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Das energieeffiziente Gebäude –
Passivhaus
Abstract
In dieser Lerneinheit wird das Passivhaus im Detail dargestellt. Von der Planung bis hin zur
Qualitätssicherung werden alle wichtigen Aspekte behandelt und Zusammenhänge erklärt. Die
einzelnen Bauteile eines Passivhauses werden beschrieben. Die Bedeutung von Wärmebrücken
und der luftdichten Ebene wird erläutert, und Praxishinweise dafür werden gegeben.
Lernziele
Schülerinnen und Schüler können nach dieser Lerneinheit:
1

Aspekte des Passivhauskonzeptes benennen

Bauliche Maßnahmen erklären, durch die solare Gewinne optimiert werden können

Bedeutung von Planungskriterien wie Verschattung, Fenstergröße und -ausrichtung
erklären

Die Bedeutung des Flächen-Volumen-Verhältnisses für ein Gebäude erklären

Wärmebrückenarten benennen

Bedeutung von Wärmebrücken in der Planungs- und Baupraxis erläutern

Die Notwendigkeit einer luftdichten Hülle argumentieren sowie die Problembereiche
und qualitätssichernden Maßnahmen erläutern

Die Bedeutung einer Komfortlüftung erklären
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
Inhalt
Abstract............................................................................................................................................... 1
Lernziele .............................................................................................................................................. 1
1.
Einleitung .................................................................................................................................... 4
2.
Planung eines Passivhauses ......................................................................................................... 4
2.1
Wie beeinflussen das Grundstück, Gebäudeausrichtung sowie Form und die
Raumaufteilung den Gebäudeenergiebedarf? ................................................................................. 5
3.
2.2
Windbelastung .................................................................................................................... 5
2.3
Welche Form ist besonders günstig für ein Passivhaus? ....................................................... 5
2.4
Auswirkung der Form und Ausrichtung auf die solaren Gewinne ......................................... 7
2.5
Wie sollten die Räume in einem Passivhaus in Mitteleuropa angeordnet sein? .................... 7
Gebäudehülle ............................................................................................................................ 10
3.1
4.
5.
Wand ................................................................................................................................. 10
3.1.1
Außenwände aus Holzkonstruktionen ........................................................................... 10
3.1.2
Außenwände aus Massivbaustoffen ...............................................................................11
3.2
Dach .................................................................................................................................. 12
3.3
Bodenplatte und Kellerdecke............................................................................................. 12
3.4
Fenster im Passivhaus – wie dimensioniere ich richtig? .......................................................13
3.5
Sommerlicher Wärmeschutz und Verschattungssysteme .................................................. 14
3.5.1
Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes im gemäßigten Klima ........................ 14
3.5.2
Natürlicher Sonnenschutz ............................................................................................. 15
3.5.3
Konstruktiver Sonnenschutz .......................................................................................... 16
Was ist eine Wärmebrücke und welche Bedeutung hat sie? ........................................................17
4.1
Erfassung der Wärmebrücken bei der energetischen Berechnung ......................................17
4.2
Wärmebrückenarten.......................................................................................................... 18
4.3
Planungs- und Baupraxis in Mitteleuropa........................................................................... 18
4.4
Planungshilfen – Wärmebrückenvermeidung .................................................................... 19
Wie plane ich die „luftdichte Ebene“? ........................................................................................ 20
5.1
Welche Vorteile bringt die hohe Luftdichtheit? .................................................................. 20
5.2
Planungsgrundsätze für Luftdichtheit................................................................................ 21
5.3
Welche Problembereiche sind zu berücksichtigen? ............................................................ 22
5.4
Blower-Door-Test .............................................................................................................. 22
6.
Lüftung...................................................................................................................................... 23
7.
Gebäudetechnik im Passiv- und Plus-Energie-Haus ................................................................... 25
8.
Abbildungsverzeichnis ............................................................................................................... 26
2
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
9.
10.
Tabellenverzeichnis ................................................................................................................... 26
Impressum............................................................................................................................. 27
3
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
1. Einleitung
Ziel des Passivhaus-Standards, der vom Passivhaus Institut in Darmstadt definiert wurde, ist
es, ein Gebäude zu planen, das derart wenig Energie für die Heizung benötigt, dass man auf
eine herkömmliche Heizungsanlage verzichten kann.
Um diesen Standard messbar zu machen, wurden folgende Werte festgelegt, die ein
Gebäude erfüllen muss, um als Passivhaus bezeichnet zu werden:

Jährlicher Heizwärmebedarf in Bezug auf die Wohnfläche von maximal
15 kWh/m²a oder Begrenzung der Heizlast auf ≤ 10 W/m²

