Energieeffizienz UND Behaglichkeit in Gebäuden. FH-Prof. Arch. DI Dr. Herbert C. Leinidecker FH OÖ Campus Wels, Studiengang Öko- Energietechnik

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1 Energieeffizienz UND Behaglichkeit in Gebäuden FH-Prof. Arch. DI Dr. Herbert C. Leinidecker FH OÖ Campus Wels, Studiengang Öko- Energietechnik April 2008

2 Energieeffizienz UND Behaglichkeit in Gebäuden Vortrag am im Rahmen der TIM-Veranstaltung: Gebäudetechnik ODER/UND Behaglichkeit in der FH OÖ, Campus Wels Prof. (FH) Arch. DI Dr. Herbert C. Leindecker Professor für Solararchitektur und Bauökologie FH OÖ Campus Wels, Studiengang ÖKO-Energietechnik Niedrigenergiehäuser sind seit Jänner 2007 die Standardbauweise. In Österreich gibt es schon über Passivhäuser energiesparendes Bauen wird zur Selbstverständlichkeit. Damit kann der Focus wieder mehr auf Themen wie Behaglichkeit und gesundes Bauen gelegt werden. Falsch verstandene Energieeffizienz hat nämlich dazu geführt, dass Probleme auftreten, die sogar die Gesundheit beeinträchtigen können, wie zum Beispiel Schimmelbildung. Ausgehend von den zwar bekannten, jedoch oft genug nicht beachteten bauphysikalischen Regeln wurde die Relevanz der Forderung nach Energieeffizienz den wissenschaftlich nur teilweise begründeten Forderungen der Baubiologie mit dem Ziel der Gesundheit und Wohnqualität gegenübergestellt werden. Wichtige bauphysikalische Anforderungen wurden zusammengefasst und baubiologische Grundlagen für ein energieeffizientes Wohlfühlhaus werden skizziert. Obwohl die Beachtung der bauphysikalischen Regeln eine Grundlage für gesundes und Bauen und Wohnen sein sollte, überrascht es immer wieder, wie wenig diese selbst Fachleuten geläufig sind. Schon der Zusammenhang von Wärmeschutz und Feuchtigkeitsschutz überfordert viele. Luftdichtigkeit ist kein Luxus, sondern eine Notwendigkeit, wenn man Feuchteschäden vermeiden will und Behaglichkeit anstrebt. Wer glaubt, energieeffizient gebaut zu haben, weil er um 2 cm mehr Wärmedämmung draufgeklebt hat, als ihm vom Energieberater empfohlen wurde, und dann natürlich auf eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung verzichtet, weil er den hygienisch erforderlichen Luftwechsel mittels Fensterlüftung bewerkstelligen will, darf sich nicht wundern, wenn er dann mehr Energie verbraucht, als im Energieausweis angegeben wurde es sei denn, er gibt sich mit unzumutbarer Luftqualität und hohem Schimmelrisiko zufrieden. Ebenso werden Lüftungsanlagen mit gesundheitsschädlichen Klimaanlagen verwechselt. Insofern sind die Ergebnisse von durchgeführten Differenzdruckmessungen (Blower-Door) der FH OÖ die Folge davon: Alle bisher gemessenen Neubauten mit Ausnahme eines Passivhauses sind klare Sanierungsfälle. Womit das wichtigste Thema der nächsten Jahre angesprochen ist: Die Sanierung und Revitalisierung der Bauten nach Speziell die Sanierung mit Passivhauskomponenten macht wirklich Sinn, wenn man Kondensat und Schimmelbildung zuverlässig vermeiden will. sp1 6.7 C Abbildung 1: Außenthermografie eines Passivhauses mit Lärchenschalung. Hoher Dämmstandard, wärmebrückenfreies Bauen und eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung sind Grundvoraussetzung, jedoch noch keine Garantie für ein behagliches Raumklima (Qu: FH OÖ 02/2006). Die Baubiologie steht für Gesundes Bauen und kann tatsächlich Erfolge verbuchen: Energieeffi- 1 von 2

