Wie viel Wald braucht ein Haus Helmut Krapmeier Energieinstitut Vorarlberg April 2014

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1 Wie viel Wald braucht ein Haus Helmut Krapmeier Energieinstitut Vorarlberg April 2014 Man kann ein Haus aus Holz bauen, man kann es mit Holz dämmen und auch mit Holz beheizen. Das dazu notwendige Holz entnimmt man aus einem Wald, wo es wieder nachwächst. Das Haus von dem hier die Rede ist, soll aus dem Holz-Zuwachs gebaut, gedämmt und beheizt werden. Nicht nur das: Es soll am Ende seiner Lebensdauer abgerissen und ebenfalls aus dem Holz-Zuwachs des Waldes neu errichtet werden. Wie groß muss der Wald sein, der das hergibt? Gibt es Möglichkeiten Holz zu sparen ohne Komfortverlust? Folgendes Beispiel wird für die Beantwortung der Fragen verwendet: das Haus ist ein Reihenhaus. Der Wärmeschutz ist so dimensioniert, dass die Mindestanforderung an die Behaglichkeit an keiner Stelle unterschritten wird und dass bei üblicher Wohnnutzung an keiner Stelle Schimmel entstehen kann. 1. Schimmelvermeidung Auch in der hintersten Ecke darf die Temperatur an der Oberfläche nicht kleiner als +12 C sein, wenn die Raumlufttemperatur +20 C ist. Das ist deshalb wichtig, da bei 80% Luftfeuchte das Schimmelwachstum beginnt. Weil die Oberflächentemperatur auf der Innenseite der Gebäudehülle im Winter immer niedriger ist, als die Raumlufttemperatur ist das wichtig. Daher die 12 C Grenze. 2. Behaglichkeit Es ist tausendfach bewiesen, dass sich der Mensch auf Dauer nur dann behaglich fühlt, wenn alle ihn umgebenden Oberflächen einen geringen Temperaturunterschied haben, maximal 4 sollten es sein. Unbehaglich fühlt man sich dann, wenn eine Oberfläche um 4 kühler ist wie eine andere. Z.B. der Temperaturunterschied zwischen der Außenwand und der angrenzenden Innenwand; oder zwischen der Glasscheibe und der Wand rundherum. Um beide Bedingungen zu erfüllen müssen sowohl Wände, Decken, Böden, Fenster einen U-Wert von weniger als 0,8 Watt pro m² und Kelvin (W/(m² K)) haben. Eine 15 cm dicke Vollholzaußenwand ( gestrickte Wand; Blockhaus) hat ungefähr so einen U-Wert. Beim Fenster ist das schon schwieriger. Eine 3-Scheiben Wärmeschutzverglasung mit einem gedämmten Fensterrahmen und einem thermisch getrenntem Glasrandverbund hat einen U-Wert von <= 0,8 W/( m² K). Das ist die Ausgangsituation. Das Haus ist für 3 BewohnerInnen dimensioniert und hat 100 m² beheizte Wohnnutzfläche. Das ist mit 33 m² Wohnfläche pro Person relativ bescheiden. Laut Statistik wohnt der Mensch in Österreich auf durchschnittlich 42 m² Wohnfläche. Das Haus ist aus Holz gebaut. Insgesamt wiegt das Holz in einem Holzhaus rund 21 Tonnen. Dazu kommt noch das Gewicht der Gläser, der Beschüttung, Estrich, Dachziegel etc.). Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung 1/14