Gesamter Primärenergiebedarf von maximal 120 kWh/m²a
2. Planung eines Passivhauses
Gebäude werden immer mehr zu komplexen Gesamtkonstruktionen, umso wichtiger ist
daher die Planungsphase. Bei komplexen Bauvorhaben besteht die Notwendigkeit für ein
umfangreicheres Team, z. B. bestehend aus ArchitektIn, BauphysikerIn, FachplanerInnen für
Energie, Statik, Schall- und Brandschutz, Gebäudetechnik (Heizung, Sanitär, Lüftung,
Elektro), Freiflächen etc. Bei dieser Art von Planung spricht man von einer integralen
Planung.
Bei der Auswahl des Teams sollten zumindest folgende drei Dinge bedacht werden:
1. dass alle Kompetenzen verfügbar sind,
2. dass die Anzahl der Beteiligten möglichst niedrig gehalten wird,
3. dass klare Strukturen für die Zusammenarbeit gegeben sind.
Bei einem Einfamilienhaus wird es in den meisten Fällen nicht notwendig sein, ein größeres
Planungsteam zusammenzustellen.
Folgende Planungskriterien muss das Planungsteam bei einem Passivhaus beachten:
Planungskriterium
Wichtige Stichworte
Grundstücks- und
Gebäudeausrichtung
Südlage und südseitige Ausrichtung; Vermeiden von
Verschattung
Kompaktheit
Erreichen eines möglichst günstigen A/V-Verhältnisses;
günstige Gebäudegeometrie, angemessene Gebäudetiefe
Fensterausrichtung
Solare Gewinne, sommerlicher Wärmeschutz, Vermeiden von
Überhitzung
Raumaufteilung
Raumtiefe, natürliche Belichtung, Schallschutz
Sonnenschutz
Natürlicher / konstruktiver / aktiver Sonnenschutz
Bauteilkonstruktion
Hocheffiziente U-Werte, Wärmebrückenfreiheit
Luftdichtheit
Einfache Anschlusslösungen, wenige Bauteilübergänge,
Detailplanung
Tabelle 1: Überblick zu den Planungskriterien für Passivhäuser
4
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
2.1 Wie beeinflussen das Grundstück, Gebäudeausrichtung sowie Form und die
Raumaufteilung den Gebäudeenergiebedarf?
Jedes Gebäude steht auf einem Grundstück und wird durch die Umgebung und die
Bedingungen auf diesem Grundstück beeinflusst. Dies können Verschattungen durch
Nachbarbebauungen, Windbelastung etc. sein.
Berücksichtigt man diese Punkte in Bezug auf die Gebäudeausrichtung und -platzierung auf
dem Grundstück, können bereits wichtige Einsparungspotenziale genutzt werden.
Im Folgenden werden die einzelnen Punkte detailliert behandelt.
2.2 Windbelastung
Windige Standorte haben in der kalten Jahreszeit eine negative Auswirkung auf die
erforderliche Heizenergie, da das Gebäude durch die vorbeiströmende kalte Luft schneller
auskühlt. Der Unterschied ist bei Standardgebäuden beträchtlich, aber auch für
hocheffiziente Gebäude kann ein Mehrverbrauch von 2–3 kWh/m²a gegeben sein.
In windreichen Gegenden kann durch einen (natürlichen oder gebauten) Windschutz die
Luftströmung deutlich verringert und damit Heizenergie eingespart werden.
Abbildung 1: Windbarriere durch natürlichen Baum- und Strauchbestand (Quelle: Stefan Prokupek,
GrAT)
2.3 Welche Form ist besonders günstig für ein Passivhaus?
Je kompakter ein Gebäude ausgeführt wird, desto einfacher lässt sich ein
energieeffizienter Standard realisieren. Parameter sind z. B. Gebäudetiefe, Geschoßigkeit
und der Verzicht auf Versprünge.
Einen wichtigen Einfluss auf den Energiebedarf eines Gebäudes hat das FlächenVolumen-Verhältnis (abgekürzt A/V-Verhältnis).
Dieses A/V-Verhältnis gibt an, wie viel Fläche A (Wand-, Decken-, Dach- und Fensterfläche)
im Verhältnis zum Gebäudevolumen V und damit zur dabei erzielten Wohnfläche erreicht
wird.
Je größer im Verhältnis die Oberfläche ausfällt, also je höher der Wert für A/V ist, umso
höher ist der Heizenergiebedarf pro m² Wohn-/ Nutzfläche bei gleichen
Effizienzmaßnahmen. Je kompakter gebaut wird, umso kostengünstiger ist der Bau eines
Gebäudes, unter anderem weil die Anforderungen an die Dämmstärken dann nicht so streng
sind.
5
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
Größere Gebäude weisen ein geringeres und somit günstigeres A/V-Verhältnis auf als
kleinere Gebäude. Sehr kleine Einfamilienhäuser benötigen einen sehr hohen
Wärmeschutz, um den Heizwärmebedarf unter 15 kWh/m²a einhalten zu können.
Baukörper mit einfacher geometrischer Form, z. B. Quader oder Würfel, haben weniger
Fläche im Vergleich zum Volumen und weisen daher ein günstigeres A/V-Verhältnis auf als
solche mit vielen Vorsprüngen, Erkern und Gaupen.
Die folgenden Skizzen zeigen unterschiedliche (Gebäude-)Formen und die jeweilige
„Kompaktheit“ in Bezug auf das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen (A/V-Verhältnis).
Abbildung 2: Links: Kugelform (< 0,3); Mitte: Würfel (ca. 0,5), rechts: großer Oberflächenanteil (> 0,8)
(Quelle: Stefan Prokupek, GrAT)
Für Einfamilienhäuser liegen typische A/V-Werte zwischen 0,7 und 1,0, große Bauten
erreichen niedrige Werte von bis zu 0,2. Für Passivhäuser (Einfamilienhäuser) sollten die
Werte möglichst unter 0,8 liegen. Ein höheres A/V-Verhältnis muss durch etwas höhere
Dämmdicken ausgeglichen werden, um den geforderten Heizenergiekennwert von
15 kWh/m²a zu erreichen.
Abbildung 3: S-HOUSE Böheimkirchen (Quelle: GrAT)
Das S-HOUSE in Niederösterreich liegt auf einem Grundstück mit leicht nach Süden und
nach Osten abfallendem Gelände. Das Gebäude ist mit der Längsseite nach Süden
ausgerichtet. Im Querschnitt ist es annähernd quadratisch. Der Bruttorauminhalt (umbauter
Raum) beträgt ca. 1.200 m³. Durch die einfache Formgebung sowie das große umbaute
Volumen erreicht das S-HOUSE einen für den Passivhaus-Standard geeigneten A/V-Wert
von 0,6.
6
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
2.4 Auswirkung der Form und Ausrichtung auf die solaren Gewinne
Neben einem günstigen A/V-Verhältnis gilt es beim Entwurf eine Lösung zu finden, die zu
einer guten solaren Nutzung führt.
Eine Möglichkeit ist, dass bei einem Baukörper mit einer eher geringere Gebäudetiefe alle
relevanten Aufenthaltsräume direkt nach Süden ausgerichtet werden.
Sehr gute Wärmedämmung
Solarkollektor
[optional]
DreischeibenWärmeschutzverglasung
Zuluft
Abluft
Frischluft
Zuluft
Abluft
Fortluft
Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung
Erdwärmetauscher
Abbildung 4: Passivhaus mit Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung (Quelle: Passivhaus Institut;
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Passive_house_scheme_1.svg, bearbeitet)
2.5 Wie sollten die Räume in einem Passivhaus in Mitteleuropa angeordnet sein?
Durch die Anordnung der Räume können Energieeinsparungen erzielt werden.
Folgende Punkte können dabei von Bedeutung sein:
7

Ausrichtung: Aufenthaltsräume sollten möglichst auf der Südseite positioniert
werden, um die Wärme durch die Sonne (direkte passive Solargewinne) nutzen
zu können.

