Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH Erprobung eines
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Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems bei der energetischen Sanierung eines Wohngebäudes des Großplattenbautyps WBS 70 (Abschlussbericht) Auftraggeber: FRIWO 1990 Wohnungsgenossenschaft Friedland und 1990 e.G. 17098 Friedland, Salower Straße 39 Auftragnehmer: Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH 12527 Berlin, Rießerseestraße 10 Berlin, Mai 2002 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie unter dem Förderkennzeichen 0329750A gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor. 1 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 2 Inhaltsverzeichnis 0. Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. Ziel- und Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. 2.1 2.2 2.3 Ausgangssituation am Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Bauzustandsbegutachtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 TGA-Zustandsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Energiediagnose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3. 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 Sanierungskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bautechnische Maßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wärmeversorgungskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luftheizungsanlage mit solarer Luftvorwärmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trinkwassererwärmung mit solarer Vorwärmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Steuerungs- und Regelungskonzept / Betriebsführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zentrale Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dezentrale Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energiediagnose für den Zustand nach der Sanierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Planung, Ausschreibung und Vergabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5. 5.1 5.2 Messtechnische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Kontinuierliche Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Spezielle Einzelmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6. 6.1 6.1.1 6.1.2. 6.2. 6.3 6.4. 6.5. 6.6 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Heizenergiebedarfswerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Heizenergiebedarfskennwerte Luftheizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Heizenergiebedarfswerte Trinkwarmwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Heizenergieverbrauchswerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Trinkwassererwärmung mit solarer Vorwärmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperaturverhalten einzelner Wohnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hilfsenergieverbrauch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luftführungssystem (Auswertung der Thermografie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. 7.1 7.2 Gesamtbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Investitionskosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Wärme- und Energiekosten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 8. Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 9. Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 10. Anhänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 18 18 19 19 29 30 30 35 38 46 46 47 49 50 53 57 62 64 FG BAU UND UMWELT 0. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 3 Vorbemerkungen Nach [WOHNBAUTEN] gab es zum Zeitpunkt der Antragstellung des Themas in den fünf neuen Bundesländern ca. 2,17 Mio Wohnungen in industriell errichteten Gebäuden. Bei diesen Gebäuden handelte es sich im wesentlichen um solche, die in den Jahren von 1958 bis 1989 in Blockbau-, bzw. Plattenbauweise errichtet wurden. Davon waren bis zum Beginn des Themas ca. 650 000 Wohnungen mit Ofenheizung ausgerüstet. Der Zustand der Gebäude ließ nach [BAUSCHADENSBERICHT] häufig eine Sanierung dringend geboten sein. Gleichzeitig war bei den ofenbeheizten Gebäuden eine Umrüstung des Heizungssystems auf eine moderne Systemlösung notwendig. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die Sanierungsmaßnahmen mit Maßnahmen zur Senkung des Jahres-Heizwärmebedarfes zu verbinden, zumal wesentliche Kostenelemente bereits in der bautechnischen Systemlösung liegen. Werden Sanierungsmaßnahmen an der Fassade, beispielsweise, mit Wärmedämmmaßnahmen verbunden, entfallen nochmalige Gerüst- und bauvorbereitende Kosten und der Aufwand der energiesenkenden Maßnahmen sinkt beträchtlich. Analoges gilt auch für andere Sanierungsmaßnahmen. Da die Anforderungen zur Senkung des Jahres-Heizwärmebedarf bereits zum Zeitpunkt des Projektbeginns beträchtlich zugenommen hatten (Wärmeschutzverordnung 1995) und in den nachfolgenden Jahren zur dringend notwendigen CO2 - Reduzierung noch weiter zunehmen mussten, war und ist es zweckmäßig, komplexe Lösungen zu favorisieren. Ergebnisse dieser Vorgehensweisen sind dann im Regelfall Niedrigenergiehäuser, d.h. Gebäude deren Jahres-Heizwärmebedarf in Abhängigkeit vom Oberflächen-Volumen-Verhältnis mindestens zu 25-30% unter den Vorgaben der damals gültigen Wärmeschutzverordnung 1995 lagen. Noch in den 80er Jahren sind, hauptsächlich aber in den ländlichen Kleinstädten der ehemaligen DDR, eine Reihe von ofenbeheizten industriell gefertigten Wohngebäuden gebaut worden, bei denen es sich um 3- bis 4geschossige Gebäude des Gebäudetyps WBS 70 mit Wandplatten bis zu 6 m Breite handelt. Die Zahl dieser Gebäude betrug nach �WOHNBAUTEN] ca. 75 000 Wohnungen. Die Umfassungskonstruktion erfüllte zum Zeitpunkt des Projektbeginns im allgemeinen schon nicht die damaligen wärmetechnischen Anforderungen und erst recht nicht die heutigen. Gemessen an der gegenwärtig gültigen Energieeinsparverordnung ist im Vergleich die Bezugsgröße Jahres - Heizwärmebedarf, unter Voraussetzung qualitätsgerechter Ausführung der Gebäude, noch um ca. 40 % bis 50 % höher. Weicht die Ausführungsqualität nach unten ab, erhöhen sich die Jahres-Heizwärmebedarfswerte teilweise beträchtlich darüber. Häufig wiesen die Platten der Gebäude Risse oder Abplatzungen auf, die eine Sanierung erforderten. Auch die Fugenausbildung zwischen den einzelnen Platten wird den bestehenden Anforderungen nicht gerecht. Hinsichtlich der Ofenheizung ist im allgemeinen die Umstellung auf ein modernes Heizungssystem aus Gründen und mangelnder Akzeptanz dieser Heizungsart in Plattenbauten sowie des zusätzlichen Nutzflächengewinns notwendig. Die Lösung der aufgezeigten Probleme liegt, wie o.a., in der komplexen energetischen Sanierung. Dabei ist zu berücksichtigen, dass mit größer werdender Wärmedämmung die Transmissionswärmeverluste durch die Umfassungskonstruktion erheblich geringer werden und der Lüftungswärmebedarf aufgrund unveränderter bautechnischer und hygienischer Anforderungen absolut gleich bleibt und damit relativ größer wird. Er wird damit zur dominierenden Ein- FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 4 flussgröße auf den Wärmehaushalt von Gebäuden. Darüber hinaus ist in Gebäuden mit hohen Wärmedämmwerten zur Vermeidung von Feuchteschäden, die in gut gedämmten Gebäuden sowohl durch Feuchteeintrag als auch durch die unmittelbare Nutzung selbst entstehen können, eine kontrollierte Grundlüftung unablässig. Bei sehr hohen Wärmedämmwerten werden die Transmissionswärmeverluste so gering, dass sie von einer an sich notwendigen Be- und Entlüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, wie sie in der Folge zur Verringerung der Lüftungswärmeverluste allgemein empfohlen wird, mit übernommen werden könnten. In dem Fall erfolgt die Beheizung über ein Luftheizungssystem. Bei den früheren Luftheizungssystemen spielten die oben skizzierten Ausgangsbedingungen hinsichtlich hoher Wärmedämmung größtenteils keine so gravierende Rolle, da die Entwicklungsanforderungen noch nicht in dem Umfang bestanden. Bereits mit der Fassung der Wärmeschutzverordnung 1995 und erste recht mit der jetzt gültigen Energieeinsparverordnung erhöhen sich die Anforderungen an die Wärmedämmung sehr stark, so dass sich die Bedingungen für ein Luftheizungssystem deutlich verbesserten. Die an sich bekannten Vorteile eines Luftheizungssystems, wie • • • • • schnelle Reaktionsfähigkeit auf sich ändernde Bedarfsbedingungen Integration einer bedarfsgerechten Lüftung leichte Schutzmaßnahmen vor äußeren Luftverunreinigungen (Pollen, allergene Belastungen u.ä.) Wegfall von Stellflächen für die Heizkörper Einsatzmöglichkeiten zur Wärmerückgewinnung können unter den Bedingungen eines höheren Wärmeschutzes voll zur Geltung gebracht werden. Ein weiteres Moment ergibt sich durch die gleichzeitig mit der Wärmedämmwerterhöhung verbundene Verschiebung zwischen dem wesentlich kleiner werdenden konventionellen Wärmebedarf und den Möglichkeiten der aktiven Solarenergienutzung. Da die nutzbaren Anteile der Solarenergienutzung durch technische Weiterentwicklungen eher größer werden, gleichzeitig aber der Jahres-Heizwärmebedarf kleiner wird, weiten sich die Möglichkeiten einer Einbeziehung der Solarenergie für die Wärmebedarfsdeckung erheblich aus. Unter Berücksichtigung der teilweise großen Dach- und Wandflächen steht hier ein recht großes Potential an Solarenergiegewinnen zur Deckung des verbleibenden Restwärmebedarfs dieser Gebäude zur Verfügung. An dem Demonstrationsobjekt sollte im Rahmen der heizenergetischen Gesamtsanierung gezeigt werden, dass für die o. a. Gebäude (aber auch andere) die Möglichkeit besteht, bei geringem Mehraufwand durch die Systemlösung "Luftheizung mit integrierter Sonnenenergienutzung", den Gesamtjahres-Heizwärmebedarf zu dem eines Niedrigenergiehauses zu bringen. FG BAU UND UMWELT 1. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 5 Ziel- und Aufgabenstellung Zur Realisierung dieses Vorhabens stellte die FRIWO Wohnungsgenossenschaft Friedland 1990 e.G. ein vierstöckiges Gebäude mit 30 Wohnungen zur Verfügung. Abbildung 1 zeigt das Gebäude vor der Sanierung. Auffällig sind im äußeren Erscheinungsbild die vielzähligen Schornsteine der Einzelfeuerstätten. Abbildung 1: Gebäude vor der Sanierung Mit einer Bauzustandsanalyse wurde zunächst die bau- und haustechnische Ausgangssituation erfasst und darauf aufbauend eine Energiediagnose des Objektes erstellt. Die Bestandteile der Energiediagnose sind sowohl Berechnungen als auch Auswertungen von vorhandenen Heizwärmeverbrauchswerten vergleichbarer Gebäude der WBS 70, ausgerüstet mit einem Warmwasser-Heizungssystem. Die in Teilen vorhandenen Brennstoffabrechnungen einzelner Mieter ließen keine allgemeingültigen Aussagen für das Gebäude zu. Zur Stützung der Eingabewerte werden thermografische Aufnahmen relevanter Gebäudebereiche gemacht (s. Anhang B1) und auch Problemfelder der Luftdichtheit des Gebäudes (s. Anhang A) untersucht. Auf der Grundlage der Energiediagnoseergebnisse wurden die Maßnahmen vorbereitet, die gewährleisten, dass der Heizwärmebedarf nach der Sanierung unter den zulässigen Höchstwerten der bekannten Angaben in der Fassung der Wärmeschutzverordnung 1995 liegt. Dazu gehört unter anderem die Verbesserung der U-Werte der Dunkelflächenbereiche auf Werte unter 0,4 W/(m² � K), der Ersatz der Fensterkonstruktionen durch solche mit einem U-Wert von 1,3 W/(m² � K), die Erhöhung der Wärmedämmung auf der obersten Geschossdecke bis zu einem U-Wert unter kD= 0,2 W/(m² � K) und in der Kellerdecke bis unter U = 0,3 W/(m² � K). Dabei wurden für das Oberflächen-Volumen-Verhältnis des Gebäudes von 0,386 m-1 Veränderungen in den wärmetechnisch relevanten Kennwerten gemäß Tabelle 1.1 wirksam. Neben den wärmetechnischen Zielsetzungen sind in das Vorhaben Zielsetzungen einzubeziehen gewesen, die zum allgemeinen Inhalt von Modernisierungsvorhaben gehören. Dazu zählen Fragen des Brand- und Schallschutzes genauso wie Fragen der Wohnqualität innerhalb des Gebäudes (Treppenhaus, Eingangssituation, Keller- und Nebenräume u. ä.), als auch des Gebäudes im FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 6 Wohnumfeld. Tabelle 1.1 Wärmetechnische Kennwerte vor den Maßnahmen nach den Maßnahmen 0,78 0,4 0,64 0,4 • Fenster 3,1 1,3 • oberste Geschossdecke 0,85 0,2 • Kellerdecke 0,87 0,3 52 21 14 14 66 35 83 64,1 Kennwert Dimension U-Werte • Außenwand Längsaußenwand Giebelaußenwand W/(m² � K) Spezifische Heizlast • Transmission • Lüftung W/m² • Gesamt Spezifischer Jahresheizwärmebedarf • WSV 95 • 50 % WSV 95 kWh/(m² � a) 32,0 Im mittleren Teil des Gebäudes unterhalb des Daches befindet sich nach der Sanierung die Lüfterzentrale. In die zur Reduzierung des Wärmebedarfes zusätzlich an der Fassade angebrachten Wärmedämmung wurden Luftkanalkollektoren integriert, die eine aktive Solarenergienutzung ermöglichen. Die aufsteigende warme Luft wird in der Dachlüfterzentrale erfasst. In die Dachschrägen wurden ebenfalls Sonnenluftkollektoren integriert. Von den Sonnenluftkollektoren gehen Verbindungsleitungen zur Lüfterzentrale. In der Lüfterzentrale erfolgt die wärmetechnische Luftaufbereitung. Die auf Zulufttemperatur vorgewärmte Luft wird über unterhalb der Wärmedämmung angebrachte Luftkanäle an der Längsaußenfassade zu den einzelnen Wohnungen geführt. Der Eintritt der Luft in die Wohnräume erfolgt über in die Fenster integrierte Zuluftelemente. In den Zuluftelementen sind die Nacherwärmer (elektrisch) zur individuellen Raumtemperaturanpassung enthalten. Die Abluft ist über die vorhandenen Abluftschächte nach oben zur Lüfterzentrale zu führen. Dort erfolgt die Wärmerückgewinnung. Die rückgewonnene Wärmemenge wird zum Teil zur Lufterwärmung (bei fehlendem Sonnenenergieangebot) und zur Deckung des Warmwasserbedarfes eingesetzt. Die Warmwasserbereitung erfolgt zentral. Der Verbrauch wird wohnungsweise individuell erfasst. Die Gesamtlösung erforderte eine sorgfältige, detaillierte Planung aller Einzelelemente, die FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 7 hinsichtlich ihrer jeweiligen heizenergetischen Wirkung gut aufeinander abzustimmen waren. Besonderes Augenmerk wurde dabei dem Konzept der Steuerung und Regelung aller Komponenten gewidmet. Beschreibung des Lösungsweges Die Realisierung des Vorhabens bestand aus mehreren Arbeitsetappen, die aufeinander abgestimmt sein mussten. Die Arbeitsetappen im einzelnen sind: 1. Energie- und Bauwerksdiagnose zum Ausgangszustand des Gebäudes. 2. Konzeption und Planung der Gesamtlösung. Nachweis der wärmetechnischen Zielsetzungen. 3. Objektvorbereitung (Schaffen der Arbeitsbedingungen am Objekt). 4. Austausch der unzulänglichen Fensterkonstruktionen, die den Verbrennungsluftanteil für die vormalige Ofenheizung realisieren sollten, durch neuartige Lüftungsfensterkonstruktionen. 5. Anbringen des Luftkanalsystems auf die äußere Fassade des Gebäudes und Anschluss an die Lüftungsfenster. 6. Aufbringen der erforderlichen Wärmedämmung auf die Außenwandfassade bei gleichzeitiger Integration der vorgesehenen Sonnenluftkollektoren in den oberen Fassadenabschluss. Wärmedämmung der obersten Geschossdecke und der Kellerdecke. 7. Aufbau der Lüfterzentrale auf der obersten Geschossdecke des Gebäudes mit Wärmerückgewinnung und Solarenergieeinbindung und Anbindung des Luftkanalsystems. Installation des zentralen Nacherwärmungssystems bis an die zentrale Wärmeerzeugung. 8. Aufbau der Wärmezentrale im Kellerbereich des Gebäudes mit Kessel, Warmwasserspeicher und Einbindung des Luftkanalsystems. Installation des Warmwassersystems und seine Anbindung an die zentrale Wärmeerzeugung. 9. Abriss, Entsorgung der Einzelfeuerstätten in den Wohnungen. Reinigung und Verschluss der Rauchgaskanäle. 10. Nachkalkulation und Auswertung der Maßnahmen. 11. Aufbereitung der Abschlussdokumentation und des Schlussberichtes. Mit der Inbetriebnahme der Wärmeversorgung des Gebäudes wird der Gasverbrauch für die Kessel, der Elektroenergieverbrauch in der Lüfterzentrale (Lüfter, Zirkulationspumpe für die Heizregister der Nacherwärmung) erfasst. FG BAU UND UMWELT 2. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 8 Ausgangssituation am Objekt Bei dem vorliegenden Gebäude in der Jahnstraße 8-10 handelt es sich um ein 4-geschossiges Wohngebäude mit unausgebautem Dachgeschoss und Spitzboden. Es bildet mit einem weiteren Gebäude des gleichen Typs eine Straßenzeile. Abbildung 2: Lageplan Das Gebäude besteht aus 3 Hausaufgängen mit folgender Wohnungsverteilung: Geschoss Hausnummer 10 Hausnummer 9 Hausnummer 8 2. - 4. OG 1 x 3-R.-Whg. (66,41 m2) 1 x 2-R.-Whg. (52,52 m2) 1 x 1-R.-Whg. (25,43 m2) 1 x 4-R.-Whg. (79,54 m2) 1 x 3-R.-Whg. (66,61 m2) 1 x 3-R.-Whg. (66,41 m2) 1 x 2-R.-Whg. (52,72 m2) 1 x 1-R.-Whg. (25,43 m2) 1. OG 1 x 3-R.-Whg. (66,50 m2) 1 x 3-R.-Whg. (77,79 m2) 1 x 4-R.-Whg. (79,37 m2) 1 x 3-R.-Whg. (66,30 m2) 1 x 3-R.-Whg. (66,30 m2) 1 x 3-R.-Whg. (77,99 m2) 2.1 ! Bauzustandsbegutachtung Bauteile Der Aufbau der wärmetechnisch relevanten baukonstruktiven Lösungen für den Ausgangszustand des Gebäudes ist in der Tabelle 2.1.1 dargestellt. Außerdem ist in der Tabelle der sich für diese Bauteile ergebende U-Wert unter Berücksichtigung von Wärmebrücken aufgeführt. Die U Werte wurden in der Folge als Ausgangswerte für die Energiediagnose (s. Pkt. 2.3) genutzt. FG BAU UND UMWELT Tabelle 2.1.1: - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - Hauptwärmedämmung des Gebäudes Bauteil Außenwand Schichtenaufbau Kellerdecke Geschossdecke Innenwand Einbauort von innen nach außen: 120 mm 80 mm 60 mm Tragschicht Dämmschicht Wetterschutzschicht U-Wert 1) [W/m²K] Fassadenplatte 6 x 2,8 m 0,70 Fassadenplatte 2,4 x 2,8 m 0,78 Fassadenplatte Treppenhaus 0,84 Fassadenplatte Giebel 0,64 Wohnräume zum Keller 0,87 Wohnräume zum Dachboden 0,85 1. Geschoss im Treppenhaus 1,42 von oben nach unten: 5 mm 50 mm 2 mm 28 mm 140 mm PVC-Belag Fließanhydritestrich Bitumenpappe Mineralwolle Rohdecke von unten nach oben: 40 mm 1 mm 50 mm 20 mm 1 mm 140 mm Estrich Bitumenpappe HWL-Platte Mineralwolle Bitumenpappe Rohdecke vom Wohnraum zum Treppenhaus: 12 mm 15 mm 150 mm Gipskartonplatte Mineralwolle Betonwand 1) ! 9 unter Berücksichtigung von Wärmebrücken Bauschäden Im äußeren Erscheinungsbild des Gebäudes waren eine Reihe von Bauschäden feststellbar. Sie werden in den nachfolgenden Abbildungen dokumentiert und näher beschrieben. Die wesentlichsten Qualitätsmängel in der Fugenausbildung (siehe Abb. 3) waren: • • Unterschiedliche und z. T. zu große Breiten der Horizontal- und Vertikalfuge zwischen den dreischichtigen Außenwandelementen verrutschter Schlagregenschutz (Gefahr des Eindringens von Feuchtigkeit) Betonausbrüche in der Wetterschale mit freiliegender Bewehrung (Gefahr der Korrosion des Stahls und weiteren Abplatzens des Betons) Feine Risse in der Wetterschale im Bereich der Fensterecken (Korrosionsgefahr) FG BAU UND UMWELT Abbildung 3: - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 10 Qualitätsmängel in der Fugenausbildung Neben den Fugen bestandenen in der gesamten Fassadenkonstruktion weitere gravierende Bauschadensbilder. Die wichtigsten dabei waren (siehe Abb. 4): Wärmebrücken im Bereich Kelleraußenwand-Deckenbereich Zu enger Hauseingang / Windfang • Der feststehende Teil der Innentür ließ sich nicht öffnen! Die Außentür befindet sich in der Hauptwetterrichtung (NW), ständige Belastung bei Schlechtwetter (Regenwasser und Schnee im Hauseingang). In der Ausbildung der Dachkonstruktion mussten ebenfalls einige Mängel festgehalten werden, die im Zuge der weiteren Modernisierung zu beheben sind. Hierzu ist die Abbildung 5 charakteristisch. Die wichtigsten Bauschäden sind: Fehlende Verbindung zwischen unterem und oberen Sparrenteil. Bei Aufbringen weiterer Lasten auf das Dach (Kollektoren) ist diese Schwachstelle zu beseitigen Ausbruch in Zwischendecke mit freiliegender Bewehrung (offensichtlich Transportschaden) • Betonausbruch an einem Aussteifungselement des Daches. Zur Stabilisierung des Daches waren alle defekten Aussteifungselemente zu erneuern. FG BAU UND UMWELT Abbildung 4: Abbildung 5: - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - Qualitätsmängel in der Fassade Verbindung unterer und oberer Sparren 11 FG BAU UND UMWELT • - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 12 Luftdichtheitsprüfungen Im Rahmen der Voruntersuchungen wurden in zwei Wohnungen Luftdichtheitstests durchgeführt. Dazu wurden eine Einraumwohnung und eine Vierraumwohnung ausgewählt. Die Auswahl erfolgte zufällig. Im Anhang A sind die Ergebnisse und die Durchführung der Messungen aufgeführt. Die Ergebnisse machen deutlich, dass ein Teil der Fenster Undichtigkeiten über das wärmetechnisch vertretbare Maß hinaus aufweist. • Thermografische Untersuchungen vor der Sanierung Die Längs- und die Giebelfassaden wurden einer thermografischen Untersuchung unterzogen. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in Anhang B aufgeführt. Aus den Abbildungen ist zu ersehen, dass in den Fassaden an vielen Stellen Mängel bestehen. Markante Bereiche sind insbesondere die Fensterfaschen und -sohlbänke, die Horizontalfugen, die wiederum in Verbindung mit den Fensterstürzen erhebliche Wärmebrücken darstellen und einige Vertikalfugen im Giebelbereich. Darüber hinaus existieren einzelne Wärmebrücken im Brüstungsbereich der Fensteraußenwandelemente. Teilweise ist im Dunkelflächenbereich die Konfektionierung des Wärmedämmmaterials zu erkennen. Verstärkt wird die ungünstige Wirkung der zu verzeichnenden Schwachstellen in der Umfassungskonstruktion durch die Anordnung der Einzelöfen mit ihren stärkeren Innentemperaturschwankungen, die durch den Betrieb bedingt sind. • Bauphysikalische Ausgangssituation Auf der Grundlage der Bauschadensanalyse, der thermografischen Aufnahmen und der Blower Door - Tests kann die bauphysikalische Ausgangssituation bis auf den aufgeführten Fugen - und Wärmebrückenbereich als relativ gut angesehen werden. Die Bauschadensbilder führten bislang noch zu keinen gravierenden Schäden, die sich insbesondere im Wärmebrückenbereich nachteilig auf den Wohnbereich des Gebäudes hätten auswirken können. Schwerwiegender ist die Situation im Fensterbereich anzusehen, da hier einerseits teilweise größere Luftdurchlässigkeiten in der üblichen Fugenausbildung vorhanden sind und andererseits durch die Gewährleistung der Verbrennungsluftzuführung über die ergänzten Holzkanalkonstruktionen zusätzliche konstruktive Durchlässigkeiten eingebracht wurden. Gemeinsam mit den in den angrenzenden Wandbereichen verstärkt vorhandenen Wärmebrückenausbildungen ist der Fensterbereich mit dem angrenzenden Dunkelflächenbereich die am häufigsten auftretende wärmetechnische Schwachstelle der Fassaden. Die Dämmung auf der obersten Geschossdecke genügt keineswegs heutigen Anforderungen. Sie ist im Zuge der Modernisierung allgemein zu verstärken. Die Innenwände der an das Treppenhaus des Erdgeschosses grenzenden Zimmer sind von der Innenseite mit einer Wärmedämmung versehen. Über die Ausführungsqualität liegen keine verwertbaren Informationen vor. Feuchteschäden wurden in den Wohnungen nicht festgestellt. FG BAU UND UMWELT 2.2 • - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 13 TGA-Zustandsanalyse Heizungsanlage Die Wärmeversorgung erfolgte mit kohlebeheizten Kachelöfen, in den Bädern mit elektrischen Heizstrahlern. Teilweise wurden mit einem Ofen in der Trennwand zwei Räume beheizt. Die zugehörigen Schornsteine bestanden aus einzügigen, in Ausnahmefällen zweizügigen BetonFertigteilen. Bei den zweizügigen Schornsteinen war jedoch nur ein Zug belegt. Der freie Durchmesser betrug ca. 18 cm, der freie Querschnitt 255 cm2. • Be- und Entwässerungsanlage Die Trinkwasserversorgung der Wohnungen erfolgte über eine Verteilleitung im Kellergeschoss und die von dieser abzweigenden acht Steigestränge in den Installationsschächten (Abb. 7). Als Rohrmaterial wurde verzinktes Stahlrohr verwendet. Die Wasserzähleranlage befindet sich im Kellerraum neben dem mittleren Treppenhaus. Die Hauseinführung erfolgt von der Straßenseite. Die Verteilung in den Etagen wurde im Schacht als sog. Spinne aus Kunststoff ausgeführt. Für die WC-Spülung waren hochhängende Spülkästen installiert. Kaltwasserzähler waren vorhanden. Die Warmwasserbereitung wurde mit elektrischen Speicherwarmwasserbereitern (80 l), die im Bad über der Badewanne installiert wurden, realisiert (siehe Abb. 6). Abbildung 6: Elektrischer Warmwasserbereiter (80 l) im Bad über der Wanne Unmittelbar neben dem jeweiligen Kellerzugang befand sich eine Waschküche mit entsprechendem Anschluss. Je ein Gartensprengventil war auf der Nordseitenmitte und der Südseitenmitte des Gebäudes angeordnet. Sämtliche Schmutzwasserablaufstellen hatten einen Geruchsverschluss. Die acht Fallleitungen aus Kunststoff (PVC) wurden im Sanitärschacht bis ins Kellergeschoss geführt und nach dem Prinzip der Hauptlüftung über Dach entlüftet. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - ELT Abbildung 7: Sanitärschacht Revisionsklappe SANITÄR HS NS NS HS FG BAU UND UMWELT 14 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 15 Dabei verringerte sich allerdings oberhalb des letzten Anschlusses die Nennweite von DN 100 auf DN 70. Im Dachgeschoss sowie im Spitzboden waren die Abwasserrohre wärmeisoliert (Mineralwolle + Teerpappe). Die Durchführung durch die Dachhaut erfolgte über eine seitliche Verziehung im Spitzboden von ca. 1 m (nicht wärmeisoliert). Diese seitliche Verziehung war bei der Fallleitung an der Giebelseite der Hausnummer 10 defekt (siehe Abb. 8). Abbildung 8: defekte Fallleitung als Lüftungsleitung im Spitzboden (Haus-Nr.10) Die Fallleitungen mündeten im Kellergeschoss in zwei Sammelleitungen; eine Sammelleitung für die Gebäudehälfte links vom mittleren Treppenhaus und eine zweite für die rechte Gebäudehälfte. Entsprechend existierten auch zwei Hausanschlüsse. In den beiden Waschküchen waren Abwasserhebeanlagen mit Pumpensumpf installiert, die jedoch nicht funktionsfähig waren. • Entlüftungsanlage Die Entlüftungsanlage diente sowohl der Entlüftung der innenliegenden Bäder als auch der Küchen mit Fenster. Dabei handelte es sich um eine reine Schachtlüftung ohne Dachventilatoren. Die Außenluft strömte über die Fensterfugen bzw. in den Räumen mit Öfen über die Fensterzuluftelemente nach. Die fensterlosen Bäder hatten Überstromdurchlässe im unteren Türbereich (ca. 315 cm2). Zur Erfassung der Abluft wurden in den Küchen und Bädern einfache rechteckige Gitter (ca. 8 x 30 cm) ohne Regelmöglichkeiten installiert (Abb. 9). FG BAU UND UMWELT Abbildung 9: - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 16 Ablufterfasser in Küche und Bad In den Küchen waren zusätzlich Ablufthauben aus Holz angebracht. Als Sammelkanäle dienten die an die Sanitärraumzelle angeformten Lüftungsschächte. Dabei handelte es sich um einen Doppelverbundschacht aus Gipsbeton. Der Verbundschacht bestand aus zwei Hauptschächten (478,5 cm2) für Küche und Bad sowie zwei mittig liegenden Nebenschächten (je 169 cm2) für den jeweiligen Etagenanschluss. Ab dem unbewohnten Dachgeschoss wurden die Sammelkanäle bei etwa gleicher Geometrie als Betonfertigteilschächte bis über Dach weitergeführt. Für die Reinigung der Hauptschächte stand im Kellergeschoss jeweils eine Revisionsklappe zur Verfügung. Die erste optische Begutachtung ohne Kamera ließ einen sauberen Eindruck zu. Im unbewohnten Dachgeschoss sowie im Spitzboden waren die Lüftungsschächte mit wenigen Ausnahmen wärmeisoliert. Die Wärmeisolierung war in gutem Zustand. Die Schachtmündung am Dachfirst war mittels Meidinger Scheibe gegen Fallwinde und Regenwasser geschützt. 2.3 • Energiediagnose Ausgangswerte für die Energiediagnose Für den rechnerischen Nachweis zum Wärmebedarfsausweis nach §12 Wärmeschutzverordnung zum Istzustand des Gebäudes sind im Anhang C1 (Arbeitsblätter 2/9 bis 6/9) die U-Werte der Bauteile der Umfassungskonstruktion ermittelt worden. Dabei sind insbesondere für die Außenwandplatten die konstruktiv bedingten Wärmebrücken entsprechend ihrem Anteil berücksichtigt worden. Eine Zusammenstellung dieser Bauteile ist in der Tabelle 2.1.1 (s. Pkt. 2.1) aufgeführt. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 17 Als weitere Ausgangsgrößen sind der Luftwechsel mit 0,8 h-1 und die spezifischen inneren Wärmegewinne (aus Nutzungsprozessen) von 8,0 kWh/(m³�a) angesetzt worden. Das beheizte Volumen von 6.036,4 m³ wird durch eine wärmeübertragende Umfassungsfläche von 2.331 m² begrenzt. Daraus ergibt sich ein Verhältnis von A/V mit 0,386 m-1. • Ergebnisse Unter Verwendung der vorhandenen Bauunterlagen wurde anhand der theoretischen bauphysikalischen Kennwerte ein jährlicher Heizwärmebedarf für das Gebäude von 183.835 kWh bzw. ein flächenbezogener Wert von 95,2 kWh/(m²�a) ermittelt. Auf die konkrete Wohnfläche bezogen sind das 105,7 kWh/(m²�a). Erfahrungsgemäß ist jedoch der tatsächliche Verbrauch infolge der Fassadenundichtigkeiten und des hier nicht mit einbezogenen Wirkungsgrades der meist schlecht oder ungeregelten Heizungssysteme weitaus größer (170-180 kWh/m²a). Würde dieses Gebäude gegenwärtig errichtet werden, dürfte entsprechend dem A/V-Verhältnis von 0,386 nach der WSVO 95 ein Wärmebedarf von 64,1 kWh/(m²�a) nicht überschritten werden. Der zum Zeitpunkt der Errichtung (1989) des Gebäudes maximal zulässige Wert des mittleren Wärmedurchgangswertes entsprechend Wärmeschutzverordnung 85 von km;max = 0,88 W/(m²�K) wurde mit dem errechneten Wert von km;vorh = 0,85 W/(m²�K) unterschritten. Nach der TGL 35424/03 war für dieses Gebäude im Wärmedämmgebiet 1 vom 1.9.1986 bis 31.12.1990 ein Wert von km;max = 0,97 W/(m²�K) zulässig. Ab 1.1.1991 hätte dieser Wert auf km;max = 0,79 W/(m²�K) reduziert werden müssen. Somit entsprach das Gebäude in heizenergetischer Hinsicht den bis 1989 geltenden Vorschriften. In Anhang C1 (Arbeitsblätter 8/9 und 9/9) sind die einzelnen Anteile der Wärmeverluste und der Wärmezuströme grafisch dargestellt. Die gesamten Wärmeverluste des Gebäudes (Anhang C1, linke Säule der Abbildung 1 und Abbildung 2/1) von 128,8 kWh/(m²�a) verteilen sich demnach zu 60 % auf die Transmission und 40 % auf die Lüftung. Aus energetischer Sicht ergeben sich Einsparpotentiale besonders bei der Wand (22 %) und den Fenstern (20 %). Die energetische Bewertung der Fenster muss allerdings noch relativiert werden, da am Fenster nicht unbedeutende Wärmegewinne durch Sonnenstrahlung auftreten, die entsprechend der Qualität der Regelung der Raumtemperatur mehr oder weniger heizenergiesenkend genutzt werden. Wie aus der mittleren Säule der Abbildung 1 (Anhang C1) und der dazugehörigen Darstellung in Abbildung 2/2 (Anhang C1) zu ersehen ist, ergeben sich durch die Einbeziehung der passiven solaren Wärmegewinne in die Betrachtung andere Proportionen. Für die Deckung der gesamten Wärmeverluste müssen dem Gebäude Wärmemengen in gleicher Größe zugeführt werden. Subtrahiert man von den Wärmeverlusten die passiven Wärmegewinne (solare über die Fenster und interne aus Nutzungsprozessen), erhält man die dem zu beheizenden Bereich des Gebäudes zuzuführende Heizwärme. Im vorliegendem Fall beträgt diese Heizwärmemenge 95,2 kWh/(m²�a). Die rechte Säule in der Abbildung 1 (Anhang C1) und das Diagramm in Abbildung 2/3 (Anhang C1) verdeutlichen diesen Zusammenhang. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 3. Sanierungskonzept 3.1 Bautechnische Maßnahmen ! 18 Außenwand Da ein hohes Wärmedämmniveau der Umfassungskonstruktion nach wie vor eine entscheidende Voraussetzung für einen geringen Heizenergieverbrauch ist, wurden im Rahmen der Sanierung die Außenwände mit einem Wärmedämmverbundsystem versehen. Damit wird der Einfluss vorhandener Wärmebrücken praktisch ausgeschaltet. Sowohl die Fassadenkollektoren als auch die Zuluftkanäle wurden in das Wärmedämmverbundsystem integriert. Für den homogenen Bereich der Fassade beträgt die Wärmedämmung 12 cm bei einem λ-Wert von 0,035 W/(m·K). Somit verändern sich die U-Werte dieser Bauteile folgendermaßen Fassade vor der Sanierung 0,78 W/(m2 · K) nach der Sanierung 0,19 W/(m2 · K) Giebel 0,64 W/(m2 · K) 0,22 W/(m2 · K). ! Fenster Ein Austausch der Fenster ist inzwischen für jedes Sanierungsvorhaben zur Selbstverständlichkeit geworden, da sie in der Regel einen bedeutenden Flächenanteil an den Außenbauteilen und somit am möglichen Einsparpotential der Transmissionswärmverluste haben. Zu beachten ist hierbei, dass nicht nur auf einen guten U-Wert der Verglasung Wert zu legen ist, sondern ebenso auf einen gut gedämmten Rahmen. Weiterhin spielt der Energiedurchlassgrad für die Nutzung solarer Energiegewinne eine große Rolle. Da eine Luftheizungsanlage zu installieren ist, die mit geringfügigem Überdruck betrieben werden soll, ist weiterhin eine hohe Dichtheit der Fenster unabdingbar. Darüber hinaus wurde die Fensterbank als Zuluftelement (Lüftungsmodul) ausgebildet werden (siehe Abschnitt 3.2.1). Für das Lüftungsmodul wird ein U-Wert von 0,29 W/(m2 · K) angegeben. Die vorhandenen, bereits undichten Holz-Verbundfenster mit einem U-Wert von ca. 3,1 W/(m2 · K) werden durch Fenster mit Isolierverglasung und einem U-Wert von 1,3 W/(m2 · K) ersetzt. ! Oberste Geschossdecke Die oberste Geschossdecke wurde mit 150 mm Styropor mit einem λ-Wert von 0,035 W/(m · K) ausgelegt und mit einer begehbaren Abdeckung (Pressspanplatten) versehen. Der U-Wert ändert sich somit von 0,85 W/(m2 · K) auf 0,20 W/(m2 · K). ! Keller Die ursprüngliche Kellerdecke beinhaltet eine 2,8 cm dicke Mineralfaserplatte mit einem λ-Wert von 0,048 W/(m · K). Eine wärmetechnische Entkopplung dieses unbeheizten Bereiches ist damit FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 19 nicht gegeben. Deshalb wurden im Rahmen der Sanierung Platten aus Mineralfaserlamellen mit mineralischem Oberflächenschutz in einer Dämmstärke von 8 cm mit einem λ-Wert von 0,035 W/(m · K) verklebt. Der U-Wert ändert sich somit von 0,87 W/(m2 · K) zu 0,29 W/(m2 ·K). 3.2 Wärmeversorgungskonzept 3.2.1 Luftheizungsanlage mit solarer Luftvorwärmung ! Anlagenbeschreibung Die Luftheizungsanlage besteht aus folgenden Abschnitten: S Ablufterfassung in den Wohnungen und Ablufttransport zur Dachzentrale Die Erfassung der mit Gerüchen, Schadstoffen und Wasserdampf belasteten Abluft der Wohnungen erfolgt in den Bädern und Küchen über motorisierte Abluftventile. Die Ventile in den Küchen sind mit Fettfiltern ausgestattet. Die Steuerung der Zu- und Abluftventile wird durch ein elektronisches Regelsystem in der Lüftungszentrale auf dem Dach realisiert. Die 3 (Einraumwohnungen) bzw. 4 übereinander liegenden Wohnungen eines Treppenaufgangs werden jeweils an einen vorhandenen Abluftkanal (Doppelverbundschacht aus Gipsbeton siehe Abschnitt 2.2) im Sanitär-Installationsschacht angeschlossen. Im Dachgeschoss werden die Abluftkanäle in Sammelleitungen aus Wickelfalzrohr mit einer 50 mm starken Wärmedämmung geführt und auf der Spitzbodendecke bis zur Lüftungszentrale verlegt. Für den Abgleich der Abluftstränge sind handbetätigte Drosselklappen eingebaut. Die Kontrolle und Reinigung der Luftleitungen erfolgt über Revisionsöffnungen. S Zuluftkanäle im Dachgeschoss und in der Fassadendämmung Die Zuluftverteilungsleitungen werden aus der Lüfterzentrale im Dachgeschoss getrennt zur Nord- und Südfassade geführt. An der Südseite werden die Lüftungsleitungen auf Rohrstützen verlegt, die schalldämmend auf der Obergeschossdecke befestigt werden. Die Luftverteilungsleitungen für die Nordfassade werden im Mittelbereich des Dachraumes unterhalb der Decke zum Spitzboden und anschließend entlang der Dachschräge in den Drempelbereich geführt. Die Zuluftleitungen werden als Wickelfalzrohr mit einer mineralischen Dämmung von 200 mm bzw. 150 mm ausgeführt. Die vertikale Zuluftverteilung vom Dachgeschoss in die einzelnen Wohnräume erfolgt über flache Luftkanäle, die auf der Fassade innerhalb der Wärmedämmung verlegt sind (siehe Abb. 10). Die Anbindung zum jeweiligen Lüftungsmodul erfolgt horizontal über einen kurzen Steg. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 20 Aus dem Dachraum erfolgt die Drempeldurchführung über einen Durchbruch in einen Luftverteilkasten, von dem aus jeder der übereinander liegenden Wohnräume einzeln versorgt wird. - Fenster-Zuluftelement Der Eintritt der Zuluft in die Wohnräume erfolgt über spezielle Fenster-Zuluftelemente, die mit diesen Anwendungsfall erstmalig zum Einsatz kommen. Sie sind unterhalb der Fenster angeordnet und nach außen über einen Anschlussstutzen mit dem Fassadenkanal verbunden (siehe Abb. 11 bis 13). Zur Regelung der Raumtemperatur mittels Raumthermostat ist eine Luftklappe mit Stellantrieb in die Luftführung des Zuluftelementes integriert. Bei Erreichen des am Raumtemperaturreglers eingestellten Sollwertes wird die Zuluftklappe geschlossen und damit der Wärmeeintrag in den jeweiligen Raum unterbrochen. Abbildung 10: Zuluftkanäle in der Fassadendämmung FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 21 Für ein schnelleres Aufheizen nach stärkerer Auskühlung der Raumluft des zugehörigen Raumes Abbildung 11: Zuluftelement im Einbauzustand (von außen) ohne Anschlusskanal bzw. zur Realisierung überdurchschnittlich hoher Raumlufttemperaturen ist das Zuluftelement mit einem elektrischen Nachheizelement (PTC-Heizregister) ausgestattet. Die maximal auftretende Temperatur an der PTC-Keramik wurde aus Sicherheitsgründen durch spezielle Dotierung des Keramikpulvers auf 130 °C beschränkt. FG BAU UND UMWELT Abbildung 12 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 22 Einbausituation für das Zuluftelement in die Außenwand unterhalb des Fensters (Schnittdarstellung) Abbildung 13: Ansicht des Zuluftelementes von innen FG BAU UND UMWELT S - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 23 Luftkollektoranlage Zur solaren Vorwärmung der Außenluft werden GRAMMER-Luftkollektoren in das Schrägdach und in die Südfassade integriert (siehe Abb. 14). Die einzelnen Kollektoren haben eine Breite von 1,00 m und eine Länge von 2,50 m. Abbildung 14: Dach- und Fassadenkollektor Die Solarkollektoranlage verfügt über motorisch verstellbare Bypassklappen, mit denen über die zentrale Regelung eine Sommer- und Winterschaltung der Kollektoranlage realisiert wird. In der Sommerschaltung wird die solar vorgewärmte Luft zur Erwärmung des Brauchwarmwassers und in der Winterschaltung direkt zur Luftvorwärmung genutzt. FG BAU UND UMWELT Abbildung 15: S - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 24 Anbindung der Dachkollektoren im DG Lüftungszentrale Die Lüftungszentrale befindet sich im nicht ausgebauten Dachgeschoss des Gebäudes, Aufgang Nr. 9. Die Außenluftansaugung erfolgt je nach Sonneneinstrahlung über die Luftkollektoren und/oder direkt über eine Dachhaube an der Nordseite des Gebäudes. In der Zentrale wird ein kombiniertes Zu - und Abluftgerät mit Wärmerückgewinnung in Blockbauweise, Fabrikat Wolf, Typ KG 63 Gigant installiert. Im Zentralgerät wird die Luft im Kreuzstrom-Wärmetauscher (Wärmerückgewinnung) vorerwärmt, anschließend mittels Lufterhitzer (je Fassade ein Gerät) auf die erforderliche Zulufttemperatur nachgewärmt und über Verteilungsleitungen (getrennt nach Süd- und Nordfassade), den Fassaden-Luftkanälen zugeführt. Die Wärmeversorgung der Luft-Heizregister erfolgt über einen im Heizraum im Keller aufgestellten Gas-Heizkessel (70 kW). Für die Ableitung der Abgase wird der mittels Edelstahlrohr sanierte zweite Zug des vorhandenen doppelzügigen Schornsteins verwendet (vor der Sanierung waren Kachelöfen der darüber liegenden Wohnungen angeschlossen). Zur Verhinderung von Rauchansaugung und -verteilung über das Zuluftsystem im Brandfall wird in den Zuluftleitungen innerhalb der Zentrale eine Absperrvorrichtung gegen Rauch angeordnet (Rauchschutzklappe, Auslösung über optischen Rauchschalter). Bei Auslösung werden gleichzeitig der Zuluftventilator gestoppt und die Luftklappen in den Fenster-Lüftungsgeräten geschlossen. FG BAU UND UMWELT ! - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 25 Anlagenauslegung Die Auslegung der Luftheizungsanlage erfolgte auf der Grundlage der ermittelten Heizlast und unter Berücksichtigung der [DIN 1946, T.6] „Lüftung von Wohnungen“, Ausgabe 1994-09 sowie DIN 18017, T.3 “Lüftung von Bädern und Toiletten ohne Außenfenster“. Die Heizlast für das Gebäude ohne Berücksichtigung der Wärmerückgewinnung würde im Auslegungsfall für einen Luftvolumenstrom von 3.600 m³/h, einer Lufteintrittstemperatur von -14 °C und einer Zuluft-Solltemperatur von 45 °C ca. 71 kW betragen. Durch den Einsatz eines Kreuzstrom-Wärmeübertragers mit diagonaler Luftführung zur Wärmerückgewinnung aus der Abluft kann die Nennheizleistung des Wärmeerzeugers um ca 16 % reduziert werden. FG BAU UND UMWELT Abbildung 16: - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - Schematische Darstellung der Gesamtlösung 26 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 27 Die technischen Parameter der Elemente des kombinierten Zu- und Abluftgerätes sowie des Zuluftgerätes für die solare Warmwasserbereitung sind nachfolgend aufgeführt: S Zu- und Abluftgerät, Fabrikat Wolf, Typ KG 63 Gigant: Zuluftventilator Luftvolumenstrom: 3.600 Gesamt-Druck: 913 Abluftventilator Luftvolumenstrom: 3.600 Gesamt-Druck: 703 Kreuzstrom-Wärmetauscher, Luftführung diagonal Außenluftvolumenstrom: 3.600 Abluftvolumenstrom: 3.600 Außenlufttemperatur: -14 Ablufttemperatur: 20 Relative Feuchte der Abluft: 45 2 Luft-Heizregister mit je Luftvolumenstrom: 1.800 Lufteintritts-Temperatur: 5 Luftaustritts-Temperatur: 52 Leistung (gesamt): 29,6 Heizwassereintritts-Temperatur: 90 Heizwasseraustritts-Temperatur: 70 Ventilator für solare Warmwasserbereitung Luftvolumenstrom: 1.000 Gesamt-Druck: 319 Luft-/Wasser-Wärmetauscher (Solarkühler) Luftvolumenstrom: 1.000 Lufteintritts-Temperatur: 70 Luftaustritts-Temperatur: 17 Druckverlust (Luftseite): 24 Kühlwasserstrom: 610 Kühlwassereintritts-Temperatur: 10 Kühlwasser-Austrittstemperatur: 35 Druckverlust (Wasserseite): 25,2 Kühlleistung: 17,7 S m³/h Pa m³/h Pa m³/h m³/h °C °C % m³/h °C °C kW °C °C m³/h Pa m³/h °C °C Pa l/h °C °C kPa kW Luftkollektoranlage Die Betriebsweise der Luftheizungsanlage bedingt einen variablen Luftvolumenstrom über die Luftkollektoranlage von 0 ... 3.600 m3/h. Vom Hersteller werden optimale Luftgeschwindigkeiten im Kollektor von 2 ... 5 m/s angegeben. Eine Ausnahme bildet die sommerliche Nutzung des Luftkollektors für die Warmwasserbereitung. In diesem Fall kann die Luftgeschwindigkeit noch weiter reduziert werden, um die für die Warmwasserbereitung erforderlichen höheren Temperaturen zu erreichen. Zur Begrenzung der Druckverluste über die Kollektoranlage sollen bei den oben angegebenen optimalen Luftgeschwindigkeiten nicht mehr als 5 Kollektoren in Reihe geschaltet werden. Zuluftkanäle unter Dämmung Fassade mit Luftkollektoren (in der Fassadendämmung und im Dach integriert) und Zuluftleitungen in der Fassadendämmung (gestrichelt gezeichnet) - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - Abbildung 17: Dachluftkollektor FG BAU UND UMWELT Fassadenluftkollektor 28 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 29 Die vorliegende Luftkollektoranlage besteht aus zwei Teilen, eine senkrecht auf der Südfassade angeordnete Anlage und eine in die nach Süden ausgerichtete Dachschräge integrierte Anlage (siehe Abb. 17). Die Fassadenanlage hat eine Gesamtfläche von 35 m2 und ist in vier parallel geschalteten Reihen mit einer Länge von jeweils 8,75 m in die ebenfalls neu aufgebrachte Fassaden-Wärmedämmung eingebettet. Die Dachanlage mit einer Gesamtfläche von 40 m2 besteht aus vier parallel durchströmten horizontalen Reihen mit jeweils vier Kollektoren. Im Auslegungsfall (3.600 m3/h) werden bei Luftansaugung über beide Kollektoranlagen Luftgeschwindigkeiten von etwa 2,6 m/s und bei Luftansaugung über eine Teilanlage Luftgeschwindigkeiten von ca 5,2 m/s realisiert. 3.2.2 Trinkwassererwärmung mit solarer Vorwärmung Die Trinkwassererwärmung erfolgt über einen Gasheizkessel (66 kW) und einen Warmwasserspeicher (750 l) nach dem Speicherladeprinzip und in den frostfreien Monaten zusätzlich über eine solare Frischwasservorwärmung im Durchflussprinzip. Die Grundlage für die Auslegung von Kessel und Warmwasserspeicher bildet die nach DIN 4708 ermittelte Leistungskennzahl NL = 24. Im Trinkwasserzulauf ist dem Warmwasserspeicher ein Plattenwärmetauscher für die solare Trinkwasservorwärmung vorgeschaltet. Sie wird während der frostfreien Monate bei jeder Zapfung wirksam, wenn im solaren Pufferspeicher (1.000 l) ein entsprechendes Wärmeangebot vorhanden ist. Der solare Pufferspeicher ist einerseits mit dem Wärmetauscher zur Trinkwasservorwärmung über einen Entladekreislauf und andererseits mit dem in der Lüftungszentrale auf dem Dach angeordneten Luftkühler über einen Ladekreislauf verbunden. Das Betriebsregime für die Be- und Entladepumpe berücksichtigt den Ladezustand der Pufferspeicher, das Wärmeangebot über die Luftkollektoren (bei Freigabe der Luftkollektoren für die Warmwasserbereitung siehe 3.3 Steuerung und Regelung) und den Wärmebedarf auf der Trinkwasserseite. Dieses Speicherladesystem mit Frischwasservorwärmung hat gegenüber anderen Einbindungsarten für Solarwärme folgende Vorteile: • am trinkwasserseitigen Eingang des Wärmetauschers liegt stets die Kaltwassertemperatur des Leitungsnetzes an, d.h. der Rücklauf in den Solarspeicher wird gut ausgekühlt • eine Verschleppung konventionell erzeugter Wärme in den Solarspeicher ist nicht möglich. Im Gegensatz zu Ladespeichersystemen ändert sich der Volumenstrom auf der Trinkwasserseite je nach Anzahl der gleichzeitigen Einzelzapfungen sehr stark. Um den Druckverlust über den Wärmetauscher auch während der Spitzenzeiten auf eine vertretbare Höhe zu begrenzen, ist der Wärmetauscher auf den nach DIN 1988 ermittelten Spitzendurchfluss auszulegen. Das hat zur Folge, dass während der Spitzenzeiten optimale, aber bei Kleinstmengenzapfungen ungünstige Wärmeübertragungsverhältnisse bestehen. Das während der Kleinstmengenzapfungen nicht optimal genutzte Potential an gespeicherter Solarenergie ist jedoch vergleichsweise gering. Nach [SCHWENK] sparen derartige Systeme gegenüber „klassischen“ Ladespeichersystemen mit hydraulischer Trennung zwischen Solar- und Bereitschaftskreis rund 10 % mehr Brennstoff ein. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 3.3 Steuerungs- und Regelungskonzept / Betriebsführung 3.3.1 Zentrale Regelung 30 Die gesamte Regelungsanlage für die zentrale und dezentrale Luftbehandlung, für die TrinkWarmwasserbereitung und für die Wärmeerzeugung soll über ein Energiemanagementkonzept so geführt werden, dass vorausschauend und zeitgesteuert unter Einbeziehung des Speicherverhaltens des Gebäudes und der Warmwasserspeicher der Einsatz konventioneller Energieträger (Erdgas, Elektro) minimiert wird. Dazu wird eine Lüfter- und eine Heizzentrale eingerichtet. • Lüfterzentrale Für die Luftaufbereitung der Luftheizungsanlage wird im Dachgeschoss des Gebäudes eine Lüfterzentrale errichtet. Von dort gelangt die Zuluft über ein in die Außendämmung der Fassaden integriertes Luftkanalnetz in die Wohnräume. Die Lüfterzentrale umfasst im wesentlichen folgende Hauptkomponenten: 1 drehzahlgeregelter Zuluftventilator (Frequenzumformer ca. 5 kW) 1 drehzahlgeregelter Abluftventilator (Frequenzumformer ca. 5 kW) 1 Ventilator für den Betrieb des Warmluftkühlers zur Warmwasserbereitung 1 Plattenwärmetauscher zur Wärmerückgewinnung aus der Abluft 1 in die Südfassade integrierter Solar-Luft-Kollektor 1 in das Dach integrierter Solar-Luft-Kollektor 1 Warmwasser-Nacherhitzer Südfassade 1 Warmwasser-Nacherhitzer Nordfassade 1 Warmluftkühler für Warmwasserbereitung 1 Filter Frischluft 1 Filter Abluft verschiedene Filter in der Frischluftansaugung der Fassaden-Solar-Luftkollektoren. • Temperaturregelung Die aufbereitete Zuluft wird fassadenweise geregelt. Als Führungsgrößen werden die Außenlufttemperatur und die Solarstrahlung aufgeschaltet. Die Sollwertkurve der Zulufttemperatur ist so festzulegen, dass die Transmissionsverluste der Räume einer Fassade bei Soll-Raumtemperatur abgedeckt werden können. Dadurch werden die E-Nacherhitzer nur für die Erhöhung der Raumtemperatur über den Sollwert, bei Teilbeheizung (angrenzende Räume im abgesenkten Heizbetrieb) und bei Aufheizung eines ausgekühlten Raumes beansprucht. Die Temperatur der Zuluft wird in folgender Sequenz geregelt: - Gleichzeitige Beimischung solarerwärmter Luft aus dem Dachkollektor mit der Klappenregelung M4 (stetig) und solarerwärmter Luft aus dem Fassadenkollektor mit der Klappenregelung M3 (stetig), - fassadenweise Nacherwärmung mit Dreiwege-Mischventilen M1 bzw. M2. M S t p M Legende: t - Temperatursensor p - Differenzdrucksensor s - Strahlungssensor R - Rauchsensor t Dachkollektor p t - Schaltschema der Lüftungsanlage p M M t p AU t M t M FO M p p t P R p p p p t t M t M t M M t t t M M ZU Nord ZU Süd AB - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - Abbildung 18: t Fassadenkollektor AU FG BAU UND UMWELT 31 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 32 Sobald die Leistung des Fassadenkollektors allein ausreicht, um den Wärmebedarf der Lüfterzentrale abzudecken, wird der Dachkollektor herausgeschaltet und für die Warmwasserbereitung freigegeben. Die Nacherwärmung mit konventioneller Wärmeenergie erfolgt immer in letzter Sequenz, wenn das Angebot aus den Solarkollektoren und der Wärmerückgewinnung nicht ausreicht und dient gleichzeitig dem Ausgleich von Unterschieden im Bedarf der Süd- und Nordfassade. Als Führungsgrößen für die Sollwerte der Zulufttemperatur werden die Außenlufttemperatur und die Solarstrahlung aufgeschaltet. Um Abkühlungseffekte zu vermeiden, wird die Wärmerückgewinnung mit den Bypass-Klappen M5 (Zweipunkt) ausgeschaltet, wenn die Ablufttemperatur kleiner als die Zulufttemperatur aus den Solarkollektoren ist (im Heizbetrieb). Diese Bypass-Schaltung wird im Winter auch zum Abtauen des Wärmetauschers bei Reifbildung verwendet (Überwachung durch Differenzdruckfühler). • Volumenstromregelung Da in den Wohnungen unabhängig zwischen verschiedenen Lüftungsarten (Grundlüftung, Normallüftung, Stoßlüftung) umgeschaltet werden kann, haben Zuluft- und Abluftventilator sehr variable Betriebszustände zu bewältigen. Aus diesem Grunde und wegen der Reduzierung der nicht unerheblichen Lüfterleistungen sollen die beiden Ventilatoren mit einer druckabhängigen Drehzahlregelung ausgestattet werden (P5, P6). • Warmwasserbetrieb Sobald der Solar-Luft-Dachkollektor von der Regelung für die Warmwasserbereitung freigegeben wurde und das Solar-Angebot ausreicht, um Wärmeenergie an den Warmwasserspeicher abzugeben, wird er mit den Klappen M6 auf Warmwasserbereitung umgeschaltet. Gleichzeitig wird der Ventilator im Umluftbetrieb zugeschaltet und die Wärme über den Kühler dem Warmwasserspeicher zugeführt. Die restliche Wärmeenergie für den Warmwasserspeicher bzw. wenn alle solarerzeugte Wärme für die Lüftung benötigt wird, wird vom Gaskessel bereitgestellt. • Rauchauslöseeinrichtung Um zu verhindern, dass sich Rauch über das Zuluftsystem ausbreiten kann, wird im zentralen Zuluftkanal ein Rauchgasmelder (R1) und eine motorisierte Rauchschutzklappe mit Federrückgang (M9) eingebaut. Beim Ansprechen des Rauchgasmelders wird der Zuluftventilator gestoppt, die zentrale Rauchschutzklappe sowie alle Zuluftklappen der Fenster-Zuluftgeräte in den Wohnräumen geschlossen. • Überwachung und Signalisierung Mit der Anfahrschaltung werden zuerst die Ventile für die Nacherhitzer freigegeben und die Umwälzpumpen eingeschaltet. Nach Erreichen einer vorgegebenen Rücklauftemperatur an den Fühlern T11 bzw. T12 werden der Zuluft- und der Abluftventilator in Betrieb genommen, die Luftklappen M7 und M8 geöffnet und die Regelung freigegeben. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 33 Die Frostschutzwächter T13 bzw. T15 (manueller Reset) schalten bei Frostgefahr die Ventilatoren aus, öffnen das jeweilige Dreiwegeventil und schalten die zugehörige Umwälzpumpe ein. Der Frostschutzwächter T15 (automatischer Reset) verriegelt den Solarkühler-Ventilator, schließt die Luftklappe M6 und schaltet die Pumpe für den Kühlkreis (P5 in der Heizzentrale) ein. Sollte der Frostalarm nach einer bestimmten Verzögerungszeit immer noch anstehen, wird der Zuluftventilator gestoppt. Die Keilriemenüberwachung des Umluftventilators (P7) und die Filterüberwachung (P8, P9) werden mit Differenzdruckwächtern realisiert. Die Betriebsmeldungen des Zu- und des Abluftventilators (drehzahlgeregelt) sind aus den Volumenstrommessungen auszukoppeln (P1, P2). Als weitere Störungssignale sind der Überlastschutz der Motoren, abnormale Betriebszustände der Drehzahlregler, die Unterschreitung einer minimalen Zulufttemperatur (T3, T4) sowie das Auslösen des Rauchgasmelders vorzusehen. • Heizzentrale Für die Luftheizung und die Trink-Warmwasserbereitung wird im Keller des Gebäudes eine Heizzentrale errichtet. Die Heizzentrale umfasst im wesentlichen folgende Hauptkomponenten: 1 Kessel mit zweistufigem Gas-Gebläsebrenner für die Lüfterzentrale (HK1) 1 Kessel mit einstufigem Gas-Gebläsebrenner für die Trink-Warmwasserbereitung (HK2) 1 Trinkwasserspeicher (TWS) 1 Solar-Pufferspeicher (SPS) 1 Platten-Wärmetauscher (WT) 5 Umwälzpumpen (P1...P5). • Kesselregelung Beide Kessel sind mit einem Grundschaltfeld ausgerüstet und werden von der zentralen DDCRegelung angesteuert. Sie werden getrennt gefahren. Der manuelle Bypass zwischen beiden Kesseln ist ausschließlich für Notsituationen vorgesehen. • Speicherregelung Bei genügend großem solarem Überschuss wird der Solar-Pufferspeicher mit der Ladepumpe (P5) aufgeladen. Mit der Entladung durch Pumpe (P4) über den Wärmetauscher (WT) wird das Trink-Kaltwasser im Zufluss erwärmt. Hierdurch erreicht man eine möglichst große Temperaturspreizung im Wärmeübertrager. Die restliche Wärme wird dem TrinkWarmwasserspeicher durch den Kessel (HK2) zugeführt. • Überwachung und Signalisierung Der Betriebszustand der Pumpen und Brenner und deren Überlastschutz sind zu signalisieren. Weiterhin sind Störungen der Kessel sowie eine zu niedrige Temperatur im Trinkwasserspeicher anzugeben. Schaltschema der Heizzentrale Nacherhitzer Lüfterzentrale - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - Abbildung 19: Solarkühler Legende: HK - Heizkessel TWS - Trinkwasserspeicher SPS - Solar- Pufferspeicher WT - Wärmetauscher TKW - Trinkkaltwasser Wohnungen Trinkwarmwasser Lüfterzentrale FG BAU UND UMWELT 34 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT 3.3.2 35 Dezentrale Regelung Für die Beheizung und Lüftung der Wohnungen sind in den Wohnräumen und in der Küche Fenster-Zuluftgeräte mit elektrischen Nacherhitzern (ca. 350W/230V) und motorisierten Zuluftklappen (24V) sowie in der Küche und im Bad je eine motorisierte Abluftklappe (mit Schrittmotor 24V) vorgesehen. Alle Fenster sind mit Fensterkontakten ausgerüstet. Jeder beheizte Raum erhält ein Bedienungsgerät (Raummodul) mit Raumtemperaturfühler, Sollwertsteller, Taster für Abweichung von der automatischen Betriebsweise (normal/abgesenkt) und eine Signallampe für die Anzeige des normalen Heizregimes (grün). Küche und Bad werden mit je einem Taster zur Umschaltung des Lüftungsregimes ausgerüstet. Im Flur jeder Wohnung befindet sich die Wohnungszentrale, an die alle Stellgeräte angeschlossen werden. Alle Wohnungszentralen sind über eine Busleitung mit der Gebäudezentrale im Dachgeschoss verbunden. Im Gebäude befinden sich folgende Wohnungstypen: Typ Anzahl Wohnräume Nebenräume A 6 1 Kochnische Innen-Bad Flur B 6 2 Außen-Küche Innen-Bad Flur C 14 3 Außen-Küche Innen-Bad Flur D 4 4 Außen-Küche Innen-Bad Flur Hieraus ergeben sich 30 Wohnungen mit insgesamt 100 über Fenster-Zuluftgeräte zu beheizenden Räumen und mit 60 Abluftventilen. • Heizbetrieb Im Winterbetrieb wird die Energiezufuhr zu den Räumen über die Fenster-Zuluftgeräte in folgender Sequenz geregelt: Dabei werden zur Realisierung des für die Heizung notwendigen Luftwechsels in Abhängigkeit von der Anzahl der geöffneten Zuluftklappen auch die Abluftklappen in Küche und Bad geöffnet und über die Schrittmotoren nachgeführt. Sind alle Zuluftklappen geschlossen, können auch die Abluftklappen geschlossen werden (Minimumposition). Bei Aufheizprozessen (Umschaltung des Heizregimes oder Sollwertverstellung) ist das Zuschalten des elektrischen Nacherhitzers um eine bestimmte Zeit zu verzögern, damit immer erst mit primär erwärmter Zuluft (Umweltenergienutzung) geheizt wird. Bei geforderter Energiesperre ist das - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT 36 Schließen der Zuluftklappe zu verzögern (ca. 2 Minuten), um den Elektro-Nacherhitzer abzukühlen und damit Überhitzung zu vermeiden. Bei Fensteröffnung (Fensterkontakt) wird die Energiezufuhr zum Raum unterbunden, d. h. die Zuluftklappe geschlossen und der elektrische Nacherhitzer ausgeschaltet. Außerhalb der Nutzungszeit bzw. nachts wird auf abgesenkten Heizbetrieb umgeschaltet. Dafür wird die Solltemperatur der Räume auf einen festzulegenden Minimumwert herabgesetzt. Die Umschaltzeiten (mindestens 4 pro Tag) werden für jeden Raum nach den Wünschen der Nutzer als Standardzeiten zentral definiert. Für Abweichungen von diesen Standardzeiten kann der Nutzer auf dem Raummodul die dafür vorhandene Taste bedienen. Dadurch wird die gerade vorhandene Betriebsweise (normal oder abgesenkt) in die jeweils andere umgeschaltet. Durch die nächste zentrale Umschaltung wird diese Abweichung automatisch wieder aufgehoben. Wird eine bestimmte Außentemperatur überschritten (19 ... 20 °C), wird zentral für alle Räume auf Sommerbetrieb umgeschaltet. Die elektrischen Nacherhitzer werden ausgeschaltet und die Wirkrichtung der Zuluftklappen umgekehrt (change-over-Betrieb). Dadurch ist es möglich, eine sogenannte freie Kühlung (Innentemperatur größer als Außentemperatur) zu realisieren. Bei Fensteröffnung werden die Zuluftklappen imperativ geschlossen. • Lüftungsbetrieb Für die Betrachtung der Lüftungsanforderungen werden folgende Lüftungsarten unterschieden: Lüftungsregime Grundlüftung Normallüftung Stoßlüftung Zuluftklappe geschlossen dem Raum wird der Minimumluftvolumenstrom über Fugen zugeführt geöffnet dem Raum wird der Bemessungsluftvolumenstrom zugeführt geschlossen dem Raum wird der Stoßluftvolumenstrom über das Fenster zugeführt Fenster geschlossen geschlossen geöffnet Abluftklappe Küche geschlossen (Minimumposition) teilweise bis ganz geöffnet aus der Wohnung wird ein Teil des Bemessungsluftvolumenstromes abgeführt ganz geöffnet aus der Wohnung wird ein Teil des Stoßluftvolumenstromes abgeführt Abluftklappe Bad geschlossen (Minimumposition) teilweise bis ganz geöffnet aus der Wohnung wird ein Teil des Bemessungsluftvolumenstromes abgeführt ganz geöffnet aus der Wohnung wird ein Teil des Stoßluftvolumenstromes abgeführt Abhängig vom Gewinn-Verlust-Verhältnis des Raumes wird in diesem durch die Heizungsregelung ein Luftwechsel zwischen Grundlüftung und Normallüftung realisiert. • Bedarfslüftung: Bei erhöhter Schadstoff- oder Feuchtelast kann mit je einem Taster in Küche und Bad während eines festgelegten Zeitraumes (0,5 ... 1h) das zugehörige Abluftventil imperativ geöffnet werden. Wenn nicht gleichzeitig ein Fenster geöffnet wird, werden ein bzw. mehrere FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 37 Zuluftventile (abhängig von der Wohnungsgröße) in den beheizten Räumen zugeschaltet. Die elektrischen Nacherhitzer bleiben während dieser Bedarfslüftung ausgeschaltet. • Brandschutz: Wird durch den Rauchdetektor im zentralen Zuluftkanal ein Alarm ausgelöst, schließen automatisch alle Zuluftklappen in den beheizten Räumen und die Abluftklappen in Küche und Bad (Minimumposition). Die Abluftklappen bleiben in diesem Fall auch geschlossen, wenn Fenster geöffnet werden. Dadurch werden definierte Verhältnisse erreicht, so dass sich weder über die Zuluft- noch über die Abluftkanäle Rauch in andere Bereiche des Gebäudes ausbreiten kann. Die elektrischen Nacherhitzer werden abgeschaltet. • Regelausrüstung Pro Wohnung: 1 Wohnungszentrale für 1 bis 5 zu beheizende Räume (siehe oben) mit: - Zweipunkt-Ausgängen für die elektrischen Nacherhitzer (350W/230V), - Zweipunkt-Ausgängen für die Zuluftventile (24V), - Ausgängen für die Schrittmotoren der Abluftventile (24V) - Digital-Eingänge für die Fensterkontakte, - 2 Digital-Eingänge für die Abluftbedienung (Taster) - Analog-Eingänge für die Raumtemperaturfühler und Anschluss der Raummodule. Pro beheiztem Raum: 1 Raummodul mit - Raumtemperaturfühler - Sollwertsteller, - 1 Taster für Abweichung von der automatischen Betriebsweise (normal/abgesenkt) - 1 Signallampe für die Anzeige des normalen Heizregimes (grün). FG BAU UND UMWELT 3.4 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 38 Energiediagnose für den Zustand nach der Sanierung Die Ergebnisse der für die Sanierungsvariante durchgeführten Energiediagnose befinden sich im Anhang C2. Durch die Maßnahmen an der Umfassungskonstruktion (Zusatzdämmung der Außenwand, Kellerdecke und oberster Geschossdecke sowie Fensteraustausch,) sind jährliche Gesamtverluste von 77,1 kWh/(m²�a) zu erwarten. Das sind nur noch rund 60 % gegenüber dem Istzustand des Gebäudes. Da die Lüftungsverluste für den hygienisch notwendigen Luftwechsel konstant bleiben, ergibt sich ein auffallend hoher Anteil für die Lüftung (68 %). Auch die Fenster sind mit 14 % überproportional vertreten (siehe Anhang C2, linke Säule der Abbildung 1 und Diagramm in Abbildung 2/1 der Anlage 2). Während in der vorigen Betrachtung nur die Verluste gewertet werden, ohne nach der Art ihrer Deckung zu fragen, erscheinen die Proportionen schon ganz anders, wenn man den Fenstern die passiven solaren Gewinne und der Lüftung die Gewinne aus der Wärmerückgewinnung zuordnet. Hier haben die Fenster nur noch 5 % der Gesamtverluste. Dieser Sachverhalt wird durch die mittlere Säule in Abbildung 1 und das Diagramm in Abbildung 2/1 (ebenfalls Anhang C2) dargestellt. Der zur Deckung der Wärmeverluste noch notwendige Anteil an konventioneller Heizwärme (neben passiven Gewinnen aus Sonnenstrahlung und Nutzerprozessen sowie Wärmerückgewinnung aus der Abluft) beträgt 31,7 kWh/(m²�a). Das ist etwa nur noch die Hälfte (49,5 %) des nach der WSVO 95 zugelassenen Wertes. Die Effekte für die Warmwasserbereitung, die immer dann auftreten, wenn der Luftheizung keine Solarenergie zugeführt werden kann oder wenn sie keine mehr benötigt und eine Nachfrage in den Warmwasserspeichern vorhanden ist, sind in dieser Betrachtung zum Heizenergiebedarf nicht enthalten. Unter Punkt 6.1.1 sind die Auswirkungen der Wärmebedarfswerte der Systemlösung Luftheizung und der Warmwasserbereitung mit den Komponenten der Erzeugung, Verteilung und Übergabe dargestellt. FG BAU UND UMWELT 4. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 39 Planung, Ausschreibung und Vergabe Mit der Planung der Gesamtleistung beauftragte die FRIWO 1990 Wohnungsgenossenschaft Friedland e.G. das Planungsbüro "Ingenieurconsult BAU UND UMWELT GmbH" in Berlin, das in der Lage ist, alle Gewerke unter die hier im Vordergrund stehende Zielstellung einer erheblichen Senkung des Heizenergiebedarfes zu setzen. Das Planungsvolumen belief sich auf einen Gesamtumfang von 264,74 TEUR und entspricht damit einem Anteil von 17,9 % der gesamten Bauleistungen. Der energetisch relevante Mehraufwand betrug 46,35 TEUR und damit 3,13 % der Baubruttoleistungen. Die Gewerke wurden sowohl öffentlich ausgeschrieben als auch nach Eingang der Angebote öffentlich ausgewertet und an den jeweils preisgünstigsten Anbieter vergeben. Die Baubetreuung und Bauüberwachung oblag ebenfalls dem vorgenannten Büro, das aber für einige bautechnische Teilleistungen Vor - Ort - Kräfte hinzuzog. In der Umsetzung der energetischen Sanierungsmaßnahmen wurde deutlich, dass mit den Zielsetzungen eines solchen Projektes an die Bauausführung höchste Anforderungen gestellt sind. So ist der Schwerpunkt in der Baubetreuung und Bauüberwachung insbesondere darin zu legen, dass sie als "energetisch orientierte" Bauüberwachung und -betreuung gehandhabt werden muss. Alle Vor-Ort-Entscheidungen und Absprachen sind von den Beteiligten immer auf ihre energetische Relevanz zu prüfen. Hier sind auch an die entsprechende Fachkompetenz höhere Anforderungen zu stellen. Noch stärker trifft dies auf den haustechnischen Bereich zu, wo insbesondere die Inbetriebnahme und Gewährleistung der angestrebten Betriebsparameter stärker zu betonen ist1. Ohne eine konsequente Qualitätskontrolle und auch entsprechende Qualitätssicherung sind die Ziele eines solchen Projektes im Nachgang nur mit beträchtlichen zusätzlichen Aufwendungen erreichbar. Hier ist künftig verstärkt auf die fachliche Weiterbildung und Qualifizierung der einzelnen Handwerksbetriebe zu diesen Schwerpunkten Einfluss zu nehmen. Erschwerend in diesem Prozess kommt hinzu, dass Bau- und Ausführungsmängel in ihrer energetischen Wirkung meist schwer und häufig erst sehr spät erkannt werden und dann vielfach nur mit beträchtlichen Diskussionen und Ärgernissen behoben werden können. Durch den zeitlichen Versatz der heizenergetischen Wirkungen kann dann u. U. auch eine falsche Bewertung der Ergebnisse nicht ausgeschlossen werden. Bei der Auswahl der Ausführenden wurde Wert auf die Wahrnehmung energierelevanter gewerkeübergreifender Aufgaben gelegt, d.h., dass sich die Verantwortlichen der Ausführungsbetriebe der jeweiligen funktionellen Einbindung ihrer Leistung in die 1) So sind bereits in der Ausschreibung hierzu die entsprechenden Inhalte vorzusehen und auch bei der Vergabe auf die Angebote gerade zu diesen Positionen besonders zu achten. Vielfach ist eine erhebliche Unterbewertung gerade dieser Positionen zu beobachten. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 40 Gesamtenergieproblematik stellen mußten. Die Abstimmung hierzu erfolgte in den wöchentlich durchgeführten Baubesprechungen vor Ort. Unter den Bedingungen sich auch weiterhin verschärfender Anforderungen im Umgang mit dem Heizenergieeinsatz kann der Demonstrationscharakter eines solchen Vorhabens nicht hoch genug gewertet werden. Erst in der Umsetzung der Zielstellungen wird deutlich, welche Hemmnisse und eingefahrenen Gleise tatsächlich bestehen und wo die Schwerpunkte für die Breitenanwendung eigentlich liegen. Für die an diesem Projekt Beteiligten war die Realisierung dieses Vorhabens zusätzlich ein wesentlicher Lern- und Qualifizierungsprozess, der in alle Gewerke hineinreichte. Mit Blick auf die in Kraft getretene Energieeinsparverordnung [EnEV] sind damit im Umfeld um dieses Objekt Bedingungen erreicht, die für die Umsetzung der Anforderungsziele der ENEV an anderen Objekten vielfach erst noch geschaffen werden müssen. FG BAU UND UMWELT 5. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 41 Messtechnische Untersuchungen Für die energetische Bewertung des Gebäudes incl. seiner wärmetechnischen Anlagen unter realen Nutzungsbedingungen wurde für den Zeitraum von November 1999 bis Dezember 2001 ein kontinuierliches Messprogramm durchgeführt. Darüber hinaus waren zur Bewertung des Komforts der Anlage noch verschiedene Einzelmessungen notwendig. 5.1 Kontinuierliche Messungen Die Messstellen im Anlagensystem wurden so definiert, dass eine Bilanzierung einzelner Anlagenteile möglich ist. Lüfterzentrale Die Aufzeichnung der nachfolgenden Daten erfolgt bei einer für den jeweiligen Sensor eingestellten Änderung des Messwertes. S Außentemperatur (T1) S Ablufttemperatur (T2) S Zulufttemperatur Südfassade (T3) S Zulufttemperatur Nordfassade (T4) S Temperatur hinter dem WRG (T5) S Mischtemperatur hinter dem Fassaden-Solarkollektor (T6) S Mischtemperatur hinter dem Dach-Solarkollektor (T7) S Eintritts- und Austrittstemperatur am Dach-Solarkollektor (T8, T9) S Austrittstemperatur am Fassaden-Solarkollektor (T10) S Solarstrahlungswerte (S1) S Volumenströme der Zu- und Abluftventilatoren (P1.1, P1.2, P2) S Volumenströme durch die Luft-Solar-Kollektoren (P3, P4) S Klappenstellungen weitere Aufzeichnungen: S Betriebsstunden des Ventilators für den Betrieb des Solar-Warmluftkühlers S Elektroenergieverbrauch (tägliche Aufzeichnung) Heizzentrale Die Aufzeichnung der nachfolgenden Daten erfolgt bei einer für den jeweiligen Sensor eingestellten Änderung des Messwertes. S Vor- und Rücklauftemperatur Kessel 1 (T1, T2) S Vor- und Rücklauftemperatur Kessel 2 (T3, T4) S Vor- und Rücklauftemperatur Trink-Warmwasser (T5, T6) S Vor- und Rücklauftemperatur Solarkühler (T7, T8) S Temperatur im Zufluss Trink-Kaltwasser (T9) S Vor- und Rücklauftemperatur Wärmeübertrager (T10, T11) S Temperatur im Zufluss Trink-Warmwasser-Speicher (T12) S Temperatur im Trink-Warmwasserspeicher (T13, T14) S Temperatur im Solar-Pufferspeicher (T15,T16) FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 42 S Wärmemenge Heizkessel 1 (V1) S Wärmemenge Heizkessel 2 (V2) S Wärmemenge Solarenergieeintrag (V3) S Wärmemenge Solarkühler (V4) weitere Aufzeichnungen: S Manuelle Ablesung des Gasverbrauchs Wohnungen Die Aufzeichnung der nachfolgenden Daten erfolgt bei einer für den jeweiligen Sensor eingestellten Änderung des Messwertes. S Raumtemperaturen der beheizten Räume weitere Aufzeichnungen: S Betriebszustand der elektrischen Nacherhitzer S Betriebszustand der elektrischen Klappenantriebe S Öffnungszustand der Fenster Zur Bearbeitung und Auswertung wurde das Tabellenkalkulationsprogramm Microsoft EXCEL verwendet. Die einzelnen Sicherungsdateien, die nach unterschiedlichen Zeiträumen angefertigt wurden, werden jeweils zu Monatsdateien zusammengefasst. Für die einzelnen Monate wurden statistische Werte (Minimum, Maximum, Mittelwert und Standardabweichung) ermittelt, sowie Verläufe dargestellt. Aus den Raumtemperaturen jeder Wohnung wurden flächengewichtete Mitteltemperaturen gebildet, sowohl für den beheizten Bereich als auch für die gesamte Wohnung. Weiterhin erfolgte anhand der Raum- und Treppenhaustemperaturen eine Hochrechnung auf die Gebäudemitteltemperatur. Innerhalb des Messzeitraumes gab es in einzelnen Wohnungen zeitweiligen Leerstand und Mieterwechsel. Auf der Grundlage dieser Daten wurden sowohl für die Gesamtanlage als auch für einzelne Anlagenteile Energiebilanzen aufgestellt. 