Planung, Errichtung und Betrieb eines - E

Planung, Errichtung und Betrieb eines Einfamilienhauses
mit Plus-Energie-Technik
Abbildung 1: Die BauherrInnen vor dem Gebäude – die Energie für das Elektromobil ist im
jahresbilanzierten Energieüberschuss mehrfach enthalten (Quelle: Burkhard Schulze Darup)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
1
Vorwort
Das Lehr- und Lernmaterial „Planung, Errichtung und Betrieb eines Einfamilienhauses mit
Plus-Energie-Technik“ basiert auf einem authentischen Fallbeispiel. Das Gebäude steht in
Erlangen (D) und wurde von den Architekten Dr. Burkhard Schulze Darup und Dipl.-Ing.
Benjamin Wimmer geplant. Zu diesem Gebäude gibt es nicht nur eine ausgezeichnete
Dokumentation der Planungs- und Errichtungsphase, sondern auch einen Blog des
Hauseigentümers, Herrn Prof. Dr. Martin Hundhausen, in dem die monatlichen PV-Erträge
abrufbar sind. Studierende erhalten so die Möglichkeit, interdisziplinär und entlang des
konkreten Baugeschehens zu arbeiten.
Die Entwicklung offener Lehrunterlagen (open educational resources) steht so gut wie immer
vor der Herausforderung, zum einen fachlich geeignete, zum anderen aber auch frei
zugängliche Inhalte wie Pläne, Daten und Bilder für Lehrzwecke zur Verfügung gestellt zu
bekommen. In diesem Fall gelang beides. Unser besonderer Dank gilt daher jenen
Personen, die dies ermöglicht haben:
Herrn Dr. Burkhard Schulze Darup, der dieses Gebäude gemeinsam mit Dipl.-Ing. Benjamin
Wimmer geplant hat und Autor dieses Textes ist, sowie Herrn Prof. Dr. Martin Hundhausen
als Bauherr und Hauseigentümer.
Nicht zuletzt möchten wir uns bei allen ExpertInnen, Lehrenden und SchülerInnen bedanken,
die mit zahlreichen Gesprächen und Anregungen in der Erprobungsphase der
Lernmaterialien zum Gelingen dieses Projektes beigetragen haben.
Dr. Katharina Zwiauer
für das Projektteam
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
2
Inhaltsverzeichnis
1.
Einleitung............................................................................................................................. 5
2.
Grundlagen für das Plus-Energie-Gebäude ....................................................................... 6
3.
4.
5.
2.1
Objektbeschreibung ..................................................................................................... 6
2.2
Was waren die Bauherrenwünsche?........................................................................... 6
2.3
Ziele des Plus-Energie-Konzepts ................................................................................ 7
2.4
Wie sieht der künftige energetische Neubaustandard aus? ....................................... 7
Gebäudedaten im Überblick ............................................................................................... 9
3.1
Das Beispielgebäude im Vergleich.............................................................................. 9
3.2
Wand ............................................................................................................................ 9
3.3
Dach ........................................................................................................................... 10
3.4
Bodenplatte ................................................................................................................ 10
3.5
Fenster ....................................................................................................................... 10
3.6
Gebäudetechnik ......................................................................................................... 10
Planung und Entwicklung des Bau- und Energiekonzeptes ............................................ 11
4.1
Integrale Planung am Beispiel eines Einfamilien-Plus-Energie-Gebäudes.............. 11
4.2
Entwicklung des Baukonzeptes – städtebauliche Rahmenbedingungen ................. 12
4.3
Entwicklung des Baukonzeptes – Raumprogramm .................................................. 12
4.4
Energiekonzept .......................................................................................................... 14
Gebäudehülle .................................................................................................................... 16
5.1
Außenwand ................................................................................................................ 16
5.1.1
Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-EnergieGebäude............................................................................................................................ 18
5.2
Dach ........................................................................................................................... 20
5.2.1
Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-EnergieGebäude............................................................................................................................ 21
5.3
Bodenplatte und Kellerdecke..................................................................................... 23
5.3.1
Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-EnergieGebäude............................................................................................................................ 25
5.4
Fenster ....................................................................................................................... 26
5.4.1
5.5
Wärmebrückenoptimierung ....................................................................................... 29
5.5.1
5.6
Detaillierte Darstellung der Fenster im Plus-Energie-Gebäude ........................ 26
Detaillierte Darstellung der Wärmebrückensituation im Plus-Energie-Gebäude
29
Luft- und Winddichtheit .............................................................................................. 30
5.6.1
Detaillierte Darstellung der Luftdichtheit im Plus-Energie-Gebäude ................. 31
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
3
6.
Haustechnik ...................................................................................................................... 34
6.1
Lüftung ....................................................................................................................... 34
6.1.1
6.2
Detaillierte Darstellung der Lüftung im Plus-Energie-Gebäude ........................ 34
Wärmeversorgung – Heizung und Warmwasserversorgung .................................... 37
6.2.1
Beschreibung des ausgeführten Heizsystems im Plus-Energie-Gebäude ....... 38
6.3
Strom.......................................................................................................................... 39
6.4
Plus-Energie-Konzept ................................................................................................ 40
7.
Ergebnisse, Komfort und Nutzerverhalten ....................................................................... 52
8.
Abbildungsverzeichnis ...................................................................................................... 53
9.
Tabellenverzeichnis .......................................................................................................... 55
Impressum ................................................................................................................................ 56
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
4
1. Einleitung
Die Entwicklung der Urbanisierung im 20. und 21. Jahrhundert beeinflusst immer stärker
auch unsere Gebäude. Freistehende Einfamilienhäuser sind keine Siedlungsform, die weiter
forciert werden sollte, weil sie eine nachhaltige Siedlungsentwicklung erschweren: großer
Platzbedarf, aufwendige Erschließung und hoher Versiegelungsgrad, Anschluss an
öffentlichen Verkehr wirtschaftlich kaum möglich. Dennoch soll hier die Idee eines PlusEnergie-Gebäudes aus Gründen der Einfachheit am Beispiel eines Einfamilienhauses
gezeigt werden.
Es gibt derzeit keine allgemein anerkannte Regel der Technik, die ein Plus-Energie-Gebäude
klar definiert. Im folgenden Beispiel wird ein Gebäude gezeigt, das in einer Jahresbilanz
mehr Energie produziert, als es für seinen Betrieb benötigt. Das bedeutet aber nicht, dass
das Gebäude zu jedem Zeitpunkt genug Energie produziert, um den Bedarf zu decken.
Derartige Gebäude brauchen daher die Anbindung an Energienetze, in die überschüssige
Energie eingespeist und aus denen bei Bedarf Energie bezogen werden kann. Der
Energieaufwand für die Herstellung des Gebäudes wird in der Betrachtung nicht
berücksichtigt.
Plus-Energie-Gebäude werden in Zukunft eine wichtige Rolle spielen, da die der Sonne
zugewandten Flächen eines Gebäudes ein wesentliches Potenzial für die Energiegewinnung
darstellen, das es optimal zu nutzen gilt. Die Energienetze werden damit zu „Smart Grids“,
das bedeutet, dass das Management der Energiesysteme zu einer wichtigen Aufgabe wird.
Energieeinspeisung, -speicherung und -verteilung müssen so abgestimmt werden, dass der
Bedarf zu jeder Zeit gedeckt wird. Dieses Konzept ermöglicht die optimale Nutzung vieler
verschiedener erneuerbarer Energieformen und ist die Alternative zum weiteren Ausbau
großer Kraftwerke.
Tipp …
Für Lernende wurde eine Sequenzierung dieser Gesamtdarstellung in Lernbausteine
vorgenommen. Die einzelnen Lernbausteine können unter http://www.e-genius.at/teamlernbausteine/plus-energie-gebaeude heruntergeladen werden. Sie enthalten zusätzlich zum
Lesetext Aufgabenstellungen und didaktische Vorschläge, sowohl Wissensfragen als auch
lernaktivierende, zum selbständigen und eigenverantwortlichen Arbeiten animierende
Aufgaben. Das Durcharbeiten des Lesetextes ist jeweils Voraussetzung für die Lösung der
Aufgaben. Alle Lernbausteine sind in sich abgeschlossen, wodurch auch die Integration von
Teilaspekten in unterschiedliche Lehr- und Lernsituationen ermöglicht wird.
Sämtliche Aufgaben zum Fallbeispiel können auch in einem Online-Lernpfad bearbeitet
werden (http://www.e-genius.at/team-lernbausteine/plus-energie-gebaeude/online-lernpfad).
Zur Erleichterung der Aufgabenbewältigung stehen alle erforderlichen Grafiken, Pläne und
Bilder entsprechend den Nutzungsbedingungen auf http://www.e-genius.at/teamlernbausteine/plus-energie-gebaeude/hilfsmittel zur freien Verfügung.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
5
2. Grundlagen für das Plus-Energie-Gebäude
2.1
Objektbeschreibung
Das Beispielgebäude wurde in einem Wohngebiet gebaut, in dem ein Teil der Grundstücke
für hocheffiziente Gebäude reserviert war, das heißt, im Bebauungsplan war verpflichtend
ein Teil für Passivhäuser vorgeschrieben.
Das Bebauungsplankonzept sah vor allem Einfamilienhausbebauung vor. Es erfolgte eine
Optimierung der Gebäudeausrichtung aus energetischer Sicht, sodass durchweg eine sehr
günstige Süd- bis Südsüdwestausrichtung für die Gebäude ermöglicht wurde.
In diesem neuen Wohngebiet wurde ein zweigeschoßiges Einfamilienhaus mit 138 m2
beheizter Wohnfläche als Plus-Energie-Haus errichtet.
Abbildung 2: Ansicht der Südfassade (Quelle: Burkhard Schulze Darup)
2.2
Was waren die Bauherrenwünsche?
Der Bauherr wünschte sich ein Gebäude mit hohem Nutzungskomfort und einem
zukunftsfähigen Energiestandard, das in der Bilanz mehr Energie bereitstellt, als im
Gebäude verbraucht wird.
Als Grundlage dafür sollte der Passivhaus-Standard dienen, gekennzeichnet durch
optimierte Gebäudegeometrie und Ausrichtung, Konstruktionen für die Gebäudehülle mit
hervorragendem Wärmeschutz in Verbindung mit hochwertigen Fenstern. Das
Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung war obligatorisch, und die Gebäudetechnik sollte
nicht nur für die Bereitstellung des Heizwärmebedarfs (HWB) dienen, sondern ein Konzept
umfassen, das die Plus-Energie-Bilanz ermöglicht.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
6
2.3
Ziele des Plus-Energie-Konzepts
Zum Zeitpunkt der Planung war – und dies ist auch heute noch der Fall – keine offizielle
Definition von Plus-Energie-Konzepten gegeben. Der Ansatz der Planung war sehr
pragmatisch:
Auf der Bedarfsseite sollte für die Bereiche Heizen, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom
der Energiebedarf minimiert werden. Das Heizsystem sollte einfach und primärenergetisch
günstig sein. Auf der Versorgungsseite wurde eine Maximierung des Energieertrags aus
erneuerbaren Energien angestrebt. Die erneuerbaren Erträge sollten deutlich höher liegen
als der Bedarf für Wärme, Strom und Elektromobilität.
Grundsätzliches …
… zur Planung eines zukunftsfähigen Gebäudes
Der Anspruch, ein Gebäude zu planen, das für viele Jahre gut nutzbar bleibt, erfordert
Weitsicht bei der Festlegung des Konzepts, der Standards und Konstruktionen. Das
Grundrisskonzept sollte unterschiedliche Nutzungen zulassen, sodass verschiedenen
Anforderungen und Bewohnerstrukturen entsprochen werden kann.
Die Rohbaukonstruktion muss so ausgelegt sein, dass eine hohe Dauerhaftigkeit ohne
erneute Maßnahmen gegeben ist, gegebenenfalls verbunden mit der Möglichkeit, ohne
Änderung der Tragstrukturen mit einfachen Maßnahmen Veränderungen im Gebäude zu
ermöglichen, z. B. die Einrichtung einer barrierefreien Nasseinheit.
Die energetisch relevanten Bauteile der Gebäudehülle sind so auszulegen, dass sie auf die
Dauer einer angenommenen Nutzungszeit von 80 bis 100 Jahren einen vertretbaren
Standard aufweisen.
