Beratungsbericht zur rationellen Energieverwendung … · Luftfeuchtigkeit entsteht z.B. durch Personen (1,0-1,5 l/Tag bei ruhiger ... außen gemessen werden, da das Temperaturempfinden

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Beratungsbericht zur rationellen Energieverwendung für das Einfamilien-

Passivhaus Familie Feichtmair “Auf Eggen“ Lörrach

Phase II 03.02.2010

Auftraggeber: Prof. Dr. Feichtmair

Neudorfer St. 14

79541 Lörrach

Berater:

Tüllinger Str. 90

D-79539 Lörrach

Tel: +49 (0)7621 9577 0

Fax: +49 (0)7621 9577 20

[email protected]

www.delzer.de

Beratungsbericht Passivhaus Feichtmair, 79540 Lörrach 03.02.2010

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Inhaltsverzeichnis

1 ALLGEMEINE HINWEISE..................................................................... 3

1.1 ZIEL DER BERATUNG____________________________________________3 1.2 GEBÄUDESIMULATION___________________________________________3 1.3 GEBÄUDE ___________________________________________________4 1.3.1 GEBÄUDEHÜLLE ____________________________________________4 1.3.2 GEBÄUDEINNERES __________________________________________4

1.4 BENUTZERVERHALTEN___________________________________________4 1.4.1 RAUMKLIMA_______________________________________________4 1.4.2 LÜFTUNG_________________________________________________4 1.4.3 LICHT___________________________________________________5

1.5 HEIZUNG ___________________________________________________5 1.6 LÜFTUNG ___________________________________________________5

2 PLANUNGSSTAND .............................................................................. 6

2.1 ALLGEMEINE GEBÄUDEDATEN______________________________________6 2.2 GEBÄUDEHÜLLE _______________________________________________7 2.3 WÄRMETECHNISCHE EINSTUFUNG DER GEBÄUDEHÜLLE ____________________7 2.4 HEIZUNGSANLAGE _____________________________________________9 2.5 ZONIERUNG DES GEBÄUDES _____________________________________10 2.6 VERBRAUCHSDATEN ___________________________________________10 2.6.1 ENERGIEVERBRAUCH________________________________________10

3 ERGEBNISSE DER SIMULATION........................................................ 11

3.1 HEIZENERGIEBEDARF __________________________________________11 3.2 KÜHLENERGIEBEDARF __________________________________________11 3.3 UNTERSUCHTE VARIANTEN ______________________________________12 3.3.1 SIMULATIONEN ZUR ENERGETISCHEN OPTIMIERUNG DER GEBÄUDEHÜLLE UND

ENERGIEVERSORGUNG ____________________________________________12 3.4 SIMULATIONEN DER ENERGIEVERSORGUNG ___________________________14

4 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................ 17

4.1 UMSETZUNGSSTRATEGIE ________________________________________17 4.2 ABSCHLUSS / ABLAUF__________________________________________17

5 ANHANG........................................................................................... 18

5.1 FÖRDERPROGRAMME___________________________________________18 5.2 GRUNDLAGEN DER DYNAMISCHEN SIMULATION _________________________18 5.3 DETAILLIERTE ERGEBNISSE DER SIMULATION__________________________20


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1 Allgemeine Hinweise

1.1 Ziel der Beratung

In Deutschland wird ein Drittel der jährlich bereitgestellten Endenergie allein für das Beheizen von Wohngebäuden verbraucht. Bereits im Jahr 1977 wurde deshalb mit der ersten Wärmeschutzverordnung (WSchVO) der Grundstein zu energiesparenden Gebäuden geschaffen. Die Energieeinsparverordnung (EnEV) führt diesen Weg seit 2002 fort, aktuell in ihrer Fassung von 2007 und ab Oktober die von 2009.

Deutschland hat sich in internationalen Verträgen dazu verpflichtet, seine Kohlendioxid-Produktion (CO2) nicht weiter zu steigern und auf längere Sicht zu senken.

Die Ergebnisse der Analyse und die Wirtschaftlichkeitsberechnungen sollen als Entscheidungshilfe für ökologisch und ökonomisch sinnvolle Energieeinspar-maßnahmen dienen.

