Gebäudehülle des Plus-Energie-Gebäudes - E
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Gebäudehülle des Plus-Energie-Gebäudes Dieser Lernbaustein enthält Teile der Gesamtdarstellung „Planung, Errichtung und Betrieb eines Einfamilienhauses mit Plus-Energie-Technik“, ergänzt um Aufgabenstellungen für den Unterricht und das Selbststudium. In diesem Lernbaustein werden die im Beispielgebäude gewählten Konstruktionen der Gebäudehülle detailliert dargestellt. Darüber hinaus werden die Gründe und Überlegungen erläutert, die zur Auswahl der jeweiligen Konstruktionen und Lösungen geführt haben. Das Thema „Gebäudehülle“ wird nicht auf bautechnische Details beschränkt, sondern fachübergreifend dargestellt; dementsprechend werden auch die Fassadenintegration von Solarthermie sowie die Dachintegration von Photovoltaik behandelt. Ebenso werden Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des konkreten Beispielgebäudes dargestellt. Am Ende des Lernbausteins finden sich Aufgaben sowie didaktische Vorschläge. Lösungen und Lösungsvorschläge finden Sie in einem eigenen Lösungsheft oder im Online-Lernpfad unter http://www.e-genius.at/team-lernbausteine/plus-energie-gebaeude/hilfsmittel. Lernziele - Konstruktionen für die Außenwand von hocheffizienten Gebäuden aufzählen - Geeignete Vorschläge (Entwürfe) für die Gebäudehülle des Beispielgebäudes erarbeiten - Kriterien aufzählen, die bei der Auswahl der Fenster für das Beispielgebäude beachtet wurden - Einflussfaktoren für das sommerliche Verhalten eines Gebäudes erklären - Aspekte nennen, die bei der Integration einer Photovoltaikanlage am Dach zu beachten sind - Aspekte nennen, die bei der Integration einer Solarthermieanlage in die Fassade zu berücksichtigen sind - Die Integration der Solarthermieanlage im Beispielgebäude darstellen und erklären - Wärmebrücken am konkreten Objekt identifizieren und die Maßnahmen, die im Beispielgebäude zur Optimierung getroffen wurden, erklären - Aspekte der Luftdichtheit nennen, die bei der Planung des Beispielgebäudes beachtet wurden Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 1 Inhaltsverzeichnis 1. Wie wurde die Gebäudehülle im Plus-Energie-Gebäude ausgeführt? .............................. 3 2. Außenwand ......................................................................................................................... 3 2.1 3. Dach .................................................................................................................................... 8 3.1 4. Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-Gebäude ... 5 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-Gebäude ... 8 Bodenplatte und Kellerdecke ............................................................................................ 11 4.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-Gebäude .. 12 5. Fenster .............................................................................................................................. 14 6. Wärmebrückenoptimierung............................................................................................... 17 7. Luft- und Winddichtheit ..................................................................................................... 18 Arbeitsblatt Außenwand ........................................................................................................... 22 Aufgabe 1 Was kennzeichnet die Gebäudehülle und Konstruktion der Außenwand?........ 22 Aufgabe 2 Konstruktion der Außenwand ............................................................................ 23 Aufgabe 3 Detail Zwischendecke–Außenwand ................................................................... 24 Aufgabe 4 Sommerliches Raumklima .................................................................................. 25 Arbeitsblatt Dach ...................................................................................................................... 26 Aufgabe 5 Konstruktion des Daches .................................................................................... 26 Aufgabe 6 Detail Fenster–Dach ........................................................................................... 27 Arbeitsblatt Bodenplatte ........................................................................................................... 28 Aufgabe 7 Konstruktion der Bodenplatte ............................................................................. 28 Aufgabe 8 Detail Bodenplatte–Terrassentür ........................................................................ 29 Arbeitsblatt Fenster .................................................................................................................. 30 Aufgabe 9 Auswahl und Anschluss der Fenster .................................................................. 30 Arbeitsblatt Wärmebrückenoptimierung................................................................................... 31 Aufgabe 10 Was ist hinsichtlich der Wärmebrücken zu beachten? .................................... 31 Aufgabe 11 Wärmebrückenoptimierung des Sockels .......................................................... 32 Arbeitsblatt Luft- und Winddichtheit ......................................................................................... 33 Aufgabe 12 Luftdichtheit ....................................................................................................... 33 Abbildungsverzeichnis.............................................................................................................. 34 Impressum ................................................................................................................................ 