2 Das Beispielhaus ist ein zweigeschoßiges Reihenhaus 6 Meter breit und 10 Meter tief. Vor dem Haus ist ein kleiner Vorgarten und hinter dem Haus ein Garten, das Zimmer im Grünen, 60 m² groß. Darauf haben eine Liegewiese, Blumenbeete, ein Grillplatz, ein kleiner Teichplatz. Danach steht ein ausgewachsener Wald. Endlos lang. Das Haus wird mit einem Kachelofen als Ganzhausheizung beheizt. Dieser Kachelofen erzeugt auch das warme Wasser für die drei BewohnerInnen. Flächen des Beispielhauses m² Außenwände 46,60 Fenster-süd 16,00 Fenster-nord 10,00 Decke zum Dach (bzw. Flachdach) 66,00 Decke zum Keller 66,00 Haustrennwand links, rechts 133,10 Innenwände, EG, OG 50,03 Geschoßdecke 66,00 Nun lautet die erste Überlegung: wie groß muss der Wald sein, damit 1. Nach 80 Jahren wieder ein neues Holzhaus errichtet werden kann? 2. Die Holzfassade alle 40 Jahre erneuert werden kann? 3. Der Kachelofen jahraus, jahrein immer für warme Räume und warmes Wasser sorgt? Nach diesen 80 Jahren soll der Wald immer noch so prachtvoll da stehen, wie er am Anfang war. Was verbaut und verheizt wurde, ist wieder nachgewachsen durch nachhaltige Bewirtschaftung des Waldes. Für immer und ewig. Wie viel m² Wald wird dafür notwendig sein? Wie lange muss dieser 6 Meter breite Wald sein? Dazu muss man wissen: wie viel Holz wächst pro Jahr im Wald nach? wie viel Holz ist notwendig, um ein Haus zu bauen? wie lange hält das Haus? wie lange halten die Schindeln? wie viel Holz braucht man zum Heizen der Räume? wie viel Holz braucht man zum Heizen des Warmwassers? Die Berechnung erfolgte auf Basis folgender Programme: Heizwärmebedarf: PHVP (PassivHausVorprojektierungsPaket) U-Werte: baubook Gewicht des Holzhauses: Berechnungen der Fa. Holzbau LOT und der Fa. baufritz Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung 2/14

3 Zentrale Berechnungsgrundlagen: Beschreibung Menge Einheit durchschn. Holzgewicht 550 kg/fm Brennwert im Mittel 4,0 kwh/kg Brennholz Holz Lärche - Raumgewicht 590 kg/m³ Holz - Wärmeleitzahl 0,12 W/(m.K) Holzspandämmung Raumgewicht 70 kg/rm Holzspandämmung Wärmeleitzahl 0,049 W/(m.K) Holzspandämmung Herstellungsenergieaufwand 1 40 kwh/m³ (bei 50 kg/m³) Holz für das Haus in Holzrahmenbauweise 2 21 t Randbedingungen für das Holzhaus: Neuerrichtung / Lebensdauer Erneuerung der Schindeln alle a a Herstellungsenergieaufwand Bauholz kwh/t Primärenergiekonversionsfaktor Scheitholz 1,01 - Primärenergiekonversionsfaktor Strom 2,62 - Jahresanlagennutzungsgrad Kachelofen 80 % Jahresdeckungsgrad thermische Solaranlage 70 % Wärmerückgewinnung Lüftungsgerät; Effektiver Wärmebereitstellungsrad η WRG,eff 80 % Jährlicher Zuwachs an Holz im Nutzwald 0,33 Kg/(m².a) Jährlicher Energieinhalt im Zuwachs pro m² Nutzwald 1,32 kwh/(m².a) Wie viel Wald für die Raumheizung bei Holz in die Wand, statt Holz in den Ofen Holz dämmt, das weiß jeder Mensch. Was ist, wenn eine bestimmte Menge Holz nicht verheizt, sondern als zusätzlicher Wärmeschutz verwendet wird? Wärmedämmung aus Holzspänen ist ein marktübliches Produkt. Wenn man es zwischen zwei Holzwände schüttet, wird der Wärmeschutz der Wand besser, der Heizwärmebedarf sinkt und es wird weniger Holz zum Heizen benötigt. In der Kalkulation ist auch die Herstellungsenergie für die Holzspandämmung eingerechnet. Sie verbraucht bei der Erzeugung Energie und muss auch getrocknet werden. 40 kwh an Energie kostet der Kubikmeter Holzspandämmung. Dafür sinkt der Brennholzbedarf und zwar beträchtlich. 1 Information Maximilian Jehle, Jasmin Naturbaustoffe 2 Information Julius Berchthold, Herbert Brunner 3 Quelle: graue Energie für Bauholz; Umweltberatung NÖ; Seite 28, 1997 Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung 3/14

