bauen und sanieren im passivhaus-standard
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BAUEN UND SANIEREN IM PASSIVHAUS-STANDARD BEISPIEL-PROJEKTE AUS SACHSEN - Teil 1 Energieeffizientes Bauen in Sachsen < Projekt-Verzeichnis Nr° Projekt 01 Einfamilienhaus in Schkortitz 02 Einfamilienhaus in Leipzig 03 Kindertagesstätte in Oelsnitz / Erzgebirge 04 Kindertagesstätte in Döbeln 05 Kindertagesstätte in Chemnitz 06 Einfamilienhaus in Bad Lausick 07 Mehrfamilienhaus in Freital 08 Freie Schule Pro-Montessori in Torgau 09 Einfamilienhaus in Quohren 10 Mehrfamilienhaus in Chemnitz 11 Evangelische Grundschule in Bad Düben 12 Mehrfamilienhaus in Rietschen 13 Gewerbebau in Bautzen 14 Einfamilienhaus in Dresden 15 Kindertagesstätte in Heidenau 16 Mehrfamilienhaus in Pobershau Gefördert durch die Europäische Union Europäischer Fonds für regionale Entwicklung > Übersicht Sachsen Torgau Bad Düben 08 11 Rietschen 12 Leipzig 10 Schkortitz Bautzen 02 Bad Lausick Döbeln 13 Dresden Freital Quohren 01 Heidenau 14 Chemnitz Oelsnitz 06 Marienberg 15 04 03 05 16 07 09 > Einfamilienhaus in Schkortitz Objekttyp Außenwand 2 Holzbauweise Neubau EFH, freistehend mit Einliegerwohnung Standort Grimma OT Schkortitz Konstruktion Mischbauweise Baujahr 2004 Anzahl der Vollgeschosse 2 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 200,3 m² Anzahl der Nutzer 01 < Aufbau Abb. 1.2 Südansicht mit Photovoltaik-Anlage und solarthermischer Anlage Gebäudekonzeption Allgemein ist der Bauherr mit dem Ergebnis seines Pilotprojektes äußerst zufrieden, da gute Behaglichkeit und hohe Luftqualität ein komfortables Wohnen ermöglicht. Der Unterschied gegenüber einem konventionell gebauten Haus ist dem Bauherren nach deutlich spürbar. Seine kontrollierte Wohnraumlüftung möchte er nicht mehr missen. Ebenfalls wird die Kühlmöglichkeit im Sommer über den Erdwärmetauscher als sehr angenehm empfunden. Eine gute Möglichkeit das „Passivhaus-Wohngefühl“ selbst zu testen, bietet die 40 m² große Einliegerwohnung, welche als Ferienwohnung eingerichtet ist. Durch diese Gelegenheit kann zukünftigen Bauherren die Entscheidung zum Passivhaus sicherlich erleichtert werden. Die thermische Gebäudehülle Fenster Holzfenster, Profilstärke 110mm mit zwei Mittellagen aus Purenit und einer Mittellage aus PUR UGlas 0,70 W/m²K URahmen 0,66 W/m²K UGesamt 0,80 W/m²K g - Wert 0,53 25 mm 100 mm 5 mm 350 mm 500 mm GK-Platte Hanf-Stopfwolle / Lattung Holzspanplatte Hanf-Stopfwolle / Kantholz Holzfaser-Dämmplatte Aufbau Dach 32° Dach 18° Abb. 1.3 Über die Dachfenster kann viel natürliches Licht eintreten Außenwand 1 Kalksandstein - Planelemente mit Mineralschaumplatte WDVS U - Wert 0,122 W/m²K 25 mm Lehmputz 175 mm Kalksandstein Planelemente 350 mm WDVS Mineralschaum WLG 045 20 mm Außenputz Aufbau Dielung Dämmung WLG 035 / Lagerholz Abdichtung Beton Millcell Schaumglasschotter Boden gegen Massiv mit Estrich Erde 2 U - Wert 0,119 W/m²K Abb. 1.1 Die Flachkollektoren haben gleichzeitig eine verschattende Wirkung Heizungsanlage Boden gegen Massiv mit Holzboden- Aufbau Erde 1 U - Wert 0,121 W/m²K 6 Das EFH in Schkortitz, welches in Mischbauweise ausgeführt wurde, ist ein sehr gutes Beispiel für die Verwendung von ökologischen Baumaterialien. Bei der Konstruktion der Gebäudehülle kamen Materialien wie Holz, Hanfwolle, Mineralschaum und Schaumglasschotter – ein Recyclingprodukt – zum Einsatz. Innenseitig wurde die Wand mit Lehm verputzt. Lehm ist ein natürlicher Baustoff, welcher für ein gesundes Raumklima sorgt und zudem ein ausgezeichneter Wärmespeicher ist. Er hat die Fähigkeit, Feuchtigkeit schnell aufzunehmen, zu speichern und sie bei Bedarf schnell wieder abzugeben. Bei der Umsetzung des Energiekonzeptes durch thermische Solarkollektoren und der Wärmeerzeugung durch Biomasse, wurde auf eine Lösung mit regenerativen Energien Wert gelegt. Ein weiterer ökologisch positiver Effekt ist die Reinigung des Abwassers durch eine Pflanzenkläranlage. Zusätzlich konnte eine Photovoltaik-Anlage mit einer Spitzenleistung von 5,76 kWp realisiert werden, die netzgekoppelt betrieben wird. Der Ertrag dieser Anlage an regenerativ erzeugtem PV-Strom beträgt ca. 5.000 kWh im Jahr. Der jährliche Stromverbrauch liegt jedoch, durch Nutzung von effizienten Haushaltsgeräten, bei nur 3.000 kWh. Somit produziert dieses Passivhaus mehr Strom als in der Nutzung verbraucht wird. U - Wert 0,160 W/m²K Aufbau 15 mm 40 mm 15 mm 300 mm 22 mm 10 45 70 5 350 500 mm mm mm mm mm mm Der geringe Restwärmebedarf des Passivhauses wird durch einen wasserführenden Kaminofen gedeckt, welcher direkt das Wärmeabgabesystem oder einen Pufferspeicher erwärmt. Dieser Kaminheizkessel besitzt eine Nennwärmeleistung von 14 kW. Die Menge des verfeuerten Brennholzes schwankt zwischen 5 und 10 Raummeter im Jahr. Die Wärmeabgabe erfolgt durch Kapillarrohrmatten in Bädern und Räumen mit lehmverputzten Innenwänden. Für Zeiten von längerer Abwesenheit ist ein elektrischer IR-Plattenheizkörper als Notheizung installiert, um das Gebäude temperieren zu können. Solaranlage Zwei 1.000 Liter-Leitwerkschichtspeicher speichern die von 6 Solargroßkollektoren mit einer Fläche von 24,8 m² erzeugte Wärmeenergie. Der geschätzte solare Deckungsbeitrag zur Warmwasserbereitung beträgt 76 %. Warmwasserbereitung Die Warmwasserbereitung erfolgt über den Schichtenspeicher, welcher größtenteils über die thermischen Solarkollektoren geladen wird. Der Restbedarf an Warmwasser wird vom Holz-Kaminofen gedeckt. Sonstige Anlagen Fliesen Zementestrich Dämmung WLG 025 Abdichtung Beton Millcell Schaumglasschotter Holz U - Wert 0,101 W/m²K Aufbau 20 mm Holzpaneele 40 mm Hanfstopfwolle / Lattung 15 mm Holzspanplatte (Dampfbremse) 500 mm Hanfstopfwolle / Sparren 22 mm Holzfaser-Dämmplatte Holz U - Wert 0,157 W/m²K Aufbau 20 mm Holzpaneele 40 mm Hanfstopfwolle / Lattung 15 mm Holzspanplatte (Dampfbremse) 300 mm Hanfstopfwolle / Sparren 22 mm Holzfaser-Dämmplatte Die 18° geneigte, südorientierte Dachfläche ist mit einer 5,76 kWp Photovoltaik-Anlage versehen, welche netzgekoppelt betrieben wird. Zusätzlich unterstreicht die Klärung des Abwassers über eine Pflanzenkläranlage, ohne Inanspruchnahme von Pumpenleistung, das ökologische Konzept des Einfamilienhauses. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 1056,7 m³ 210,4 m² 0,59 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) 15 kWh/m²a 11,7 W/m² 8 % Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Holz Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 16,8 31,4 56,2 13,3 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Verbrauchswerte pro Jahr (gemessen) Strom Gesamt Strom spezifisch Brennholz 3000 kWh/a 14,3 kWh/m²a 5-10 Rm/a Realisierte Anlagentechnik Lüftungsanlage Die zentral angeordnete kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung garantiert eine ausreichende Luftqualität und Behaglichkeit im Gebäude. Dem Lüftungsgerät ist ein 40 m langer Erdwärmetauscher vorgeschaltet, mit einem Nenndurchmesser von 20 cm. Dieser dient zur Vorwärmung und Frostsicherung im Winter und zur Temperierung der Frischluft im Sommer. Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 18.682,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Einfamilienhaus in Leipzig Objekttyp Neubau EFH Standort Standort Leipzig - Stötteritz Konstruktion Leichtbauweise Baujahr 2004 Anzahl der Vollgeschosse 2 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 182,3 m² Anzahl der Nutzer 7 02 < Dach Holz-Doppel-T-Träger mit Zellulose-Dämmung U - Wert 0,107 W/m²K Aufbau 22,5 mm Fermacell-Platte 319 mm Zellulose WLG 033 / Doppel-T-Träger 15 mm OSB-Platte 200 mm Zellulose WLG 033 / Lattung 15 mm OSB-Platte Gesamt 571,5 mm Realisierte Anlagentechnik Sonstige Anlagen Am Flachdach ist eine Photovoltaik-Anlage mit einer Spitzenleistung von 2,97 kWp realisiert, welche aus polykristallinen Zellen besteht. Diese Module sind aufgeständert am Dach montiert und Richtung Süden orientiert. Der jährliche Ertrag der Anlage beläuft sich auf ca. 2.700 kWh. Zudem dient eine Zisterne zur Speicherung von Regenwasser. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Lüftungsanlage Gebäudekonzeption Das Einfamilienhaus in Leipzig-Stötteritz gilt als ein besonders innovatives Objekt. Da hier das ehrgeizige Ziel war, den hohen Standard eines „Plusenergiegebäudes“ zu erreichen. „Plusenergiegebäude“ sind Häuser, die bilanziert über ein Jahr mehr Energie erzeugen, als sie selbst verbrauchen. Dieses Konzept kann nur durch Reduzierung des Energieverbrauchs und unter Einsatz von effizienter Anlagentechnik und Haushaltsgeräten verwirklicht werden. Der Ansatz, „Energie die nicht verbraucht wird, muss gar nicht erst erzeugt werden“, stellt beim „Plusenergie-Konzept“ ein wesentliches Kriterium dar. Natürlich müssen auch zur Erzeugung der „Plusenergie“ effiziente Technologien eingesetzt werden. Bei diesem Projekt konnten polykristalline Photovoltaik-Module (am Dach aufgeständert) mit einer Spitzenleistung von 2,97 kWp realisiert werden. Zur Verringerung des Energiebedarfs ist die Qualität der thermischen Gebäudehülle soweit entwickelt, dass sich der Heizwärmebedarf auf nur 4 kWh/m²a beläuft. Dies bedeutet eine Unterschreitung des Passivhaus-Standards (laut Passivhaus Institut: 15 kWh/m²a) um den Faktor 4. Bei dieser ausgezeichneten thermischen Qualität des Gebäudes sind die Wärmeverluste so gering, dass auf ein konventionelles Heizsystem gänzlich verzichtet werden kann. Der Wärmeeintrag durch solare Einstrahlung, die internen Wärmequellen wie Beleuchtung, Unterhaltungsgeräte und Haushaltsgeräte und die „Heizleistung“ der siebenköpfigen Familie, reicht aus um das Ge- Abb. 2.2 Fassade mit integrierter solarthermischer Anlage bäude ganzjährig auf einem Temperaturniveau von ca. 21 °C zu halten. Als „Notheizung“ sind Elektrokonvektoren in den Kinderzimmern und eine Elektro-Fußbodenheizung im Bad installiert, welche jedoch nicht genutzt werden müssen. Das „Plus“ an Energie wird trotz der sehr effizienten Lösung bei diesem Gebäude nicht ganz erreicht, da der Stromverbrauch der sieben Bewohner etwas höher als erwartet liegt. Die thermische Gebäudehülle Fenster Außenwand Kastenfenster mit Thermowood-Rahmen UGlas 0,62 W/m²K UGesamt 0,71 W/m²K g-Wert 0,47 Aufdopplung des Holz-Doppel-T-Trägers, um höhere Dämmstärke zu erreichen U - Wert 0,084 W/m²K Aufbau 22,5 mm Fermacell-Platte 106 mm Zellulose WLG 033 / Lattung 15 mm OSB-Platte 290 mm Zellulose WLG 033 / Doka-Träger 35 mm Heraklith 15 mm Putz Boden gegen Aufdopplung des Holz-Doppel-T-Trägers durch Erde Querlattung, um höhere Dämmstärke zu erreichen Abb. 2.1 Auf dem Dach installierte Photovoltaik-Anlage U - Wert 0,082 W/m²K Aufbau 20 mm Fermacell-Platte 44 mm Holzweichfaserplatte doppelt 15 mm OSB-Platte 57 mm Zellulose WLG 033 / Lattung 240 mm Zellulose WLG 033 / Doppel-T-Träger 37 mm Zellulose WLG 033 / Holzweichfaser 120 mm Zellulose WLG 033 / Beton VARIAX Spanbeton Hohldecke 40 mm Schaumglasschotter/Beton Die kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung ist als zentrales Gerät ausgeführt. Dem Gerät ist ein Erdwärmetauscher mit ca. 100 m Länge (3 x 33m) vorgeschaltet, wodurch die im Erdreich herrschende Temperatur auf die Luft übertragen wird. Im Winter hat dies den Effekt einer vorgewärmten Zuluft, was gleichzeitig den herkömmlichen Defroster überflüssig werden lässt. Im Sommer kann die aufgeheizte Umgebungsluft durch den Erdwärmeübertrager etwas abgekühlt und so der sommerlichen Überhitzung im Gebäude entgegengewirkt werden. Zu beachten ist hier der Bypass-Betrieb der Lüftungsanlage: die gekühlte Frischluft wird direkt in den Raum geführt, ohne über die Wärmerückgewinnung zu laufen. Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 760 m³ 182,3 m² 0,25 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) 4 kWh/m²a 5,4 W/m² 20 % Endenergiebedarf Strom Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 22,0 kWh/m²a 65,5 kWh/m²a 15,2 kg/m²a Heizungsanlage (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Als Heizsystem können die in den Kinderzimmern installierten ElektroWandkonvektoren mit Leistungen von 1-2 kW genutzt werden. Diese sind jedoch kaum in Betrieb. Das Badezimmer ist mit einer Notheizung als Elektro-Fußbodenheizung ausgeführt, wobei die Einschalttemperatur auf 5 °C reguliert ist. Förderung Solaranlage In die nach Südwesten ausgerichtete Fassade ist eine 12,5m² große Kollektorfläche integriert. Die aus Solarenergie umgewandelte Wärmeenergie wird in einem 750 Liter fassenden Puffer-Schichtenspeicher gespeichert und über eine externe Wärmeübergabestation direkt zur Trinkwassererwärmung genutzt. Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. Warmwasserbereitung Ein Großteil des Warmwasserbedarfs wird über die Solaranlage gedeckt. Aufgrund der Abweichung von einer Südausrichtung und dem hohen Verbrauch der sieben Personen, musste die Anlage etwas größer dimensioniert werden. Ursprünglich war eine Deckung des Restbedarfs durch einen elektrischen 6 kW Heizstab, der im Pufferspeicher angebracht ist, vorgesehen. Aufgrund der Trägheit des Systems erwies sich diese Ausführung nicht als die optimale Lösung. Deshalb wurde nachträglich ein elektronischer Durchlauferhitzer installiert, welcher das Wasser im Durchlaufprinzip nur bei Bedarf aufbereitet. Dies erwies sich als die effizientere Variante. 