3 zienz und erneuerbare Energien werden weltweit beachtet, auf chemischen Holzschutz wird wo möglich - verzichtet, diffusionsoffenes Bauen ist heute ein Qualitätsmerkmal, ressourcenschonende Bauweisen werden zunehmend wichtiger. Ein Quantensprung der Baubiologie ist aus meiner Sicht der Standard der baubiologischen Messtechnik. Es handelt sich um eine Übersicht von Risikofaktoren, wie beispielsweise Felder, Wellen, Strahlung, Wohngifte, Raumklima, Pilze, Bakterien, Allergene. Dieser Standard wird mittlerweile weltweit beachtet und von Wissenschaftlern, Instituten, Behörden und Rechtsanwälten zum Maßstab gemacht. Entwickelt wurden nicht nur Messgeräte und Messverfahren, sondern auch Abschirmmaterialien und Sanierungsmethoden. Grundsätzlich lässt sich zusammenfassen, dass ein Wohlfühlhaus nur durch ganzheitliche Beachtung von Aspekten des energieeffizienten UND gesunden Bauens erreicht wird und nicht durch einseitig auf Energieeffizienz fixierte Berechnungsmethoden (Energieausweis alt/neu). Eine Annäherung an realitätsnahe Raumklimawerte bietet nur eine aufwändige Gebäudesimulation (siehe Vortrag von Daniel Neyer). Diese wird für kleinere Wohnbauten eher die Ausnahme bleiben. Strebt man ein ganzheitlich betrachtetes Wohlfühlhaus an, muss man die Ebene der Bauphysik verlassen und sich auf das unsichere Terrain anderer Parameter begeben. Beispiele dafür sind: Städtebauliche und soziale Aspekte, Infrastrukturanbindung, Bauweise / Dichte, Grenzwissenschaften und sogar psychische Aspekte dies sind die Inhalte der Baubiologie. Diesbezügliche Tools gehen weit über den Energieausweis im üblichen Sinne hinaus und sollten nicht unseriösen Geschäftemachern überlassen werden. Gute Ansätze sind im Ökopass des IBO oder im Total Quality Management erkennbar. Der klima:aktiv-kriterienkatalog ist als knappste und praktikabelste Berechnungsart derzeit kaum zu übertreffen. Die Bundesländer sollten endlich ihre Alleingänge beenden und sich darauf einigen, diesen Standard als gemeinsame Berechnungsgrundlage für die Fördervergaben zu etablieren. Ein Wohlfühlhaus wird aber nur dann entstehen, wenn die Planer ihre Verantwortung ernst nehmen (dh.: u.a. eine umfassende bautechnische Ausbildung vorweisen können!) und die Bauherrschaft auch bereit ist, den angemessenen Preis für die zu erreichende Qualität zu bezahlen. Prof.(FH) Arch. DI Dr. Herbert C. Leindecker FH OÖ Studienbetriebs GmbH, Campus Wels, Studiengang ÖKO-Energietechnik Stelzhamerstraße 23 A-4600 Wels Tel.: Fax.: Web: Referent: FH-Professor für Architektur und Bauökologie: Bauphysik und Baubiologie (Blower-Door und Gebäudethermografie), Energieeffizientes Bauen und Gebäudemanagement; Architekt, Baubiologe (IBO) und Sachverständiger; Bauberatung und Energieconsulting Referenzen: Neyer, Daniel: Charakterisierung von Gebäuden durch statische Berechnungsverfahren und der Kombination von Gebäude- & Strömungssimulationen zur Klassifizierung der thermischen Behaglichkeit. Diplomarbeit an der FH OÖ, Campus Wels, Juni von 2

4 TIM Expertentag in der FH OÖ Campus Wels, 9. April 2008 Energieeffizienz UND Behaglichkeit in Gebäuden Herbert C. Leindecker Inhalt Überblick Begriffsdefinition Energieeffizienz und Behaglichkeit Bauphysik und Energieeffizienz Energieausweis Passivhaus Qualitätssicherung energieeffizienten Bauens Bauphysik und Wohlfühlen Baubiologie Vorurteile, Messmethoden Umsetzungsstrategien für das energieeffiziente Wohlfühlhaus Folie 2 1

5 Begriffsdefinitionen Energieeffizientes Bauen => Bauphysik Ökologie (Klima, Verkehr ) / Bauökologie Gesundes Bauen und Wohnen => Baubiologie Ziel: Bauphysik + Baubiologie = Behaglichkeit Qu: Pech&Pöhn 2004, S.1 Folie 3 Begriffsdefinitionen Bauphysik beschäftigt sich mit den physikalischen (naturwissenschaftlichen) Vorgängen im Bauwesen. Teilbereiche: Wärmeschutz und Feuchtigkeitsschutz Schallschutz Brandschutz Gemeinsame Aufgabe: ein funktionsfähiges wirtschaftliches Bauwerk zu erstellen und die auf das Bauwerk einwirkenden physikalischen Kräfte zu kontrollieren oder abzuwehren Ziel: Für die Menschen ein behagliches Raumklima auch bei extremen Außentemperaturen zu schaffen und das Gebäude vor zerstörenden Einflüssen zu schützen Qu: Pech&Pöhn 2004, S.1 Folie 4 2

6 Begriffsdefinitionen Baubiologie Def.: ist die Lehre von den ganzheitlichen Beziehungen zwischen dem Menschen und der Wohn-Umwelt. Umfassend, ganzheitlich, integral Alle Aspekte und Bereiche der Biologie (Lebewesen) und des Bauens (Wohn-Umwelt) unter der Führung des Logos (griech.: Wort, Schöpfung, Weltordnung, Einheit) greifen hier ineinander höhere Kultur : spirituell, ethisch, psychologisch, sozial, gerecht, wahr, harmonisch, weise > Gesundheit im ganzheitlichen Sinn Qu: Schneider, A. 1993/1, S.24 Folie 5 Begriffsdefinitionen Bauökologie Ökologie = Teilgebiet der Biologie (Wechselbeziehungen zwischen den Lebewesen und ihrer Umwelt; Haushalt der Natur ) Ökonom = Haushalter, Verwalter, Landwirt Ökologie ist die Gesamtvorstellung des Lebens In der Praxis steht Baubiologie für gesundes Bauen und Bauökologie für umweltschonendes Bauen, es werden jedoch beide Begriffe in ähnlicher Weise verwendet. Baubiologie wird gern mit den Grenzwissenschaften (zb. Rutengehen) in Verbindung gebracht; Für fundierte wissenschaftliche Betrachtung bietet sich eher Bauökologie an; Jedoch stehen beide Begriffe für eine ganzheitlich orientierte Auseinandersetzung im Bauwesen Qu: Schneider, A. 1993/1, S.24; Duden 1990, S.546 Folie 6 3

7 Begriffsdefinitionen Ökologie: Treibhauseffekt Natürlicher Treibhauseffekt: Ohne die Reflexion der langwelligen Infrarotstrahlung wäre Leben auf Erde undenkbar! Anthropogener Treibhauseffekt: Strahlungsgleichgewicht wird verändert Seit Jahren schwankte die CO2-Konzentration zwischen ppm Seit 200 Jahren kontinuierlicher Anstieg auf 360 ppm! Verdopplung bis 2050??? Folie 7 Begriffsdefinitionen Ökologie: Höchste Zeit für Energiewende Energieeffizienz: Passivhausstandard Neubau + Optimale thermische Sanierung ( ) => Einsparungen 8,7 Mio t entsprechen in etwa den künftig im Ausland (!) zuzukaufenden Verschmutzungsrechten => Arbeitsplätze in Ö.! Qu: IG Passivhaus (u. propellets Austria, Austria Solar) 3/2007 Folie 8 4

