ROSH Retrofitting of Social Housing

Transkript

1 ROSH Retrofitting of Social Housing Bessere Luftqualität in bestehenden Wohngebäuden Lüftung im Sommer - Nachtkühlung Karl Höfler AEE INTEC - Institute for Sustainable Technologies A-8200 Gleisdorf, Feldgasse 19 AUSTRIA

2 Wo liegt der Unterschied? Neubau Altbau

3 Wo liegt der Unterschied? Kosten

4 Behaglichkeit

5 Behaglichkeitskriterien noch behaglich unbehaglich warm Behaglichkeitsfeld für das Wertepaar: Raumlufttemperatur t L - Raumumschließungsflächentemperatur t U (nach Frank) unbehaglich kalt behaglich

6 Behaglichkeitskriterien Zulässiger Bereich für die operative Temperatur für leichte bis mittlere Bekleidung und körperliche Tätigkeit nach DIN 1946 Teil 2 Bereich empfohlener operativer Temperaturen

7 Sommerlicher Wärmeschutz Nachweis nach ÖNorm B 8110/3 Anforderungen: Raumtemperatur bei Tag 27 C Raumtemperatur bei Nacht 25 C

8 Passive Kühlung

9 Def.: Passive Kühlung Unter passiver Kühlung werden streng genommen bauliche Vorkehrungen verstanden, welche ohne zusätzlichen Energieaufwand die Überwärmung von Gebäuden verhindern!

10 Prinzip der passiven Kühlung

11 Bautechnische Maßnahmen Ein wärmegedämmtes Dach und Fassade Eine wirksame thermische Masse, die die täglichen Temperaturschwankungen aufnimmt und ausgleicht. Eine wirksame Verschattung, die das Sonnenlicht im Sommer abschirmt, jedoch sowohl Tageslichtnutzung als auch die Nutzung des Solareintrags im Winter zulässt Sinnvolle Fensterflächengrößen Möglichkeit einer gezielten natürlichen Belüftungsmöglichkeit

12 Wärmedämm-Maßnahmen, Speicherwirksame Massen

13 Wärmedämmung Abdeckung (betretbar) Wärmedämmung cm Ziegelpflaster Beschüttung Dippelbaumdecke Putzträger Innenputz BESTAND NEU Außenputz Ziegelmauerwerk Innenputz XPS Wärmedämmung 4-5 cm Innenputz BESTAND NEU

14 Wärmedämmung

15 Wirksame thermische Masse Österreich hat im Vergleich zu anderen Regionen große tägliche Temperaturschwankungen. Die Gebäudemasse kühlt tagsüber das Gebäude, und in der Nacht gibt sie ihre Wärme an die Umgebung ab. Dadurch gleicht sie die Temperaturschwankungen, die durch die Außenluft, den Solareintrag und die internen Lasten entstehen, zu einem großen Teil aus. Kombination mit Nachtlüftung, oder auch mittels Bauteilkühlung

16 Speicherverhalten bestimmter Wandaufbauten U= 0,32 W/m²K m i = 5 kg/m² m a = 291 kg/m² Θ = 1,30 η = 4,4 h U= 0,32 W/m²K m i = 291 kg/m² m a = 5 kg/m² Θ = 80 η = 3,1 h U= 4,16 W/m²K m i = 165 kg/m² m a = 165 kg/m² Θ = 1,23 η = 3,1 h U= 0,22 W/m²K m i = 2,3 kg/m² m a = 2,3 kg/m² Θ = 1,2 η = 2,8 h U= 0,48 W/m²K m i = 48 kg/m² m a = 48 kg/m² Θ = 55 η = 18 h Aussen Beton λ =2,3 W/mK Dämmstoff λ =0,035 W/mK Dämmstoff λ =0,035 W/mK Beton λ =2,3 W/mK Beton λ =2,3 W/mK Dämmstoff λ =0,035 W/mK Ziegel λ =0,22 W/mK Innen

17 Speicherwirksame Masse im Vergleich

18 SPEICHERWIRKSAME MASSEN DECKE Beton 20cm Hohlkörperdiele 20cm abgeh.decke mit Mineralwolle 2cm abgeh.decke ohne Mineralwolle Ziegeldecke verputzt 20cm Massivholz 20cm

