Lotterra Passivhaus, Grundstruktur und Entwurf

Was ist Lotterra Passivhaus ?
Lotterra
Passivhaus
hat
ein
neuartiges
Passivhauskonzept auf Basis eines gewöhnlichen
Massivhauses mit einer monolithischen Bauweise
entworfen. Ziel ist es dabei, die Vorteile eines
Passivhauses mit denen von Erdhäusern zu
verbinden. Das Konzept orientiert sich an den PassivErdhäusern von Robert Sengotta und stellt eine
ökologische Weiterentwicklung dieser Gebäude dar.
Lotterra Passivhaus berät private Bauherren
und vergibt Lizenzen für die gewerbliche Nutzung des
Konzepts.
Seit 2007 rentabel und voll funktionsfähig:
Passiv-Erdhaus von Robert Sengotta in Günzburg
(Zu empfehlen: Medienberichte auf Youtube)
Warum Passiv-Erdhäuser ?
Obwohl Erdhäuser noch ein Nischendasein pflegen, besitzen sie deutliche Vorteile gegenüber gewöhnlichen
Häusern:
Durch die anliegende Erdschicht an der Fassade und einem Übergang in eine Dachbegrünung wird das Haus vor
Sturm und Hagelschäden effektiv geschützt. Neben dem Witterungsschutz schützt die Erde außerdem Hauswand
und Abdichtung vor Temperaturschwankungen. Dies verlängert die Haltbarkeit der erwähnten Bauteile und sorgt
sowohl im Sommer als auch im Winter für angenehme Wohnraumtemperaturen.
Über die Lebensdauer des Gebäudes werden Kosten durch ein Entfallen der Fassadeninstandhaltung gespart.
Die Erde isoliert darüber hinaus Dach und Wandflächen des Gebäudes und bildet eine schalldichte Hülle um das
Gebäude. Das Wohngefühl in einem Erdhaus wird als behaglich und geborgen beschrieben.
Lohnenswert für Investoren und private Bauherren :
Die lange Lebensdauer von Hauswand und Dämmung, das Wohnklima, sowie ein hohes Energieeinsparpotential
machen Passiv-Erdhäuser als Investitionsobjekte interessant. Sie eignen sich z.B. als Einfamilienhaus (einzeln oder
in einem Verbund stehend), oder als außergewöhnliche Ferienunterkunft.
Erdhäuser lassen sich ideal in Hanglage realisieren, aber auch oberirdisch als eingeschossiges Wohngebäude mit
Erdanschüttung (und ggf. Wohnräumen im Keller) errichten.
Durch eine beim Passivhaus übliche große Fensterfront auf der Südseite und dem möglichen Einbau von
Oberlichtern können Innenräume durch Tageslicht ebenso effektiv wie bei konventionellen Häusern ausgeleuchtet
werden. Ein Flachdach fällt zudem günstiger aus als ein Steildach.
Erdhäuser lassen sich am besten in ländlichen Regionen verwirklichen. Die Erfahrung zeigt, dass die Chancen für
eine Baugenehmigung im äußersten Innenbereich als deklarierter „Übergang zur Natur“ am höchsten sind.
Lotterra Passivhaus, Grundstruktur und Entwurf
Was ist neu ?
Lotterra Passivhaus sieht die Verwendung von Glasschaumschotter in Kombination mit Erde in einem funktionalen Verbund
als Beispiel für eine ökologische Fassadendämmung von Passivhäusern. Diese Idee wurde bereits beim deutschen Patentund Markenamt in Form eines Schutzrechtes eingereicht.
Zusammen mit der Verwendung von Wärmedämmziegeln liegt der U Wert der Außenwand bei 0,108 und erreicht damit
(nach den Qualitätsanforderungen des Passivhaus Instituts) Passivhausniveau, wobei die Dämmwirkung der Erde
hinzukommt. Hierdurch sind langfristig hohe Einsparungen bei den Heizkosten und eine Vereinfachung der Gebäudetechnik
garantiert. (Gelingt sogar eine Verdichtung des Glasschaumschotters, verringert sich der U-Wert der Wand auf 0,103).