8 Bauphysik & Energieeffizienz Schlussfolgerungen: Energieeffizientes Bauen ist der Schlüssel für: gesunden Staatshaushalt (Ökonomie) gesundes Makroklima (Ökologie) gesundes Mikroklima (Bauphysik, Baubiologie) Folie 9 Bauphysik & Energieeffizienz Folie 10 5

9 Bauphysik & Energieeffizienz EU-Gebäude-Richtlinie Richtlinie 2002/91/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2002 über die Gesamteffizienz von Gebäuden (EPBD Energy Performance of Buildings Directive ) Seit 4. Jänner 2003 in Kraft! Innerhalb von 3 Jahren umzusetzen Hintergrund: Klimaschutzziele der EU und ihrer Mitgliedstaaten (Kyoto- Verpflichtungen) Meilenstein bei Verbesserung der energetischen Effizienz von neuen und bestehenden Häusern Großer Handlungsbedarf für Umsetzung in nationales Recht bis 4. Jänner 2006 (auch in Ö.); Aufschub bis 2008 / 2009 Folie 11 Bauphysik & Energieeffizienz Was sind energieeffiziente Gebäude? Gebäude, die möglichst wenig Energie für Heizung, Kühlung, Warmwasserbereitung und Haushaltsstrom verbrauchen ein Bruchteil des Verbrauchs von herkömmlichen Gebäuden ist möglich! Diese Effizienz bzw. Optimierung wird derzeit gekennzeichnet durch: Energiekennzahl = HEIZwärmebedarf [kwh/m2a] - Ähnlich der Treibstoffverbrauchs eines Autos [Liter/100 km]; 30 kwh/m2a entsprechen etwa 3 Liter Heizöl pro Quadratmeter und Jahr - im OÖ. Energieausweis als Beilage jeder Einreichung! (bezogen auf die Bruttogrundfläche = früher: Bruttogeschoßfläche ) - Umfassendere Berechnungsverfahren (zb. PHPP Passivhausprojektierungspaket, bezieht sich aber auf die Nettogrundfläche ) sind in Ausarbeitung (EU-Gebäuderichtlinie) Folie 12 6

10 Bauphysik & Energieeffizienz Städtebau - Standort normales Haus ist besser als energiesparendes Haus, wenn kein (zusätzliches) Auto notwendig ist Energieeffizientes Bauen beginnt bei der Standortsuche: guter Infrastrukturanschluss ist absolute Voraussetzung! Folie 13 Bauphysik & Energieeffizienz Standort - Verschattungsdiagramm Folie 14 7

11 Bauphysik & Energieeffizienz (Energiesparhaus), Niedrigenergiehaus (NEH): Kompakter Baukörper Südorientierung Warmwasserkollektoren Erhöhte Wärmedämmung der Gebäudehülle (U-Werte der Bauteile) Haus Hraby, Pressbaum/Wien (Arch.Deubner /Leindecker) Folie 15 Bauphysik & Energieeffizienz Passivhaus: wie NEH, zusätzlich: Passive Nutzung der Sonnenenergie und der internen Gewinne Keine herkömmliche Heizung mehr notwendig! (Kosteneinsparung Heizlast: max. 10 W/m2) Luftdichtheit Kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung ( automatische Komfortlüftung ) Passivhaus Wohlfurt (Arch.Zweier) Folie 16 8

12 Bauphysik & Energieeffizienz Plusenergiehaus: wie Passivhaus, zusätzlich: Verstärkte aktive Sonnenenergienutzung (Photovoltaik, Energiefassaden, etc.) Versorgt sich selbst ohne fossile Energie (autark) Optimierung aller Bauteile bis hin zum drehbaren Haus (wirtschaftlich dzt. noch nicht sinnvoll) Plusenergiehaus Weiz (Arch.Kaltenegger) Folie 17 Bauphysik & Energieeffizienz Wie kann man energiesparend Bauen? Sonnenkollektoren (Flachkoll., Vakuumkoll., Luftkoll.) Photovoltaik (kristalline Zellen, Dünnschicht-Zellen) Energiefassaden (Transparente WD) Fenster, Gläser (WD, Beschichtung, Energiegewinn) Beispiel Paraffin-Wand Haus in Ebnat- Kappel/CH, Arch.Schwarz Folie 18 9

13 Bauphysik & Energieeffizienz Wie kann man energiesparend Bauen? Lüftung (Kompaktanlagen, Wärmepumpen, Wärmetauscher) Alternative Kleinstheizungen (Pellets, Hackschnitzel, Stückholz) Neue und alternative Wärmedämmungen (Vakuumdämmung, Stroh, Schafwolle, Hanf, Flachs,...) Baustoffe mit geringem Primärenergieeinsatz (Holz, Lehm) Folie 19 Bauphysik & Energieeffizienz Energiekennzahl = HEIZwärmebedarf (rot) HWB: 15 kwh/m2a (nach PHPP) Folie 20 10

14 Passivhaus Prinzip Thermoskanne Wärme, die nicht verloren geht, muss nicht zugeführt werden Grundsatz: Verlustminimierung (=passiv) statt Gewinnmaximierung (=aktiv)! PHI: Passivhausinstitut Darmstadt, Dr. Wolfgang Feist: 1. Passivhaus 1991 Folie 21 Passivhaus 1. Passivhaus 1991: Dr. Wolfgang Feist, Passivhausinstitut Darmstadt (PHI) ohne herkömmliche (aktive) Heizung Extrem gute Wärmedämmung und Fenster Hocheffiziente Wärmerückgewinnung der Lüftungsanlage Nur 1/20 HWB gegenüber Durchschn. Folie 22 11