Gebäudetechnik muss in der Regel nach 15 bis 25 Jahren erneuert werden und sollte
deshalb so einfach wie möglich ausgeführt werden, um mit niedrigem Aufwand
Verschleißkomponenten zu erneuern oder das gesamte System auszutauschen.
Schließlich stellt die ökologische Bewertung der Materialien, unter anderem die enthaltene
Graue Energie, ein wesentliches Kriterium der Planung dar, verbunden mit der jeweiligen
Lebenszyklusanalyse und Nachhaltigkeitsbewertung.
2.4
Wie sieht der künftige energetische Neubaustandard aus?
Niedrigstenergiehäuser werden in der EU-Gebäuderichtlinie als Gebäude mit sehr hoher
Gesamtenergieeffizienz definiert. Der fast bei null liegende oder sehr geringe Energiebedarf
sollte zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen –
einschließlich Energie aus erneuerbaren Quellen, die am Standort oder in der Nähe erzeugt
wird – gedeckt werden. 1
1
Siehe Richtlinie 2010/31/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 19. Mai 2010 über
die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
7
Die EU-Gebäuderichtlinie gibt die Zielrichtung vor, für die konkrete Umsetzung müssen
jedoch die einzelnen Mitgliedstaaten geeignete Regelungen treffen. In Österreich wurde
deshalb ein „Nationaler Plan“ entwickelt, der die Anforderungen an ein
Niedrigstenergiegebäude definiert 2 und auf Richtlinien und Normen verweist
(OIB-Richtlinie 6, ÖNORM B 8110 u.a.). Laut Nationalem Plan müssen Neubauten ab 2020
folgende Mindestanforderungen erfüllen: 3
HWBmax (kWh/m2a)
PEBmax (kWh/m2a)
2
CO2max (kg/m a)
=
10 x (1 + 3,0/lc) mittels HTEBRef
oder:
16 x (1 + 3,0/lc), fGEE,max = 0,75
=
160
=
24
Wird allerdings erneuerbare Energie in einem bestimmten Ausmaß genutzt, so ist ein
erhöhter Heizwärmebedarf weiterhin zulässig.
2
Die Anforderungen, die im Nationalen Plan festgelegt sind, entsprechen nicht dem PassivhausStandard.
3
Genaue Angaben zu den Mindestanforderungen an die Gesamtenergieeffizienz – Neubau (2014–
2020) siehe http://www.oib.or.at/Nationaler%20Plan_22_10_2012.pdf.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
8
3. Gebäudedaten im Überblick
Auf der Grundlage der Bauherrenwünsche, des Bebauungsplanes etc. wurden für das
Einfamilienhaus Konstruktionen für Wand, Dach, Bodenplatte und Fenster ausgeführt, die
einen möglichst niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen. Wärmebrücken und
Luftdichtheit, die wesentliche Kriterien des Passivhaus-Standards sind, wurden optimiert. Für
die Gebäudetechnik wurden Technologien gewählt, die Wärme und Strom effizient und aus
erneuerbaren Energien bereitstellen und auch einen Energieüberschuss produzieren, sodass
das Gebäude ein Plus-Energie-Gebäude wurde.
3.1
Das Beispielgebäude im Vergleich
Üblicher
Neubaustandard
Passivhaus
Fallbeispiel PlusEnergie-Gebäude
Wand
U = 0,24 W/m2K
U = 0,15 W/m2K
U = 0,11 W/m2K
Dach
U = 0,20 W/m2K
U = 0,12 W/m2K
U = 0,10 W/m2K
Bodenplatte
U = 0,30 W/m2K
U = 0,15 W/m2K
U = 0,14 W/m2K
Fenster
Uw =1,2 W/m2K
Uw = 0,8 W/m2K
Uw = 0,75 W/m2K
Wärmebrücken
∆UWB ≤ 0,05 W/m2K
∆UWB ≤ 0,00 W/m2K
∆UWB = - 0,03 W/m2K
Luftdichtheit
n50 ≤ 1,5 1/h
n50 ≤ 0,6 1/h
n50 ≤ 0,4 1/h
Lüftung
Ventilatorgestützte
Abluftanlage
Zu-/Abluftanlage mit
Wärmerückgewinnung
Zu-/Abluftanlage mit
Wärmerückgewinnung
Heizung
z. B. Gas-Brennwert
WärmepumpenKompaktaggregat
98 % Gas-Brennwert
2 % Solarthermie
Warmwasser
50 % Gas-Brennwert
50 % Solarthermie
WärmepumpenKompaktaggregat
30 % Gas-Brennwert
70 % Solarthermie
Sonstige
erneuerbare
Energien
keine
empfehlenswert
PV 14,6 kW peak
Haushaltsstrombedarf
25–30 kWh/m2aEndenergie
15–20 kWh/m2aEndenergie
12–20 kWh/m2aEndenergie
Tabelle 1: Zusammenstellung der Komponenten für einen üblichen Neubaustandard, ein Passivhaus
und für das Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
3.2
Wand
Die Außenwand besteht aus Kalksandsteinmauerwerk mit einer Dicke von 17,5 cm in
Verbindung mit einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS) mit 30 cm Dämmdicke
und λ = 0,035 W/mK. Die Konstruktion weist einen U-Wert von 0,11 W/m2K auf.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
9
Die Südwand wurde in Holztafelbauweise konstruiert mit einem U-Wert von 0,11 W/m2K. Die
Verkleidung erfolgte zum Teil mit einer Putzträgerplatte, die verputzt wurde, zum Teil wurde
eine thermische Solarthermieanlage in die Holzkonstruktion integriert.
3.3
Dach
Die Dachkonstruktion besteht aus einem minimal geneigten Pultdach mit einer Neigung von
4 Grad nach Süden mit schlanken Stegträgern. Die Dämmung besteht aus 40,5 cm Zellulose
mit einer Wärmeleitfähigkeit λ = 0,040 W/mK und führt zu einem hervorragenden U-Wert von
0,10 W/m2K.
3.4
Bodenplatte
Die Gründung erfolgte mittels einer tragenden Stahlbeton-Bodenplatte mit 25 cm
Konstruktionsdicke auf einer durchgehenden Dämmlage aus geschlossenzelligem XPS. Der
U-Wert beträgt 0,14 W/m2K.
3.5
Fenster
Es wurden Kunststofffenster mit einem hochwärmedämmenden Rahmen (Uf = 0,74 W/m2K)
in Verbindung mit Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung (Ug = 0,5 W/m2K) ausgeführt. Der
resultierende Wert für die Fenster liegt im Mittel unterhalb von Uw = 0,75 W/m2K inklusive
Einbau.
3.6
Gebäudetechnik
Die Lüftung erfolgt über eine passivhauszertifizierte Zu-/Abluftanlage mit
Wärmerückgewinnung.
Für die Heizung wurde eine Gas-Brennwerttherme gewählt in Verbindung mit einem
einfachen Warmwasser-Verteilsystem mit Heizkörpern. Gasversorgung erfolgt über einen
4.000-Liter-Flüssiggastank. Ausschlaggebend für die Wahl dieses Heizsystem waren unter
anderem die vergleichsweise niedrigen Investitionskosten sowie Platzgründe.
Warmwasserbereitung erfolgt ebenfalls über die Gas-Brennwerttherme, ergänzt durch eine
hochwertige Solarthermieanlage, die in der Fassade installiert wurde. Durch den Einsatz
eines Pufferspeichers ist zugleich Heizungseinbindung gegeben, die aber aufgrund des
hohen Energiestandards nur einen geringen Effekt bietet. Der Grund dafür ist, dass
einerseits die Heizperiode wegen des hohen Dämmstandards vergleichsweise kurz ist,
andererseits ein Niedertemperatur-Heizsystem genügt.
Die Stromanwendungen im Gebäude wurden zunächst für einen Vierpersonenhaushalt
ausgelegt. Erfahrungswerte mit verschiedenen diesbezüglich optimierten Passivhäusern
zeigen, dass durch die Verbindung von optimierten Geräten und Beleuchtung im
Zusammenwirken mit bewusstem Nutzerverhalten inklusive der Hilfsenergien für die
Gebäudetechnik Jahresverbrauchswerte für den Vierpersonenhaushalt von 1.500 bis
2.000 kWh erreicht werden können. Tatsächlich wird das Gebäude von einer studentischen
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
10
Wohngemeinschaft mit fünf Bewohnern genutzt. Der Stromverbrauch liegt entsprechend
etwas höher bei 2.730 kWh/a.
Erneuerbare Energien kommen wie beschrieben zum Einsatz durch eine
Solarthermieanlage für die Warmwasserbereitung. Der wesentliche Ertrag 4 wird allerdings
auf Basis von Photovoltaik erzielt, die auf der kompletten Dachfläche installiert ist.
4. Planung und Entwicklung des Bau- und
Energiekonzeptes
4.1
Integrale Planung am Beispiel eines Einfamilien-Plus-Energie-Gebäudes
„Der integrale Planungsprozess – oft auch beschrieben als vernetztes, ganzheitliches,
teamorientiertes Planen – ist bereits seit mehreren Jahrzehnten Thema in der Baubranche.
Eine wesentliche Motivation dazu ist die Zunahme an Anforderungen an Gebäude, die durch
die Planung abgedeckt werden müssen. Neben dem früheren Gedanken des Schaffens von
baulich sicheren Räumlichkeiten für bestimmte Zwecke für Wohnen oder Arbeit treten immer
mehr zusätzliche Aspekte in den Vordergrund, die bei der Planung und Umsetzung von
Gebäuden zu berücksichtigen sind (z. B. durch Nachhaltigkeitskriterien).
Das Ziel der integralen Planung ist es, eine optimierte Gesamtlösung für die zahlreichen
Einzelziele zu finden, wenn möglich zu niedrigeren Gesamtkosten als wenn Lösungen für die
Einzelziele unabhängig voneinander umgesetzt werden. Durch die ganzheitliche Betrachtung
von verschiedenen Aspekten und Zielen können scheinbar nicht zusammenhängende Ziele
in Zusammenhang gebracht werden und Synergieeffekte können so ausgenutzt werden.“ 5
Soll ein Planungsteam alle Belange eines Plus-Energie-Gebäudes abdecken, so sind
folgende Kompetenzen erforderlich:
•
•
•
•
•
Entwurf und Gesamtkoordination: ArchitektIn oder planender Baumeister –
Planung des Gebäudes mit all seinen Leistungsphasen, Koordination des
Planungsteams
StatikerIn – Ausführung der Tragwerksplanung, gegebenenfalls Konzepte für
Schall- und Brandschutz bei größeren Bauten
BauphysikerIn & Energiekonzept: Beratung bei den energetisch relevanten
Entscheidungen ab der Grundlagenermittlung und Vorentwurfsplanung, Erstellen
des Energiekonzepts hinsichtlich der Effizienz und der Gebäudetechnik; Erstellen
der energetischen Berechnungen und bauphysikalischen Nachweise,
Unterstützung bei der Qualitätssicherung im Bauablauf
GebäudetechnikerIn für die Bereiche Heizung, Lüftung, Sanitär, Elektro und
erneuerbare Energien
Ausführende Firmen mit Fachkompetenz und Referenzen in der Erstellung von
Plus-Energie-Gebäuden
4
Siehe dazu Kapitel 6.3 sowie 7.
Quelle: Magistrat der Stadt Wien, Magistratsabteilung 20 – Energieplanung (Hrsg.) (2012): Schritt für
Schritt zum Nullenergiegebäude. Leitfaden energiebewusstes Bauen für Dienstleistungsgebäude in
Wien.
5
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
11
4.2
Entwicklung des Baukonzeptes – städtebauliche Rahmenbedingungen
Die besonderen städtebaulichen Anforderungen waren im Bebauungsplan wie folgt
formuliert:
•
•
•
•
Es sind nur Einzelhäuser zulässig in einer offenen zweigeschoßigen Bauweise.
Die Geschoßflächenzahl beträgt maximal 0,8 und die Grundflächenzahl 0,4.
Als Dachformen sind Pultdächer mit einer Dachneigung von 7 bis 10° zulässig
oder Flachdächer.
