Draft - IG Passivhaus - Haustechnik

WÄRMEBEREITSTELLUNGSSYSTEME IM PASSIVHAUS„eine kritischen Auseinandersetzung“

EnergiefokusEnergiefokusEnergiefokus KlimaschutzKlimaschutzKlimaschutz 111Hannes Gstrein KarröstenHannes Hannes GstreinGstrein KarrKarrööstensten

28. April 2011

HYPOKAUSTHEIZUNG – SCHON DIE ALTEN RÖMER WUSSTEN WÄRMESYSTEM UND KOMFORT ZU VERBINDEN.


• Passivhaus nach PHPP mit Luftheizung (klassisches Passivhaus, max. 10 Watt/m²)

• Passivhaus nach PHPP mit kleinem konventionellem Wärmeabgabeflächen (HWB <= 15 kWh/m²a oder 10 Watt/m²)

• Sanierung mit Passivhauskomponenten, Berechnung nach PHPP (Neu: Höhere Grenzwerte, Einzelbauteilnachweis)

• Passivhaus nach Förderungskriterien / Energieausweis = Energieklasse A++ (Nur fördertechnisch ein Passivhaus, ansonsten eher ein gutes Niedrigstenergiehaus)


REAL WERDEN MEHRERE ARTEN VON PASSIVHÄUSERN „GEHANDELT“

© Augsburger Allgemeine

WARUM SCHEITERT DER KLASSISCHE PH-ANSATZ IM ALLTAG?

�Extremere Klimabedingungen: Heizenergiebedarf kann über Lüftung allein meist nicht abgedeckt werden

� Nutzerverhalten: 23 Grad und T-Shirt, Ganztagesnutzung (Hausfrau mit Kind) versus Teilzeitnutzung (vollzeitlich Berufstätig, Haus steht unter Tags leer)

� Überdimensionierung der Haustechnik: Erfahrung von Standardhäusern übertragen statt Neuansatz

� Planung nach dem Schubladenprinzip: man geht zu wenig auf lokale geografische Rahmenbedingungen ein, nutzt vorhandene Ressourcen nicht optimal


ERWEITERUNG IN RICHTUNG NACHHALTIGKEIT

� Ökologische Baustoffe

� Anteil an „grauer Energie“ reduzieren – Beispiel: Baustoff Holz forcieren

� Flexibler Grundriss zur Nutzung der Räume in verschiedenen Lebensfasen – Generationshaus

� Haushaltsstrom reduzieren

� Hirn statt High-tech


Der Klimaschutz wDer Klimaschutz wDer Klimaschutz wDer Klimaschutz wääääre das eigentliche re das eigentliche re das eigentliche re das eigentliche Ziel des Energieeinsparens Ziel des Energieeinsparens Ziel des Energieeinsparens Ziel des Energieeinsparens

HEIZUNG – DER LETZTE STEIN IM MOSAIK??

� Der Wunsch des Diogenes "Geh mir aus der Sonne !" stellt einen Eckpfeiler eines energieeffizienten Hauses dar.

� Integrale Planung - Heizungsplanung beinhaltet auch:

Lage, Architektur, Fensterflächen,

Leitungs- Speicherdämmung

und den thermischen VerbundLage

Fenster

Dämmung

Heizung


Beispiel: Energiebilanz eines guten Passivhauses

o 12% Fensteranteile an der gesamten Hüllfläche ergeben 50% Transmissionsverluste und insgesamt 43% solare Gewinne über alle Fenster.o Der reale Heizenergiebedarf lieg bei 41,3 kWh/m²a. Nach Abzug von inneren und solaren Gewinnen liegt der HWB bei 12,8 kWh/m²a o Fensterausrichtung, Fensterflächen und Anteile der Glasfläche am Gesamtfenster (10 bis 40% möglich) können den HWB 5 bis 10 kWh/m²a erhöhen


KRITERIEN BEI DER WAHL EINES HEIZUNGSSYSTEMS

� Nachwachsende, solare Ressourcen

� Preisbewusstsein

� Autarkie

� Regionalität

� Sanierung: Nutzung vorhandene Heizsysteme

� Ausnutzung vorhandener Wärmequellen


BEISPIEL – PELLETSPRODUKTION IN NORD-WESTNORWEGEN…..