Das geplante Wohngebäude soll einen Energiebedarf wie ein Passivhaus haben und die Energieversorgung soll möglichst unabhängig von Öl- und Erdgas-lieferungen funktionieren. Im Rahmen der Beratung soll hierfür eine Lösung erarbeitet werden.

Die folgenden Positionen unter 1. sind allgemeine Hinweise zur Optimierung des Energiebedarfs und der Behaglichkeit.

1.2 Gebäudesimulation

Für den Beratungsbericht wurde mit DK-Integral, einem dynamischen Simulationsprogramm, ein Modell dieses Gebäudes erstellt und mit dem derzeitigen Energieverbrauch der Bewohner kalibriert.

Das dynamische Simulationsprogramm ist gegenüber den statischen Berechnungsmethoden genauer. Effekte wie Benutzerverhalten, Gebäude-orientierung, Klima sowie Speicherfähigkeit des Gebäudes werden hier berechnet während sie bei den statischen Berechnungsverfahren bestenfalls mit Faktoren berücksichtigt werden.

Gewinne und Verluste, die dann auftreten, wenn sich die Raumtemperatur über der Behaglichkeitsgrenze von 23 °C befindet, werden in statischen Berechnungs-verfahren bilanziert, obwohl das Haus in diesen Zeiträumen die Wärmegewinne nicht verwerten kann. Die dynamische Simulation bilanziert die Gewinne und Verluste nur dann, wenn das Haus sich im Behaglichkeitsbereich bis 23 °C befindet. So können Bauteile wie Dach, Boden, Fenster oder Außenwände genauer bewertet werden.


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1.3 Gebäude

1.3.1 Gebäudehülle

Mit einer Außendämmung des Gebäudes werden die Wärmeverluste verringert und die Oberflächentemperatur der Außenwände auf der Innenseite erhöht. Die Oberflächentemperatur der Außenwände hat einen entscheidenden Einfluss auf die Behaglichkeit im Raum, so dass, bei einer höheren Oberflächentemperatur der Wände, eine niedrigere Raumtemperatur als behaglich empfunden wird.

Eine Verglasung ist in Südrichtung energetisch am günstigsten. Im Winter können durch eine Südverglasung Wärmegewinne erzielt werden, und im Sommer heizt sich das Gebäude durch eine Südverglasung weniger auf als durch eine Ost- oder Westverglasung.

Wärmebrücken können durch Teilisolierungen von außen oder durch einen Anbau, z.B. einen Wintergarten reduziert werden.

Hinter den Heizkörpern angebrachte Wärmestrahlungsreflektoren reduzieren die Transmissionsverluste.

1.3.2 Gebäudeinneres

Im Gebäudeinneren sind hohe Massen durch schwere Bauteile von Vorteil, da sie die Wärme speichern und für einen Temperaturausgleich sorgen.

Das Gebäude sollte in abgeschlossene Zonen aufgeteilt sein, die dann nach Bedarf beheizt werden.

1.4 Benutzerverhalten

Das Nutzerverhalten geht stark in den Energieverbrauch ein. Der Heizenergiebedarf ist abhängig vom Luftwechsel, der Nutzungsdauer, der Nutzungshäufigkeit, den Raumtemperaturen und der tatsächlich beheizten Wohnfläche.

1.4.1 Raumklima

Das Raumklima wird im allgemeinen mit einer Raumtemperatur von 19 – 22 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 35 – 65 % als behaglich empfunden.

1.4.2 Lüftung

Einem Gebäude muss ausreichend Frischluft zugeführt werden, damit eine gute Luftqualität und ein Abtransport der Luftfeuchte/Schadstoffe sicher gestellt wird.

Luftfeuchtigkeit entsteht z.B. durch Personen (1,0-1,5 l/Tag bei ruhiger Tätigkeit), durch Pflanzen (0,5-1,0 l/Tag), durch Kochen (0,5-1,0 l/Tag) usw.

Die Luftfeuchtigkeit kann mit einem Hygrometer überprüft werden. Wird durch manuelles Öffnen und Schließen der Fenster gelüftet, sollte eine Stoßlüftung durchgeführt werden.


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Schadstoffkonzentrationen in der Luft/Luftschadstoffe entstehen zum Beispiel durch Ausdünstungen von Möbeln, Teppichen, Baustoffen, Verbrennungsprozessen und Haushaltschemikalien. Hier kann der Nutzer mit der richtigen Wahl viel beeinflussen.