36 Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 2 1. Wie wurde die Gebäudehülle im Plus-Energie-Gebäude ausgeführt? Grundsätzliches … … zur Gebäudehülle Die Gebäudehülle eines Passivhauses wird so ausgeführt, dass die Heizlast und der Heizwärmebedarf den Anforderungen des PH-Standards entsprechen. Für die Planung bedeutet das, dass die thermische Hülle hochwertig gedämmt wird mit einem U-Wert möglichst deutlich unter 0,15 W/m2K. Die Konstruktion muss wärmebrückenarm sein und luftdicht ausgeführt werden. Abbildung 1: Schnitt durch das Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer) 2. Außenwand Für die Konstruktion der Außenwand von hocheffizienten Gebäuden gibt es eine Reihe möglicher Konstruktionen, die im Folgenden jeweils mit kurzen Hinweisen zu ihren Vor- und Nachteilen im Fall des Plus-Energie-Gebäudes beschrieben werden. Die detaillierte Beschreibung dieser Konstruktionen befindet sich im Modul „Dämm- und Fassadensysteme“ auf www.e-genius.at. • Holzständer- bzw. Holzrahmenbau ermöglicht schlanke Konstruktionen mit sehr günstigen U-Werten, gute Nachhaltigkeitskriterien in Verbindung mit Dämmstoffen Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 3 aus nachwachsenden Rohstoffen sowie vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für den Architekten. • Holzmassivbau mit außenliegender Dämmung verbindet die Vorteile der Holzständerkonstruktionen mit den Dämmsystemen mit Außendämmung, die bauphysikalisch besonders günstige Rahmenbedingungen ohne Wärmebrücken ermöglichen. • Massive Außenwandkonstruktionen mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS) stellen im Allgemeinen die kostengünstigste Form hocheffizienter Außenwandsysteme dar. Die Außendämmung sorgt für bauphysikalisch optimale Bedingungen. Beachtet werden vor allem die Eigenschaften der gewählten Dämmung und die Ausführung des Oberputzes, um Algenbildung möglichst zu vermeiden. Tipp … Informationen zu Algenbildung auf Fassaden siehe: http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/Mauerwerk-Algen-und-Pilze-anFassaden_1311081.html • Außenwandkonstruktionen mit Vorhangfassade sind aus bauphysikalischer Sicht mit der WDVS-Lösung grundsätzlich vergleichbar, da beide in der Außendämmung zum Einsatz kommen. Allerdings müssen bei Vorhangfassaden die Wärmebrückeneffekte des Befestigungssystems minimiert und in der U-WertBerechnung berücksichtigt werden. Ein großer Vorteil liegt in der freien Auswahl der Dämm- und Bekleidungsmaterialien sowie den daraus resultierenden Gestaltungsoptionen. Zudem können Vorhangfassaden bei richtiger Materialwahl eine hohe Haltbarkeit mit geringem Wartungsaufwand aufweisen. • Einschalige Außenwandkonstruktionen mit porosiertem1 Steinmaterial bzw. mit ausgedämmten Hohlkammern ermöglichen die Ausbildung der Außenwand in hergebrachter Bauweise, die nur noch den Innen- und Außenputz als abschließende Arbeitsgänge benötigt. Zu beachten sind die statischen Aspekte, der Schallschutz sowie die Wärmebrücken, die an den einbindenden Bauteilen entstehen. • Zweischalige Außenwandkonstruktionen werden in Österreich eher selten ausgeführt, sie kommen vor allem in Regionen mit hoher Schlagregenbelastung zum Einsatz, wie z. B. in Norddeutschland, den Niederlanden und Dänemark. Eigentlich handelt es sich bei der Außenschale um eine Vorhangfassade. Sie wird jedoch massiv als Mauerwerk, z. B. mit einer Wanddicke von 11,5 cm hergestellt. Der Wärmeschutz wird mittels Kerndämmung erzielt, deren Dicke durch den Schalenabstand von im Allgemeinen maximal 20 cm begrenzt wird. 1 Entsteht durch Zusatz von Porosierungsmaterial wie zum Beispiel Zellulosefaser, welches beim Herstellungsprozess verbrennt, wodurch kleineste Hohlräume entstehen. Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 4 2.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-Gebäude Die Konstruktionen für das Plus-Energie-Gebäude wurden mit dem Bauherrn ausführlich diskutiert und dann aufgrund der individuellen Situation festgelegt: Die Südwand wurde in Holztafelbauweise ausgeführt, weil in den wesentlichen Bereichen eine Solarthermieanlage integriert werden sollte und deshalb eine möglichst schlanke Konstruktion erforderlich war. Die Verglasungen der Fenster und der Kollektorabdeckungen sollten miteinander harmonieren und in der gleichen Konstruktionsebene liegen. Zugleich sollte die Wand hochwertig gedämmt werden und nicht zu viel Raum verloren gehen. Die Dämmung erfolgte mit Zellulose. Der resultierende U-Wert beträgt 0,11 W/m2K. Die Verkleidung erfolgte zum Teil mit einer Putzträgerplatte, die verputzt wurde, zum Teil wurde eine thermische Solarthermieanlage in die Holzkonstruktion integriert. Teilfläche 1 λ [W/(mK)] Gipskartonplatten 0,250 Dämmung 0,040 OSB Platte 0,130 DWD 0,130 Außenputz 0,700 WDVS Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] λ [W/(mK)] Teilfläche 3 (optional) Dicke [mm] 13 Holzständer 15 0,130 260 18 0,035 100 15 Flächenanteil Teilfläche 2 Flächenanteil Teilfläche 3 Summe 42,1 9,6% U-Wert: 0,112 W/(m²K) Abbildung 2: U-Wert-Berechnung der Außenwand in Holztafelbauweise mit dem Konstruktionsaufbau und dem resultierenden U-Wert von 0,11 W/m2K (PHPP) Auf den sonstigen Seiten des Gebäudes besteht die Außenwand aus Kalksandsteinmauerwerk mit einer Dicke von 17,5 cm. Ausschlaggebend für die Auswahl waren der gute Schallschutz und die Vorteile durch das Speicherverhalten beim sommerlichen Wärmeschutz sowie die günstigen Kosten für die Erstellung der Gesamtkonstruktion. Die Wand wird gedämmt mit einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS) mit 30 cm Dämmdicke und λ = 0,035 W/mK. Die Konstruktion weist einen U-Wert von 0,11 W/m2K auf. Teilfläche 1 λ [W/(mK)] Kalksandstein 1,4 0,700 175 0,700 15 Gipsputz 0,510 WDVS 0,035 Außenputz Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] λ [W/(mK)] Teilfläche 3 (optional) Dicke [mm] 15 300 Flächenanteil Teilfläche 2 Flächenanteil Teilfläche 3 Summe 50,5 U-Wert: 0,111 W/(m²K) Abbildung 3: U-Wert-Berechnung der massiven Außenwand, ebenfalls mit einem U-Wert von 0,11 W/m2K (PHPP) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 5 Abbildung 4: Detailschnitt im Bereich Decke über Erdgeschoß zur Außenwand mit Darstellung des Fensters im Erdgeschoß und des Solarthermiekollektors im Brüstungsbereich Obergeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer) Abbildung 5: Holzkonstruktion auf der Südseite und Massivwände an den sonstigen Fassaden (Quelle: Burkhard Schulze Darup) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 6 Abbildung 6: Südseite nach Aufbringen des Wärmedämmverbundsystems (Quelle: Burkhard Schulze Darup) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 7 3. Dach Die Konstruktion des Daches wird zunächst durch die Festsetzungen des Bebauungsplans mitbestimmt. Im Fall des