderprogramm Oberschulbau“ mit seinen 13 Mittelstufen- bzw. Bildungszentren (+ 2 weitere Gesamtschulen) und danach das sog. „OSZ-Programm“. Mit dem „Sonderprogramm Oberschulbau“ wurden Bildungszentren geschaffen, die die Zusammenfassung der drei Schulzweige (Haupt- und Realschule sowie Gymnasium) ebenso ermöglichte, wie die Integration von öffentlichen Einrichtungen.“ (Zitat aus Antwort zu Frage 1) „Ende der 1980er Jahre mussten diese [Bildungszentren] nach und nach geschlossen werden, da bei der Errichtung der Gebäude Asbest verwendet wurde.“ (Zitat aus Antwort zu Frage 2) Ersatzweise wurden für die Bildungszentren sog. Schuldörfer errichtet, die Bildungszentren wurden abgerissen. „Ursächlich für die seinerzeitige Schließung der Gebäude waren die Asbestbelastung und vielfach nicht funktionstüchtige Lüftungsanlagen.“ (Zitat der Antwort zu Frage 3) Das neu ausgerichtete Raumprogramm führte u.a. auch zur Errichtung innenliegender Räume mit ausschließlich künstlicher Belichtung und Belüftung. Aufgrund der negativen Erfahrungen wurde bei den ab 1976 errichteten Oberstufenzentren vom Einbau derartiger Unterrichtsbereiche bereits wieder abgesehen. „Dunkelräume“: „Aufgrund der hohen pädagogischen Anforderungen (Unterricht von 5 Kerngruppen im Gruppenverband, Möglichkeiten für Kleingruppenunterricht und Großgruppenunterricht für den halben Jahrgang) an die Flexibilität des Schulgebäudes war es notwendig, das gesamte Gebäude zu klimatisieren, da im Großgruppenunterricht durch das Zusammenschalten von mehreren Räumen Raumtiefen über 7,20 m notwendig waren, die eine natürliche Beund Entlüftung über die Fenster ausschloss. Bei normaler Klassenraumstruktur mussten also 6 Evaluation von Bestandsschulen Anhang D innenliegende Raumbereiche entstehen, die sog. „Dunkelräume“.“ (Zitat der Antwort zu Frage 9) Zusammenfassung der Erkenntnisse aus vorliegenden Betrachtungen Die Erkenntnisse aus den hier erfolgten Betrachtungen lassen sich kurz wie folgt festhalten: Im Sinne der Nutzerzufriedenheit wird von den Nutzern großer Wert auf zu öffnende Fenster gelegt, was auch für die Redundanz beim Betrieb von RLT-Anlagen unerlässlich ist. Der Betrieb von RLT-Anlagen darf einen Schalldruckpegel von 35 dB(A) nicht überschreiten. In der Heizperiode ist die Fenster-Stoßlüftung alle 20 Minuten aus wirtschaftlichen, hygienischgesundheitlichen, thermischen, energetischen und Behaglichkeitsgründen abzulehnen. Eine dezentrale RLT-Anlage ist bezüglich der Investitionskosten deutlich teurer als die zentrale Anlagentechnik. Auch die betriebsgebundenen Kosten, d.h. im Wesentlichen die Wartungskosten für die RLTAnlage, sind für eine zentrale RLT-Anlage günstiger. Der zentralen RLT-Anlage ist aufgrund deren wesentlich geringeren Annuität der kapitalgebundenen Kosten der Vorzug vor der dezentralen Lüftungstechnik zu geben. Für die zentrale RLT-Anlage wird im Vergleich zu einer dauerhaften Fenster-Kipplüftung eine Amortisationsdauer von unter 10 Jahren errechnet. Alle Fragen zu einer ganzheitlichen Kostenbetrachtung können nicht beantwortet werden, da nicht alle Größen bekannt sind und / oder verglichen werden konnten. Nur mit einer RLT-Anlage sind die hygienisch-gesundheitlichen Anforderungen ganzjährig einzuhalten. Neubauschulen sollten daher i.d.R. mit der Vorzugsvariante einer zentralen RLT-Anlage von Beginn an geplant werden. Einer Erhebung in Berlin zufolge haben sich die Gebäudenutzer an den betreffenden Standorten insgesamt sehr positiv zu den Ergebnissen der sanierten Gebäude (mit Lüftungsanlage) geäußert. Das Raumklima sowie die Nutzungsqualität der Räume haben sich deutlich verbessert. Für den Fall einer energetischen Sanierung und der Frage nach maschineller Lüftung ist eine Einzelfallbetrachtung erforderlich. Gebäudeautomation ist aus energetischer Sicht optimal, da sie den Nutzern ineffiziente Einflussmöglichkeiten nehmen kann. Individuelle Gebrauchsanweisungen für die Gebäudenutzung sind bereitzustellen. Ursächlich für die seinerzeitige Schließung der 1970er-Jahre-Bildungszentren waren die Asbestbelastung und vielfach nicht funktionstüchtige Lüftungsanlagen, wobei Detailfragen unbeantwortet bleiben. Es wird davon ausgegangen, dass die Probleme mit den Lüftungsanlagen auf mangelhafte oder unterbliebene Wartung zurückzuführen sind. 7