Zonierung: Da die Temperatur innerhalb der thermischen Hülle sehr ausgewogen
ist, können in Passivhäusern keine großen Temperaturunterschiede erzielt
werden. Wird die Restheizwärme jedoch gezielt in einen Raum geführt, z. B. am
frühen Abend in das Wohnzimmer, stellt sich für einige Stunden eine erhöhte
Temperatur ein, die sich während der folgenden Nacht zum Teil auf das
Gesamtgebäude überträgt. Auf diesem Weg kann in abgetrennten
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
Schlafzimmern auch in Passivhäusern eine Temperatur von 18 bis 19 °C gehalten
werden, während im Wohnbereich 20 bis 21 °C herrschen.

Belichtung: Durch eine gezielte Anordnung von Räumen zur gewünschten
Himmelsrichtung können tageszeitliche Nutzungen mit Sonnenlicht begünstigt
werden. Wichtig dafür ist, dass die Fenster einen möglichst günstigen
Einstrahlwinkel ermöglichen, d. h. die Fenster sollten möglichst bis unter die
Decke reichen.

Belüftung: Eine sinnvolle Zuordnung von Zulufträumen, Überströmbereichen
und Ablufträumen führt zu einer sinnvollen Lüftungsauslegung mit möglichst
geringen Luftvolumina im Lüftungsbetrieb.

Belichtung von innenliegenden Räumen: Verglaste Trennwände oder Fenster zu
innenliegenden Räumen mit geringem Lichtbedarf, wie z. B. Nebenräumen oder
Fluren, ermöglichen direkte Beleuchtung von Bereichen, die sonst ausschließlich
mit Kunstlicht beleuchtet werden können.
Beispiel 1:
Verglaste Innenwände in der Nord-Süd-Achse eines Gebäudes lassen das natürliche
Tageslicht weit ins Gebäudeinnere herein. Das Foto zeigt das Obergeschoß des S-HOUSE in
Böheimkirchen, wo dieses Prinzip umgesetzt wurde.
Abbildung 5: Innenverglasung (Quelle: GrAT)
8
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
Beispiel 2:
Die wesentlichen Aufenthaltsräume sind alle nach Süden ausgerichtet. Im
Erdgeschoß befinden sich die Wohn- bzw. Gemeinschaftsräume inklusive Küche sowie
ein zusätzliches Zimmer, das multifunktional genutzt werden kann. Die
Gebäudetechnik befindet sich auf engstem Raum an der Nordseite des Gebäudes.
Abbildung 6: Grundriss Erdgeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer)
9
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
3. Gebäudehülle
Passivhäuser sollten einen U-Wert für opake (nicht-lichtdurchlässige) Bauteile von
U ≤ 0,15 W/m²K erreichen. Die gute Wärmedämmung ist Grundvoraussetzung für
wirtschaftliche energieeffiziente Gebäude. Darüber hinaus ist der gute Wärmeschutz
Grundvoraussetzung für eine hohe Behaglichkeit.
3.1 Wand
Die Wahl des Wandsystems hat hohe Auswirkungen auf die energetische Qualität und die
Kosten eines Gebäudes. Hinsichtlich des Wärmeschutzes soll die Außenwand beim
Passivhaus einen U-Wert von 0,15 W/m²K unterschreiten. Es steht eine große Auswahl an
Ausführungsvarianten zur Verfügung. Außenwandkonstruktionen in Passivhaus-Qualität
lassen sich in nahezu allen Konstruktionsformen erstellen:
3.1.1
Außenwände aus Holzkonstruktionen
Holzständer- und Holzrahmenbau
Abbildung 7: Holzrahmenbau (Quelle: Holka
Genossenschaft)
Holzmassivbau mit außenliegender
Dämmung
Abbildung 8: Vakuumdämmung auf einer
Massivholzwand; die Bekleidung erfolgt mit einer
Vorhangschale (Quelle: Variotec, Neumarkt)
10
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
3.1.2
Außenwände aus Massivbaustoffen
Außenwandkonstruktionen mit
Wärmedämmverbundsystem
Abbildung 9: WDVS-Dämmung mit
wärmebrückenarm ausgeführtem
Befestigungspunkt für eine Leuchte (Quelle: Schulze
Darup)
Außenwandkonstruktionen mit
Vorhangfassade
Abbildung 10: „Schwarzer Panther“, Graz,
Österreich, Architekturbüro: GSarchitects Graz,
Vorhangfassade als Glasfassade (Quelle: STO)
Einschalige Außenwandkonstruktionen
Abbildung 11: Einschaliges Ziegelmauerwerk eines
Passivhauses (Quelle: Schulze Darup)
11
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
Zweischalige Außenwandkonstruktionen
Abbildung 12: Innere Mauerwerksschale mit
Mauerankern für die äußere
Verblendungsschale (Quelle: Schulze Darup)
Eine detaillierte Beschreibung zur Ausführung dieser Konstruktionen befindet sich in den
Lernfeldern „Fassadendämmsyteme Holzbau“ und „Fassadendämmsysteme Massivbau“ auf
www.e-genius.at.
3.2 Dach
Im Dachbereich ist es im Allgemeinen besonders einfach, einen hervorragenden
Wärmeschutz zu realisieren. Insofern wird bei vielen Gebäuden ein günstigerer U-Wert als
die geforderten 0,15 W/m²K realisiert.
Bei Holzkonstruktionen sollten die Sparren- bzw. Trägerhöhen mit einem schlanken und
hohen Profil gewählt werden, sodass ein hoher Querschnitt für die Dämmung mit 30 bis
über 40 cm Höhe gegeben ist. Bei Flachdächern gilt sinngemäß das Gleiche.
3.3 Bodenplatte und Kellerdecke
Für die thermische Begrenzung eines Gebäudes nach unten gilt für das Passivhaus ebenfalls
ein U-Wert, der 0,15 W/m²K nicht übersteigen darf. Grundsätzlich ist zu beachten, dass der
Wärmeverlust nach unten mit einem Beiwert von 0,6 bis hinunter zu Werten um 0,2 bei sehr
großflächigen Gebäuden gegeben ist. Entsprechend kann die Wärmedämmung geplant
werden.
Konstruktiv am einfachsten auszuführen ist eine hochwärmegedämmte Bodenplatte.
Optimal ist eine tragende Bodenplatte, die vollflächig auf der gesamten Dämmlage liegt,
die am Rand mit vollem Dämmquerschnitt in die Wanddämmung übergeht. Da diese
Dämmung aufgrund der Feuchtebelastung als Perimeterdämmung ausgeführt wird und sie
zudem für erhöhte Druckbelastungen geeignet sein muss, ist sie im Allgemeinen eher
teurer. Deshalb kann als Alternative eine Splittung der Dämmung unterhalb und oberhalb
der Bodenplatte als Dämmlage unter dem Estrich ausgeführt werden. Bei der
letztgenannten Lösung sind allerdings die Wärmebrücken der aufgehenden Kellerwände bei
der Planung zu beachten.
12
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
3.4 Fenster im Passivhaus – wie dimensioniere ich richtig?
Fenster lassen Licht und Sonnenwärme ins Haus. Beim Passivhaus mit seiner hohen
Effizienz liegt der wesentliche Effekt in der „passiven“ Nutzung der solaren Gewinne.
Dieser Vorgang der Energiegewinnung funktioniert nach dem Glashausprinzip.
Abbildung 13: Verglaste Südfassade (Quelle: GrAT)
Der jährliche Wärmeeintrag durch die Sonne liegt bei 10 bis zu 20 kWh/m²a, bezogen auf die
beheizte Fläche des Gebäudes. Das heißt, die solaren Gewinne liegen bei gut geplanten und
ausgerichteten Gebäuden höher als die erforderliche Restheizwärme von 15 kWh/m²a.
Von Vorteil ist ein möglichst hoher Energiedurchlassgrad der Fenster. Dies gilt vor allem
für die Südfenster, bei denen ein Wert von g ≥ 0,5 bis 0,6 anzustreben ist.
Es ist wichtig, bei der Planung sehr genau zu analysieren, welche Fenstergröße und
-positionierung am optimalsten wirkt.
Folgende Aspekte sind bei den Fenstern zu beachten:
13