Plus-Energie-Gebäudes war es möglich, entweder ein sehr flach geneigtes Pultdach mit First im Norden oder ein Flachdach auszuführen. Grundsätzliches … … zum Dach Für das Dach kommen folgende Konstruktionen infrage: - Holzkonstruktion, flach geneigt als Pultdach: Diese Standardkonstruktion findet sich in vielen Passivhäusern und ermöglicht eine sehr kostengünstige Konstruktion, insbesondere wenn durch die hohen Tragprofile kein Zwischenauflager erforderlich ist und statische Vorteile mit der erforderlichen Höhe für die Dämmung verbunden werden können. Oberhalb können preisgünstige Standardaufbauten für geneigte Dächer verwendet werden, unterhalb kann mit üblichen Trockenbautechniken gearbeitet werden. - Holzkonstruktion Flachdach: Diese Konstruktion kann weitestgehend von der vorherigen abgeleitet werden. Der Unterschied liegt in der Abdichtung, die durch einen Flachdachaufbau als Warmdach oder hinterlüftetes Dach erfolgen kann. - Stahlbetondecke als Warmdach: Der Vorteil einer Stahlbetondecke über dem obersten Geschoß liegt einerseits in der hohen Masse der Konstruktion, die sich günstig auf den sommerlichen Wärmeschutz auswirkt, und andererseits in der sehr einfach erzielbaren Luftdichtheit zwischen gemauerter Außenwand und Decke. Der Flachdachaufbau mit dem erforderlichen Gefälle und der Abdichtung durch Folie oder Bitumenaufbau wird beim Warmdach direkt auf die Stahlbetondecke aufgebracht. - Stahlbetondecke mit Kaltdach: Wird auf die Stahlbetondecke eine Dämmung aufgebracht, nach oben hin eine Hinterlüftungsebene eingezogen und darüber dann eine Schalung mit der Dachabdichtung montiert, handelt es sich um ein Kaltdach. Der Aufwand für die Gesamtkonstruktion sowie die erforderliche Aufbauhöhe sind aufgrund der Hinterlüftungsebene etwas höher. 3.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-Gebäude Auf Basis der Vorgaben des Bebauungsplans kam für den Bauherrn nur die Flachdachlösung infrage. Die Photovoltaik sollte vollflächig auf die Dachebene aufgebracht werden. Ein nach Süden geneigtes Pultdach mit etwa 15 Grad Dachneigung wäre die energetisch effizienteste Lösung gewesen. Dies entsprach jedoch nicht den Anforderungen des Bebauungsplans. Die Dachkonstruktion wurde als minimal geneigtes Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 8 Pultdach mit einer Neigung von 4 Grad nach Süden als hinterlüftetes Flachdach, also als Kaltdach, ausgeführt. Die Sparren wurden als Stegträger mit minimierter Konstruktionsbreite und 40,5 cm Höhe ausgeführt. Die Dämmung besteht aus 40,5 cm Zelluloseflocken mit einer Wärmeleitfähigkeit λ = 0,040 W/mK und führt zu einem hervorragenden U-Wert von 0,10 W/m2K. λ [W/(mK)] Gipskarton 0,250 Dämmung 0,040 TJI 0,180 405 0,434 Längsbalken 0,130 80 Lattung Holzweichfaster Luftraum Schalung 0,343 0,050 0,130 Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] λ [W/(mK)] Teilfläche 1 Teilfläche 3 (optional) Dicke [mm] 1 56 22 25 Flächenanteil Teilfläche 3 Flächenanteil Teilfläche 2 Summe 58,9 3,0% U-Wert: 0,096 W/(m²K) Abbildung 7: Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion mit Berechnung des U-Wertes von 0,10 W/m2K (PHPP) Abbildung 8: Detailschnitt Außenwand–Dach auf der Südseite (Quelle: Benjamin Wimmer) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 9 Abbildung 9: Erstellen der Dachkonstruktion (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) Abbildung 10: Detailfoto von Holzwand, Massivwand und Dach als Innenansicht im Ausbaustadium (Quelle: Burkhard Schulze Darup) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 10 4. Bodenplatte und Kellerdecke Grundsätzliches … … zu Bodenplatte und Kellerdecke Die untere thermische Begrenzung eines Gebäudes kann in unterschiedlicher Form ausgeführt werden. Ist das Haus unterkellert, sollte im Allgemeinen die Kellerdecke als thermische Hülle ausgebildet werden und der Keller kalt ausgeführt werden. Aus energetischer Sicht ist es die ungünstigere Variante, den Keller in den warmen Bereich einzubeziehen, weil fast immer die erforderliche Heizenergie pro BewohnerIn steigen wird. Zudem ist die Erstellung von Kellerräumen sowohl kostenträchtig als auch oft mit der Verwendung von Materialien verbunden, die eher nicht die günstigsten Nachhaltigkeitskennwerte aufweisen. Grundsätzlich gibt es folgende Konstruktionen für die Kellerdecke: - Kellerdecke als Stahlbetondecke mit Dämmung oberhalb: Die einfachste und kostengünstigste Konstruktion sieht eine Dämmung auf der Kellerdecke unter dem Unter-/Oberboden vor. Es kann kostengünstiges Material verwendet werden. Als Nachteil ergeben sich die erhöhte Wandhöhe im Erdgeschoß, um die Dämmhöhe auszugleichen, und die Anforderung, die unterste Steinlage des Mauerwerks aus Steinmaterial mit geringer Wärmeleitung auszuführen, um die Wärmebrücken zur Kellerdecke zu minimieren. - Stahlbetondecke mit Dämmung unterhalb: Die Konstruktion ist analog zur vorherigen Variante. Der Unterschied besteht meist darin, dass die Befestigung des Dämmmaterials unter der Decke kostenträchtiger ist. - Holzbalkendecke: Bei Holzbauten wäre die Ausführung einer Kellerdecke in Holzbauweise konsequent. Es spricht aus Holzbausicht vieles für diese Lösung, wenn jegliche Feuchteprobleme im Kellerbereich ausgeräumt werden können. Aus rein energetischer Sicht ist der Verzicht auf einen Keller sinnvoll. Zum einen wird die Fläche des Gebäudes auf die tatsächlichen Erfordernisse begrenzt und die (meist deutlich kleineren) Nebenräume werden im Gebäude integriert oder als Nebengebäude angefügt. Zum anderen entfällt das Problem des Kellerabgangs, der möglichst außerhalb des beheizten Bereichs des Gebäudes liegen sollte und regelmäßig bei Unterkellerungen zu einem hohen baulichen Aufwand führt. Bodenplatten können folgendermaßen ausgeführt werden: - Stahlbetonbodenplatte mit Dämmung unterhalb: Die wärmebrückentechnisch beste Lösung sieht die vollständige Dämmung unterhalb der tragenden Bodenplatte vor. Aus statischer Sicht ist diese Lösung fast immer realisierbar. Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 11 Falls keine Unterkellerung vorhanden ist, muss die Frostsicherheit der Konstruktion durch eine kapillarbrechende Schicht bis in Frosttiefe sichergestellt werden. Gegebenenfalls kann in diesem Zusammenhang eine Ausführung mit mineralischen Dämmstoffen gewählt werden, z. B. mit Glasschaumschotter. Da die Dämmmaterialien unterhalb der Bodenplatte kostenträchtiger sind als die Optionen oberhalb, kann auch eine Mischvariante ausgeführt werden mit Teilung der Dämmfunktion oder- und unterhalb. - Bodenplatte mit Streifenfundamenten und Dämmung oberhalb: Wenn aus statischer Sicht Streifenfundamente erforderlich sind, ist wie bei der Kellerdecke die einfachste und kostengünstigste Lösung die Dämmung auf der Bodenplatte. Es kann dort kostengünstiges Material verwendet werden. Allerdings entsteht der Nachteil, dass die Wandhöhe im Erdgeschoß erhöht ist und die unterste Steinlage des Mauerwerks mit porosiertem Steinmaterial ausgeführt werden sollte mit minimierter Wärmeleitung zur Bodenplatte. - Holzbalkenkonstruktion aufgeständert: Die günstigste Lösung hinsichtlich der Grauen Energie ergibt sich durch eine aufgeständerte Konstruktion für den Boden des Erdgeschoßes in Holzbauweise. 4.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-EnergieGebäude Beim Plus-Energie-Gebäude erfolgte die Gründung mittels einer tragenden StahlbetonBodenplatte mit 25 cm Konstruktionsdicke auf einer durchgehenden Dämmlage aus geschlossenzelligem Polystyrol mit 20 cm Höhe und einem Lambda-Wert von 0,035 W/mK. Eine geringe Dämmhöhe von 4 cm wurde zusätzlich als Estrichdämmung oberhalb der Bodenplatte untergebracht. Der U-Wert der Gesamtkonstruktion ist nicht ganz so niedrig wie bei den sonstigen Konstruktionen, da der Wärmeverlust aufgrund des niedrigeren Temperaturfaktors nach unten bei dem Gebäude um etwa 40 % geringer ausfällt. Es wurde ein U-Wert von 0,14 W/m2K erreicht. Teilfläche 1 λ [W/(mK)] Bodenbelag 1,300 ESP Dämmung 0,035 Zementestrich Stahlbeton Bodenpl. XPS Dämmung Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] λ [W/(mK)] Teilfläche 3 (optional) Dicke [mm] 10 1,400 50 40 2,300 250 0,035 200 Flächenanteil Teilfläche 2 Flächenanteil Teilfläche 3 Summe 55,0 U-Wert: 0,139 W/(m²K) Abbildung 11: U-Wert-Berechnung mit Aufbau der Bodenplatte Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 12 Abbildung 12: Detailschnitt mit Darstellung der Bodenplatte und der Terrassentür (Quelle: Benjamin Wimmer) Abbildung 13: Bodenplatte: Sicht auf die fertig gegossene Platte und die Dämmlage mit 20 cm Höhe (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 13 5. Fenster Die solaren Einträge durch die Fenster waren bei der Gebäudeplanung ein wesentlicher Faktor. Dennoch wurden die Fensterflächen bewusst am unteren Ende der Größenauslegung gehalten, um zwar einen möglichst hohen Eintrag zu erhalten, zugleich aber die teure Fensterfläche auf ein wirtschaftliches Maß zu begrenzen. Der jährliche Wärmeeintrag liegt beim Plus-Energie-Gebäude bei 17,5 kWh/m2a, bezogen auf die beheizte Fläche des Gebäudes. 1. 2. 3. 4. 5. Ausrichtung der Fläche Abminderungsfaktor vgl. Blatt Fenster (senkr. Einstr.) Nord Ost Süd West Horizontal 0,36 0,21 0,63 0,43 0,00 0,53 0,53 0,53 0,53 0,00 * * * * * g-Wert Fläche Globalstr. Heizzeit m² * * * * * 2,61 1,45 16,78 5,21 0,00 Wärmeangebot Solarstrahlung QS kWh/(m²a) * * * * * 137 214 366 224 331 kWh/a = = = = = 68 35 2036 265 0 Summe 2404 kWh/(m²a) 17,5 Abbildung 14: Bilanzierung des solaren Wärmeangebots nach PHPP Bei der Wahl der Fenster wurden folgende Aspekte besonders beachtet: • • • • • • • • Optimierung der Fensterflächen, Maximierung der Fläche auf der Südseite des Gebäudes Optimierung der verglasten Fläche gegenüber dem Rahmenanteil durch wenige Fensterteilungen und große Fensterformate Einsatz eines hochwärmedämmenden Rahmens mit Uf = 0,74 W/m2K; im Bereich der Südfenster wurde eine Pfosten-Riegel-Konstruktion mit möglichst filigranen Profilen eingesetzt. Verglasung mit Ug ≤ 0,5 W/m2K Möglichst hoher Energiedurchlassgrad mit einem g-Wert von 53 % Wärmebrückenminimierter Randverbund der Verglasung mit einem thermisch optimierten Abstandshalter und einem günstigen Verlustkoeffizienten Ψg im Bereich von 0,032 W/mK Wärmebrückenreduzierung beim Einbau durch hohe Rahmenüberdeckung mit Dämmung Der resultierende UW-Wert liegt im Mittel unter 0,75 W/m2K inklusive Einbau Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 14 Abbildung 15: Detailschnitt Fensterbrüstung auf der Südseite mit Anschluss zum Solarthermiekollektor im Brüstungsbereich (Quelle: Benjamin Wimmer) Abbildung 16: Fenstermontage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 15 Abbildung 17: Fenstereinbau in der Holzkonstruktion (Quelle: Burkhard Schulze Darup) Abbildung 18: Einbausituation von innen (Quelle: Burkhard Schulze Darup) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 16 6. Wärmebrückenoptimierung Grundsätzliches … … zu Wärmebrücken An Wärmebrücken treten gegenüber der sonstigen Fläche erhöhte oder verminderte Transmissionswärmeverluste aufgrund von geometrischen Situationen, Materialwechseln oder Durchdringungen auf. Daraus kann sich ein erhöhter Heizenergiebedarf ergeben. Zudem kann eine verringerte Oberflächentemperatur der Wandinnenseite die Folge sein, die zu Kondensation (Tauwasserbildung) in diesem Bereich und möglicherweise Schimmelbildung führen kann. Es ist eine Voraussetzung für die Passivhaus-Planung, Wärmebrücken zu erfassen und Details in möglichst optimierter Form auszuführen, welche die aufgeführten Probleme sicher vermeiden. Dazu werden bei der Plus-Energie-Gebäude-Planung die Wärmebrücken in der PHPP-Berechnung exakt bilanziert und in der Bilanzierung der Transmissionsverluste einbezogen. Durch optimierte Detaillösungen konnte für das Plus-Energie-Gebäude in der Summe ein Bonus hinsichtlich der Wärmebrückensituation gegenüber dem aus den Flächen berechneten Heizwärmebedarf ermittelt werden. Insbesondere wurden folgende Wärmebrückensituationen betrachtet: • • • • • Sockel: Durch die Ausführung der Dämmung unterhalb der Bodenplatte konnte eine lückenlose Dämmebene von dort in das Wärmedämmverbundsystem der Außenwand hochgezogen werden. Die Bodenplatte und Außenwände wurden jeweils bis zur Außenkante der Konstruktion für die U-Wert-Berechnung bemessen. Dadurch ergibt sich für diesen Bereich eine negative Wärmebrücke von Ψ = –0,06 W/mK. Innenwände zur Bodenplatte: Die Dämmung unterhalb der Bodenplatte umfasst eine Dämmdicke von 