Die Wandhöhe auf der nördlichen Seite der Gebäude darf maximal 6,00 m
betragen, die Firsthöhe der Pultdächer maximal 7,50 m.
Für das Plus-Energie-Gebäude wurde also ein zweigeschoßiges Gebäude mit Flachdach
gewählt mit einer sehr geringen Neigung nach Südsüdwest. Die Ausrichtung nach
Südsüdwest ist für ein Passivhaus sehr gut geeignet und bringt gegenüber einer reinen
Südausrichtung nur minimal ungünstigere Werte.
4.3
Entwicklung des Baukonzeptes – Raumprogramm
Das Gebäudekonzept sollte eine vielfach nutzbare Grundrisskonzeption ergeben, die
sowohl für das Wohnen einer Familie als auch für andere Wohnformen geeignet ist. Zudem
war es wichtig, eine einfache und kostengünstige Konstruktion zu ermöglichen. Das
Gebäude wurde kompakt in Quaderform konzipiert. Die wesentlichen Aufenthaltsräume
sind alle nach Süden ausgerichtet. Im Erdgeschoß befinden sich die Wohn- bzw.
Gemeinschaftsräume inklusive Küche sowie ein zusätzliches Zimmer, das multifunktional
genutzt werden kann.
Die Gebäudetechnik befindet sich auf engstem Raum an der Nordseite des Gebäudes.
Im Erdgeschoß wurde die Lüftungsanlage im Abstellraum untergebracht und darüber in
einem kleinen Raum neben bzw. über der Treppe der Gas-Brennwertkessel mit SolarPufferspeicher. Im Obergeschoß befinden sich zudem vier Zimmer und das Bad.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
12
Abbildung 3: Grundriss Erdgeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer)
Abbildung 4: Grundriss Obergeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
13
Das Gebäude ist auf dieser Grundlage gut für eine vier- bis fünfköpfige Familie nutzbar, ist
aber auch für andere Anforderungen sehr funktional – bis hin zur Nutzung durch eine
Wohngemeinschaft.
Auf eine Unterkellerung wurde bewusst verzichtet, weil der hohe Aufwand im Vergleich zum
Nutzen unangemessen ist. Die Gebäudetechnik konnte problemlos anderweitig
untergebracht werden, und ein kleines Nebengebäude auf der Nordseite dient als
Kellerersatzraum sowie für die Unterbringung der Gartengeräte und vor allem der Fahrräder.
4.4
Energiekonzept
Als Grundlage des Plus-Energie-Konzepts wurde die Passivhaus-Bauweise gewählt. Die
Begründung liegt darin, dass der Bauherr bereits das erste Passivhaus in der Region gebaut
hatte und damit sehr gute Erfahrungen gemacht hat hinsichtlich des Raumklimas, des
Komforts und der Wirtschaftlichkeit. Zudem zeigen Auswertungen von gebauten Gebäuden,
dass die Grenzkosten für erhöhte Effizienz niedriger liegen als die Kosten für die
Bereitstellung von erneuerbaren Energien. Die Devise hieß also: Zunächst möglichst viel
Energie einsparen – und den kleinen Rest erneuerbar bereitstellen.
Die energetische Berechnung erfolgte entsprechend mit dem Passivhaus ProjektierungsPaket (PHPP 2013).
Grundsätzliches …
… zum Passivhaus Projektierungs-Paket (kurz PHPP)
Das Passivhaus Projektierungs-Paket (kurz PHPP) wurde vom Passivhaus Institut (PHI) in
Darmstadt unter der Leitung von Dr. Wolfgang Feist entwickelt und stellt ein realistisches,
jahreszeitlich stationäres Nachweisverfahren dar, um zu bestimmen, ob ein Gebäude den
Kriterien des Passivhaus-Standards entspricht.
Das PHPP ist ein auf Microsoft Excel basierendes Programm mit zahlreichen
Eingabeblättern. Das Paket dient zur Berechnung der gebäudespezifischen Energiebilanz,
der Ermittlung der Heizlast sowie der Erfassung des Primärenergiebedarfs des Gebäudes.
Derzeit ist kein anderes Verfahren mit einem vertretbaren Aufwand in der Lage, die
Ergebnisse im selben Detailgrad wiederzugeben. Das PHPP ist Voraussetzung, um ein
Gebäude als Passivhaus gemäß dem Passivhaus-Standard berechnen und die Einhaltung
der Kriterien nachweisen zu können.
Das Passivhaus Projektierungs-Paket PHPP steht auf der Seite des Passivhaus Instituts
Darmstadt in seiner aktuellen Form zur Verfügung (Quelle:
http://passiv.de/de/04_phpp/04_phpp.htm).
Der österreichische Standard „klima:aktiv Gebäude“ basiert zu circa 60 Prozent auf den
Inhalten dieses Standards. Siehe: http://www.klimaaktiv.at/bauen-sanieren.
In der Folge werden einige wesentliche Rechenschritte für das Beispielgebäude aus der
PHPP-Berechnung in Form von Screenshots dargestellt.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
14
Flächeneingabe
Fläche
Nr.
1
2
3
4
5
6
Bauteil Bezeichnung
zu
Grup-pe
Nr.
Zuordnung zu Gruppe
Energiebezugsfläche
Fenster Nord
Fenster Ost
Fenster Süd
Fenster West
Fenster horizontal
Außentür
Außenwand Nord
1
2
3
4
5
6
7
8
Energiebezugsfläche
Fenster Nord
Fenster Ost
Fenster Süd
Fenster West
Fenster horizontal
Außentür
Außenwand Außenluft
Außenwand Süd
8
Außenwand Außenluft
Außenwand Ost
Außenwand West
Dach
Bodenplatte
8
8
10
11
Außenwand Außenluft
Außenwand Außenluft
Dach/Decken Außenluft
Bodenplatte/Kellerdecke
Anx(
zahl
1
a
[m]
x(
x
b
[m]
x
Eigene
+ Ermitt-lung [m²]
+
137,37
eigener
Abzug
[m²]
-
Abzug
Fenster
[m²]
-
)=
)=
2,6
=
=
137,4
2,6
1,4
18,7
5,2
0,0
2,5
62,9
18,7
=
44,5
=
48,7
=
40,8
=
92,3
=
92,3
bitte nur im Fensterblatt ausfüllen!
1
1
x(
x(
1
x(
1
1
1
1
x(
x(
x(
x(
1,14
11,70
x
x
11,70
x
7,89
7,89
7,89
7,89
x
x
x
x
2,20
5,60
+
+
5,76
+
5,68
5,68
11,70
11,70
+
+
+
+
1,18
1,18
-
))-
-
)-
-
)-
-
)-
-
)-
-
)-
Fläche
[m²]
1,4
5,2
0,0
0,0
Abbildung 5: Ermittlung der Transmissionsflächen im PHPP: Aufgrund der sehr einfachen
Gebäudegeometrie ist die Berechnung sehr einfach. Die jeweiligen Flächen des Gebäudequaders
werden erfasst und bei jeder Fläche die Fensterflächen direkt abgezogen.
Tipp …
… zur Anwendung des PHPP
Die Berechnungen können sehr einfach nachvollzogen werden, wenn sie in das
Rechenprogramm eingefügt werden.
Als erster Schritt müssen die allgemeinen Angaben des Gebäudes auf dem ersten
Arbeitsblatt des PHPP eingetragen werden. Die Energiebezugsfläche wird im Arbeitsblatt
„Flächen“ eingefügt (siehe oberste Eingabezeile des Screenshots in Abbildung 5). Dabei
handelt es sich um die beheizte Wohnfläche, die sich aus der Wohnflächenberechnung
ergibt.
Der nächste Schritt ist die Ermittlung der Transmissionsflächen Die jeweiligen Flächen des
Gebäudequaders werden mittels des Erfassungsblatts erfasst. Bei jeder Fläche werden die
Fensterflächen zugeordnet und direkt abgezogen. Zudem werden in dem Arbeitsblatt die
U-Werte der jeweiligen Konstruktionen zugeordnet. Unten auf dem Arbeitsblatt erfolgt
außerdem die Erfassung der Wärmebrücken.
In den Folgekapiteln werden weitere Arbeitsschritte der PHPP-Eingabe dargestellt, z. B. die
Ermittlung der U-Werte, Annahmen zur Gebäudetechnik, Bilanzierung von Gewinnen und
Verlusten sowie die Bilanzierung des Energiebedarfs für Heizen, Warmwasser und Strom.
Das Wärmeangebot der Solarstrahlung und die Grundlagen zum sommerlichen
Wärmeschutz werden durch die Dimensionierung und Erfassung der Fenster bestimmt
(PHPP-Arbeitsblatt „Fenster“ und „Verschattung“).
Wichtig ist auch die Bauweise. Das sommerliche Verhalten hängt vor allem von der
Sonneneinstrahlung, davon, ob Nachtlüftung möglich ist, und von der speicherwirksamen
Masse ab, wobei die raumseitigen Materialien in einer Dicke von 4 bis 10 cm einen
besonders relevanten Einfluss auf die tägliche Temperaturamplitude besitzen.
Das Beispielgebäude wurde mit Ausnahme der Südwand in schwerer Massivbauweise aus
Kalksandsteinwänden und Stahlbetondecken errichtet. Zur Optimierung des sommerlichen
Verhaltens sollten die Fenster tagsüber verschattet sein, die internen Gewinne durch die
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
15
Nutzer möglichst gering gehalten werden und Nachtlüftung ausgeführt werden. Bei dem
Gebäude ist es auf diesem Weg möglich, ein sehr gutes sommerliches Raumklima zu
erzielen ohne Einsatz von aktiver Kühlung.
5. Gebäudehülle
Grundsätzliches …
… zur Gebäudehülle
Die Gebäudehülle eines Passivhauses wird so ausgeführt, dass die Heizlast und der
Heizwärmebedarf den Anforderungen des PH-Standards entsprechen. Für die Planung
bedeutet das, dass die thermische Hülle hochwertig gedämmt wird mit einem U-Wert
möglichst deutlich unter 0,15 W/m2K. Die Konstruktion muss wärmebrückenarm sein und
luftdicht ausgeführt werden.
Abbildung 6: Schnitt durch das Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer)
5.1
Außenwand
Für die Konstruktion der Außenwand von hocheffizienten Gebäuden gibt es eine Reihe
möglicher Konstruktionen, die im Folgenden jeweils mit kurzen Hinweisen zu ihren Vor- und
Nachteilen im Fall des Plus-Energie-Gebäudes beschrieben werden. Die detaillierte
Beschreibung dieser Konstruktionen befindet sich im Modul „Dämm- und Fassadensysteme“
auf www.e-genius.at.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
16
•
•
•
Holzständer- bzw. Holzrahmenbau ermöglicht schlanke Konstruktionen mit sehr
günstigen U-Werten, gute Nachhaltigkeitskriterien in Verbindung mit Dämmstoffen
aus nachwachsenden Rohstoffen sowie vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für
den Architekten.
Holzmassivbau mit außenliegender Dämmung verbindet die Vorteile der
Holzständerkonstruktionen mit den Dämmsystemen mit Außendämmung, die
bauphysikalisch besonders günstige Rahmenbedingungen ohne Wärmebrücken
ermöglichen.
Massive Außenwandkonstruktionen mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS)
stellen im Allgemeinen die kostengünstigste Form hocheffizienter
Außenwandsysteme dar. Die Außendämmung sorgt für bauphysikalisch optimale
Bedingungen. Beachtet werden vor allem die Eigenschaften der gewählten
Dämmung und die Ausführung des Oberputzes, um Algenbildung möglichst zu
vermeiden.
Tipp …
… zur Algenbildung
Für nähere Informationen zu Algenbildung auf Fassaden siehe:
http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/Mauerwerk-Algen-und-Pilze-anFassaden_1311081.html
•
•
•
Außenwandkonstruktionen mit Vorhangfassade sind aus bauphysikalischer
Sicht mit der WDVS-Lösung in der Hinsicht vergleichbar, dass beide in der
Außendämmung zum Einsatz kommen. Allerdings müssen die
Wärmebrückeneffekte des Befestigungssystems minimiert und in der U-WertBerechnung berücksichtigt werden. Ein großer Vorteil liegt in der freien Auswahl
der Dämm- und Bekleidungsmaterialien sowie den daraus resultierenden
Gestaltungsoptionen. Zudem können Vorhangfassaden bei richtiger Materialwahl
eine hohe Haltbarkeit mit geringem Wartungsaufwand aufweisen.