15 Passivhaus Prinzip Kosteneinsparung: keine herkömmliche Heizung nötig Folie 23 Passivhaus Luftqualität: Arten der Lüftung 1. Freie Lüftung: Fugenlüftung, Fensterlüftung 2. Lüftungsanlagen: mit Ventilatoren erzwungen (mechanisch) 3. Lüftungsanlagen mit Luftbehandlung: Luftheizanlagen, Luftkühlanlagen, Heizung und Kühlung (Teilklimaanlage), Luftentfeuchtungs- oder Luftbefeuchtungsanlagen 4. Klimaanlagen: Lufttemperatur und Luftfeuchte werden selbsttätig auf vorgeschriebenen Werten gehalten (=Luftaufbereitung) Lüftungen für Passivhäuser: 2. bzw. 3. Kontrollierte Raumlüftung ( Komfortlüftung ) mit Wärmerückgewinnung (WRG) = KEINE KLIMAANLAGE! Folie 24 12

16 Passivhaus Kontrollierte Raumlüftung Folie 25 Passivhaus Kontrollierte Lüftung: Einzelraumgeräte ohne WRG (zb.: Schalldämmlüfter) Nur eine Lüftungsöffnung (nur Frischluft, keine Fortluft) Luftleistung 27 / 45 m3/h Schalldämmmaß 46 db Lärmpegel 21/29 db(a) Leistungsaufnahme 30/45 W Kosten: ca Fa. Lüftomatic Folie 26 13

17 Passivhaus Kontrolliere Raumlüftung: Einzelraumgeräte mit WRG Fa. Meltem Nachträglicher Einbau leicht möglich (2 Lüftungsöffnungen) Luftleistung m3/h, bei 30 m3/h 5,2 W Leistungsaufnahme Unterputz oder Aufputz LCD Display, 7 Grundprogramme und Steuerung nach Feuchte und Luftqualität möglich Kosten: (60 m3); (100 m3) Folie 27 Passivhaus Kontrollierte Lüftung: Kompaktlüftungsgeräte Fa. Aerex 1. Lüftungsmodul 2. Wärmepumpenmodul 3. Speichermodul Fa. Paul Folie 28 14

18 Passivhaus Kontrollierte Lüftung = Komfortlüftung : Ersetzt die Fugenlüftung, da heute dichte Fenster und Türen Standard sind und sorgen für nötigen Luftaustausch Gefahr der erhöhten Luftfeuchte und Schimmelbildung wird vermieden Ausreichende Sauerstoffzufuhr bei Vermeidung von Energieverschwendung (Stosslüftung) Vermeidung von Staub (und allergieauslösenden Stoffen) in den Wohnräumen durch Filter Wärmerückgewinnung (WRG) sinnvoll (mind. 80%; schon über 95% möglich), Luftvolumenströme werden nicht vermischt Austausch von Feuchtigkeit bisher nicht üblich (rekuperative Systeme :: regenerative Systeme hygienische Problematik) Schallschutz an lärmintensiven Straßen etc. Schalldämmung durch Schalldämpfer in der Anlage Regelmäßiger Filtertausch Anlage muss genau berechnet werden (WC, Bad, Küche Unterdruck) Folie 29 Passivhaus Kontrollierte Lüftung: Kompaktlüftungsgeräte Lüftungsmodul mit WRG Wärmepumpenmodul (Luftvorwärmung, WW) Speichermodul (ev. mit Solaranlage, Heizkessel) ev. Erdreichwärmetauscher zur Vorwärmung/-kühlung Fa. Aerex Folie 30 15

19 Passivhaus Kontrollierte Lüftung: Kompaktlüftungsgeräte Raumluft Fa. Aerex Wärmepumpe: Jahresarbeitszahl 3,5 Folie 31 Passivhaus Akzeptanz von kontrollierten Lüftungen: Negative Erfahrungen Eventuell problematisch: Schallübertragung (=>Schalldämpfer, sorgfältige Planung) trockene Luft (=>möglichst geringe Luftmengen, ev. Rotationswärmetauscher) Folie 32 16

20 Passivhaus Akzeptanz von kontrollierten Lüftungen: Positive Erfahrungen Ergebnis: Speziell Einfamilienhausbewohner sind sehr zufrieden. Im Geschoßwohnbau ist wichtig, dass sich die Bewohner selbst für eine Lüftungsanlage entscheiden können. Folie 33 Passivhaus Deckung des Restwärmebedarfs im Passivhaus: Brennstoff: Stückholz oder Pellets ab 2 kw Auch mit Wasserpuffer für 80% der Leistung; Vorratsbehälter 25 kg für 50 Stunden raumluftunabhängiger Kaminofen (zb. Fa. Wodtke) Folie 34 17

21 Passivhaus Begriffe für Energiebedarf : Primärenergie Endenergie (zb. HEB) Nutzenergie (zb. HWB) Folie 35 Passivhaus Begriffe für Energiebedarf : Heizwärmebedarf (HWB): Wärme, die den beheizten Räumen zugeführt werden muss (innere Solltemperatur) Heizenergiebedarf (HEB): jener Teil des Endenergiebedarfs, der für die Heizungs- und Warmwasserversorgung aufzubringen ist Endenergiebedarf (EEB): Energiemenge, die dem Heizsystem und allen anderen energietechnischen Systemen zugeführt werden muss (Heizwärmebedarf, Kühlbedarf, Belüftung, Beleuchtung etc.; Systemgrenze = Gebäude ). Primärenergiebedarf (PEB): Energiemenge, die zur Deckung des Endenergiebedarfs benötigt wird, unter Berücksichtigung der zusätzlichen Energiemenge der vorgelagerten Prozessketten außerhalb der Systemgrenze Gebäude Folie 36 18