20 cm, oberhalb wurden zusätzlich 4 cm aufgebracht. Dadurch ergibt sich im Bereich der Erdgeschoßwände eine geringfügig ungünstigere Situation als im ungestörten Bereich. Um diese Wärmebrücke nochmals zu reduzieren, wurde deshalb die unterste Lage der Erdgeschoßwände mit porosiertem Material gemauert. In diesem Bereich ist eine kleine Wärmebrücke von Ψ = 0,02 W/mK gegeben. Gebäudeecke: Die Gebäudeaußenecke verliert in der Bilanz weniger Energie, als die U-Wert-Berechnung mit Außenmaßbezug ergibt. Deshalb ist in diesem Bereich eine negative Wärmebrücke von Ψ = –0,05 W/mK gegeben. Attika: Die Attika stellt eine etwas kompliziertere Konstruktion als die sonstigen Außenecken dar. Dadurch liegt die Wärmebrücke in diesem Bereich bei Ψ = –0,02 W/mK im Bereich des Holzwandanschlusses und bei Ψ = –0,04 W/mK beim Anschluss an das WDVS. Fensteranschlüsse: Die Wärmebrücken der Fensteranschlüsse werden nicht im Arbeitsblatt „Flächen“ des PHPP ermittelt, sondern im Arbeitsblatt „Fenster“. Die Kennwerte für das Plus-Energie-Gebäude liegen in Abhängigkeit von der Konstruktion bei Werten von Ψ = 0,01 W/mK. Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 17 7. Luft- und Winddichtheit Grundsätzliches … … zur Luft- und Winddichtheit Die wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes muss dauerhaft luftundurchlässig abgedichtet werden. Die Mindestanforderung an die Luftdichtheit von Passivhäusern beträgt n50 ≤ 0,6 1/h. Das bedeutet, bei einer Druckdifferenz von 50 Pascal dürfen pro Stunde nur 60 Prozent der Luft eines Gebäudes ausgetauscht werden. Hochwertige luft- und winddichte Ausführungen bewirken zahlreiche Vorteile: - Vermeidung von baukonstruktiven Schäden: Werden undichte Bauteile von innen nach außen mit Luft durchströmt, kondensiert der Wasserdampf aufgrund der Abkühlung in der Konstruktion und fällt im Bauteil in Tröpfchenform an mit der Folge von Bauschäden. - Funktion der Wärmedämmung: Bei Durchströmung der Dämmschicht wird die Wärmedämmfähigkeit der Konstruktion in der Praxis deutlich herabgesetzt. - Luftschallschutz: Jede Leckage verschlechtert den Luftschallschutz. Gute Luftdichtheit ist daher Bestandteil des Schallschutzkonzepts. Optimierte Lüftung: Bei Undichtheiten erfolgt der Luftaustausch durch Winddruck oder Thermik, die sehr stark von der Wettersituation abhängig sind. Es stellen sich genau dann überhöhte Luftwechsel ein, wenn sie nicht erwünscht sind: bei starkem Wind und in sehr kalten Witterungsperioden. Während der üblichen austauscharmen Witterung weisen fast alle standardmäßigen Neubauten unabhängig von ihrer Dämmung und dem energetischen Standard nur einen Luftwechsel von etwa 0,10 1/h auf. Eine Lüftung über Undichtheiten ist also bei weitem nicht ausreichend. Für den sinnvollen Betrieb von Lüftungsanlagen muss das Gebäude luftdicht ausgeführt sein. - Thermischer Komfort: Durch Undichtheiten einströmende Kaltluft führt zu Zugerscheinungen, Kaltluftseen mit der Folge von Fußkälte und zu einer unangenehmen vertikalen Temperaturschichtung in den einzelnen Räumen sowie dem gesamten Gebäude. - Verringerter Heizenergieverbrauch: Aus den beschriebenen Gründen führt die Dichtheit eines Gebäudes zu einer deutlichen Energie- und Kosteneinsparung. Zum Vergleich: Die Verringerung der lüftungsbedingten Wärmeverluste, die durch die Verbesserung von 3 1/h auf 0,6 1/h erreicht wird, entspricht ca. der Dämmwirkung von 10 cm zusätzlicher Dämmschicht. (Siehe: Modul „Grundlagen Passivhaus“ auf www.e-genius.at) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 18 Bei der Planung des Plus-Energie-Gebäudes mussten vor allem folgende Aspekte der Luftdichtheit beachtet werden: • • • • • • Die Gebäudegeometrie wurde möglichst einfach gewählt. Möglichst wenig Materialwechsel, zunächst war aus diesem Grund eine Stahlbetondecke als oberste Geschoßdecke im Gespräch, die dann jedoch aus Kostengründen nicht ausgeführt wurde. Die Länge der Anschlüsse wurde minimiert und möglichst homogene Flächen festgelegt, das heißt, die luftdichtenden Ebenen setzen sich zusammen aus: o Außenwänden mit Innenputz als luftdichtender Ebene o Bodenplatte aus Stahlbeton als luftdichtender Ebene o Südwand und Dachkonstruktion als Holzrahmenkonstruktion mit der inneren Beplankungsebene mit luftdichtender Schicht Durchdringungen wurden in konstruktiver Hinsicht vermieden und bei der Gebäudetechnik auf ein Minimum reduziert. Bei der Südwand und der Dachkonstruktion wurde zum Teil eine Installationsebene eingeplant. Es wurden Konstruktionsdetails präzise geplant und mit den Handwerkern in den Bauteambesprechungen abgestimmt sowie die Materialien für die luftdichtenden Ebenen und fugendichtende Materialien und Montagetechniken abgestimmt. Die folgende schematische Abbildung weist in einer Übersicht auf die möglichen Problemstellen für die luftdichtende Ebene hin (Bauteilstöße und -durchbrüche): Holzbauteile: luftdichte Verarbeitung in der Fläche Durchdringungen luftdicht ausführen Dach: Holzrahmenbau, luftdichter Anschluss an die Wände Außenwand als Holzrahmenbau Luftdichtheitsebene: Beplankung innen, Sauber verkleben Außenwand mit WDVS, Luftdichtheitsebene: Innenputz Fenster: luftdichte Verklebung des Rahmens zur Wand Bodenplatte Stahlbeton Luftundichtheiten bei Durchdringungen Abbildung 19: Wesentliche Aspekte für die Erzielung der Luftdichtheit (Quelle: Benjamin Wimmer, bearbeitet) Die Luftdichtheitsprüfung wurde durchgeführt, als die luftdichtenden Ebenen fertig montiert und noch zugänglich waren. Dazu wurde die Blower-Door in der Haustür luftdicht eingebaut und eine Druckdifferenz erzeugt, die in Stufen auf 50 Pascal hochgefahren wurde. Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 19 Die beteiligten Handwerker standen bereit, um eventuell auftretende Luftundichtheiten zu beheben. Dies erfolgte im Zusammenhang mit der Überprüfung der Konstruktionen mittels Anemometer (Luftgeschwindigkeitsmesser) innerhalb einer relativ kurzen Zeit von knapp zwei Stunden. Die gemessenen Werte wurden daraufhin aufgelistet und in ein Koordinatensystem (Volumenstrom/Druckdifferenz) abgetragen. Der Schnittpunkt bei 50 Pascal sowohl für die Unterdruck- als auch für die Überdruckmessung ergab ein Ergebnis für den n50-Wert von 0,4 1/h, das um ein Drittel unter dem Anforderungswert für Passivhäuser liegt. Abbildung 20: Luftdichter Anschluss Holzwand zur Decke über EG (Quelle: Burkhard Schulze Darup) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 20 Abbildung 21: Luftdichtende Ebene im Holzbaubereich (Quelle: Burkhard Schulze Darup) Abbildung 22: Unterputzdose in luftdichter Ausführung in der massiven Außenwand (Quelle: Burkhard Schulze Darup) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 21 Arbeitsblatt Außenwand Aufgabe 1 Was kennzeichnet die Gebäudehülle und Konstruktion der Außenwand? Notwendige Hilfsmittel: Internet Vorschlag zur Durchführung: Projektarbeit Dauer Die Gebäudehülle eines Passivhauses/Plus-Energie-Gebäudes muss sehr sorgfältig geplant und ausgeführt werden. a. Was sind die Anforderungen (z. B. hinsichtlich U-Wert) an die Gebäudehülle bei einem Plus-Energie-Gebäude? Gibt es diesbezüglich spezielle Erfordernisse? ca. 20 min Für die Konstruktion der Außenwand von hocheffizienten Gebäuden gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. b. Recherchieren Sie, welche Konstruktionen grundsätzlich infrage kommen und welcher U-Wert (bei einem Passivhaus) erreicht werden muss, um einen Heizwärmebedarf (HWB) von 15 kWh/m 2a zu erreichen. ca. 30 min c. Wenn Zeit bleibt, zeichnen Sie geeignete Aufbauten. Tipp: Details zu unterschiedlichen Aufbauten finden sich unter: http://www.egenius.at/baustoffe-und-fassadensysteme/daemm-und-fassadensysteme d. Wenn eine Solarthermieanlage in die Fassade integriert werden soll, welche Aspekte sind bei der Planung zu berücksichtigen? Wie wurde die Integration der Solarthermieanlage im Beispielgebäude gelöst? Tipp: Befragen Sie diesbezüglich SchülerInnen aus anderen Schulen und/oder Fachrichtungen. Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle ca. 30 min 22 Aufgabe 2 Konstruktion der Außenwand Notwendige Hilfsmittel: Internet Vorschlag zur Durchführung: Projektarbeit Dauer Die Außenwand des Beispielgebäudes besteht aus Kalksandsteinmauerwerk mit einer Dicke von 17,5 cm. Die Wand wurde mit einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS) mit 30 cm Dämmdicke und λ = 0,035 W/mK gedämmt. Teilfläche 1 λ [W/(mK)] Kalksandstein 1,4 0,700 Gipsputz 0,510 WDVS 0,035 Außenputz Teilfläche 2 (optional) λ [W/(mK)] λ [W/(mK)] Teilfläche 3 (optional) Dicke [mm] 15 175 300 15 0,700 Flächenanteil Teilfläche 3 Flächenanteil Teilfläche 2 ca. 20 min Summe 50,5 U-Wert: 0,111 W/(m²K) Tabelle 1: Aufbau der massiven Außenwand a. Berechnen Sie den U-Wert dieser Konstruktion. b. Recherchieren Sie Vor- und Nachteile der Baustoffe Kalksandstein und Tonziegel und notieren Sie die Für und Wider. Tipp: Benützen Sie für Ihre Recherchen auch die Baubook-Deklarationszentrale, zu finden unter www.baubook.at. ca. 20 min Hinweis: Geben Sie für alle Daten und Informationen eine Quelle an. Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 23 Aufgabe 3 Detail Zwischendecke–Außenwand Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 23 (Detail Zwischendecke-Außenwand) Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer Das Detail zeigt den Anschluss der Zwischendecke an die Außenwand und ebenso den Fensteranschluss. a. Was wird im Detail dargestellt? Was fällt Ihnen hinsichtlich Wärmebrücken und Wärmedämmung auf? ca. 20 min Abbildung 23: Detail Zwischendecke–Außenwand (Quelle: Benjamin Wimmer) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 24 Aufgabe 4 Sommerliches Raumklima Notwendige Hilfsmittel: Internet Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer a. Wovon hängt das sommerliche Verhalten eines Gebäudes ab? Tipp: Lesen Sie dazu Kapitel 9 „Sommerlicher Wärmeschutz und Verschattungssysteme“ im Modul „Grundlagen Passivhaus“: http://www.egenius.at/energieeffiziente-gebaeudekonzepte/grundlagen-passivhaus b. Wie kann ein gutes Raumklima in einem Passivhaus auch im Sommer gewährleistet werden? Wie konnte dies im Beispielgebäude erreicht werden, ohne dass aktive Kühlung eingesetzt wurde? Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle ca. 15 min ca. 20 min 25 Arbeitsblatt Dach Aufgabe 5 Konstruktion des Daches Notwendige Hilfsmittel: Internet Vorschlag zur Durchführung: Gruppenarbeit, Referat Dauer Die Konstruktion des Daches wird in erster Linie durch die Festsetzungen des Bebauungsplans mitbestimmt. Wichtiges Entscheidungskriterium hinsichtlich der Konstruktion vor allem bei einem Plus-Energie-Gebäude kann auch die Anbringung der Photovoltaik am Dach sein. a. Welcher U-Wert muss bei der Dachkonstruktion der Passivhausbauweise erreicht werden? b. Welche Dachkonstruktionen kommen beim Passivhaus/Plus-EnergieGebäude infrage, wenn ein Steildach nicht in Erwägung gezogen wird? ca. 45 min c. Worauf ist zu achten, wenn eine Photovoltaikanlage am Dach geplant ist? Tipp: Kontaktieren Sie für die Beantwortung der Frage c. KollegInnen einschlägiger Fachrichtungen aus den HTLs Hollabrunn, Waidhofen/Ybbs etc. (z. B. über Facebook) oder lesen Sie auf www.e-genius.at im Modul „Integration von Photovoltaikanlagen in Gebäude“ (http://www.e-genius.at/erneuerbareenergien/integration-von-photovoltaikanlagen-in-gebaeude) das entsprechende Kapitel. d. Falls Zeit bleibt: Entwerfen Sie mit einem Zeichenprogramm eine passende Dachkonstruktion mit integrierter Photovoltaikanlage und beachten Sie dabei die Erfordernisse hinsichtlich Dämmung sowie Integration der PV. ca. 50 min e. Präsentation der Ergebnisse. ca. 15 min Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 26 Aufgabe 6 Detail Fenster–Dach Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 24 (Detail Fenster-Dach) Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer Das nachfolgende Detail zeigt das Anschlussdetail der Außenwand-Fenster an das Dach. a. Was wird im Detail dargestellt? Was fällt Ihnen hinsichtlich Wärmebrücken und Wärmedämmung auf? ca. 20 min Abbildung 24: Detail Fenster–Dach (Quelle: Benjamin Wimmer) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 27 Arbeitsblatt Bodenplatte Aufgabe 7 Konstruktion der Bodenplatte Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 25 (Bodenplatte) Vorschlag zur Durchführung: Einzel- und Gruppenarbeit Dauer Die untere thermische Begrenzung eines Gebäudes kann unterschiedlich ausgeführt werden. Im Beispielgebäude erfolgte die