4 Berechnungsergebnisse mit PHVP Variantenbezeichnung V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Wohnnutzfläche m² Bruttogeschoßfläche m² ,4 140,8 145,2 149, ,4 Zusätzliche Dämmung der opaken Hülle cm U-Wert (W/(m²*K) der opaken Hülle (Fenster immer 0,8 W/(m²*K) W/(m² K) 0,80 0,34 0,22 0,13 0,11 0,09 0,08 Heizwärmebedarf Variantenbezeichnung V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Transmissionswärmeverluste kwh/a Lüftungswärmeverluste kwh/a Summe Wärmeverluste kwh/a Strahlungsangebot Fenster kwh/a innere Wärmequellen kwh/a tatsächlich nutzbare Wärmegewinne kwh/a Heizwärmebedarf kwh/a) spezifischer Heizwärmebedarf kwh/(m² a) 111,8 55,7 42,4 35,6 31,6 29,1 27,4 100% 50% 38% 32% 28% 26% 24% Verhältnis/Anteil Transmissionswärmeverluste 83% 72% 67% 63% 61% 59% 58% Lüftungswärmeverluste 17% 28% 33% 37% 39% 41% 42% Summe Wärmeverluste 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung 4/14

5 Endenergiebedarf Variantenbezeichnung V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Heizanlagen- und -verteilverluste 20% Endenergie gesamt kwh/a Endenergie Transmissionswärmeverluste kwh/a Endenergie Lüftungswärmeverluste kwh/a Endenergiebedarf warme Räume, frische Luft kwh/a Primärenergiebedarf Variantenbezeichnung V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Primärenergiefaktor Brennholzscheite 1,074 Primärenergiefaktor Strom Lüftungsanlage 2,62 Transmissionswärmeverluste kwh/a Lüftungswärmeverluste kwh/a Strombedarf Lüftung (kwh/a) kwh/a Lüftung gesamt kwh/a Primärenergiebedarf warme Räume, frische Luft kwh/a Holz/Waldbedarf für warme Räume und frische Luft Variantenbezeichnung V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Holzbedarf in kg kg Holzbedarf in Festmeter fm 7,2 3,6 2,7 2,3 2,0 1,9 1,8 Holzbedarf in Raummeter rm 10,3 5,1 3,9 3,3 2,9 2,7 2,5 Waldbedarf in m² m² Transmissionswärmeverluste m² Lüftung gesamt m² Waldbedarf für warme Raume und frische Luft m² Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung 5/14

6 Holz/Waldbedarf für die Holzspandämmung (Nutzungsdauer 80 Jahre) Variantenbezeichnung V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Zusätzliche Dämmung cm 0, Zusätzliche Dämmung m³ 18,4 38,0 58,6 80,4 103,3 127,3 Zusätzliche Dämmung kg Herstellungsenergieaufwand kwh Holz aus dem Wald für Herstellungsaufwand kg Wald für Holzspandämmung m² 48,8 100,7 155,4 213,2 273,9 337,6 Wald für Herstellungsaufwand m² 7,0 14,4 22,2 30,5 39,1 48,2 Waldbedarf Holzspandämmung insgesamt m² 55,8 115,0 177,6 243,6 313,0 385,8 Holz/Waldbedarf für die Warmwasserbereitung Nutzenergiebedarf warmes Wasser pro Person: 800 kwh/(p.a). Endenergiebedarf für warmes Wasser pro Person: kwh/(p.a) kwh/(p.a) x 3p = kwh/a x1,01 Primärenergiefaktor = kwh/a x 1/1,32 kwh/(m² Wald.a) = m² erforderliche Waldnachwuchsfläche. Holz/Waldbedarf für die Errichtung des Gebäudes (Erneuerungszyklus = 80 Jahre) (21t Holzgewicht x kg/t) x 1/80a = 262,5 kg / a x 1/0,33kg/m².a =795 m² erforderliche Waldnachwuchsfläche. Holz/Waldbedarf für die Schindel der Fassaden (Erneuerungszyklus = 40 Jahre) 40m² Fassadenfläche x 0,024m Schindeldicke =0,96m³ x 590kg/m³ = 566 kg x 1/0,33kg/(m².a) =1.716 m² x 1,1 Herstellungsaufwand = m² x 1/40a Erneuerungszyklus = 47,2m² erforderliche Waldnachwuchsfläche. Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung 6/14