� „Nachhaltig“ aber nicht regional…


Averøy, Norwegen

Haustechnikkomponeten FÜR EIN PASSIVHAUS

� Lüftungsanlage für Zu- und Abluft für den hygienisch erforderlichen Luftwechsel bzw. zur Verringerung der Lüftungsverluste

� Wärmeerzeuger für Warmwasser und Restheizung

� Wärmeverteilung: Heizregister in der Zuluft oder konventionelle Heizkörper, oder Fußboden- Wandflächenheizung

� Warmwasser: Speicher oder DurchlauferhitzerJe nach System noch eine Solaranlage bzw. ein Erdreichwärmetauscher

Technikanteil nicht geringer als im „normalen“ Haus, Kosten kaum geringer für die Heiztechnik (Doppeltes-Lottchen Effekt)Im Einfamilien-Passivhaus sind die Leistungsbereich vieler Hersteller klar überdimensioniert, eine genaue Betrachtung ist hier notwendig!



BEISPIEL – Einfamilienhaus NatolSonne und Biomasse

ZIELZIELZIELZIELZIELZIELZIELZIEL� Passivhaus – geringster Energieverbrauch

� Umweltfreundliche Heizung

� Regional verfügbarer Brennstoff

� Sonnenlage – Nutzung

� „offenes“ Feuer


GESCHOSSDECKE UND WÄNDE ALS SPEICHER FÜR SOLARENERGIE

� 23 m² Thermische Solaranlage

� Speichermasse 28 m3 Beton

� Kupferrohre einbetoniert

� einfache Verlegung

� Selbstregelungseffekt

2,5°C Temperaturerhöhung durch Sonnenenergie = 52 kWh (28m3 x 2400kg x 0,31 Wh/kgK x 2,5 Grad)

Energiebedarf für 2 Tage (Schlechtwetter)


DurchfDurchfDurchfDurchfDurchfDurchfDurchfDurchfüüüüüüüührunghrunghrunghrunghrunghrunghrunghrung� Mit Kabelbinder an vorhandene Eisenmatten in

Abständen von 20 cm montiert. � Vorhandenes benutzen, nichts neues dazukaufen.

Selbstregelungseffekt: Betondecke gibt Wärme nur ab, wenn die Raumtemperatur unter die Deckentemperatur fällt: wenn Raum durch Sonneneinstrahlung auf 25 Grad, gibt Beton keine zusätzliche Wärme an Raum ab.

14EnergiefokusEnergiefokusEnergiefokus KlimaschutzKlimaschutzKlimaschutzHannes Gstrein KarröstenHannes Hannes GstreinGstrein KarrKarrööstensten

WENN DIE SOLAREN GEWINNE ÜBER VERGLASUNG UND SOLARANLAGE /BETONSPEICHER NICHT AUSREICHEN…..


Kachelofen als Restenergieabdeckung und Atmosphäre

WENIGER IST MEHR WENIGER IST MEHR WENIGER IST MEHR WENIGER IST MEHR WENIGER IST MEHR WENIGER IST MEHR WENIGER IST MEHR WENIGER IST MEHR

� 37 Einheizintervalle� 1,2 Raummeter Stückholz = 60 Euro pro Jahr� 37 Einheizintervalle� 1,2 Raummeter Stückholz = 60 Euro pro Jahr

3,4%

Lodenareal und O3, Innsbruck

Primärenergie: Endenergie + vorgelagerte Aufwendungen fossiler Energieträger

= die gesamte Energiemenge für Heizung und Warmwasser und enthält auch Verluste durch Förderung, Transport und Umwandlung von Energie, Hilfsenergie außerhalb des Hauses

UMWELTBEWERTUNG HEIZUNG UND WW

EnergiefokusEnergiefokusEnergiefokus KlimaschutzKlimaschutzKlimaschutz 161616Hannes Gstrein KarröstenHannes Hannes GstreinGstreinKarrKarrööstensten