Ein Aufheizen des Gebäudes im Sommer soll vermieden werden. Die Fensterlüftung wird dann außer zur Verbesserung der Luftqualität auch zur Kühlung des Gebäudes eingesetzt. Hierzu sollte die Lufttemperatur innen und außen gemessen werden, da das Temperaturempfinden täuschen kann.

1.4.3 Licht

Natürliches Licht wird als angenehm empfunden und sollte möglichst stark genutzt werden. Helle Wände reflektieren das Licht besser als dunkle Wände und machen den Raum heller. Die Abschattung durch einen Sonnenschutz ist nur dann sinnvoll, wenn kein Kunstlicht verwendet werden muss.

1.5 Heizung

Eine Planung der Heizungsanlage ist in der Reihenfolge erst nach Durchführung der wichtigsten Energiesparmaßnahmen sinnvoll, da bei reduziertem Energiebedarf die Wärmeerzeugung kleiner ausgelegt werden kann und damit kostengünstiger ist. Mit den längeren Laufzeiten der kleineren Wärmeerzeuger wird gleichzeitig Energie eingespart.

Bei neuen Heizungsanlagen sollte auf technische Neuerungen wie Brennwerttechnik, Niedertemperaturtechnik, Holzkessel, Wärmepumpe, Erdsonde oder in Zukunft auch Brennstoffzellentechnologie geachtet werden.

Als Energiequelle sollten regenerative Energiequellen eingesetzt werden. Da Holz eine regenerative Energiequelle ist, sollte dieser Einsatz bevorzugt geprüft werden. Regenerativ deshalb, weil die nachwachsenden Bäume/Pflanzen das CO2 umgehend wieder einbauen, so dass ein kleiner CO2-Kreislauf entsteht. Mit Holzpelletheizungen stehen mittlerweile sehr einfache, vollautomatische Systeme (wie bei Öl und Gas) zur Verfügung. Mit Holz steht heute schon ein bewährter Energieträger zur Verfügung, die Entwicklung für Pflanzenöle und Pflanzengas steht noch am Anfang, die Entwicklungen für eine Produktion in grossem Umfang sind vielversprechend. Der Vorteil des Pflanzengas für die Gebäudeheizung liegt im vorhandenen Erdgasnetz und der einfachen Zumischung zentral oder dezentral wie beim Stromnetz. Die Pflanzenöle werden wegen der einfachen Handhabung wahrscheinlich mehr für Fahrzeuge genutzt.

1.6 Lüftung

Die Entlüftung des Gebäudes sollte immer von den kälteren zu den wärmeren Räumen erfolgen und von den Feuchträumen wie Küche, Bäder etc. nach außen geführt werden.

Bei der natürlichen Lüftung durch Fenster und Türen empfiehlt sich darauf zu achten, mehrmals am Tag maximal fünf Minuten am Stück bei komplett geöffneten Fenstern und Türen zu lüften. Durch diese so genannte Stoßlüftung erfolgt ein schneller Luftaustausch, bei dem sich die Wärmeverluste im


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wesentlichen auf das Erwärmen der Frischluft beschränken. Ein Dauerlüften bei gekippten Fenstern und Türen ist während der Heizperiode nicht sinnvoll, da dies die Lüftungswärmeverluste drastisch durch kontinuierlichen Wärmeentzug erhöht. Zudem kühlt der Baukörper im Bereich der Fensterrahmen aus, was Schimmelbildung begünstigt.

Eine komfortable Lösung bietet die kontrollierte Lüftung. Die einfachste Möglichkeit ist der Einbau von Lüftern in den Feuchträumen und definierten Zuluftöffnungen am entgegen gesetzten Ende des Gebäudes. Die Lüfter werden auf die benötigte Grundlüftung eingestellt und fördern bei Bedarf feuchtigkeits-geregelt einen größeren Luftstrom. Auf diesem Weg werden Schimmelbildung und Feuchteschäden verhindert und die Lüftungswärmeverluste auf das Notwendigste reduziert, gleichzeitig verbessert sich die Lufthygiene.

Bedingung für den Einbau einer kontrollierten Wohnungslüftung ist eine dichte Gebäudehülle.