7 So groß muss das Grundstück sein für: V0 V1 V2 V3 V4 V5 V6 Vorgarten 24 m² 24 m² 24 m² 24 m² 24 m² 24 m² 24 m² Haus 66 m² 66 m² 66 m² 66 m² 66 m² 66 m² 66 m² Garten 60 m² 60 m² 60 m² 60 m² 60 m² 60 m² 60 m² Wald für das Haus 875 m² 875 m² 875 m² 875 m² 875 m² 875 m² 875 m² Wald für die regelmäßige Erneuerung der Fassade 50 m² 50 m² 50 m² 50 m² 50 m² 50 m² 50 m² Wald für warmes Wasser m² m² m² m² m² m² m² Wald für die Lüftung m² m² m² m² m² m² m² Wald für zusätzliche Dämmung 0 m² 56 m² 115 m² 178 m² 244 m² 313 m² 386 m² Wald für die Wärmeverluste der Gebäudehülle m² m² m² m² m² m² m² Insgesamt m² m² m² m² m² m² m² Insgesamt gerundet m² m² m² m² m² m² m² 150 m² dieser Fläche verbrauchen der Vorgarten, das Haus und der Garten. Der Rest ist die notwendige nachhaltig bewirtschaftete Waldfläche, auf der jenes Holz nachwächst, das für die Errichtung des Hauses, die Erneuerung der Holzschindelfassade und für das Brennholz für warme Räume und warmes Wasser notwendig ist. Der Nutzwald in Vorarlberg hat eine Fläche von m² pro Person. Für das Beispielhaus für drei Personen sind das m². Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung 7/14

8 Zusammenfassung LOW TECH: Die nachfolgende Abbildung zeigt die Reduzierung der Waldfläche durch Energieeffizienz der Gebäudehülle. Die Variante V0 ist die Ausgangsvariante. OHNE Sonnenkollektor zur Warmwasserbereitung und OHNE Komfortlüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. Die Varianten V1 bis V6 basieren haben jeweils 10 cm zusätzliche Wärmedämmung aus Holzspänen. Wieviel Wald braucht ein Haus? Das Grundstück ist 6 m breit 100 m² beheizten Wohnnutzfläche 3 Personen Nutzungsdauer 80 Jahre Erneuerung der Holzfassade alle 40 Jahre m² Nutzwald für 3 Personen gibt es in Vorarlberg V 0 bis 6 0 m² m² m² m² m² m² m² m² m² Wald für das Haus Wald für warmes Wasser Wald für zusätzliche Dämmung Wald für die regelmäßige Erneuerung der Fassade Wald für die Lüftung Wald für die Wärmeverluste der Gebäudehülle HIGH TECH: Mit Sonnenkollektoren kann mehr als die Hälfte der Energie für die Warmwasserbereitung ersetzt werden. Mit der Wärmerückgewinnung einer Komfortlüftung können 80% der Lüftungsenergie eingespart werden. Ist das High Tech? Pro Vorarlbergerin und Vorarlberger stehen nur m² Nutzwald zur Verfügung! Für das Beispielhaus für drei Personen sind das m². Die Variante Nr. 6 mit einem U-Wert der opaken Hülle von ca. 0,08 W/(m² K) benötigt immer noch m² Waldfläche, 40% mehr als zur Verfügung steht. Dies trotz einer Wohnnutzfläche von 33 m² pro Person, die geringer ist als der Durchschnitt in Vorarlberg mit rund 42 m² pro Person. Zu bedenken ist außerdem, dass es sich bei dem Beispielhaus nicht um ein freistehendes Eigenheim, sondern um ein Reihenmittelhaus handelt. Die geringeren Bauwerks- und Energiekosten von Reihenund Geschoßwohnbauten könnten die zusätzlichen Kosten für Dachgärten oder mietbare Hobbyräume ausgleichen. Diese Zusatznutzen und die Nähe zu öffentlichen Verkehrsmitteln könnten die Flexibilität von freistehenden Eigenheimen und deren höhere Attraktivität mehr als ausgleichen. Weil zulässig höhere Bebauungsdichten zu höheren Grundstückspreisen führen, werden die Wohnungen kleiner und das Dachgeschoß wird nicht zur qualitativ hochwertigen Nutzfläche für alle. Energieeffizienz + erneuerbare Energie und bodenpolitische Begleitmaßnahmen sind daher der Schlüssel für Gebäude, die den Zielen der Energieautonomie Vorarlbergs entsprechen. Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung 8/14