19 SPEICHERWIRKSAME MASSEN FUSSBODEN 220 flächenbezogene speicherwirksame Masse [kg/m²] Klebeparkett auf Estrich 6cm Parkett auf Polsterhölzer Fliesen auf Estrich 6cm Terrazzo 2cm auf Estrich 6cm 0

20 SPEICHERWIRKSAME MASSEN INNENWAND 200 flächenbezogene speicherwirksame Masse [kg/m²] Beton 12cm Ziegel 12cm VZM 12cm Gasbeton 15cm Gipskarton 1*1,25cm Gipskarton 2*1,25cm Gipsbauplatten 2*1,25cm Massivholz 10cm 0

21 Die thermische Masse muss nicht nur vorhanden, sondern auch wirksam sein!

22 Fenstergrößen und Verschattung

23 Fenster im Vergleich

24 Sonnenschutz im Vergleich

25 Nachtlüftungskonzepte

26 LÜFTUNGSM FTUNGSMÖGLICHKEITEN GLICHKEITEN IN WOHNUNGEN FUGENLÜFTUNG FENSTERLÜFTUNG LÜFTUNGS- EINRICHTUNGEN Schachtlüftungsanlagen Außenwandlüfter Mechanische Lüftungseinrichtung

27 Natürliche Nachtlüftung Beispiel: Energieforum, Berlin

28 Nachtlüftung Das Verfahren der Nachtlüftung nutzt die kühle Nachtluft, um thermische Gebäudemassen während der Nacht herunterzukühlen. Dies geschieht dadurch, dass kühle Nachtluft durch offene Fenster und/oder Lufteinlassöffnungen das Gebäude durchströmt und dabei die in der Gebäudemasse angesammelte Wärme dem Gebäude entzieht. Hierzu sind höhere nächtliche Luftwechselraten (> 2/h) notwendig!

29 Nachtlüftung Die wesentlichen Rahmenbedingungen für das Konzept der Nachtlüftung sind: Begrenzung der Wärmelasten (Summe aus internen und externen Lasten / interne = Bürogeräte, Personen, Beleuchtung; externe = Solargewinne, Transmission durch Außenwände, Fenster, Dächer...) Speichermasse im Gebäudeinneren ein auf die Nachtlüftung abgestimmtes Lüftungskonzept.

30 Querlüftung Nicht jedes Fenster muss öffenbar sein!

31 Querlüftung Straßenseite

32 Außenvolumenstrom in m³/std schwache Luftbewegung (0,5 m/s) Außentemperaur 20 C schwache Luftbewegung Außentemperaur 8 C mäßiger Wind (5 m/s)

33 Freie/Natürliche Nachtlüftung Die freie/natürliche Lüftung wird durch Druckdifferenzen als Resultat von Temperaturdifferenzen zwischen der Gebäudeaußenhülle und dem Innenraum hervorgerufen. Oft arbeiten natürliche Lüftungssysteme zusätzlich mit Windströmungen oder benutzen durch Temperatur induzierte Kaminwirkungen. Ob zusätzliche Windeffekte eingesetzt werden können, ist abhängig von der Gebäudeform, dem Standort des Gebäudes sowie von der vorherrschenden Windrichtung und -geschwindigkeit.

34 Freie/Natürliche Nachtlüftung

35 Freie/Natürliche Nachtlüftung ACHTUNG!

36 Mechanische Nachtlüftung Mit Hilfe von Ventilatoren wird Luft über Fenster bzw. automatisch betriebene Lufteinlässe, oftmals mit Hilfe eines zentralisierten Gebäudeautomationssystems, durch das Gebäude gespült. Für einzelne Zonen müssen oftmals individuelle Sequenzen programmiert werden, die auch Ausnahmeregelungen vorsehen, wie z.b. das Schließen der Fenster bei Regen, Feueralarm oder bei nächtlichen Aufenthalten der Gebäudenutzer.