39.105,00 Euro Abb. 2.3 Ansicht nach Fertigstellung > Kindertagesstätte in Oelsnitz / Erzgebirge Objekttyp Neubau Kindertagesstätte Standort Oelsnitz / Erzgebirge Konstruktion Holzständerbauweise Baujahr 2004 - 2007 Anzahl der Vollgeschosse 1 + partielle Spielebenen in 3 Türmen mit 1. OG Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 1.094 m² Innenfläche und 6.750 m² Außenfläche Anzahl der Nutzer 03 < Die thermische Gebäudehülle vierfache Verglasung im Holzrahmen – Kastenfenster UGesamt 0,68 W/m²K g-Wert 0,47 Außenwand Holzständerbauweise mit Ausblasdämmung U - Wert 0,100 W/m²K Aufbau 23 mm Fermacell Gipsfaserplatte 106 mm Zellulose WLG 040 / Lattung 22 mm OSB-Platte 283 mm Zellulose WLG 040 / Doka-Träger 35 mm Außenputz Heraklithplatten mit Unterkonstruktion 130 Abb. 3.3 Haupteingang auf der Nordseite Gebäudekonzeption Eine Besonderheit gegenüber üblichen Dreifachverglasungen stellen die ausgeführten Kastenfenster mit innenliegenden Jalousien als Blendschutz dar. Deren Kippfunktion der einzelnen Ebenen erlauben ein Ablüften der Wärme aus dem Zwischenraum. Zur Vermeidung der sommerlichen Überhitzung des Gebäudes wurden außen freistehende Markisen zur Verschattung der Fensterflächen errichtet. Auf einer freistehenden Sandflächenüberdachung wurde nachträglich eine Photovoltaik-Anlage für den Eigenverbrauch errichtet. Da das System nicht standortspezifisch ist, konnte diese Systementwicklung bei anderen Projekten genutzt werden. Doka -Träger H30N Die Sicherung der Luftqualität wird durch vier, jeweils zentral angeordnete, Lüftungsgeräte gewährleistet. Um Lüftungswärmeverluste zu minimieren, besitzen die Geräte einen Kreuzgegenstromwärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung aus der Abluft. Jedem Gerät ist ein Erdwärmetauscher mit einer Länge von 100 m vorgeschaltet. Dadurch werden den Luftanlagen Zulufttemperaturen von mindestens 3-5 °C im Winter und von ca. 15 °C im Sommer zugeführt. Heizungsanlage Zur Deckung des Restwärmebedarfs ist eine Gas-Brennwerttherme mit 24 kW Leistung installiert. Die Wärmeabgabe erfolgt über Lehmputzflächen mit Wandheizung in den Gruppenräumen und über die Möglichkeit der Nacherhitzung der Zuluft. Regelungstechnisch ist die Flächenheizung außentemperaturabhängig und raumtemperaturgesteuert. Das Temperaturniveau kann nach Bedarf und Betriebszyklus geregelt werden. Außenputz HWL - Platte außen Der Passivhaus-Kindergarten in Oelsnitz / Erzgebirge wurde 2004 2007 in Holzständerbauweise errichtet. Das Gebäude ist für 6 Kindergarten- und 2 Krippengruppen konzipiert. Mit Dämmstärken von ca. 40 cm in Außenwand, Boden und Dach konnte eine Energiekennzahl von 13 kWh/m²a erreicht werden (nach Passivhausprojektierungspaket – PHPP). Der geringe Restwärmebedarf wird von einer GasBrennwerttherme zur Verfügung gestellt. Die Wärmeabgabe erfolgt in den 8 Gruppenräumen und im Spielflur über mit Lehm verputzte Wandheizungsflächen. Weiterhin besteht die Möglichkeit der Nachheizung der Zuluft in den Gruppenräumen, die Absaugung der Abluft erfolgt in den Sanitärräumen und dem Küchenbereich. Der Flur dient als Luftüberströmzone. Eine manuelle Fensterlüftung ist ebenfalls möglich und wird in den Übergangsjahreszeiten genutzt. Lüftungsanlage Fenster Realisierte Anlagentechnik Zellulosedämmung Abb. 3.6 Wandheizflächen in Gruppenräumen OSB - Platte Zellulosedämmung Gipsfaserplatte Abb. 3.5 Wandaufbau im Horizontalschnitt-Schema Warmwasserbereitung Der Kindergarten ist mit einer zentralen Warmwasserversorgung ausgestattet. Ein 300 Liter-Warmwasserspeicher wird von der Gas-Brennwerttherme geladen und stellt somit ständig Warmwasser zur Verfügung. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Boden gegen Massiv mit Zellulose Erde U - Wert 0,087 W/m²K Aufbau Abb. 3.1 Winddichte Folie der Gebäudehülle Abb. 3.4 Großzügige Verglasung Richtung Süden 20 44 15 57 240 mm mm mm mm mm 37 mm 160 mm Fermacell Gipsfaserplatte Holzweichfaser OSB-Platte Zellulose WLG 040 / Lattung Zellulose WLG 040 / Doka-Träger Holzweichfaser / Zellulose WLG 040 Zellulose WLG 040 / Beton Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 5.164 m³ 1.094 m² 0,49 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Gas Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 13 kWh/m²a 9 W/m² 7,5 % 12,7 32,6 83 16,8 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Dach Abb. 3.2 Ansicht Südseite Holz Stegträger mit Zellulose U - Wert 0,101 W/m²K Aufbau 23 mm Fermacell Gipsfaserplatte 112 mm Zellulose WLG 040 / Lattung 15 mm OSB-Platte 292 mm Zellulose WLG 040 / Holz Stegträger 15 mm OSB-Platte Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 139.878,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Kindertagesstätte in Döbeln Objekttyp Neubau Kindertagesstätte Standort Döbeln Konstruktion Leichtbauweise Baujahr 2004 Anzahl der Vollgeschosse 1 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 549 m² Anzahl der Nutzer 68 04 < Boden gegen Massiv mit Polystyrol-Dämmung Erde U - Wert 0,118 W/m²K Aufbau Dach Gebäudekonzeption Abb. 4.2 Ansicht des Kindergartens Der Schaden des Jahrhundert-Hochwassers 2002 war so groß, dass die Kirchgemeinde Döbeln einen neuen Kindergarten errichten musste. Um einen Akzent für den Umweltschutz zu setzen, wurde bei dem Bau des neuen Kindergartens auf eine energieeffiziente und ökologische Bauweise gesetzt. Der ökologische Passivhaus-Kindergarten „St. Florian“ für 68 Kinder bildet baulich eine klosterähnliche Einheit mit der benachbarten Jacobikirche: Ein Kreuzgang mit Innenhof verbindet das moderne Gebäude mit der im 19. Jahrhundert erbauten, nördlich gelegenen Kirche. Diese Anordnung zeigt, dass auch große Glasfassaden auf der Nordseite im Passivhausstandard realisiert werden können. Die Grundwärmeversorgung des Passivhauses erfolgt durch interne Lasten und durch solare Energieeinträge über die Südfenster. Da das “Fehlen“ der internen Wärmequellen an Wochenenden und Feiertagen zu einer Absenkung der Raumtemperatur führt, entsteht ein zusätzlicher Wärmebedarf. Dieser wird durch die Sonnenkollektoren und die Nahwärme der Niedertemperatur-Gaskesselanlage in der Jacobikirche gedeckt. Die thermische Gebäudehülle Fenster Außenwand Abb. 4.1 Verbindungsgang zur Kirche Außenwände und Dach wurden als Holzrahmenbau mit 36er HolzDoppel-T-Trägern (System Doka), Zellulose-Einblasdämmung, außenliegender 40 mm-Holzweichfaserplatte und aussteifender OSBPlatte errichtet. Die Außenwände sind auf hochgedämmten Schaumglasstreifen angebracht. Innenliegend ist die Holzkonstruktion mit Schilfrohr überspannt und Lehm verputzt. Der Lehm bringt eine hohe Speichermasse in den Bau und sorgt für gleichbleibende Luftfeuchtigkeit. Die Bodenplatte wurde unterseitig mit Schaumglas gedämmt. Eine mit natürlichem Holzschutz versehene Lärchenholzverschalung an den Wänden, ein hinterlüftetes Gründach und 3-fach verglaste Holzfenster bilden die Wetterschale des Hauses. Dreischeibenisolierverglasung mit thermisch getrennten Profil UGlas 0,70 W/m²K URahmen 0,76 W/m²K UGesamt 0,80 W/m²K g-Wert 0,60 Holzrahmenbauweise mit Einblasdämmung, Lärchenholz Stülpschalung U - Wert 0,112 W/m²K Aufbau 25 mm Lehmputz / Schilfrohr als Trägermaterial OSB-Platte 22 mm 360 mm Zellulose WLG 040 / Doka Stegträger 40 mm MDF-Platte 24 50 280 220 50 mm mm mm mm mm Parkett Eiche Estrich Polystyrol WLG 040 Bodenplatte Beton Unterbeton Pultdach über Gruppenräumen: Holz mit Vollsparrendämmung U - Wert 0,108 W/m²K Aufbau 22 mm OSB-Platte 360 mm Zellulose WLG 040 / Sparren 10/36 80 mm Zellulose WLG 040 / Holz 8 / 8 18 mm Holzfaserplatte wurzelfeste Abdichtung hinterlüftete Dachbegrünung Pultdach über Flur gleich, nur mit 40 cm Dämmung ausgeführt U - Wert 0,112 W/m²K Pultdach über Funktionsräumen mit 32 cm Dämmung ausgeführt U - Wert 0,124 W/m²K Aufbau 160 mm Leimholzdecke 320 mm Zellulose WLG 040 / Sparren 18 mm Holzfaserplatte Lüftungsgerät ein 120 m langer Erdwärmetauscher vorgeschaltet, welcher so die Außenluft erwärmt oder im Sommer kühlt. Die Luftverteilung erfolgt über ein Kanalsystem und wird über Düsenauslässe in die Gruppenräume, sowie in den Mehrzweckraum eingebracht. Mittels Überströmelementen in den Galerien wird die Luft über das Foyer und den angrenzenden Personal- und Nebenraumbereichen sowie über die Sanitärbereiche abgesaugt. Heizungsanlage Die benötigte Restwärme, die nicht durch solare Gewinne und interne Lasten gedeckt wird, stellt die vorhandene NiedertemperaturGas-Kesselanlage der Jacobikirche bereit. Die Verteilung der Wärme erfolgt in den Gruppenräumen mit Wandheizflächen, die in Lehmputz verlegt wurden. Dadurch kommt es zu einer angenehmen Strahlungswärme. Für die Kinder ist diese Art der Verlegung ein zusätzlicher Sicherheitsvorteil, da keine Kanten und Ecken von Heizkörpern vorhanden sind, an denen sie sich verletzen können. Solaranlage Um das ökologische Konzept des Kindergartens zu unterstreichen, ist eine thermische Solaranlage installiert worden. Die gewonnene Energie der 13 m² Flachkollektoren wird in einem 1.000 Liter-Pufferspeicher zwischengespeichert. Warmwasserbereitung Der Warmwasserbedarf wird zu 70 % von der Solaranlage gedeckt. Der Niedertemperaturkessel dient zur Erzeugung des Restbedarfs. Energetische Kenndaten Realisierte Anlagentechnik nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Lüftungsanlage Durch Wärmerückgewinnung aus der Abluft mittels eines Rotationswärmeübertragers zur Erwärmung der Außenluft sowie über die Begrenzung des Luftwechsels auf die Mindestaußenluftrate pro Person, wird die Lüftungsanlage mit einem Minimum an Energie betrieben. Zusätzlich zur Wärmerückgewinnung ermöglicht eine hygroskopische Beschichtung auf dem Wärmeübertrager auch die Rückgewinnung der Luftfeuchte. Dadurch kann an sehr kalten Wintertagen, mit äußerst geringem Wassergehalt in der Außenluft, die minimal zulässige Luftfeuchte im Raum gehalten werden. Außerdem ist dem Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 3.289,4 m³ 549,1 m² 0,28 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Primärenergiebedarf 15 kWh/m²a 13,1 W/m² 92 kWh/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Abb. 4.3 Lehmverputzte Wandheizung mit Schilfrohrmatten als Putzträger Abb. 4.4 Sichtbar installierte Lüftungsanlage mit Rotationswärmetauscher Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 76.874,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Kindertagesstätte in Chemnitz Objekttyp Sanierung Kindertagesstätte Standort Chemnitz, Straße Usti Nad Labem Konstruktion Massivbauweise, Stahlbeton Baujahr 1973, saniert 2006 Anzahl der Vollgeschosse 3 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 1.680 m² Anzahl der Nutzer 160 Gebäudekonzeption Die Kindertagesstätte Chemnitz in der Straße Usti Nad Labem wurde 1973 als StahlbetonMontagebauweise errichtet. Der Komplex besteht aus zwei Gebäudeteilen, Haus 47 und Haus 49, die über einen Zwischenbau miteinander verbunden sind. Im Zuge der Baumaßnahmen erfolgte 2006 eine komplexe Sanierung mit Umbauten zur besseren und behindertengerechten Raumnutzung (Haus 47) sowie zur Erfüllung von Brandschutz- und Energiesparanforderungen. Als zweiter baulicher Fluchtweg wurde eine Balkonkonstruktion mit Rampen angebaut, die von jedem Gruppenraum aus über barrierefreie Fenstertüren Abb. 5.3 Südseite Haus 47 erreichbar ist. Neben dieser Funktion dient die auf der Südseite ausgeführte Balkonkonstruktion auch als Verschattung zur Vermeidung von sommerlicher Überhitzung. Bei der energetischen Sanierung konnte der Passivhaus-Standard erreicht werden. Zur Senkung der Transmissionswärmeverluste wurde eine 30 cm starke Polystyrol-Wärmedämmung auf Außenwand und Dach angebracht. Fenster mit 3-fach-Wärmeschutzverglasung und 05 < bestehende Massivwand mit WDVS U - Wert 0,097 W/m²K Aufbau 15 mm Putz 190 mm Normalbeton 95 mm Dämmung WLG 040 100 mm Normalbeton 300 mm PS Hartschaum WLG 040 20 mm Leichtputz Sockelgeschossfußboden Bestand mit neuem Fußboden-Aufbau U - Wert 1,303 W/m²K Aufbau 10 mm Fliesen 15 mm Zementmörtel 50 mm Estrich 3 mm Bitumen 40 mm Dämmung WLG 080 3 mm Bitumen Abb. 5.2 Südseite Haus 47 SockelBestand mit neuem Fußboden-Aufbau geschossU - Wert 0,298 W/m²K fußboden Neu Aufbau 20 mm Fliesen 1 70 1 250 Dach Abb. 5.4 Gebäude vor der Sanierung eine kontrollierte Raumlüftung gewährleisten den Passivhausstandard. Zwei Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung sorgen für einen mittleren Luftvolumenstrom von 2.600 m³ pro Stunde. Die Zuluftleitungen sind als Erdkollektoren im Bereich der Balkonfundamente verlegt. Die Abluftleitungen sind an der Balkonkonstruktion über das Dach geführt und gestalterisch in das Konzept eingebunden. Warmwasserbedarf und der geringe Heizwärmebedarf werden durch 24 m² Solarkollektoren und einer Fernwärmeübergabestation gedeckt. Die thermische Gebäudehülle Fenster Außenwand Nord/Süd Abb. 5.1 Querschnitt Fensterschema mit 3-fach-Wärmeschutzverglasung Außenwand Ost/West Kunststofffenster mit gedämmter Alu-Vorsatzschale UGlas 0,70 W/m²K URahmen 0,82 W/m²K g-Wert 0,51 bestehende Massivwand mit WDVS U - Wert 0,126 W/m²K Aufbau 15 mm Putz 290 mm Normalbeton 300 mm PS-Hartschaum WLG 040 20 mm Leichtputz mm mm mm mm Dichtung Zementestrich PE-Folie Schaumglasschotter WLG 080 Beton mit PS U - Wert 0,129 W/m²K Aufbau 240 mm Normalbeton 0,2 mm Dampfbremse 300 mm PS Hartschaum 040 2 mm PVC-Dachbahn Realisierte Anlagentechnik Solaranlage Die 24 m² Flachkollektoren zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung sind als Balkonüberdachung montiert und haben somit eine verschattende Wirkung, um der sommerlichen Überhitzung entgegenzuwirken. Als Wärmespeicher dient ein Puffer-Schichtenspeicher mit einem Volumen von 1.500 Litern. Abb. 5.5 Balkonüberdachung mit Solarkollektoren Warmwasserbereitung Bis zu 35 % des Warmwasserbedarfs können von der Solaranlage gedeckt werden. Der Restbedarf wird von der Fernwärme-Station aufgebracht. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 7.527,0 m³ 1.858 m² 0,58 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) 14 kWh/m²a 10,1 W/m² 0 % Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Fernwärme Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 34,8 24,8 113,7 29,6 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a Lüftungsanlage (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Dem Lüftungsgerät ist zur Optimierung der Wärmerückgewinnung ein Wärmerohr (Heatpipe) vorgeschaltet, welches als Vorwärmetauscher dient. Zur Erwärmung der Zuluft ist nach dem Hauptwärmetauscher eine Wärmepumpe angebracht. Die Leistungszahl der Wärmepumpe beträgt bis zu 4,4. Das heißt für jede kWh elektrische Antriebsenergie entsteht bis zu 4,4 kWh Wärmeenergie. In den Übergangszeiten reicht die Erwärmung der Zuluft mit dem Wärmepumpenkompaktgerät aus, so dass keine zusätzliche Wärmeenergie erforderlich ist. In diesem Zeitraum kann die Heizung abgeschaltet werden. nach Energieeinsparverordnung (EnEV 2002) Heizungsanlage Um an kalten Wintertagen eine komfortable Innenraumtemperatur zu gewährleisten, ist eine Fernwärme-Übergabestation mit einer Anschlussleistung von 64 kW installiert. Zur Beheizung der Räume sind Heizkörper mit geringer Vorlauftemperatur vorgesehen. Dadurch wird auch ein schnelles Aufheizen nach dem Wochenende und nach nutzungsbedingten Auskühlungen gewährleistet. Energiebezugsfläche AN Heizwärmebedarf vor Sanierung Heizwärmebedarf nach Sanierung Reduktion Heizwärmebedarf Minderung Gesamtemission CO2 - Äquivalent lt. Förderantrag 2.229 m² 118,14 kWh/m²a 20,89 kWh/m²a 97,25 kWh/m²a 82,3 % 43,44 t/a Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 327.345,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Einfamilienhaus in Bad Lausick Objekttyp Sanierung Einfamilienhaus Standort Bad Lausick Konstruktion Massivbauweise, innenliegende Dämmung Baujahr 1950, saniert 2006 Anzahl der Vollgeschosse 2 Keller außerhalb der thermischen Hülle Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 103,65 m² (vor Sanierung) Heizungsanlage Abb. 6.4 Innenliegender Fensterflügel des Kastenfensters 84,75 m² (nach Sanierung) Anzahl der Nutzer Außenwand 3 Gebäudekonzeption Abb. 6.3 An der Südseite installierte Aufdach-Solarkollektoren Die Sanierung des EFH erfolgte im bewohnten Zustand, was ein schrittweises Vorgehen erforderte. In einer ersten Bauphase wurden die Räume im Obergeschoss ausgebaut. Nachdem die dort gelegenen Räume wieder bewohnbar waren, wurde mit der Sanierung des Erdgeschossbereiches begonnen. Zur Optimierung der thermischen Qualität der Gebäudehülle wurde eine innenliegende Trockenbauschalung mit Zellulose als Dämmstoff eingebracht. Der Raum- bzw. Wohnflächenverlust aufgrund der Innendämmung wird kaum wahrgenommen, da durch den Umbau die Erschließung von Abstellräumen zu Wohnflächen den Verlust kompensiert hat. Abb. 6.1 Leitungsführung in der Dämmebene Schon zu Beginn der Planungsphase war klar, dass die Schaffung einer luftdichten Hülle im Bestandsgebäude wesentlich komplizierter ist, als im Neubaubereich. Bei diesem Projekt entspricht die luftdichte Ebene der Innenseite der thermischen Hülle, also der Unter- seite der obersten Geschossdecke, der Innenseite der Dachflächen, Wände und Fenster und der Oberseite der Kellerdecke. Windfang und Spitzboden liegen außerhalb der luftdichten Ebene und sind nicht konditioniert. Von gewisser Schwierigkeit war die Integration der Lüftungsanlage im Gebäude. Da die Wickelfalzrohre nicht zentraler Bestandteil der Innenraumgestaltung sein sollten, musste die Leitungsführung stärker als bei einer Neubauplanung diskutiert werden. Bei der Installationsplanung wurde in Erfahrung gebracht, dass bereits bei der Errichtung des Gebäudes in den 1950er Jahren improvisiert wurde. So wurde beispielsweise eine tragende Erdgeschosswand seitlich versetzt zur darunterliegenden Kellerwand gebaut, was statisch nachteilig ist und die Leitungsführung erschwert. Der Heizwärmebedarf pro Quadratmeter Wohnfläche konnte durch die Sanierungs- und Modernisierungsmaßnahmen annähernd um den Faktor 10 verringert werden. Das bedeutet, dieses Gebäude benötigt nunmehr ein Zehntel an Heizenergie gegenüber dem Altbestand. Durch die getätigten Maßnahmen wurden nicht nur die Heizkosten drastisch gesenkt, sondern ein behagliches und gesundes Raumklima geschaffen. Die Sanierungsmaßnahmen an der thermischen Hülle sowie das Ersetzen der alten Kohleheizung durch eine thermische Solaranlage reduzieren die jährlichen CO2 - äquivalenten Emissionen um 32 Tonnen im Jahr, wodurch ein wesentlicher Beitrag zum Klimaschutz geleistet wurde. Die thermische Gebäudehülle Fenster Abb. 6.2 Dämmung der untersten Geschossdecke 06 < Kastenfenster, außen vorhandene Kunststofffenster, innen Fenster mit Warmkante (Kork) und Wärmeschutz-Verglasung vor Sanierung UGesamt 2,50 W/m²K nach Sanierung UGlas 1,10 W/m²K UGesamt 0,84 W/m²K g-Wert 0,47 bestehende Wand, Innendämmung Zellulose in Trockenbauschale vor Sanierung U - Wert 1,500 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,141 W/m²K Aufbau 20 mm Fermacellverkleidung 270 mm Zellulose WLG 040 / Holz Innenputz 25 mm 120 mm Mauerwerk 25 mm Außenputz Kellerdecke Kellerdecken- Dämmung unterseitig vor Sanierung U - Wert 0,800 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,140 W/m²K Aufbau 18 mm OSB-Platte 30 mm Thermofloor 15 mm OSB-Platte 8 mm Fasoperl 89 mm Fibotherm TS 65 mm Scheitrechte Ziegelkappendecke 200 mm PS-Dämmung WLG 040 Dach Innendämmung Zellulose in Trockenbauschale vor Sanierung U - Wert 1,200 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,107 W/m²K Aufbau 20 mm Fermacellverkleidung 38 mm Zellulose WLG 040 / Sparren 22 mm Holzweichfaser 38 mm Zellulose WLG 040 / Lattung 18 mm OSB-Platte 284 mm Zellulose WLG 040 / Sparren 25 mm Schalbretter Ziegeldeckung Realisierte Anlagentechnik Lüftungsanlage Eine kontinuierliche Frischluftzufuhr wird durch die kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung gewährleistet. Dem Lüftungsgerät ist ein Erdwärmeübertrager vorgeschaltet, welcher im Winter Temperaturen der angesaugten Frischluft über dem Gefrierpunkt garantiert. Das Heizsystem besteht aus einem Puffer-Schichtenspeicher mit einem Volumen von 800 Litern, welcher vorrangig von der thermischen Solaranlage geladen wird. In der Nacht wird der Puffer elektrisch nachgeheizt. Zusätzlich ist ein Scheitholzkessel vorgesehen, der ebenfalls den Speicher auf die gewünschte Temperatur bringen kann. Solaranlage Abb. 6.5 Technikraum Das Steildach wurde mit 10 m² Flachkollektoren versehen, welche zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung dienen. Warmwasserbereitung Das Warmwasser wird direkt über den Pufferspeicher bereitet. Dabei werden ca. 68 % des Warmwasserbedarfs durch die Solaranlage gedeckt. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 394,9 m³ 84,7 m² 1,06 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast 39,68 kWh/m²a 16,8 W/m² Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Nachtstrom Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 18,4 50,5 165,8 60,5 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) nach Energieeinsparverordnung (EnEV 2002) Nutzfläche AN Heizwärmebedarf vor Sanierung Heizwärmebedarf nach Sanierung 123 m² 259,2 kWh/m²a 33,8 kWh/m²a Reduktion Heizwärmebedarf 225,4 kWh/m²a 87 % Minderung Gesamtemission CO2 - Äquivalent lt. Förderantrag 32,349 t/a Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 11.731,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Mehrfamilienhaus in Freital Objekttyp Sanierung MFH, 13 WE Standort Freital, Breite Straße Konstruktion Massivbauweise Baujahr 1924, saniert 2006 Anzahl der Vollgeschosse 2 Keller außerhalb der thermischen Hülle Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 608,9 m² (vor Sanierung) 07 < Die thermische Gebäudehülle Fenster Außenwand 817,7 m² (nach Sanierung) Anzahl der Nutzer 28 Abb. 7.3 Gebäude nach abgeschlossenen Baumaßnahmen Gebäudekonzeption Das 1924 erbaute Mehrfamilienhaus in der Breiten Straße in Freital wurde 2006 im Zuge des Förderprogrammes „Sanierung mit Faktor 10“ modernisiert. Ursprünglich beinhaltete das Gebäude aus der Gründerzeit 12 Wohneinheiten, wobei 10 Parteien dezentral mit Kohle-Einzelöfen beheizt wurden und 2 Wohneinheiten ihre Wärme durch Gasthermen erzeugten. Aufgrund der Erweiterung der thermischen Hülle um das Dachgeschoss, konnte zusätzlich eine Wohnfläche von ca. 200 m² gewonnen und dadurch 13 Wohneinheiten realisiert werden. Durch die Modernisierung des Gebäudes wurde der Heizwärmebedarf von 208 kWh/m²a auf unter 30 kWh/m²a gesenkt. Somit kann das Gebäude als 3-Liter-Haus bezeichnet werden. Besondere Anforderungen werden bei der Sanierung an die äußere und innere Dämmung, die eingesetzten Fenster sowie an die Lüftung gestellt. So ist die Kombination von verschiedenen Passivhauselementen notwendig, um beispielsweise die Entstehung von Wärmebrücken zu vermeiden. Dafür wurden die Außenwände mit einem 24 cm starken WDVS aus Polystyrol versehen und das Dach mit TJI-Trägern aufgedoppelt sowie mit 30 cm Zellulosedämmung ausgeblasen. Der benötigte Heizwärmebedarf wird durch die thermische Solar- Kunststofffenster mit 3-fach-Wärmeschutzverglasung UGlas 0,70 W/m²K URahmen 0,71 W/m²K UGesamt 0,85 W/m²K g-Wert 0,53 bestehende Außenwand mit WDVS vor Sanierung U - Wert 1,608 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,133 W/m²K Aufbau 15 mm Innenputz 320 mm bestehendes Mauerwerk 240 mm WDVS WLG 035 8 mm Außenputz Kellerdecke bestehend Decke mit Purschaumplatte nach Sanierung U - Wert 0,161 W/m²K Aufbau 22 mm Spanplatte 5 mm Trittschalldämmung 24 mm Dielung vorhanden 60 mm Schlacke / Holz 150 mm Betonplatte 120 mm Purschaumdämmplatte WLG 025 Abb. 7.4 Gebäude vor Sanierung anlage und einen Gas-Brennwertkessel gedeckt. Eine Besonderheit stellen die dezentralen Lüftungsgeräte dar, wobei jede der 13 Wohneinheiten mit einer kontrollierten Be- und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung ausgestattet ist. Dadurch wird eine individuelle Nutzung für die einzelnen Bewohner gewährleistet. U - Wert Eine zentrale Gas-Brennwerttherme mit einer Leistung von 38 kW sorgt für die Deckung des Heizwärmebedarfs. Die Wärmeverteilung erfolgt zentral innerhalb der thermischen Hülle. Als Wärmeabgabesystem wurden Heizkörper mit Thermostatventilen gewählt, welche auf eine Vorlauftemperatur von 55 °C ausgelegt sind. Solaranlage Zur Warmwasserbereitung mit Heizungsunterstützung wird die solarthermische Anlage genutzt, die mit 55 m² Flachkollektoren und 3.000 Litern Speichervermögen bemessen ist. Abb. 7.7 Dachintegrierte Solaranlage für Warmwasserbereitung und Heizung Warmwasserbereitung Primär wird das Warmwasser über die Solaranlage bereitet. Bei Anforderung zu Zeiten geringer Solareinstrahlung, können die Bewohner direkt über die Brennwerttherme versorgt werden. Es ist eine zentrale Versorgung mit Zirkulationsleitung innerhalb der thermischen Gebäudehülle realisiert. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Oberste Geschoßdecke vor Sanierung Heizungsanlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 0,76 W/m²K Dach Holz mit Zellulose nach Sanierung U - Wert 0,107 W/m²K Aufbau 13 mm 24 mm 1 mm 300 mm 20 mm 3.277 m³ 835,6 m² 0,57 h-1 Ergebnis Gipskarton Luftschicht / Lattung Dampfbremse Zellulose WLG 040 / TJI-Träger DWD-Platte Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Gas Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 28 kWh/m²a 11,7 W/m² 3 % 87,3 42,9 130,3 31,8 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Realisierte Anlagentechnik nach Energieeinsparverordnung (EnEV 2002) Gebäudenutzfläche AN Heizwärmebedarf vor Sanierung Heizwärmebedarf nach Sanierung Lüftungsanlage Abb. 7.1 Fenstermontage auf der bestehenden Außenwand Abb. 7.2 Luftdichter Abschluss der Fenster an WDVS, Mineralwoll-Streifen über Fenster als Brandschutz Abb. 7.5 Luftdichtungsbahnen / verklebte OSB-Platten bilden die luftdichte Hülle Die kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung wurde bei diesem Projekt dezentral ausgeführt. Jede Wohneinheit besitzt somit ein separates Lüftungsgerät. Der Vorteil einer solchen Ausführung besteht darin, dass jeder Nutzer individuelle Einstellungen an seinem Gerät vornehmen kann. Jedoch ist die Realisierung einer Erdwärme-Vorwärmung nicht gegeben. Reduktion Heizwärmebedarf Minderung Gesamtemission CO2 - Äquivalent lt. Förderantrag 1.048,9 m² 208 kWh/m²a 29,45 kWh/m²a 180,55 kWh/m²a 86,8 % 95,85 t/a Förderung Abb. 7.5 Dezentrales Lüftungsgerät in jeder Wohnung, Montage in Decke Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 109.239,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Freie Schule Pro-Montessori in Torgau Objekttyp Neubau und Sanierung Schule, 5 freistehende Gebäude Standort Torgau Konstruktion Holz- Strohballenbauweise Baujahr 2007/08 Anzahl der Vollgeschosse 1 bzw. 2 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 940 m² (alle 5 Gebäude) Anzahl der Nutzer 159 08 < Dach Details des Umbaus der bestehen Lagerhalle zu einem Theater Außenwand Mauerwerk mit Strohballen U - Wert 0,072 W/m²K Aufbau 20 mm Putz 700 mm Stroh 240 mm Mauerwerk Bestand Boden Massiv Abb. 8.3 Ansicht eines Neubaus Gebäudekonzeption Der Verein Pro-Montessori entschloss sich 2007 ein neues Schulgebäude in Torgau zu errichten. Dabei standen Umwelt- und Ressourcenschonung in der Errichtungsphase und geringer Energieverbrauch während des Betriebs im Vordergrund. Der erste Akzent für eine ressourcenschonende Bauweise wurde bereits bei der Wahl des Grundstücks gesetzt. Das Areal wurde früher von der Straßenmeisterei Torgau genutzt, somit konnte auf eine Flächenerschließung größtenteils verzichtet werden. Messungen ergaben, dass der vorhandene Unterbau der asphaltierten Flächen sogar als Fundament für die Gebäude geeignet ist. Die freie Schule besteht aus fünf Gebäuden: Kinderhaus, Grundschule, Mittelschule und die zweistöckige Verwaltung als Neubau. Zusätzlich wurde eine bestehende Lagerhalle saniert und heute als Tanz-, Bewegungs- oder Theaterhaus genutzt. Die Neubauten sind in Holzrahmenbauweise mit einer 70 cm starken Strohballendämmung ausgeführt. Beim Strohballenbau darf die Qualität dieser nicht vernachlässigt werden. Hier ist auf den richtigen Holzbau mit Mineralwolle U - Wert 0,106 W/m²K Aufbau 13 mm GK-Platte 24 mm Luft 15 mm OSB-Platte 360 mm Mineralwolle WLG 040/Holz 16 mm DWD-Platte Fußbodenaufbau gewährleistet. Als besondere Herausforderung zur Schaffung der luftdichten Ebene gelten der Fensteranschluss, der Anschluss Wand zur Decke oder Wand zum Fußboden und natürlich das Abdichten von Durchdringungen aufgrund von Installationsleitungen. Diese Problemstellen wurden bei dem Projekt möglicherweise nicht optimal ausgeführt, da die geforderte Luftdichtheit nach dem Passivhaus Institut von 0,6 h-1 nicht erreicht werden konnte. Die Sanierung der alten Lagerhalle zu einem Theaterhaus erfolgte ebenfalls mit Stroh als Dämmmaterial. Hier wurden die Strohballen innenliegend an das bestehende Mauerwerk angebracht und mit Lehm verputzt. Die Gebäude der freien Montessori Schule in Torgau verstehen sich als Versuchs- und Demonstrationsprojekt, wobei eine hochenergieeffiziente Bauweise mit geringem Mitteleinsatz realisiert werden konnte. U - Wert 0,217 W/m²K Aufbau 28 mm 65 mm 4 mm 140 mm 10 mm Dach Fenster Außenwand Abb. 8.1 Holzbauweise Abb. 8.2 Strohdämmung Feuchtegehalt und die Dichte der Strohballen zu achten. Um die Dämmebene von Schädlingen oder Tieren frei zu halten, wurden die Wände innen mit OSB-Platten und außen mit DWD-Platten dicht verplankt. Auf der Außenseite ist eine hinterlüftete Holzfassade angebracht. Zur Verringerung der Transmissionswärmeverluste über die Betonbodenplatte, ist im Sockelbereich ein Frostschirm aus Schaumglasschotter ausgeführt. Die innenseitig ausgeführte luftdichte Ebene wird durch verklebte OSB-Platten, die Dampfbremse im Deckenbereich und eine Folie im Boden Holzfenster mit 3-fach Verglasung UGlas 0,60 W/m²K URahmen 0,71 W/m²K UGesamt 0,80 W/m²K g-Wert 0,52 Holzrahmenbauweise mit Strohballen U - Wert 0,072 W/m²K Aufbau 13 mm GK-Platte 24 mm Luftschicht 15 mm OSB-Platte 700 mm Stroh WLG 052 / Holzbalken 16 mm DWD-Platte Massiv U - Wert 0,106 Aufbau 28 65 300 220 W/m²K mm mm mm mm Dielung Estrich Polystyrol WLG 040 Beton Heizungsanlage Zur Deckung des Restwärmebedarfs befindet sich in jedem Gebäude mindestens ein Holz-Grundofen mit einer Heizleistung von 6 kW. Diese sind händisch zu beschicken und werden raumluftunabhängig betrieben. Die lehmverputzten Grundöfen liefern angenehme Strahlungswärme und gewährleisten so ein gutes Raumklima. Dielung Estrich Folie Schaumglasschotter Beton Holzrahmenbauweise mit Strohballen U - Wert 0,070 W/m²K Aufbau 13 mm GK-Platte 24 mm Luft 15 mm OSB 700 mm Stroh / Holz 16 mm DWD Die thermische Gebäudehülle Details des Neubaus von Kinderhaus, Grundschule, Mittelschule und Verwaltung können, ist ein zusätzlich netzgekoppelter Betrieb eine Variante, um die Betriebszeiten der Luftventilatoren zu steuern. Abb. 8.4 Grundofen mit Lehm verputzt Warmwasserbereitung Die Warmwasserbereitung erfolgt dezentral mittels Elektro- Durchlauferhitzer, wodurch Verteilverluste und Bereitstellungsverluste vermieden werden. Energetische Kenndaten Realisierte Anlagentechnik nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Lüftungsanlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen Eine Besonderheit dieses Bauvorhabens stellt das realisierte Lüftungssystem dar. Es ist ein Zuluftsystem, welches die Frischluft über Solarluftkollektoren ansaugt. Die Frischluft wird im Kollektor erwärmt und dann dem Raum zugeführt. Der benötigte Lüfterstrom wird von Photovoltaikmodulen geliefert, die neben den Luftkollektoren angebracht sind. Die verbrauchte Luft strömt über Abluftöffnungen oder geöffnete Fenster wieder ab. Bei einem reinem Zuluftsystem ist immer zu beachten, dass die Abluftöffnungen ausreichend dimensioniert werden, da sonst ein erhöhter Luftdruck im Raum entstehen kann und so die belastete Luft durch eventuelle Undichtheiten der Gebäudehülle entweichen muss. Dies kann auf längeren Zeitraum gesehen zu einer Schädigung der Gebäudesubstanz führen. Der autarke Betrieb des Lüftungssystems ist ebenfalls etwas kritisch zu betrachten, da auch an Tagen ohne Sonneneinstrahlung ein hygienischer Luftwechsel gewährleistet werden muss, welcher natürlich auch über die konventionelle Fensterlüftung erfolgen kann. Im Gegensatz dazu würde bei hoher Sonneneinstrahlung das „Solarluftsystem“ auch in Zeiten in denen das Gebäude nicht benutzt wird, ständig in Betrieb sein. Um die eben genannten Umstände regeln zu Berechnungsgrundlage 1.124 m³ 177 m² 1,05 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Brennholz Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 8 kWh/m²a 5,6 W/m² 16,4 29,7 69 16,9 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 108.015,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Einfamilienhaus in Quohren Objekttyp Neubau EFH Standort Kreischa OT Quohren Konstruktion Leichtbauweise Baujahr 2006 Anzahl der Vollgeschosse 2 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 151,8 m² Anzahl der Nutzer 4 Gebäudekonzeption Das 2006 errichtete Einfamilienhaus ist auf einem leicht nach Süden geneigten Grundstück, quer zum Hang platziert. Die Wohnräume sind vorwiegend nach Süden orientiert, um so eine maximale Ausnutzung der passiven solaren Gewinne zu erreichen. Bei der Realisierung des Gebäudes wurden weitestgehend nachwachsende und baubiologisch unbedenkliche Materialien genutzt. Eine Besonderheit in diesem Zusammenhang stellt der verwendete Dämmständer als tragende Holzkonstruktion dar. Dieser wird leimfrei aus Holz und Holzweichfaserplatten hergestellt und weist somit eine gute Ökobilanz auf. Gleichzeitig werden mit dieser Bauweise Wärmebrücken sehr stark reduziert. Als Dämmmaterial wurde das Recyclingprodukt Zellulose verwendet. Abb. 9.1 Wandelement mit Dämmständer als tragendes Element 09 < Dach Realisierte Anlagentechnik Abb. 9.3 Holzfassade mit integrierten Flachkollektoren Der Restwärmebedarf des Gebäudes wird durch einen Kaminofen und die an der Fassade angebrachten Solarkollektoren gedeckt. Eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit effizienter Wärmerückgewinnung dient dazu, die Lüftungswärmeverluste so gering wie möglich zu halten. Die Regelung der Lüftungsanlage, welche vom Bauherren in Eigenleistung verwirklicht wurde, erfolgt mittels Mischgassensoren, die in den Schlafräumen angebracht sind und die Luftbelastung messen. Bei sinkender Raumluftqualität wird die Lüfterleistung erhöht und im gegensätzlichen Fall gesenkt. Dadurch wird die benötigte Energie für den Betrieb des Ventilators minimiert. Die thermische Gebäudehülle Fenster Außenwand Boden gegen Erde Abb. 9.2 Zusammenfügen der vorgefertigten Wandelemente Holz mit Zellulose Schüttdämmung U - Wert 0,107 W/m²K Aufbau 13 mm Gipskarton 40 mm Luftschicht/Lattung 1 mm Dampfbremse 350 mm Zellulose/Dämmsparren 16 mm DWD-Platte 40 mm Lattung 30 mm Konterlattung 40 mm Ziegeldeckung Holzfenster mit 3-fach Wärmeschutzverglasung UGlas 0,70 W/m²K URahmen 0,73 W/m²K UGesamt 0,85 W/m²K g-Wert 0,52 Holzständerbauweise mit Zellulose ausgeblasen U - Wert 0,140 W/m²K Aufbau 10 mm Lehmputz 15 mm Gipsfaserplatte 15 mm OSB-Platte 300 mm Zellulose/Dämmständer 16 mm DWD-Platte 40 mm Luftschicht/Lattung 30 mm Konterlattung 1 mm Unterspannbahn 24 mm Lärchenschalung Massive Bodenplatte mit Zellulose im Fußbodenaufbau U - Wert 0,156 W/m²K Aufbau 8 mm Industrieparkett 30 mm OSB-Platte 2-lagig 307 mm Zellulose/Lagerhölzer 3 mm Abdichtung, Bitumenschweißbahn 150 mm Bodenplatte Lüftungsanlage Eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung sorgt mit variablen Luftwechselraten für ein ständig behagliches Innenraumklima. Dies wird durch die drehzahlgeregelte Lüftungsanlage gewährleistet, welche mit den im Wohnraum und Schlafzimmer installierten Mischgassensoren angesteuert wird. Ein im Erdreich verlegter Sole-Wärmeübertrager sorgt zusätzlich für eine Vorwärmung der angesaugten Außenluft und so für einen besonders effizienten Betrieb des Lüftungsgerätes. Heizungsanlage Zur Deckung des Restwärmebedarfs ist ein wasserführender Kaminofen installiert, der mit Scheitholz beschickt wird. Der Ofen besitzt eine Leistung von 15 kW, wobei 80 % der Wärmeenergie an das wasserführende System und nur 20 % an den Raum abgegeben werden. Die aus der Biomasse gewonnene Energie kann in einem WasserPuffer zwischengespeichert oder auch direkt über die lehmverputzte Wandflächenheizung abgegeben werden. Abb. 9.5 Südansicht nach abgeschlossenen Baumaßnahmen Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 647,3 m³ 151,8 m² 0,43 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) Abb. 9.4 Innenwände mit Lehm verputzt Solaranlage Die Deckungsrate zur Warmwasserbereitung der 12,65 m² fassadenintegrierten Flachkollektoren beträgt 75 %. Eine Gesamtdeckungsrate für Warmwasser und Heizung liegt bei ca. 40 %. Zur Speicherung der solaren Wärme ist ein 850 Liter fassender Puffer-Schichtenspeicher mit integriertem Warmwasserbereiter im Durchlaufprinzip installiert. Warmwasserbereitung 75 % des jährlich benötigten Warmwassers können solar erzeugt werden. Der Restbedarf wird vom Kaminofen gedeckt. Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Holz Endenergiebedarf Kochgas Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 15 kWh/m²a 10 W/m² 9 % 23,2 32,6 2,6 72,0 18,1 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 13.182,64 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Mehrfamilienhaus in Chemnitz Objekttyp Sanierung MFH, 4 getrennte WE Standort Chemnitz - Reichenbrand Konstruktion Massivbauweise Baujahr 1911, saniert 2006 Anzahl der Vollgeschosse 3 Keller außerhalb der thermischen Hülle Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 430 m² Anzahl der Nutzer 17; 9 Kinder und 8 Erwachsene Gebäudekonzeption 10 < Außenwand DG Abb. 10.3 Südansicht + 13,18 Die thermische Gebäudehülle 15 m² Flachkollektoren in Aufdachmontage werden zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung genutzt. Ein MultifunktionsSchichtenspeicher mit Trinkwasserdurchflusssystem von 1.000 Liter Volumen dient als Pufferspeicher. Dieser kann elektrisch nachgeheizt werden. Kellerwand Warmwasserbereitung Kellerdecke Massiv mit PS Dämmplatten vor Sanierung U - Wert 1,78 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,216 W/m²K Aufbau 150 mm 3x50mm PS WLG 035 bestehende Kellerdecke Hauptdach Sparrenzwischendämmung und Aufdachdämmung U - Wert 0,136 W/m²K Aufbau 140 mm Mineralwolle WLG 035 zwischen Sparren 100 mm Aufdachdämmung WLG 028 Mansardendach vor Sanierung U - Wert 0,86 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,110 W/m²K Aufbau 350 mm Dämmung WLG 040 / Holz Realisierte Anlagentechnik + 6,58 + 3,34 +/- 0,00 + 2,40 Abb. 10.2 Schnittschema; Thermische Hülle und zu berücksichtigende Wärmebrücken Außenwand EG + OG bestehende Außenwand mit WDVS vor Sanierung U - Wert 1,46 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,157 W/m²K Aufbau 200 mm WDVS WLG 035 bestehende Außenwand Die Warmwasserbereitung erfolgt direkt über das Frischwassersystem des Speichers. Der Jahresbedarf an Warmwasser wird bis zu 56 % von der Solaranlage aufgebracht. Sonstige Anlagen Außerdem ist eine Regenwassernutzung mit 20 m³ Speichervolumen realisiert worden. Dieses Wasser wird zur Speisung von 8 Toiletten und 4 Waschmaschinen verwendet. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 1.681 m³ 445,6 m² 0,49 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast 25 kWh/m²a 11 W/m² Endenergiebedarf Strom-Haushaltsger. 