� Ab 2012 wird Primärenergiebedarf (PEB) und CO2 bewertet

Vergleich von Primärenergie und CO2 Bilanz - Beispielhaus Natol


Solaranlage Stückholz (Kachelofen)

Heizpatrone im Speicher

EndenergiebedarfkWh/Jah

5744 1556 353

PrimärenergiekWh/Jahr

0 20 470

CO2 Äquivalentkg/Jahr

0 9 112

g


Heizwärmebedarf „Von der @Schachtel zum @Tirolerhaus“

Heizwärmebedarf (kWh/m2a)

16

22

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[email protected]


BEISPIEL SANIERUNG EFH

ZIELZIELZIELZIELZIELZIELZIELZIEL

� Umbau in Generationshaus

� Sanierung mit Passivhauskomponenten

� Sonnenlage nutzen

� Nutzung von bestehenden Ressourcen

Einschränkungen

� Vorhandene rel. neue Heizung

� Abstandsflächen im Dorfkern -> Kompaktheit

� Wärmebrücken (Keller)


Süd bis 30% Nord 5%

West bis 15 % Ost bis 15%

� Fassade: A/V-Verhältnis: Volumen zu Oberfläche

� Erweiterung: Keller (beheizt), 2. OG

� Erstentwurf: auf Süd-Fassade sind mehr Glasflächen nötig: geplant waren 19%,

Anhaltspunkt GlasflAnhaltspunkt Glasflääche bei PHche bei PH


Planung von Heizung beginnt bei der Architektur – INTELLIGENTE DETAILLÖSUNGEN

KELLER – IN DER WARMEN HÜLLE

ZIELZIELZIELZIELZIELZIELZIELZIELSelbsterwärmung des Kellers

� solare Speicherung im Boden/Beton (Aushub und Dämmung) -> Lösung auch bei Feuchtigkeitsproblemen

� Solarspeicher als Wärmequelle zur Raumtemperierung

� Ausnutzung von Leitungsabwärme, Kühltruhe, Reduktion des Lüftungsvolumens durch Versetzung von Innentüren

� Fenster – Vergrößerung f. solare Gewinne (Berechnung)


WOHNUNG OBERGESCHOSS

� offenes Stiegenhaus

� Teilweise massive, wärmeleitende Wände und Decken

� Raumanordnung: kühle und warme Zonen schaffen (Beispiel Bad im Süden)

Ziel Ziel Ziel Ziel Ziel Ziel Ziel Ziel -------- thermischer Verbundthermischer Verbundthermischer Verbundthermischer Verbundthermischer Verbundthermischer Verbundthermischer Verbundthermischer Verbund


HEIZUNG

� Kachelofen für 1. und 2.OG

� Küchenherd im EG

� Solaranlage

� Speicher

� Nutzung von ungedämmten solaren Rücklaufleitungen

� Abwassernutzung - Keller

� Platzierung (1000 Liter – 1000 kWh Verluste, die teils genutzt werden können)

� Abwärmenutzung

� Kurze Leitung zu Verbrauchsstellen


KOMFORTKRITISCH BELEUCHTET


EnergiefokusEnergiefokusEnergiefokus KlimaschutzKlimaschutzKlimaschutz 26

2266

Hannes Gstrein KarröstenHannes Hannes GstreinGstrein KarrKarrööstensten


WOHNBAU:Komfort und Nachhaltigkeit

ZIELZIELZIELZIELZIELZIELZIELZIEL� Integrale Planung - Umsetzungsqualität

� Geringe Energiekosten – Klimaschutz

� Erneuerbare Energieträger

� Komfortansprüche verschiedener Nutzer

� Gesunde Innenluft

� Komfortlüftung auch als Lösung bauphysikalischer Herausforderungen

� Niedrige Heizungs-Warmwasser- und Nebenkosten

Besonderheiten für Wärmeerzeugung im Wohnbau


� Ideale Kesseldimensionen für alle Brennstoffe

� Flachdachbauten – gute Solaranlagenflächen

� Einsatzgrenzen für Wärmepumpen: für KLEINE Wohnanlagen bis ca. 15 Wohnungen in Kombination mit Solaranlagen vertretbar