2 Planungsstand

2.1 Allgemeine Gebäudedaten

- Gebäudetyp: - Wohngebäude

- Standort: - Auf Eggen, Lörrach

- Planung Baujahr: - 2010

- Lage: - Wohngebiet mit aufgelockerter Bebauung

- Bauart: - Mittelschweres Gebäude

- Vollgeschosse: - 2

- Nutzfläche: - Nach EnEV: AN= Ve * 0,32/m = 260,48 m²

- Wärmeübertra-gende Umfassungsfläche:

- A=679,00 m²

- Beheiztes Volumen Brutto:

- Ve= 814,00 m³, Keller = 417 m³

- A/V-Verhältnis: - 0,83

- Personenbelegung: - ~ 2 Personen morgens/mittags, nachts 4

- Lüftung: - Zentrale Wärmerückgewinnung mit 85% Wirkungsgrad

- Luftdichtheit: - Ein Nachweis der Luftdichtheit liegt noch nicht vor, es wird ein Wert von 0,2 angestrebt (umso kleiner der Wert, desto besser kann die Luftqualität beeinflusst werden)

- Kellergeschoss: - nicht beheizt / Variante mit Beheizung wurde untersucht

- Dachspitz: - nicht vorhanden


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2.2 Gebäudehülle

- Außenwände: - 425 mm ThermoThon MZ7 Wand mit Innen- und Aussenputz

- Zwischendecken: - Beton 26,5cm + Trittschallschutz

- Flachdächer: - 200 mm Stahl-Beton, 300 mm gedaemmt (035)

- Bodenplatte zum Keller:

- 220 mm Stahl-Beton, 100 mm gedaemmt (035)

- Kellerwände zum Erdreich:

- 200 mm Stahl-Beton, 200 mm gedaemmt (04)

- Keller-Bodenplatte zum Erdregister:

- 250 mm Stahl-Beton, 200 mm gedaemmt (035), Kies 300 mm und 10cm Sandbettschicht für Rohre mit Wasser als Wärmeträger, Gewachsener Boden Lambda = 1,5 W/mK

- Fenster: - Wärmeschutzverglasung mit U-Wert ‚Glas 0,6 W/m²K, Ausführung Passivhausstandard

- Wärmebrücken: - Passivhausstandard

- Außentüren: - Glas und Ausführung in der Qualität wie Passivhausfenster

- Raumtemperatur: - Mittlere Innentemperatur ca. 20-21°C

2.3 Wärmetechnische Einstufung der Gebäudehülle

In der folgenden Tabelle sind die Flächen und die U-Werte der einzelnen Bauteile aufgeführt. Zusätzlich ist der U-Wert1 für Wohngebäude angegeben, der nach der Energieeinsparverordnung EnEV 2009 mindestens erreicht werden muss. Ebenso ist zum Vergleich der maximal erlaubte U-Wert für ein Passivhaus aufgeführt. Detaillierte Informationen für die Hüllfläche sind im Dokument Feichtmair_Variante1_simulation002.01.enev2007.htm enthalten.

1 Als U-Wert (früher K-Wert) wird der Wärmedurchgangskoeffizient eines Bauteils bezeichnet. Je geringer die U-Werte sind, umso besser sind die Dämmeigenschaften eines Bauteils. Die angegebenen Maximalwerte gelten für Dämmungen auf der kalten Außenseite.


8

Bauteilauflistung U-Werte

Planung

nach

gültiger

EnEV

2009

U-Werte

Passivhaus

Außenwände 0,16

≤ 0,24

0,15

Fenster 0,8

≤ 1,3

0,8

Außentüren 0,8 ≤ 2,0 0,8

Steildach

≤ 0,2

0,15

Oberste Geschoßdecke 0,11

≤ 0,30

0,15

Kellerwände (Dämmung auf

der Kaltseite) 0,19

≤ 0,30

0,15

Kellerboden (Dämmung auf

der Kaltseite) 0,11

≤ 0,30

0,15


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2.4 Heizungsanlage

Planung

Energieträger - Wärmequelle: - Erdregister unter dem Kellerboden, ca. 0,3 m

- Bereitstellung: - Wassernetz

- Variante 1 mit Thermischen Solar-Flachkollektoren in die Südfassade integriert, 20m²und zwei 1000 Liter Speicher, Variante 2 mit Vakuumkollektoren