Einschalige Außenwandkonstruktionen mit porosiertem6 Steinmaterial bzw.
mit ausgedämmten Hohlkammern ermöglichen die Ausbildung der Außenwand in
hergebrachter Bauweise, die nur noch den Innen- und Außenputz als
abschließende Arbeitsgänge benötigt. Zu beachten sind die statischen Aspekte,
der Schallschutz sowie die Wärmebrücken, die an den einbindenden Bauteilen
entstehen.
Zweischalige Außenwandkonstruktionen werden in Österreich eher selten
ausgeführt, sie kommen vor allem in Regionen mit hoher Schlagregenbelastung
zum Einsatz, wie z. B. in Norddeutschland, den Niederlanden und Dänemark.
Eigentlich handelt es sich bei der Außenschale um eine Vorhangfassade. Sie wird
jedoch massiv als Mauerwerk, z. B. mit einer Wanddicke von 11,5 cm hergestellt.
Der Wärmeschutz wird mittels Kerndämmung erzielt, deren Dicke durch den
Schalenabstand von im Allgemeinen maximal 20 cm begrenzt wird.
6
Entsteht durch Zusatz von Porosierungsmaterial wie z. B. Zellulosefaser, die beim
Herstellungsprozess verbrennt, wodurch kleinste Hohlräume entstehen.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
17
5.1.1
Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-EnergieGebäude
Die Konstruktionen für das Plus-Energie-Gebäude wurden mit dem Bauherrn ausführlich
diskutiert und dann aufgrund der individuellen Situation festgelegt:
Die Südwand wurde in Holztafelbauweise ausgeführt, weil in den wesentlichen Bereichen
eine Solarthermieanlage integriert werden sollte und deshalb eine möglichst schlanke
Konstruktion erforderlich war.
Die Verglasungen der Fenster und der Kollektorabdeckungen sollten miteinander
harmonieren und in der gleichen Konstruktionsebene liegen. Zugleich sollte die Wand
hochwertig gedämmt werden und nicht zu viel Raum verloren gehen. Die Dämmung
erfolgte mit Zellulose. Der resultierende U-Wert beträgt 0,11 W/m2K. Die Verkleidung
erfolgte zum Teil mit einer Putzträgerplatte, die verputzt wurde, zum Teil wurde eine
thermische Solarthermieanlage in die Holzkonstruktion integriert.
Teilfläche 1
λ [W/(mK)]
Gipskartonplatten
0,250
Dämmung
0,040
OSB Platte
DWD
WDVS
Außenputz
0,130
0,130
Teilfläche 2 (optional)
λ [W/(mK)]
λ [W/(mK)]
Teilfläche 3 (optional)
Dicke [mm]
13
Holzständer
15
0,130
260
18
0,035
100
0,700
15
Flächenanteil Teilfläche 2
Flächenanteil Teilfläche 3
Summe
42,1
9,6%
U-Wert:
0,112
W/(m²K)
Abbildung 7: U-Wert-Berechnung der Außenwand in Holztafelbauweise mit dem Konstruktionsaufbau
und dem resultierenden U-Wert von 0,11 W/m2K (PHPP)
Auf den sonstigen Seiten des Gebäudes besteht die Außenwand aus
Kalksandsteinmauerwerk mit einer Dicke von 17,5 cm. Ausschlaggebend für die Auswahl
waren der gute Schallschutz und die Vorteile durch das Speicherverhalten beim
sommerlichen Wärmeschutz sowie die günstigen Kosten für die Erstellung der
Gesamtkonstruktion. Die Wand wird gedämmt mit einem Wärmedämmverbundsystem
(WDVS) mit 30 cm Dämmdicke und λ = 0,035 W/mK. Die Konstruktion weist einen U-Wert
von 0,11 W/m2K auf.
λ [W/(mK)]
Kalksandstein 1,4
0,700
175
0,700
15
Gipsputz
0,510
WDVS
0,035
Außenputz
Teilfläche 2 (optional)
λ [W/(mK)]
λ [W/(mK)]
Teilfläche 1
Teilfläche 3 (optional)
Dicke [mm]
15
300
Flächenanteil Teilfläche 2
Flächenanteil Teilfläche 3
Summe
50,5
U-Wert:
0,111
W/(m²K)
Abbildung 8: U-Wert-Berechnung der massiven Außenwand, ebenfalls mit einem U-Wert von
0,11 W/m2K (PHPP)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
18
Abbildung 9: Detailschnitt im Bereich Decke über Erdgeschoß zur Außenwand mit Darstellung des
Fensters im Erdgeschoß und des Solarthermiekollektors im Brüstungsbereich Obergeschoß (Quelle:
Benjamin Wimmer)
Abbildung 10: Holzkonstruktion auf der Südseite und Massivwände an den sonstigen Fassaden
(Quelle: Burkhard Schulze Darup)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
19
Abbildung 11: Südseite nach Aufbringen des Wärmedämmverbundsystems (Quelle: Burkhard Schulze
Darup)
5.2
Dach
Die Konstruktion des Daches wird zunächst durch die Festsetzungen des Bebauungsplans
mitbestimmt. Im Fall des Plus-Energie-Gebäudes war es möglich, entweder ein sehr flach
geneigtes Pultdach mit First im Norden oder ein Flachdach auszuführen.
Grundsätzliches …
… zur Dachkonstruktion
Für das Dach kommen folgende Konstruktionen infrage:
- Holzkonstruktion, flach geneigt als Pultdach:
Diese Standardkonstruktion findet sich in vielen Passivhäusern und ermöglicht eine sehr
kostengünstige Konstruktion, insbesondere wenn durch die hohen Tragprofile kein
Zwischenauflager erforderlich ist und statische Vorteile mit der erforderlichen Höhe für die
Dämmung verbunden werden können. Oberhalb können preisgünstige Standardaufbauten
für geneigte Dächer verwendet werden, unterhalb kann mit üblichen Trockenbautechniken
gearbeitet werden.
- Holzkonstruktion Flachdach:
Diese Konstruktion kann weitestgehend von der vorherigen abgeleitet werden. Der
Unterschied liegt in der Abdichtung, die durch einen Flachdachaufbau als Warmdach oder
hinterlüftetes Dach erfolgen kann.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
20
- Stahlbetondecke als Warmdach:
Der Vorteil einer Stahlbetondecke über dem obersten Geschoß liegt einerseits in der hohen
Masse der Konstruktion, die sich günstig auf den sommerlichen Wärmeschutz auswirkt, und
andererseits in der sehr einfach erzielbaren Luftdichtheit zwischen gemauerter Außenwand
und Decke. Der Flachdachaufbau mit dem erforderlichen Gefälle und der Abdichtung durch
Folie oder Bitumenaufbau wird beim Warmdach direkt auf die Stahlbetondecke aufgebracht.
- Stahlbetondecke mit Kaltdach:
Wird auf die Stahlbetondecke eine Dämmung aufgebracht, nach oben hin eine
Hinterlüftungsebene eingezogen und darüber dann eine Schalung mit der Dachabdichtung
montiert, handelt es sich um ein Kaltdach. Der Aufwand für die Gesamtkonstruktion sowie
die erforderliche Aufbauhöhe sind aufgrund der Hinterlüftungsebene etwas höher.
5.2.1
Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-EnergieGebäude
Auf Basis der Vorgaben des Bebauungsplans kam für den Bauherrn nur die
Flachdachlösung infrage. Die Photovoltaik sollte vollflächig auf die Dachebene
aufgebracht werden. Ein nach Süden geneigtes Pultdach mit etwa 15 Grad Dachneigung
wäre die energetisch effizienteste Lösung gewesen. Dies entsprach jedoch nicht den
Anforderungen des Bebauungsplans. Die Dachkonstruktion wurde als minimal geneigtes
Pultdach mit einer Neigung von 4 Grad nach Süden als hinterlüftetes Flachdach, also als
Kaltdach, ausgeführt. Die Sparren wurden als Stegträger mit minimierter Konstruktionsbreite
und 40,5 cm Höhe ausgeführt. Die Dämmung besteht aus 40,5 cm Zelluloseflocken mit einer
Wärmeleitfähigkeit λ = 0,040 W/mK und führt zu einem hervorragenden U-Wert von
0,10 W/m2K.
λ [W/(mK)]
λ [W/(mK)]
Teilfläche 1
λ [W/(mK)]
Gipskarton
0,250
Dämmung
0,040
TJI
0,180
405
0,434
Längsbalken
0,130
80
Lattung
Holzweichfaster
Luftraum
Schalung
0,343
0,050
0,130
Teilfläche 2 (optional)
Teilfläche 3 (optional)
Dicke [mm]
1
56
22
25
Flächenanteil Teilfläche 2
Flächenanteil Teilfläche 3
Summe
58,9
3,0%
U-Wert:
0,096
W/(m²K)
Abbildung 12: Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion mit Berechnung des U-Wertes von
0,10 W/m2K (PHPP)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
21
Abbildung 13: Detailschnitt Außenwand–Dach auf der Südseite (Quelle: Benjamin Wimmer)
Abbildung 14: Erstellen der Dachkonstruktion (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
22
Abbildung 15: Detailfoto von Holzwand, Massivwand und Dach als Innenansicht im Ausbaustadium
(Quelle: Burkhard Schulze Darup)
5.3
Bodenplatte und Kellerdecke
Grundsätzliches …
… zu Bodenplatte und Kellerdecke
Die untere thermische Begrenzung eines Gebäudes kann in unterschiedlicher Form
ausgeführt werden. Ist das Haus unterkellert, sollte im Allgemeinen die Kellerdecke als
thermische Hülle ausgebildet werden und der Keller kalt ausgeführt werden. Aus
energetischer Sicht ist es die ungünstigere Variante, den Keller in den warmen Bereich
einzubeziehen, weil fast immer die erforderliche Heizenergie pro BewohnerIn steigen wird.
Zudem ist die Erstellung von Kellerräumen sowohl kostenträchtig als auch oft mit der
Verwendung von Materialien verbunden, die eher nicht die günstigsten
Nachhaltigkeitskennwerte aufweisen.
Grundsätzlich gibt es folgende Konstruktionen:
- Kellerdecke als Stahlbetondecke mit Dämmung oberhalb:
Die einfachste und kostengünstigste Konstruktion sieht eine Dämmung auf der Kellerdecke
unter dem Unter-/Oberboden vor. Es kann kostengünstiges Material verwendet werden. Als
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
23
Nachteil ergeben sich die erhöhte Wandhöhe im Erdgeschoß, um die Dämmhöhe
auszugleichen, und die Anforderung, die unterste Steinlage des Mauerwerks aus
Steinmaterial mit geringer Wärmeleitung auszuführen, um die Wärmebrücken zur
Kellerdecke zu minimieren.
- Stahlbetondecke mit Dämmung unterhalb:
Die Konstruktion ist analog zur vorherigen Variante. Der Unterschied besteht meist darin,
dass die Befestigung des Dämmmaterials unter der Decke kostenträchtiger ist.
- Holzbalkendecke:
Bei Holzbauten wäre die Ausführung einer Kellerdecke in Holzbauweise konsequent. Es
spricht aus Holzbausicht vieles für diese Lösung, wenn jegliche Feuchteprobleme im
Kellerbereich ausgeräumt werden können.
Aus rein energetischer Sicht ist der Verzicht auf einen Keller sinnvoll. Zum einen wird die
Fläche des Gebäudes auf die tatsächlichen Erfordernisse begrenzt und die (meist deutlich
kleineren) Nebenräume werden im Gebäude integriert oder als Nebengebäude angefügt.
Zum anderen entfällt das Problem des Kellerabgangs, der möglichst außerhalb des
beheizten Bereichs des Gebäudes liegen sollte und regelmäßig bei Unterkellerungen zu
einem hohen baulichen Aufwand führt.
Bodenplatten können folgendermaßen ausgeführt werden:
- Stahlbetonbodenplatte mit Dämmung unterhalb:
Die wärmebrückentechnisch beste Lösung sieht die vollständige Dämmung unterhalb der
tragenden Bodenplatte vor. Aus statischer Sicht ist diese Lösung fast immer realisierbar.