� Warmwasserhygiene fordert neue Systemtechnik� 2 Leitersystem mit Wohnungsstationen für Warmwasserbereitung und

Heizung (in der Wohnung)� 4 Leitersysteme – 2 getrennte Heizungspaare mit Frischwassermodul in der

Wohnung� Bisherige 5 Leitersysteme nur mit hohem Aufwand umsetzbar, im Wohnbau

eher selten geworden

High-tech und hohe Kosten bleiben nicht erspart

Gesetzliche Rahmenbedingungen hinterfragen

� 354 Wohnungen mit 33.800 m²BGF (entspricht 26.000 m²Wohnnutzfläche)

� 1.000 m² thermische Solaranlage – ersetzt 70t Pellets

� Pelletskessel mit 300 kW, Gasspitzenlastabdeckung (380 kW)� Laufzeit Gaskessel: 7%� 160 t Pellets/Jahr (8 LKW-Ladungen)

� Nahwärmenetz für 4 Gebäude

� 2 Leitersystem mit Wohnungsstationen

� Kesselauslegung auf Warmwasserlast

� Gesamte installierte Leistung: 14.000 kW (354 Wohnungen x 40kW Plattentauscher = 14.160 kW)

� Durch Gleichzeitigkeitsfaktor von ca. 8% und Leitungs-und Solarpuffervolumen 300 kW möglich

� 0,85 kW „Pelletsleistung“ pro Wohnung für WW und Heizung


WÄRMEERZEUGUNG (1)BEISPIEL - Lodenareal

� Kurze, zentrale bestens gedämmte Leitungsführung

� Raumhöhen, Fußbodenaufbauten müssen angepasst werden

� Heizungsleitungen außerhalb der thermischen Hülle 1,5 bis 2–facher Nenndurchmesser

� Wärmebrücken an Armaturen und Schellen reduzieren

� Falls Zirkulationsleitung – Dämmung mind. 2-facher Nenndurchmesser

30EnergiefokusEnergiefokusEnergiefokus KlimaschutzKlimaschutzKlimaschutz 303300


kWh/m2a

5 kwH/m2a nutzbar

WÄRMEERZEUGUNG (2)BEISPIEL - Lodenareal

Trotz niedriger Betriebskosten –Unausgewogenheit zwischen reinen Energiekosten und Nebenkosten


Energiekosten bei einer 73m2

Wohnung/Monat = 14,60 Euro,inkl. Lüfterstrom und Wartung = 30,66

0,2

Trotz niedriger Betriebskosten – BEISPIEL - LodenarealUnausgewogenheit zwischen reinen Energiekosten und Nebenkosten

UMWELTBEWERTUNG HEIZUNG UND WW

Endenergiebedarf (EEB):

EEB Lodenareal = 1.9 Mio kWH/Jahr = 54 kWh/m2 BGF (inkl. Nahwärmenetz)

EEB sagt selbst noch nichts über die Umweltwirkung des HSL-Systemes aus. Erst eine Aufschlüsselung auf die einzelnen Energieträger gibt Auskunft.

Heizung Warmwasser Systemverlust


UMWELTBEWERTUNG HEIZUNG UND WW BEISPIEL - Lodenareal

Solaranlage Pellets Gasbrennwert-Kessel

Endenergiebedarf kWh/Jahr 451.200 (24%) 1.189.079 (62%) 268.294 (14%)

PrimärenergiekWh/Jahr 0 16.647 305.855

CO2 Äquivalentt/Jahr 0 51 66

Messdaten Lodenareal 1/2010 – 12/2010

Vergleich von Primärenergie und CO2-Bilanz(Ohne Zusatzenergie für Pumpen, Regelungen etc.)