Wärmeerzeuger -

- Wärmepumpe -

- Standort: - Keller

- Leistung: - 5 kW thermisch

- Baujahr: - 2010

- Wärmeträgertemperatur: - 25 -30 °C

Wärmeverteilung - Art - Zentrale Verteilung

- Dämmung - Heizungsrohre im Keller isoliert

- Lüftung - Lüftung mit Wärmerückgewinnung 85%

Wärmeübergabe - Art - Fussbodenheizung alternativ

Umluftkonvektoren


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2.5 Zonierung des Gebäudes

Das Gebäude wurde mit DK- Integral in zwei Zonen unterteilt (Wohn- und Kellerzone). Die dynamische Simulation wurde auf der Basis der aktuellen Planung erstellt.

Abbildung 2.5.1 Zonierung des Gebäudes in Hauptzone und Keller

Zone 1: OG: Zimmer2-Bad, EG: Wohnen bis WC/Du

Zone 2: Keller 1 und Keller 2 mit Flur

2.6 Verbrauchsdaten

2.6.1 Energieverbrauch

Der reale Energieverbrauch eines Hauses ist neben den gebäude- und anlagenspezifischen Parametern vor allem vom Nutzerverhalten abhängig.

Beim simulierten Heizenergiebedarf kommen noch die Verluste für die Wärmerzeugung und die Wärmeverteilung hinzu. Diese Verluste liegen in etwa bei 10-20%.

Es gilt: Endenergieverbrauch = Heizenergiebedarf + (10-20)% Verluste + Warmwasserverbrauch

Für den Warmwasserverbrauch wurden 4 Zapfungen a 30 Liter mit 55°C Wassertemperatur angenommen und keine Zirkulation. Das sind 2 300 kWh/a für das Brauchwasser.

Zone 1

Hauptzone

EG und OG

ist beheizt

Zone 2

Keller ist

unbeheizt


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3 Ergebnisse der Simulation

3.1 Heizenergiebedarf

Der dynamisch simulierte Heizenergiebedarf für den derzeitigen Stand der Planung beträgt ca. 3 000 kWh/a. Rechnet man etwa 15% Anlagenverluste dazu, ergibt sich der tatsächliche Ist- Verbrauch (ohne Trinkwassererwärmung) von ca. 3 000 kWh/a (Schätzung Heizenergiebedarf für das Gesamtgebäude in der Ausführung Ist-Zustand). Der Heizenergie-Verbrauch pro Quadratmeter Nutzfläche nach EnEV (260 m²) liegt somit bei ca.12 kWh/(m²a). Passivhäuser müssen besser als 15 kWh/m²a sein.

3.2 Kühlenergiebedarf

Um den Kühlenergiebedarf des Gebäudes zu ermitteln, wurde eine Simulation durchgeführt. Durch die Zonenaufteilung wie in Kapitel 2.5 näher erläutert, ergaben sich folgende Werte:

Die durchschnittliche Temperatur im Gebäude wird für ein durchschnittliches Klimajahr maximal 26,5 °C sein, deshalb ist eine aktive Kühlung nicht notwendig. Für einzelne Räume kann je nach Nutzung eine aktive Kühlung sinnvoll sein. Die geplante Fussbodenheizung ist gut für eine aktive Kühlung geeignet.

Mit dem Erdregister unter der Bodenplatte sind im Sommer tiefere Temperaturen bei Bedarf durch freie oder aktive Kühlung über das Erdregister erreichbar.


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3.3 Untersuchte Varianten

Die simulierten Varianten sollen die Basis für die Materialauswahl für die Aussenwände ermöglichen und die Energieversorgung mittels Erdregister und Solaranlage sicherstellen. Gleichzeitig ist die Dimensionierung der technischen Anlagen und die Behaglichkeit sicherzustellen.

3.3.1 Simulationen zur energetischen Optimierung der Gebäudehülle und Energieversorgung

Abbildung 3.3.1.1 Energiekonzept

Für die Gesamt-Beurteilung sind zwei Simulationen mit unterschiedlichen Wandaufbauten aber gleicher Technik für die Energieversorgung dokumentiert. Diese belegen die freie Wahl bei den angedachten Wandaufbauten und die Machbarkeit für die Wärmeversorgung mit dem Erdregister unter der Bodenplatte.