22 Passivhaus 2. klima:aktiv: Merkmale (für die Zertifizierung durch PHI): 65 kwh/m2a ohne Haushaltsstrom) 1. Energiekennwert Heizwärme <= 15 kwh/m2a (Nettogrundfläche) 2. Primärenergiekennwert <= 120 kwh/m2a (inkl. Haushaltsstrom) 3. Drucktest Ergebnis n 50 <= 0,6 1/h ( Blower-Door ) U-Werte für Wände, Dach <= 0,15 W/m2K (besser <= 0,12 W/m2K) Gesamt- U-Wert Fenster (inkl. Rahmen, Rand) <= 0,80 W/m2K Wärmebrückenfreie und luftdichte Ausführung; Kontrolle durch Wärmebilder (Bauthermografie) und Differenzdruckmessung (Blower- Door-Test) Kontrollierte Raumlüftung mit Wärmerückgewinnung >75% (daher Luftdichtheitsnachweis Blower-Door unbedingt erforderlich) Heizlast <= 10 W/m2 (20 m2 Wohnraum > 2 x 100 W Glühbirne!) Effiziente Warmwasserbereitung und effizienter Stromverbrauch Vermeidung der sommerlichen Überhitzung Folie 37 Passivhaus Einfamilienwohnhaus, Wels: höchster Standard nach baubiologischen und ökologischen Gesichtspunkten Gute Infrastruktur (Stadtzentrumsnähe) Holzleichtbauweise (Montagezeit 2 Tage) Kompaktlüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung und Mini-Wärmepumpe, Heizung über Zuluft PV-auf Flachdach Regenwassernutzung Biotop Arch. H.C. Leindecker 2004 Folie 38 19

23 Passivhaus Wien 14, Utendorfgasse: Passivwohnanlage Vergleich gegenüber Wiener Niedrigenergiestandard: +7% gesamt = /m2 (Baukosten exkl. Ust < /m2 Wohnnutzfläche) Schöberl&Pöll OEG mit Arch. Kuzmich Folie 39 Passivhaus SolarCity Linz Pichling: Vorbildhafte großflächige Stadterweiterung mit ambitionierten ökologischen Ansprüchen Teilweise Passivhausstandard Grünraumplanung etc. Arch. Treberspurg + Div. Folie 40 20

24 Passivhaus Linz, Makartstraße: Sanierung eines Mehrfamilienwohnhauses zum Passivhausstandard Gebäudehülle mit Solarfassade aus Kartonwaben (Wärmegewinne wie über Fenster) Forschungsprojekt für Haus der Zukunft des BMVIT Arch. Domenig- Meisinger Folie 41 Passivhaus ChristophorusHaus, Stadl-Paura/OÖ: multifunktionales Betriebs- und Verwaltungsgebäude in Holzbauweise Integrale Planung und Projektbegleitung Energiestudie mit Simulation (AEE Gleisdorf, IWT Graz) Innovativer Holzbau (rund) Erdsonden für Heizung und Kühlung mit Wärmepumpe Komplexes ökologisches Konzept Zertifiziert nach PHI Arch. Böhm & Frohnwieser 2003 Folie 42 21

25 Passivhaus Passivhaus-Kirche in Wels kwp Photovoltaik- Anlage 32 m² m Flachkollektoren 85 kw Pelletskessel Lüftungsanlagen, Erdreichwärmetauscher Arch. Luger & Maul Folie 43 Passivhaus Firmengebäude Drexel & Weiss (Lüftungskompaktgeräte): Passivhaus-Sanierung eines Gewerbebetriebes Umsetzung der Firmenphilosophie Umnutzung einer 30 Jahre alten Halle Verbesserung um Faktor 15 Ungedämmte Bodenplatte Arch. Zweier Folie 44 22

26 Passivhaus Schiestlhaus: Passivhaus-Schutzhütte auf dem Hochschwab Erste Schutzhütte im Alpenraum in PH- Qualität Autarke Energieversorgung über PV, Solarthermie, Rapsöl-BHKW 100% Regenwassernutzung für Brauch- u. Trinkwasser Abwasserreinigungsanlage Arch. Rezac, Stieldorf, Oettl, Treberspurg Folie 45 Passivhaus Passivhausboom im deutschsprachigen Raum Folie 46 23

27 Passivhaus Fazit: Passivhausstandard ist der kommende Baustandard 1000 Folie 47 Passivhaus Simulation mit TRNSYS: Passivhaus Krisensicher! Folie 48 24

28 Passivhaus Wie hoch ist die monatliche Belastung in 50 Jahren? OBERÖSTE MONATLICHE KOSTEN Inflation 1,5% Kreditzinssatz 3,2% Heizkostensteigerung 5,0% EUR BTV ESH Jh BTV= 610 ESH 50-30= 376 ESH NEH PH PH+ Koll NEH 30-10= PH= JAHR 0 Folie 49 Passivhaus Passivhäuser: Trends EU-Aktionsplan zur Energieeffizienz: Passivhausstandard für Neubauten wird diskutiert Vorarlberg: Der Wohnbaulandesrat Rein vereinbart mit den gemeinnützigen Bauträgern ab den Passivhausstandard! Für die Sanierung werden 30 kwh/m2a vereinbart (?) Prognose (Neubau): 2010 Niedrigstenergiehaus (kontrollierte Lüftung!) Standard 2015 Passivhaus Standard; umfassende ökolog. Bewertung (Standort...) 2020 Nullenergiehaus (virtuell energieautark) Standard (Photovoltaik ) Folie 50 25