Falls keine Unterkellerung vorhanden ist, muss die Frostsicherheit der Konstruktion durch
eine kapillarbrechende Schicht bis in Frosttiefe sichergestellt werden. Gegebenenfalls kann
in diesem Zusammenhang eine Ausführung mit mineralischen Dämmstoffen gewählt werden,
z. B. mit Glasschaumschotter. Da die Dämmmaterialien unterhalb der Bodenplatte
kostenträchtiger sind als die Optionen oberhalb, kann auch eine Mischvariante ausgeführt
werden mit Teilung der Dämmfunktion oder- und unterhalb.
- Bodenplatte mit Streifenfundamenten und Dämmung oberhalb:
Wenn aus statischer Sicht Streifenfundamente erforderlich sind, ist wie bei der Kellerdecke
die einfachste und kostengünstigste Lösung die Dämmung auf der Bodenplatte. Es kann dort
kostengünstiges Material verwendet werden. Allerdings entsteht der Nachteil, dass die
Wandhöhe im Erdgeschoß erhöht ist und die unterste Steinlage des Mauerwerks mit
porosiertem Steinmaterial ausgeführt werden sollte mit minimierter Wärmeleitung zur
Bodenplatte.
- Holzbalkenkonstruktion aufgeständert:
Die günstigste Lösung hinsichtlich der Grauen Energie ergibt sich durch eine aufgeständerte
Konstruktion für den Boden des Erdgeschoßes in Holzbauweise.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
24
5.3.1
Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-EnergieGebäude
Beim Plus-Energie-Gebäude erfolgte die Gründung mittels einer tragenden StahlbetonBodenplatte mit 25 cm Konstruktionsdicke auf einer durchgehenden Dämmlage aus
geschlossenzelligem Polystyrol mit 20 cm Höhe und einem Lambda-Wert von 0,035 W/mK.
Eine geringe Dämmhöhe von 4 cm wurde zusätzlich als Estrichdämmung oberhalb der
Bodenplatte untergebracht. Der U-Wert der Gesamtkonstruktion ist nicht ganz so niedrig wie
bei den sonstigen Konstruktionen, da der Wärmeverlust nach unten bei dem Gebäude um
etwa 40 % geringer ausfällt. Es wurde ein U-Wert von 0,14 W/m2K erreicht.
Teilfläche 1
λ [W/(mK)]
Bodenbelag
1,300
ESP Dämmung
0,035
Zementestrich
Stahlbeton Bodenpl.
XPS Dämmung
Teilfläche 2 (optional)
λ [W/(mK)]
λ [W/(mK)]
Teilfläche 3 (optional)
Dicke [mm]
10
1,400
50
40
2,300
250
0,035
200
Flächenanteil Teilfläche 2
Flächenanteil Teilfläche 3
Summe
55,0
U-Wert:
0,139
W/(m²K)
Abbildung 16: U-Wert-Berechnung mit Aufbau der Bodenplatte
Abbildung 17: Detailschnitt mit Darstellung der Bodenplatte und der Terrassentür (Quelle: Benjamin
Wimmer)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
25
Abbildung 18: Bodenplatte: Sicht auf die fertig gegossene Platte und die Dämmlage mit 20 cm Höhe
(Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)
5.4
Fenster
Die solaren Einträge durch die Fenster waren bei der Gebäudeplanung ein wesentlicher
Faktor. Dennoch wurden die Fensterflächen bewusst am unteren Ende der
Größenauslegung gehalten, um zwar einen möglichst hohen Eintrag zu erhalten, zugleich
aber die teure Fensterfläche auf ein wirtschaftliches Maß zu begrenzen. Der jährliche
Wärmeeintrag liegt beim Plus-Energie-Gebäude bei 17,5 kWh/m2a, bezogen auf die beheizte
Fläche des Gebäudes.
Ausrichtung
der Fläche
1.
2.
3.
4.
5.
Abminderungsfaktor
vgl. Blatt Fenster
0,36
0,21
0,63
0,43
0,00
Nord
Ost
Süd
West
Horizontal
*
*
*
*
*
g-Wert
Fläche
Globalstr. Heizzeit
(senkr. Einstr.)
0,53
0,53
0,53
0,53
0,00
kWh/(m²a)
m²
*
*
*
*
*
2,61
1,45
16,78
5,21
0,00
Wärmeangebot Solarstrahlung QS
*
*
*
*
*
137
214
366
224
331
kWh/a
=
=
=
=
=
68
35
2036
265
0
Summe
2404
kWh/(m²a)
17,5
Abbildung 19: Bilanzierung des solaren Wärmeangebots nach PHPP
5.4.1
Detaillierte Darstellung der Fenster im Plus-Energie-Gebäude
Bei der Wahl der Fenster wurden folgende Aspekte besonders beachtet:
•
Optimierung der Fensterflächen, Maximierung der Fläche auf der Südseite des
Gebäudes
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
26
•
•
•
•
•
•
•
Optimierung der verglasten Fläche gegenüber dem Rahmenanteil durch wenige
Fensterteilungen und große Fensterformate
Einsatz eines hochwärmedämmenden Rahmens mit Uf = 0,74 W/m2K; im Bereich
der Südfenster wurde eine Pfosten-Riegel-Konstruktion mit möglichst filigranen
Profilen eingesetzt.
Verglasung mit Ug ≤ 0,5 W/m2K
Möglichst hoher Energiedurchlassgrad mit einem g-Wert von 53 %
Wärmebrückenminimierter Randverbund der Verglasung mit einem thermisch
optimierten Abstandshalter und einem günstigen Verlustkoeffizienten Ψg im
Bereich von 0,032 W/mK
Wärmebrückenreduzierung beim Einbau durch hohe Rahmenüberdeckung mit
Dämmung
Der resultierende UW-Wert liegt im Mittel unter 0,75 W/m2K inklusive Einbau.
Abbildung 20: Detailschnitt Fensterbrüstung auf der Südseite mit Anschluss zum Solarthermiekollektor
im Brüstungsbereich (Quelle: Benjamin Wimmer)
Abbildung 21: Fenstermontage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
27
Abbildung 22: Fenstereinbau in der Holzkonstruktion (Quelle: Burkhard Schulze Darup)
Abbildung 23: Einbausituation von innen (Quelle: Burkhard Schulze Darup)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
28
5.5
Wärmebrückenoptimierung
Grundsätzliches …
… zu Wärmebrücken
An Wärmebrücken treten gegenüber der sonstigen Fläche erhöhte oder verminderte
Transmissionswärmeverluste aufgrund von geometrischen Situationen, Materialwechseln
oder Durchdringungen auf. Daraus kann sich ein erhöhter Heizenergiebedarf ergeben.
Zudem kann eine verringerte Oberflächentemperatur der Wandinnenseite die Folge sein, die
zu Kondensation (Tauwasserbildung) in diesem Bereich und möglicherweise
Schimmelbildung führen kann.
Es ist eine Voraussetzung für die Passivhaus-Planung, Wärmebrücken zu erfassen und
Details in möglichst optimierter Form auszuführen, welche die aufgeführten Probleme sicher
vermeiden. Dazu werden bei der Plus-Energie-Gebäude-Planung die Wärmebrücken in der
PHPP-Berechnung exakt bilanziert und in der Bilanzierung der Transmissionsverluste
einbezogen.
5.5.1
Detaillierte Darstellung der Wärmebrückensituation im Plus-Energie-Gebäude
Durch optimierte Detaillösungen konnte für das Plus-Energie-Gebäude in der Summe ein
Bonus hinsichtlich der Wärmebrückensituation gegenüber dem aus den Flächen
berechneten Heizwärmebedarf ermittelt werden.
Insbesondere wurden folgende Wärmebrückensituationen betrachtet:
•
•
•
•
Sockel: Durch die Ausführung der Dämmung unterhalb der Bodenplatte konnte
eine lückenlose Dämmebene von dort in das Wärmedämmverbundsystem der
Außenwand hochgezogen werden. Die Bodenplatte und Außenwände wurden
jeweils bis zur Außenkante der Konstruktion für die U-Wert-Berechnung
bemessen. Dadurch ergibt sich für diesen Bereich eine negative Wärmebrücke
von Ψ = –0,06 W/mK.
Innenwände zur Bodenplatte: Die Dämmung unterhalb der Bodenplatte umfasst
eine Dämmdicke von 20 cm, oberhalb wurden zusätzlich 4 cm aufgebracht.
Dadurch ergibt sich im Bereich der Erdgeschoßwände eine geringfügig
ungünstigere Situation als im ungestörten Bereich. Um diese Wärmebrücke
nochmals zu reduzieren, wurde deshalb die unterste Lage der Erdgeschoßwände
mit porosiertem Material gemauert. In diesem Bereich ist eine kleine
Wärmebrücke von Ψ = 0,02 W/mK gegeben.
Gebäudeecke: Die Gebäudeaußenecke verliert in der Bilanz weniger Energie, als
die U-Wert-Berechnung mit Außenmaßbezug ergibt. Deshalb ist in diesem
Bereich eine negative Wärmebrücke von Ψ = –0,05 W/mK gegeben.
Attika: Die Attika stellt eine etwas kompliziertere Konstruktion als die sonstigen
Außenecken dar. Dadurch liegt die Wärmebrücke in diesem Bereich bei
Ψ = –0,02 W/mK im Bereich des Holzwandanschlusses und bei Ψ = –0,04 W/mK
beim Anschluss an das WDVS.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
29
•
5.6
Fensteranschlüsse: Die Wärmebrücken der Fensteranschlüsse werden nicht im
Arbeitsblatt „Flächen“ des PHPP ermittelt, sondern im Arbeitsblatt „Fenster“. Die
Kennwerte für das Plus-Energie-Gebäude liegen in Abhängigkeit von der
Konstruktion bei Werten von Ψ = 0,01 W/mK.
Luft- und Winddichtheit
Grundsätzliches …
… zu Luft- und Winddichtheit
Die wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes muss dauerhaft
luftundurchlässig abgedichtet werden. Die Mindestanforderung an die Luftdichtheit von
Passivhäusern beträgt n50 ≤ 0,6 1/h. Das bedeutet, bei einer Druckdifferenz von 50 Pascal
dürfen pro Stunde nur 60 Prozent der Luft eines Gebäudes ausgetauscht werden.
Hochwertige luft- und winddichte Ausführungen bewirken zahlreiche Vorteile:
-
Vermeidung von baukonstruktiven Schäden: Werden undichte Bauteile von innen
nach außen mit Luft durchströmt, kondensiert der Wasserdampf aufgrund der Abkühlung in
der Konstruktion und fällt im Bauteil in Tröpfchenform an mit der Folge von Bauschäden.
-
Funktion der Wärmedämmung: Bei Durchströmung der Dämmschicht wird die
Wärmedämmfähigkeit der Konstruktion in der Praxis deutlich herabgesetzt.
-
Luftschallschutz: Jede Leckage verschlechtert den Luftschallschutz. Gute
Luftdichtheit ist daher Bestandteil des Schallschutzkonzepts.
-
Optimierte Lüftung: Bei Undichtheiten erfolgt der Luftaustausch durch Winddruck
oder Thermik, die sehr stark von der Wettersituation abhängig sind. Es stellen sich genau
dann überhöhte Luftwechsel ein, wenn sie nicht erwünscht sind: bei starkem Wind und in
sehr kalten Witterungsperioden. Während der üblichen austauscharmen Witterung weisen
fast alle standardmäßigen Neubauten unabhängig von ihrer Dämmung und dem
energetischen Standard nur einen Luftwechsel von etwa 0,10 1/h auf. Eine Lüftung über
Undichtheiten ist also bei weitem nicht ausreichend. Für den sinnvollen Betrieb von
Lüftungsanlagen muss das Gebäude luftdicht ausgeführt sein.
-
Thermischer Komfort: Durch Undichtheiten einströmende Kaltluft führt zu
Zugerscheinungen, Kaltluftseen mit der Folge von Fußkälte und zu einer unangenehmen
vertikalen Temperaturschichtung in den einzelnen Räumen sowie dem gesamten Gebäude.
