Short description
(German)
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Dieses Pilot- und Demonstrationsprojekt zeigt neue Wege für die kosteneffiziente Sanierung von Mehrfa-milienhäusern zu „nearly zero energy“ Gebäuden auf. Kernkomponenten sind multifunktionale Fassaden-elemente, welche zusätzlich zu Isolation und Fenstern mit integrierter Komfortlüftung gleichzeitig sowohl Stromerzeugung mit Photovoltaik als auch Bereitstellung und Verteilung der Heizwärme beinhalten. Der hohe Grad an Vorfertigung ermöglicht eine werkskontrollierte wärmebrückenfreie Konstruktion, sowie einen Renovationsprozess ohne Gerüst und praktisch ohne Eingriffe im Innern des Gebäudes. Dies spart nicht nur Zeit und Kosten, sondern reduziert auch die Belastung der Bewohner durch den Bauprozess. Intelli-gente Regelung der Wärmepumpe und der Heizwärmeverteilung ermöglichen eine optimale Bewirtschaf-tung der thermischen Masse und Trägheit der Aussenwand.
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Short description
(English)
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This pilot and demonstration project shows new ways of cost-effectively renovating multi-family homes into “nearly zero energy” buildings. The key components are multifunctional facade elements which, in addition to insulation and windows with integrated comfort ventilation, also include photovoltaic power generation and the supply and distribution of heating heat. The high degree of prefabrication enables factory-controlled, thermal-bridge-free construction, as well as a renovation process that requires no scaffolding and virtually no intervention inside the building. This not only saves time and money, but also reduces the impact of the construction process on residents. Intelligent control of the heat pump and heat distribution enables optimum management of the thermal mass and inertia of the exterior wall.
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Short description
(French)
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Ce projet pilote et de démonstration montre de nouvelles voies pour la rénovation rentable de maisons multifamiliales en bâtiments « nearly zero energy ». Les composants clés sont des éléments de façade multifonctionnels qui, en plus de l'isolation et des fenêtres avec ventilation de confort intégrée, comprennent également la production d'électricité photovoltaïque ainsi que la fourniture et la distribution de chaleur de chauffage. Le haut degré de préfabrication permet une construction sans ponts thermiques, contrôlée en usine, ainsi qu'un processus de rénovation sans échafaudage et pratiquement sans intervention à l'intérieur du bâtiment. Cela permet non seulement d'économiser du temps et de l'argent, mais aussi de réduire les nuisances du processus de construction pour les habitants. Une régulation intelligente de la pompe à chaleur et de la distribution de chaleur permet une gestion optimale de la masse thermique et de l'inertie du mur extérieur.
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Final report
(German)
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Um die Ziele der Energiestrategie zu erreichen, muss die energiewirksame Renovationsrate von Gebäuden im Bestand deutlich erhöht werden. Sowohl die Mustervorschriften der Kantone (MuKEn) als auch die Europäischen Direktiven fordern zudem nicht nur einen geringen Verbrauch, sondern auch die Produktion von Energie vor Ort. Diese Forderungen schlagen sich nieder in „nearly zero energy“ Konzepten, in welchen Gebäude zu Prosumern werden. Genau hier setzt das Projekt ProsumerSkin mit einer innovativen Komplettlösung an. Dazu wurde ein MFH mit Baujahr 1964 mit einem neuartigen, kostengünstigen Lösungsansatz zu einem „nearly zero energy“ Gebäude renoviert. Die Kernkomponenten dieses Konzeptes sind multifunktionale Fassadenelemente, welche zusätzlich zur Wärmedämmung und Fenstern mit integrierter Komfortlüftung gleichzeitig sowohl Stromerzeugung mit Photovoltaik als auch Bereitstellung und Verteilung der Heizwärme beinhalten. Die Niedertemperatur-Heizwärmeverteilung wurde über die Anbringung einer aussenliegenden Wandheizung auf das bestehende Mauerwerk realisiert. Um die Wandheizung möglichst grossflächig zu installieren und um Wärmebrücken zu reduzieren, wurden die bestehenden Balkone demontiert und über die gesamte Südwestfassade ein thermisch entkoppelter Wintergarten errichtet. Gegenüber dem Zustand vor der Renovation werden Wärmebedarf und Vorlauftemperaturen stark reduziert und mit effizienten Aussenluft-Wärmepumpen kombiniert. Durch die thermische Aktivierung der Aussenwand steht ein grosser Wärmespeicher zur Verfügung, welcher für die Kombination PV und Wärmepumpe einen hohen Eigenverbrauch und damit eine wirtschaftlich attraktive Lösung ermöglicht. Ein weiterer grosser Vorteil dieser Art von Sanierung ist, dass die Bewohner dabei in den Wohnungen bleiben können, was die Akzeptanz steigert. Aufgrund der Insolvenz der Generalunternehmung sowie sechs weiteren Firmen, welche an der Renovierung beteiligt waren, konnten nicht alle Projektziele erreicht werden. Die endgültige Regelung und das Monitoring gingen im Mai 2024 in Betrieb, weshalb sich nur wenig Detailliertes über die Verbrauchsdaten aussagen lässt. Die Wandheizung ist jedoch seit der Heizsaison 21/22 in Betrieb. Bestehende Radiatoren wurden nicht ausser Betrieb