5.2 Spezielle Einzelmessungen • Thermische Behaglichkeit Um eventuelle Beeinflussungen der thermischen Behaglichkeit in den Wohnräumen ermitteln zu können, wurden Luftgeschwindigkeitsmessungen in einem Raum einer Leerwohnung mit eingebautem Lüftungsmodul durchgeführt. Im Testraum der Leerwohnung lagen folgende Lufteinströmbedingungen vor: - Zuluftvolumenstrom Vzu = 42 m3/h - Zulufttemperatur tZu = 34 °C - Raumlufttemperatur tR = 22 °C Im Aufenthaltsbereich nach DIN 1946 T2 sind die Werte für die mittlere Luftgeschwindigkeit v < 0,1 m/s. Lediglich in unmittelbarer Nähe der Außenwand wurden am Boden im Bereich des Zuluftstrahles mittlere Luftgeschwindigkeiten von v = 0,4 m/s gemessen. Nach DIN 1946 T2 ist im Aufenthaltsbereich bei einer Raumlufttemperatur von tR = 22 °C und einem Turbulenzgrad von FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 43 40 %2 eine mittlere Luftgeschwindigkeit von v < 0,14 m/s zulässig. Neben den Luftgeschwindigkeitsmessungen wurden in o.g. Leerwohnung auch Untersuchungen zur Temperaturverteilung in einem Testraum unter Einfluss der Zuluftzuführung über das Lüftungsmodul durchgeführt. Entsprechend DIN 1946 T2 wurde dazu ein Netz von Temperaturfühlern in den Höhen 0,1 m, 1,1 m und 1,7 m über dem Fußboden installiert. Die Temperaturverteilungen im eingeschwungenen Zustand für die drei angegebenen Höhen sind in den Abbildungen 20 bis 22 dargestellt. Der vertikale Gradient der Lufttemperatur darf nach DIN 1946 T2 höchstens 2 K je m Raumhöhe betragen. Die Raumlufttemperatur nimmt in Abhängigkeit vom Messort Werte zwischen 19,8°C und 21,2 °C an. Die maximale Temperaturdifferenz im gesamten Messraum beträgt damit 1,4 K. Die maximale Abbildung 20: Temperaturverteilung am Boden des Messraumes (0,1 m über OKFB) Temperaturdifferenz in der Vertikalen beträgt 1,2 K in der Horizontalen 0,6 K. Dabei treten die größten Abweichungen zwischen den Messebenen am Boden (0,1 m über OKFB) und 1,1 m über OKFB auf, d.h. maximal 1 K auf 1 m Höhendifferenz. Die Abweichung zwischen den Messebenen 1,1 m über OKFB und 1,7 m über OKFB liegen unter 0,3 K. 2) Nach DIN 1946 T2 wird der Turbulenzgrad ohne Messung mit 40 % angesetzt. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - Abbildung 21: Temperaturverteilung 1,1 m über OKFB des Messraumes Abbildung 22: Temperaturverteilung 1,7 m über OKFB des Messraumes 44 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 45 • Schalltechnische Untersuchungen In einer Leerwohnung, die mit den entwickelten Lüftungsmodulen ausgestattet ist, wurden Schallpegelmessungen mit einem Präzisionsschallpegelmesser (Norsonic Typ 116, Klasse 1) durchgeführt. Die Messwerte wurden in mehreren Räumen in unterschiedlichem Abstand vom Lüftungsmodul für die beiden Betriebszustände "Zuluftklappe geschlossen" und "Zuluftklappe geöffnet" aufgenommen. Betriebsbedingung Messort Schallpegel [dB(A)] Zuluftklappe geschlossen unmittelbar an der Ausblasöffnung in Raummitte 30 ... 35 25 ... 30 Zuluftklappe geöffnet unmittelbar an der Ausblasöffnung 1 m entfernt von der Ausblasöffnung in Raummitte 42 ... 48 31 ... 37 30 ... 36 Die Streuung der ermittelten Messwerte bei annähernd gleichen Messbedingungen in unterschiedlichen Räumen der Messwohnung ergibt sich im wesentlichen aus den geringfügig voneinander abweichenden Druckverhältnissen vor dem Lüftungsmodul und der unterschiedlichen Drosselung der Zuluftvolumenströme im Lüftungsmodul. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 6. Ergebnisse 6.1 Heizenergiebedarfswerte 46 Vor der Sanierung wurde das Gebäude mittels Kohleöfen beheizt, so dass zum unmittelbaren Wärmeverbrauch im Ausgangszustand keine Aussage getroffen werden konnten. Das gleiche gilt für die Warmwasserbereitung, die dezentral über elektrische Boiler erfolgte und dafür keine Elektroenergieverbrauchserfassung vorlag. Aus diesen Gründen wurde im Vorfeld der Vorhabensvorbereitung eine Energiediagnose erstellt und der Jahres-Heizwärmebedarf aus vorhandenen Projektunterlagen ermittelt. Unter der Annahme, dass die Projektparameter (U - Werte der Umfassungskonstruktion) projektgerecht ausgeführt worden wären, hätte bei dem gegebenen Oberflächen - Volumen Verhältnis A/V = 0,386 m-1 ein Jahres - Heizwärmebedarf von 105,7 kWh/(m² � a) erreicht werden können. Dieser Wert schließt Wärmebrücken aus und berücksichtigt keine Abweichungen gegenüber den vielfach anzutreffenden bekannten realen Verhältnissen. Das heißt, dass der konkrete Wärmeverbrauchswert wesentlich höher angesetzt werden muss. Für ein gleiches Gebäude, das beispielsweise zu Beginn des Projektes als Neubau errichtet worden wäre, wäre nach der WschV 1995 bereits ein Jahres - Heizwärmebedarf von 64,1 kWh/(m² � a) einzuhalten gewesen. Für die Wohnungsgenossenschaft kam darüber hinaus hinzu, dass die Art der Beheizung generell nicht mehr tragfähig war (in hohem Grade defekte bzw. verschlissene Öfen und Rauchzüge) und auch die Trinkwassererwärmung über Elektroenergie sich zunehmend als vermietungsunfreundlich erwies. Mit Blick auf die Energieeinsparverordnung (EnEV) ist für die energetischen Beurteilung von Gebäuden der Heizenergiebedarf, der zusätzlich zum Jahres - Heizwärmebedarf den Teil Warmwasser sowie die Hilfsenergien und die Wärmeverluste der Verteilungsleitungen beinhaltet, von Bedeutung. Dieser Kennwert ist trotz aller Vorbehalte hinsichtlich seiner methodischen Ermittlung und damit Vergleichbarkeit zu Verbrauchswerten dennoch eher Verbrauchs - und damit Messergebnissen gegenüberstellbar als der Wert des Jahres - Heizwärmebedarfes. Während der Jahres-Heizwärmebedarfswert erst von der Ebene der Kellerdeckendämmung an gültig ist, sind in den relativ leicht messbaren Wärmeverbrauchswerten alle Leitungs- und Umwandlungsverluste der haustechnischen Anlagen enthalten. Der hierbei erfasste Energiewert ist unter Vernachlässigung von Nutzereinflüssen und vielfach nicht bekannten gebäudespezi-fischen Toleranzbereichen somit mit Einschränkungen einem berechneten Heizenergiewert gegenüberstellbar. FG BAU UND UMWELT 6.1.1 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 47 Heizenergiebedarfskennwerte Luftheizung Für den Teil Heizung sind im wesentlichen folgende Bereiche von Interesse: - Umwandlungsverluste im Heizkessel, - Wärmeverteilungsverluste bis zum Ort der Wärmeübergabe (Heizflächen sofern vorhanden bzw. Wärmetauscher) - Art der Wärmeübergabe. Im Teil Lüftung: - Lüftungswärmeverlust auf der Strecke von der Lüfterzentrale zu den Lüftungsgeräten der Wohnungen (Leckagen von Luftvolumenströmen und Rohrleitungswärmeverluste). In Anlehnung an [DIN 4701 Teil 10] „Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen, Teil 10: Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung” wurden diese zusätzlichen Bedarfswerte bestimmt (s. Tabelle 6.1.1). Der Umwandlungsverlust im Gas-Kessel wurde nach DIN 4701 Teil 10 mit 20% angesetzt. Die Wärmeübergabe in den Raum erfolgt über neuentwickelte dezentrale Fenstergeräte mit Einzelraumregelung; der hierbei auftretende Verlust wird ebenfalls gemäß DIN 4701 Teil 10 für Wohnungslüftungsanlagen mit Einzelraumtemperaturregelung mit 2,2 kWh/(m² � a) angenommen. Schwieriger gestaltet sich die Bewertung des zusätzlichen Heizwärmebedarfes der Lüftungsleitungen. Für das angestrebte Eintreten der Zuluft in die Wohnräume mit einer Temperatur von ca. 45 C sind die Wärmeverluste an die Umgebung (die trotz Wärmedämmung verbleiben) einerseits zu kompensieren (Anheben der Zulufttemperatur am Austritt aus der Lüfterzentrale) und andererseits auch die unvermeidlichen Leckagen auszugleichen (Luftleitungen weisen immer eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Undichtheit auf). Für den ersten Teil können aus der Kenntnis der geplanten Verlegung (Längen) und der Gestaltung (Dämmung, Rohrleitungsdimensionen) der Leitungen in Verbindung mit Temperaturannahmen in den Leitungen (Abkühlung) und für die Leitungsumgebung überschlägliche Berechnungen der Wärmeverluste durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung der Energiegewinne durch regenerative Energien beträgt dieser Anteil im Ergebnis ca. 9,6 kWh/(m² � a). Die Undichtheiten der Luftleitungen werden nach DIN 24194 Teil 2 in Verbindung mit VDI 3803 zunächst als zulässiger Leckvolumenstrom für Luftleitungssysteme nach der Dichtheitsklasse pro m² Luftleitungsoberfläche bestimmt. Aus der Betriebstemperatur der Anlage und in Verbindung mit der Umgebungstemperatur der Leitungen lässt sich der Wärmeverlust durch Undichtheiten abschätzen. Zwischen den einzelnen Dichtheitsklassen liegen Unterschiede im gegenwärtig zulässigen Leckvolumenstrom von ca. 1:3. Eine höhere Dichtheitsklasse trägt demzufolge zwar beträchtlich zur Verminderung von Wärmeverlusten bei, entsprechend hoch sind aber auch die Kosten in der Ausführung solcher Dichtheitsanforderungen. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT 48 In Friedland wurde die Dichtheitsklasse KII (mit erhöhten Anforderungen) angesetzt. Der hier zulässige Leckvolumenstrom beträgt bei einer Druckdifferenz zwischen Innen- und Umgebungsdruck von 400 Pa (angenommener Mittelwert, die Anlage wird ab Lüfterzentrale mit ca. 900 Pa betrieben) 1,32 · 10-3 m³/(s·m²). Für die Verlegung der Zuluftkanäle innerhalb der Dämmung im Fassadenbereich wurde die Forderung auf die Dichtheitsklasse III erhöht, was einem zulässigen Leckluftvolumenstrom von 0,44 · 10-3 m³/(s·m²) entspricht. Bei Berücksichtigung des Anteils regenerativer Energie am Gesamtbedarf ergibt sich ein Wärmeverlust durch Leckagen von ca. 24,1 kWh/(m²·a). Für die Abluftleitungen besteht ein anderes Erscheinungsbild. Bis zur Lüfterzentrale muss aufgrund der Leckagen mit Umgebungslufteintritt gerechnet werden (Unterdruck). Dies bedeutet ein Absinken der Temperatur in den Abluftleitungen bis zur Lüfterzentrale und damit eine Verschlechterung des Wärmerückgewinnungseffektes. Dieser Effekt, der bei reiner Wärmerückgewinnung ausschließlich über Gas-Zufuhr zu kompensieren wäre, wird in dieser Anlage zum Teil auch durch die Solarkollektoren ausgeglichen. In den Nachtstunden sowie auch zu Zeiten fehlenden Solarenergieangebotes kommt er jedoch voll zum Tragen. Der dafür zu berücksichtigende Teil in der Erhöhung des Heizenergiebedarfes wird auf der Grundlage durchgeführter Wärmeverlustberechnungen mit 0,8 kWh /(m²·a) angesetzt. Dabei wird ein Wärmerückgewinnungsgrad von 70 % berücksichtigt. In der nachfolgenden Tabelle ist eine Zusammenstellung der einzelnen Zahlenwerte zur Ermittlung des Heizenergiebedarfes aufgeführt. Tabelle 6.1.1: Wärmeverlustkennwerte Luftheizung Pos. Wert bzgl. Wert bzgl. Nutzfläche Wohnfläche Kennzahl Dimension 3 4 5 6 1 spezifischer Jahres-Heizwärmebedarf gemäß Energiediagnose bei mittlerer Gradtagszahl von 3500 Kd qHGt 3500 kWh/(m² � a) 31,7 35,2 2 spezifischer Jahres-Heizwärmebedarf am Standort Friedland mit Gradtagszahl Gt = 4251 Kd qHGt 4251 kWh/(m² � a) 42,1 46,7 3 spezifische Bedarfswerte für Heizungssystem - Verteilung (s. Pos. 4) - Wärmeübergabe qHhz kWh/(m² � a) 2,2 2,4 9,6 10,7 24,1 26,8 0,8 0,9 20 20 1 4 5 2 spezifische Wärmebedarfswerte für Luftleitungen - Wärmeverlust Zuluftleitungen - Wärmeverlust Dichtheit Zuluftleitung - Wärmeverlust Dichtheit Abluftleitung (Reduzierung Wärmerückgewinnung) Anteil Umwandlungsverlust Lüft. H q F kWh/(m² � a) % Die Höhe des spezifischen Heizenergiebedarfes qhe (ohne Trinkwarmwasser) ergibt sich somit zu - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT qhe = 1,2 * (qH Gt4251 + qHHz + qHLüft ) = 1,2 * (42,1 + 2,2 + 34,5) 2 = 94,6 kWh/(m � a) 49 kWh/(m² � a) kWh/(m² � a) Dieser Wert stellt eine Orientierungsgröße zur Wertung der Gesamteffektivität der Anlage dar. Er berücksichtigt noch nicht die Abweichungen, die im Zuge der Ausführungsplanung und der Realisierung zwangsläufig aufgetreten sind. 6.1.2. Heizenergiebedarfswerte Trinkwarmwasser Für den Teil der Trinkwassererwärmung (s. Tabelle 6.1.2) sind analoge Betrachtungen erforderlich, wonach einerseits zunächst der Bedarf zu bestimmen ist und andererseits die Wärmebedarfswerte der Bereitstellung und Zuführung zu ermitteln sind. Für den letzten Teil gilt ähnliches wie für den Teil der Heizung. Dabei ist zu berücksichtigen: - der spezifische Bedarf der Nutzwärmeübergabe (Auskühlverluste der Stichleitungen zwischen Zirkulation und Zapfstelle), - der spezifische Wärmebedarf der Verteilung und Zirkulation, - der spezifische Wärmebedarf der Speicheraufstellung im Heizraum, - der Umwandlungsverlust der Trinkwassererzeugung. Ähnlich der o. a. Tabelle für den Heizenergiebedarf Heizung und Lüftung wird für den Teil der Trinkwassererwärmung von den in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Bedarfsanteilen ausgegangen. Tabelle 6.1.2: Wärmeverlustkennwerte Trinkwassererwärmung Pos. Wert bzgl. Wert bzgl. Nutzfläche Wohnfläche Kennzahl Dimension 3 4 5 6 1 2 1 spezifischer Wärmebedarf qTW kWh/(m² � a) 12,5 13,9 2 spezifischer Wärmebedarf der Nutzwärmeübergabe qTWü kWh/(m² � a) 0,0 0,0 3 spezifischer Wärmebedarf der Verteilung und Zirkulation qTWv kWh/(m² � a) 3,5 3,9 4 spezifischer Wärmebedarf der Speicheraufstellung im HAST-Raum qTWsp kWh/(m² � a) 8,0 8,9 5 Umwandlungswärmeverlust tw % 22 22 Der Heizenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung wird somit näherungsweise bestimmt durch: qTWsp) qHeTw = 1,22 � (qTW + qTWÜ + qTWV + = 1,22 � (12,5 + 0 + 3,5 + 8,0) kWh/(m² � a) FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 50 qHeTw = 29,3 kWh/(m² � a). Der Gesamtheizenergiebedarf ab Heizungsraum beträgt somit: qHe = qHeWWH + qHeTW = (94,6 + 29,3) kWh/(m² � a) 124 kWh/(m² � a). 6.2. Heizenergieverbrauchswerte Wie oben bereits angeführt wurden sowohl die Gasverbräuche (Gaszähler) als auch der Wärmeverbrauch nach den Gaskesseln (Wärmemengenzähler) erfasst. Während der Gaszähler in Zeitintervallen abgelesen wurde, konnten die Daten der Wärmemengenzähler nach den Kesseln kontinuierlich erfasst werden. Da ein Ablesen des Gaszählers zum Stichtag 1.1. nicht möglich war, wurde der nächstmögliche Zähltermin berücksichtigt. Diese Werte wurden dann jeweils entsprechend interpoliert Hierbei entstehen naturgemäß Unterschiede, die insbesondere mit den praktischen Abrechnungsmodalitäten der Gaslieferer stärkere Differenzen in der Jahresdarstellung mit sich bringen (für Vertragsverhältnis zwischen Vermieter und Mieter von Bedeutung). Das Aufteilen der Gasverbräuche auf Luftheizung und Trinkwarmwasser wurde anhand der gezählten Wärmemengen nach den Gaskesseln vorgenommen. In Tabelle 6.2.1 sind die dabei ermittelten Werte für die Jahre 1999 - 2001 zusammengefasst. Aus der Tabelle ist zunächst ersichtlich, dass für den hier interessierenden Teil Luftheizung im ersten und zweiten Betriebsjahr noch deutlich höhere Werte als im letzten Jahr zu verzeichnen (126,4 bzw. 128,1 zu 108,8 kWh/(m² � a)) waren. Erst im letzten Jahr sind die Verbräuche geringer, liegen dennoch mit 108,8 kWh/(m² � a) etwas höher als der veranschlagte Wert mit 94,6 kWh/(m² � a). Die Überschreitung mit ca. 15 % kann für ein solches Projekt mit den relativ hohen Anforderungen an eine effektive Betriebsführung als sehr gut angesehen werden. Andererseits sind auch die oben bereits erfolgten Ausführungen zu dem Vergleich an sich zu beachten. FG BAU UND UMWELT Tabelle 6.2.1 Primär Sekundär Gas-Anteil Heizung Gas-Anteil WWB 51 Jahresverbräuche 1999-2001 1999 2000 2001 Gas m³ 27.025,8 27.356,8 23.447,8 Heizwert kWh/m³ 10,91 10,87 10,92 Gas kWh 294.777 297.419 256.145 bzgl. Wohnfläche kWh/m² 169 171 147 bzgl. Nutzfläche kWh/m² 153 154 133 HK1 = Heizen bzgl. Wohnfläche bzgl. Nutzfläche kWh kWh/m² kWh/m² 192.990 111 100 194.946 112 101 170.333 98 88 HK2 = WWB bzgl. Wohnfläche bzgl. Nutzfläche Summe kWh kWh/m² kWh/m² kWh 40.000 23 21 232.990 39.430 23 20 234.376 37.287 21 19 207.620 Anteil WWB bzgl. Wohnfläche bzgl. Nutzfläche % kWh/m² kWh/m² 17,2 140,4 126,4 16,8 142,2 128,1 18,0 120,8 108,8 bzgl. Wohnfläche kWh/m² 29,1 28,8 26,4 bzgl. Nutzfläche kWh/m² 26,2 25,9 23,8 % 79,0 78,8 81,1 Anteil Sekundär/Primär Wohnfl., m² Nutzfl., m² - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 1.739,60 1.931,64 Die aufgeführten Werte weisen gleichzeitig aber auch auf Reserven und Möglichkeiten zur weiteren Effektivitätserhöhung der gesamtem Systemlösung hin. Die wesentlichsten sind in diesem Zusammenhang: - weitere Optimierung des gesamten Betriebsregimes insbesondere hinsichtlich der Umschaltpunkte zwischen den einzelnen Wärmequellen (Wärmerückgewinnung, Solarenergienutzung, zentrale Nacherwärmung). Da dies aufgrund der gegenwärtig bestehenden Einzellösung nur empirisch in Erfahrung gebracht werden kann, ist dazu beim Gebäudebetreiber oder seinem Beauftragten eine direkte Zugriffsmöglichkeit auf die in der Anlage vorhandenen Informationen (Trends, Momentanwerte) zu schaffen (Kopplung eines Rechners mit dem Leitrechner der Anlage). - Lösung des Problems der Ineffizienz der Gaskesselanlage (in Verbindung mit vorangegangenem Anstrich). Die Möglichkeiten des engeren Einbeziehens der Kesselsteuerung in die Steuerung der gesamten Systemlösung konnten im Rahmen des Projektes mit dem Kesselhersteller noch nicht zufriedenstellend gelöst werden. - Eine weitere Reduzierung des Gasverbrauches könnte zweifelsohne erreicht werden, wenn es gelänge, die der technischen Planung zugrunde gelegten Innentemperaturen von 21 - 22 °C nicht dauerhaft überschreiten zu müssen (s. auch Pkt. 6.4 Temperaturverhalten). Das teilweise Bestreben der Mieter, Innentemperaturen über 22 - 23°C zu realisieren und dafür nicht von der individuellen Möglichkeit Gebrauch zu machen, diese Nacherwärmung über FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 52 den im Lüftungsmodul installierten elektrischen Nacherwärmer (max. Leistungsanforderung 70 W) mit der damit verbundenen Einzelkostenabrechnung zu praktizieren, veranlasste den Gebäudeeigentümer eine generelle Anhebung der Zulufttemperatur umzusetzen. Nachteilig wirkt sich hier die Installation eines roten Lämpchens in das Lüftungsmodul aus, das dem Nutzer den Betrieb der Nacherwärmung signalisiert. Die damit einhergehende elektrische Nacherwärmung der Zuluft wurde vom Mieter nicht akzeptiert. Auch ein Aufzeigen der Geringfügigkeit der damit einhergehenden Kosten führte nicht zum Erfolg. Der erfasste Warmwasserverbrauch liegt mit 26,2 - 23,8 kWh/(m² � a) etwas unter dem errechneten Wert von 29,3 kWh/(m² � a) und erreicht erst nach der energetischen Sanierung einen Anteil von 17 - 18 %. Die dabei in den einzelnen Monaten des Jahres anzutreffenden Relationen der Anteile Heizung und Warmwassererwärmung sind in der nachfolgenden Tabelle 6.2.2 ausgewertet. Dabei wurden auch die Angaben der VDI 2067 in die Betrachtung einbezogen. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass der Jahresanteil Heizung der Monate Mai-August 2001 mit knapp 2% (ta,m05-083) = 18,0 °C, S= 4,8 kWh/m²�d) deutlich unter den VDI-Angaben von 8% liegt. Im Jahr 1999 betrug der Anteil wiederum noch 17% ( ta,m05-08= 18,2 °C, S= 4,7 kWh/m²�d). Im Jahr 2000 lag der Anteil bereits bei 10% (ta,m05-08= 17,7 °C, S= 4,0 kWh/m²�d). Über den gesamten Zeitraum gesehen waren die klimatischen Bedingungen ähnlich, so dass die geringer gewordenen Heizungsanteile der angeführten Sommermonate ihre Ursachen einerseits in der besseren Anlageneinregulierung und -steuerung haben und andererseits mit einem veränderten Nutzerverhalten zumindest für diese Monate erklärbar sind. Tabelle 6.2.2: Monat 3) Monatlicher Heizwärmeverbrauch im Jahr 2001 Heizung WWB kWh kWh 01/01 02/01 03/01 04/01 05/01 06/01 07/01 08/01 09/01 10/01 11/01 12/01 30.677 27.003 26.564 17.537 2.443 515 31 0 5.281 12.558 21.951 25.773 Summe 170.333 3.154 3.295 3.729 3.451 2.876 2.850 2.519 2.417 2.963 3.104 3.278 3.651 Summe kWh Anteil WWB % Anteil WWB/ Jahresverbrauch % Anteil Heizung/ Jahresverbrauch % Anteil Heizung/ Jahresverbrauch DIN 2067-1, % 33.831 30.298 30.293 20.988 5.319 3.365 2.550 2.417 8.244 15.662 25.229 29.424 9,3 10,9 12,3 16,4 54,1 84,7 98,8 100,0 35,9 19,8 13,0 12,4 8,5 8,8 10,0 9,3 7,7 7,6 6,8 6,5 7,9 8,3 8,8 9,8 18,0 15,9 15,6 10,3 1,4 0,3 0,0 0,0 3,1 7,4 12,9 15,1 17 15 13 8 4 37.287 207.620 18,0 100,0 100,0 100 mittlere Außentemperatur nach DIN 2067 für die Monate Mai bis August 4 3 8 12 16 FG BAU UND UMWELT 6.3 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 53 Trinkwassererwärmung mit solarer Vorwärmung Tabelle 6.3.1 zeigt eine Übersicht der Kalt- und Warmwasserverbräuche für alle Wohnungen in den Jahren 1999 und 2000, sortiert nach der Wohnungsgröße4). Mit zunehmender Wohnungsgröße und der damit verbundenen größeren Mieterzahl nimmt der Anteil Warmwasser am gesamten Wasserverbrauch geringfügig ab (ca. 29% bis ca. 22%). Individuell gibt es hierbei jedoch große Unterschiede. In der Regel war der Verbrauch im Jahr 2000 geringer als im Jahr 1999 (s. auch Tabelle 6.3.2). Tabelle 6.3.1: Wohnungsweiser Wasserverbrauch der Jahre 1999 und 2000 Verbrauch WW in l/(WE � d) Verbrauch KW in l/(WE � d) 1999 13,45 2000 10,36 1999 27,75 2000 25,44 1999 43,62 2000 40,38 1999 19,7% 2000 23,0% 26,85 19,82 19,37 15,06 90,77 53,85 52,76 37,31 116,05 73,67 72,13 52,37 36,4% 28,6% 37,0% 29,4% Min 2-RaumMax Wohng. Mittel 6,52 69,45 10,22 59,54 35,59 150,63 33,83 150,93 42,11 192,30 57,08 180,08 15,5% 38,4% 15,8% 40,7% 35,35 32,10 85,04 84,67 120,39 116,78 27,7% 28,3% Min 3-RaumMax Wohng. Mittel 26,41 22,16 75,21 65,16 101,62 88,36 12,7% 11,4% 101,95 50,68 85,14 43,91 201,10 143,14 174,97 131,08 254,05 193,82 229,18 174,99 40,1% 26,2% 37,1% 25,0% 51,40 95,34 92,73 94,32 179,18 346,85 332,54 357,38 230,58 440,47 426,86 450,11 21,3% 22,3% 20,6% 22,1% 80,12 93,52 286,16 344,96 366,27 438,48 21,9% 21,3% Wohnungsparame ter Min 1-RaumMax Wohng. Mittel Min 4-RaumMax Wohng. Mittel Verbrauch KW+WW in l/(WE � d) Anteil WW an Wasser gesamt Tabelle 6.3.2: Verbrauchsdaten der Trinkwassererwärmung von 1999 bis 2001 Parameter/Verbräuche WW-Temperatur [°C] Temperaturhub [K] Zapfmenge [m3] Wärmeverbrauch [kWh] spezifischer Wärmeverbrauch [kWh/(m² � a)] 4) 1999 2000 2001 56,9 40,6 463,2 40.000 20,7 57,1 39,9 398,5 39.430 20,4 57,5 41,1 448,6 37.287 19,3 In den jeweiligen statistischen Angaben bleiben die von zeitweiligem Leerstand betroffenen Wohnungen unberücksichtigt, wobei es sich dabei mitunter nur um 1 Monat (real also ein noch kleinerer Zeitraum) handelt. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT 54 Der mittlere Warmwasserverbrauch pro Wohnung und Tag liegt für den gesamten Zeitraum für 1-Raum-Wohnungen bei 17,4 l/(WE � d) 2-Raum-Wohnungen bei 33,7 l/(WE � d) 3-Raum-Wohnungen bei 47,3 l/(WE � d) 4-Raum-Wohnungen bei 86,8 l/(WE � d). Der Anstieg zwischen 3- und 4-Raum-Wohnung erscheint dabei überproportional groß. Für das gesamte Gebäude betrug der Warmwasserverbrauch 1999 1,3 m³/d und ging im Jahr 2000 auf 1,1 m³/d zurück. Nach VDI 2067 Blatt 12 liegen die Mittelwerte für den Tagesverbrauch pro Kopf in Mehrfamilienhäusern bei einer WW-Temperatur von 60 °C zwischen 18 und 36 l/(d·Person). Die im Gebäude realisierte Zapftemperatur ist etwas niedriger, so dass sich der zu erwartende Verbrauch entsprechend erhöht. Bei dem untersuchten Gebäude liegt diese Kenngröße auf jedem Fall im unteren Bereich. Bei den 1-Raum-Wohnungen kann man in der Regel von einem Mieter ausgehen, bei den 4-Raumwohnungen werden es meist 4 Personen sein. Damit wäre der spezifische Wert 17,4 bzw. 21,7 l/(d � Person). Insgesamt liegt der spezifische Verbrauch unter den Werten der VDI 2067 und entspricht damit der in [WITTENBERG] und [FÜRST] festgestellten Tendenz. Abbildung 23: Monatlicher Wärmeverbrauch je WE für die Trinkwassererwärmung (2001) 12/01 11/01 10/01 09/01 08/01 07/01 06/01 05/01 04/01 03/01 02/01 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 01/01 Wärmeverbrauch für WWB [kWh/(WE*Monat)] Der tägliche mittlere Wärmeverbrauch über die Jahre 1999 bis 2001 liegt für das gesamte Gebäude bei einem Zapfvolumen von 40 l/(d·WE) bei ca. 106 kWh. Abbildung 23 zeigt den monatlichen Wärmeverbrauch für die Warmwasserbereitung pro WE. In der Jahresverteilung findet sich auch die bereits in anderen Gebäuden beobachtete Tendenz wieder, wonach von Jahresbeginn bis zum Monat März der Wärmeverbrauch für Warmwasser steigt, um danach in den Sommermonaten merklich abzunehmen. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT • 55 Solarer Beitrag zur Trinkwassererwärmung Ausgehend vom solaren Angebot für den konkreten Standort kann über den Wirkungsgrad der Luftkollektoranlage das mittlere tägliche solare Wärmepotential, welches für die Trinkwassererwärmung zur Verfügung steht, abgeschätzt werden. In Abb. 24 ist das mittlere tägliche Strahlungsangebot für die zur Trinkwassererwärmung zur Verfügung stehende DachKollektorfläche von 40 m2 für die Jahre 1999, 2000 und 2001 (nicht vollständig) dargestellt. Da die Luftkollektoranlage vorrangig der Heizung dient und die solare Trinkwassererwärmung erst in Betrieb genommen werden soll, wenn kein Wärmebedarf für die Heizung vorliegt bzw. dieser über die Fassadenkollektoren abgedeckt werden kann, ist die mögliche Nutzung der solaren Trinkwassererwärmungsanlage etwa auf die Monate April bis Oktober beschränkt. Die mittlere tägliche Einstrahlung in den Monaten April bis September kann mit 4,1 kWh/(m2·d) bzw. bei einer solaren Empfangsfläche von 40 m2 mit 164 kWh/d angesetzt werden. Der Wirkungsgrad der eingesetzten Luftkollektoren („GRAMMER“) wurde in [FECHNER] in Abhängigkeit eines Quotienten der Temperaturdifferenz zwischen Kollektoraustrittstemperatur und Umgebungstemperatur zur Solareinstrahlung dargestellt. Im Bereich von 0,043 bis 0,07 K/(W/m²) beträgt der Wirkungsgrad für eine Globalstrahlung von ca. 900 W/m² 0,58 bis 0,43. Der entsprechende Temperaturhub liegt dabei zwischen 30 und 52 K. 250 225 200 175 kWh/d 150 125 100 75 50 25 1 9 9 9 S, kWh/d-DK 2 0 0 0 S, kWh/d-DK Dez Nov Okt Sep Aug Jul Jun Mai Apr Mrz Feb Jan 0 2 0 0 1 S, kWh/d-DK Abbildung 24: Mittleres tägliches Strahlungsangebot über Dachkollektorfläche Unter Zugrundelegung eines mittleren Kollektorwirkungsgrades von 0,52 und von Wärmeverteilungsverlusten über die Lüftungsleitungen (auf dem Dach) und Wasserleitungen (vom Dach zu den Pufferspeichern in den Keller) in Höhe von etwa 10 % kann an einem mittleren Sonnentag - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT 56 theoretisch eine Wärmemenge von Q Laden = Q Solar ⋅η Kollektor ⋅η = 164 kWh ⋅ 0,52 ⋅ 0,9 ≈ 77 kWh Verteilung bereit gestellt werden. Diese Wärmemenge wird über den Tag im Pufferspeicher akkumuliert. Entsprechend der Beziehung QSpeicher = V Speicher ⋅ ( ρ ⋅ c) Wasser ⋅ ∆t Wasser ist das zur Speicherung notwendige Wasservolumen vom möglichen Temperaturhub im Speicher ∆tWasser abhängig. Dieser wird durch das Temperaturniveau der solar erwärmten Luft einerseits und das Temperaturniveau des zu erwärmenden Trinkwassers andererseits begrenzt. Im vorliegenden Fall sind während der Betriebszeit der solaren WWB luftseitig Temperaturen von maximal 65 ... 70°C und trinkwasserseitig am Eintritt in den Wärmetauscher von durchschnittlich 17 ... 21°C zu erwarten. 80 V solar ca. 525 m³/h 70 60 50 40 30 20 10 t,Dachk-aus t,KW 23:00 22:00 21:00 20:00 19:00 18:00 17:00 16:00 15:00 14:00 13:00 12:00 11:00 10:00 9:00 8:00 7:00 6:00 5:00 4:00 3:00 2:00 1:00 0:00 0 t-Solarsp. oben Abbildung 25: Beispielhafter Verlauf der Speicherladung (24.06.2001) In Abbildung 25 ist ein für die Speicherladung typischer Verlauf dargestellt. Es ist zunächst ersichtlich, dass in den Nachtstunden zunächst keine großen Zapfungen erfolgten und sich somit das „stehende“ Kaltwasser erwärmen konnte. Weiterhin ist erkennbar, dass die Beladung des Speichers verzögert zum Solarangebot vonstatten geht. Aus verschiedenen Gründen kann der mögliche solare Wärmeeintrag für die Warmwasserbereitung nicht in vollem Umfang genutzt werden: FG BAU UND UMWELT S S - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 57 Die Höhe des gezapften Warmwasservolumens korreliert nicht immer mit dem solaren Angebot, d.h. die am jeweiligen Vortag akkumulierten solaren Einträge werden durch einen geringen Warmwasserverbrauch (z.B. Urlaubszeit, Wohnungsleerstand) nicht in Anspruch genommen, so dass eine weitere Beladung - wenn überhaupt - erst bei einem hohen Strahlungsangebot möglich ist. Während des Betriebes der Speicherentladung kann es unter ungünstigen Voraussetzungen zu Speicherdurchmischungen kommen, was zu einer Reduzierung der täglich speicherbaren Wärmemenge führt. So führen die Ein- und Ausschaltbedingungen (Testläufe der Entladepumpe bei Erreichen einer Mindesttemperaturdifferenz zwischen Pufferspeicher und Trinkwasserzufluss) bei geringen oder fehlenden Warmwasserzapfungen zu einer allmählichen Umschichtung im Pufferspeicher, d.h. in den kalten Bereich wird nicht oder unzureichend abgekühltes Wasser aus dem warmen Bereich transportiert. Dies hat insbesondere in Zeiten geringer Zapfmengen zur Folge, dass das zwecks Erwärmung zum Luftkühler transportierte Pufferspeicherwasser bereits vorgewärmt ist und damit weniger solare Wärme aufnehmen kann. Hier trifft auch wieder der Sachverhalt zu, der bereits in [WITTENBERG] ausgewertet wurde. Die Regelung der Pufferspeicher-Entladepumpe wurde inzwischen auch in entsprechenden Fachveröffentlichungen der letzten Zeit thematisiert. Der wesentliche Unterschied zur vorhandenen Lösung liegt darin, dass statt der Testläufe der Entladepumpe eine Inbetriebnahme der Entladepumpe über einen trinkwasserseitigen Strömungssensor erfolgt. Dieser Strömungssensor kann zwar ein relativ preiswerter, aber häufig ungenauer Paddelschalter sein. Die bessere Variante wäre ein Kaltwasserzähler (mit Impulsausgang), dessen Impulsfrequenz für die Drehzahlregelung der Pufferspeicher-Entladepumpe genutzt wird. Hier sind aber neben den Kosten dieser Variante die zusätzlichen Druckverluste durch den Kaltwasserzähler auf der Trinkwasserseite (z.B. MehrstrahlFlügelrad-Wasserzähler QN10 von Spanner-Pollux: 7 kPa bei 6000 l/h) zu berücksichtigen. Eine Messung des Mindestfließdruckes an der ungünstigsten Warmwasser-Entnahmestelle ist vor der Realisierung dieser Variante empfehlenswert, um späteren Versorgungsproblemen vorzubeugen. 6.4. Temperaturverhalten einzelner Wohnungen Die Raumtemperaturen aller mittels Zuluft beheizter Räume werden von der GLT erfasst und in Zusammenhang mit dem jeweils eingestellten Sollwert zur Regelung der Zuluftklappen verwendet. Die Wohnräume und die Küchen befinden sich auf der Nordseite des Gebäudes; Kinderzimmer, Schlafzimmer und die Wohn-/Schlafräume der 1-Raum-Wohnungen liegen auf der Südseite des Gebäudes. Da die Wohnungen vor der Sanierung dezentral mittels Kohle-Öfen beheizt wurden und kein nennenswerter Mieterwechsel vonstatten ging, war zu erwarten, dass von den Mietern relativ niedrige Raumtemperaturen gewünscht werden. Die Realität sieht allerdings anders aus. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 58 In Tabelle 6.4.1 sind die mittleren Monatswerte der Innentemperaturen der einzelnen Raumkategorien und deren minimale und maximale Abweichungen stellvertretend für das Jahr 1999 dargestellt. Insgesamt ist dabei zu erkennen, dass die gemessenen Raumtemperaturen für alle Nutzungstypen, abweichend von der Erwartung, ungewöhnlich hoch sind. Stichprobenartige ambulante Messungen bestätigten die aufgezeichneten Messwerte. Das Temperaturniveau der Wohnräume ist zwar erwartungsgemäß noch etwas höher als in den anderen Räumen, der Unterschied beträgt jedoch nur wenige Zehntel Kelvin. Für die einzelnen Nutzungstypen existiert entsprechend nachfolgender Übersicht jeweils ein relativ großer Temperaturbereich. Der Schwerpunkt liegt, wie aus Tabelle 6.4.1, dabei dennoch auf dem Bereich der höheren Temperaturen: Wohnräume Schlafräume Kinderzimmer Küchen Wohnung gesamt 19,7 °C 18,4 °C 19,8 °C 18,4 °C 19,3 °C ... ... ... ... ... 27,7 °C 27,5 °C 27,1 °C 26,9 °C 27,7 °C Während die Maximalwerte in verschiedenen Wohnungen gemessen wurden, traten die Minimalwerte alle in Wohnung 1 auf. Diese Wohnung fällt ohnehin durch häufiges Lüften auf, was auf Grund des vorhandenen Luftheizungssystems aus hygienischer und bauphysikalischer Sicht eigentlich nicht notwendig wäre. Hier sind vermutlich traditionelle Verhaltensweisen verstärkt von Bedeutung. Tabelle 6.4.1: Monatsmitteltemperaturen 1999 Wohnraum Schlafraum Kinderzimmer Küche mittlere Wohnungstemperatur min max mittel min max mittel min max mittel min max mittel min max mittel Jan Feb März April 20,1 19,7 19,9 21,2 25,8 25,6 25,7 26,0 24,0 23,4 23,8 24,5 18,4 19,4 18,6 20,1 25,7 25,1 25,3 26,7 23,1 22,8 23,1 24,1 20,0 19,8 20,0 21,7 25,1 24,8 25,2 26,0 23,5 23,2 23,6 24,6 18,5 18,4 19,0 20,3 25,7 25,2 25,2 26,2 24,0 23,3 23,6 24,4 19,3 19,3 19,4 20,8 25,3 24,9 25,0 25,9 23,7 23,2 23,5 24,4 Temperaturen [°C] 1999 Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov 21,6 21,8 23,5 22,2 21,5 20,5 21,5 27,0 27,7 28,4 27,8 27,5 27,0 27,7 24,9 25,0 26,0 25,5 25,1 24,3 24,7 21,1 21,7 23,4 22,4 21,6 18,8 19,4 26,7 27,2 28,5 28,2 27,6 26,5 27,5 24,5 24,7 25,9 25,3 24,8 23,5 23,6 22,4 22,8 24,5 22,1 21,7 20,4 21,2 26,4 27,0 28,0 27,8 27,1 25,7 26,0 24,8 24,9 26,1 25,6 25,1 24,0 23,9 21,5 22,0 23,8 22,6 21,9 19,9 19,6 26,7 27,3 28,2 27,5 27,4 26,8 26,8 24,6 24,9 25,9 25,3 24,9 24,0 24,3 21,6 22,1 24,0 22,8 22,1 20,2 20,7 27,0 27,7 28,4 27,8 27,5 26,8 27,2 24,8 25,0 26,1 25,5 25,1 24,1 24,3 Dez 20,7 26,7 24,5 19,9 26,2 23,3 20,6 25,9 23,7 19,2 26,9 24,0 20,4 26,6 24,1 Geschoss 1 2 4 Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Heizzeit 1999 Min Max Mittel 19,3 25,0 22,9 19,3 24,9 22,6 19,4 25,0 23,0 20,8 25,4 23,7 21,6 25,4 24,0 22,1 25,4 24,5 24,0 26,8 25,8 22,9 26,2 25,1 22,1 25,5 24,6 20,2 24,7 23,2 20,7 25,1 23,5 20,4 25,0 23,3 23,4 Min Max Mittel 22,4 25,0 23,6 21,6 24,7 23,3 22,0 24,2 23,6 23,0 24,9 24,1 23,6 25,5 24,4 23,8 25,8 24,6 25,1 27,1 26,0 24,2 26,7 25,5 22,3 25,8 24,7 21,1 24,9 23,7 21,4 27,2 24,2 21,2 25,5 23,8 23,9 Min Max Mittel 22,6 25,1 23,9 22,4 24,6 23,5 22,8 24,7 23,8 23,5 25,8 24,7 24,1 25,8 25,0 23,1 25,7 24,8 24,3 26,7 25,8 24,4 26,7 25,5 24,2 26,2 25,2 23,5 25,5 24,4 23,4 26,3 24,6 23,3 25,9 24,4 24,4 Min Max Mittel 23,2 25,3 24,2 22,7 24,8 23,4 22,5 25,0 23,9 23,1 25,9 25,0 24,0 27,0 25,8 24,6 27,7 26,2 25,5 28,4 27,0 24,8 27,8 26,3 24,6 27,5 26,0 23,4 26,8 25,1 23,6 26,8 24,9 24,1 26,6 24,9 24,8 Tage 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 273 Tabelle 6.4.3: Bereiche der monatlichen Wohnungsmitteltemperaturen in exponierter Lage bzw. innenliegend im Jahr 1999 Lage Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Heizzeit 1999 außen (EG, DG, Giebel) Min Max Mittel 19,3 25,3 23,5 19,3 24,9 22,9 19,4 25,0 23,4 20,8 25,9 24,3 21,6 27,0 24,9 22,1 27,7 25,2 24,0 28,4 26,3 22,9 27,8 25,6 22,1 27,5 25,2 20,2 26,8 24,2 20,7 26,8 24,2 20,4 26,6 24,0 24,1 innen Min Max Mittel 22,5 25,1 24,1 22,7 24,7 23,8 23,2 24,7 24,0 23,1 25,8 24,7 23,9 25,8 24,9 23,9 25,8 25,0 25,1 27,1 26,1 24,7 26,7 25,8 22,3 26,2 25,2 21,1 25,5 24,2 21,4 27,2 24,7 21,2 25,9 24,4 24,4 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 59 3 Jan FG BAU UND UMWELT Tabelle 6.4.2: Bereiche der monatlichen Wohnungsmitteltemperaturen der einzelnen Geschosse im Jahr 1999 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 60 Da die Zuluftklappen in den Lüftungsmodulen unterhalb der Fensterbank mit den Fensterkontakten gekoppelt sind, ergeben sich bei häufigen und langanhaltenden Fensteröffnungen durch die dann jeweils unterbrochene Heizung zwangsläufig geringere Temperaturen. Der gleiche Effekt lässt sich natürlich auch mit geringer Sollwerteinstellung erzielen. In Tabelle 6.4.2 sind die Innentemperaturen in Abhängigkeit von der Geschossigkeit aufgeführt. Danach zeigen Betrachtungen zur Lageabhängigkeit der einzelnen Wohnungen zunächst einen schwach fallenden Temperaturverlauf vom obersten Geschoss zum Erdgeschoss, der sich mit einer Abkühlung der Zuluft in Strömungsrichtung trotz hoher Wärmedämmung erklären ließe. Durch die Raumtemperaturregelung mittels Sollwerttemperatur/ Zuluft dürfte dieser Effekt jedoch nicht wirksam werden. Die Betrachtung der Temperaturverteilung innerhalb der einzelnen Kategorien weist jedoch eher auf den Einfluss der jeweiligen Nutzer hin (s. Abbildung 26-29). t, °C In den nachfolgenden vier Diagrammen ist der Sachverhalt für die einzelnen Geschosse noch einmal grafisch sichtbar gemacht. Dabei wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur zwei Monatstemperaturen für die Wintermonate (Februar und Dezember) und zwei Werte für die Übergangszeit (Mai und September) berücksichtigt. Die höchsten Innentemperaturen treten dabei in den Monaten der Übergangszeit auf. 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Wohnung Feb Abbildung 26: Mai Sep Dez Wohnungstemperaturen Erdgeschoss Heizperiode 1999 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT t, °C 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Wohnung Feb M ai Sep Dez Abbildung 27: Wohnungstemperaturen 1.OG Heizperiode 1999 t, °C 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Wohnung Feb M ai Sep Abbildung 28: Wohnungstemperaturen 2.OG Heizperiode 1999 Dez 61 t, °C FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 62 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Wohnung Feb Abbildung 29: Mai Sep Dez Wohnungstemperaturen 3.OG Heizperiode 1999 In Tabelle 6.4.3 sind die Wohnungsmitteltemperaturen des Jahres 1999 in Abhängigkeit von der Lage der Wohnungen im Gebäude (Erd-, Dachgeschoss bzw. zum Giebel grenzend) und im Mittelagebereich aufgeführt. Mit den mittleren Temperaturen 24,1°C und 24,4°C kann auf eine ausgeglichene, wenn auch auf einem hohen Temperaturniveau befindliche, Verteilung unabhängig von der Lage im Gebäude geschlossen werden. 6.5. Hilfsenergieverbrauch Zum Erfassen der Hilfsenergie wurden für den Elektroenergieverbrauch von Heizungs- und Lüfterzentrale jeweils separate Zähler eingebaut. Die elektrische Nachheizung in den Lüftungsmodulen der einzelnen zu beheizenden Räume wird über die Wohnungszähler erfasst. In der GLT wird nur das Ein- bzw. Ausschalten der individuellen Nacherwärmung registriert. Der Elektroenergieverbrauch der Lüfterzentrale ist wie erwartet bedeutend größer als der für die Heizung (s. Tabelle 6.5.1) und beträgt etwa das Fünffache. Tabelle 6.5.1: Elektroenergieverbrauch für Heizung und Lüftung Heizungszentrale Lüftungszentrale kWh kWh/m² Nutzfl. kWh kWh/m² Nutzfl. 1999 4.387 2,3 24.139 12,5 2000 4.801 2,5 22.943 11,9 2001 4.184 2,2 20.467 10,6 Mittelwert 4.457 2,3 22.516 11,7 In Abbildung 30 sind beispielhaft die Elektroenergieverbrauchswerte über die Monate für die FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 63 Heiz- und für die Lüfterzentrale im Jahre 2000 dargestellt. Während in den Wintermonaten ein relativ ausgeglichenes Verbrauchsniveau zu verzeichnen war, gibt es in den Übergangs- und Sommermonaten nicht nur ein zeitweises, starkes Absinken dieser Werte, sondern auch Erhöhungen, die mit der Inanspruchnahme höherer Leistungen nach mehr oder weniger längeren Stillstandszeiten in Verbindung stehen. Aus der Abbildung ist auch ersichtlich, dass im Jahr 2000 für die Heizung insbesondere in den Sommermonaten ein Einsparpotential vorhanden war. Dieses wurde im Jahr 2001 weitgehend genutzt. 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 01.01.00 11.01.00 21.01.00 31.01.00 10.02.00 20.02.00 01.03.00 11.03.00 21.03.00 31.03.00 10.04.00 20.04.00 30.04.00 10.05.00 20.05.00 30.05.00 09.06.00 19.06.00 29.06.00 09.07.00 19.07.00 29.07.00 08.08.00 18.08.00 28.08.00 07.09.00 17.09.00 27.09.00 07.10.00 17.10.00 27.10.00 06.11.00 16.11.00 26.11.00 06.12.00 16.12.00 26.12.00 kWh/d Für die Lüftung konnte zwar der Verbrauch kontinuierlich gesenkt werden, ist allerdings nach wie vor zu hoch. Elt-Verbr. Hzg. Elt-Verbr. LZ Abbildung 30: Elektroenergieverbrauch der Heiz- und Lüfterzentrale im Jahr 2000 Tabelle 6.5.2: Elektroenergieverbrauch für Lüftung, spezifisch kWh/a m³/h5) W/(m³/h) 1999 24.139 8.648 0,37 2000 22.943 7.812 0,39 2001 20.467 7.129 0,38 Mittelwert 22.516 7.863 0,38 Tabelle 6.5.2 zeigt noch einmal den Zusammenhang zwischen Elektroenergieverbrauch für die Lüfterzentrale und den mittleren Gesamtvolumenströmen. In den Verbrauchswerten sind jedoch ebenfalls die Arbeitswerte für alle Antriebe der Lüfterzentrale enthalten. 5) Jahresmittel aller Ventilatoren FG BAU UND UMWELT 6.6 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 64 Luftführungssystem (Auswertung der Thermografie) Um in den Wohnungen eine optimale Raumdurchströmung von den Außenwänden zu den Ablufterfassern im innenliegenden Nassbereich zu ermöglichen, wurden die Zuluftkanäle auf der Fassade in der Wärmedämmung verlegt. Die Integration der Zuluftkanäle ist bei einer flachen Fassade mit einer Minderung der Dämmdicke in diesen Bereichen verbunden. Da die Zuluftkanäle von erwärmter Luft durchströmt werden, sind die Verlegebereiche mit reduzierter Wärmedämmung jedoch nicht als Wärmebrücken im eigentlichen Sinne zu werten. Vielmehr handelt es sich hier um Wärmeverluste von warmluftdurchströmten Kanälen. Die Wärmeverluste der Fassadenkanäle werden je nach Außenlufttemperatur und außenlufttemperaturabhängiger Zulufttemperatur einerseits an das Gebäudeinnere und andererseits an die Umgebung abgegeben. Im ersten Fall werden die Außenwände auf der Innenseite in Abhängigkeit von der Zulufttemperatur geringfügig erwärmt. Im zweiten Fall handelt es sich um reale Wärmeverluste. Auf der Grundlage der Summenhäufigkeit der Außentemperaturen von Berlin nach DIN 4710 und der Sollwertkurve für die Zulufttemperatur können bei dem vorliegenden Wandaufbau die o.g. Anteile der Wärmeverluste der Zuluftkanäle abgeschätzt werden. So sind nur ca. 2/3 der Wärmeverluste der Zuluftkanäle echte Wärmeverluste an die Umgebung. Abbildung 31: Nordfassade mit Zuluftkanälen in der Wärmedämmung Thermografie-Aufnahmen der Gebäudefassade bestätigen die Wärmeverlustabschätzung. Bei einer Außenlufttemperatur von 0°C wurden auf der mit normaler Wärmedämmung versehenen Fassa- FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 65 denoberfläche Temperaturen von +0,5°C und im Verlegebereich der Zuluftkanäle von (+1... +1,3)°C gemessen. Darüber hinaus sind in Abb. 31 Schwachstellen bei Zuluftkanaldämmung im Bereich der Drempeldurchführung zu erkennen. Diese sind zum Teil den begrenzten Möglichkeiten zur Unterbringung der Kanaldämmung, andererseits aber auch Ausführungsmängeln geschuldet Eine Querschnittsvergrößerung zur Erhöhung der Wärmedämmung war im vorliegenden Fall aus statisch- konstruktiven Gründen nicht möglich. Eine Verringerung der Wärmeverlusteffekte kann durch Verstärkung der Dämmung erreicht werden. Damit einher geht die Lösung der Fassadengestaltung an sich, indem die Kanalführung als gestalterisches Element genutzt werden kann. FG BAU UND UMWELT 7. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 66 Gesamtbewertung Entsprechend der Zielstellung des Projektes ist eine Beurteilung der Gesamtkosten in Verbin-dung mit den erreichten Energieeinspareffekten erforderlich. Die getätigten Investitionen sind unter Pkt.7.1 dargestellt. Die nach den zwei Heizperioden vorliegenden Wärme- und Energiekostenabrechnungen sind unter Pkt. 7.2 aufgeführt. 7.1 Investitionskosten Die gesamten Baumaßnahmen (mit Planung) waren mit 1.538,62 TEUR (brutto, vormalige MwSt. 15%) bzw. 1.335,84 TEUR (netto) kalkuliert worden. Die anteiligen energierelevanten Maßnahmen betrugen 948,35 TEUR (brutto) bzw. 823,02 TEUR (netto). Realisiert wurden 1.681,7 TEUR (brutto) und damit 143,07 TEUR bzw. 9,3 % mehr. Die energierelevanten Maßnahmen wurden mit 1.076,06 TEUR erbracht und lagen damit 127,71 TEUR (13,5 %) über den vorkalkulierten Aufwendungen. In Tabelle 7.1.1 sind die einzelnen Kostenelemente ausgewiesen. Tabelle 7.1.1 Investitionskosten Gesamtkosten in EUR Pos netto Maßnahme gesamt 1 Baustelleneinrichtung 2 Rüstung 3 Vollwärmeschutz 4 energetisch relevant energetisch nicht relevant brutto 6.433,89 6.433,89 7.398,98 10.225,84 10.225,84 11.759,71 329.063,49 316.256,24 12.807,25 381.713,65 Luftkanalgestaltung und -anbindung 89.840,72 89.840,72 0,00 103.316,83 5 Tischlerarbeiten (Fenster und Türen) 143.222,56 87.974,86 55.247,70 164.705,95 6 Heizung + Sanitär 205.865,91 71.261,50 134.604,41 236.745,80 7 Lüftung 125.854,65 125.854,65 0,00 144.732,84 8 Gaszentrale 20.979,22 20.979,22 0,00 24.126,10 9 DDC- Steuerungs- und Regelsystem 102.182,22 70.083,05 32.099,18 118.531,38 10 Klappensteuerung und Fensterkontakte für Lüftungsmodul 91.418,08 64.422,84 26.995,24 106.044,98 11 Klempnerarbeiten 47.616,37 24.570,05 23.046,32 54.758,82 12 Elektroinstallation 36.596,53 20.240,58 16.355,95 42.086,01 13 Anstricharbeiten 18.299,21 18.299,21 21.044,09 14 Mehraufwand Planung 40.305,81 40.305,81 0,00 46.351,68 1.267.904,51 931.789,51 336.115,00 Nettosumme Bruttosumme 1.076.065,61 1.463.316,83 FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 67 Die insgesamt höheren Aufwendungen resultieren in wesentlichen Teilen aus den Mehraufwendungen für die Luftkanallösung und die Ansteuerung der Klappen. Für die energierelevante Nutzfläche von 1.931,6 m² ergeben sich aus den Baumaßnahmen somit Nettokosten in Höhe von 632,87 EUR/m² bzw. 480,26 EUR/m² für den energierelevanten Teil. Je WE (30 insgesamt) betragen die durchschnittlichen Gesamtkosten 40,71 TEUR und davon für den energierelevanten Teil 30,92 TEUR. Die Planungsmehraufwendungen des energierelevanten Kostenanteils, die in dieser Höhe zu den förderfähigen Kosten gerechnet wurden, betrugen 40,29 TEUR. 7.2 Wärme- und Energiekosten Entsprechend der Aufgabenstellung wurden nach Fertigstellung der Baumaßnahmen die Wärmeund Energieverbrauchswerte ermittelt. Dabei umfasste die erste Messphase den Zeitraum von November 1998 bis zum Ende der Heizperiode 1999. In dieser Zeit wurden die Anlagen eingefahren und die Funktionalität aller Anlagenteile geprüft und in ihrem Zusammenwirken mit den Systemkomponenten erprobt. Der damit einhergehende Wärme - und Energieverbrauch lag noch deutlich höher als angestrebt. In der nachfolgenden Heizperiode Herbst 1999 bis Frühjahr 2000 wurde auf das Erreichen des "Normalbetriebes" orientiert, d.h. dass die Betriebsweise der Anlagen insbesondere auf die Projektparameter bzgl. der Innentemperaturen (laut Auftraggeber 21°C) ausgerichtet wurden (Vorlauftemperaturfestlegung für die Zuluft des Luftheizungssystems in Abhängigkeit von der Außentemperatur). Dabei konnte zwar zunächst der Wärme- und Energieverbrauch gesenkt werden, gleichzeitig stiegen aber die Anforderungen der Nutzer an die Gewährleistung höherer Innentemperaturen ohne dass dabei ein eigenständiges Nachheizen über den dafür im Lüftungsmodul vorgesehenen elektrischen Nacherwärmer geringer Leistung (max. 70 W) von den Nutzern akzeptiert wurde. Wie unter Pkt. 6.2 ausgeführt, wirkte sich das Vorhandensein der roten Kontrolllampe nachteilig auf das Nutzerverhalten aus. Das daraufhin veranlasste Anheben der Zulufttemperatur kompensierte teilweise die Optimierungseffekte, so dass die Verbrauchsreduzierung geringer als angestrebt ausfiel. Unter Punkt 6 wurden die dabei erzielten energierelevanten Ergebnisse diskutiert. Die damit einhergehenden kostenmäßigen Aussagen werden an dieser Stelle aufgezeigt. Die Ausgangswerte der nachfolgenden Kostenbetrachtung sind aus Tabelle 6.2.1 unter Punkt 6.2 zu ersehen. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 68 Die auf diesen Verbrauchsdaten fußenden kostenmäßigen Auswirkungen sind in der nachfolgenden Tabelle 7.2.1 dargestellt. Tabelle 7.2.1: Heizkosten Kosten in EUR/(m² Wohnfläche1) * Monat) 1999 2000 2001 Heizung, Lüftung, WWB (Gas) 0,342 0,400 0,469 davon für - Grundpreis - Verbrauch Heizung 0,027 0,261 0,028 0,310 0,029 0,361 - Verbrauch WWB 0,054 0,062 0,079 Messservice 0,037 0,039 0,038 davon für - Ermittlung Werte WW - Miete IMW - VES Gebühr 0,006 0,022 0,009 0,007 0,022 0,010 0,007 0,022 0,009 Betriebsstrom Wartung 0,215 0,040 0,179 0,130 0,134 0,089 -Service -Schornsteinfeger 0,020 0,020 0,094 0,036 0,060 0,029 5 Netto 0,635 0,748 0,731 6 Mehrwertsteuer 0,102 0,120 0,117 7 Brutto 0,736 0,868 0,848 1 2 3 4 Wohnfläche 1) 1.739,60 Danach sind dem Verbrauch des Gebäudes mit der Luftheizungsanlage incl. der gesamten Betriebsstromkosten (der Anteil, der auf die Trinkwassererwärmung mit der Solarnutzung entfällt, ist dabei enthalten) von 1999 bis 2001zunächst 75 % der Gesamtnettokosten im Jahr 2000 65 % und im Jahr 2001 68 % zuzurechnen (Tabelle 7.2.2). Tabelle 7.2.2 Anteil Heizenergieverbrauch Kosten in EUR/(m² Wohnfläche * Monat) 1999 2000 2001 1 Verbrauch Heizung 0,261 0,310 0,361 2 Betriebsstrom Summe Heizenergieverbrauch Heizkosten gesamt (netto) 0,215 0,476 0,635 0,179 0,489 0,748 0,134 0,495 0,731 3 Anteil Heizenergieverbrauch in % 75 65 68 Während der Gasverbrauch von 100 % (im Jahr 1999) trotz des gegenteilig wirkenden Nutzerverhaltens noch auf 88 % im Jahr 2001 sank, spiegelt sich diese Tendenz nicht in den Kosten wider. Im Gegenteil, trotz der ausgewiesenen Verbrauchssenkung um 12 %, stiegen die direkt dem Verbrauch zuzuordnenden Kosten von 100 % für das Jahr 1999 auf 138 % im Jahr 2001. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 69 D.h., dass der Gaspreisanstieg nicht über die gleichzeitig erreichte Verbrauchssenkung aufgefangen werden konnte. Für die Wohnungsgenossenschaft sind im Rahmen dieser Diskussion die Auswirkungen auf die Gesamtkosten der umlagefähigen Heizkosten von Bedeutung, da sie meist auch den größten Posten der Betriebskosten darstellen. Zu den umlagefähigen Heizkosten zählen noch die Positionen 1. Verbrauch WWB 2. Messservices und 4. Wartung der Anlagen. Mit 25 bzw. 30 % fallen diese Bereiche im Vergleich zu einem, beispielsweise, fernwärmeversorgten Gebäude [WITTENBERG] relativ gering aus. Die Kosten für Warmwasser sind an den Nettogesamtkosten mit 8,5 % (1999) bzw. 10,8 % (2001) beteiligt. FG BAU UND UMWELT 8. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 70 Schlussfolgerungen Für die Gesamtauswertung des Vorhabens sind neben den Kernaussagen zur Verbrauchsentwicklung und zu den Investitionskosten nachfolgende Schlussfolgerungen von Bedeutung: 1. Mit der Reduzierung der Transmissionswärmeverluste gewinnen die wärmetechnischen Bedingungen der Lüftung von Gebäuden erheblich an Bedeutung. Da die in diesem Zusammenhang zu betrachtenden Luftvolumenströme aus hygienischen und bauphysikalischen Erfordernissen resultieren, ist die Höhe der Wärmemenge auch von dieser Abhängigkeit geprägt. Für den Auslegungsfall lufttechnischer Einrichtungen in Wohngebäuden sollten die Luftvolumenströme gemäß DIN 1946 Teil 6 zur Anwendung kommen. In vielen praktischen Anwendungsfällen wird aber zugelassen, dass die darin geforderten Werte teilweise beträchtlich unterschritten werden. Die Folgen sind einerseits nicht geringe Wärmeeinsparungen und damit willkommene Heizkostenreduzierungen und andererseits auch ein Ansteigen des Gefährdungsgrades für Feuchteschäden bis zur Schimmelpilzbildung. Da letzteres vielfach noch durch die konkreten Nutzungsgegebenheiten beeinflusst wird, kann es zwar, muss es aber nicht zwangsläufig zu diesen Folgen kommen. Damit einher geht in der praktischen Anwendung vielfach auch die fehlende Einsicht in die Notwendigkeit eines Einhaltens der geforderten Lüftungsmodalitäten. Erschwerend wirkt sich zusätzlich aus, dass ebenfalls für die praktische Anwendung ein Einhalten eines bestimmtem Luftwechsels (0,70,5-facher) als allgemein ausreichend dargestellt wird. Hier wäre mehr Nachdrücklichkeit im Umgang mit einzuhaltenden technischen Regelungen zur Lüftung von Wohngebäuden hilfreich (vergleichsweise dem Vorschriftenwerk zum Umgang mit der Wärmedämmung an der Umfassungskonstruktion). 2. In Verbindung mit der drastischen Verringerung der Transmissionswärmeverluste über die Umfassungskonstruktion um durchschnittlich 70 - 75% besteht die Möglichkeit, den verbleibenden Teil in die an sich notwendige Lösung des lüftungstechnischen Problems zu integrieren. Die Konsequenz für die Beheizung des Gebäudes ist der Ersatz des an sich üblichen Warmwasserheizungssystem durch ein Luftheizungssystem, das durch die Erweiterung der Aufgaben entsteht. Die mit der Heizfunktion geforderten Wärmemengen können durch Luftvolumenstromvergrößerungen bzw. durch Anheben der Zulufttemperatur realisiert werden. 3. Zur Realisierung der Luftvolumenstromerwärmung wurde im Dachgeschoss eine Lüfterzentrale errichtet. Die notwendigen Zuluftvolumenströme werden zunächst über Solarluftkollektoren geführt und dabei vorgewärmt. Anschließend wird die Luft durch die Wärmerückgewinnung geleitet, in der eine weitere Erwärmung durch Entzug von Wärme aus der Abluft erfolgt und danach über das Nacherwärmungsheizregister transportiert mit dem die Zuluft abschließend auf die notwendige Zulufttemperatur gebracht wird. Das effiziente Zusammenspiel der drei Komponenten wird über ein DDC-Steuerungs- und Regelungssystem erreicht. FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 71 4. Für das nachträglich zu installierende Kanalsystem insbesondere für die Zuluftführung bestehen zwei grundsätzlich unterschiedliche Herangehensweisen. Im Regelfall werden die Zuluftleitungen im Inneren des Gebäudes verlegt und erfordern damit mehr oder weniger große Deckendurchbrüche bzw. generell einen nicht geringen zusätzlichen Platzbedarf. In der vorliegenden Lösung wurden die Zuluftkanäle außen auf der Fassade unterhalb der Dämmung verlegt. Damit entfallen einerseits die Deckendurchbrüche. Andererseits ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Raumdurchströmung, da die Luft aus den Kanälen über unterhalb der Fenster angeordnete Lüftungsmodule in den jeweiligen Raum eintritt und diesen quer in Richtung Küche bzw. Bad zu den dort angeordneten Abluftventilen durchströmt. 5. Für das Verlegen der Kanäle sowohl für die Abluft als auch für die Zuluft sollte aus heizenergetischer Sicht das Konzept verfolgt werden, die Kanäle innerhalb der wärmetechnischen Bilanzgrenze unterzubringen. Dabei lassen sich oft Kompromisse nicht vermeiden. Im vorliegenden Fall befindet sich durch die Abkehr vom Dachausbau nur die Lüfterzentrale mit ihren Zu- und Abluftleitungen außerhalb der Bilanzgrenze (Standort oberhalb der Wärmedämmung der obersten Geschossdecke). Damit treten für die Zuluftleitungen zwangsläufig größere Wärmeverluste an die Umgebung auf. Eine Alternative wäre das Dämmen der oberen Dachhaut gewesen, was im vorliegenden Fall aber aus statischen und Kostengründen nicht möglich war. 6. Die Dichtheit von Luftleitungssystemen ist aus energetischer Sicht sowohl für die Zuluft- als auch für die Abluftleitungen von großer Bedeutung. Während Undichtheiten auf der Zuluftseite (Druckseite nach dem Lüfter) direkte Wärmeverluste bedeuten, führen Undichtheiten auf der Abluftseite (Unterdruck vor dem Lüfter) zur Verringerung der Luftvolumenstromtemperatur und damit zur Verschlechterung des Wärmeübertragungsverhaltens für die Wärmerückgewinnung. Analoges gilt auch für den Unterdruckbereich auf der Zuluftseite, in dem die Wärmerückgewinnung und die Solarluftkollektoren angeordnet sind. Ein Eindringen kälterer Umgebungsluft in die jeweiligen Rohrleitungsabschnitte senkt die energetische Effizienz des Gesamtsystems. Die Dichtheitsklasse der energetisch relevanten Rohrleitungsbereiche sollte nicht kleiner als K III (gemäß DIN 24 192) gewählt werden. Kleinere Rohrleitungsquerschnitte führen zu kleineren Wärmeabgabeflächen und zu kleineren Leckagemengen. Vergößerungen der elektrischen Antriebsleistungen sind dabei aber gleichzeitig zu vermeiden. Auf die Einhaltung der Bedingungen ist in der Ausführung besonderer Wert zu legen. 7. Das Zuluftkanalsystem unterhalb der Dämmung der Fassade wie auch die in die Fassade integrierten Luftkollektoren funktionierten in dem betrachteten Zeitbereich von Fertigstellung der Fassade 10/1998 bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt (vier Winter, drei Sommer) ohne jegliche Beanstandung (keine Risse, Putz- oder Farbabplatzungen o.ä.). D. h. dass das Zusammenspiel unterschiedlichster Materialen hinsichtlich ihres Ausdehnungsverhaltens beherrschbar ist. Damit bestehen sehr gute FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 72 Ansätze für Energiefassadenlösungen. Bei einer möglichen Nachfolgelösung sollte dennoch dazu eine gesonderte Temperaturverteilungsmessung an der Fassade durchgeführt werden. 8. Mit der zentralen Vorwärmung der Luft wird entsprechend einer Festlegung der Wohnungsgenossenschaft eine Grundtemperatur der Räume von 21°C erreicht. Ein individuell gewünschtes Erwärmen auf höhere Temperaturen kann durch Inbetriebnahme eines weiteren Nacherwärmers, der sich in den Lüftungsmodulen befindet, durchgeführt werden. Ein Absenken der Raumtemperaturen ist nur im Rahmen der wärmetechnischen Ankoppelung an die Nachbarräume und damit begrenzt möglich. Die Regelung der Raumtemperatur erfolgt über die Raumthermostate und Zuluftklappen in den Lüftungsmodulen. Zur Vermeidung von Feuchteproblemen in den einzelnen Räumen ist ein dauerhaftes Schließen der Lüftungsklappen zur Gewährleistung der Grundlüftung nicht möglich. D.h., dass für die lüftungstechnischen Belange ein Mindestluftvolumenstrom gegeben sein muss und damit neben den sowieso vorhandenen Leckvolumenstrom zeitweise auch die Klappen geöffnet werden, auch wenn es z.B. aus Gründen der Heizung nutzerbedingt nicht notwendig erscheint. Dies führt auch dazu, dass ähnlich wie in anderen sanierten Gebäuden, grundsätzlich die Innentemperatur einen Mindestwert, z.B. 14°C nicht unterschreiten kann, um nutzerbedingte potentielle Feuchtegefährdungen der Baukonstruktion definitiv auszuschließen. 9. Der Einbau eines Signallämpchens zum Anzeigen des Betriebes der elektrischen Nacherwärmer in den Lüftungsmodulen hat sich trotz der kleinen Nacherwärmerleistung (70 W) nicht bewährt. Der Betrieb dieses Nacherwärmers zur individuellen Innentemperaturerhöhung über die zentral bereitgestellten 21°C wurde von den Nutzern nicht akzeptiert. Nur in wenigen Fällen konnte durch zusätzliche Aufklärung über zu erwartende Verbräuche und Kosten ein diesbezüglicher Effekt erreicht werden. 10. Ähnlich wie bei den mit Warmwasserheizungssystemen ausgestatteten Niedrigenergiehäusern ist auch bei dem mit einem Luftheizungssystem ausgerüsteten Wohngebäude eine "dosierbare" Verteilung der Wärme durch das Gebäude notwendig. Dazu sind Bauelemente einzusetzen, die über die entsprechenden Eigenschaften verfügen, d.h. motorisch ansteuerbare Zu- bzw. Abluftventile, steuerbare Regelklappen, Steuerung und Regelung der Lüftervolumenströme u.a.. Hinsichtlich der Feinheit der Steuerung und Regelung von Wärmeströmen erfüllen die hierzu gegenwärtig auf dem Markt befindlichen Erzeugnisse noch nicht die notwendigen Anforderungen. Ein weiteres Moment ergibt sich für eine optimale Steuerungsstrategie, die insbesondere für den höheren Außentemperaturbereich (ab ca. 5°C) mit der doch relativ langen Zeitdauer notwendig ist, da hier Umschaltpunkte zwischen Solarenergienutzung für Heizung und Trinkwassererwärmung einerseits und Außenluftbeimischung in Verbindung mit Wärmerückgewinnung und deren Bypassleitung andererseits festzulegen sind. Das FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 73 Hauptkriterium, dass hierbei zu beachten ist, ist die minimal mögliche Inanspruchnahme zusätzlicher konventioneller Wärmeenergie für die abschließende Erwärmung der Zuluft auf die jeweilig notwendige Zulufttemperatur. Für künftige Nachfolgelösungen sollte die Reihung der Wärmeeinträge Wärmerückgewinnung, Solarenergienutzung, zentrale Nacherwärmung sein. 11. Während die solare Luftvorwärmung in der gesamten Heizperiode betrieben werden kann, ist der Solareintrag des zur Lufterwärmung nicht benötigten Überschusses für die alternative Nutzung in der Trinkwassererwärmung durch das verfügbare Temperaturpotenzial und der mindestens zweimaligen Wärmeumwandlung (Luft/ Wasserwärmetauscher, Wasser/ Wasserwärmetauscher) mit entsprechenden Grädigkeitsverlusten beschränkt. Dennoch können in dem Projekt neben der erwähnten ganzjährigen Luftvorwärmung zusätzliche Deckungsanteile zur Trinkwassererwärmung von 19 - 21 % erreicht werden. 12. Das Luftheizungssystem ist besonders in innerstädtischen Bereichen mit örtlich schwierigen Umweltbedingungen (Straßenbelastungen, benachbarte Gebäude mit Festbrennstoffeinsatz u.v.a.) von Vorteil, da die Zuluftansaugung sehr variabel platziert und der Luftansaugung eine unterschiedlich gestaltete Luftaufbereitung nachgeschaltet werden kann (Filterung nach verschiedenen Erfordernissen mit Pollenschutz u.ä.). FG BAU UND UMWELT 9. - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 74 Quellenverzeichnis WOHNBAUTEN Wohnbauten in Fertigteilbauweise in den neuen Bundesländern und Konstruktionsmerkmale Bundeministerium für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau - Bonn, BadGodesberg 11/1992 BAUSCHADENS- Ausmaß und Schwerpunkte der Bauschäden an den Fertigteilwohnungsbauten der neuen Bundesländer Bundeministerium für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau - Bonn, Aachen 03/1993 Prof. Oswald u.a. BERICHT FECHNER Fechner, H.: SOLAR AIR COLLECTORS testet at the Austrian Research and Testing Centre ARSENAL (Working Paper), October 1997 (IEA TASK 19 SOLAR AIR SYSTEMS) FÜRST Dr.- Ing. W. Fürst und Dr.-Ing. U. Römmling, IEMB Berlin Energiegerechte Sanierung von Plattenbauten Versuchs- und Demonstrationsbauvorhaben P2-Cottbus Sanitär - und Heizungstechnik Nr. 7 und 9, 1999 SCHWENK Schwenk, Chr.; Jahn, K.; Mack, M.: Acht Systeme im Vergleich. Sonne Wind &Wärme 4/2000 WITTENBERG Abschlussbericht zum FuE-Thema "Beispielhafte Sanierung eines fünfgeschossigen Plattenbaus vom Typ P2 unter Einbeziehung solarer Energietechnik" (FKZ 0329 750 B) TIB - Hannover EnEV Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnung - EnEV) Vom 16. November 2001 DIN V 4701 - T10 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen Teil 10: Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung; Beuth Verlag, Berlin, Februar 2001 DIN V 4108 - T6 Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden - Teil 6: FG BAU UND UMWELT - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - 75 Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs; Beuth Verlag, Berlin, November 2000 DIN 1946 - T6 Raumlufttechnik Teil 6: Lüftung von Wohnungen Anforderungen, Ausführung, Abnahme (VDI-Lüftungsregeln) September 1994 - Erprobung eines solargestützten Luftheizungssystems in Friedland - FG BAU UND UMWELT 10. Anhang A Anhänge Luftdichtheitsprüfung vor der Sanierung A1 A2 Anhang B Thermografie der Umfassungskonstruktion B1 B2 Anhang C Blower-Door-Test, Jahnstraße 9 4-Raum-Wohnung Blower-Door-Test, Jahnstraße 10 1-Raum-Wohnung Thermografie der Umfassungskonstruktion vor der Sanierung Thermografie der Umfassungskonstruktion nach der Sanierung Energiediagnose C1 C2 Energiediagnose - Istzustand Energiediagnose - Sollzustand 76 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Luft- und Winddichtheitstest (Blower-Door-Test) Auftraggeber: Friedländer Wohnungsverwaltung GmbH Salower Straße 39, 17098 Friedland Objekt: Wohnung 1. Obergeschoß, Jahnstraße 9 Der Bericht umfaßt 6 Seiten und 7 Anlagen Berlin, März 1997 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Aufgabe Für die Friedländer Wohnungsverwaltung GmbH, Salower Straße 39, 17 098 Friedland, wurde als eine Entscheidungsgrundlage für die zu sanierenden Wohnbauten der Serie WBS 70 für ländliche Gebiete 4 u.5geschossig, in einer Wohnung - Jahnstraße 9 - folgende Untersuchung durchgeführt: M Luft- und Winddichtheitstest (Blower-Door-Test) in einer ausgewählten Wohnung. Bewertung der Ergebnisse nach internationalen Normen. Bemerkungen zum Blower-Door-Test In der zweiten Hälfte der siebziger Jahre wurde ein Meßverfahren zur Bestimmung der Luft- und Winddichtheit von Gebäuden entwickelt. Dazu wird dem zu untersuchenden Gebäude ein Über- bzw. Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck aufgeprägt und der dazu notwendige Luftmassenstrom bestimmt. Der Differenzdruck wird mit Hilfe eines in die Fassade eingebauten Ventilators aufgebracht. Die Messung wird bei verschiedenen Differenzdrücken durchgeführt (10 Pa - 60 Pa)1. Daraus lassen sich mit Hilfe der Regressionsrechnung die gesuchten Kennwerte bestimmen. Grundsätzlich ist zu beachten, daß sich bestimmte Bauteile der Gebäudehülle wie "Rückschlagventile" verhalten können. So werden z. B. Fenster bei Überdruck in ihre Rahmen gepreßt, während sie sich bei Unterdruck entgegengesetzt verhalten. Zusätzlich zu diesem Effekt kann die asymmetrische Geometrie einiger Spalten in bezug auf die Fließrichtung erhebliche Veränderungen im Luftdurchtrittsverhalten bewirken. Daher wird üblicherweise ein Mittelwert aus Überdruck- und Unterdruckmessung gebildet. Für die Beurteilung der Luft- und Winddichtheit wird die Luftwechselrate bei einem Differenzdruck von 50 Pa ermittelt (nL,50-Wert). Da in Deutschland zur Zeit noch keine verbindlichen Vorschriften existieren2, werden i.a. die Werte der Schweizer SIA-Norm 180 zur Bewertung herangezogen. 1 Die bei der Messung verwendeten Drücke von 10 Pa bis 60 Pa entsprechen dem Staudruck auf der Luv-Seite des Gebäudes bei Windgeschwindigkeiten zwischen 4 und 10 m/s (bzw. 15 - 36 km/h). 2 E DIN ISO 9972 (Wärmeschutz - Bestimmung der Luftdichtheit von Gebäuden - Differenzdruck-Verfahren) ist zur Zeit in Vorbereitung. Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Seite 2 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Grenzwerte entsprechend der Schweizer SIA-Norm 180 (1988): Luftwechselrate bei 50 Pa nL,50 (h-1) 2,0 2,5 2,0 EFH-Neubauten (mit Fensterlüftung) MFH-Neubauten (mit Fensterlüftung) Wohn-Neubauten mit Abluftanlagen Gebäude mit Zu/Abluft- oder Klimaanlage bis bis bis 4,5 3,5 3,0 1,0 Meßablauf Alle konstruktiven Öffnungen innerhalb der untersuchten Wohnung zur Außenluft wurden abgedichtet (z. B. Durchführungen der Sanitärinstallation, Ablufterfasser in Bad und Küche, Lüftungsgitter der Fenterzuluftöffnungen. Ofentüren). Anschließend wurde vom Meßteam ein elektrisch betriebenes Gebläse mit flexiblem Rahmen ("Blower-Door") in die Wohnungseingangstür eingebaut. Mit dem Gebläse wurde Unter- bzw. Überdruck in der Wohnung erzeugt und der vom Gebläse geförderte Volumenstrom in Abhängigkeit vom Differenzdruck über die Gebäudehülle gemessen. Da der Massenstrom am Gebläse gleich groß ist wie die durch die Wohnungslecks strömende Luftmenge, erhält man so ein Maß für die Luftdichtheit der Wohnung. Darüber hinaus wurde die untersuchte Wohnung bei einem Prüfdruck von 50 Pa auf Undichtheiten untersucht (Meßgerät: Hitzdrahtanemometer). Untersuchte Wohnung: M 4-Raum-Wohnung Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Für die Messung wurde von der Friedländer Wohnungsverwaltung eine Wohnung in der Jahnstraße 9 - 1. Obergeschoß zur Verfügung gestellt (Schachtlüftung, Ablufterfassung in Küche und Bad). Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Seite 3 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Ergebnisse Aus den Meßwerten (Anlage 5 und 6) wurden folgende Ergebnisse ermittelt: Tab. 1: Luftwechselrate bei 50 Pa Messung Luftwechselrate bei 50 Pa nL,50-Wert Unterdruck h-1 Überdruck h-1 Mittelwert h-1 3,35 2,37 2,86 1 M Bemerkung 4-Raum-Wohnung Leckagen Luftströmung [ m/s ] Leckagenbereich Unterdruck Überdruck Wohnzimmer Fenster, linker Flügel - unten Fenster, Mitte Ofenrohr - Wandfutter 0,1 0,4 0,7 - Schlafzimmer Fenster (2flüglig), Mitte Zuluftkanal, linke Fensterseite 0,5 1,5 - 1. Kinderzimmer Fensterflügel, links unten Fensterflügel, rechts unten 0,2 0,15 0,1 - 2. Kinderzimmer Fensterflügel, untere Seite 0,2 0,1 Küche Fensterflügel, linke Seite Ofenklappe 0,3 1,84 - Die gemessenen Werte gelten jeweils für 50 Pa Druckdifferenz. Um die Lüftung der untersuchten Wohnung zu beurteilen, wurden aus den Meßwerten (Regressionsrechnung) Luftvolumenströme und Luftwechsel bei verschiedenen Druckdifferenzen ermittelt. Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Seite 4 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Bewertung M Luftwechselrate bei 50 Pa (nL,50-Wert) Die Luftwechselrate der untersuchten 4-Raum-Wohnung liegt mit 2,86 h-1 innerhalb der empfohlenen Werte (Forderungen der Schweizer SIA-Norm, Seite 3). Beim Austausch der Fenster und dem Einbau eines mechanischen Lüftungssystems mit Dachventilator muß allerdings sichergestellt sein, daß in die Räume der erforderliche Abluftvolumenstrom als Zuluftvolumenstrom entweder über Undichtheiten in der Gebäudehülle oder über Schächte bzw. Zuluftöffnungen (z. B. im Fenster) nachströmen kann. Dabei darf in der Wohnung kein größerer Unterdruck als 4 Pa (Feuerstätten) bzw. 8 Pa erzeugt werden. Ein Nachströmen der Luft aus dem Treppenhaus über die Wohnungseingangstür sollte vermieden werden. Für die Bemessung der Lüftungsanlagen von Wohnungen können die in der DIN 1946, T. 6 genannten Richtwerte herangezogen werden (Tab. 3). Tab. 3: Planmäßige Luftvolumenströme ohne Berücksichtigung fensterloser Räume Wohnungsgruppe Wohnungsgröße (m2) Grundlüftung1) (m3/h) Gesamtlüftung2) (m3/h) I � 50 60 60 II � 80 (Wohnung = 79,54 m2) 90 120 1) Lüftung, die dauernd den erforderlichen Mindest-Außenluftvolumenstrom ermöglicht. 2) Lüftung, die dauernd die bei normaler Regelung und Nutzung erforderlichen Außenluftvolumenströme ermöglicht (Bedarfslüftung). Der nach DIN 1946, T. 6 geforderte Abluftvolumenstrom von 120 m3/h kann über die undichten Fugen der gegenwärtig eingebauten Fenster problemlos realisiert werden. Die im Rahmen des Luftdichtheitstests aufgenommene Strömungscharakteristik (Anlage 3) zeigt, daß bei einem in der Wohnung erzeugten Unterdruck von 8 Pa etwa 130 m3/h Außenluft über Undichtheiten der Außenwände, insbesondere der Fenster, nachströmen können. Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Seite 5 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Anlagenverzeichnis Anlage 1 Gebäude- und Klimadaten 2 Zusammenstellung der Gebäudedaten (4-Raum-Wohnung) 3 Diagrammdarstellung der Unter- und Überdruckmeßwerte 4 Grundriß 4-Raum-Wohnung 5, 6 Auswertung Luft- und Winddichtheitstest (4-Raum-Wohnung) Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Seite 6 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Datenerfassung zur Messung der Luft-/Winddichtheit Gebäudedaten Objekt WBS 70 4-Raum-Wohnung Wohnungsvolumen [m3] 205 Geschoßzahl 5 Bemerkungen 5geschossiger Plattenbau der Typenserie WBS 70 für ländliche Gebiete, Schachtlüftung, Ablufterfassung in Küche und Bad, Abluftschächte aus Gipsbeton, Ofenheizung (3 Öfen) Klimadaten Datum: 12.03.1997 Uhrzeit: 12.00 Uhr Lufttemperatur (außen) [C] 6,4 Lufttemperatur (innen) [C] 19,1 Luftfeuchte (außen) [%] 68,3 Luftfeuchte (innen) [%] 45,0 Windgeschwindigkeit [m/s] 1,6 Windexponiertheit (exponiert 0,9 normal 1,0 geschützt 1,2) Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik 1,0 Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Anlage 1 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Gebäudedaten M Wohnungsvolumen (Grundriß nach Anlage 4) 4-Raum-Wohnung (Grundfläche * Raumhöhe) Wohnräume, Küche, Bad, Flur: 79,54 m2 Wohnungsvolumen gesamt: * 2,58 m = 205,21 m3 205,00 m3 ======================================================== Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Anlage 2 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Grafische Darstellung der Messwerte und der berechneten Regressionskurven für die Über- und Unterdruckmessung Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Anlage 3 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Grundriss 4-Raum-Wohnung (Ofenheizung) O - festgestellte Leckagen Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 9 Anlage 4 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Auswertung Luft- und Winddichtheitstest Objekt: 4-Raum-Wohnung Bemerkungen: Messung vom 12.03.1997 Gebäudedaten: Wohnungsvolumen Anzahl der Geschosse Lagefaktor = = = Temperaturen: Innentemperatur Außentemperatur = = Gebläsezustand: Ring A und B installiert Messung mit: Unterdruck Gebäudedruck Pa 59 Gebläsedruck Pa 70 205 1 1 m3 19,1 C 6,4 C Luftvolumenstrom l/s 227 % Fehler 2,5 55 56 203 -2,5 49 47 185 -1,0 43 37 164 -1,5 37 30 148 1,3 30 21 123 2,0 38 30 148 -1,1 47 45 181 0,5 53 55 201 -0,1 Regressionskoeffizient Strömungskoeffizient Strömungsexponent r C n = = = 0,9948 5,79 0,893 nL,50 = = = 191 687 3,35 Luftwechselrate bei 50 Pa: Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik l/s l/s m3/h h-1 Blower-Door-Test Jahnstraße 9 +/- 0,7 % +/- 0,7 % nach SIA 180 Anlage 5 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Auswertung Luft- und Winddichtheitstest Objekt: 4-Raum-Wohnung Bemerkungen: Messung vom 12.03.1997 Gebäudedaten: Wohnungsvolumen Anzahl der Geschosse Lagefaktor = = = Temperaturen: Innentemperatur Außentemperatur = = Gebläsezustand: Ring A, B und C installiert Messung mit: Überdruck Gebäudedruck Pa Gebläsedruck Pa m3 205 1 1 19,1 C 6,4 C Luftvolumenstrom l/s % Fehler 55 155 143 0,5 48 130 130 -1,2 38 100 113 -2,1 30 85 104 2,5 24 68 93 3,1 18 45 74 -2,7 23 60 87 -1,1 32 85 104 -1,1 43 120 125 0,7 50 140 135 0,4 59 165 148 -0,1 Regressionskoeffizient Strömungskoeffizient Strömungsexponent r C n = = = 0,9970 15,33 0,556 nL,50 = = = 135 485 2,37 Luftwechselrate bei 50 Pa: Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik l/s l/s m3/h h-1 Blower-Door-Test Jahnstraße 9 +/- 0,6 % +/- 0,6 % nach SIA 180 Anlage 6 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Luft- und Winddichtheitstest (Blower-Door-Test) Auftraggeber: Friedländer Wohnungsverwaltung GmbH Salower Straße 39, 17098 Friedland Objekt: Wohnung 2. Obergeschoß, Jahnstraße 10 Der Bericht umfaßt 6 Seiten und 10 Anlagen Berlin, März 1997 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Aufgabe Für die Friedländer Wohnungsverwaltung GmbH, Salower Straße 39, 17 098 Friedland, wurde als eine Entscheidungsgrundlage für die zu sanierenden Wohnbauten der Serie WBS 70 für ländliche Gebiete 4u.5geschossig, in einer Wohnung - Jahnstraße 10 - folgende Untersuchung durchgeführt: M Luft- und Winddichtheitstest (Blower-Door-Test) in einer ausgewählten Wohnung. Bewertung der Ergebnisse nach internationalen Normen. Bemerkungen zum Blower-Door-Test In der zweiten Hälfte der siebziger Jahre wurde ein Meßverfahren zur Bestimmung der Luft- und Winddichtheit von Gebäuden entwickelt. Dazu wird dem zu untersuchenden Gebäude ein Über- bzw. Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck aufgeprägt und der dazu notwendige Luftmassenstrom bestimmt. Der Differenzdruck wird mit Hilfe eines in die Fassade eingebauten Ventilators aufgebracht. Die Messung wird bei verschiedenen Differenzdrücken durchgeführt (10 Pa - 60 Pa)1. Daraus lassen sich mit Hilfe der Regressionsrechnung die gesuchten Kennwerte bestimmen. Grundsätzlich ist zu beachten, daß sich bestimmte Bauteile der Gebäudehülle wie "Rückschlagventile" verhalten können. So werden z. B. Fenster bei Überdruck in ihre Rahmen gepreßt, während sie sich bei Unterdruck entgegengesetzt verhalten. Zusätzlich zu diesem Effekt kann die asymmetrische Geometrie einiger Spalten in bezug auf die Fließrichtung erhebliche Veränderungen im Luftdurchtrittsverhalten bewirken. Daher wird üblicherweise ein Mittelwert aus Überdruck- und Unterdruckmessung gebildet. Für die Beurteilung der Luft- und Winddichtheit wird die Luftwechselrate bei einem Differenzdruck von 50 Pa ermittelt (nL,50-Wert). Da in Deutschland zur Zeit noch keine verbindlichen Vorschriften existieren2, werden i.a. die Werte der Schweizer SIA-Norm 180 zur Bewertung herangezogen. 1 Die bei der Messung verwendeten Drücke von 10 Pa bis 60 Pa entsprechen dem Staudruck auf der Luv-Seite des Gebäudes bei Windgeschwindigkeiten zwischen 4 und 10 m/s (bzw. 15 - 36 km/h). 2 E DIN EN ISO 9972 (Wärmeschutz - Bestimmung der Luftdichtheit von Gebäuden - Differenzdruck-Verfahren) ist noch nicht bestätigt. Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Seite 2 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Grenzwerte entsprechend der Schweizer SIA-Norm 180 (1988): Luftwechselrate bei 50 Pa nL,50 (h-1) 2,0 2,5 2,0 EFH-Neubauten (mit Fensterlüftung) MFH-Neubauten (mit Fensterlüftung) Wohn-Neubauten mit Abluftanlagen Gebäude mit Zu/Abluft- oder Klimaanlage bis bis bis 4,5 3,5 3,0 1,0 Meßablauf Alle konstruktiven Öffnungen innerhalb der untersuchten Wohnung zur Außenluft wurden abgedichtet (z. B. Durchführungen der Sanitärinstallation, Ablufterfasser in Bad und Kochnische, Lüftungsgitter der Fenterzuluftöffnungen, Ofentür). Anschließend wurde vom Meßteam ein elektrisch betriebenes Gebläse mit flexiblem Rahmen ("Blower-Door") in die Wohnungseingangstür eingebaut. Mit dem Gebläse wurde Unter- bzw. Überdruck in der Wohnung erzeugt und der vom Gebläse geförderte Volumenstrom in Abhängigkeit vom Differenzdruck über die Gebäudehülle gemessen. Da der Massenstrom am Gebläse gleich groß ist wie die durch die Wohnungslecks strömende Luftmenge, erhält man so ein Maß für die Luftdichtheit der Wohnung. Darüber hinaus wurde die untersuchte Wohnung bei einem Prüfdruck von 50 Pa auf Undichtheiten untersucht (Meßgerät: Hitzdrahtanemometer). Untersuchte Wohnung: M 1-Raum-Wohnung Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Für die Messung wurde von der Friedländer Wohnungsverwaltung eine Wohnung in der Jahnstraße 10 - 2. Obergeschoß zur Verfügung gestellt (Schachtlüftung, Ablufterfassung in Kochnische und Bad). Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Seite 3 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Ergebnisse Aus den Meßwerten (Anlage 5 und 6) wurden folgende Ergebnisse ermittelt: Tab. 1: Luftwechselrate bei 50 Pa Messung Luftwechselrate bei 50 Pa nL,50-Wert Unterdruck h-1 Überdruck h-1 Mittelwert h-1 5,44 5,01 5,23 1 M Bemerkung 1-Raum-Wohnung Leckagen Luftströmung [ m/s ] Leckagenbereich Wohnzimmer mit Kochnische Unterdruck Überdruck - linkes Fenster, Außenrahmen (links) - linkes Fenster, Fensterflügel (links) 0,1 0,11 - - rechtes Fenster, Außenrahmen (links) - rechtes Fenster, Flügel (rechts unten) 0,1 1,14 0,18 - Kanal Fensterzuluft (unten) 4,05 1,2 Die gemessenen Werte gelten jeweils für 50 Pa Druckdifferenz. Um die Lüftung der untersuchten Wohnung zu beurteilen, wurden aus den Meßwerten (Regressionsrechnung) Luftvolumenströme und Luftwechsel bei verschiedenen Druckdifferenzen ermittelt. Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Seite 4 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Bewertung M Luftwechselrate bei 50 Pa (nL,50-Wert) Die Luftwechselrate der untersuchten 1-Raum-Wohnung liegt mit 5,23 h-1 weit oberhalb der empfohlenen Werte (Forderungen der Schweizer SIA-Norm, Seite 3) . Diese hohen Luftwechselraten nL,50 sind insbesondere auf Undichtheiten am Fensterzuluftkanal zurückzuführen. Im Falle einer Heizungssanierung werden die Öfen entfernt. Damit sind zusätzliche Zuluftöffnungen für die Zuführung von Verbrennungsluft nicht mehr nötig. Beim Austausch der Fenster und dem Einbau eines mechanischen Lüftungssystems mit Dachventilator muß allerdings sichergestellt sein, daß in die Räume der erforderliche Abluftvolumenstrom als Zuluftvolumenstrom entweder über Undichtheiten in der Gebäudehülle oder über Schächte bzw. Zuluftöffnungen (z. B. im Fenster) nachströmen kann. Dabei darf in der Wohnung kein größerer Unterdruck als 4 Pa (Feuerstätten) bzw. 8 Pa erzeugt werden. Ein Nachströmen der Luft aus dem Treppenhaus über die Wohnungseingangstür sollte vermieden werden. Für die Bemessung der Lüftungsanlagen von Wohnungen können die in der DIN 1946, T. 6 genannten Richtwerte herangezogen werden (Tab. 3). Tab. 3: Planmäßige Luftvolumenströme ohne Berücksichtigung fensterloser Räume Wohnungsgruppe Wohnungsgröße (m2) Grundlüftung1) (m3/h) Gesamtlüftung2) (m3/h) I � 50 60 60 II � 80 (Wohnung = 25,43 m2) 90 120 1) Lüftung, die dauernd den erforderlichen Mindest-Außenluftvolumenstrom ermöglicht. 2) Lüftung, die dauernd die bei normaler Regelung und Nutzung erforderlichen Außenluftvolumenströme ermöglicht (Bedarfslüftung). Der nach DIN 1946, T. 6 geforderte Abluftvolumenstrom von 60 m3/h kann über die undichten Fugen der gegenwärtig eingebauten Fenster problemlos realisiert werden. Die im Rahmen des Luftdichtheitstests aufgenommene Strömungscharakteristik (Anlage 3) zeigt, daß bei einem in der Wohnung erzeugten Unterdruck von 8 Pa etwa 80 m3/h Außenluft über Undichtheiten der Außenwände, insbesondere Fenster, nachströmen können. Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Seite 5 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Anlagenverzeichnis Anlage 1 Gebäude- und Klimadaten 2 Zusammenstellung der Gebäudedaten (1-Raum-Wohnung) 3 Diagrammdarstellung der Unter- und Überdruckmeßwerte 4 Grundriß 1-Raum-Wohnung 5, 6 Auswertung Luft- und Winddichtheitstest (1-Raum-Wohnung) 7, 8, 9, 10 Bilder Blower-Door-Test Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Seite 6 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Datenerfassung zur Messung der Luft-/Winddichtheit Gebäudedaten Objekt WBS 70 1-Raum-Wohnung Wohnungsvolumen [m3] 66 Geschoßzahl 5 Bemerkungen 5geschossiger Plattenbau der Typenserie WBS 70 für ländliche Gebiete, Schachtlüftung, Ablufterfassung in Kochnische und Bad, Abluftschächte aus Gipsbeton, Kachelofen im Wohnzimmer Klimadaten Datum: 12.03.1997 Uhrzeit: 14.00 Uhr Lufttemperatur (außen) [C] 6,4 Lufttemperatur (innen) [C] 22,8 Luftfeuchte (außen) [%] 68,3 Luftfeuchte (innen) [%] 38,4 Windgeschwindigkeit [m/s] 1,6 Windexponiertheit (exponiert 0,9 normal 1,0 geschützt 1,2) Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik 1,0 Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Anlage 1 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Gebäudedaten M Wohnungsvolumen (Grundriß nach Anlage 4) 1-Raum-Wohnung (Grundfläche * Raumhöhe) Wohnraum mit Kochnische, Bad, Flur: 25,43 m2 Wohnungsvolumen gesamt: * 2,58 m = 65,61 m3 66,00 m3 ======================================================== Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Anlage 2 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Grafische Darstellung der Messwerte und der berechneten Regressionskurven für die Über- und Unterdruckmessung Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Anlage 3 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Grundriss 1-Raum-Wohnung (Ofenheizung) O - festgestellte Leckagen Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Anlage 4 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Auswertung Luft- und Winddichtheitstest Objekt: 1-Raum-Wohnung Bemerkungen: Messung vom 12.03.1997 Gebäudedaten: Wohnungsvolumen Anzahl der Geschosse Lagefaktor = = = 66 1 1 Temperaturen: Innentemperatur Außentemperatur = = 22,8 C 6,4 C Gebläsezustand: Ring A, B und C installiert Messung mit: Unterdruck Gebäudedruck Pa Gebläsedruck Pa m3 Luftvolumenstrom l/s % Fehler 55 100 108 0,1 48 77 94 -2,9 41 63 84 -1,0 33 47 72 0,7 29 39 66 1,1 39 62 84 2,1 50 89 98 -2,2 60 118 117 2,0 Regressionskoeffizient Strömungskoeffizient Strömungsexponent r C n = = = 0,995 4,52 0,791 nL,50 = = = 100 359 5,44 Luftwechselrate bei 50 Pa: Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik l/s l/s m3/h h-1 Blower-Door-Test Jahnstraße 10 +/- 0,6 % +/- 0,6 % nach SIA 180 Anlage 5 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Auswertung Luft- und Winddichtheitstest Objekt: 1-Raum-Wohnung Bemerkungen: Messung vom 12.03.1997 Gebäudedaten: Wohnungsvolumen Anzahl der Geschosse Lagefaktor = = = 66 1 1 Temperaturen: Innentemperatur Außentemperatur = = 22,8 C 6,4 C Gebläsezustand: Ring A, B und C installiert Messung mit: Überdruck Gebäudedruck Pa Gebläsedruck Pa m3 Luftvolumenstrom l/s % Fehler 56 75 98 1,1 45 58 86 -0,9 36 46 76 -1,4 28 36 67 -1,1 23 32 63 3,0 31 41 71 0,4 43 55 83 -1,3 54 70 95 -0,6 60 80 101 0,9 Regressionskoeffizient Strömungskoeffizient Strömungsexponent r C n = = = 0,9968 11,66 0,526 nL,50 = = = 91 329 5,01 Luftwechselrate bei 50 Pa: Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik l/s l/s m3/h h-1 Blower-Door-Test Jahnstraße 10 +/- 0,5 % +/- 0,5 % nach SIA 180 Anlage 6 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Abbildung1: Wohnzimmer, linkes Fenster, abgeklebtes Fensterzuluftelement Abbildung2: Wohnzimmer, rechtes Fenster, linke Seite (bei Unterdruck) Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Anlage 7 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Abbildung3: Wohnzimmer, rechtes Fenster, rechte Seite unten (bei Unterdruck) Abbildung4: Wohnzimmer, rechtes Fenster, rechte Seite unten (bei Überdruck) Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Anlage 8 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Abbildung5: Wohnzimmer, linkes Fenster, unteres Zuluftkanalende (bei Unterdruck) Abbildung6: Wohnzimmer, linkes Fenster, unteres Zuluftkanalende (bei Überdruck) Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Anlage 9 Institut für Heizung, Lüftung und Bautechnik der Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT mbH(g) Rießerseestraße 10, 12 527 Berlin Tel.: 67 994 850 - Fax: 67 994 719 Abbildung7: Wohnzimmer, linkes Fenster, linke Seite (bei Unterdruck) Abbildung8: Wohnzimmer, Leckagen linkes Fenster, am Außenrahmen (bei Unterdruck) Dipl.-Ing. Biedermann Dipl.-Ing. Wochnik Blower-Door-Test Jahnstraße 10 Anlage 10 Thermografische Aufnahmen, Jahnstraße 8 - 10, 17 098 Friedland Thermografische Untersuchung Friedland Jahnstraße 8 - 10 Auftraggeber: Auftragnehmer: Wohnungsgenossenschaft Friedland und 1990 e.G. Salower Straße 39 17 098 Friedland Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT Rießerseestraße 10 12527 Berlin Berlin, 29.01.1999 Forschungsgesellschaft BAU und UMWELT, Rießerseestraße 10, 12527 Berlin, Tel.:030-67994-866 1 Thermografische Aufnahmen, Jahnstraße 8 - 10, 17 098 Friedland 1. 2 Aufgabenstellung Bei der durchgeführten Untersuchung handelt es sich um eine qualitative Thermografieuntersuchung zum Objekt Jahnstraße 8 - 10. Dazu sind Außenaufnahmen zu erstellen. Bei dem Objekt handelt es sich um ein 4-geschossiges Wohngebäude des Großplattenbautyps WBS 70 mit nicht ausgebautem Dachgeschoss im sanierten Zustand (Wärmedämmverbundsystem). Eine wesentliche Besonderheit sind die in der Fassadendämmung verlegten Zuluftkanäle des Luftheizungssystems. Die Erwärmung der Fassadenoberfläche im Verlegebereich dieser Zuluftkanäle ist darzustellen. Die Temperatur der durch die Kanäle strömenden Luft liegt je nach Lage zwischen 47°C und 45°C. 2. Durchführung der Untersuchung Datum: Uhrzeit: Klimatische Bedingungen Lufttemperatur: Umgebungstemperatur: Relative Luftfeuchte: Windgeschwindigkeit: Kein Niederschlag, bewölkt 3. 0 °C 0 °C 70 % 2 ... 3 m/s Verwendete Meßtechnik - Thermografiegerät: Spektralbereich: Detektorkühlung: Temperaturauflösung: Arbeitstemperatur: - Auswertesoftware: - Temperaturmeßgerät: - Thermisches Anemometer: 4. 27.01. 1999 16:00 h - 17:00 h VARIOSCAN compact 3011 (Jenoptik) 8 ... 12 µm Flüssigstickstoff �0,03 K -10 ... 40 °C IRBIS (Jenoptik) Kombimeßgerät testo 400 mit Standard-Raumklimafühler TA 5 (airflow) Zur Bewertung der Thermogramme Bei der Auswertung von Thermogrammen sind mögliche Störstrahlungen, die das Ergebnis der Untersuchungen verfälschen können, zu berücksichtigen. Insbesondere bei Fensterglas oder anderen Materialien mit relativ hohen Reflexions- und/oder Transmissionsgrad sind Auswertungen nur schwer möglich. Abhilfe kann meist nur durch Oberflächenmanipulation oder durch Ausschalten der Störstrahlung (oft nicht möglich) geschaffen werden. Temperaturunterschiede auf der äußeren Oberfläche eines Außenbauteils (im Thermogramm dargestellt) müssen immer in Relation zur Innentemperatur in diesem Gebäudebereich gesehen werden. Lokale Erwärmungen auf der Innenseite der Außenwand (z.B. durch Heizkörper ohne Strahlungsschutz, Wärmeentwicklung hinter Kühlgeräten und Beleuchtungskörpern) wirken sich auf die zu untersuchende Oberflächentemperatur des Außenbauteils aus. Oft können Erwärmungen von Außenbauteiloberflächen durch aus Gebäudeöffnungen (z.B. geöffnete Fenster) ausströmende warme Rauminnenluft nicht vermieden werden (kein Zugang zu entsprechenden Gebäudeteilen). Doch selbst wenn die entsprechenden Öffnungen geschlossen werden, so ist zu berücksichtigen, daß sich die Bauteiloberfläche nur allmählich wieder abkühlt. Nachfolgend werden die thermografischen Aufnahmen mit Kurzerläuterungen dargestellt. Forschungsgesellschaft BAU und UMWELT, Rießerseestraße 10, 12527 Berlin, Tel.:030-67994-866 Thermografische Aufnahmen, Jahnstraße 8 - 10, 17 098 Friedland 3 Bild 1: JAHNSTRASSE 10, links unsaniertes Nachbargebäude, Mitte und rechts 2./ 3. OG und Dach, Außenaufnahme Straßenseite (Süden), links neben den Fenstern sind die warmluftführenden Zuluftkanäle angeordnet, in der Mitte bildet sich der Fassadenluftkollektor ab, im Drempelbereich und insbesondere im Bereich der Durchbrüche für die Luftkanäle werden erhöhte Oberflächentemperaturen dargestellt, erwärmte Oberfläche im Bereich der Fensterstürze (durch geringere Dämmstärke in diesem Bereich und ev. vor der Messung geöffnete Fenster), die Verdübelungen der Wärmedämmung sind als hellblaue Punkte im dunkelblauen Fassadenbereich erkennbar Bild 2 JAHNSTRASSE 10, links unsaniertes Nachbargebäude, EG-2.OG, Außenaufnahme Straßenseite (Süden), links neben den Fenstern sind die warmluftführenden Zuluftkanäle angeordnet, in der Mitte bildet sich der Fassadenluftkollektor ab, erwärmte Oberfläche im Bereich der Fensterstürze (durch geringere Dämmstärke in diesem Bereich und ev. vor der Messung geöffnete Fenster) Forschungsgesellschaft BAU und UMWELT, Rießerseestraße 10, 12527 Berlin, Tel.:030-67994-866 Thermografische Aufnahmen, Jahnstraße 8 - 10, 17 098 Friedland 4 Bild 3: JAHNSTRASSE 10, 1.-3. OG, Außenaufnahme Eingangsseite (Norden), links und rechts neben den Fenstern sind die warmluftführenden Zuluftkanäle angeordnet, im Drempelbereich und insbesondere im Bereich der Durchbrüche für die Luftkanäle werden erhöhte Oberflächentemperaturen dargestellt, erwärmte Oberfläche im Bereich der Fensterstürze (durch geringere Dämmstärke in diesem Bereich und ev. vor der Messung geöffnete Fenster), im linken Bereich ist ein Regenfallrohr dunkel abgebildet Bild 4: JAHNSTRASSE 10,Außenaufnahme Giebelseite (Osten), die Giebelwand weist keine Fehlstellen bei der Wärmedämmung auf, unten ist eine direkt vor die Giebelwand gesetzte ungedämmte Trafo-Station mit erhöhter Oberflächentemperatur dargestellt Forschungsgesellschaft BAU und UMWELT, Rießerseestraße 10, 12527 Berlin, Tel.:030-67994-866 Wärmebedarfsausweis nach § 12 Wärmeschutzverordnung - Gebäude mit normalen Innentemperaturen - Gebäude- und Anlagenbeschreibung Art d. Gebäudes: Wohngebäude Lage: Seiten-Reihenhaus Anzahl Geschosse: 4 Anzahl Nutzungseinheiten: 30 beheiztes Volumen [m³]: 6.036,36 Umfassungsfläche [m²]: 2.330,98 Verhältnis A/V [1/m]: 0,39 Gebäudenutzfläche [m²]: 1.931,64 Wohnfläche (§44 Abs. 1 II. BV): 1.739,46 Hauptnutzfläche (DIN 277): Nord 0,23 Ost Süd 0,22 West Glasvorbau Keiner Heizungsart: Einzelofenheizung Kühlungsart: Keine Lüftungsart: Freie Lüftung Wärmerückgewinnung: Keine WärmerückgewinnungsgraSolarkollektoreinsatz: Keiner Wärmepumpeneinsatz: Keine Fensterflächenanteil: Hinweis: Die Angabe der Wohnfläche und Hauptnutzfläche ist optional und alternativ. Nachweis nach Anlage 1 Ziffer 1, 6 und 7 Wärmeschutzverordnung - WärmeschutzV vom 16. August 1994 nachzuweisender Kennwert spezifischer Jahres-Heizwärmebedarf 1) des Gebäudes Wärmedurchgangskoeffizient der Außenbauteile 11) maximal zulässig berechnet 20,51 64,09 30,45 95,17 kWh/(m³ * a) kWh/(m² * a) Wand Fenster ²) W/(m² * K) Dach Grundfl. 0,50 0,70 0,22 0,35 W/(m² * K) 0,35 W/(m² * K) k-Wand W/(m² * K) 1,50 g*f 0,25 Wärmedurchgangskoeffizient von Außenbauteilen mit Flächenheizungen Wärmedurchgangskoeffizient von Außenwänden im Bereich von Heizkörpern Wärmedurchgangskoeffizient von Fenstern vor Heizkörpern Sommerlicher Wärmeschutz bei großflächigen Verglasungen oder Raumkühlung 1) Der berechnete Jahres-Wärmebedarf darf den in Abhängigkeit vom Verhältnis A/V geforderten Wert nicht überschreiten. Er ist entweder auf das beheizte Volumen oder auf die aus diesem Volumen abgeleitete Nutzfläche zu beziehen. Für kleine Wohngebäude mit bis zu zwei Vollgeschossen und nicht mehr als 3 Wohnungen darf der Nachweis auch über den k-Wert der Außenbauteile geführt werden. 