9 Anhang Berechnungsgrundlagen und Berechnungen im Detail Berechnungsgrundlagen: Beschreibung Menge Einheit Waldfläche in Österreich ha/österreich Holzzuwachs pro Jahr Vfm/a (Vorratsfestmeter) Bäume pro Hektar Bäume/ha Vorratsfestmeter p. Hektar 337 Vfm/ha Zuwachs 9 Vfm/ha Holz Ernte 7,7 Vfm/ha Festmeter : Vfm 0,8 - Bäume in Österreich Bäume/Österreich Bäume pro Österreicherin 406 Bäume/p durchschn. Holzgewicht 550 kg/fm Brennwert im Mittel 4,0 kwh/kg Brennholz Holz Lärche - Raumgewicht 590 kg/m³ Holz - Wärmeleitzahl 0,12 W/(m.K) Quelle: Holzzuschnitt Nr. 51 Beschreibung Menge Einheit Waldfläche in Vorarlberg ha/vorarlberg Holzzuwachs pro Jahr 6,6 Vfm/a (Vorratsfestmeter) Festmeter pro Raummeter 0,7 fm/rm Vorratsfestmeter pro Hektar 337 Vfm/ha Quelle: Beschreibung Menge Einheit Holzspandämmung Raumgewicht 70 kg/rm Holzspandämmung Wärmeleitzahl 0,049 W/(m.K) Holzspandämmung Herstellungsenergieaufwand 4 40 kwh/m³ (bei 50 kg/m³) Beschreibung Menge Einheit Heizwärmebedarf HWB des gestrickten 92 kwh/(m² Wnf.a) 4 Information Maximilian Jehle, Jasmin Naturbaustoffe Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung Anhang Berechnungen 9/14

10 Holzhauses 5 Endenergiebedarf Raumwärme EEB RW (HWB+Verluste+Technikstrom) 115 kwh/(m² Wnf.a) Warmwasserwärmebedarf WWWB 800 kwh/(p.a) Endenergiebedarf Warmwasser EEB WW WWWB+Verluste+Technikstrom Holz für das (gestrickte) Holzhaus (inkl. Innenwände aber ohne Inneneinrichtung, ohne Türen, Böden, Wandbeläge, etc kwh/(p.a) 28 t Holz für das Haus wie zuvor, aber in 21 t Holzrahmenbauweise 7 Randbedingungen für das Holzhaus: Neuerrichtung / Lebensdauer Erneuerung der Schindeln alle a a Weitere Berechnungsparameter Beschreibung Einheit Herstellungsenergieaufwand Bauholz kwh/t Primärenergiekonversionsfaktor Scheitholz 1,01 - Primärenergiekonversionsfaktor Strom 2,62 - Jahresanlagennutzungsgrad Kachelofen 80 % Jahresdeckungsgrad thermische Solaranlage 70 % Wärmerückgewinnung Lüftungsgerät; Effektiver Wärmebereitstellungsrad η WRG,eff 80 % Aus diesen Werten kann man nun jene Waldfläche ausrechnen, die notwendig ist, um das Haus zu errichten, die Holzschindeln nach 40 bis 50 Jahren zu erneuern und das Haus zu heizen und auch das warme Wasser mit Holz zu machen. 8 bis 9 Raummeter Holz braucht man für die Heizung (warme Räume und warmes Wasser), das ist ganz normal. Komfortverzicht spart Holz: wer weniger duscht, weniger Räume heizt oder mit 19 C zufrieden ist braucht natürlich weniger. 1. Berechnungsschritt: Wie viel Wald wächst jährlich nach: Vfm a 1 1 ha 550 kg ha m2 1 fm 0,8 fm 0,33 kg = 1 Vfm m²wald a 5 Die Berechnung des Heizwärmebedarfs erfolgte mit dem PHPP (Passivhausprojektierungspaket); dafür wurde ein mittleres Klima mit 84 kkh/a bzw Heizgradtagen zugrunde gelegt. 6 Information Manfred Berchthold, 7 Information Julius Berchthold, Herbert Brunner 8 Quelle: graue Energie für Bauholz; Umweltberatung NÖ; Seite 28, 1997 Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung Anhang Berechnungen 10/14