gesetzt, da der Komfort in den Bädern sonst nicht eingehalten werden konnte. Hier wurden zudem Radiatoren mit grösserer Oberfläche installiert, um mit geringer Vorlauftemperatur genügend Wärme an die Räume abzugeben. Aufgrund der Tatsache, dass alle Radiatoren noch angeschlossen sind, können die Bewohner die Raumtemperaturen, welche im Winter zwischen komfortablen 22 °C und 25 °C liegen, in einem bestimmten Mass individuell anpassen. Die Temperaturregelung der Wandheizung kann von den Bewohnern nicht beeinflusst werden, sondern erfolgt in Abhängigkeit von der Aussentemperatur und der vorgegeben Heizkurve. Sie können jedoch bei Bedarf die Durchflussmenge der Wandheizung durch den Hauswart anpassen lassen. Die Anpassung ist jedoch nicht ganz trivial, da die Heizkreise meist mehrere Räume mit Wärme versorgen und somit die Änderungen gegebenenfalls auch andere Räume beeinflussen. Die eingesetzten Propan-Wärmepumpen liefen gut, mit Ausnahme von einem Gerät, das wiederholt Probleme bereitete und daher im Frühjahr 2024 getauscht werden musste. Das MFH produziert mit etwa 60'000 kWh PV-Strom etwa netto so viel wie es aus dem Netz bezieht, respektive zweidrittel des Gesamtbedarfs. Da in einem Gebäudeteil keine zentrale Lüftung vorhanden war, setzte man dort auf innovative Fenster, welche eine Lüftung mit Wärmerückgewinnung in den Fensterrahmen haben. Das Monitoring zeigte, dass diese Funktion von den Bewohnern selten genutzt wird. Als Grund hierfür werden störende Betriebsgeräusche genannt. Dadurch sind die CO2-Konzentrationen vor allem nachts deutlich höher als in dem Gebäudeteil mit zentraler Lüftung.
Related documents
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Final report
(English)
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In order to achieve the goals of the energy strategy, the energy-efficient renovation rate of existing buildings must be significantly increased. Both the model regulations of the cantons (MuKEn) and the European directives also require not only low consumption, but also the production of energy on site. These requirements are reflected in ‘nearly zero energy’ concepts in which buildings become prosumers. This is precisely where the ProsumerSkin project comes in with an innovative complete solution. An apartment block built in 1964 was renovated into a ‘nearly zero energy’ building using a new, cost-effective approach. The core components of this concept are multifunctional façade elements which, in addition to thermal insulation and windows with integrated comfort ventilation, simultaneously generate electricity with photovoltaics and provide and distribute heating energy. The low-temperature heat distribution was realised by attaching external wall heating to the existing masonry. In order to install the wall heating over as large an area as possible and to reduce thermal bridges, the existing balconies were dismantled and a thermally decoupled conservatory was built over the entire south-west façade. Compared to the situation before the renovation, the heat requirement and flow temperatures were greatly reduced and combined with efficient outside air heat pumps. The thermal activation of the exterior wall provides a large heat store, which enables a high level of self-consumption for the combination of PV and heat pump, making it an economically attractive solution. Another major advantage of this type of refurbishment is that the residents can remain in their flats, which increases acceptance. Due to the insolvency of the general contractor and six other companies involved in the renovation, not all project goals could be achieved. The final control and monitoring system went into operation in May 2024, which is why little can be said in detail about the consumption data. However, the wall heating has been in operation since the 21/22 heating season. Existing radiators were not taken out of operation, as the comfort level in the bathrooms could not otherwise be maintained. Radiators with a larger surface area were also installed here in order to provide sufficient heat to the rooms with a low flow temperature. The fact that all radiators are still connected allows the residents to individually adjust the room temperatures, which are between a comfortable 22 °C and 25 °C in winter, to a certain extent. The residents cannot influence the temperature control of the external wall heating, which is regulated depending on the outside temperature. However, they can work with the caretaker to see whether it is possible to adjust the flow rate. This is not entirely trivial, as a heating circuit usually covers several rooms. The propane heat pumps used ran well, with the exception of one appliance that kept causing problems and therefore had to be replaced in spring 2024. With around 60,000 kWh of PV electricity, the apartement block produces about as much net as it draws from the grid, or two-thirds of the total demand. As there was no centralised ventilation in one part of the building, innovative windows were used, which have ventilation with heat recovery in the window frames. The monitoring showed that this function is rarely used by the residents. Disturbing operating noises are cited as the reason for this. As a result, the CO2 concentrations are significantly higher than in the part of the building with centralised ventilation, especially at night.