Verglasung mit Ug ≤ 0,7 W/m²K

Wärmebrückenminimierter Randverbund der Verglasung mit einem thermisch
optimierten Abstandshalter aus Kunststoff oder Edelstahl (mit einer sehr
geringen Wandstärke unter 0,2 mm) und einem daraus resultierenden
Verlustkoeffizienten Ψg im Bereich von ≤ 0,035 W/mK

Rahmenausführung mit einem möglichst niedrigen
Fensterrandverbundkoeffizienten ΨF

Hoher Glaseinstand des Randverbundes in den Rahmen

Wärmebrückenreduzierung beim Einbau durch hohe Rahmenüberdeckung mit
Dämmung

Der resultierende UW-Wert soll unter 0,8 W/m²K liegen, im eingebauten Zustand
unter 0,85 W/m²K.
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
Zwei Videos zu Passivhausfenstern:
https://www.youtube.com/watch?v=Lwyv1
https://www.youtube.com/watch?v=g3AgZ0Rp5f8
YkObTk
Es gibt Dreischeibenverglasungen mit jeweils 2 mm dünnen Gläsern und einer Gesamtdicke
von 18 mm. Passivhausfenster mit sehr schlanken Profilansichten führen zu einer
vergrößerten Glasfläche mit daraus resultierenden erhöhten Solarerträgen in Verbindung
mit verbesserten Uw-Werten zwischen 0,5 und 0,6 W/m²K.
3.5 Sommerlicher Wärmeschutz und Verschattungssysteme
Im Winter benötigt das Passivhaus eine Heizwärmeleistung von < 10 W/m2. Die
Einstrahlungsleistung ist also bei entsprechenden Fensterdimensionierungen beträchtlich
größer als die benötigte Heizleistung. Grundsätzlich verhalten sich Passivhäuser hinsichtlich
des sommerlichen Wärmeschutzes günstiger als schlecht gedämmte Gebäude. Eine
thermisch ungünstige Gebäudehülle ist nicht nur ungünstig für den Winter, sondern lässt
auch im Sommer einen Teil der Wärme ins Haus. Besonders gut zu beobachten ist dies bei
schlecht gedämmten Dachgeschoßen, z. B. in Einfamilienhäusern.
3.5.1
Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes im gemäßigten Klima
Die Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes lassen sich folgendermaßen
zusammenfassen:
14

Entwurfskonzept mit angemessenen Fenstergrößen; vor allem auf der Ost- und
Westseite sollten die Fensterflächen eher gering dimensioniert werden, weil die
flach stehende Sonne im Sommer die Räume auf diesen Seiten ansonsten sehr
stark aufheizt.

Hohe Masse des Gebäudes: Wirksam sind die Materialien der obersten 5 bis
10 cm der begrenzenden Raumflächen.

Nachtlüftung: Senken der Raumlufttemperatur durch Nachtlüftung im Bereich
eines drei- bis über fünffachen Luftwechsels.