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Variante 1: ohne Kellerheizung

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

3000,00

3500,00

4000,00

4500,00

5000,00

Wan

dver

luste

Dac

hver

luste

Erdre

ichv

erluste

Fenster

verlu

ste

Solar

e Gew

inne

Inte

rne

Gew

inne

Heize

nerg

iebe

darf

Bereiche (Bauteile, Lüftung, Heizenergiebedarf)

kW

h/a

Abbildung 3.3.1.2 Auflistung Heizenergiebedarf nach Bereichen zugeordnet Zuordnung der Farben: Blau= Verluste, Gelb= Gewinne, Rot = Heizenergiebedarf

Vergleich Variante 1 und 2

0,00

1000,00

2000,00

3000,00

4000,00

5000,00

6000,00

7000,00

Wan

dver

luste

Dac

hver

luste

Erd

reichv

erluste

Fenster

verlu

ste

Solar

e Gew

inne

Inte

rne

Gew

inne

Heize

nerg

iebe

darf

Bereiche

kW

h/a MZ7, ohne Kellerheizung

MZ7, mit Kellerheizung

Abbildung 3.3.1.3 Vergleich Variante 1 und 2 Verluste/Gewinne

Die Unterschiede zwischen der Variante1 ohne Kellerheizung und Variante 2 mit Kellerheizung sind beim Heizenergiebedarf deutlich. Auf der Basis der unterschiedlichen Temperaturverläufe im Gebäude verschieben sich die Verluste und Gewinne. So sind zum Beispiel die Solaren Gewinne wegen der höheren Speicherfähigkeit im Keller bei der Variante 2 grösser.


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3.4 Simulationen der Energieversorgung

Die Energieversorgung soll möglichst autark erfolgen.

Die folgenden Grafiken und Tabellen zeigen die Ergebnisse der dynamischen Simulationen.

Variante 1: ohne Kellerheizung und mit Flachkollektoren 20m²

Abbildung 3.3.1 Zustandsgrössen Variante 1, 2. Jahr

Legende:

Lufttemperatur im Haus = Mittlere Temperatur im Gebäude Heizenergiebedarf Gebäude = ohne Anlagenverluste und Brauchwasser Umgebungstemperatur = Wetter ausserhalb der Gebäudehülle Temperatur Anbau 1 = ‚Temperatur im Keller / Zone 2 SP1:Temp.Bereit.teil = Speicher 1,Temperatur im Brauchwasserspeicher oben Bereitschaftsteil, solar oder bei Bedarf mit Wärmepumpe geheizt. SP1:Hauptteil= Speicher 1, Temperatur im Brauchwasserspeicher unten / nur solar beheizt Zirkulationsverluste = Verluste durch Brauchwasserzirkulation SP2:Speichertemperatur= Speicher 2, Brauchwasservorwärmung und Heizungsunterstützung nur solar beheizt Ertrag Kollektoren = Solarenergieeinspeisung für Brauchwasser, Heizung, Erdregister Temperatur Aussenfläche 10 Schicht 4 = Temperatur Erdregister im Bereich der Schicht mit dem Wärmetauscher


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Variante 2 mit Kellerheizung und Vakuumkollektoren 20m²

Abbildung 3.3.3 Zustandsgrössen Variante 2, 2. Jahr

Im zweiten Jahr ist der Startwert für die Temperatur im Erdregister vergleichbar mit dem Endwert nach dem zweiten Jahr, so dass stabile Erdregisterbedingungen erreicht sind. Für die Varianten mit der Beheizung des Kellers ist mit den vorsichtigen Annnahmen für das Erdreich die Grenze des Erdregisters erreicht.

Reserven sind: 1. Erdreich mit besserer Wärmeleitung, Lambdawert grösser als 1,5W/mK. 2. Optimierung des Energiemanagements, z.B. Kühlen im Sommer, etc. 3. Die Heizung des Kellers wird nur teilweise durchgeführt

0

1

2

3

4

5

6

Variante 1 Variante 2

COP Heizung

COP Brauchw asser

Abbildung 3.3.4 COP-Wärmepumpe für die 2 Varianten im zweiten Betriebsjahr


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Die COP-Werte für die zwei Varianten sind in etwa gleich, der COP-Wert für die Variante mit Kellerheizung ist etwas schlechter, da die Erdregistertemperatur stärker absinkt.