29 Bauphysik & Energieeffizienz Schlussfolgerungen: Passivhaus ist der Schlüssel für: optimale Umsetzung energieeffizienten Bauens gesunden privaten Haushalt (Ökonomie) Folie 51 Qualitätssicherung EEB Qualitätssicherung beim Passivhaus: 1. Überprüfung der Luftdichtheit, da sonst die Lüftungsanlage nicht funktioniert > Differenzdruckmessung Blower-Door-Test 2. Überprüfung auf Wärmebrückenfreiheit, da sonst zuviel Wärme nach außen verloren wird > Wärmebildmessung Gebäude-Thermografie 3. Kombination Blower-Door + Innen-Thermografie Passivhaus Wels (Arch. Leindecker) Folie 52 26

30 Qualitätssicherung EEB FH OÖ / Campus Wels Geräteausrüstung u.a.: Flir ThermaCAM P20 Bau Ungekühlter Mikrobolometer Messbereich: -40 bis 50 C Therm. Auflösung: +/- 0,08 K bei 30 C Spektralbereich: 7,5 bis 13 mm Bildauflösung: 320x240 Pixel Ungekühlte Kamera Software: Reporter, Researcher Blower-Door-Equipment InfraTec VARIOSCAN 3021 STB Stirlinggekühlter Kompaktscanner mit IR-Detektor Messbereich: -40 bis 200 C Thermische Auflösung: +/- 0,03 K Spektralbereich: 8 bis 12 mm Bildauflösung: 320x240 Pixel Software: Irbis, Fornax Gekühlte Kamera Folie 53 Qualitätssicherung EEB Projekt: Passivhaus Wels Folie 54 27

31 Qualitätssicherung EEB Projekt: Passivhaus Wels Folie 55 Qualitätssicherung EEB Projekt: Blower- Door und Thermografie Grenzwert f. n50 in OÖ [1/h]: 3,0 ohne Lüftungsanlage 1,5 mit Lüftungsanlage Folie 56 28

32 Qualitätssicherung EEB Projekt: Blower-Door und Thermografie Dampfbremse= luftdichte Ebene praktisch nicht vorhanden. Fast jedes normale Haus ist teilweise ein Holzhaus! (Mischbauweise, Dachausbau) Folie 57 Qualitätssicherung EEB Altbauten / Sanierung: Lüftung? Alte Holzfenster >neue Fenster >n50=1,4 >Schimmelbildung! n50=6,2 >keine Schimmelbildung Folie 58 29

33 Qualitätssicherung EEB Altbauten / Sanierung: Wärmedämmung? Mit konventioneller Dämmung zb. 10 cm sind keine Möbel in Ecke möglich! Schimmelbild entspricht Isothermen-verlauf Passivhauskomponenten machen Sinn!! Qu: PHI 24 / 2003, S Folie 59 Qualitätssicherung EEB Altbauten / Sanierung: Passivhausstandard unrealistisch? Projekt Makartstraße, Linz (Arch. Domenig- Meisinger; Staatspreis f. Architektur und Nachhaltigkeit 2006) Passivhauskomponenten machen Sinn und sind auch umsetzbar!! Folie 60 30

34 Qualitätssicherung EEB Erkenntnisse Die in einem Projekt der FH OÖ untersuchten Gebäude waren mit Ausnahme der Passivhäuser sehr undicht (n 50 -Werte bis 2,4-9,5 h -1) und sind Sanierungsfälle (vgl. Passivhaus n 50 -Werte 0,15 0,38 h -1 ). Innenthermografie ist relativ unproblematisch und in Kombination mit dem Blower-Door-Test sehr gut geeignet um Undichtigkeiten und Wärmebrücken aufzuspüren. Der Temperaturunterschied (Außen - Innen) kann sogar weniger als 10 betragen. Differenzbilder, die mittels Blower-Door (Unterdruck 50 Pa) erzeugt werden können, erlauben eine bessere Interpretation der Wärmebilder. Sanierung mit Passivhauskomponenten (Wärmedämmung, Lüftungsanlage mit WRG ) macht Sinn; nur so lassen sich zuverlässig Kondensat und Schimmelbildung (hinter Möbel) vermeiden! Folie 61 Qualitätssicherung EEB Schlussfolgerungen: Optimiertes energieeffizientes Bauen (Passivhaus) fordert: sorgfältigste Planung durch Experten ist daher nur bedingt geeignet für Selbstbau unbedingt Qualitätssicherung (Passivhausprojektierungspaket, Blower Door, Thermografie) Folie 62 31

35 Bauphysik & Wohlfühlen Der Mensch hält sich mehr als zu 90% in Innenräumen auf! (zb. U-Bahn = Innenraum), daher ist die Innenraumluftqualität aus umwelthygienischer Sicht von besonderer Bedeutung Sehr komplexe Ursachen- Wirkungsbeziehungen SBS (Sick Building Syndrom) BRI (Building Related Illness) MCS (Multiple Chemical Sensitivity) zb. Behaglichkeit abhängig von Luftfeuchtigkeit und Temperatur: <30% Problem mit Schleimhäuten >45% Milbenwachstum >70% Schimmelwachstum Folie 63 Bauphysik & Wohlfühlen Thermische Behaglichkeit Thermische Behaglichkeit lässt sich objektiv mit folgenden messbaren klassischen Parametern beschreiben: Raumlufttemperatur C je nach Tätigkeit Temperatur der Umschließungsflächen max. 4 K Unterschied Raumluftfeuchte 30% bis 70% (besser 40-60) Raumluftgeschwindigkeit <0,2 m/s bei 20 (besser 0,1) Subjektive Faktoren: Geschlecht, Alter, Konstitution, Gesundheit, Nahrungsaufnahme, Alter, Jahreszeit, Art der Tätigkeit, psychische Komponenten Probleme: Zugluft, große vertikale Lufttemperaturunterschiede, zu kalte oder zu warme Fußböden (Decken), große Strahlungstemperatur- Asymmetrien Qu: Krimmling 2005, S.57-58; Pech&Jens 2006, S.2-8; Lipp in IBO 3/2006, S.6-16 Folie 64 32