Verschattung gegenüber einstrahlender Sonne.
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
3.5.2
Natürlicher Sonnenschutz
Während im Winter die Wärmeenergie der Sonne einen wichtigen Beitrag zur Abdeckung
der Heizlast liefert, ist ein besonders wichtiger Aspekt des sommerlichen Wärmeschutzes
die sinnvoll angebrachte Verschattung, um die Räume vor hohen Raumtemperaturen zu
schützen. Die planerische Aufgabe besteht daher darin, die Beschattung so zu gestalten,
dass im Winterhalbjahr die Sonnenstrahlen so weit und so lange wie möglich durch die
Glasflächen in das Gebäude gelangen und im Sommerhalbjahr daran gehindert werden.
Ein Laubbaum bietet in der warmen Jahreszeit durch seine Blätter Schatten. Im Herbst
verliert er sie und lässt einen Teil der Solarstrahlung durchscheinen. Dieser Effekt kann bei
bestehendem Baumbestand bzw. hinsichtlich einer langfristigen Betrachtung einbezogen
werden. Es muss allerdings berücksichtigt werden, dass auch Laubbäume einen
Verschattungsanteil von 15 bis über 25 Prozent durch ihre Astanteile haben können.
Abbildung 14: Links: sommerliche Verschattung durch Laubbaum; rechts: Nutzung der tief stehenden
Wintersonne für Innenraumerwärmung durch fehlendes Laub (Quelle: Stefan Prokupek, GrAT)
Abbildung 15: S-HOUSE – natürliche Verschattung (Quelle: GrAT)
Die Bebauung im Südbereich um das S-HOUSE erfolgte unter Bedachtnahme und Schutz
der am Grundstück stehenden Bäume. Dadurch kann die natürliche Beschattung durch die
Laubbäume genutzt werden.
15
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
3.5.3
Konstruktiver Sonnenschutz
Konstruktive Verschattungen erfüllen mehrere Anforderungen:

Sie verhindern die Überhitzung des Innenraums durch direkte
Sonneneinstrahlung.

Die Verschattung kann nach Tages- und Nutzungsrhythmus geregelt werden.

Sie können eine indirekte Belichtung zur Aufhellung des Innenraums durch
lichtlenkende Elemente vor allem im oberen Bereich des Lamellensystems
ermöglichen.
Außenliegende Verschattungen wirken wesentlich effektiver als innen angebrachte
Varianten. Das liegt vor allem daran, dass Sonnenstrahlen bei innen angebrachter
Verschattung durch das Fensterglas treten können und danach zur Aufheizung des
Innenraums beitragen, egal ob dort (innenseitig) noch zusätzlich eine Verschattung
vorhanden ist.
Abbildung 16: StudentInnenwohnheim
Molkereistraße (Quelle: GrAT)
Abbildung 17: Siedlung SunnyWatt (Quelle: kämpfen
für architektur ag)
Regelbare und außenliegende Verschattungssysteme sind fest installierten Lösungen
grundsätzlich vorzuziehen, zu bedenken ist jedoch immer auch der Stromverbrauch von
Verschattungssystemen.
16
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
4. Was ist eine Wärmebrücke und welche Bedeutung hat sie?
Bereiche der Gebäudehülle, an denen gegenüber der sonstigen Fläche erhöhte
Transmissionswärmeverluste auftreten, werden als Wärmebrücken bezeichnet. Bei mäßiger
Detailausbildung liegt ihr Verlustanteil bei 10 bis 20 % – in ungünstigen Fällen bei über 30 %.
Die Folgen von Wärmebrücken sind vor allem

ein erhöhter Bedarf an Heizenergie aufgrund der Auskühlung an den
Wärmebrücken,

eine verringerte Oberflächentemperatur der Wandinnenseite,

Kondensation (Tauwasserbildung) in diesem Bereich und infolgedessen
Schimmelbildung.
Abbildung 18: Schimmelbildung in den Ecken, die Wärmebrücken bilden (Quelle: GrAT)
4.1 Erfassung der Wärmebrücken bei der energetischen Berechnung
Es ist eine Voraussetzung für die Passivhaus-Planung, Wärmebrücken zu erfassen und
Details in möglichst optimierter Form auszuführen.
Vertiefung zur Wärmebrückenberechnung
Wird ein Detailanschluss im Vergleich zu den wärmeübertragenden Flächen der
Gebäudehülle hinsichtlich des Wärmeverlustes betrachtet, ergibt sich als Differenzwert der
Wärmebrückenverlustkoeffizient (Ψ) längenbezogen in W/mK. Wird die Dämmung in voller
Dicke um eine Außenecke herumgeführt, ergibt sich aus dem geometrischen Vorteil ein
negativer Wert für Ψ. Optimierte Detaillösungen können deshalb für ein Gebäude zu einem
Bonus hinsichtlich der Wärmebrückensituation gegenüber dem aus den Flächen
berechneten Heizwärmebedarf führen.
17
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
4.2 Wärmebrückenarten
Man unterscheidet grundsätzlich zwischen mehreren Arten der Wärmebrücke:

Die sogenannte geometrische Wärmebrücke ergibt sich durch ein
ungleichmäßiges Verhältnis von Innen- zu Außenwandfläche (z. B. an der
Hausaußenecke) in einem ansonsten homogen ausgeführten Bauteil.
Abbildung 19: Geometrische Wärmebrücke: Schnitt durch die Ecke einer außen isolierten
Außenwand mit eingezeichneten Isothermen bei einer Außentemperatur von -10 °C und
einer Innentemperatur von 20 °C. Die Isotherme von 18 °C liegt nahe der Ecke auf der
Wandoberfläche, weiter von der Ecke entfernt hingegen innerhalb der Wand (Quelle:
Bauigel,
https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmebr%C3%BCcke#/media/File:Waermebruecke
_geometrisch.jpg)

Die stoffbedingte Wärmebrücke entsteht bei der konstruktiven Anwendung
unterschiedlicher Materialien innerhalb einer Konstruktion. Ein einfaches Beispiel
ist der Einbau eines Brandriegels innerhalb eines Wärmedämmverbundsystems
mit abweichender Wärmeleitfähigkeit.