� Heizflächenanordnung nahe Steigleitung

� statt Fussbodenheizung kleine Heizkörper

� Wohnungsstation ohne Verteilung und Pumpe, Einbaumöglichkeit über WC

� Einfachere Regelungstechnik


WÄRMEERZEUGUNGBEISPIEL – O3

KOMFORTLÜFTUNG

� Reduktion von Luftvolumen bei gleicher Luftqualität

� „Schweizer Modell“:

- Dynamische Auslegung – Beispiel – Nutzung von Zuluft aus Schlafzimmern während des Tages für Wohnräume

- -> Bis zu 30% geringere Luftvolumen möglich

- Synergie – Energieeinsparung und höhere Raumluftfeuchte vor allem im Holzbau


LodenarealO3

KOMFORTLÜFTUNG – BEISPIEL O3Lodenareal und O

3, Innsbruck

�Von Spirorohren auf flexible Kunststoffrohre�Verkürzte Leitungswege�Kanalführung in der warmen Hülle�Verringerte Luftmengen


� Zentrale im Dachgeschoss

� Ca. 18 m² Grundrissfläche

� Aussenluft und Fortluft über Fassade bzw. Dach

� Verteilung im erhöhten warmen Stiegenhauskranz

Lodenareal und O3, Innsbruck


KOMFORTLÜFTUNG – BEISPIEL O3

� Ziel EU: Neubau für 2020 – Passivhaus/Niedrigstenergiegebäude mit erneuerbaren Energieträgern

� Technische Entwicklungen wie Kleinstwärmeerzeuger z.B. Pelletskompaktgerät mit 1 – 3 kW Leistung;

� Entwicklungslinien gehen in Richtung umfassender Betrachtung, Nachhaltigkeit:

Systemischere Betrachtung von Gebäuden

Lebenszyklus (energetisch, ökologisch, monetär);Materialien (Bauökologie, Baubiologie);Graue Energie Lebenszyklus); Innenraumqualitäten; Planungsqualitäten; Recyclierbarkeit; Wartung; Nawaros; Umfeld (Nahversorgung, Quartier); Mobilität; Energieversorgung; Architektur

38EnergiefokusEnergiefokusEnergiefokus KlimaschutzKlimaschutzKlimaschutz 383388


ENTWICKLUNG UND TECHNIK IN DER ZUKUNFT: ALLGEMEIN

�Passivhaus bereits in der Planung/im Architekturwettbewerb gefordert

�Kosten der Passivhauskomponenten senken

�Komfortlüftungsanlagen einfacher gestalten

�Wärmeabgabesystem vereinfachen


ENTWICKLUNG UND TECHNIK IN DER ZUKUNFT: SPEZIELL

� Smart-Haus? – Selbstdenkendes Haus

Intelligente Steuerungsysteme für Heizung, Lüftung, Beleuchtung – gekoppelt mit Brandschutzüberwachung

� Low-tech-Haus? Haus mit selbstdenkenden Menschen

Einfacher Ein-Ausschalter, Wollpulli

� Nano-Haus? Schlankere Materialien mit gleichen Dämmeigenschaften und höhere Wirkungsgrade bei Photovoltaikzellen.

� Smart-Haus? – Selbstdenkendes Haus

Intelligente Steuerungsysteme für Heizung, Lüftung, Beleuchtung – gekoppelt mit Brandschutzüberwachung

� Low-tech-Haus? Haus mit selbstdenkenden Menschen

Einfacher Ein-Ausschalter, Wollpulli

� Nano-Haus? Schlankere Materialien mit gleichen Dämmeigenschaften und höhere Wirkungsgrade bei Photovoltaikzellen.


ENTWICKLUNG UND TECHNIK IN DER ZUKUNFT: VISION

Hannes GstreinEnergieberater, Karrösten

Schwerpunkt:Zertifizierter PassivhausberaterPermakulturausbildung für ökologisches, soziales und funktionales Gestalten von Lebensräumen und LebensweisenLokale Agenda 21 ProzessbegleiterAusbildung zum KomforlüftungsinstallateurFreiberuflicher Mitarbeiter bei Energie TirolMitglied IG Passivhaus Tirol

[email protected]

Mitarbeiterin:Mag. MSc. Dr. Elisabeth Meze-Hausken, ImstKlimaforscherin, Betriebswirtin, Geografin

Schwerpunkt: Anpassung an KlimaextremeBeratung von Gemeinden – Bereich Klima und EnergieNachhaltiges WachstumInterdisziplinäre Denkansätze

www.lisi.meze.at


DANKE FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT !

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