Abbildung 3.3.5 Deckungsgrad des Brauchwassers und Heizung mit der thermischen Solaranlage, Variante 2 mit Vakuumkollektoren Der solare Anteile an der Heizung beträgt 17,4% und mit dem Erdregister kann die Heizung im Februar zu 97,28 % abgedeckt werden.


17

4 Zusammenfassung

- .

4.1 Umsetzungsstrategie

1. Integration der thermischen Solaranlage in der Südfassade mit Vakuumkollektoren

2. Bau des Erdregisters unter der Kellerbodenplatte mit einer Wärmepumpe für die Heizungsunterstützung.

3. Einbau einer feuchtegeregelten Wärmerückgewinnung mit ca. 85% Wirkungsgrad.

4. Realisierung eines integralen Regelungskonzeptes für die Heizung mittels Solaranlage mit Speicher, Erdregister und Wärmepumpe.

5. Einplanung des Platzbedarfs und die Einbindung für die Nachrüstung eines BHKW (Brennstoffzelle, Stirling, Verbrennungsmotor mit Biodiesel, etc.)

4.2 Abschluss / Ablauf

Dieser Beratungsbericht wurde nach bestem Wissen aufgrund der verfügbaren Daten erstellt. Im Vergleich zur Untersuchung in der Phase I ist das Erdregister zwischen Kellerboden und Wärmetauscher im Erdreich kleiner dimensioniert.

Mit dem Anstieg des Heizenergiebedarfs für die zusätzliche Kellerheizung sind die Reserven im Erdregister kleiner geworden. Das kann am effektivsten mit einem integralen Regelungskonzept kompensiert werden.

Für Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

Siegfried Delzer Dipl.-Ing. Technische Kybernetik

Delzer Kybernetik GmbH Tüllinger Str. 90 79539 Lörrach Tel: +49 (0)7621-9577-0 Fax:+49 (0)7621-9577-20 e-mail: [email protected]


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5 Anhang

5.1 Förderprogramme

Die Fördermittel des Bundes über die KfW sind unter www.kfw.de abzurufen.

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bietet unter www.bafa.de ebenfalls Förderungen und Zuschüsse an.

Die zur Zeit aufgelegten Förderprogramme in Baden-Württemberg werden ständig im Internet unter www.L-Bank.de von der Staatsbank von Baden-Württemberg aktualisiert.

Meist lohnt auch eine Anfrage beim eigenen Energieversorger. Unter www.energiefoerderung.info kann die eigene Postleitzahl eingegeben und zu allen Themengebieten Fördermittel gefunden werden.

Eine Zusammenfassung vieler Förderungen für energetische Maßnahmen wird unter www.energiesparfoerderung.de ständig aktualisiert.

Förderungen zur Nutzung der Sonnenenergie finden sich unter www.solarfoerderung.de, Angebote und Informationen unter www.solarserver.de.

5.2 Grundlagen der dynamischen Simulation

Für den Beratungsbericht wurde mit dem dynamischen Simulationsprogramm DK-INTEGRAL ein Modell dieses Gebäudes erstellt. Die folgenden Grafik zeigt die Modellierungsmöglichkeiten für das Gebäude mit DK-INTEGRAL auf.

WT

Abluft

Anbau Hypokausten

Zuluft

Kollektor

TH THYTA

TE

TU

Vorgewärmte Luft ins Haus

Vorgewärmte Luft in Hypokausten

DK-Integral ist ein dynamisches Simulationsprogramm für thermische Solaranlagen, verschiedene Lüftungs- und Heizkonzepte in Verbindung mit


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Luftkollektoren und Hypokausten. Unterschiedlich genutzte Gebäudebereiche können temperiert und in die Zuluftreihenfolge integriert werden.

Bei dem in der Simulation verwendeten Verfahren handelt es sich um ein Mehrzonenmodell mit kapazitiven Luftknoten.