11 2. Berechnungsschritt: Wie viel Energie wächst jährlich in Form von Holz nach: ,33 kg m² a 4,0 kwh kg = 1,32 kwh m 2 Wald 3. Berechnungsschritt: Wie viel Nachwuchsfäche braucht das Haus 3.1. Holzblockbau/gestrickte Bauweise Lebensdauer 80 Jahre: (28t x kg/t) / 80a = 350 kg/a Bedarf an Holz 350kg/a x 1/0,33kg/(m².a) =1.060 m² 3.2. Weil die Herstellung von Bauholz Energie braucht (400 kwh/t siehe Berechnungsgrundlagen) ist ein Zuschlag für den Waldverbrauch zu rechnen: 400 kwh t 1t kg = 0,4 kwh kg In einem kg Holz stecken 4,0 kwh Energie. Für die Herstellung von 1 kg Bauholz braucht man 0,4 kwh 4,0 + 0,4 = 4,5 kwh >> 4,4/4,0 = 1,1. Für 1 kg Bauholz müssen im Wald 1,1 kg Holz nachwachsen, bzw. muss ein Aufschlag von 10% gerechnet werden x 1,1 = m² aufgerundet m² Wald Für das Blockholzhaus mit 100 m² Wohnnutzfläche sind m² - pro Person rund 400 m² - Wald notwendig 3.3. Holzrahmen/Holzständer-bauweise Lebensdauer 80 Jahre (21t x kg/t) / 80a = 262,5 kg / a Bedarf an Holz 262,5 kg/a x 1m².a/0,33kg =795 m² 795 x 1,1 = 874 m² aufgerundet 900 m² Für das Haus in Holzrahmenbauweise mit 100 m² Wohnnutzfläche sind rund 900 m² - pro Person rund 300 m² - Wald notwendig Holzschindelerneuerung alle 40 Jahre 40m² x 0,024m =0,96m³ 0,96m³ x 590kg/m³ = 566 kg 566 kg x 1/0,33kg/(m².a) =1.716 m² x 1,1 = m² m²/40a = 47,2m²/a Für die Erneuerung der Holzschindeln, bzw. der Holzfassade alle 40 Jahre ist eine Waldfläche von rund = rund 50 m² - pro Person rund 20 m² - notwendig. 4. Berechnungsschritt: Wie viel Nachwuchsfläche braucht die Heizung für warme Räume: 4.1. Endenergiebedarf des Holzhauses (V0) = 138 kwh/(m² Wnf.a) (138 kwh/(m² Wnf.a) x 100 m² Wnf ) = kwh/a Zuschlag für den Energieaufwand zur Herstellung von Brennholz = 1, kwh/a x 1,01 = kwh/a /4,0 kwh/kg = kg/a kg/a x 1fm/550kg x 1rm/0,8fm = 7,92 rm = rund 8 Raummeter kg/a x 1/0,33kg/(m².a) = m² gerundet m² Für die Raumheizung des Holzhauses (V0) ist eine Fläche von rund m² - pro Person rund m² - Wald notwendig.. Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung Anhang Berechnungen 11/14