37 Be- und Entlüftungsanlage: h >>> h <<< Historisches Gebäude SCHNITT 60er-Gebäude

38 Zentral: Historisches Gebäude

39 Dezentral: Historisches Gebäude

40 Effektivität der Nachtlüftung?

41 Comfort - Building 2, Wohnzimmer EnergyPlus Output 1 Jul - 31 Aug, Hourly Licensed Vergleich: Air Temperature ( C) Radiant Temperature ( C) Operative Temperature ( C) Outside Dry-Bulb Temperature ( C) Temperature ( C) rosenfelder & höfler consulting engineers 5 Mon 6 Tue 7 Wed 8 Thu 9 Fri 10 Sat 11 Sun Time/Date Air Temperature ( C) 26,58 24,85 27,54 26,54 26,38 28,83 26,58 27,97 29,82 26,86 Radiant Temperature ( C) 27,51 25,01 27,47 27,95 26,48 29,53 26,78 28,07 30,03 27,02 Operative Temperature ( C) 27,04 24,93 27,50 27,24 26,43 29,18 26,68 28,02 29,93 26,94 Outside Dry-Bulb Temperature ( C) 25,60 16,10 23,40 25,60 17,60 27,80 22,00 20,00 25,30 17,50

42 Comfort - Building 2, Wohnzimmer, Wohnen Mit Nachauskühlung EnergyPlus Output 1 Jul - 31 Aug, Hourly Licensed Air Temperature ( C) Radiant Temperature ( C) Operative Temperature ( C) Outside Dry-Bulb Temperature ( C) Vergleich: Temperature ( C) rosenfelder & höfler consulting engineers Time/Date 2 Tue 3 Wed 4 Thu 5 Fri 6 Sat 7 Sun 8 Mon Air Temperature ( C) 24,02 22,61 24,91 26,10 24,37 23,92 24,33 25,06 27,25 24,50 Radiant Temperature ( C) 25,72 22,77 24,88 26,15 24,40 25,77 24,69 25,23 27,41 24,70 Operative Temperature ( C) 24,87 22,69 24,89 26,13 24,39 24,84 24,51 25,14 27,33 24,60 Outside Dry-Bulb Temperature ( C) 20,90 14,40 19,90 26,00 18,50 21,20 20,00 17,70 25,60 16,50

43 Mechanische Nachtlüftung Vorteile: Luftbewegungen innerhalb des Gebäudes können auch über weite Strecken kontrolliert werden eine stabilere Temperatureinstellung Die Probleme offener Fenster insbesondere in den unteren Stockwerken des Gebäudes, wie z.b. Lärm und Abgasbelastung sowie Sicherheitsbedenken, können durch geeignete Lufteinlässe vermieden werden.

44 Vor- und Nachteile von Nachtlüftungskonzepten Vorteile: geringeren Kosten zur Bereitstellung der Kühlenergie, sowie in der Regel geringeren Investitions- und Wartungskosten. Psychologischer Effekt d.h. höhere Raumtemperaturen werden in natürlich/passiv gekühlten Gebäuden aufgrund der direkten Kopplung mit der Umgebung eher als erträglich empfunden als in aktiv gekühlten Gebäuden. Nachteile: ggf. Sicherheitsprobleme brandschutztechnische Aspekte sowie Lärm- und Abgasprobleme, speziell in den unteren Stockwerken Einhaltung von festen Vorgaben bzgl. der Behaglichkeitsanforderungen (Raumlufttemperaturen, Feuchtigkeit) kann nicht gewährleistet werden

45 Def.: Passive Kühlung Zur passiven Kühlung können auch haustechnische Installationen gezählt werden, die es erlauben natürliche Kältesenken (kühles Erdreich, Erdsonden, Energiepfähle, Grundwasser,...) gezielt zu nutzen (Zimmermann, 2003).

46 Luftvorkühlung mittels Erdwärmetauscher :

47

48 Resümee

49 Resümee Zusammenfassend ist festzustellen, dass bei Beachtung einfacher Grundregeln, somit zusätzliche Kosten für den (nachträglichen) Einbau von Sonnenschutzvorrichtungen oder sogar Kühlanlagen vermieden werden.

50 Danke für die Aufmerksamkeit!