Konstruktive Wärmebrücken ergeben sich z. B. durch statische Anforderungen
an ein Bauteil, z. B. eine Stahlbetonstütze in einem einschaligen dämmenden
Mauerwerk.
Darüber hinaus ist zu beachten, dass Wärmebrücken im Wesentlichen längenbezogen an
Kanten, Anschlüssen und Übergängen auftreten. Ebenso können jedoch punktförmige
Schwachstellen, z. B. an Befestigungspunkten von Vorhangfassaden, Vordächern, Balkonen
etc., gegeben sein.
4.3 Planungs- und Baupraxis in Mitteleuropa
Bereits in der Vorentwurfsphase sollten Planungslösungen angestrebt werden, die einfache
Anschlüsse und Wärmebrückendetails ermöglichen. Das gilt besonders für die erdberührten
Detailausbildungen.
18
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
In der Entwurfs- und Werkplanung müssen die Wärmebrückeneffekte berechnet und Details
gezeichnet werden, die möglichst geringe Wärmeverluste mit sich bringen und in der Praxis
einfach durchführbar sind.
In der Bauausführung muss von Anfang an eine Abstimmung zwischen Planenden und
Ausführenden stattfinden, um die geplanten Details in die gebaute Form zu bringen.
4.4 Planungshilfen – Wärmebrückenvermeidung
Zusammengefasst können folgende Regeln in der Planungsphase zur Verringerung des
Wärmebrückeneffekts dienen:

Vermeidungsregel: Wo möglich, die dämmende Hülle nicht durchbrechen.

Durchstoßungsregel: Wenn die Durchstoßung der Dämmschicht unvermeidbar
ist, so sollte der Wärmedurchgangswiderstand in der Dämmebene möglichst
hoch sein. Also z. B. Verwendung von dämmenden hochfesten Materialien, z. B.
aus verfestigten Dämmschäumen. Alternativ kann der Querschnitt so klein wie
möglich gehalten werden und in einem hochfesten, gering leitenden Material
ausgeführt werden, z. B. Edelstahlbefestigungen statt Aluminium.

Anschlussregel: Dämmlagen an Bauteilanschlüssen lückenlos ineinander
überführen – Anschluss in der vollen Fläche.
Punktuelle Wärmebrücken sind in der Regel weniger relevant als lineare
Wärmebrücken. Daher: Lineare Durchdringungen auf statisch notwendige
punktuelle Durchdringungen reduzieren.
Abbildung 20: Tragendes Wärmedämmelemente für auskragende Balkone (Quelle: Schöck Bauteile
GmbH)
19
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
5. Wie plane ich die „luftdichte Ebene“?
Die wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes muss dauerhaft
luftundurchlässig abgedichtet werden. Die Mindestanforderung an die Luftdichtheit von
Passivhäusern beträgt n50 ≤ 0,6 1/h. D. h. bei einer Druckdifferenz von 50 Pascal dürfen pro
Stunde nur 60 Prozent der Raumluft eines Gebäudes ausgetauscht werden.
Abbildung 21: Durchgehende Luftdichtheitsebene eines Gebäudes (Quelle: Schulze Darup)
5.1 Welche Vorteile bringt die hohe Luftdichtheit?
Eine luft- und winddichte Ausführung bewirkt für die NutzerInnen zahlreiche Vorteile:
20

Vermeidung von baukonstruktiven Schäden: Werden undichte Bauteile von
innen nach außen mit Luft durchströmt, kondensiert der Wasserdampf aufgrund
der Abkühlung in der Konstruktion und fällt im Bauteil in Tröpfchenform an mit
der Folge von Bauschäden.

Funktion der Wärmedämmung: Bei Durchströmung der Dämmschicht wird die
Wärmedämmfähigkeit der Konstruktion in der Praxis deutlich herabgesetzt.

Luftschallschutz: Jede Leckage verschlechtert den Luftschallschutz. Gute
Luftdichtheit ist daher Bestandteil des Schallschutzkonzepts.

Optimierte Lüftung: Bei Undichtheiten erfolgt der Luftaustausch durch
Winddruck oder Thermik, die sehr stark von der Wettersituation abhängig sind.
Es stellen sich genau dann überhöhte Luftwechsel ein, wenn sie nicht erwünscht
sind: bei starkem Wind und in sehr kalten Witterungsperioden. Während der
üblichen austauscharmen Witterung weisen fast alle standardmäßigen
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
Neubauten unabhängig von ihrer Dämmung und dem energetischen Standard
nur einen Luftwechsel von etwa 0,10 1/h auf. Eine Lüftung über Undichtheiten ist
also bei weitem nicht ausreichend. Für den sinnvollen Betrieb von
Lüftungsanlagen muss das Gebäude luftdicht ausgeführt sein.

Thermischer Komfort: Durch Undichtheiten einströmende Kaltluft führt zu
Zugerscheinungen, Kaltluftseen mit der Folge von Fußkälte und zu einer
unangenehmen vertikalen Temperaturschichtung in den einzelnen Räumen sowie
dem gesamten Gebäude.

Verringerter Heizenergieverbrauch: Aus den beschriebenen Gründen führt die
Dichtheit eines Gebäudes zu einer deutlichen Energie- und Kosteneinsparung.
Zum Vergleich: Die Verringerung der lüftungsbedingten Wärmeverluste, die
durch die Verbesserung von 3 1/h auf 0,6 1/h erreicht wird, entspricht etwa der
Dämmwirkung von 10 cm zusätzlicher Dämmschicht.
5.2 Planungsgrundsätze für Luftdichtheit
Bei der Planung eines Gebäudes muss frühzeitig das Dichtheitskonzept erarbeitet werden.
Stichpunktartig einige wichtige Aspekte dazu:

Möglichst einfache Form der wärmeübertragenden Gebäudehülle mit wenig
Materialwechseln wählen.

Lage der wind- und luftdichten Ebene festlegen, klare Abtrennung zu
unbeheizten Bereichen (z. B. Keller).

Länge der Anschlüsse minimieren, möglichst homogene Flächen festlegen.

Einfache Konstruktionen wählen, Durchdringungen vermeiden (z. B. Zangen
im Dachstuhl).

Haustechnik-Durchdringungen minimieren; ggf. Installationsebene einplanen.

Flächen- und fugendichtende Materialien und Montagetechnik festlegen.