12 5. Berechnungsschritt: Wie viel Nachwuchsfläche braucht die Heizung für warmes Wasser 5.1. Endenergiebedarf für warmes Wasser pro Person: kwh/(p.a) kwh/(p.a) x 3p = kwh/a kwh/a x 1,01 Primärenergiefaktor = kwh/a kwh/a x 1/4,0 kwh/kg = 848 kg/a 825 kg/a x 1,01 Primärenergiefaktor = 848 kg/a 848 kg/a x 1/1.400 kwh/rm = 2,4 rm 848 kg/a x 1/0,33kg/(m².a) = m² = 857 m²/p Für das Heizen des Warmwassers für drei Personen sind rund 2.600m² - pro Person rund 860 m² - Wald notwendig. Insgesamt ist für das Wohnen (ohne Haushaltstrom) in einem Haus mit 100 m² Wohnnutzfläche, bewohnt von drei Personen (33 m² pro Person), folgende Waldfläche notwendig: 900 m² (Haus) + 50 m² (Schindeln/Holzfassade) m² (Warmwasser) m² (Raumheizung 20 C) = m² das sind abgerundet m² Nutzwaldfläche. Der Wald ist 6 Meter breit und müsste daher rund 2,7 Kilometer lang sein. Im Haus leben 3 Personen. Pro Person sind also m² Nutzwald notwendig. Das Wohnen in einem Holzhaus, einem klassischem Wälderhaus braucht: m² nachhaltig bewirtschaftete Waldfläche für drei Personen m². nachhaltig bewirtschaftete Waldfläche für eine Personen m². Pro Person beträgt die Nutzwaldfläche in Vorarlberg Das ist das Dreifache der verfügbaren Waldfläche! Lösung 1: Suffizienz (das neue alte Wort für Genügsamkeit, Bescheidenheit, Verzicht) weniger Haus weniger Fläche weniger heizen, kühlere Räume - weniger heizen kürzer und kühler duschen - weniger warmes Wasser weniger heizen Diese edlen Vorschläge werden allerdings nur von wenigen Menschen freiwillig befolgt. Der Verweis, dass es in früheren Zeiten auch möglich war, entpuppt sich bei genauerer Analyse, dass es sich dabei um andere Faktoren handelte: schlechte Zeiten, Armut, Versorgungsengpässe, religiösen Gründe, Holz in die Wand statt Holz in den Ofen Holz dämmt, das weiß jeder Mensch. Daher führt der zweite Gedanke zur Frage: was ist, wenn das Holz nicht verheizt wird, sondern damit der Wärmeschutz der Holzwand verbessert wird. Holzspäne zwischen zwei Holzwände geschüttet. Das ist ein marktübliches Produkt. Weil die kleinen Lufteinschlüsse im Holz den Wärmefluss vom Warmen zum Kalten bremsen ist es besser, statt die massive Holzwand dicker zu machen, zwischen zwei Holzwände Holzspäne zu Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung Anhang Berechnungen 12/14

13 schütten. Damit ist mehr Luft eingeschlossen und die Wärme kann weniger rasch abfließen. (Holz hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,13 W/(m.K), Holzspäne 0,049 W/(m.K), Mineralwolle 0,03 W/(m.K). Je geringer die Wärmeleitfähigkeit, umso weniger dick muss der Dämmstoff bei gleicher Dämmwirkung sein. Dämmung aus Holzspänen braucht also etwas mehr Platz als Dämmung aus Mineralwolle, aber weniger Platz als massives Holz. Holzhäuser halten mindestens 80 Jahre, solange die Fassade Regen, Schnee und Sonne von der Konstruktion abhält. Die Fassaden-Schindeln, die Fassaden-Bretter müssen ausgetauscht werden, weil sie Wind, Wetter und Sonne ausgesetzt sind. Ihre Lebensdauer wird mit rund 30 bis 50 Jahren beziffert. Solange Holz trocken bleibt, schimmelt es nicht, wird nicht morsch, hält nahezu unendlich. Solange der Holzwurm nicht an ihn rankommt. Der Holzwurm mag trockenes Holz nicht. Die Frage: rechnet es sich, statt Holz zu verheizen, aus Holz Holzspäne zu machen? Wie dick wird die Wand? Geht das so weit, dass man gar kein Holz mehr verheizen muss? Folgender Wandaufbau: Innenwand (Lehmputzplatte, Gipskartonplatte, Gipsfaserplatte, ) (Installationsebene wenn unbedingt notwendig) Luftdichtung aus armiertem Papier Holzplatten, Holzdiagonalschalung Holzrahmen / Dämmung aus Holzspänen Holzfaserplatte (= Winddichtung) Lattung (Hinterlüftung) Holzschindeln oder Holzlattung In Abhängigkeit der Dicke der Holzrahmen (und damit der Dämmung aus Holzspänen) kann eine derartige 24 bis 50 cm dicke Holzwand einen U-Wert zwischen 0,35 und 0,13 W/(m² K) erreichen. Immerhin braucht man für den Wandaufbau mit einem U-Wert von 0,13 W/(m² K) fünf Tonnen Holzspäne. Geht sich das aus? Braucht man da nicht mehr Holz für die Dämmung als man einspart beim Heizen mit Holz? Der Holzrahmenbau oder die Holzständerbauweise ist eine seit Jahrzehnten übliche und bewährte Bauweise. Im Hohlraum ist die Wärmedämmung platziert. Für den dauerhaften Schutz des Gebäudes vor Schimmel und für die Behaglichkeit der Bewohner muss der U-Wert mindestens 0,8 W/(m² K) betragen. Dazu genügen schon 4 cm Mineralwolldämmung oder 5 cm Holzspandämmung. Wenn man nun die dünne Holzwand um jeweils 10 cm dicker macht und mit Holzspandämmung füllt, verbessert sich der Wärmeschutz, der HWB der Heizwärmebedarf wird kleiner und damit verringert sich der Bedarf an Holz zum Heizen. 6. Berechnungsschritt: Wie viel Nachwuchsfläche braucht die Holzspänewärmedämmung 6.1. Die Holzspandämmung ist 10 cm dick, die Lebensdauer ist wie das Haus 80 Jahre: 18,4m³ x 70kg/m³ = 1.285kg kg/80a = 16kg/a jährlicher Bedarf an Holzspandämmung 16kg/a x 1m².a/0,33kg =49 m² Der Herstellenergieaufwand für die Holspandämmung: 18,4m³ x 40kWh/m³ = 736 kwh 736 kwh x 1/4,0 kwh/kg = 184 kg 184 kg / 40a = 4,6 kg/a Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung Anhang Berechnungen 13/14