Gründung mittels einer tragenden Stahlbeton-Bodenplatte mit 25 cm Konstruktionsdicke auf einer durchgehenden Dämmlage aus geschlossenzelligem Polystyrol mit 20 cm Höhe und einem Lambda-Wert von 0,035 W/mK. Eine geringe Dämmhöhe von 4 cm wurde zusätzlich als Estrichdämmung oberhalb der Bodenplatte untergebracht. Der U-Wert der Gesamtkonstruktion ist nicht ganz so niedrig wie bei den sonstigen Konstruktionen, da der Wärmeverlust aufgrund des niedrigeren Temperaturfaktors nach unten bei dem Gebäude um etwa 40 % geringer ausfällt. ca. 20 min a. Berechnen Sie den U-Wert der ausgeführten Bodenplatte. b. Beschreiben Sie den Aufbau der Bodenplatte, die im Foto dargestellt ist. ca. 10 min Abbildung 25: Bodenplatte (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 28 c. Welche Konstruktionen kommen für die Ausführung einer Bodenplatte eines Passivhauses/Plus-Energie-Gebäudes noch infrage? ca. 15 min Tipp: Lesen Sie dazu das Kapitel 4. d. Überlegen Sie, für welche Lösung Sie sich entschieden hätten, und begründen Sie Ihre Wahl. ca. 20 min Aufgabe 8 Detail Bodenplatte–Terrassentür Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 26 (Detail Bodenplatte-Terrassentür) Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer Die Abbildung zeigt einen Detailschnitt mit Darstellung der Bodenplatte und der Terrassentür. a. Was fällt Ihnen im Detail hinsichtlich Wärmebrücken und Wärmedämmung auf? ca. 20 min Abbildung 26: Detail Bodenplatte–Terrassentür (Quelle: Benjamin Wimmer) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 29 Arbeitsblatt Fenster Aufgabe 9 Auswahl und Anschluss der Fenster Notwendige Hilfsmittel: Internet, Abbildung 27 (Detail Fensteranschluss) Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer a. Recherchieren Sie, welche Aspekte bei der Auswahl der Fenster für das Beispielgebäude berücksichtigt wurden. Nennen Sie zumindest fünf Aspekte. Welches Kriterium könnte bei der Auswahl darüber hinaus eine Rolle spielen? ca. 20 min Nachfolgend ist das Detail des Fensteranschlusses abgebildet. b. Was wird im Detail dargestellt? Was fällt Ihnen hinsichtlich Wärmebrücken und Wärmedämmung auf? ca. 20 min Abbildung 27: Detail Fensteranschluss (Quelle: Benjamin Wimmer) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 30 Arbeitsblatt Wärmebrückenoptimierung Aufgabe 10 Was ist hinsichtlich der Wärmebrücken zu beachten? Notwendige Hilfsmittel: Internet Vorschlag zur Durchführung: Einzelarbeit Dauer Grundsätzliche Problematik (Auswirkungen) von Wärmebrücken: An Wärmebrücken treten gegenüber der sonstigen Fläche erhöhte oder verminderte Transmissionswärmeverluste aufgrund von geometrischen Situationen, Materialwechsel oder Durchdringungen auf. Die Folge kann an den entsprechenden Stellen eine verringerte Oberflächentemperatur der Wandinnenseite sein, die zu Kondensation (Tauwasserbildung) in diesem Bereich und möglicherweise Schimmelbildung führen kann. a. Recherchieren Sie, wie Wärmebrücken vermieden werden können. ca. 50 min Tipp: Informationen dazu finden Sie im Modul „Grundlagen Passivhaus“, Kapitel 10: http://www.e-genius.at/energieeffizientegebaeudekonzepte/grundlagen-passivhaus b. Welche Wärmebrückensituationen mussten im Beispielgebäude berücksichtigt werden und wie konnten diese gelöst werden? Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 31 Aufgabe 11 Wärmebrückenoptimierung des Sockels Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 28 (Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude) Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer a. Erläutern Sie anhand des Schnittes kurz, wie mit der Wärmebrückensituation des Sockels (Bodenplatte–Außenwand) umgegangen wurde. Welche Lösung kann beim Wärmeübertrag der Innenwände an die Bodenplatte angewendet werden? ca. 20 min Abbildung 28: Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer) Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 32 Arbeitsblatt Luft- und Winddichtheit Aufgabe 12 Luftdichtheit Notwendige Hilfsmittel: Kapitel 7, Abbildung 29 (Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude) Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit Dauer a. Was ist die Mindestanforderung an die Luftdichtheit bei Passivhäusern? ca. 10 min b. Welche Aspekte hinsichtlich Luftdichtheit wurden bei der Planung des Beispielgebäudes beachtet? Lesen Sie dazu Kapitel 7. Nennen Sie zumindest vier Punkte. ca. 15 min c. Fügen Sie im Schnitt durch das Gebäude mögliche Problemstellen für die luftdichtende Ebene ein. ca. 15 min Abbildung 29: Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer) d. Wann wurde die Luftdichtheitsprüfung im Beispielgebäude durchgeführt und welche Rolle spielten dabei die Handwerker? Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle ca. 10 min 33 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Schnitt durch das Gebäude (Quelle: Burkhard Schule Darup/ Benjamin Wimmer) ..................................................................................................................... 3 Abbildung 2: U-Wert-Berechnung der Außenwand in Holztafelbauweise mit dem Konstruktionsaufbau und dem resultierenden U-Wert von 0,11 W/m2K (PHPP)...................... 5 Abbildung 3: U-Wert-Berechnung der massiven Außenwand, ebenfalls mit einem U-Wert von 0,11 W/m2K (PHPP) ................................................................................................................... 5 Abbildung 4: Detailschnitt im Bereich Decke über Erdgeschoß zur Außenwand mit Darstellung des Fensters im Erdgeschoß und des Solarthermiekollektors im Brüstungsbereich Obergeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer) .................................................. 6 Abbildung 5: Holzkonstruktion auf der Südseite und Massivwände an den sonstigen Fassaden (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ............................................................................ 6 Abbildung 6: Südseite nach Aufbringen des Wärmedämmverbundsystems (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ........................................................................................................................... 