Passivhäuser in Holzbauweise:

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1 Passivhäuser in Holzbauweise: Konzepte Beispiele - Erfahrungen Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. rer. nat. Harald Krause Fakultät für Allgemeinwissenschaften Bauphysik und Gebäudetechnik Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 1 Gliederung Das Passivhauskonzept Wandaufbauten im Vergleich Wärmebrücken (k)ein Problem? Beispiele: Die Solar-Pelletslösung Die Solar-Stückholzlösung Die Wärmepumpenlösung Die Strom- Lösung Sonstige Erfahrungen Fazit Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 2

2 Funktionsweise 3: Luftdichte Hülle n 50 < 0,6 h -1 1: Kompakte Form A/V Südausrichtung Zuluft 2: Umlaufende Wärmedämmung U-Werte: < 0,12 W/(m²K) 3-Scheiben Glas Abluft Frischluft Luft-Luft Wärmetauscher Fortluft Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 7 Wichtige Kennwerte Maximal zulässiger Jahresheizwärmebedarf von 15 kwh/(m²a) Maximale Heizlast 10 W/m² (nur dann Frischluftheizung möglich) Maximale Undichtheit: n 50 = 0,6 h -1 Wärmebrückenfreiheit Ψ 0,01 W/(mK) Primärenergiebedarf 120 kwh/(m²a), inkl. Haushaltsstrom Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 8

3 Wandaufbauten Wärmebrücken Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 10 Wandaufbau Passivhaus mit KVH Wandaufbau U 0,11 W/(m²K) Feld Bauteil Rahmen ca. 10% Dicke in mm Wärmeleitfähigkeit in W/mK Feld Rahmen 1 Gipskarton 15 0,21 0,21 2 Faserdämmstoff Fichte 60 0,040 0,13 3 OSB 15 0,13 4 Faserdämmstoff KVH 200 0,035 0,13 5 Holzfaserplatte 80 0,040 5 Holzfaserplatte 22 0, cm Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 11

4 Wandaufbau Passivhaus mit KVH Überprüfung mit Finite-Element Programm Überdämmung der Ständer entscheidend gute Übereinstimmung mit U-Wert Berechnung nach DIN 6946 Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 12 Wandaufbau Passivhaus mit Stegträger Wandaufbau U 0,11 W/(m²K) Feld Bauteil Rahmen ca. 10% Dicke in mm Wärmeleitfähigkeit in W/mK Feld Rahmen 1 Gipskarton 15 0,21 0,21 2 Zellulose Fichte 60 0,040 0,13 3 OSB 15 0,13 4 Zellulose Stegträger 320 0,040 0,13 5 Holzfaserplatte 22 0, cm Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 13

5 Wandaufbau Passivhaus Stegträger Überprüfung mit Finite-Element Programm Überdämmung der Ständer nicht so wichtig richtige Wärmeleitfähigkeit des Stegs verwenden! gute Übereinstimmung mit U-Wert Berechnung nach DIN 6946 Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 14 Wärmebrücken optimiert / schlecht AW-Fenster 0,0 / 0,1 First -0,06 / 0 AW-Dach -0,06 / 0,05 AW-Decke 0,01 / 0,02 AW-Ecke -0,06 AW-Decke -0,05 / 0,4 IW-Decke 0,01 / 0,2 Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 15

6 Ermittlung der ψ-werte s 1 s 2 Allgemeinere Definition: Eine Wärmebrücke entsteht dort, wo zwei Bauteile mit näherungsweise ermittelten 1-dimensionalen U-Werten zusammengefügt werden. Der ψ-wert ist ergibt sich somit aus der Differenz des 1-dimensional näherungsweise ermittelten Wärmestroms und des 2-dimensional ermittelten Wärmestroms. Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 16 Außenwandecke Holzbau Außenwandecke Holzstegträger Ψ = -0,06 W/(mK) Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 17

7 Außenwand-Decke Holzbau Deckeneinbindung Holzstegträger Ψ = 0,014 W/(mK) Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 18 Außenwand Innenwand Holzbau Außenwand-Innenwand Ψ 0 W/(mK) Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 19

8 Innenwand-Bodenplatte Holzbau Innenwand-Bodenplatte Ψ = 0,014 W/(mK) Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 20 Fazit KVH und Stegträger sind machbar U-Werte nach DIN EN 6946 völlig ausreichend richtige Wärmeleitfähigkeiten einsetzen: nur noch Bemessungswerte (WLG oder Rechenwerte gibt es nicht mehr) bei Stegträgern erhöhtes λ in Faserrichtung berücksichtigen Wärmebrücken im Holzbau in Summe fürs ganze Gebäude 0 W/mK machbar! Wärmebrückenkataloge für Holzbausysteme Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 21

9 Beispiel 1 Die Solar-Pellets-Lösung Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 22 Samerberg Einfamilienhaus Samerberg ca. 220m² inkl. Büro Holzständerbau, Steinwolle- und Holzfaserdämmung Heizung: Holzpelletofen 13 m² Solaranlage für Heizung und Warmwasser, 3,42 kwp Fotovoltaik Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 23

10 Samerberg Pelletsofen- Einbauvariante 2 bis 10 kw automatische Zündung 20% Energie direkt in den Raum Vorratsbehälter 30 bis 50kg Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 24 Holzpellets - Anlagenschema Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 25