Präzise Detailplanung und Abstimmung mit den HandwerkerInnen.
Je mehr Bauteilstöße (Stellen, an denen verschiedene Bauteile
aufeinanderstoßen), desto mehr potenzielle Fehlstellen in der
luftdichten Ebene!
21
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
5.3 Welche Problembereiche sind zu berücksichtigen?
Die folgende schematische Abbildung weist in einer Übersicht auf die möglichen
Problemstellen für die luftdichte Ebene hin (Bauteilstöße und -durchbrüche).
Dachfläche
Dachdurchdringungen
Dach/Wand
Rollladen
Traufe
Wand-Dach
Fenster/Wand
Wandfläche
Fensterfugen
Türsockel
Vorwandinstallation
E-Leerrohre
Wanddurchbrüche
Sockel
Durchführungen
Abbildung 22: Schnitt eines Passivhauses mit Darstellung der Problembereiche innerhalb der
luftdichten Ebene (Quelle: Schulze Darup, PHS 2.1 Folie S. 20, bearbeitet)
5.4 Blower-Door-Test
Ein Verfahren zum Nachweis der Dichtheit eines Gebäudes ist der Blower-Door-Test. Dazu
wird ein Ventilator in der Haustür luftdicht eingebaut und eine Druckdifferenz erzeugt, die in
Stufen auf 50 Pascal hochgefahren wird. Das entspricht einem Druck von 5 mm
Wassersäule.
Die gemessenen Werte werden aufgelistet und in ein Koordinatensystem
(Volumenstrom/Druckdifferenz) abgetragen. Der Schnittpunkt bei 50 Pascal sowohl für die
Unterdruck- als auch für die Überdruckmessung wird abgelesen. Gewöhnlich liegen die
beiden Werte eng beieinander, sofern kein Klappenventil-Effekt einer Leckage vorliegt oder
die Windeinflüsse zu hoch sind. Der Mittelwert ist der gemessene n50-Wert, der den
Luftwechsel bei der Druckdifferenz von 50 Pascal angibt.
Der Test muss ausgeführt werden, sobald alle luftdichtenden Bauteile eingebaut sind,
jedoch bevor die darüberliegenden Verkleidungen ausgeführt werden, üblicherweise nach
Fenstereinbau, Ausführung der Dampfbremse und des Innenputzes. Es ist empfehlenswert,
die betroffenen HandwerkerInnen zur Messung einzuladen. Die Erfahrung zeigt, dass diese
beim Feststellen von Leckagen gerne bereit sind, sofort nachzuarbeiten – die
Abdichtungsmaterialien sollten sinnvollerweise auf der Baustelle sein!
Die Leckagen können durch ein Anemometer geortet werden, mit dem die
Luftgeschwindigkeit einströmender Luft an schadensträchtigen Stellen bei Unterdruck
gemessen wird. Alternativ kann ein Rauchgenerator in Form eines kleinen Röhrchens
genommen werden, mit dem Luftbewegungen sichtbar werden. Bei schwer zugänglichen
Leckagen kann auch ein Nebelgenerator gewählt werden: In Verbindung mit Überdruck wird
22
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
der Nebel an der Außenhülle an den Austrittsorten sichtbar.
Sollen die Leckage-Stellen dauerhaft visualisiert werden, ist Infrarot-Thermografie ein
aufwendigeres, aber wirkungsvolles Medium. Bei Unterdruck wird Außenluft angesaugt und
thermografisch die Eintrittsstellen festgehalten. Je höher die Temperaturdifferenz zwischen
innen und außen, desto wirkungsvoller ist diese Methode.
Abbildung 23: Blower-Door-Messung: Das Gerät wurde hier in ein Fenster eingebaut, weil die Haustür
eine hohe Wahrscheinlichkeit von Undichtheiten aufwies (Quelle: Schulze Darup)
6. Lüftung
Raumluftqualität hat oberste Priorität bei der Gebäudeplanung. Deshalb beinhaltet
Passivhaus-Planung zugleich die Anforderungen des gesundheitsverträglichen Bauens. Ziel
ist es, Schadstoffeinträge und gesundheitsbeeinträchtigende möglichst gering zu halten.
Der Pettenkofer-Wert von 0,1 Vol-% CO2 sollte nach Möglichkeit nicht überschritten
werden. Daraus ergibt sich die Anforderung von 30 m³ Frischluft pro Stunde für jede Person
bei normaler Betätigung.
Komfortlüftungsanlagen dienen einem erhöhten Komfort und sorgen für eine hygienisch
einwandfreie Raumluft. Mittels Wärmerückgewinnung über einen Wärmeübertrager
(„Wärmetauscher“) kann zudem Energie eingespart werden. Folgende Parameter sind für
eine passivhaustaugliche Lüftungsanlage Voraussetzung:
23