36 Bauphysik & Wohlfühlen Thermische Behaglichkeit: Theorie EN ISO 7730 (Einflussgrößen nach Fanger) > subjektive Faktoren PMV (Predicted Mean Vote): Vorhersage der Meinung einer großen Personengruppe über thermisches Befinden als Funktion von Aktivität (zb. 0,8 met bei Ruhe, bis max.ca. 10 met), Kleidung (zb. clo=2 bei Winterkleidung), Lufttemperatur, mittlerer Strahlungstemperatur, Luftgeschwindigkeit, Luftfeuchte Wert von -3 (kalt) bis +3 (heiß) PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied): Errechnet sich aus dem PMV Wert in % Auch bei optimalen Bedingungen sind 5% der Personen unzufrieden! Qu: Krimmling 2005, S.58; EN ISO 7730:2003 Folie 65 Bauphysik & Wohlfühlen Thermische Behaglichkeit: Passivhaus Realität Temperaturen Wohnen EG / Kind OG Temp./Feuchtemessungen für ein klassisches Passivhaus HWB [kwh/(m2a)] Ecotech: 14 PHPP: 15 (11,2 W/m2) OÖ EAW: 10 24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0-2,0-4,0-6,0-8,0-10, t/wz t/kizi Sollwert t/au Qu: DI Widmann 10/2006 Folie 66 33

37 Bauphysik & Wohlfühlen Thermische Behaglichkeit: Passivhaus Realität Detail - Temperaturen, Feuchte 30,0 40,0 29,0 Problem: Temperatur kann nicht raumweise eingestellt werden Luftheizung sinnvoll? (Nachrüsten v. Elektro- Heizkörpern?) 28,0 30,0 27,0 26,0 20,0 25,0 24,0 10,0 23,0 22,0 0,0 21,0 20,0-10,0 19,0 18,0-20,0 17,0 16,0 15,0-30, t/wz t/kizi t/el t/bad rh/wz rh/kizi rh/el rh/bad Qu: DI Widmann 10/2006 Folie 67 Bauphysik & Wohlfühlen Thermische Behaglichkeit Bewertung nach ÖNORM EN ISO 7730:2006 ( Ergonomie der thermischen Umgebung Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Behaglichkeit durch Berechnung des PMV - und des PPD-Indexes und Kriterien der lokalen thermischen Behaglichkeit ) für entspanntes Sitzen = 1 met (58 W/m2) Energieumsatz; 0,1 m/s (!) 10 C: PMV -1,38 erfordert clo 2,0 (schwere Winterbekleidung, Overall) 18 C: PMV +0 erfordert clo 2,0 (schwere Winterbekleidung, Overall) 18 C: PMV -1,36 erfordert clo 1,5 (Anzug mit Mantel) 20 C: PMV +0 erfordert clo 1,5 (Anzug mit Mantel) 21 C: PMV -1,11 erfordert clo 0,75 (Hemd, Hose, Schuhe) 25 C: PMV +0 erfordert clo 0,75 (Hemd, Hose, Schuhe) Qu: ÖNORM EN ISO 7730:2006, S Folie 68 34

38 Qualitätssicherung EEB Schlussfolgerungen: Optimiertes energieeffizientes Bauen (Passivhaus), das auch Behaglichkeit bietet, fordert: sorgfältigste Planung durch passivhauserfahrene Experten möglichst auch Gebäudesimulation Folie 69 Baubiologie Vorurteile: Wollsockenimmage, unseriöse Methoden, Wände atmen etc. (Anton Schneider: 25 Grundregeln der Baubiologie ) > Standard der baubiologischen Messtechnik SBM vom IBN (Inst. f. Baubiologie u. Ökologie Neubeuern) und vom Deutschen Verband Baubiologie (seit 1987 von Wolfgang Maes und Sachverständigenkommission entwickelt) Baubiologische Richtwerte (Vorsorgewerte*), Vergleich mit Grenzwerten A Felder, Wellen, Strahlung B Wohngifte, Schadstoffe, Raumklima C Pilze, Bakterien, Allergene *für Schlafbereiche Qu: Schneider, A. in W&G 116/2005, S.2; Schneider, W. in W&G120/2006, S.12-14; Maes et al.2003 Folie 70 35

39 Baubiologie Standard der baubiologischen Messtechnik A Felder, Wellen, Strahlung zb.: 1. Elektrische Wechselfelder (Niederfrequenz) Kabel, Geräte 2. Magnetische Wechselfelder (Niederfrequenz) Geräte, Trafos 3. Elektromagnetische Wellen (Hochfrequenz) Mobilfunk, Radio 4. Elektrische Gleichfelder (Elektrostatik) Synthetikteppiche 5. Magnetische Gleichfelder (Magnetostatik) Gleichstrom 6. Radioaktivität (Gammastrahlung, Radon) Baustoffe, Boden 7. Geologische Störungen (Erdmagnetfeld u.-strahlung) Verwerfungen 8. Schallwellen (Luftschall, Körperschall) Verkehr Qu: Maes et al Folie 71 Baubiologie Standard der baubiologischen Messtechnik B Wohngifte, Schadstoffe, Raumklima zb.: 1. Formaldehyd u. andere giftige Gase Lacke, Kleber 2. Lösemittel u. andere flüchtige Schadstoffe (VOC) Kleber, Kunststoffe 3. Biozide u. andere schwerflüchtige Schadstoffe Pestizide, Mottens. 4. Schwermetalle u. andere anorganische Schadstoffe Holzschutz 5. Partikel und Fasern (Staub, Schwebstoffe, Rauch, Russ Asbest, Mineralfasern ) 6. Raumklima (Temp., Feuchte, CO2, Lüftung, Einrichtung Luftionen, Gerüche ) Baufeuchte,Umwelt Qu: Maes et al Folie 72 36