Auch durch die Verwendung von Porenbeton (nach Stand der Technik) können gemeinsam mit Glasschaumschotter die gleichen U-Werte erreicht werden.
Die Verwendung von Beton ist jedoch in Zeiten weltweiten Sandmangels aus ökologischer Sicht höchst bedenklich, weshalb sich Ziegel aus nachhaltiger
Sicht besser eignen, um die Menge von sandhaltigem Material im Hausbau möglichst gering zu halten.
Die Wahl von Glasschaumschotter als Dämmung hat dabei mehrere Gründe:
Aufgrund der aufwendigen Dämmmaßnahmen und/oder hohen Materialkosten einiger (modernen) Dämmstoffe für WDVS
fallen die Baukosten für Passivhäuser immer höher aus als bei gewöhnlichen Häusern.
Der Einbau des Schotters erfolgt jedoch schnell und unkompliziert, wodurch die Arbeitskosten der Dämmschichtinstallation,
verglichen mit WDVS (Verklebung, Verputzung) extrem verringert werden.
Das Konzept sieht vor, dass die Dämmung aus Glasschaumschotter von der Bodenplatte über die Kellerwände bis zum
Übergang von Mauer zu Flachdach im Erdgeschoss reicht. Hierdurch werden Wärmebrücken durchgehend vermieden.
Auch durch die Materialeigenschaften von Glasschaumschotter werden Baukosten gespart. Die Verwendung von
Glasschaumschotter unterhalb der Bodenplatte bringt hierbei viele Vorteile mit sich:
Durch eine extrem hohe Belastbarkeit dient Glasschaumschotter nicht nur als Dämmung, sondern ist vom DIBt zugleich als
Gründung unter der Bodenplatte zugelassen. Streifenfundamente entfallen. Gleichzeitig dient Glasschaumschotter als
Frostschürze, kapillarbrechende Schicht und ersetzt bei vorgeschriebenem Einbau mit einem Geotextil die
Sauberkeitsschicht. Des Weiteren dient die Dämmung als Dränschicht und leitet Wasser direkt an die Ringdrainage.
Herkömmliche Dämmplatten besitzen meist bessere Lambda-Werte (schlechte Wärmeleitfähigkeit), die beim
Glasschaumschotter durch eine größere Dämmstärke kompensiert werden muss. Allerdings gilt Glasschaumschotter als
frostsicher und unverrottbar, wodurch die Lebensdauer des Dämmstoffes als endlos angesehen werden kann.
Altglas dient dabei als Grundlage für das schadstofffrei Endprodukt Glasschaumschotter. Seine vollständige
Recyclingfähigkeit bei einem Rückbau und die Haltbarkeit machen den Stoff trotz hohem Energieverbrauch bei der
Herstellung sehr ökologisch, während die meisten Dämmplatten aus WDVS kompliziert aufbereitet werden müssen. Bisher
ist bei vielen Dämmplatten die thermische Verwertung in Müllverbrennungsanlagen rentabler als die Wiederverwertung nach
Ablauf der Lebensdauer.
In Kombination mit der Verwendung von Ziegeln entsteht ein sehr ökologisches und nachhaltiges Gebäude mit einem
gesunden Raumklima, beispielsweise in Ergänzung mit einem Lehmputz im Wohnraum, welcher Krankheitserreger bindet
und wie der Ziegel durch seine diffusionsoffene Eigenschaft Feuchtigkeit reguliert. Demnach zeigen bisherige
bauphysikalische Berechnungen, dass Feuchtigkeitsprobleme und Schimmel im Passiverdhaus auf allen Stockwerken in
Verbindung mit der beim Passivhaus standardmäßigen Belüftungsanlage (KWL) nicht zu befürchten sind.