14 4,6 kg/a x 1/0,33kg/(m².a) = 13,9 m² 13,9 m² / 6m = 2,3 m = 63 m Für 10cm zusätzliche Dämmung aus Holzspänen ist eine Wald -Nachwuchsfläche von 6m x 11 m bzw. rund 60 m² - pro Person rund 20 m² notwendig 7. Wie viel Wald für die Raumheizung bei Holz in die Wand, statt Holz in den Ofen Kennwerte des Hauses Zusätzliche Wärmedämmung V0 V1 V2 V3 V4 V5 V cm Holzspandämmung rm U-Wert Dach, Wand, Boden spezifischer Heizwärmebedarf Spezifischer Primärenergie-bedarf Raumheizung Holzbedarf warme Räume 0,8 0,34 0,22 0,13 0,11 0,09 0,08 W/(m² K) kwh/(m² WNF a) kwh/(m² WNF a) 10 5,1 3,9 3,3 2,9 2,7 2,5 rm/a 7.1. Der Primärenergiebedarf sinkt durch 30 cm zusätzliche Dämmung auf 46 kwh/(m² Wnf.a). Während bei der Ausgangsvariante noch 10 Raummeter Holz zur Raumheizung notwendig waren, sinkt der Holzstapel auf rund 3 Raummeter. (46 kwh/(m² Wnf.a) x 100 m² Wnf ) = kwh/a kwh/a x 1/4,0 kwh/kg = kg/a kg/a x 1,01 Herstellungsaufwand für Brennholz x 1/0,33kg/(m².a) = m² Die notwendige Nutzfläche für den Wald zur Raumheizung des Holzhauses ist eine Fläche von rund 3.500m² Wie verändert sich der Waldbedarf durch die Veränderung der Gebäudehüllenqualität? Der Heizwärmebedarf sinkt durch jeweils 10cm zusätzliche Dämmung degressiv (siehe Tabelle und Grafik). Der Waldbedarf sinkt analog Der Waldbedarf für das Haus selbst steigt linear mit der zusätzlichen Wärmedämmung Der Waldbedarf verändert sich nicht für die Holzverschalung/Holzschindeln Der Waldbedarf verändert sich nicht für das notwendige Holz zur Warmwasserbereitung (außer durch Einbau eines Sonnenkollektors für die Warmwasserbereitung). Energieinstitut Vorarlberg Helmut Krapmeier Wie viel Wald braucht ein Haus Langfassung Anhang Berechnungen 14/14

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