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Final report
(French)
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Afin d'atteindre les objectifs de la stratégie énergétique, le taux de rénovation énergétique des bâtiments existants doit être considérablement augmenté. Les règlements types des cantons (MuKEn) et les directives européennes exigent non seulement une faible consommation, mais aussi la production d'énergie sur place. Ces exigences se traduisent par des concepts de « quasi zéro énergie » dans lesquels les bâtiments deviennent des prosommateurs. C'est précisément là que le projet ProsumerSkin intervient avec une solution complète et innovante. Un immeuble construit en 1964 a été rénové en un bâtiment à énergie quasi nulle grâce à une nouvelle approche rentable. Les éléments centraux de ce concept sont des éléments de façade multifonctionnels qui, en plus de l'isolation thermique et des fenêtres avec ventilation de confort intégrée, produisent simultanément de l'électricité grâce à l'énergie photovoltaïque et fournissent et distribuent de l'énergie de chauffage. La distribution de chaleur à basse température a été réalisée en attachant un chauffage mural externe à la maçonnerie existante. Afin d'installer le chauffage mural sur une surface aussi grande que possible et de réduire les ponts thermiques, les balcons existants ont été démontés et un jardin d'hiver découplé thermiquement a été construit sur l'ensemble de la façade sud-ouest. Par rapport à la situation qui prévalait avant la rénovation, les besoins en chaleur et les températures de départ ont été considérablement réduits et combinés à des pompes à chaleur efficaces pour l'air extérieur. L'activation thermique du mur extérieur constitue un important réservoir de chaleur qui permet un niveau élevé d'autoconsommation pour la combinaison de l'énergie photovoltaïque et de la pompe à chaleur, ce qui en fait une solution économiquement attrayante. Un autre avantage majeur de ce type de rénovation est que les résidents peuvent rester dans leurs appartements, ce qui augmente l'acceptation. En raison de l'insolvabilité de l'entrepreneur général et de six autres entreprises impliquées dans la rénovation, tous les objectifs du projet n'ont pas pu être atteints. Le système final de contrôle et de surveillance a été mis en service en mai 2024, c'est pourquoi il n'y a pas grand-chose à dire sur les données de consommation. Cependant, le chauffage mural fonctionne depuis la saison de chauffage 21/22. Les radiateurs existants n'ont pas été mis hors service, car le niveau de confort dans les salles de bains ne pouvait pas être maintenu autrement. Des radiateurs d'une plus grande surface ont également été installés ici afin de fournir suffisamment de chaleur aux pièces à faible température de départ. Le fait que tous les radiateurs soient encore connectés permet aux résidents de régler individuellement la température des pièces, qui se situe entre 22 °C et 25 °C en hiver, dans une certaine mesure. Les résidents ne peuvent pas influencer le contrôle de la température du chauffage mural extérieur, qui est régulé en fonction de la température extérieure. Ils peuvent toutefois voir avec le concierge s'il est possible d'ajuster le débit. Ce n'est pas une mince affaire, car un circuit de chauffage couvre généralement plusieurs pièces. Les pompes à chaleur au propane utilisées ont bien fonctionné, à l'exception d'un appareil qui n'a cessé de poser des problèmes et qui a donc dû être remplacé au printemps 2024. Avec environ 60 000 kWh d'électricité photovoltaïque, l'immeuble produit à peu près autant d'électricité nette qu'il n'en tire du réseau, soit deux tiers des besoins totaux. Comme il n'y avait pas de ventilation centralisée dans une partie du bâtiment, des fenêtres innovantes ont été utilisées, qui disposent d'une ventilation avec récupération de chaleur dans les cadres des fenêtres. Le suivi a montré que cette fonction est rarement utilisée par les résidents. Les bruits de fonctionnement gênants en sont la cause. Par conséquent, les concentrations de CO2 sont nettement plus élevées que dans la partie du bâtiment dotée d'une ventilation centralisée, surtout la nuit.
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