Lotterra Passivhaus: Querschnitt
Flur
3.85 m²
Arbeiten
12.50 m²
Garderobe/Flur
11.64 m²
Heizungskeller
25.07 m²
Lager
1.88 m²
WC
2.77 m²
Raum
25.41 m²
Wohnen
26.95 m²
Bad 2
8.44 m²
Bad 1
9.15 m²
Flur
21.89 m²
Schlafen
20.64 m²
Schlafen
20.64 m²
Terrasse
46.89 m²
EG
UG
M. 1:100
Projektidee: Daniel Frangenberg
Lotterra Passivhaus
Projektentwurf/Grundriss
Zeichner: Christiane Pankraz
Architekturstudentin
u-wert.net
Alle Angaben ohne Gewähr
Wand EG
Außenwand, U=0,107 W/m²K
erstellt am 9.3.2017
Wärmeschutz
Feuchteschutz
Hitzeschutz
U = 0,107 W/m²K
Trocknet 44 Tage
Tauwasser: 175 g/m²
Bauteil grenzt an Erdreich:
TAV und Phase nicht relevant.
Wärmekapazität innen: 162 kJ/m²K
EnEV Bestand*: U<0,3 W/m²K
sehr gut
mangelhaft sehr gut
mangelhaft sehr gut
mangelhaft
außen
5
450
4
3
3
425
2
10
1
innen
4 Misapor Standard 10/75 (450 mm)
5 Erdreich
1 Klimasan-S (10 mm)
2 Poroton T7 (425 mm)
3 Bitumendickbeschichtung
Dämmwirkung einzelner Schichten und Vergleich mit Richtwerten
Für die folgende Abbildung wurden die Wärmedurchgangswiderstände (d.h. die Dämmwirkung) der einzelnen Schichten in
Millimeter Dämmstoff umgerechnet. Die Skala bezieht sich auf einen Dämmstoff der Wärmeleitfähigkeit 0,040 W/mK.
Klimasan-S
Poroton T7 (ab 2008)
0
20
40
N
DI
08
41
m
är
W
60
80
u
ch
es
Misapor Standard 10/75
100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380
95
5
au
nd
0,1
,2
ub esta au ,25
=
0
e
N
0
40
ub
B
U=
sU
55
14 EV
Ne . U=
au
fW
V
H
K
n
6
W
n
E
f
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r
au
te
En
E
uK
ub
-Li
En zelm uba
e
3
N
Ein Ne
W
f
K
O
tzV
Äquivalente
Dämmstoffdicke
(WLS 040)
Raumluft:
20,0°C / 50%
Außenluft:
-1,0°C / 100%
sd-Wert: 154,0 m
Oberflächentemp.: 19,4°C / -0,9°C
U=
us
a
ivh
ss
mm
0,1
Pa
Dicke:
88,8 cm
Gewicht:
300 kg/m²
Wärmekapazität: 280 kJ/m²K
*Vergleich mit dem Höchstwert gemäß EnEV 2014/2016 für erstmaligen Einbau, Ersatz oder Erneuerung von Wänden gegen unbeheizte Räume oder
Erdreich (Anlage 3, Tabelle 1, Zeile 5a).
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Wand EG, U=0,107 W/m²K
Temperaturverlauf
Temperaturverlauf
Temperatur
Taupunkt
Tauwasser
20
18
1
2
3
4
Temperatur [°C]
16
1
2
3
4
14
12
10
8
Klimasan-S (10 mm)
Poroton T7 (425 mm)
Bitumendickbeschichtung
Misapor Standard 10/75 (450 mm)
6
4
2
0
-2
0
Innen
100 200 300 400 500 600 700 800 900
[mm]
0°C Außen
Verlauf von Temperatur und Taupunkt innerhalb des Bauteils. Der Taupunkt kennzeichnet die Temperatur, bei der
Wasserdampf kondensieren und Tauwasser entstehen würde. Solange die Temperatur des Bauteils an jeder Stelle über der
Taupunkttemperatur liegt, entsteht kein Tauwasser. Falls sich die beiden Kurven berühren, fällt an den Berührungspunkten
Tauwasser aus.