2) Im äquivalenten Wärmedurchgangswert der Fenster sind die Wärmegewinne durch Sonneneinstrahlung berücksichtigt. Nutzungsspezifischer Jahres-Heizwärmebedarf Jahres-Heizwärmebedarf des Gebäudes insgesamt kWh/a 183.834,53 nutzflächenbezogener Jahres-Heizwärmebedarf des Gebäudes kWh/(m² * a) 105,68 Hinweis: Dem flächenbezogenen Wert aus dem Nachweis zur Wärmeschutzverordnung liegt eine aus dem Gebäudevolumen direkt abgeleitete Fläche zugrunde, die in Abhängigkeit von der Nutzung und Größe des Gebäudes von der tatsächlichen Gebäudenutzfläche abweicht. Bei Angabe (optional) der Wohnfläche nach § 44 Abs. 1 II. BV (Wohnungsnutzung) oder der Hauptnutzfläche nach DIN 277 (bei anderen Nutzungen) wird hier ein auf diese Flächen bezogener Wert des Jahres-Heizwärmebedarfes ausgewiesen. Hinweis zu den Grundlagen dieses Wärmebedarfsausweises Die vorstehenden Werte des Jahres-Heizwärmebedarfes geben vorrangig Anhaltspunkte für die vergleichende Beurteilung der energetischen Qualität von Gebäuden. Diese Werte werden unter einheitlichen Randbedingungen ermittelt, die durch die Wärmeschutzverordnung vorgegeben sind (z.B. meteorologische Daten, bestimmte Annahmen über nutzbare interne Wärmegewinne und den Luftwechsel). Insoweit, wegen des nicht einbezogenen Wirkungsgrad der Heizungsanlage und wegen der im Einzelfall unterschiedlichen Nutzergewohnheiten kann der tatsächliche Heizenergieverbrauch aus dem Jahres-Heiz wärmebedarf nur bedingt abgeleitet werden. Die vorstehenden Werte des Jahres-Heizwärmebedarfs können darüberhinaus nur dann zutreffen, wenn die Dichtheitsanforderungen und die übrigen Anfo derungen der Wärmeschutzverordnung erfüllt werden. Ausfertigung: Datum Sellnau 26.03.97 Änderungen: Datum Forschungsgesellschaft A BAU UND UMWELT GmbH B Rießerseestraße 10 Anlagen: Energiebilanz 12527 Berlin Tel.: (030) 67 994 850 k-Wertermittlung der Bauteile Fax: (030) 67 994 719 Grafische Ergebnisse Unterschrift Bauherr: Wohnungsbaugenossenschaft Friedland Salower Straße 39, 17098 Friedland Unterschrift Bauvorhaben: Demonstrationsvorhaben - energiegerechte Sanierung - IST-ZUSTAND Jahnstraße 8-10 Seite 17098 Friedland (Mecklemburg/Vorpommern) 1 2-7 8-9 Wärmebedarfsausweis EnDiag Ausfertigung 25.03.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Ist-Zustand Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland Arbeitsblatt WS95 Wärmeströme Seite 1/9 Erfassung der Wärmeströme Bauteilverfahren Bauteilart Bauteile Einbauort - Bauteil - Hüllfächenverfahren k-WERT W/m²K Max. zul. k-Wert W/m²K 319,86 55,53 319,86 61,20 138,54 138,54 0,70 0,84 0,70 0,78 0,64 0,64 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 224,71 46,80 224,71 47,67 88,50 88,50 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 224,71 46,80 224,71 47,67 88,50 88,50 Fläche m² A*k W/K Abminderungsfaktor A*k*f W/K W Außenwand AW 01 AW 11 AW 01 AW 12 AW 02 AW 02 Nordfassade Nordfassade Südfassade Südfassade Giebel Ost Giebel West F Außenfenster, Fenstertüren, Dachfenster AF 01 AF 11 AT 01 AF 02 AF 02 Nordfassade Treppenhaus Nord Hauseingangstür Nord Südfassade Südfassade 87,48 15,66 9,45 87,48 19,44 2,41 2,48 2,50 1,51 1,51 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 210,73 38,88 23,63 131,80 29,29 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 210,73 38,88 23,63 131,80 29,29 D Dach- und Dachdeckenflächen G Gebäudegrundflächen DE 01 Oberste Geschoßdecke 538,96 0,85 0,22 458,82 0,8 367,06 FB 01 Kellerdecke 538,96 0,87 0,35 469,30 0,5 234,65 AB Flächen zu Gebäudeteilen mit niedr. Temp. DL Deckenflächen nach unten gegen Außenluft Wärmeübertragende Umfassungsfläche 2330,98 Geometrische Randbedingungen 2083,34 1756,93 Randbedingungen der Berechnung Umfassungsfläche [m²] Beheiztes Volumen [m³] Anrechenbares Luftvolumen [m³] Gebäudenutzfläche [m²] Verhältnis A/V [m²/m³] 2330,98 6036,36 4829,09 1931,64 0,386 Jahres-Heizwärmebedarf + Transmissionswärmebedarf *) + Lüftungswärmebedarf kWh/a 132824 99302 kWh/m³a 22,00 16,45 kWh/m²a 68,76 51,41 48291 183835 8,00 30,45 25,00 95,17 - Nutzbare interne Wärmegewinne = Vorhandener Jahres-Heizwärmebedarf Abminderungsfaktor Wärmebedarf Gradstundenzahl [kKh] Luftwechsel [1/h] Abminderungsfaktor Lüftung Spez. interne Wärmegewinne [kWh/m³a] *) mit passiven Sonnenstrahlungsgewinnen Nachweis des Jahres-Heizwärmebedarfs Maximal zulässig Berechnet [kWh/m³a] oder [kWh/m²a] 30,45 95,17 20,51 [kWh/m³a] =< 0,9 84 0,8 1,0 8,0 oder 64,09 [kWh/m²a] EnDiag Ausfertigung: 25.03.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Ist-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 2/9 Bauteil Bezeichnung AW 01 Außenwandplatte 1 (6,0 x 2,8 m) Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 260 120 80 60 260 1,630 0,045 1,630 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 91,50 2350 17,8 16,5 0,074 20 16,5 -13,7 1,778 2350 -13,7 -14,3 0,037 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 6,2 1,630 2350 -1,6 1,630 2350 -6,8 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,888 8,50 -1,6 -6,8 -10,8 0,074 0,049 0,037 0,160 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 440 1694 0,703 EnDiag Ausfertigung: 25.03.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Ist-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 3/9 Bauteil Bezeichnung AW 11 Außenwandplatte 2 (2,4 x 2,8 m) Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 260 120 80 60 260 1,630 0,045 1,630 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 86,00 2350 17,8 16,5 0,074 20 16,5 -13,7 1,778 2350 -13,7 -14,3 0,037 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 6,2 1,630 2350 -1,6 1,630 2350 -6,8 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,888 14,00 -1,6 -6,8 -10,8 0,074 0,049 0,037 0,160 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 451 1733 0,843 EnDiag Ausfertigung: 25.03.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Ist-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 4/9 Bauteil Bezeichnung AW 12 Außenwandplatte 3 (2,4 x 2,8 m) Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 260 120 80 60 260 1,630 0,045 1,630 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 88,50 2350 17,8 16,5 0,074 20 16,5 -13,7 1,778 2350 -13,7 -14,3 0,037 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 6,2 1,630 2350 -1,6 1,630 2350 -6,8 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,888 11,50 -1,6 -6,8 -10,8 0,074 0,049 0,037 0,160 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 446 1716 0,779 EnDiag Ausfertigung: 25.03.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Ist-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 5/9 Bauteil Bezeichnung AW 02 Giebelaußenwand Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 260 120 80 60 260 1,630 0,045 1,630 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 94,00 2350 17,8 16,5 0,074 20 16,5 -13,7 1,778 2350 -13,7 -14,3 0,037 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 6,2 1,630 2350 -1,6 1,630 2350 -6,8 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,888 6,00 -1,6 -6,8 -10,8 0,074 0,049 0,037 0,160 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 436 1676 0,639 EnDiag Ausfertigung: 25.03.97 Objekt: Ort: Sanierung Wohngebäude - Ist-Zustand Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland Bauteil Bezeichnung DE 01 Oberste Geschoßdecke Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen 1 Rohdecke 2 Mineralwolle 3 HWL 4 Estrich 5 6 7 8 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,080 Dicke Lambda mm W/mK 140 1,630 20 0,048 40 0,093 40 1,250 Bauteil Bezeichnung FB 01 Kellerdecke Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,170 0,170 Lambda Dicke mm W/mK 5 0,075 50 0,750 1 0,170 28 0,048 140 1,630 Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 gesamt Arbeitsblatt K k-Wert-Ermittlung Seite 6/9 Schicht Schichtenaufbau von innen nach außen Spannteppich Fließanhydrit-Estrich Dachpappe Mineralwolle Rohdecke Dicke [mm] Bauteil Bezeichnung IW1 Treppenhaus-Innenwand Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen 1 Gipskartonplatte 2 Mineralwollplatte 3 Betonwand 4 5 6 7 8 gesamt Dicke [mm] 240 224 ta [°C] -12 Temperatur [°C] innen außen 16,5 14,1 14,1 2,8 2,8 -8,9 -8,9 -9,8 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] ti [°C] 20 Dichte kg/m³ 650 1400 1200 20 2350 ta [°C] 10 Temperatur [°C] innen außen 18,5 17,9 17,9 17,4 17,4 17,3 17,3 12,2 12,2 11,5 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,130 Lambda Dicke mm W/mK 12,5 0,210 14 0,048 150 1,630 177 ti [°C] 20 Dichte kg/m³ 2350 20 350 2100 ti [°C] 20 Dichte kg/m³ 900 20 2350 ta [°C] 10 Temperatur [°C] innen außen 18,2 17,3 17,3 13,2 13,2 11,8 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] R m²K/W 0,086 0,417 0,430 0,032 0,965 427 1781 0,851 R m²K/W 0,067 0,067 0,006 0,583 0,086 0,808 404 1804 0,871 R m²K/W 0,060 0,292 0,092 0,443 364 2062 1,422 EnDiag Arbeitsblatt F Objekt: Sanierung Wohngebäude - Ist-Zustand Ausfertigung: 25.03.97 Ort: Fenster/Türen Seite 7/9 Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland Koeffizienten der solaren Wärmegewinne Orientierung Horizontal (bis 15 Grad) Nord Ost Süd West Öffnungschließende Bauteile Nr. Name Beschreibung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 AF 01 AF 02 AF 11 AT 01 Thermofenster Thermofenster Thermofenster Haustür Himmelsrichtung Nord Süd Nord Nord k-Wert Fenster W/m²K 3,00 3,00 3,00 2,50 Rahmenanteil 0,20 0,20 0,30 1,00 W/m²K 1,65 0,95 1,65 2,40 1,65 EnergieGewinndurchlaßgrad koeffizient W/m²K 0,70 0,95 0,70 2,40 0,70 0,95 0,95 äquivalenter k-Wert W/m²K 2,41 1,51 2,48 2,50 Wärmebedarfsausweis nach § 12 Wärmeschutzverordnung - Gebäude mit normalen Innentemperaturen - Gebäude- und Anlagenbeschreibung Art d. Gebäudes: Wohngebäude Lage: Seiten-Reihenhaus Anzahl Geschosse: 4 Anzahl Nutzungseinheiten: 30 beheiztes Volumen [m³]: 6.036,36 Umfassungsfläche [m²]: 2.330,98 Verhältnis A/V [1/m]: 0,39 Gebäudenutzfläche [m²]: 1.931,64 Wohnfläche (§44 Abs. 1 II. BV): 1.739,46 Hauptnutzfläche (DIN 277): Nord 0,23 Ost Süd 0,22 West Glasvorbau Keiner Heizungsart: Luftheizung Kühlungsart: Keine Lüftungsart: Zu- und Abluftanlage Wärmerückgewinnung: Kreuzstrom-WT Wärmerückgewinnungsgrad: 0,8 Solarkollektoreinsatz: Solar-Luft-Kollektor Wärmepumpeneinsatz: Keine Fensterflächenanteil: Hinweis: Die Angabe der Wohnfläche und Hauptnutzfläche ist optional und alternativ. Nachweis nach Anlage 1 Ziffer 1, 6 und 7 Wärmeschutzverordnung - WärmeschutzV vom 16. August 1994 nachzuweisender Kennwert spezifischer Jahres-Heizwärmebedarf 1) des Gebäudes Wärmedurchgangskoeffizient der Außenbauteile 11) maximal zulässig berechnet 20,51 64,09 10,15 31,71 kWh/(m³ * a) kWh/(m² * a) Wand Fenster ²) W/(m² * K) Dach Grundfl. 0,50 0,70 0,22 0,35 W/(m² * K) 0,35 W/(m² * K) k-Wand W/(m² * K) 1,50 Wärmedurchgangskoeffizient von Außenbauteilen mit Flächenheizungen Wärmedurchgangskoeffizient von Außenwänden im Bereich von Heizkörpern Wärmedurchgangskoeffizient von Fenstern vor Heizkörpern Sommerlicher Wärmeschutz bei großflächigen Verglasungen oder Raumkühlung g*f 0,25 1) Der berechnete Jahres-Wärmebedarf darf den in Abhängigkeit vom Verhältnis A/V geforderten Wert nicht überschreiten. Er ist entweder auf das beheizte Volumen oder auf die aus diesem Volumen abgeleitete Nutzfläche zu beziehen. Für kleine Wohngebäude mit bis zu zwei Vollgeschossen und nicht mehr als 3 Wohnungen darf der Nachweis auch über den k-Wert der Außenbauteile geführt werden. 2) Im äquivalenten Wärmedurchgangswert der Fenster sind die Wärmegewinne durch Sonneneinstrahlung berücksichtigt. Nutzungsspezifischer Jahres-Heizwärmebedarf Jahres-Heizwärmebedarf des Gebäudes insgesamt kWh/a 61.251,74 nutzflächenbezogener Jahres-Heizwärmebedarf des Gebäudes kWh/(m² * a) 35,21 Hinweis: Dem flächenbezogenen Wert aus dem Nachweis zur Wärmeschutzverordnung liegt eine aus dem Gebäudevolumen direkt abgeleitete Fläche zugrunde, die in Abhängigkeit von der Nutzung und Größe des Gebäudes von der tatsächlichen Gebäudenutzfläche abweicht. Bei Angabe (optional) der Wohnfläche nach § 44 Abs. 1 II. BV (Wohnungsnutzung) oder der Hauptnutzfläche nach DIN 277 (bei anderen Nutzungen) wird hier ein auf diese Flächen bezogener Wert des Jahres-Heizwärmebedarfes ausgewiesen. Hinweis zu den Grundlagen dieses Wärmebedarfsausweises Die vorstehenden Werte des Jahres-Heizwärmebedarfes geben vorrangig Anhaltspunkte für die vergleichende Beurteilung der energetischen Qualität von Gebäuden. Diese Werte werden unter einheitlichen Randbedingungen ermittelt, die durch die Wärmeschutzverordnung vorgegeben sind (z.B. meteorologische Daten, bestimmte Annahmen über nutzbare interne Wärmegewinne und den Luftwechsel). Insoweit, wegen des nicht einbezogenen Wirkungsgrades der Heizungsanlage und wegen der im Einzelfall unterschiedlichen Nutzergewohnheiten kann der tatsächliche Heizenergieverbrauch aus dem Jahres-Heizwärmebedarf nur bedingt abgeleitet werden. Die vorstehenden Werte des Jahres-Heizwärmebedarfs können darüberhinaus nur dann zutreffen, wenn die Dichtheitsanforderungen und die übrigen Anforderungen der Wärmeschutzverordnung erfüllt werden. Ausfertigung: Forschungsgesellschaft BAU UND UMWELT GmbH Rießerseestraße 10 12527 Berlin Tel.: (030) 67 994 850 Fax: (030) 67 994 719 Datum Änderungen: Datum A B Anlagen: Energiebilanz k-Wertermittlung der Bauteile Grafische Ergebnisse Unterschrift Bauherr: Unterschrift Bauvorhaben:Demonstrationsvorhaben - energiegerechte Sanierung Sanierungslösung Jahnstraße 8-10 Seite 17098 Friedland (Mecklemburg/Vorpommern) 1 2-9 10 - 11 Wärmebedarfsausweis EnDiag Ausfertigung 25.09.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland Arbeitsblatt WS95 Wärmeströme Seite 1/11 Erfassung der Wärmeströme Bauteilverfahren Bauteilart Bauteile Einbauort - Bauteil W Außenwand F Außenfenster, Fenstertüren, Dachfenster D Dach- und Dachdeckenflächen G Gebäudegrundflächen Hüllfächenverfahren Fläche m² k-WERT W/m²K Max. zul. k-Wert W/m²K A*k W/K Abminderungsfaktor A*k*f W/K AW01 AW11 AW01 AW12 AW13 AW14 AW02 AW02 AF01 AF11 AT01 AF02 AF02 AF02 AF02 Nordfassade Nordfassade Südfassade Südfassade Südfassade Südfassade Giebel Ost Giebel West Nordfassade Treppenhaus Nord Hauseingangstür Nord Südfassade Südfassade Südfassade Südfassade 319,86 55,53 79,97 40,80 239,90 20,40 138,54 138,54 87,48 15,66 9,45 21,87 12,96 65,61 6,48 0,20 0,19 0,20 0,19 0,22 0,20 0,19 0,19 0,71 0,78 1,20 -0,19 -0,19 -0,19 -0,19 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 63,88 10,77 15,97 7,83 52,09 4,17 25,95 25,95 62,01 12,26 11,34 -4,23 -2,51 -12,68 -1,25 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 63,88 10,77 15,97 7,83 52,09 4,17 25,95 25,95 62,01 12,26 11,34 -4,23 -2,51 -12,68 -1,25 DE02 oberste Geschossdecke 538,96 0,20 0,22 106,86 0,8 85,49 FB01 Fußboden zum Keller 538,96 0,29 0,35 156,94 0,5 78,47 AB Flächen zu Gebäudeteilen mit niedr. Temp. DL Deckenflächen nach unten gegen Außenluft Wärmeübertragende Umfassungsfläche 2330,98 Geometrische Randbedingungen 535,34 435,50 Randbedingungen der Berechnung Umfassungsfläche [m²] Beheiztes Volumen [m³] Anrechenbares Luftvolumen [m³] Gebäudenutzfläche [m²] Verhältnis A/V [m²/m³] 2330,98 6036,36 4829,09 1931,64 0,386 Jahres-Heizwärmebedarf + Transmissionswärmebedarf *) + Lüftungswärmebedarf kWh/a 32924 64546 kWh/m³a 5,45 10,69 kWh/m²a 17,04 33,42 36218 61252 6,00 10,15 18,75 31,71 - Nutzbare interne Wärmegewinne = Vorhandener Jahres-Heizwärmebedarf Abminderungsfaktor Wärmebedarf Gradstundenzahl [kKh] Luftwechsel [1/h] Abminderungsfaktor Lüftung Spez. interne Wärmegewinne [kWh/m³a] *) mit passiven Sonnenstrahlungsgewinnen Nachweis des Jahres-Heizwärmebedarfs Maximal zulässig Berechnet [kWh/m³a] oder [kWh/m²a] 10,15 31,71 20,51 [kWh/m³a] =< 0,9 84 0,8 0,65 6,0 oder 64,09 [kWh/m²a] EnDiag Ausfertigung: 25.09.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 2/11 Bauteil Bezeichnung AW 01 Außenwandplatte 1 (6,0 x 2,8 m) Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmung 5 Warmer Luftkanal 6 Wärmedämmverbundsystem 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 120 380 120 80 60 120 380 120 80 60 10 50 60 380 1,630 0,045 1,630 0,035 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 70,00 2350 19,2 18,7 0,074 20 18,7 7,4 1,778 2350 7,4 7,1 0,037 30 7,1 -14,7 3,429 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 18,8 1,630 2350 18,1 1,630 2350 17,6 0,035 30 17,3 8,50 18,1 17,6 17,3 -14,6 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 19,0 0,045 20 18,4 1,630 2350 4,0 0,025 30 3,7 1 0,5 0,035 30 -0,9 21,50 18,4 4,0 3,7 0,5 -0,9 -14,7 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 5,317 0,074 0,049 0,037 3,429 3,588 0,074 1,778 0,037 0,400 0,170 1,714 4,173 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 444 1168 0,200 EnDiag Ausfertigung: 25.09.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 3/11 Bauteil Bezeichnung AW 11 Außenwandplatte 2 (2,4 x 2,8 m) Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 120 380 120 80 60 120 380 1,630 0,045 1,630 0,035 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 86,00 2350 19,2 18,7 0,074 20 18,7 7,4 1,778 2350 7,4 7,1 0,037 30 7,1 -14,7 3,429 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 18,8 1,630 2350 18,1 1,630 2350 17,6 0,035 30 17,3 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 5,317 14,00 18,1 17,6 17,3 -14,6 0,074 0,049 0,037 3,429 3,588 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 454 1196 0,194 EnDiag Ausfertigung: 25.09.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 4/11 Bauteil Bezeichnung AW 12 Außenwandplatte 3 (2,4 x 2,8 m) Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 120 380 120 80 60 120 380 1,630 0,045 1,630 0,035 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 88,50 2350 19,2 18,7 0,074 20 18,7 7,4 1,778 2350 7,4 7,1 0,037 30 7,1 -14,7 3,429 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 18,8 1,630 2350 18,1 1,630 2350 17,6 0,035 30 17,3 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 5,317 11,50 18,1 17,6 17,3 -14,6 0,074 0,049 0,037 3,429 3,588 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 450 1183 0,192 EnDiag Ausfertigung: 25.09.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 5/11 Bauteil Bezeichnung AW 13 Außenwandplatte 1 (6,0 x 2,8 m) Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmung 5 Warmer Luftkanal 6 Wärmedämmverbundsystem 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 Kalter Luftkanal 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 120 380 120 80 60 120 380 120 80 60 10 50 60 380 120 80 60 50 70 380 1,630 0,045 1,630 0,035 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 53,30 2350 19,2 18,7 0,074 20 18,7 7,4 1,778 2350 7,4 7,1 0,037 30 7,1 -14,7 3,429 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 18,8 1,630 2350 18,1 1,630 2350 17,6 0,035 30 17,3 8,50 18,1 17,6 17,3 -14,6 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 19,0 0,045 20 18,4 1,630 2350 4,0 0,025 30 3,7 1 0,5 0,035 30 -0,9 21,50 18,4 4,0 3,7 0,5 -0,9 -14,7 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 18,7 0,045 20 18,0 1,630 2350 0,1 0,035 30 -0,2 20,000 1 -14,6 16,70 18,0 0,1 -0,2 -14,6 -14,6 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 5,317 0,074 0,049 0,037 3,429 3,588 0,074 1,778 0,037 0,400 0,170 1,714 4,173 0,074 1,778 0,037 1,429 0,004 3,320 443 1167 0,217 EnDiag Ausfertigung: 25.09.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 6/11 Bauteil Bezeichnung AW 14 Außenwandplatte 3 (2,4 x 2,8 m) Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmung 5 Warmer Luftkanal 6 Wärmedämmverbundsystem 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 120 380 120 80 60 120 380 120 80 60 10 50 60 380 1,630 0,045 1,630 0,035 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 62,30 2350 19,2 18,7 0,074 20 18,7 7,4 1,778 2350 7,4 7,1 0,037 30 7,1 -14,7 3,429 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 18,8 1,630 2350 18,1 1,630 2350 17,6 0,035 30 17,3 11,50 18,1 17,6 17,3 -14,6 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 19,0 0,045 20 18,4 1,630 2350 4,0 0,025 30 3,7 1 0,5 0,035 30 -0,9 26,20 18,4 4,0 3,7 0,5 -0,9 -14,7 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 5,317 0,074 0,049 0,037 3,429 3,588 0,074 1,778 0,037 0,400 0,170 1,714 4,172 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 449 1182 0,204 EnDiag Ausfertigung: 25.09.97 Objekt: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Arbeitsblatt Km Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 7/11 Bauteil Bezeichnung AW 02 Giebelaußenwand Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen A1 Teilbereich 1 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Mineralwolle - Dämmschicht 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A2 Teilbereich 2 des Bauteiles 1 Beton - Tragschicht 2 Beton - Steg 3 Beton - Wetterschutzschale 4 Wärmedämmverbundsystem 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A3 Teilbereich 3 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A4 Teilbereich 4 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] A5 Teilbereich 5 des Bauteiles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,040 Dicke Lambda mm W/mK 120 80 60 120 380 120 80 60 120 380 1,630 0,045 1,630 0,035 ti [°C] ta [°C] 20 -15 Dichte Temperatur [°C] R kg/m³ innen außen m²K/W Flächenanteil [%] 94,00 2350 19,2 18,7 0,074 20 18,7 7,4 1,778 2350 7,4 7,1 0,037 30 7,1 -14,7 3,429 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 1,630 2350 18,8 1,630 2350 18,1 1,630 2350 17,6 0,035 30 17,3 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] 5,317 6,00 18,1 17,6 17,3 -14,6 0,074 0,049 0,037 3,429 3,588 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächenanteil [%] Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] 439 1156 0,187 EnDiag Ausfertigung: 25.09.97 Objekt: Ort: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Arbeitsblatt K1 Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland k-Wert-Ermittlung Seite 8/11 Bauteil Bezeichnung DE01 Oberste Geschossdecke Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen 1 Estrich 2 HWL 3 Rohdecke 4 Styropor 5 6 7 8 gesamt Dicke [mm] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,080 Lambda Dicke mm W/mK 40 1,250 40 0,093 140 1,630 150 0,035 Bauteil Bezeichnung FB01 Kellerdecke Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,170 0,170 Lambda Dicke mm W/mK 5 0,075 50 0,750 1 0,170 28 0,048 140 1,630 80 0,035 Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 gesamt Schicht Schichtenaufbau von innen nach außen Spannteppich Fließanhydritestrich Dachpappe Mineralwolle Rohdecke Styropor Dicke [mm] Bauteil Bezeichnung DE02 Decke zum Drempel Schicht Nr. Schichtenaufbau von innen nach außen 1 Estrich 2 HWL 3 Rohdecke 4 5 6 7 8 gesamt Dicke [mm] 370 304 ta [°C] -12 Temperatur [°C] innen außen 19,2 19,0 19,0 16,2 16,2 15,7 15,7 -11,5 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] ti [°C] 20 Dichte kg/m³ 650 1400 1200 20 2350 30 ta [°C] 10 Temperatur [°C] innen außen 19,5 19,3 19,3 19,1 19,1 19,1 19,1 17,4 17,4 17,2 17,2 10,5 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] Ri [m²K/W] Ra [m²K/W] 0,130 0,080 Lambda Dicke mm W/mK 40 1,250 40 0,093 140 1,630 220 ti [°C] 20 Dichte kg/m³ 2100 350 2350 30 ti [°C] 20 Dichte kg/m³ 2100 350 2350 ta [°C] -102 Temperatur [°C] innen außen -0,9 -6,1 -6,1 -75,3 -75,3 -89,1 Wärmedurchlaßwiderstand [m²K/W] Flächengewicht gesamt [kg/m²] Dichte des Bauteils [kg/m³] Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²K] R m²K/W 0,032 0,430 0,086 4,286 4,834 432 1166 0,198 R m²K/W 0,067 0,067 0,006 0,583 0,086 2,286 3,094 406 1337 0,291 R m²K/W 0,032 0,430 0,086 0,548 427 1941 1,319 EnDiag Objekt: Sanierung Wohngebäude - Soll-Zustand Ausfertigung: 25.09.97 Ort: Jahnstraße 8-10, 17098 Friedland Arbeitsblatt F1 Fenster/Türen Seite 9/11 Koeffizienten der solaren Wärmegewinne Orientierung W/m²K Horizontal (bis 15 Grad) 1,65 Nord 0,95 Ost 1,65 Süd 2,40 West 1,65 Öffnungschließende Bauteile Nr. Name Beschreibung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 AF01 AF02 AF11 AT01 Thermofenster Thermofenster Thermofenster Haustür Himmelsrichtung Nord Süd Nord Nord k-Wert Fenster W/m²K 1,30 1,30 1,30 1,20 RahmenEnergieGewinnanteil durchlaßgrad koeffizient W/m²K 0,20 0,70 0,95 0,20 0,70 2,40 0,30 0,70 0,95 1,00 0,95 äquivalenter k-Wert W/m²K 0,71 -0,19 0,78 1,20