24,5 Endenergiebedarf Hilfsstrom 3,4 Endenergiebedarf Strom-Wärmepumpe 9,7 Primärenergiebedarf 101,5 Gesamtemission CO2 - Äquivalent 25,6 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a Lüftungsanlage (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Die Besonderheit der kontrollierten Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung bei diesem Gebäude ist der Sole-Erdwärmetauscher. Hier wird die Erdwärme über einen Wärmetauscher an die Frischluft übertragen. Der Sole-Flächenkollektor mit einer frostsicheren Trägerflüssigkeit hat eine Länge von 200 m. nach Energieeinsparverordnung (EnEV 2002) Energiebezugsfläche AN Heizwärmebedarf vor Sanierung Heizwärmebedarf nach Sanierung 538,10 m² 391,57 kWh/m²a 32,9 kWh/m²a Reduktion Heizwärmebedarf 358,67 kWh/m²a 91,6 % Minderung Gesamtemission CO2 - Äquivalent lt. Förderantrag 178,69 t/a Verbrauchswerte von Mai 2007 bis Mai 2008 (gemessen) Fenster Kunststofffenster mit 3-fach Wärmeschutzverglasung vor Sanierung U - Wert ca. 3,5 W/m²K nach Sanierung UGlas 0,60 W/m²K URahmen 0,74 W/m²K UGesamt 0,80 W/m²K g-Wert 0,53 Solaranlage vor Sanierung U - Wert 1,92 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,161 W/m²K Aufb. 200-800 mm Zellulose Ausblasdämmung bestehende Außenwand bestehende Kellerwand mit Perimeterdämmung bis zum Gebäudefuß vor Sanierung U - Wert 1,19 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,235 W/m²K 120 mm WLG 035 bestehende Kellerwand Bei dem aus dem Jahr 1911 stammenden Mehrfamilienhaus in Chemnitz-Reichenbrand wurde im Rahmen des Modellvorhabens „Niedrigenergiehaus im Bestand“, nachhaltig moderner Wohnraum mit innovativen technischen Standards nach energetischer Gebäudesanierung mit Faktor 10 realisiert. Im Rahmen der Sanierung wird durch umfassende Maßnahmen (thermische Gebäudehülle, Haustechnik, Bauphysik) der Energieverbrauch auf ein Zehntel des Ausgangswertes abgesenkt. Die energetische Optimierung der AußenAbb. 10.1 Gebäude vor Sanierung Abb. 10.4 Gebäude nach abgeschlossenen Bauwand erfolgte mit einem 20 cm starken Wärmaßnahmen medämmverbundsystem. Die bestehende Kellerdecke wurde mit 15 cm Polysterol überdämmt und das HauptWärmedämmverbundsystem der Fassade und gewährleistet somit dach mit 14 cm Sparrendämmung und 10 cm Aufdachdämmung isoeinen nahtlosen Übergang der Dach- zur Fassadendämmung. Damit liert. Im Bereich der steilen Mansarde war vor der Sanierung nur eine wurden konstruktive Wärmebrücken vermieden. 12 cm Außenwand vorhanden. Für die Ausfüllung des beträchtlichen Zur Deckung des Restwärmebedarfs wurde die alte Kohleheizung Hohlraums von ca. 20 - 80 cm i m Mansardenbereich kam die Zelludurch eine Sole-Wasser-Wärmepumpe ersetzt. Der Warmwasserbelose-Einblasdämmung zum Einsatz. Diese „sitzt direkt“ auf dem darf wird größtenteils durch die thermische Solaranlage gedeckt. + 9,33 bestehende Außenwand mit Zellulose Abb. 10.5 Außenluftansaugung Heizungsanlage Zur Beheizung des Gebäudes wurde eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit 11,2 kW Leistung installiert. Als Wärmequelle dient die Geothermie, welche durch 250 m tiefe Bohrungen die benötigte Energie auf eine Tiefensonde überträgt. Um einen effektiven Betrieb der Wärmepumpe gewährleisten zu können, wurde als Abgabesystem eine Niedertemperatur-Fußbodenheizung gewählt. Jahresheizwärmebedarf 12.902 kWh/a Jahresheizwärmebedarf spezifisch 29 kWh/m²a Jahresstrombedarf Wärmepumpe 4.354 kWh/a Strombedarf Wärmepumpe spezifisch 9,8 kWh/m²a Jahresstrombedarf Hilfsgeräte 1.856 kWh/a Strombedarf Hilfsgeräte spezifisch 4,2 kWh/m²a Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 38.476,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Evangelische Grundschule in Bad Düben Objekttyp Sanierung und Erweiterung einer Schule Standort Bad Düben Konstruktion Massivbauweise Baujahr 1880, saniert 2007 Anzahl der Vollgeschosse 2 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 1.555 m² Anzahl der Nutzer 120 Gebäudekonzeption 11 < Außenwand Neubau Ziegel mit WDVS U - Wert 0,126 W/m²K Aufbau 15 mm 240 mm 200 mm 8 mm Innenputz Ziegel Poroton HLZ Außendämmung WLG035 mineralischer Außenputz Boden gegen Erde Abb. 11.3 Gebäude nach abgeschlossenen Baumaßnahmen Der Schulkomplex der evangelischen Grundschule Bad Düben, ein Gebäude von 1880, wurde 2007 einer energetischen Sanierung auf höchstem Standard unterzogen. Im Zuge der Modernisierung wurde das Bestandsgebäude um eine Eingangshalle erweitert. Effiziente Sanierungen weisen immer eine besondere Komplexität auf. Darum ist ein gutes ZuAbb. 11.2 Nordansicht; Erweiterung um einen Verbindungsbau sammenspiel der am Bau beteiligten Fachplaner und Handwerker besonders gefordert. Bei diesem Projekt musste nach dem Freilegen des Mauerwerks ein ist ein 20 cm starkes WDVS auf die Außenwände angebracht worden. erheblicher Mehraufwand festgestellt werden. Da Teile des MauerDie Fußbodenplatte aus Stahlbeton wurde mit 24 cm Dämmplatten werks aus luftgetrockneten Lehmziegeln bestanden, war die staisoliert und das Dach mit 22 cm Sparrenvolldämmung aus Mineraltische Tragfähigkeit für die neuen Zwischendecken und den Dachwolle ausgeführt. stuhl nicht gegeben. Nach Entfernung der DachgeschossverBei der Erzeugung der benötigten Wärme wurde auf regenerative kleidung wurde ebenfalls festgestellt, dass das Holz des DachEnergien, wie die Nutzung von Erdwärme und der solaren Einstrahstuhls an den Fußpunkten des Traufbereichs schon stark verfault lung durch thermische Solarkollektoren gesetzt. und mit Holzschwamm befallen war. Die Behebung solcher Schäden sowie die Schaffung entsprechender Auflagerbedingungen und Druckfestigkeiten, waren mit erheblichen Zusatzleistungen und Mehrkosten verbunden. Um den Standard eines Niedrigenergiehauses erreichen zu können, Fenster Kunststoffhülle mit Stahlaussteifung und Dämmkern, 3-fach-Isolierverglasung vor Sanierung U - Wert 2,3 W/m²K Die thermische Gebäudehülle nach Sanierung UGlas URahmen UGesamt g-Wert 0,50 W/m²K 1,10 W/m²K 0,87 W/m²K 0,52 Besondere Herausforderung bei Sanierungen stellt die Leitungsführung der Lüftungsrohre dar. Trotz sorgfältiger Planung können die großen Durchmesser der Rohre für Schwierigkeiten sorgen. Heizungsanlage Der Wärmebedarf der Grundschule wird durch eine Sole / WasserWärmepumpe bereitgestellt. Sie besitzt eine Leistung von 29 kW. Solaranlage Beton unterseitig gedämmt vor Sanierung U - Wert 0,55 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,139 W/m²K Aufbau 12 mm Fliesen 70 mm Heizestrich 0 mm Sperrschicht 180 mm Beton 0 mm Sperrschicht 240 mm Dämmung WLG 035 15 m² Flachkollektoren dienen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung. Die gewonnene Wärmeenergie wird in einem Puffer-Schichtenspeicher mit 1.000 Liter Volumen eingelagert. Warmwasserbereitung Ein Teil des Warmwasserbedarfs wird von der Solaranlage, der Restbedarf von der Wärmepumpe bereitgestellt. Sonstige Anlagen Das benötigte WC-Spülwasser wird durch das gesammelte Regenwasser zur Verfügung gestellt. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen Ergebnis Abb. 11.5 Unterseitige Dämmung der Bodenplatte Dach Holzkonstruktion vor Sanierung U - Wert 0,31 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,167 W/m²K Aufbau 25 mm Gipskarton doppelt 220 mm Sparrenvolldämmung WLG 035 / Holz Konterlattung Tonziegeldeckung Flachdach Neubau Holzkonstruktion U - Wert 0,208 W/m²K Aufbau 160 mm Dämmung WLG 035/Holz 50 mm Kiesschüttung Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) 29 kWh/m²a 15,6 W/m² 9,3 % Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Wärmep.-Strom Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 10,5 26,4 97,3 24,5 Abb. 11.1 Entkernung des Gebäudebestandes Altbestand mit WDVS vor Sanierung U - Wert ca. 1,2 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,151 W/m²K Aufbau 15 mm 500 mm 20 mm 200 mm 8 mm Abb. 11.4 Fenstermontage Innenputz Ziegel Außenputz Außendämmung WLG 035 mineralischer Außenputz kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) nach Energieeinsparverordnung (EnEV 2002) Nutzfläche AN vor Sanierung Heizwärmebedarf vor Sanierung Nutzfläche AN nach Sanierung Heizwärmebedarf nach Sanierung Reduktion Heizwärmebedarf Minderung Gesamtemission CO2 - Äquivalent lt. Förderantrag Außenwand 8.144 m³ 1.555,4 m² 0,53 h-1 1.765,69 122,05 2.606,1 10,2 m² kWh/m²a m² kWh/m²a 111,85 kWh/m²a 91,3 % 164,62 t/a Realisierte Anlagentechnik Lüftungsanlage Das Schulgebäude ist mit einer zentralen kontrollierten Wohnraumlüftung ausgestattet. Der Wärmerückgewinnungsgrad beträgt 85%. Die benötigte Luftwechselrate wurde mit einem Frischluftbedarf von 20 m³ pro Person je Stunde dimensioniert. Eine Nacherwärmung der Zuluft wird durch ein elektrisches Heizregister gewährleistet. Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 236.010,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Mehrfamilienhaus in Rietschen Objekttyp 12 < Die thermische Gebäudehülle Sanierung MFH, 4 Wohnblöcke mit insgesamt 27 Wohneinheiten Fenster Standort Rietschen, Am Wasserwerk Konstruktion Massivbauweise Baujahr 1963, saniert 2006/07 Anzahl der Vollgeschosse 3 Kunststofffenster mit 3-fach Verglasung vor Sanierung U - Wert 2,8 W/m²K nach Sanierung UGlas 0,70 W/m²K URahmen 0,71 W/m²K UGesamt 0,85 W/m²K g-Wert 0,53 Keller außerhalb der thermischen Hülle Außenwand Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 1.222,5 m² Anzahl der Nutzer 37 Der Wohnblock, bestehend aus 4 Häusern und insgesamt 27 Wohneinheiten, wurde 1963 errichtet und 2006 / 07 modernisiert. Vor der Sanierung befanden sich 24 Wohneinheiten in der Wohnanlage, die mit Einzelofenheizung und dezentraler elektrischer Warmwassererzeugung ausgestattet waren. Die energetische Sanierung mit Faktor 10 konnte durch die Verwendung von passivhaustauglichen Bauteilen den Standard eines „3-LiterGebäudes“ erreichen. Somit werden die CO2 - Emissionen um ca. 153 Tonnen pro Jahr reduziert. Durch Optimierung der thermischen Qualität der Gebäudehülle und Verwendung von effizienter Anlagentechnik konnte diese Einsparung erreicht werden. Die Außenwand wurde mit einem 24 cm starken Wärmedämmverbundystem versehen, dabei verbesserte sich der U-Wert von 1,83 W/m²K auf 0,133 W/m²K. Für eine geschlossene thermische Hülle sind im Bereich der obersten Geschossdecke 30 cm Zellulose eingeblasen und an der Kellerdecke unterseitig 18 cm Purschaumdämmplatten befestigt worden. Die Haustechnik ist als zentrales Versorgungssystem ausgelegt. Die Warmwasserbereitung erfolgt im Durchlaufprinzip über den Kombispeicher. 70 % der benötigten Wärme zur Warmwasserbereitung werden von der Solaranlage gedeckt. Der Restbedarf wird von der Brennwerttherme bereitgestellt. bestehende Außenwand mit WDVS vor Sanierung U - Wert 1,83 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,133 W/m²K Aufbau 15 mm Innenputz 320 mm bestehendes BetonblockMauerwerk 240 mm WDVS WLG 035 8 mm Außenputz Abb. 12.3 Nordseite des Gebäudes nach der Sanierung Gebäudekonzeption Warmwasserbereitung Kellerdecke Abb. 12.4 Nordseite des Gebäudes vor der Sanierung Lüftungsanlage, Gas-Brennwerttherme und die solarthermischen Anlagen bilden die Hauptkomponenten des Energiekonzeptes. Da die Effizienz des Gebäudes und somit der Heizwärmebedarf entscheidend vom Betrieb der Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung abhängig sind, wurden alle Mietparteien im Vorfeld auf ein richtiges Nutzerverhalten und die Handhabung des Lüftungsgerätes hingewiesen. bestehende Decke mit Polystyrolplatte unterseitig vor Sanierung U - Wert 0,82 W/m²K nach Sanierung U - Wert 0,189 W/m²K Aufbau 16 mm Fermazellplatte 4 mm Trittschaldämmung 30 mm Schüttung 200 mm Betonplatte 180 mm Purschaumdämmplatte WLG 035 oberste Geschossdecke zu unbeheiztem Holz mit Zellulose Dachraum vor Sanierung U - Wert nach Sanierung U - Wert Aufbau 0,95 0,12 24 300 W/m²K W/m²K mm Holzspanplatten mm Zellulose WLG 040 / TJI Träger 35 mm Zementestrich 50 mm HWL-Platte 160 mm Betondecke Realisierte Anlagentechnik Lüftungsanlage Jedes der 4 Häuser ist mit einer zentralen, kontrollierten Wohnraumlüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung ausgestattet. Zur Vorwärmung der angesaugten Frischluft im Winter und Kühlung im Sommer ist jedem Gerät ein Soledefroster mit 200 m Länge vorgeschaltet. Heizungsanlage Eine Gas-Brennwerttherme, modulierend im Bereich von 10 bis 50 kW, sorgt für die nötige Wärmeerzeugung. Die Wärmeabgabe erfolgt über Radiatoren. Abb. 12.6 Solarthermische Anlage und vorgestellter Balkon auf der Südseite des Gebäudes Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 5689,9 m³ 1306,8 m² 0,57 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Gas Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 28 kWh/m²a 12,9 W/m² 6,2 % 30,5 29,4 114,6 28,1 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) nach Energieeinsparverordnung (EnEV 2002) Gebäudenutzfläche AN Heizwärmebedarf vor Sanierung Heizwärmebedarf nach Sanierung Reduktion Heizwärmebedarf Minderung Gesamtemission CO2 - Äquivalent lt. Förderantrag 1850 m² 152 kWh/m²a 26,68 kWh/m²a 125,32 kWh/m²a 82,4 % 152,928 t/a Solaranlage Abb. 12.1 Technikzentrale mit Speicher und Lüftungsgerät im Dachgeschoss jedes Gebäudeblocks Abb. 12.2 Badezimmer vor der Sanierung Abb. 12.5 Badezimmer nach der Sanierung Jedes Gebäude besitzt 24 m² Flachkollektoren zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung mit einem 1.250 Liter-PufferKombispeicher. Dieser ist mit einem innenliegenden Wärmetauscher ausgestattet, welcher mit Frischwasser durchströmt wird und somit zur Warmwasserbereitung dient. Insgesamt sind bei diesem Projekt 96 m² solarthermische Kollektoren und ein Speichervolumen von 5.000 Litern realisiert worden. Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 167.517,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Gewerbebau in Bautzen Objekttyp Neubau Geschäftshaus Standort Bautzen Konstruktion Massivbauweise Baujahr 2007/08 Anzahl der Vollgeschosse 3 Keller Teilunterkellert, außerhalb der thermischen Gebäudehülle Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 2.107,08 m² Anzahl der Nutzer 20 13 < Heizungsanlage Nach dem normierten Verfahren wurde eine gesamte Heizlast für das Gebäude von 46 kW berechnet, wobei hier keine internen Gewinne berücksichtigt werden. Das bedeutet bei diesem Gebäude liegt die tatsächliche Heizlast niedriger als berechnet. Um jedoch den gesetzlichen Richtlinien zu folgen, wurde eine 46 kW Wärmepumpe installiert. Die Wärmeabgabe erfolgt im Erdgeschoss über Fußbodenheizung und in den Obergeschossen über Betonkernaktivierung. Um verschiedene Temperaturniveaus zu gewährleisten wurden 5 Zonen im Gebäude festgelegt. Warmwasserbereitung Gebäudekonzeption Das Sportgeschäft Timm in Bautzen wurde als erster sächsischer und zweiter bundesweiter Passivhaus-Neubau errichtet, der als reines Geschäftshaus dient. Ende Mai 2008 eröffnete das Geschäftshaus nach nicht einmal 11 Monaten Bauzeit. Damit sich das Gebäude architektonisch ansprechend in das Bautzener Stadtbild einfügt, wurden neben ökologischen Ansprüchen auch die städtebaulichen Gegebenheiten und denkmalschutzrechtlichen Anforderungen berücksichtigt. Abb. 13.5 Gebäude nach abgeschlossenen Baumaßnahmen Aufgrund des geringen Warmwasserbedarfs im Geschäftshaus wurde hier eine dezentrale Lösung durch Elektro-Kleinspeicher gewählt. Fußboden und Kellerdecke Massiv mit PS Hartschaum Kühlung Abb. 13.2 Gebäude nach abgeschlossenen Baumaßnahmen meidung von Leckagen wurden von Anfang an allen am Bau beteiligten Firmen erläutert. Infolgedessen konnte beim Luftdichtheitstest (BlowerDoor-Test) das hervorragende Ergebnis von n50-Wert von 0,12 h-1 erreicht werden. Aufgrund dieses Faktors sowie durch den Einsatz sehr effizienter Komponenten, wie Glas, Dämmung und Lüftungsgerät konnte der Heizwärmebedarf von 8 auf 6 kWh/m²a gesenkt werden. U - Wert 0,139 W/m²K Aufbau 5 mm PVC Estrich 60 mm PE-Folie 120 mm PS-Hartschaum WLG 035 150 mm Stahlbeton 120 mm PS-Hartschaum WLG 035 Flachdach Die thermische Gebäudehülle Fenster Kunststofffenster mit 3-fach Verglasung, außen Holzdekor UGlas 0,60 W/m²K URahmen 0,76 W/m²K UGesamt 0,85 W/m²K g-Wert 0,52 Schrägdach Massiv U - Wert 0,104 W/m²K Aufbau 200 mm Stahlbeton PE-Folie 328 mm Polysterol WLG 035 0 mm PVC Holz mit Zellulose U - Wert 0,120 W/m²K Aufbau 13 mm 18 mm 350 mm 18 mm GK-Platte OSB Zellulose/Sparren DWD Abb. 13.1 Überdämmung Attika mit Mineralwolle, Dämmung Flachdach Bei der Planung und Ausführung mussten viele fachliche Probleme geklärt werden, da es auf dem Gebiet Passivhaus als Geschäftshaus kaum Erfahrungen gibt. Beim Geschäftshaus ist im Vergleich zum Einfamilienhaus, vor allem durch die ständige Beleuchtung und den großen Publikumsverkehr mit bedeutend höheren inneren Wärmequellen zu rechnen. Dadurch wird zwar der Heizwärmebedarf deutlich gesenkt, jedoch entsteht im Gegenzug ein erhebliches Überhitzungspotential. Somit muss das Gebäude fast ganzjährig gekühlt werden. Der Bauherr berücksichtigte bei seinem Entschluss ein Passivhaus zu bauen bereits, dass moderne Beleuchtungssysteme noch in der Entwicklungsphase stecken, jedoch diese zukünftigen Systeme eine deutlich geringere Wärmeabgabe an die Umgebung haben werden. Bei der Umstellung auf ein neues Beleuchtungssystem wird daher der Kühlbedarf stark gesenkt. Das Gebäude weist eine ausgezeichnete thermische Qualität auf, welche durch hochgedämmte Bauteile und eine sehr gute Luftdichtheit erreicht werden konnte. Die Problematik der Luftdichtheit und die dazu notwendigen Vorkehrungen zur Ver- Realisierte Anlagentechnik Lüftungsanlage Das Geschäftsgebäude wird über eine zentrale Lüftungsanlage mit Frischluft versorgt. Die kontrollierte Wohnraumlüftung mit einem Wärmerückgewinnungsgrad von 85 % wird mit einer Luftwechselrate von 2.000 m³/h betrieben. Abb. 13.3 Wärmedämmverbundsystem Außenwand Abb. 13.4 Luftdichter und wärmebrückenfreier Fensteranschluss Massiv mit EPS Wärmedämmverbundsystem U - Wert 0,135 W/m²K Aufbau 15 mm Putz 240 mm KS-Stein 220 mm Polysterol EPS WLG 032 20 mm Putz Die Kühlung des Gebäudes erfolgt mit Erdwärme über 10 Tiefenbohrungen mit je 100 m. Die installierte Betonkernaktivierung und Fußbodenheizung dienen auch als Kühlflächen und temperieren den Raum. Zusätzlich kann über einen Wärmetauscher im Zuluftbereich passiv gekühlt werden. Eine Kühlung des Gebäudes findet nur während der Geschäftszeiten statt, da außerhalb dieser Zeiten keine internen Wärmelasten bestehen und somit das Gebäude unterkühlt würde. Um die Erde nicht mit hohen Rücklauftemperaturen zu belasten, beheizt der Rücklauf aus der Betonkernaktivierung ganzjährig den Keller. Sonstige Anlagen Auf dem Dach des Geschäftshauses ist eine Photovoltaik-Anlage mit einer Spitzenleistung von 19 kWp installiert. Die 228 Module nehmen dabei eine Fläche von annähernd 400 m² in Anspruch. Bei Sonnenschein erzeugt die Anlage mehr Strom als die Heizanlage bei voller Auslastung verbraucht. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 8.470 m³ 1.820 m² 0,12 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) 6 kWh/m²a 7,5 W/m² 36,3 % Endenergiebedarf Strom-Haushaltsger. 5,6 kWh/m²a Endenergiebedarf Hilfsstrom 4,2 kWh/m²a Endenergiebedarf Strom-Wärmepumpe 3 kWh/m²a Primärenergiebedarf 34,7 kWh/m²a Gesamtemission CO2 - Äquivalent 8,7 kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ Abb. 13.6 Zentrale Lüftungsanlage 109.641,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Nachbetrachtung des Projektes „Sporthaus TIMM“ 13 < Das Sporthaus TIMM stellt einen Spezialfall im Passivhausbau dar. Im Wohnungsbau besteht die Schwierigkeit eher darin, den Restwärmebedarf eines Gebäudes mit möglichst geringem Heizaufwand zu decken. In diesem Objekt hingegen werden ganzjährig hohe thermische Wärmelasten durch die Beleuchtung vorgehalten. Es besteht damit eher die Schwierigkeit das Geschäftshaus möglichst effizient zu kühlen. Maximum 2011: 16,85 °C Die auf dem Dach installierte Photovoltaikanlage, mit einer Maximalleistung von 19,1 kWp, speist seit der Errichtung jährlich etwa doppelt soviel Strom in das Netz ein, wie zum Heizen, Kühlen und Lüften notwendig ist. Pro Jahr werden im Mittel ca. 19.900 kWh PV-Strom produziert – der Eigenbedarf für Heizung, Kühlung und Lüftung liegt bei ca. 10.000 kWh/a. Den selbst genutzten Strom liefert ein Anbieter, der Energie aus Wasserkraft generiert. Nicht nur das Gebäude ist durch Nachhaltigkeit bestimmt, sondern auch das Gesamtkonzept bis hin zur Produktpalette des Sporthauses wurde hier umweltverträglich durchdacht. Minimum 2011: 7,85 °C Abb. 13.10 Prinzipschema der Bypassklappensteuerung 01.08.2011 01.07.2011 01.06.2011 01.05.2011 01.04.2011 01.03.2011 01.02.2011 01.01.2011 01.12.2010 01.11.2010 01.10.2010 01.09.2010 01.08.2010 01.07.2010 01.06.2010 01.05.2010 01.04.2010 Laufzeit Sonden 2010: 4499 h/a Laufzeit Sonden 2010: 3560 h/a (Stand: 29.08.2011) Abb. 13.8 Verlauf Soletemperaturen Für die Kunden und Betreiber des Sporthauses ergibt sich aufgrund der Nutzung der überschüssigen Wärme ein positiver Effekt. Die Wärme wird zur Parkplatztemperierung im Winter genutzt, was ein schnee- und eisfreies Parken ermöglicht. Trotz der genannten Vorteile erwies sich jedoch die Betonkernaktivierung mit einer sehr hohen Jahresarbeitszahl der Kühlung von 28,45 im Jahr 2011 (zum Vergleich: Kompressionskältemaschinen erreichen 2,5 – 4,5) als die wirtschaftlichere und energetisch sinnvollere Variante. Dabei ist zu beachten, dass der in der Raumluft vorhandene Wasserdampf nicht an den kalten Betonflächen kondensiert. Dem wird durch eine Vorlauftemperatur des Kühlsystems von ca. 19 °C entgegnet. Damit liegt die Vorlauftemperatur 5 °C über der pessimistischsten Annahme von erster Tauwasserbildung. Abb. 13.12 Photovoltaikanlage auf dem Dach Fazit des Bauherrn Dafür wurde ein komplexes Steuerungskonzept zwischen der vorhandenen Betonkernaktivierung im Gebäude und den geologischen Gesteinsbedingungen unterhalb des Sporthauses entwickelt. Die Betonkernaktivierung ist ein Kälte- bzw. Wärmeverteilungssystem, bei dem in den aus Beton errichteten Gebäudeflächen Rohrleitungen verlegt sind, die von einer Flüssigkeit durchströmt und je nach Bedarf zum Kühlen bzw. Wärmen genutzt werden. Im Sommer wird die überschüssig produzierte Wärme über Tiefensonden der Wärmepumpe in unterirdisch gelegenes Granitgestein gespeist und heizt dieses auf. Im Gegenzug kann mit der vorhandenen Kälte des Gesteins das Gebäude klimatisiert werden. Im Winter wird die Wärmepumpe, mit der aus dem Sommer gespeicherten Wärme im Gestein, versorgt. Dadurch erreicht der Betreiber äußerst hohe Jahresarbeitszahlen (JAZ) von 7,07 im Jahr 2011 (zum Vergleich: Hersteller geben ihre Geräte durchschnittlich mit JAZ von 3 - 4,5 an). Diese JAZ bezieht sich nur auf den Heizbetrieb. Allgemein zeigt sich, dass Wärmepumpen mit Erdsonden ihr volles Potential vor allem bei Objekten mit Heiz- und Kühlbetrieb entfalten. Einsatz der Photovoltaikanlage Minimum 2010: 6,86 °C 01.03.2010 Für die systematische Erfassung, Protokollierung, Beobachtung und Überwachung der Anlagentechnik wurde die Hochschule Zittau / Görlitz beauftragt. Hier wurden anhand von Messdaten Schlussfolgerungen über die optimale Darstellung von Parametern der regelungsseitigen Einstellungen der haustechnischen Anlagen gezogen, sowie Erkenntnisse für zukünftige Bauvorhaben abgeleitet. Das Forschungsprojekt wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert. Der Forschungsbericht kann über die Hochschule Zittau / Görlitz (Prof. Krimmling) eingesehen werden. Eine weitere Möglichkeit das Gebäude zu kühlen, kann über die Lüftungsanlage realisiert werden. Liegt die Außentemperatur unter der Raumtemperatur, kann das Prinzip der freien Kühlung über die Raumlüftung genutzt werden. Mit Hilfe einer Bypassklappe im Lüftungsgerät führt das zu einer Entlastung der Erdsonden. Maximum 2010: 18,87 °C 01.02.2010 MONITORING 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 01.01.2010 Abb. 13.7 Innenraum Soletemperatur in °C Die Herausforderung liegt in der langfristig sinkenden Kühlleistung, da deutlich mehr Wärme eingespeichert als verbraucht wird. Dies gilt nicht nur für dieses Objekt in Bautzen, sondern ist auch bei zukünftig zu errichtenden Bauten mit analoger Nutzung zu erwarten. Durch das Monitoring konnten im Sporthaus TIMM Betriebszustände diagnostiziert werden, welche den beschriebenen Effekt noch verstärken. So konnte der Kühlbetrieb optimiert werden, was sich auch in der niedrigeren Soletemperatur widerspiegelt. „Die Ergebnisse nach drei Jahren Bewirtschaftung haben sich etwas verändert. Für das Heizen verbrauchen wir lediglich 820 bis 900 kWh, was ca. 120 EUR entspricht - geplant war etwa das Vierfache. Die Kunden und Mitarbeiter schätzen die gute Behaglichkeit des Hauses und der Mieter freut sich besonders über die extrem niedrigen Betriebskosten“. (Jerzy Timm) Abb. 13.9 Prinzipschema der Parkplatztemperierung Abb. 13.11 Technikraum > Einfamilienhaus in Dresden Objekttyp Sanierung und Erweiterung EFH Standort Dresden - Kaditz Konstruktion Massivbauweise Baujahr 1940, saniert 2007 Anzahl der Vollgeschosse 2 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 71,9 m² (vor Sanierung) 147,5 m² (nach Sanierung) Anzahl der Nutzer 14 < Boden gegen Erde Massivbau mit PS-Dämmung Altbau U - Wert 0,223 W/m²K Aufbau 10 mm Parkett Estrich 40 mm Polystyrol WLG 035 120 mm Betonrippen Bodenplatte Beton 100 mm Polystyrol WLG 035 40 mm Boden gegen Erde Massivbau mit PS-Dämmung Neubau U - Wert 0,181 W/m²K Aufbau 10 mm Parkett Lagerhölzer / 100 mm Polystyrol WLG 035 Bodenplatte Beton 250 mm Styrodur WLG 040 200 mm 5 Gebäudekonzeption Das Wohngebäude gehört zu einer errichteten Siedlung in Dresden Kaditz, welche in den Jahren 1938 bis 1940 gebaut wurde. Die Arbeitersiedlung wurde mit dem Ziel der Selbstversorgung angelegt. Deshalb gehörte ein Stallgebäude zum Wohnhaus. Die damals gebauten Wohngebäude waren von sehr geringer energetischer Qualität. Bei diesem Projekt lag der spezifische Heizwärmebedarf vor der Sanierung bei ca. 190 kWh/m² und Jahr. 2007 entschloss sich der Bauherr das bestehende Gebäude energetisch zu sanieren und gleichzeitig die Wohnfläche durch einen Anbau zu vergrößern. Ziel des Vorhabens war das Erreichen des PassivhausStandards und eine Energieversorgung allein durch regenerative Energieträger. Da das Stallgebäude und die in den 1980er Jahren angebaute Garage keine Nutzung im neuen Konzept fanden, mussten diese zunächst abgetragen werden. Nach Neuerschließung dieser Fläche Abb. 14.3 Dachintegrierte Photovoltaik- und thermische Solar-Anlage konnte der zweistöckige Anbau errichtet werden. Zur Verringerung der