Verringerter Heizenergieverbrauch: Aus den beschriebenen Gründen führt die
Dichtheit eines Gebäudes zu einer deutlichen Energie- und Kosteneinsparung. Zum
Vergleich: Die Verringerung der lüftungsbedingten Wärmeverluste, die durch die
Verbesserung von 3 1/h auf 0,6 1/h erreicht wird, entspricht ca. der Dämmwirkung von 10 cm
zusätzlicher Dämmschicht.
(Siehe: Modul „Grundlagen Passivhaus“ auf www.e-genius.at)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
30
5.6.1
Detaillierte Darstellung der Luftdichtheit im Plus-Energie-Gebäude
Bei der Planung des Plus-Energie-Gebäudes mussten vor allem folgende Aspekte der
Luftdichtheit beachtet werden:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Die Gebäudegeometrie wurde möglichst einfach gewählt.
Möglichst wenig Materialwechsel, zunächst war aus diesem Grund eine
Stahlbetondecke als oberste Geschoßdecke im Gespräch, die dann jedoch aus
Kostengründen nicht ausgeführt wurde.
Die Länge der Anschlüsse wurde minimiert und möglichst homogene Flächen
festgelegt, das heißt, die luftdichtenden Ebenen setzen sich zusammen aus:
Außenwänden mit Innenputz als luftdichtender Ebene.
Bodenplatte aus Stahlbeton als luftdichtender Ebene.
Südwand und Dachkonstruktion als Holzrahmenkonstruktion mit der inneren
Beplankungsebene mit luftdichtender Schicht.
Durchdringungen wurden in konstruktiver Hinsicht vermieden und bei der
Gebäudetechnik auf ein Minimum reduziert.
Bei der Südwand und der Dachkonstruktion wurde zum Teil eine
Installationsebene eingeplant.
Es wurden Konstruktionsdetails präzise geplant und mit den Handwerkern in den
Bauteambesprechungen abgestimmt sowie die Materialien für die luftdichtenden
Ebenen und fugendichtende Materialien und Montagetechniken abgestimmt.
Die folgende schematische Abbildung weist in einer Übersicht auf die möglichen
Problemstellen für die luftdichtende Ebene hin (Bauteilstöße und -durchbrüche):
Holzbauteile:
luftdichte
Verarbeitung in der
Fläche
Durchdringungen
luftdicht ausführen
Dach:
Holzrahmenbau,
luftdichter
Anschluss
an die Wände
Außenwand als
Holzrahmenbau
Luftdichtheitsebene:
Beplankung innen,
Sauber verkleben
Außenwand mit
WDVS,
Luftdichtheitsebene:
Innenputz
Fenster:
luftdichte Verklebung
des Rahmens zur
Wand
Bodenplatte
Stahlbeton
Luftundichtheiten
bei Durchdringungen
Abbildung 24: Wesentliche Aspekte für die Erzielung der Luftdichtheit (Quelle: Benjamin Wimmer,
bearbeitet)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
31
Die Luftdichtheitsprüfung wurde durchgeführt, als die luftdichtenden Ebenen fertig montiert
und noch zugänglich waren. Dazu wurde die Blower-Door in der Haustür luftdicht eingebaut
und eine Druckdifferenz erzeugt, die in Stufen auf 50 Pascal hochgefahren wurde.
Die beteiligten Handwerker standen bereit, um eventuell auftretende Luftundichtheiten zu
beheben. Dies erfolgte im Zusammenhang mit der Überprüfung der Konstruktionen mittels
Anemometer (Luftgeschwindigkeitsmesser) innerhalb einer relativ kurzen Zeit von knapp
zwei Stunden. Die gemessenen Werte wurden daraufhin aufgelistet und in ein
Koordinatensystem (Volumenstrom/Druckdifferenz) abgetragen. Der Schnittpunkt bei 50
Pascal sowohl für die Unterdruck- als auch für die Überdruckmessung ergab ein Ergebnis für
den n50-Wert von 0,4 1/h, das um ein Drittel unter dem Anforderungswert für Passivhäuser
liegt.
Abbildung 25: Luftdichter Anschluss Holzwand zur Decke über EG (Quelle: Burkhard Schulze Darup)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
32
Abbildung 26: Luftdichtende Ebene im Holzbaubereich (Quelle: Burkhard Schulze Darup)
Abbildung 27: Unterputzdose in luftdichter Ausführung in der massiven Außenwand (Quelle: Burkhard
Schulze Darup)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
33
6. Haustechnik
6.1
Lüftung
Grundsätzliches …
… zur Lüftung
Raumluftqualität hat oberste Priorität bei der Gebäudeplanung. Deshalb beinhaltet
Passivhaus-Planung zugleich die Anforderungen des gesundheitsverträglichen Bauens.
Gute Luftqualität ist nur erreichbar, wenn regelmäßig „verbrauchte“ Luft gegen frische
Außenluft ausgetauscht wird. Mit zweimal täglich Fensteröffnen ist das nicht getan. Eine auf
den Frischluftbedarf eingestellte Komfortlüftung ist deshalb in jedem Passivhaus
unverzichtbar. Ein regelmäßiger, gesicherter und ausreichender Luftaustausch in der kalten
Jahreszeit ist nur mit einer gezielten Komfortlüftung möglich – das gilt auch für ganz
gewöhnliche Neubauten. 7 Kontrollierte Wohnraumlüftung dient einem erhöhten Komfort und
sorgt für eine hygienisch einwandfreie Raumluft. Mittels Wärmerückgewinnung über einen
Wärmeübertrager („Wärmetauscher“) kann zudem Energie eingespart werden.
Folgende Parameter sind für eine passivhaustaugliche Lüftungsanlage Voraussetzung:
- Wärmebereitstellungsgrad ηWRG,eff ≥ 75 %
- Zulufttemperatur > 16,5 °C zur Erzielung von Behaglichkeit
- Stromeffizienz pel < 0,45 Wh/m3
- Weitgehende Dichtheit des Lüftungsgeräts
- Schalldruckpegel in Wohnräumen < 25 dB(A)
(Siehe: Modul „Grundlagen Passivhaus“ auf www.e-genius.at)
6.1.1
Detaillierte Darstellung der Lüftung im Plus-Energie-Gebäude
Im Beispielgebäude wurde eine Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung ausgeführt.
Das Zentralgerät befindet sich im Erdgeschoß im Abstellraum zentral neben der Treppe, um
mit möglichst kurzen Wegen alle Räume erschließen zu können.
Die Ansaugung der frischen Außenluft erfolgt über einen Erdreichwärmetauscher. Das
Zentralgerät hat einen Wärmebereitstellungsgrad von 85 %. Die Verteilung der Zuluft erfolgt
im Erdgeschoß auf kürzestem Weg über den Eingangsflur zum Wohnraum und dem EGZimmer. Die Luft strömt über Weitwurfelemente in die Räume ein. Gleiches gilt für das
Obergeschoß. Auch dort erfolgt die Zuluftverteilung unter der Decke des Flurs und mit
Weitwurfelementen in die vier Räume.
Abluftseitig wird die Luft im Erdgeschoß aus der Küche, dem WC und dem zentralen
Abstellraum abgesaugt, im Obergeschoß aus dem Bad.
7
http://passipedia.passiv.de/passipedia_de/planung/haustechnik/lueftung/grundlagen/arten_der_geba
eudelueftung
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
34
Der Schallschutz erfolgt hinsichtlich des Geräteschalls und Telefonieschalls über
Schalldämpfer im Leitungssystem, das aus Wickelfalzrohr bzw. Rechteck-Blechkanälen
gefertigt wurde. Ein Hauptschalldämpfer befindet sich bei Zu- und Abluftleitung jeweils hinter
dem Zentralgerät. Dazu kommen die Telefonieschalldämpfer zwischen den Abgängen zu
den einzelnen Räumen.
Die Auslegung der Anlage erfolgte nach Passivhaus-Projektierung und orientiert sich für den
Nennbetrieb an den unteren Kennwerten der DIN 1946-6. 8 In Österreich ist die ÖNORM
H6038 (2014) maßgeblich.
Wichtig ist eine professionelle Inbetriebnahme und Einregulierung, die durch die ausführende
Installationsfirma ausgeführt wurde.
Abbildung 28: Lüftungsverteilung im Obergeschoß (oben) und im Erdgeschoß (unten) (Quelle:
Benjamin Wimmer)
8
Siehe dazu: http://www.xn--komfortlftung-3ob.at/einfamilienhaus/lueftungskonzepte/din-1946-6/.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
35
Abbildung 29: Lüftungsgerät in geöffnetem Zustand – die weißen Bereiche außen am grünen
Wärmetauscher markieren die Griffe für den einfachen Filterwechsel auf Fortluft- und Frischluftseite
(Quelle: Burkhard Schulze Darup)
Abbildung 30: Verteilung der Zuluftleitungen im Flur des Obergeschoßes zu den Schlafräumen
inklusive Schalldämpfer (Quelle: Burkhard Schulze Darup)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
36
6.2
Wärmeversorgung – Heizung und Warmwasserversorgung
Grundsätzliches …
… zur Wärmeversorgung
Durch eine hervorragende Gebäudehülle kann ein Passivhaus mit einer sehr geringen
Leistung von unter 10 W pro m2 beheizter Fläche versorgt werden. Das entspricht bei dem
Haus einer Leistung von etwa 1,3 kW. Alle konventionellen Heizsysteme sind dafür zu groß.
Dazu kommt es beim Plus-Energie-Gebäude darauf an, einen möglichst hohen Anteil
erneuerbarer Energien an der Versorgung zu erzielen. Folgende Versorgungsmöglichkeiten
sind grundsätzlich gegeben (http://www.klimaaktiv.at/erneuerbare/erneuerbarewaerme/fuerEigenheime/Die-klimaaktiv-Heizsysteme/Randbedingungen.html):
- Wärmepumpen-Kompaktaggregat: Die Zusammenfassung von Zu-/Abluftanlage
mit einer Kleinstwärmepumpe ermöglicht grundsätzlich für ein Passivhaus ein sehr
kostengünstiges Versorgungssystem, das die erforderliche Wärme für den Primärkreislauf
der Wärmepumpe aus der Fortluft der Lüftungsanlage bezieht. Heizseitig wird die Wärme
über die Luft der Lüftungsanlage verteilt, wodurch auf eine gesonderte Warmwasserheizung
verzichtet werden kann.
- Wärmepumpe: Lüftungsanlage und Wärmepumpe können auch getrennt betrieben
werden und die Wärme des Primärkreislaufs aus einem Erdkollektor oder Luft-WasserWärmetauscher gespeist werden. Das System ist zunächst kostenträchtiger als das
Wärmepumpen-Kompaktaggregat, aufgrund der geringen Leistung sollten mittelfristig aber
Anlagen zur Verfügung stehen, die niedrige Kosten mit dem hohen Komfort dieses Systems
verbinden.
- Pelletskessel: Die Beheizung eines Passivhauses mit Biomasse über einen
Pelletskessel ermöglicht niedrige CO2-Kennwerte. Als Nachteil ergeben sich die hohen
Kosten solch einer Anlage und ein relativ hoher Wartungsaufwand.
- Gas-Brennwerttechnik: Konventionelle Anlagen mit Gas-Brennwerttechnik sind für
ein Passivhaus deutlich überdimensioniert. Dennoch können günstige Anlagen gebaut
werden, weil sowohl beim Verteilsystem als auch der Regelung sehr kostengünstige
Lösungen erzielt werden können.
Alle Systeme sollten bei einem Plus-Energie-Gebäude mit solarer Warmwasserbereitung
verbunden werden. Mit einer Solarthermieanlage lassen sich 50 bis über 75 Prozent der
Warmwasserbereitung solarthermisch decken. Ist eine Wärmepumpe vorhanden, kann auf
Solarthermie verzichtet werden und in Verbindung mit der PV des Plus-Energie-Gebäudes in
den Übergangs- und Sommermonaten der ohnehin ausreichende Stromertrag für den
Betrieb der Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung genutzt werden.