11 Holzpellets und Solar Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 26 Energieverbrauch kwh pro Monat Energieverbrauch 2005/2006 Verbrauch Pellets pro Jahr für 218 m² beheizte Fläche: projektiert: kg gemessen 2005: kg gemessen 2006: kg Deckungsanteil Solar: 35% 0 Januar Februa r März April Mai Juni Juli August Sept. Pelletsverbrauch in kwh Solarertrag in kwh Pelletsverbauch in kwh Solarertrag in kwh Monat Oktob er Novem ber Dezem ber Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 28

12 Beispiel Passivhausfenster Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 29 Beispiele für Einbau: Holzbau Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 30

13 Beispiele für Einbau: Holzbau Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 31 Fazit einfachere Passivhausfenster: haben sich bewährt geringere Ansichtbreiten sind ansprechender solare Mehrgewinne kompensieren schlechteren U-Wert Pelletsprimärofen: Geräusche können stören, Kunden darauf hinweisen Überhitzung durch geeignete Regelstrategie vermeidbar Sole-Erdreichwärmetauscher: problemlos und effizient inzwischen fertige Lösungen auf dem Markt Sommer: durch automatische Verschattung und Nachtlüftung immer < 25 C Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 32

14 Beispiel 2 Die Solar-Stückholz-Lösung Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 33 Oberaudorf Einfamilienhaus Oberaudorf Holzständerbau, Zellulosedämmung Heizung: Stückholz- Kaminofen Solaranlage für Warmwasser Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 34

15 Oberaudorf Stückholzofen Leistung 5 bis 10 kw Wirkungsgrad bis 80% 30% Energie direkt an Raum Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 35 Stückholz Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 36

16 Fazit Stückholzofen: geringe Wärmeabgabe an den Aufstellraum Verbrauch ca. 2-3 Raummeter pro Jahr (ca kwh/a) kurze Anheizzeiten, da geringes Wasservolumen Überhitzung im Vergleich zu Kachelofenlösung wesentlich reduziert Arbeitsanfall durch Anheizen und Reinigung bisher keine elektrische Nachheizung nötig, d.h. Solaranlage deckt Warmwasserbedarf von April bis Oktober, Schichtenspeicher empfehlenswert! keine Lösung für jedermann! Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 37 Beispiel 3 Die Wärmepumpen-Lösung Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 38

17 Wolfratshausen Einfamilienhaus Wolfratshausen 200m² Holzständerbau (FJI), Zellulosedämmung Heizung: Kompaktaggregat Solaranlage für Warmwasser Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 39 Kompaktaggregat drexel & weiss Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 40

18 Kompaktaggregat drexel & weiss Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 41 Fazit Kompaktaggregat: Aerex BM, 220 m³/h, ca. 1,8 kw Heizleistung 300 l WW-Speicher mit Solaranlage Erfahrungen im Betrieb problemlose Funktion, lediglich Filterwechsel Verbrauch für Heizung-Lüftung-Warmwasser ca kwh/a Luftfeuchte im Winter zwischen 40% und 50% Sommer: durch zusätzliche Verschattung und Nachtlüftung immer < 25 C Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 42

19 Beispiel 4 Die Strom- Lösung Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 43 Röthelheimpark 8 Passivhäuser ca. 140 m², Erlangen Röthelheimpark Holzständerbau mit Zellulosedämmung Heizung: Pelletofen, elektrisch Solaranlage zur Warmwasserbereitung Auftraggeber: Hans Mauss KG Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 44

20 Röthelheimpark Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 46 Röthelheimpark Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 47

21 Röthelheimpark Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 48 Direktelektrisch Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 49

22 Fazit Direktelektrisch geringe Investitionskosten Stromverbrauch nahe an den projektierten Werten 300 l WW-Speicher mit Solaranlage primärenergetisch schlecht Verbrauchskosten ca. wie bei KfW60 mit Gasheizung Erfahrungen im Betrieb problemlose Funktion, lediglich Filterwechsel Verbrauch für Heizung-Lüftung-Warmwasser ca kwh/a kaum Leistungsreserven Sommer: durch zusätzliche Verschattung und Nachtlüftung immer < 25 C Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 50 End- Primärenergie H T STROM Q i Q s Q Q h w H V FOSSIL Nutzung Transport Umwandlung Gewinnung Endenergie = Heizenergie Primärenergie Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 51

23 Vergleich Primärenergie : direkt elektrisch 2: Kompaktaggregat 3: Pelletsheizung kwh/(m²a) Endenergie WW+Heizung Endenergie Hilfsenergie Endenergie gesamt Primärenergie Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 52 Fazit Erfahrungen aus ca. 30 Projekten Bewohner mit dem Passivhaus rundum zufrieden integrale Planung und Information des Bauherren unumgänglich bei Pellets u. Stückholz anfänglich Probleme mit Überhitzung, Grundriss und Regelung muss passen Bei elektrisch und Kompaktgerät Panik bei Einzug, da nicht warm genug (2 Tage später alles o.k.) direktelektrisch nicht empfehlenswert, Bewohner kleben am Stromzähler (auch wenn vorher alles erklärt wurde), ökologisch sowieso unsinnig im Sommer durch möglichst automatische Verschattung und Nachtlüftung immer < 25 C Raumlufttemperaturen: 21 bis 22 C Nachteil: Passivhaus-Bewohner fühlen sich unwohl, wenn sie woanders zu Besuch sind! Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 53

24 Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Let s go passive Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause / 54

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