Transmissionswärmeverluste durch Bauteile wurde die Außenwand im Bereich des Neubaus und auch beim Altbau mit einem 22 cm starken Wärmedämmverbundsystem versehen. Das Flachdach weist Dämmstärken von bis zu 30 cm auf, das Steildach des Gebäudebestands konnte mit 26 cm Dämmung realisiert werden. Die Dämmung der Bodenplatte erfolgte im Altbau mit 12 cm und im Neubau mit 20 cm. Eine große Herausforderung bei Sanierungen mit dem Ziel der Steigerung der Energieeffizienz stellen die luftdichte Ausführung und die wärmebrückenfreie Konstruktion dar. Um den Passivhaus-Qualitätsanforderungen entsprechen zu können, ist eine detaillierte Planung und sorgfältige Ausführung am Bau erforderlich. Das vorliegende Beispiel zeigt eine Kombination von Altbestand mit moderner Architektur unter Berücksichtigung der energieeffizienten Bauweise. Schrägdach Altbau Flachdach Neubau Die thermische Gebäudehülle Fenster Abb. 14.1 Überdämmung Attika Außenwand Altbau Außenwand Neubau Abb. 14.2 Detailzeichnung Überdämmung Attika Holz-Alu Konstruktion mit 3-fach Verglasung und integrierten Jalousien UGlas 0,50 W/m²K URahmen 0,70 W/m²K UGesamt 0,68 W/m²K g-Wert 0,50 Überzug Ortbeton 17,5 / 32 Massivbau mit WDVS U - Wert 0,171 W/m²K Aufbau Innenputz 360 mm Sparmauerwerk 220 mm WDVS Mineralwolle WLG 035 Massivbau mit WDVS U - Wert 0,169 W/m²K Aufbau Innenputz 175 mm HLZ 220 mm WDVS Mineralwolle WLG 035 Holz mit Mineralwolle U - Wert 0,149 W/m²K Aufbau 100 mm Aufsparrendämmung MiWo Zwischensparrendämmung 120 mm MiWo Dampfsperre Untersparrendämmung 24 mm MiWo Gipskartonplatte 20 mm überschüssige Solarwärme wird in einem Puffer-Schichtenspeicher mit 1.000 Litern Volumen eingelagert. Warmwasserbereitung Der Deckungsbeitrag der Solaranlage zur Warmwasserbereitung beträgt über 60 %. Der Restbedarf wird vom Pelletkessel bereitgestellt. Installiert ist eine zentrale Versorgung mit Zirkulationsleitung, wobei die Pumpe über einen Taster angesteuert wird und dadurch die Bereitstellungsverluste minimiert werden. Sonstige Anlagen Am Steildach des Altbaus ist neben der solarthermischen Anlage eine Photovoltaik-Anlage mit 3,25 kWp Leistung installiert. Zur Kühlung des Gebäudes im Sommer werden die Betondecken des Neubaus mit Brunnenwasser aktiviert. Zur Verringerung der Abwassermenge ist eine Regenwasserversickerung realisiert, welche die Aufnahme des Niederschlagswassers von Dach- und Hofflächen unmittelbar auf dem Grundstück gewährleistet. Zudem ist die komplette Regelungstechnik des Gebäudes mit frei programmierbarer Steuerung ausgestattet. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 383,5 m³ 147,5 m² 0,6 h-1 Ergebnis Massivbau mit PS- Dämmung U - Wert 0,187 W/m²K Aufbau Gehwegplatten 2-lagig Bitumenabdichtung Gefälledämmung 20-100 mm PS WLG 035 Grunddämmung 220 mm PS WLG 035 Betondecke (Filligrandecke 220 mm mit Bauteilaktivierung) Realisierte Anlagentechnik Lüftungsanlage Eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit 90% Wärmerückgewinnungsgrad über einen Kreuzgegenstromwärmetauscher hält die Wärmeverluste bei kontinuierlicher Frischluftzuführung sehr gering. Der Luftwechsel ist auf 30 m³ Zuluft pro Stunde je Person dimensioniert. Heizungsanlage Die Pelletheizung sorgt für eine regenerative Wärmeversorgung unter Nutzung von heimischen Rohstoffen. Zusätzlich beruht der realisierte Kessel mit einer Leistung von 8 kW auf Brennwerttechnik und bietet so eine höchst effiziente Energieerzeugung. Die Wärmeabgabe erfolgt über konventionelle Heizkörper. Solaranlage Auf dem Steildach des Altbaus sind 14,7 m² Flachkollektoren zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung montiert. Die Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Pellets Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 14 kWh/m²a 9,3 W/m² 9 % 13,3 23,9 44,3 10,5 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Energetische Kenndaten vor der Sanierung Berechnungsgrundlage Energiebezugsfläche AEB Heizwärmebedarf vor Sanierung Primärenergiebedarf Heizlast Reduktion Heizwärmebedarf Minderung Gesamtemission CO2 - Äquivalent lt. Förderantrag 71,9 190,0 347,0 53,7 m² kWh/m²a kWh/m²a W/m² 176 kWh/m²a 92,6 % 5,299 t/a Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 16.483,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Kindertagesstätte in Heidenau Objekttyp 15 < Außenwand gegen Erde Neubau Kindertagesstätte Standort Heidenau Konstruktion Massivbauweise Baujahr 2007/08 Anzahl der Vollgeschosse 1 Keller nein Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 659,2 m² Anzahl der Nutzer 80 Gebäudekonzeption Boden gegen Erde Abb. 15.2 Integration des Objektes in die Landschaft Beim Neubau des Kindergartens in Heidenau standen zwei Dinge im Vordergrund: Zum einen die Errichtung eines Passivhauses als vorbildhaftes Beispiel der energieeffizienten Bauweise in Heidenau und zum zweiten wurde das Einbinden des Gebäudes in die natürliche Umgebung als große Herausforderung gesehen. Im neuen Kindergarten finden auf ca. 660 m² Fläche 80 Kinder ihre Betreuung und können so neben ihrer Tagesbeschäftigung das helle, geräumige und freundliche Ambiente genießen. der Gruppenräume sind Schubläden vorhanden, die gegebenenfalls vor den Fenstern platziert werden können. Die thermische Gebäudehülle Fenster Außenwand Holzfenster mit Purenitdämmkern und 3-fach-Wärmeschutzverglasung UGlas 0,54 W/m²K URahmen 0,67 W/m²K UGesamt 0,84 W/m²K g-Wert 0,52 Poroton Ziegel mit Perlitfüllung U - Wert 0,123 W/m²K Aufbau 15 mm Kalk-Gips-Putz 425 mm Perlitgefüllter Ziegel Poroton T8 WLG 080 100 mm Mineralwolle WLG 035/Holz Dach Heizungsanlage Beton WDVS U - Wert 0,128 Aufbau 300 5 300 W/m²K mm Normalbeton mm Abdichtung mm XPS WLG 035 Massiv mit Polystyrol Dämmung U - Wert 0,125 W/m²K Aufbau 5 mm Linoleum 65 mm Zement-Estrich 140 mm PS- Dämmung WLG 035 5 mm Abdichtung 300 mm Normalbeton 120 mm XPS WLG 035 Holz mit Zellulose U - Wert 0,107 W/m²K Aufbau 1 mm 360 mm 40 mm 5 mm Dampfbremse Zellulose WLG 040/Träger Rauspundschalung Abdichtung Dachbegrünung Solaranlage Die am Dach aufgestellte, Richtung Süden orientierte 13 m² große thermische Solaranlage dient der Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung. Ein Pufferspeicher mit 738 Liter Fassungsvermögen dient der Speicherung von solarer Wärmeenergie. Dieser besitzt einen integrierten Tank von 174 Litern Volumen, welcher als Warmwasserspeicher fungiert. Abb. 15.5 Thermische Solarkollektoren decken einen Teil des Warmwasserbedarfs Warmwasserbereitung Realisierte Anlagentechnik Lüftungsanlage Die kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung ist zentral im Gebäude installiert, damit die Länge der Lüftungsrohre so kurz wie möglich gehalten werden kann. Die Frischluft wird über das Dach angesaugt und kann bei Notwendigkeit nachgeheizt werden. Die Einbausituation des Gerätes wurde so gewählt, dass es vom Gang aus gut sichtbar ist. Dies soll einer Veranschaulichung der besonderen Haustechnik dienen und den Kindern zeigen, wessen Verdienst das behagliche Raumklima ist. Laut Berechnungen werden 26 % des jährlichen Warmwasserbedarfs von der Solaranlage gedeckt, der Restbedarf wird von der Fernwärme zur Verfügung gestellt. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 3.300 m³ 601,1 m² 0,44 h-1 Ergebnis Abb. 15.1 Ansicht Südseite Der Kindergarten ist in Massivbauweise errichtet. Die Außenwand bildet ein perlitgefüllter Ziegel, welcher zusätzlich mit einer 10 cm starken Mineralwolle-Holz-Konstruktion für einen höheren Dämmstandard versehen ist. Der mineralische Rohstoff Perlit ist ein glasartiges Gestein, welches aus unterseeischen Vulkanaktivitäten entstanden ist. Durch schockartiges Erhitzen des Perlits auf mehr als 1.000 °C, verdampft das im Stein enthaltene Wasser und bläht diesen bis auf ein Vielfaches seines ursprünglichen Volumens auf. Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) Kühllast 13,8 12 8 9 kWh/m²a W/m² % W/m² Endenergiebedarf Strom Endenergiebedarf Fernwärme Primärenergiebedarf Gesamtemission CO2 - Äquivalent 15,1 43,9 107 28,2 kWh/m²a kWh/m²a kWh/m²a kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) Förderung Das Gründach besteht aus einer Holzkonstruktion mit Zellulose als Dämmstoff. Im Dach integriert sind mehrere Lichtkuppeln, die einen Einfall des Tageslichts in den Gangbereich ermöglichen. Das Problem der sommerlichen Überhitzung wurde im Bereich des Saals außen mit tiefem Dachüberstand konstruktiv gelöst. Im Bereich Der Wärmebedarf des Kindergartens wird vom städtischen Fernwärmenetz gedeckt, wobei die Übergabestation eine Leistung von 23 kW besitzt. Die Wärmeabgabe erfolgt in den Gruppenräumen über eine Wandflächenheizung, in den Personalräumen über Heizkörper und in der Eingangshalle über Konvektoren. Die Wandheizung in den Gruppenräumen hat neben der angenehmen Strahlungswärme den Vorteil, dass die bei Heizkörpern vorhandenen Ecken und Kanten hier nicht gegeben sind. Dadurch können Unfallherde vorbeugend vermieden werden. Abb. 15.3 Schubläden als Verschattungselement Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 78.899,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Abb. 15.4 Sichtbar ausgeführte Lüftungstechnik Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Mehrfamilienhaus „Weiße Villa“ in Pobershau Objekttyp Sanierung denkmalgeschütztes MFH, 2 WE Standort Marienberg OT Pobershau Konstruktion Massivbauweise Baujahr 1882, saniert 2007/08 Anzahl der Vollgeschosse 2 Keller außerhalb der thermischen Hülle Dachgeschoss außerhalb der thermischen Hülle Gesamte Wohn-/ Nutzfläche 254 m² 133 m² (Nutzfläche außerhalb der thermischen Hülle) Anzahl der Nutzer 8 Gebäudekonzeption Das Mehrfamilienhaus „Weiße Villa“ in Pobershau wurde 1882 im Stile der Neurenaissance errichtet. Seit 1990 blieben die vier Wohneinheiten des Gebäudes ungenutzt. Aufgrund der Vernachlässigung der Bausubstanz über mehr als ein Jahrzehnt, führte dies zu starker Durchfeuchtung und daraus resultierenden Bauschäden im Bereich der Außenwände. Im Zuge der Sicherung des Gebäudes beschloss der Bauherr eine energetische Vollsanierung durchzuführen. Ziel dieses Projektes war eine Sanierung mit Faktor 10, also die Verbesserung der energetischen Qualität des Gebäudes um ein 10-faches. Da das Gebäude unter Denkmalschutz steht, war ein außenseitiges Aufbringen der Wärmedämmung nicht möglich. Durch die Wahl einer „Haus-in-Haus“ - Konstruktion entstand eine neue tragende Innenschale. Der Raum zwischen bestehender und neuer Wand wurde mit Dämmschüttung befüllt. Das Entkoppeln des wärmegedämmten Gebäudekerns von der historischen Fassade ist wärmebrückenfrei bis ins Dachgeschoss realisiert worden. Als Innenschale wurde ein 17,5 cm starker Blähtonstein gewählt. Diese neue Wand folgt der Kontur des Bestandes, so dass auch historische Wandnischen wieder ablesbar sind. Die thermische Gebäudehülle ist auf das beheizte Bauvolumen beschränkt. Treppenaufgang, Dachgeschoss und Keller liegen somit außerhalb der gedämmten Hülle. 10 mm 80 mm 260 mm 120 mm 10 mm oberste Geschossdecke Abb. 16.1 Ansicht der „Weißen Villa Pobershau“ Zur Wahrung der Außenansicht wurden die bestehenden einfach verglasten äußeren Fenster aufgearbeitet. In der Dämmebene zwischen Innen- und Außenschale sind Holzfenster mit 2-fach Wärmeschutzverglasung angebracht. Einzig die Dachdeckung aus Titanzink, eine Giebelgaube an der Gebäuderückseite sowie ein gläsernes Dachplateau welches als passiver Wärmekollektor funktioniert, bilden eine Abweichung zum ursprünglichen Erscheinungsbild des Bestandsgebäudes. Verlegeplatten WLG 040 PUR WLG 024, aluminiumbeschichtet Dämmschüttung WLG 08 / Ziegelstege Ziegelkappen Kalkputz Holz mit Zellulose U - Wert 0,205 W/m²K Aufbau 28 mm Dielung 12 mm Höhenausgleich WLG 040 255 mm Zellulose WLG 040 / Deckenbalken 24 mm Sparschalung 21 mm Schilf/Kalkputz 60 mm teilweise Mineralwolle WLG 035 Treppenhaus Ziegelmauerwerk mit Zellulose EG + OG U - Wert 0,279 W/m²K Aufbau 20 25 40 80 20 250 20 mm mm mm mm mm mm mm Kalkputz Holzwolleleichtbau Zellulose WLG 040/Lattung Zellulose WLG 040/Lattung Kalkputz Ziegelmauerwerk Kalkputz Die thermische Gebäudehülle Fenster Außenwand EG + OG Kellerdecke Abb. 16.2 Ansicht vor der Sanierung 16 < Holzfenster, Fensterrahmen Massivholz 110 mm, Glas 2-SV-Kryptonfüllung, Einbau in Dämmebene bestehende Fenster der Außenhülle bleiben erhalten UGlas 1,00 W/m²K g-Wert 0,55 Ugemessen 0,87 W/m²K Innenschale aus Blähtonstein, Zwischenraum mit recycelten XPS gedämmt U - Wert 0,191 W/m²K / 0,114 W/m²K Aufbau 20 mm Zementputz 175 mm Liapor Blähtonmauerwerk 120 mm / XPS Granulat WLG 035 250 mm 510 mm / Ziegelmauerwerk 380 mm 25 mm Kalkputz Ziegelkappen U - Wert 0,095 W/m²K Aufbau 15 mm 50 mm 40 mm 0,2 mm 10 mm 30 mm Oberbelag Heizestrich Trockenestrich inkl. FBH Trennlage Verlegeplatten WLG 040 VIP Vakuumdämmung WLG 008 Realisierte Anlagentechnik Lüftungsanlage Jede der zwei Wohneinheiten besitzt eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung. So ist eine gewisse Nutzerindividualität gegeben. Die Anlagen weisen einen Wärmerückgewinnungsgrad von 82 % auf und werden normalerweise mit einer Luftwechselrate von 0,6 h-1 betrieben. Die Frischluft wird über einen Erdwärmetauscher angesaugt und somit vorgewärmt oder im Sommer gekühlt. Als Fortluftöffnung findet ein außer Betrieb genommener Kamin seine Verwendung. Heizungsanlage Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe mit einer Leistung von 15 kW sorgt für die Bereitstellung des Restwärmebedarfs. Die Wärmepumpe ist mit Heißgasentnahme ausgeführt. Das bedeutet, dass ca. 10 % des Kältemittels, welches sich auf dem höheren Temperaturniveau von bis zu 60 °C befindet, aus einem vorgeschalteten Wärmetauscher entnommen wird. Dieser Teil dient zum Laden des Puffers und somit zur Warmwasserbereitung. Die am Hauptwärmetauscher entzogene Wärmemenge mit dem etwas niedrigeren Temperaturniveau wird direkt als Heizungsvorlauf verwendet. Eine Wärmeabgabe erfolgt über Fußbodenheizflächen. Solaranlage Zur Nutzung der kostenlos zur Verfügung stehenden solaren Einstrahlung sind 21,84 m² Vakuum-Röhrenkollektoren in Gebäudenähe aufgestellt worden. Der große Vorteil von diesen Kollektoren liegt in der höheren Energieausbeute bei diffuser Einstrahlung. Ein PufferSchichtenspeicher mit 1.300 Litern Volumen findet als Wärmespeicher seinen Einsatz. Abb. 16.3 Vakuum-Röhrenkollektoren neben dem Haus Warmwasserbereitung Das Warmwasser wird durch einen externen Wärmetauscher über den Pufferspeicher erzeugt. Der Puffer wird über die Heißgaswärmepumpe und die Vakuum-Röhrenkollektoren geladen. Dabei können ca. 80 % des jährlichen Warmwasserbedarfs allein durch die Kollektoren gedeckt werden. Energetische Kenndaten nach Passivhausprojektierungspaket (PHPP) Berechnungsgrundlage Umbautes Volumen Ve Energiebezugsfläche AEB Luftdichtheit (n50 - Wert) gemessen 1.341,9 m³ 254,0 m² 0,53 h-1 Ergebnis Heizwärmebedarf Heizlast Übertemperaturhäufigkeit (25 °C) 32 kWh/m²a 23,6 W/m² 39 % Endenergiebedarf Strom-Haushaltsger. 