Zur Berechnung der zu erwartenden Zonentemperaturen wird in wählbaren Zeitschritten die Wärmebilanz erstellt, welche sich wie folgt beschreiben lässt:

Qsol + Qsp + Qkonv + Qint + QT + QH,K = cLρLV d ϑ / dt

mit:

Qsol: Solare Gewinne der Zone durch Einstrahlung

Qsp: Wärmeströme aus bzw. in Speichermassen

Qkonv: Konvektive Wärmeströme

Qint: Interne Wärmelasten

QH,K: Wärmezufuhr durch Heizung oder Wärmeabfuhr durch Kühlung

QT: Transmissionswärmeströme

cLρL: Spezifische Wärmekapazität und Dichte der Raumluft

V: Raumvolumen

d ϑ / dt: Temperaturanstieg bzw. -abfall pro Zeitschritt

In der Berechnung der solaren Einstrahlung werden die direkten, diffusen und reflektierenden Strahlungsanteile, sowie die Richtungsabhängigkeit des g-Wertes der Fenster berücksichtigt.


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5.3 Detaillierte Ergebnisse der Simulation

Variante 1 Variante 2

ohne Kellerbeheizung mit Kellerbeheizung

Bezeichnung Einheit Wert, 2. Jahr Wert, 2. Jahr

Lüftungsverluste kWh/a 2737,70 4425,54

Wandverluste kWh/a 2326,46 2618,46

Dachverluste kWh/a 1078,83 1269,86

Erdreichverluste kWh/a 132,09 1897,64

Fensterverluste kWh/a 4694,45 5179,30

Solare Gewinne kWh/a 4097,19 5799,93

Interne Gewinne kWh/a 2971,21 4114,09

Heizenergiebedarf kWh/a 2821,30 4174,48

Max. Heizleistung kW 0,00 5,00

Betriebsstunden Heizung h 1308,67 1590,76

> 1.25 kW h 1119,39 1436,95

> 2.50 kW h 420,45 799,68

> 3.75 kW h 4,78 266,95

> 5.00 kW h 0,00 1,59

Minimaltemperatur °C 20,37 20,32

Maximaltemperatur °C 26,25 25,27

Mittlere Temperatur °C 22,85 22,46

> 25.00 °C h 494,38 16,74

> 26.00 °C h 8,10 0,00

Lichtenergiebedarf kWh/a 1974,77 2997,22

Maximale Lichtleistung kW 0,78 1,18

Betriebsstunden Licht h 2535,25 2551,10

> 0.31 kW h 2535,25 2551,10

> 0.61 kW h 2535,25 2551,10

> 0.92 kW h 0,00 0,00

zulässig nach EnEV 2007 kWh/m²a 120,96 110,09

Kennzahl nach EnEV 2007 kWh/m²a 55,34 33,00

Kennzahl dynamisch, ohne BW kWh/m²a 7,16 10,60

0,00 0,00

Arbeitsleistung nach Wyon % 97,46 98,52

Strombedarf WP Kühlen kWh/a 0,00 0,00

Strombedarf WP Heizen kWh/a 537,41 787,31


21

Strombedarf WP BW kWh/a 44,47 21,08

Heizung WP kWh/a 2821,30 4072,53

Heizung WP BW kWh/a 106,47 45,20

Heizung Erdsonden kWh/a 0,00 0,00

Solaranlage in Erdsonden kWh/a 2288,72 482,07

Solaranlage direkt ins Haus kWh/a 0,00 0,00

Zusatzenergie Heizung kWh/a 0,00 101,60

Solarheizung kWh/a 432,02 729,14

Ertrag Kollektoren kWh/a 5331,71 4623,63

Lüftungsverluste Kühlphase kWh/a 3279,58 3272,00

Wandverluste Kühlphase kWh/a 1173,34 814,97

Dachverluste Kühlphase kWh/a 941,82 695,52

Erdreichverluste Kühlphase kWh/a 328,94 2234,85

Fensterverluste Kühlphase kWh/a 2199,23 1575,70

TWD-Verluste Kühlphase kWh/a 0,00 0,00

Solare Gewinne kWh/a 6576,49 6984,74

Interne Gewinne kWh/a 2302,09 2181,62

Tageslichtleistung kWh/a 5456,06 6750,30

COP Heizung 5,24980927 5,17271469

COP Brauchwasser 2,39419834 2,14421252

Tabelle Simulationsergebnisse

Bei voller Beheizung des Kellers ist ein geringer zusätzlicher Heizenergiebedarf notwendig.

(siehe gelb markierte Zeile oben)

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Beratungsbericht zur rationellen Energieverwendung … · Luftfeuchtigkeit entsteht z.B. durch Personen (1,0-1,5 l/Tag bei ruhiger ... außen gemessen werden, da das Temperaturempfinden