7 Abbildung 7: Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion mit Berechnung des U-Wertes von 0,10 W/m2K (PHPP) ................................................................................................................... 9 Abbildung 8: Detailschnitt Außenwand–Dach auf der Südseite (Quelle: Benjamin Wimmer) .. 9 Abbildung 9: Erstellen der Dachkonstruktion (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) ..................................................................................................................................... 10 Abbildung 10: Detailfoto von Holzwand, Massivwand und Dach als Innenansicht im Ausbaustadium (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ................................................................. 10 Abbildung 11: U-Wert-Berechnung mit Aufbau der Bodenplatte............................................. 12 Abbildung 12: Detailschnitt mit Darstellung der Bodenplatte und der Terrassentür (Quelle: Benjamin Wimmer) ................................................................................................................... 13 Abbildung 13: Bodenplatte: Sicht auf die fertig gegossene Platte und die Dämmlage mit 20 cm Höhe (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) .................................................. 13 Abbildung 14: Bilanzierung des solaren Wärmeangebots nach PHPP................................... 14 Abbildung 15: Detailschnitt Fensterbrüstung auf der Südseite mit Anschluss zum Solarthermiekollektor im Brüstungsbereich (Quelle: Benjamin Wimmer) ............................... 15 Abbildung 16: Fenstermontage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)............... 15 Abbildung 17: Fenstereinbau in der Holzkonstruktion (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ..... 16 Abbildung 18: Einbausituation von innen (Quelle: Burkhard Schulze Darup)......................... 16 Abbildung 19: Wesentliche Aspekte für die Erzielung der Luftdichtheit (Quelle: Benjamin Wimmer) ................................................................................................................................... 19 Abbildung 20: Luftdichter Anschluss Holzwand zur Decke über EG (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ......................................................................................................................... 20 Abbildung 21: Luftdichtende Ebene im Holzbaubereich (Quelle: Burkhard Schulze Darup).. 21 Abbildung 22: Unterputzdose in luftdichter Ausführung in der massiven Außenwand (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ......................................................................................................... 21 Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 34 Abbildung 23: Detail Zwischendecke–Außenwand (Quelle: Benjamin Wimmer) ................... 24 Abbildung 24: Detail Fenster–Dach (Quelle: Benjamin Wimmer) ........................................... 27 Abbildung 25: Bodenplatte (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) ...................... 28 Abbildung 26: Detail Bodenplatte–Terrassentür (Quelle: Benjamin Wimmer) ........................ 29 Abbildung 27: Detail Fensteranschluss (Quelle: Burkhard Schule Darup/ Benjamin Wimmer) ................................................................................................................... 30 Abbildung 28: Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer) .......... 32 Abbildung 29: Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer) .......... 33 Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 35 Impressum Herausgeber und für den Inhalt verantwortlich: e-genius – Verein zur Förderung und Entwicklung offener Bildungsmaterialien im technischnaturwissenschaftlichen Bereich Postfach 16 1082 Wien Österreich E-Mail: info(at)e-genius.at Projektleiterin: Dr. Katharina Zwiauer E-Mail: katharina.zwiauer(at)e-genius.at Autor: Dr. Burkhard Schulze Darup Fachdidaktik: Dr. Katharina Zwiauer Unter Mitwirkung von: Magdalena Burghardt MA, DI (FH) Sören Eikemeier, DI Karin Reisinger Fachliche Beratung: DI Johannes Fechner Lektorat, mediendidaktisches Design und technische Umsetzung: Magdalena Burghardt MA Finanziert durch: Nutzungsbedingungen: Alle Inhalte sind unter folgender Creative-Commons-Lizenz lizensiert: Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Austria Lizenz. Das bedeutet: Sie dürfen Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 36 • • das Werk bzw. den Inhalt vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, Abwandlungen und Bearbeitungen des Werkes bzw. Inhaltes anfertigen. Zu den folgenden Bedingungen: • • • Namensnennung — Sie müssen den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen. Keine kommerzielle Nutzung — Dieses Werk bzw. dieser Inhalt darf nicht für kommerzielle Zwecke verwendet werden. Weitergabe unter gleichen Bedingungen — Wenn Sie das lizenzierte Werk bzw. den lizenzierten Inhalt bearbeiten oder in anderer Weise erkennbar als Grundlage für eigenes Schaffen verwenden, dürfen Sie die daraufhin neu entstandenen Werke bzw. Inhalte nur unter Verwendung von Lizenzbedingungen weitergeben, die mit denen dieses Lizenzvertrages identisch oder vergleichbar sind. Hinweise zur Namensnennung/Zitierweise: Texte: AutorInnen des Moduls, Titel des Moduls. Hrsg.: Verein e-genius, www.e-genius.at Bilder: Nennung der Rechteinhaberin/des Rechteinhabers und www.e-genius.at Haftungsausschluss: Sämtliche Inhalte auf der Plattform e-genius wurden sorgfältig geprüft. Dennoch kann keine Garantie für die Richtigkeit, Vollständigkeit, Aktualität und Verfügbarkeit der Inhalte übernommen werden. Der Herausgeber übernimmt keinerlei Haftung für Schäden und Nachteile, die allenfalls aus der Nutzung oder Verwertung der Inhalte entstehen. Die Zurverfügungstellung der Inhalte auf e-genius ersetzt keine fachkundige Beratung, die Abrufbarkeit der Inhalte ist kein Anbot zur Begründung eines Beratungsverhältnisses. e-genius enthält Links zu Webseiten Dritter. Das Setzen von Links ist ein Verweis auf Darstellungen und (auch andere) Meinungen, bedeutet aber nicht, dass den dortigen Inhalten zugestimmt wird. Der Herausgeber von e-genius übernimmt keinerlei Haftung für Webseiten, auf die durch einen Link verwiesen wird. 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