40 Baubiologie Standard der baubiologischen Messtechnik C Pilze, Bakterien, Allergene zb.: 1. Schimmelpilze u. deren Sporen Feuchteschäden, WBR, sowie Stoffwechselprodukte MVOC, Toxine 2. Hefepilze u. deren Stoffwechselprodukte Nässe, Lebensmittel 3. Bakterien u. deren Stoffwechselprodukte Fäkalien, Hygiene 4. Hausstaubmilben und andere Allergene Hausstaub, Lüftung Qu: Maes et al Folie 73 Baubiologie Beispiel: Raumklimamessung Luftqualität wird beeinflusst durch: Gerüche: zb. über Haut abgegeben Wärmeabgabe: 100 W bei sitzender Tätigkeit Wasserdampf: 46g/h, 10 Personen in 2 Stunden=1 l Wasser Kohlendioxidbildung, Sauerstoffmangel (guter Indikator für Luftqu.) Verunreinigungen: staub- oder gasförmig, zb. Radon, SO 2, CO 2,,Formaldehyd, VOC (flüchtige organische Stoffe) MAK-Werte (maximale Arbeitsplatz-Konzentration) Belastungen in den 60er/70er Jahren stark gestiegen! Konzentrationsangaben: bei Gasen: ppm (cm 3 je m 3 Luft) bei Staub: mg/m 3 Folie 74 37

41 Baubiologie Luftqualität: O 2, CO 2 Luft: 21% Sauerstoff, bei 12% Atembeschwerden, bei 7% Ohnmacht/Tod; 0,03% Kohlendioxid, bei 1% Unbehagen, Ausatemluft 3%, bei 10% Lähmung/Tod Mensch gibt ca. 300 ml CO 2 an Umgebung bei sitzender Tätigkeit ab Folie 75 Baubiologie Luftqualität: CO 2 Pettenkofer Pettenkofer-Grenze = 1000 ppm = 0,1 Vol-% DIN-Grenze: 1500 ppm darüber: Konzentrationsfähigkeit beeinträchtigt Reduktion der Lüftung von 36 m3/p auf 12 m3/p= Leistungsabfall von 4% bei Schülern (=9 schulfreie Tage) Dichtheit der Gebäude nicht unbedingt ausschlaggebend: auch bei alten, undichten Häusern kommt es zu CO2 Überschreitungen! > Kontrollierte Lüftung künftig unbedingt notwendig! Folie 76 38

42 Baubiologie Beispiel: CO 2 -Bilanz Schlafzimmer DIN-Grenze Pettenkofer-Grenze Folie 77 Baubiologie Beispiel: Raumluftmessung Volksschule (CO 2 ) ppm CO DIN: 1500 ppm Pettenkofer 1870: 1000 ppm = 0,1 Vol.% :02 08:31 09:00 09:28 09:57 10:26 10:55 11:24 11:52 Zeit Ra um l uft Pettenkofer-Grenze DIN-Grenze MAK-Grenze Qu: Maes et al Folie 78 39

43 Baubiologie Beispiel: Schimmelbildung 21.4 C sp C 10 Qu: Maes et al Folie 79 Baubiologie Beispiel: Elektromagnetische Wellen (HF) Breitbandmessgerät Spektrumanalysator Qu: Maes et al Folie 80 40

44 Qualitätssicherung EEB Schlussfolgerungen: Optimiertes energieeffizientes Bauen (Passivhaus), das auch Behaglichkeit und ein gesundes Raumklima (= energieeffizientes Wohlfühlhaus ) bietet, fordert: energieeffizientes Bauen (Energieausweis) ist nur ein Teil ganzheitlich optimierten (integralen) Planens und Bauens! eine ganzheitliche Gebäudebewertung! Folie 81 Das Wohlfühlhaus Geht über Energieausweis hinaus, zb.: Kriterienkatalog klima:aktiv Passivhaus : A Planung u. Ausführung: Infrastruktur, barrierefrei, luftdicht, wärmebrückenfrei B Energie u. Versorgung: PHPP; Lüftung; Beleuchtung; PV; Wasser sparend C Baustoffe und Konstruktion: Dämmst. HFKW-frei; PVC-frei; lösemittelfrei; OI3 D Komfort u. Raumluftqualität: Thermischer Komfort (sommertauglich); Komfortlüftung; Bodenbeläge/ Holzwerkstoffe/ Anstriche emissionsarm; VOC u. Formaldehyd; Bezug zu EN 7730 (PMV/PPD) fehlt noch!, Qu: Energieinstitut Vorarlberg +IBO 2006 Folie 82 41

45 Das Wohlfühlhaus Fazit: Bauphysik (energieffizientes Bauen) und Baubiologie (gesundes Bauen) sind im Sinne einer integralen Planung kein Widerspruch! Energieeffizienz und Passivhausstandard werden zunehmend zur Selbstverständlichkeit, sowohl im Neubau als auch bei der Sanierung Das höchste Ziel der Bauphysik und der Baubiologie, das bislang selten erreicht wird, ist aber die Behaglichkeit der Bewohner Baubiologische Messmethoden ergänzen die Bauphysik und müssen wissenschaftlich verstärkt ernst genommen werden Das Wohlfühlhaus wird dadurch erreichbar Ganzheitliche Bewertungsmethoden (und zb. EN 7730) helfen dabei Folie 83 Bauökologie Campus Wels Kontakt: Prof. (FH) DI Dr. Herbert C. Leindecker FH OÖ Studienbetriebs GmbH Studiengang ÖKO-Energietechnik Stelzhamerstraße Wels DW Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Folie 84 42

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