Schichten (von innen nach außen)
#
1
2
3
4
5
Material
λ
[W/mK]
Wärmeübergangswiderstand*
Klimasan-S
Poroton T7 (ab 2008)
Bitumendickbeschichtung
Misapor Standard 10/75
Wärmeübergangswiderstand*
Erdreich
88,8 cm Gesamtes Bauteil
1 cm
42,5 cm
0,3 cm
45 cm
0,077
0,070
0,170
0,150
R
[m²K/W]
0,130
0,130
6,071
0,018
3,000
0,000
9,350
Temperatur [°C]
min
max
19,4
20,0
19,2
19,4
5,8
19,2
5,7
5,8
-0,9
5,7
-1,0
-0,9
-1,0
-1,0
Gewicht
[kg/m²]
3,0
233,8
3,1
60,8
151,0
300,7
*Wärmeübergangswiderstände gemäß DIN 6946 für die U-Wert-Berechnung. Für Feuchteschutz und Temperaturverlauf
wurden Rsi=0,25 und Rse=0,04 gemäß DIN 4108-3 verwendet.
Oberflächentemperatur innen (min / mittel / max):
Oberflächentemperatur außen (min / mittel / max):
19,4°C
-0,9°C
19,4°C
-0,9°C
19,4°C
-0,9°C
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Wand EG, U=0,107 W/m²K
Feuchteschutz
Diese Berechnung wurde mit einem benutzerdefinierten Klima für die Tauperiode durchgeführt, das von der
DIN 4108-3 abweicht.
Für diese Berechnung angenommen:
innen:
20°C
50%
außen:
-1°C
100%
In der DIN 4108-3 gefordert:
innen:
20°C
50%
außen:
-5°C
80%
Während der winterlichen Tauperiode von 90 Tagen fallen in diesem Bauteil insgesamt 0,175 kg Tauwasser pro
Quadratmeter an. Diese Menge trocknet im Sommer innerhalb von 44 Tagen ab (Verdunstungsperiode gemäß DIN
4108-3:2014-11).
#
Material
1
2
3
4
1 cm
42,5 cm
0,3 cm
45 cm
88,8 cm
sd-Wert
[m]
0,06
2,12
150,00
1,80
153,98
Klimasan-S
Poroton T7 (ab 2008)
Bitumendickbeschichtung
Misapor Standard 10/75
Gesamtes Bauteil
Tauwasser
[kg/m²]
[Gew.-%]
0,17
0,17
Gewicht
[kg/m²]
3,0
233,8
3,1
60,8
300,7
Tauwasserebenen
1
Tauwasser: 0,17 kg/m² Trocknungsdauer: 44 Tage
Betroffene Schichten: Bitumendickbeschichtung, Poroton T7 (ab 2008)
Luftfeuchtigkeit
Die Oberflächentemperatur der Wandinnenseite beträgt 19,4 °C was zu einer relativen Luftfeuchtigkeit an der Oberfläche von
52% führt. Unter diesen Bedingungen sollte nicht mit Schimmelbildung zu rechnen sein.
Das folgende Diagramm zeigt die relative Luftfeuchtigkeit innerhalb des Bauteils.
Relative Luftfeuchtigkeit in %
Sättigungsgrenze
Tauwasser
Relative Luftfeuchtigkeit [%]
100
90
1
2
3
4
80
1
2
3
4
70
60
50
Klimasan-S (10 mm)
Poroton T7 (425 mm)
Bitumendickbeschichtung
Misapor Standard 10/75 (450 mm)
40
30
20
1
10
0
0
Innen
100 200 300 400 500 600 700 800 900
[mm]
0°C Außen
Bitte beachten Sie: DIN 4108-3 ist auf diese Konstruktion nicht anwendbar. Um den Feuchteschutz dennoch zu untersuchen,
wurde ein eigenes, an die DIN 4108-3 angelehntes, Berechnungsverfahren verwendet. Weitere Hinweise im Eingabeformular
unter 'Feuchteschutz'.
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