(Siehe auch das Modul „Grundlagen Wärmepumpen“, Kapitel 8.2 unter http://www.egenius.at/erneuerbare-energien/grundlagen-waermepumpen?type=0.)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
37
6.2.1
Beschreibung des ausgeführten Heizsystems im Plus-Energie-Gebäude
Nach intensiver Diskussion fiel die Wahl auf ein System mit Gas-Brennwerttechnik in
Verbindung mit einer Solarthermieanlage in der Fassade des Gebäudes. Die Versorgung
erfolgt über einen 4.000-Liter-Flüssiggastank, der im Erdreich vor dem Haus untergebracht
ist. Flüssiggas hat einen Heizwert von 12,87 kWh/kg, mit Nutzung von Brennwerttechnik
beträgt der obere Heizwert 13,98 kWh/kg. Bei einer Dichte von 540 kg/m3 befinden sich in
dem gefüllten 4.000-Liter-Tank also gut 30.000 kWh. Für das Heizen des Gebäudes reicht
dieser Inhalt nach PHPP-Berechnung für mehr als 15 Jahre.
Der tatsächliche Verbrauch lag 2012 bei 2.730 kWh. Warmwasserseitig liegt die Bilanz durch
die hohe Belegung mit fünf jungen BewohnerInnen deutlich höher als bei einer Familie mit
zwei kleinen Kindern. Der Heizenergiebedarf für Warmwasser lag bei gut 3.500 kWh. Davon
deckte die Solarthermieanlage einen Anteil von etwa 65 Prozent mit 2.300 kWh, und die
Gas-Brennwerttherme musste 1.250 kWh beitragen. 9
Die Brennwerttherme befindet sich im Obergeschoß in einem kleinen Schrank zwischen Bad
und Treppe. Die Abgasleitung geht direkt nach oben durch die Dachhaut, konnte also mit
geringstem Aufwand installiert werden.
Die heizseitige Verteilung der Wärme erfolgt über ein einfaches Warmwassersystem mit
Heizkörpern in den Aufenthaltsräumen, die jedoch aufgrund der geringen Leistung sehr
klein ausgelegt sein können und somit kostengünstig zu erstellen waren.
Die Warmwasserbereitung wird ebenfalls über die Gas-Brennwerttherme betrieben.
Verbunden damit ist aber eine Solarthermieanlage, deren Kollektoren mit einer Fläche von
15 m2 in der Südfassade untergebracht sind. Deren vertikale Ausrichtung wurde bewusst
gewählt, um einen möglichst hohen winterlichen Ertrag zu erzielen. Im Sommer ist die
Anlage ohnehin überdimensioniert. Ein Pufferspeicher mit 400 Litern ermöglicht darüber
hinaus die Heizungseinbindung. Aufgrund der Heizzeiten des Passivhauses mit der
Kernheizzeit von November bis Februar kann die Solarthermie keinen großen Beitrag für die
Raumerwärmung leisten. Die Deckungsrate für Heizwärme liegt relativ niedrig. Die
Warmwasserbereitung kann dagegen bis über 70 % durch die Solarthermieanlage gedeckt
werden. Da in einem Passivhaus für Heizen und Warmwasser über das Jahr jeweils die
gleiche Energiemenge benötigt wird, ist das ein nennenswerter Beitrag zur erneuerbaren
Energieversorgung.
9
Siehe dazu Kapitel 7.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
38
Abbildung 31: Solarthermieanlage in der Südfassade (Quelle: Burkhard Schulze Darup)
6.3
Strom
Strom wird in Europa zu einem wesentlichen Teil aus fossilen Brennstoffen und Atomenergie
produziert. Für 1 kWh Endenergie Strom werden 2,62 kWh Primärenergie in Rechnung
gestellt. Stromeffizienz ist nicht nur eine wesentliche Grundvoraussetzung für den sinnvollen
Betrieb eines Plus-Energie-Gebäudes. Vielmehr ist besonders in diesem Bereich ein sehr
hohes Effizienzpotenzial für die Anforderungen der Energiewende gegeben. In jedem Fall
sollte die jeweils beste Effizienztechnik für die vielfältigen Stromanwendungen von
vornherein konsequent angestrebt werden.
Tipp …
… zu Stromeffizienz
Beschreibungen der Effizienz von verschiedenen Stromanwendungen im Haushalt finden
sich im Modul „Plus-Energie-Gebäude“, Kapitel 6.3 „Stromeffizienz in Wohn- und
Nichtwohngebäuden“ unter: http://www.e-genius.at/energieeffizientegebaeudekonzepte/plus-energie-gebaeude?type=0.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
39
6.4
Plus-Energie-Konzept
Grundsätzliches …
… zum Plus-Energie-Konzept
Das Plus-Energie-Konzept, basierend auf der Effizienztechnologie des Passivhauses, wird
heute von zahlreichen ExpertInnen als das Baukonzept schlechthin gesehen, um im
Gebäudesektor die CO2-Emissionen sowie den Energieverbrauch zu reduzieren.
Noch ist allerdings in den meisten Ländern nicht festgelegt, wann genau man von einem
Plus-Energie-Gebäude sprechen kann, das heißt, es gibt keine standardisierte Definition.
Dementsprechend vielfältige Konzepte und auch Bezeichnungen gibt es daher:
Nullenergiehaus, Nullemissionshaus, Plus-Energie-Gebäude, das Haus als Kraftwerk,
Solaraktivhaus, PassivhausPlus, energieaktives Haus oder net zero energy building.
„Plus-Energie“ bedeutet, dass die Gebäude in ihrer Bilanz mehr Energie erzeugen, als sie
verbrauchen. Diese Bilanz, sie kann auf einer Bilanzierung der Primärenergie oder der
Endenergie erfolgen, kann dabei auf das Jahr bezogen sein oder auf Monate. Im
Allgemeinen ist es in den Wintermonaten am schwierigsten, eine Plus-Energie-Bilanz zu
erzielen. Gemäß der EU-Gebäuderichtlinie soll der Bedarf aus Energie aus erneuerbaren
Quellen gedeckt werden, die am Standort oder in der Nähe erzeugt wird. Nicht eindeutig
definiert ist bislang die Systemgrenze für die Bilanzierung, das bedeutet, es ist noch nicht
festgelegt, ob nur die Energieerzeugung am eigenen Gebäude bzw. Grundstück berechnet
werden darf oder auch Varianten wie Energieerzeugung in der näheren Nachbarschaft zum
Beispiel über eine Kleinwindkraftanlage erlaubt sind oder auch der gemeinschaftliche Betrieb
in einer Siedlung.
Tipp …
… zur vertiefenden Recherche
- www.e-genius.at
- Modul Plus-Energie-Gebäude: http://www.e-genius.at/energieeffizientegebaeudekonzepte/plus-energie-gebaeude
- S. Geissler, J. Fechner, W. Pölz, A. Knotzer: Smart ABC, Smart Energy Efficient
Active Buildings and Building Cluster;
http://www.umweltbundesamt.at/fileadmin/site/daten/produkte/gemis/Ergebnisbericht_Smart
ABC.PDF
Erklärtes Ziel des Projektes war es, eine deutliche Plus-Energie-Bilanz auf
kostengünstigem Weg zu erzielen. Da der Bauherr einerseits große Solarthermie-Fan ist,
zugleich seit Jahren Bürger-PV-Anlagen unter anderem an vielen Schulen mit auf den Weg
gebracht hat, war klar, dass neben der beschriebenen Solarthermie die wesentlichen Erträge
für das Gebäude über Photovoltaik erzielt werden müssen.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
40
Abbildung 32: Montage der PV-Anlage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)
Abbildung 33: Detail Montage PV-Anlage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
41
Abbildung 34: Blick auf die fertige PV-Anlage auf dem Dach des Gebäudes (Quelle: Arch Wimmer –
schulze darup & partner)
Die Solarthermieanlage wurde bereits im Kapitel 6.2 „Wärmeversorgung – Heizung und
Warmwasserversorgung“ beschrieben.
Die Photovoltaikanlage wurde auf der vollen Fläche des Daches errichtet. Dabei wurde in
Kauf genommen, dass die Fläche nur leicht um 4 Grad nach Süden geneigt ist. Dies kann im
Laufe der Jahre zu Verschmutzungen führen, die den Ertrag um einige Prozent senken.
Dennoch ist die Auslegung optimiert. Es konnte auf dem Flachdach mit 92,5 m 2 Fläche eine
Gesamtleistung von 14,6 kWpeak installiert werden. Die Ertragswerte der ersten 1,5 Jahre
geben dem Konzept recht.
Die alternativ diskutierten Aufstellungsvarianten hätten einen deutlich geringeren Ertrag
erbracht: Insbesondere die Aufständerung mit 15–20 Grad nach Süden hätte 30 bis 40
Prozent weniger ergeben, weil die jeweiligen Verschattungswinkel als Abstand zwischen den
Modulen eingehalten werden müssen. Zudem wäre in diesem Fall ein Streifen um die Attika
nicht nutzbar gewesen, weil die schrägstehenden Module aus optischen Gründen nicht bis
an den Rand heran hätten gebaut werden können.
Eine Alternative wäre die Ost-West-Aufständerung mit vollständiger Nutzung der Fläche,
jedoch mit jeweils 10 bis 15 Grad Neigung nach Osten und Westen im Wechsel. Der Ertrag
hätte dennoch ca. 20 Prozent unter dem ausgeführten gelegen, da die Randbereiche auch in
diesem Fall aus optischen Gründen nicht nutzbar gewesen wären. Für Eigenstromnutzung
ist diese Variante eine sehr günstige Möglichkeit, da der Ertrag besser über den Tag verteilt
wird.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
42
Tipp …
… zum PV-Ertrag
Der Bauherr führt ein Monitoring der PV-Anlage durch, die öffentlich einsehbar ist. Die
Ergebnisse können auf der Webseite www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus verfolgt
werden. Das ermöglicht, die Ergebnisse der Anlage in Echtzeit abzurufen und die Erträge
der bisherigen Betriebszeit nachzuvollziehen.
Der Jahresertrag der Anlage mit 14,6 kWpeak im Jahr 2012 beträgt 13.804 kWh. Das sind
945 kWh/kWpeak. Das ist ein sehr guter Ertrag für die Anlage mit der beschriebenen
Südsüdwest-Ausrichtung und der sehr flachen Dachneigung von gerade einmal 4 Grad nach
Süden.
Der bisherige Tageshöchstwert wurde am 26. Mai 2012 mit einem Ertrag von 96,32 kWh
gemessen. Das entspricht einem spezifischen Ertrag von 6,60 kWh pro kWpeak.
In den folgenden Abbildungen wird zunächst der Jahresertrag dargestellt. Darauf folgen für
das Jahr 2012 die Monatsbilanzen und schließlich charakteristische Tagesgänge des PVStromertrags mit jeweils einer Darstellung pro Monat.
Abbildung 35: Jahresertrag der Photovoltaikanlage mit 14,6 kW peak für das Jahr 2012 (Quelle:
www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
43
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
44
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
45
Abbildung 36: Erträge der Photovoltaikanlage in Monatsbilanzen von Januar bis Dezember 2012
(Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
46
Abbildung 37: Charakteristische monatliche Tagesgänge der Photovoltaik-Einträge (Anlage mit 14,6
kW peak); zu beachten ist, dass die Skalierung in Abhängigkeit vom Ertrag wechselt, die Ergebnisse
werden jeweils als Leistung in Watt dargestellt: Januartag sehr stark bewölkt, schwächster
Jahresertrag des Jahres mit 0,15 kWh Tagesertrag (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pehaus)
Abbildung 38: Februartag, bewölkt mit einzelnen sonnigen Abschnitten, 7,8 kWh Tagesertrag (Quelle:
www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Abbildung 39: Märztag, sehr sonnig mit einigen kleinen Wolkenfeldern, Ertrag 66 kWh (Quelle:
www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
47
Abbildung 40: Apriltag, unbewölkt, Ertrag 82 kWh (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pehaus)
Abbildung 41: Maitag, sonnig mit Wolkenabschnitten, Ertrag 67,3 kWh (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Abbildung 42: Junitag, teils sonnig, teils bewölkt, Ertrag 79,9 kWh (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
48
Abbildung 43: Julitag, stark bewölkt mit einzelnen sonnigen Abschnitten, Ertrag 43 kWh (Quelle:
www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Abbildung 44: Augusttag, sonnig mit Wolkenabschnitten, Ertrag 61,4 kWh (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Abbildung 45: Septembertag, sonnig mit längeren Wolkenabschnitten, Ertrag 45,8 kWh (Quelle:
www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
49
Abbildung 46: Oktobertag, wolkig mit kurzen Sonnenscheinphasen nachmittags und abends, Ertrag
12,8 kWh (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Abbildung 47: Novembertag, sehr trüb, Ertrag 2,5 kWh (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlagepe-haus)
Abbildung 48: Dezembertag, wolkig, kurzer Sonnenschein am Morgen und frühen Nachmittag, Ertrag
4,8 kWh (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
50
Abbildung 49: Folgetag im Dezember, fast durchgängig sonnig, hoher Dezember-Tagesertrag von
15 kWh (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus)
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
51
7. Ergebnisse, Komfort und Nutzerverhalten
Die Planung des Gebäudes war zunächst auf eine Familie mit vier Personen ausgelegt.