Wärmebereitstellungsgrad ηWRG,eff ≥ 75 %

Zulufttemperatur > 16,5 °C zur Erzielung von Behaglichkeit

Stromeffizienz pel < 0,45 Wh/m³

Weitgehende Dichtheit des Lüftungsgeräts

Schalldruckpegel in Wohnräumen < 25 dB(A)
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
Abbildung 24: Lüftungsverteilung in einem Plus-Energie-Gebäude. Obergeschoß (oben) und
Erdgeschoß (unten) (Quelle: Benjamin Wimmer, Architekt Nürnberg)
24
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
7. Gebäudetechnik im Passiv- und Plus-Energie-Haus
Bei der Planung im Wohngebäudebereich ist zu beachten, dass der Bedarf für
Warmwasserbereitung oftmals höher liegt als der Bedarf für die Raumwärme. Zahlreiche
Heizsysteme ermöglichen eine weitestgehend regenerative (erneuerbare) Bereitstellung der
Wärme.
Die Stromnutzung im Passivhaus sollte ebenfalls auf möglichst effizientem Weg erfolgen.
Wird dazu durch das Gebäude auf erneuerbarem Weg Strom generiert, z. B. durch
Photovoltaik, so kann das Gebäude in der Bilanz mehr Energie erzeugen, als es verbraucht –
und wird damit zum Plus-Energie-Gebäude.
Für die Planung eines Passivhauses ist die bauphysikalisch präzise Erfassung des Gebäudes
über das Passivhaus Projektierungs Paket unabdingbar.
Das Passivhaus Projektierungs Paket (kurz PHPP) wurde vom Passivhaus Institut (PHI) in
Darmstadt unter der Leitung von Dr. Wolfgang Feist entwickelt und stellt ein äußerst
realistisches, jahreszeitlich stationäres Nachweisverfahren dar, um zu bestimmen, ob ein
Gebäude den Kriterien des Passivhaus-Standards entspricht. Der österreichische Standard
„Klima-Aktiv-Haus“ basiert zu circa 60 % auf den Inhalten dieses Standards.
Das PHPP ist ein auf Microsoft Excel basierendes Programm mit zahlreichen
Eingabeblättern. Das Paket dient zur Berechnung der gebäudespezifischen Energiebilanz,
der Ermittlung der Heizlast sowie der Erfassung des Primärenergiebedarfs des Gebäudes.
Das Nachweisverfahren nach PHPP bildet Passivhaus-Planung präzise ab. Derzeit ist kein
anderes Verfahren mit einem vertretbaren Aufwand in der Lage, die Ergebnisse im selben
Detailgrad wiederzugeben. Das PHPP ist Voraussetzung, um ein Gebäude als Passivhaus
gemäß dem Passivhaus-Standard zu berechnen und die Einhaltung der Kriterien
nachweisen zu können.
25
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
8. Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Windbarriere durch natürlichen Baum- und Strauchbestand (Quelle: Stefan Prokupek, GrAT) 5
Abbildung 2: Links: Kugelform (< 0,3); Mitte: Würfel (ca. 0,5), rechts: großer Oberflächenanteil (> 0,8)
(Quelle: Stefan Prokupek, GrAT) ......................................................................................................... 6
Abbildung 3: S-HOUSE Böheimkirchen (Quelle: GrAT) ................................................................................ 6
Abbildung 4: Passivhaus mit Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung (Quelle: Passivhaus Institut;
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Passive_house_scheme_1.svg, bearbeitet) ....................................... 7
Abbildung 5: Innenverglasung (Quelle: GrAT) .............................................................................................. 8
Abbildung 6: Grundriss Erdgeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer) ................................................................ 9
Abbildung 7: Holzrahmenbau (Quelle: Holka Genossenschaft) .................................................................. 10
Abbildung 8: Vakuumdämmung auf einer Massivholzwand; die Bekleidung erfolgt mit einer Vorhangschale
(Quelle: Variotec, Neumarkt) ............................................................................................................ 10
Abbildung 9: WDVS-Dämmung mit wärmebrückenarm ausgeführtem Befestigungspunkt für eine Leuchte
(Quelle: Schulze Darup) ..................................................................................................................... 11
Abbildung 10: „Schwarzer Panther“, Graz, Österreich, Architekturbüro: GSarchitects Graz, Vorhangfassade
als Glasfassade (Quelle: STO) ............................................................................................................ 11
Abbildung 11: Einschaliges Ziegelmauerwerk eines Passivhauses (Quelle: Schulze Darup) ........................ 11
Abbildung 12: Innere Mauerwerksschale mit Mauerankern für die äußere Verblendungsschale (Quelle:
Schulze Darup) .................................................................................................................................. 12
Abbildung 13: Verglaste Südfassade (Quelle: GrAT) .................................................................................. 13
Abbildung 14: Links: sommerliche Verschattung durch Laubbaum; rechts: Nutzung der tief stehenden
Wintersonne für Innenraumerwärmung durch fehlendes Laub (Quelle: Stefan Prokupek, GrAT) ....... 15
Abbildung 15: S-HOUSE – natürliche Verschattung (Quelle: GrAT)............................................................ 15
Abbildung 16: StudentInnenwohnheim Molkereistraße (Quelle: GrAT) ..................................................... 16
Abbildung 17: Siedlung SunnyWatt (Quelle: kämpfen für architektur ag) .................................................. 16
Abbildung 18: Schimmelbildung in den Ecken, die Wärmebrücken bilden (Quelle: GrAT) .......................... 17
Abbildung 19: Geometrische Wärmebrücke: Schnitt durch die Ecke einer außen isolierten Außenwand mit
eingezeichneten Isothermen bei einer Außentemperatur von -10 °C und einer Innentemperatur von
20 °C. Die Isotherme von 18 °C liegt nahe der Ecke auf der Wandoberfläche, weiter von der Ecke
entfernt hingegen innerhalb der Wand (Quelle: Bauigel,
https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmebr%C3%BCcke#/media/File:Waermebruecke_geometris
ch.jpg) ............................................................................................................................................... 18
Abbildung 20: Tragendes Wärmedämmelemente für auskragende Balkone (Quelle: Schöck Bauteile
GmbH) .............................................................................................................................................. 19
Abbildung 21: Durchgehende Luftdichtheitsebene eines Gebäudes (Quelle: Schulze Darup)..................... 20
Abbildung 22: Schnitt eines Passivhauses mit Darstellung der Problembereiche innerhalb der luftdichten
Ebene (Quelle: Schulze Darup, PHS 2.1 Folie S. 20, bearbeitet) ......................................................... 22
Abbildung 23: Blower-Door-Messung: Das Gerät wurde hier in ein Fenster eingebaut, weil die Haustür eine
hohe Wahrscheinlichkeit von Undichtheiten aufwies (Quelle: Schulze Darup) ................................... 23
Abbildung 24: Lüftungsverteilung in einem Plus-Energie-Gebäude. Obergeschoß (oben) und Erdgeschoß
(unten) (Quelle: Benjamin Wimmer, Architekt Nürnberg).................................................................. 24
9. Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Überblick zu den Planungskriterien für Passivhäuser ................................................................... 4
26
Das energieeffiziente Gebäude – Passivhaus
10. Impressum
Herausgeber und für den Inhalt verantwortlich:
GrAT – Gruppe Angepasste Technologie
Technische Universität Wien
Wiedner Hauptstraße 8-10
1040 Wien
Austria
T: ++43 1 58801-49523
F: ++43 1 58801-49533
E-Mail: [email protected]
Projektleiterin und Ansprechperson:
Dr. Katharina Zwiauer
E-Mail: katharina.zwiauer(at)grat.at
Autor_innen: Dr. Burkhard Schulze Darup, Dr. Katharina Zwiauer, Stefan Prokupek
Fachdidaktische Bearbeitung: Dr. Katharina Zwiauer
Lektorat und Layout: Magdalena Burghardt, MA
August 2015
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