26,4 kWh/m²a Endenergiebedarf Hilfsstrom 5,5 kWh/m²a Endenergiebedarf Strom-Wärmepumpe 19,8 kWh/m²a Primärenergiebedarf 139 kWh/m²a Gesamtemission CO2 - Äquivalent 35,1 kg/m²a (Werte für Heizung, Warmwasser, Hilfs- und Haushaltsstrom) nach Energieeinsparverordnung (EnEV 2004) Gebäudenutzfläche AN Heizwärmebedarf vor Sanierung Heizwärmebedarf nach Sanierung Reduktion Heizwärmebedarf Minderung Gesamtemission CO2 - Äquivalent lt. Förderantrag 429,4 m² 361,3 kWh/m²a 7,3 kWh/m²a 354 kWh/m²a 98 % 22,86 t/a Förderung Förderbeitrag* „Innovationsund Praxisverbund Passivhaus“ 27.269,00 Euro * Dieses Projekt wurde aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Freistaates Sachsen gefördert. > Nachbetrachtung des Projektes „Weiße Villa“ Messtechnische Begleitung - Wärmetechnisches Verhalten der Wandkonstruktion Das lange leer stehende Gebäude „Weiße Villa“ war durch Hausschwammbefall bereits stark beschädigt. Um die Bausubstanz, speziell die empfindlichen Auflagerhölzer im Außenwandbereich, zukünftig zu schützen, wurden die Konstruktionshölzer und Deckenauflager nach innen verlegt. Die dafür entwickelte „Haus-in-Haus“-Konstruktion war eine neuartige Idee, für die bisher keine Erfahrungsberichte vorlagen. Indem die Fördermittelgeber das Vorhaben als Modellprojekt herausgestellt haben und nachfolgend mit einer messtechnischen Begleitung unterstützten, bekräftigten sie das große Interesse derartige Lösungen zukünftigen Bauherren näher zu bringen. Die thermische Gebäudehülle ist ausschließlich auf das beheizte und belüftete Bauvolumen beschränkt. Treppenaufgang, Dachgeschoss und Keller liegen daher außerhalb dieses Bereiches, die einen Wärmepuffer bzw. Speicher passiver Wärmegewinne darstellen. Das Entkoppeln des wärmegedämmten Gebäudekerns von der historischen Fassade wurde wärmebrückenfrei bis ins Dachgeschoss realisiert. Aufgrund des gewählten Kerndämmsystems aus Bestandsmauerwerk mit 42 - 58 cm Stärke, einer 12 bzw. 25 cm Dämmschüttung sowie Blähbetonmauerwerk (17,5 cm Liapor) hat die Konstruktion einen höheren äußeren als inneren Wasserdampfdiffusionswiderstand. Dieses Verhältnis ist aus bauphysikalischer Sicht kritisch zu bewerten, denn das ist nur zulässig, wenn die Wandkonstruktion nicht dauerhaft durchfeuchtet wird, d.h. außerhalb der Heizperiode vollständig abtrocknet. Um herauszufinden, wie sich so eine Wandkonstruktion wärmetechnisch verhält, wurden von der Hochschule Zittau / Görlitz die von Januar bis Oktober 2009 gemessenen Temperaturdaten an verschiedenen ausgewählten Wandabschnitten ausgewertet. Neben Messungen innerhalb der Wand, erfolgte die Ermittlung auch über berechnete Werte der Temperaturverläufe und der Feuchtigkeitsentwicklung. Als Berechnungsprogramm wurde die „Wärme- und Feuchteberechnung Instationär (WUFI)“ verwendet. 16 < Bereits während der Bauphase wurden Fühler fest in den Wandaufbau integriert. Zusätzlich fand eine Unterteilung zwischen „Südfassade“ und „Nordfassade“ sowie zwischen Erd- und Obergeschoss statt. Aus Gründen unterschiedlicher Wandstärken im Bestand, beträgt die Dämmstoffstärke in der Erdgeschosswand mit 12 cm nur etwa 50 % der Dämmstoffstärke in der Obergeschosswand mit 25 cm. Hieraus ergeben sich unterschiedliche Randbedingungen der Messpunkte, die in der Auswertung des Messergebnisses vor allem Aufschluss bezüglich des dynamischen U-Wertes derart schwerer Konstruktionen bieten. Die Datenaufnahme der punktuellen Messung erfolgte vom 15.01.2009 – 12.10.2009 in einer zeitlichen Abfolge von 5 Minuten. kontinuierliche Zuführung verhältnismäßig trockener Außenluft, die relative Raumluftfeuchtigkeit in der Heizperiode auf weniger als 50 % begrenzt werden. Es muss allerdings beachtet werden, dass die Ergebnisse lediglich eine Tendenz aufzeigen. Deshalb wird über mehrere Heizperioden die intensive Betrachtung weitergeführt. Die Feuchtigkeitsmesswerte sind sehr von der Geschichte des betrachteten Bauwerkes abhängig (wie bspw. längere Leerstände, Restfeuchte im Mauerwerk, Aufbau der Konstruktion) und können deshalb nur bedingt verallgemeinert werden. Auch die U-Werte innerhalb der Gebäudehülle wurden mithilfe des Berechnungsprogrammes WUFI simuliert. Dabei konnte eine dauerhafte Wiederaustrocknung des Außenwandaufbaus nachgewiesen werden. Folgende U-Werte ergaben sich für die restaurierte Fassade der Fabrikantenvilla: Abb. 16.6 Schichtenaufbau Außenwand und Messanordnung Die abgebildete Messanordnung zeichnet die Temperatur- und Feuchtedaten der einzelnen Bauteilschichten auf und dient der Kontrolle der Bauteilfeuchten. Außenwand Erdgeschoss (inkl. Ausgleichsfeuchte) U - Wert = 0,19 W/m²K Außenwand Obergeschoss (inkl. Ausgleichsfeuchte) U - Wert = 0,12 W/m²K Während der Bauphase wurde für die Kastenfensterkonstruktion durch vergleichende U-Wert-Messung ermittelt, ob es sinnvoller ist, die inneren umlaufend gedichteten Fensterflügel mit Dreifach- bzw. Zweifachwärmeschutzverglasung zu versehen. Der Fensterrahmen wurde überdämmt, der Fensterzwischenraum erhielt eine Laibungsdämmung von ca. 5 cm und die äußeren Fensterflügel wurden nicht zusätzlich gedichtet. 1. Außenlufttemperatur und -feuchte 2. Außenputztemperatur 3. Temperatur und Feuchte der Grenzfläche zwischen äußerem Mauerwerk und Wärmedämmung 4. Temperatur der Grenzfläche zwischen innerem Mauerwerk und Wärmedämmung 5. Innenputztemperatur 6. Innenlufttemperatur und -feuchte Abb. 16.5 Kerndämmebene zwischen Bestandsmauerwerk und neuer innerer Tragschale Abb. 16.4 Schema und Schnittdarstellung „Haus-in-Haus“ - Konstruktion Die Klärung der Frage „Wie groß ist die Feuchtebelastung der Konstruktion in der Außenwand und kommt es innerhalb der Sommermonate wieder zu einer Austrocknung in den kritischen Bereichen?“ war dabei besonders wichtig. Bei der Auswertung zeigten sich die differierenden Temperaturspitzen innerhalb der Messpunkte, was auf die unterschiedliche solare Strahlung auf der Nord- bzw. Südfassade zurückzuführen ist. Auch zwischen den Etagen gibt es Unterschiede. So sind die Temperaturdifferenzen im Obergeschoss größer als im Erdgeschoss. Dies wird vor allem im Bereich zwischen Vollziegel und Schüttung sichtbar. Daher erwärmt bzw. kühlt sich die Außenwand des oberen Bereiches schneller ab als im unteren Bereich. Auf Grund der unterschiedlichen Aufbauten nimmt die relative Feuchtigkeit innerhalb der Konstruktion im Obergeschoss schneller ab als im Erdgeschoss. Am langsamsten geschieht der Abbau der Feuchte im Erdgeschoss der Nordseite. Es zeigt sich jedoch insgesamt, dass eine Wiederaustrocknung des Mauerwerkes wahrscheinlich ist. Bei historischen Gebäuden sind Feuchteeinflüsse von außen oft Hauptursache von Bauschäden. Ein Grund für Schimmel- und Fäulnisbildung bei Sanierungen ist häufig mangelhafte Raumlüftung. Daher setzten die Planer der Modellsanierung „Weiße Villa“ auf eine kontrollierte Be- und Entlüftung der Innenräume. So konnte durch Abb. 16.7 Fenster vor und nach dem Einbau Dabei ergaben die Vergleiche beider in einem Raum ausgeführten Varianten das erstaunliche Ergebnis, dass der U-Wert nahezu identisch gemessen wurde. Das Messergebnis für den Wärmeleitkoeffizienten der Zweifachverglasung betrug ht = 0,62 ± 0,04 W/m²K, daraus wurde der U-Wert der Verglasung entsprechend DIN EN 675 mit Ug = 0,56 ± 0,03 W/m²K berechnet. Für die Dreifachverglasung wurde der Wärmeleitkoeffizient mit ht = 0,662 W/m²K ermittelt und der U-Wert mit Ug = 0,59 ± 0,04 W/m²K berechnet. Daraufhin konnte die kostenrelevante Entscheidung sicher für eine Zweischeibenverglasung gefällt werden. Für den Gesamt-U-Wert wurde der hervorragende Uw - Wert = 0,87 W/m²K ermittelt. Das Modellvorhaben konnte einerseits alle Auflagen des Denkmalschutzes einhalten und andererseits hervorragende U-Werte realisieren. Das sanierte Gebäude kann an den Anforderungen eines energieeffizienten Neubaus gemessen werden. > Planerliste Projekt 1 Projekt 10 BMB GmbH - KettnerHaus, Grimma terrawatt Planungs GmbH, Schkortitz Planungs- u. Konstruktionsbüro Taube, Chemnitz Ing.-Büro Kunkel, Zwickau Projekt 2 Projekt 11 Ingenieurbüro Naumann und Stahr, Leipzig Architekturbüro Ralf-Peter Ende, Döbeln ISH GmbH, Leipzig Projekt 3 AWA Architekten Schulze und Partner, Dresden Ingenieurbüro Naumann und Stahr, Leipzig Projekt 4 Architektengemeiinschaft Reiter & Rentzsch, Dresden Hawemann Solar, Ingenieurbüro, Radebeul Projekt 5 Ingenieurbüro Jürgen Wurdinger, Chemnitz Ingenieurbüro Krusche und Grünewald, Chemnitz Projekt 6 Projekt 12 Architekt Dietmar Herklotz, Freital Ing.-Büro Kunkel, Zwickau Ing.-Büro D. Merkel, Dresden AIB Architekten- und Ingenieurgesellschaft mbH, Bautzen HLS IB Hoffmann, Dresden Architekturbüro Schwarzenberger, Dresden HLS IB Hoffmann, Dresden Projekt 7 Architektengemeiinschaft Reiter & Rentzsch, Dresden Hawemann Solar, Ingenieurbüro, Radebeul Markurt Architekturkontor, Leipzig Projekt 9 ADOBE Architekten und Ingenieure GmbH, Erfurt Weitere Informationen unter: Sächsische Energieagentur – SAENA GmbH Pirnaische Straße 9 01069 Dresden Telefon: 0351 4910-3179 Fax: 0351 4910-3155 E-Mail: [email protected] Internet: www.saena.de Beratertelefon: 0351 4910-3179 Redaktion Bildnachweis Sächsische Energieagentur – SAENA GmbH Titelbild - René Gäns, Abb. 1.1 / 1.2 / 1.3 - LfULG Sachsen, Abb. 2.1 - LfULG Sachsen, Abb. 2.2 / 2.3 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 3.1 / 3.2 - LfULG Sachsen, Abb. 3.3 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 3.4 / 3.6 - SAENA, Abb. 4.1 / 4.3 / 4.4 - LfULG Sachsen, Abb. 4.2 - Reiter&Rentzsch Architekten, Abb. 5.2 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 5.3 / 5.4 / 5.5 - Jürgen Wurdinger, Abb. 6.1 / 6.2 / 6.4 - LfULG Sachsen, Abb. 6.3 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 6.5 - SAENA, Abb. 7.1 / 7.2 / 7.3 / 7.4 / 7.5 / 7.6 / 7.7 - Dietmar Herklotz, Abb. 8.1 / 8.2 / 8.4 - PRO Montessori e. V., Abb. 8.3 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 9.1 / 9.2 / 9.4 - Jens Grattenthaler, Abb. 9.3 / 9.5 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 10.1 - Matthias Taube, Abb. 10.3 / 10.4 / 10.5 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 11.1 / 11.4 / 11.5 - Trägerverein des e.V. Schulzentrums Bad Düben, Abb. 11.3 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 12.1 / 12.2 / 12.4 / 12.5 - Gemeinde Rietschen, Abb. 12.3 / 12.6 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 13.1 / 13.5 / 13.12 - Timm Bau GmbH, Abb. 13.2 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 13.3 / 13.4 / 13.6 - AIB Bautzen, Abb. 13.7 / 13.11 - Rehau, Abb. 13.8 / 13.9 / 13.10 - Dipl.-Ing. (FH) Grötzschel - Hochschule Zittau /Görlitz, Abb. 14.1 - Thomas Hoffman, Abb. 14.3 - LfULG Sachsen, Abb. 15.1 / 15.2 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 15.3 / 15.4 / 15.5 - SAENA, Abb. 16.1 - René Gäns (Quelle: SMUL), Abb. 16.2 / 16.3 / 16.4 / 16.5 / 16.6 / 16.7 - Gesellschaft für Energieeffizienz und Architektur mbH Projekt 14 Projekt 15 Projekt 8 Herausgeber Projekt 13 Thomas Langer Dipl.Ing Architekt, Leipzig Architekt Dietmar Herklotz, Freital Ingenieurbüro Sowatec GmbH, Dresden < Impressum Projekt 16 GEA -Gesellschaft für Energieeffizienz und Architektur - mbH Ingenieurbüro Krusche und Grünewald, Chemnitz Gestaltung Michael Buddrus grafik + illustration Druck Lößnitz-Druck GmbH www.saena.de/beratung www.saena.de/broschüren www.saena.de/veranstaltungen www.saena.de/fördermittelratgeber www.saena.de/energieportal-sachsen www.saena.de/digitale-bauherrenmappe www.saena.de/energie-experten 4. Auflage von 08/2015 | Redaktionsschluss: 12/2011 gedruckt auf 100 % Recyclingpapier