Zugleich war es dem Bauherrn wichtig, auch andere Wohnformen zu ermöglichen. Nach
Fertigstellung des Gebäudes zog tatsächlich eine studentische Wohngemeinschaft mit fünf
Personen in das Gebäude, unter anderem eine Tochter der BauherrInnen. Dadurch wurde
das Gebäudekonzept auf besondere Art gefordert. Der Umgang mit Heizen und Lüften ist
möglicherweise nicht ganz so konsequent wie in einer Kleinfamilie, auch durch die
zahlreichen Besucher in dem Gebäude. Die Wohngemeinschaft fühlt sich auf jeden Fall sehr
wohl in dem Gebäude. Nicht nur für studentische Nutzung ist der Komfort sehr hoch, die
gleichmäßige Wärme im Gebäude wird ebenso geschätzt wie die ausgeglichenen hohen
Oberflächentemperaturen der Gebäudehülle. Die Raumluftqualität ist durch die
Lüftungsanlage sehr gut, und der Umgang mit dem Lüften scheint gut zu funktionieren.
Die Verbrauchswerte liegen so, wie sie durch das PHPP prognostiziert wurden. Der
Heizwärmebedarf war mit 12 kWh/m2a berechnet worden. Der tatsächliche Verbrauch lag
inklusive der Anlagenverluste im Jahr 2012 bei 1.850 kWh, das sind bei 137,5 m2 beheizter
Fläche 13,5 kWh/m2a Heizenergiebedarf. Zu beachten ist dabei, dass die Heizsaison 2012
von einem sehr kalten Winter und einer extrem kalten Phase im Februar 2012 geprägt war.
Warmwasserseitig liegt die Bilanz durch die hohe Belegung mit fünf jungen BewohnerInnen
deutlich höher als bei einer Familie mit zwei kleinen Kindern. Der Heizenergiebedarf für
Warmwasser lag bei gut 3.500 kWh. Davon deckte die Solarthermieanlage einen Anteil von
etwa 65 Prozent mit 2.300 kWh, und die Gas-Brennwerttherme musste 1.250 kWh beitragen.
Gleiches gilt für den Stromverbrauch. Die Auslegung für eine Familie lag bei 1.500 bis
2.000 kWh im Jahr. Der tatsächliche Verbrauch lag 2012 bei 2.730 kWh. Pro Person
gerechnet ist der Wert nicht schlecht und liegt bei knapp 550 kWh pro StudentIn inklusive der
intensiven Computernutzung und der zahlreichen aufzuladenden Geräte aus dem Bereich
Kommunikation und Unterhaltung.
Die Plus-Energie-Bilanz für das Gebäude geht auf. Benötigt wurden Haushaltstrom mit 2.730
kWh im Jahr 2012 und Flüssiggas von 3100 kWh. Erneuerbar bereitgestellt wurden
2.300 kWh durch Solarthermie und 13.800 kWh durch Photovoltaik. Insgesamt ergibt sich ein
bilanzieller Energieüberschuss über das Jahr 2012 von 7.974 kWh.
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
52
8. Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Die BauherrInnen vor dem Gebäude – die Energie für das Elektromobil ist im
jahresbilanzierten Energieüberschuss mehrfach enthalten
(Quelle: Burkhard Schulze Darup) ............................................................................................. 1
Abbildung 2: Ansicht der Südfassade (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ................................ 6
Abbildung 3: Grundriss Erdgeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer) .......................................... 13
Abbildung 4: Grundriss Obergeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer) ....................................... 13
Abbildung 5: Ermittlung der Transmissionsflächen im PHPP: Aufgrund der sehr einfachen
Gebäudegeometrie ist die Berechnung sehr einfach. Die jeweiligen Flächen des
Gebäudequaders werden erfasst und bei jeder Fläche die Fensterflächen
direkt abgezogen. ..................................................................................................................... 15
Abbildung 6: Schnitt durch das Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer) .................................. 16
Abbildung 7: U-Wert-Berechnung der Außenwand in Holztafelbauweise mit dem
Konstruktionsaufbau und dem resultierenden U-Wert von 0,11 W/m2K (PHPP).................... 18
Abbildung 8: U-Wert-Berechnung der massiven Außenwand, ebenfalls mit einem U-Wert von
0,11 W/m2K (PHPP) ................................................................................................................. 18
Abbildung 9: Detailschnitt im Bereich Decke über Erdgeschoß zur Außenwand mit
Darstellung des Fensters im Erdgeschoß und des Solarthermiekollektors im
Brüstungsbereich Obergeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer) ................................................ 19
Abbildung 10: Holzkonstruktion auf der Südseite und Massivwände an den sonstigen
Fassaden (Quelle: Burkhard Schulze Darup) .......................................................................... 19
Abbildung 11: Südseite nach Aufbringen des Wärmedämmverbundsystems (Quelle:
Burkhard Schulze Darup) ......................................................................................................... 20
Abbildung 12: Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion mit Berechnung des U-Wertes von
0,10 W/m2K (PHPP) ................................................................................................................. 21
Abbildung 13: Detailschnitt Außenwand–Dach auf der Südseite
(Quelle: Benjamin Wimmer) ..................................................................................................... 22
Abbildung 14: Erstellen der Dachkonstruktion (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup &
partner) ..................................................................................................................................... 22
Abbildung 15: Detailfoto von Holzwand, Massivwand und Dach als Innenansicht im
Ausbaustadium (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ................................................................. 23
Abbildung 16: U-Wert-Berechnung mit Aufbau der Bodenplatte............................................. 25
Abbildung 17: Detailschnitt mit Darstellung der Bodenplatte und der Terrassentür (Quelle:
Benjamin Wimmer) ................................................................................................................... 25
Abbildung 18: Bodenplatte: Sicht auf die fertig gegossene Platte und die Dämmlage mit 20
cm Höhe (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) .................................................. 26
Abbildung 19: Bilanzierung des solaren Wärmeangebots nach PHPP................................... 26
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
53
Abbildung 20: Detailschnitt Fensterbrüstung auf der Südseite mit Anschluss zum
Solarthermiekollektor im Brüstungsbereich (Quelle: Benjamin Wimmer) ............................... 27
Abbildung 21: Fenstermontage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)............... 27
Abbildung 22: Fenstereinbau in der Holzkonstruktion (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ..... 28
Abbildung 23: Einbausituation von innen (Quelle: Burkhard Schulze Darup)......................... 28
Abbildung 24: Wesentliche Aspekte für die Erzielung der Luftdichtheit (Quelle: Benjamin
Wimmer, bearbeitet) ................................................................................................................. 31
Abbildung 25: Luftdichter Anschluss Holzwand zur Decke über EG (Quelle: Burkhard
Schulze Darup) ......................................................................................................................... 32
Abbildung 26: Luftdichtende Ebene im Holzbaubereich (Quelle: Burkhard Schulze Darup).. 33
Abbildung 27: Unterputzdose in luftdichter Ausführung in der massiven Außenwand (Quelle:
Burkhard Schulze Darup) ......................................................................................................... 33
Abbildung 28: Lüftungsverteilung im Obergeschoß (oben) und im Erdgeschoß (unten)
(Quelle: Benjamin Wimmer) ..................................................................................................... 35
Abbildung 29: Lüftungsgerät in geöffnetem Zustand – die weißen Bereiche außen am grünen
Wärmetauscher markieren die Griffe für den einfachen Filterwechsel auf Fortluft- und
Frischluftseite (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ................................................................... 36
Abbildung 30: Verteilung der Zuluftleitungen im Flur des Obergeschoßes zu den
Schlafräumen inklusive Schalldämpfer (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ............................ 36
Abbildung 31: Solarthermieanlage in der Südfassade (Quelle: Burkhard Schulze Darup) .... 39
Abbildung 32: Montage der PV-Anlage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) .. 41
Abbildung 33: Detail Montage PV-Anlage (Quelle: Arch Wimmer –
schulze darup & partner) .......................................................................................................... 41
Abbildung 34: Blick auf die fertige PV-Anlage auf dem Dach des Gebäudes (Quelle: Arch
Wimmer – schulze darup & partner) ........................................................................................ 42
Abbildung 35: Jahresertrag der Photovoltaikanlage mit 14,6 kWpeak für das Jahr 2012 (Quelle:
www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ........................................................................ 43
Abbildung 36: Erträge der Photovoltaikanlage in Monatsbilanzen von Januar bis Dezember
2012 (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ................................................. 46
Abbildung 37: Charakteristische monatliche Tagesgänge der Photovoltaik-Einträge (Anlage
mit 14,6 kWpeak); zu beachten ist, dass die Skalierung in Abhängigkeit vom Ertrag wechselt,
die Ergebnisse werden jeweils als Leistung in Watt dargestellt: Januartag sehr stark bewölkt,
schwächster Jahresertrag des Jahres mit 0,15 kWh Tagesertrag (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ...................................................................................... 47
Abbildung 38: Februartag, bewölkt mit einzelnen sonnigen Abschnitten, 7,8 kWh Tagesertrag
(Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) .......................................................... 47
Abbildung 39: Märztag, sehr sonnig mit einigen kleinen Wolkenfeldern, Ertrag 66 kWh
(Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) .......................................................... 47
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
54
Abbildung 40: Apriltag, unbewölkt, Ertrag 82 kWh (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ...................................................................................... 48
Abbildung 41: Maitag, sonnig mit Wolkenabschnitten, Ertrag 67,3 kWh (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ...................................................................................... 48
Abbildung 42: Junitag, teils sonnig, teils bewölkt, Ertrag 79,9 kWh (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ...................................................................................... 48
Abbildung 43: Julitag, stark bewölkt mit einzelnen sonnigen Abschnitten, Ertrag 43 kWh
(Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) .......................................................... 49
Abbildung 44: Augusttag, sonnig mit Wolkenabschnitten, Ertrag 61,4 kWh (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ...................................................................................... 49
Abbildung 45: Septembertag, sonnig mit längeren Wolkenabschnitten, Ertrag 45,8 kWh
(Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) .......................................................... 49
Abbildung 46: Oktobertag, wolkig mit kurzen Sonnenscheinphasen nachmittags und abends,
Ertrag 12,8 kWh (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) .............................. 50
Abbildung 47: Novembertag, sehr trüb, Ertrag 2,5 kWh (Quelle: www.pvlog.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ...................................................................................... 50
Abbildung 48: Dezembertag, wolkig, kurzer Sonnenschein am Morgen und frühen
Nachmittag, Ertrag 4,8 kWh (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ............ 50
Abbildung 49: Folgetag im Dezember, fast durchgängig sonnig, hoher DezemberTagesertrag von 15 kWh (Quelle: www.pv-log.com/photovoltaikanlage-pe-haus) ................. 51
9. Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Zusammenstellung der Komponenten für einen üblichen Neubaustandard, ein
Passivhaus und für das Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude .................................................... 9
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
55
Impressum
Herausgeber und für den Inhalt verantwortlich:
e-genius – Verein zur Förderung und Entwicklung offener Bildungsmaterialien im technischnaturwissenschaftlichen Bereich
Postfach 16
1082 Wien
Österreich
E-Mail: info(at)e-genius.at
Projektleiterin: Dr. Katharina Zwiauer
E-Mail: katharina.zwiauer(at)e-genius.at
Autor: Dr. Burkhard Schulze Darup
Fachdidaktik: Dr. Katharina Zwiauer
Unter Mitwirkung von: Magdalena Burghardt MA, DI (FH) Sören Eikemeier, DI Karin
Reisinger
Fachliche Beratung: DI Johannes Fechner
Lektorat, mediendidaktisches Design und technische Umsetzung: Magdalena Burghardt MA
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Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude
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