Seite 1 Passivhaus Carsten Grobe Zum Anger Ottbergen Tel / Fax

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1 1 Grundlagendarstellung und Zielsetzung 2 2 Definition eines Passivhauses Grundlagen: Voraussetzungen der Passivhausbauweise 3 3 Vorteile des Objektes Kreuzpunkt durch den Passivhausstandard 5 4 Energetische Berechnungsgrundlagen des Kreuzpunkt Hannover Centers im Vergleich 5 5 Berechnungsverfahren EnEV Berechnung EnEV Standard 6 6 Passivhaus Projektierungspaket PHPP Passivhausstandard Referenzvariante nach PHPP Seite 1

2 1 Grundlagendarstellung und Zielsetzung Im Rahmen des Neubaus des Stadtteilcenters Hannover Kreuzpunkt mit REWE Markt, dm Markt, Shops, Arztpraxen und Fitnesscenter sollen die energetischen und wirtschaftlichen Anforderungen der Baukonstruktion und technische Anlagen in ganzheitlicher Abstimmung bezüglich des Passivhausstandards untersucht werden. Der vorliegende Bericht gibt Aufschluss darüber, wie dieses energetisch sinnvoll sowie wirtschaftlich und technisch machbar umgesetzt werden kann. Es werden sowohl der ganzheitliche Aspekt des Gebäudes als auch einzelne Gebäudeteile, insbesondere der REWE Markt untersucht. 2 Definition eines Passivhauses Ein Passivhaus ist laut Definition des Passivhaus-Instituts Darmstadt ein Gebäude, in dem fast ohne Heizverteilsystem im Winter und ohne Klimaanlage im Sommer eine hohe Behaglichkeit erreicht werden kann. Das Haus heizt und kühlt sich passiv. Auf ein konventionelles Heizverteilsystem kann meist verzichtet werden, weil die Wärmeverluste des Bauwerks durch eine optimierte Gebäudehülle bis zu 80-90% minimiert werden. Die winddichte, annähernd wärmebrückenfreie und extrem wärmegedämmte Gebäudehülle des Passivhauses sorgt dafür, dass die warme Innenluft im Gebäude gespeichert und die kalte Außenluft vom beheizten Raumvolumen abgehalten wird. Zusätzlich tragen Dreischeibenverglasungen mit ihren niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten ebenfalls zu niedrigen Wärmeverlusten bei, haben aber durch ihren hohen Energiedurchlassgrad die Eigenschaft, kostbare Sonnenenergie einzufangen und in den Räumen und Wänden zu speichern. Selbst im Winter liefern diese Fenster solare Gewinne und können somit als Heizquelle in die Heizwärmeberechnung mit einbezogen werden. In Zahlen ausgedrückt versteht man unter einem Passivhaus ein Gebäude dessen Jahresheizwärmebedarf 15 kwh/(m²a) [entspricht etwa 1,5 Liter Heizöl pro m² und Jahr] und dessen Primärenergiekennzahl für Restheizung, Warmwasserbereitung, Lüftung und Haushaltsstrom 120 kwh/(m²a) nicht überschreitet. Die Grundlagendefinitionen des Passivhausstandards kommen aus dem Bereich der Einfamilienhauserstellung, man erkennt aber in den letzten 2-3 Jahren die konsequente Umsetzung von großen Bürogebäuden oder auch öffentlichen Gebäuden im Passivhausstandard, die sich vermehrt durchsetzen. Wir sind der Meinung, dass dieser Grundgedanke nicht nur bei Einfamilienhäusern und Bürogebäuden, sondern sogar bei Einkaufsmärkten 1 und gerade bei Gebäuden dieser Größe wirkungsvoll, aber auch wirtschaftlich verfolgt werden kann. Passivhäuser vereinen modernste bauphysikalische Erkenntnisse mit höchster Energieeffizienz und Nutzerqualität. Dabei ist das Passivhaus keine neue 1 Siehe Ökomarkt in Thening, Österreich, Passivsupermarkt Baujahr 2003 Seite 2

3 Bauweise, sondern ein Baustandard, der besondere Anforderungen bezüglich Architektur, Technik, Ökologie und Komfort festlegt und weiterentwickelt. Bei ca umgesetzten Passivhäusern seit 1991 sprechen wir nicht mehr von Forschung und Entwicklung sondern von einem Baustandard, der seit Jahren eine jährliche Zuwachsrate von über 100% aufweist. Abbildung 1 : Vergleich der energetischen Gebäudestandards Die Erschließung der enormen Einsparpotentiale im Gebäudebestand ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe. Der Treibhauseffekt und die Energiekostenexplosion sind, gerade nach den aktuellen Naturkatastrophen, für jeden einzelnen von uns unmittelbar spürbar. Die reiche Minderheit, 1/6 der Weltbevölkerung, beansprucht annähernd den gesamten Energie- und Rohstoffverbrauch für sich und trägt am meisten zum Treibhauseffekt bei. Für die westlichen Industrienationen bedeutet dies eine große Herausforderung im Hinblick auf den Klima- und Ressourcenschutz. 2.1 Grundlagen: Voraussetzungen der Passivhausbauweise Nutzung passiver und regenerativer Energien Hoher umlaufender Wärmedämmstandard Geringes Verhältnis von Außenfläche zum beheizten Volumen Hohe Luftdichtigkeit Keine Wärmebrücken Nutzung interner Wärme, die den Räumen wieder zugeführt wird und somit weniger neue Wärmeenergien aufbereitet werden müssen Hoher Effizienzgrad der Anlagentechnik Verzicht auf den Großteil eines herkömmlichen Heizverteilsystems Einsatz von moderner Steuerungstechnik zur Reduzierung des Strombedarfs Optimale Steuerung des Lüftungsbedarfs, ohne unnötig Energien durch Fensterlüftung zu verschwenden Seite 3

4 Unsere Generation ist mit dem nötigen Wissen und den technischen Möglichkeiten ausgestattet, um Energie effektiver zu nutzen und so insgesamt die Umwelt um ein Vielfaches von den Belastungen zu befreien, die jahrelange Missachtung der Ressourcenknappheit und Umweltzerstörung mit sich gebracht haben. Gegenüber des allgemeinen technischen Fortschrittes wie IT oder der Automobiltechnik ist der Baubereich über Jahre, wenn nicht Jahrzehnte zurückgeblieben, obwohl die Technik oder Erkenntnis vorhanden ist, wird sie meist nur aus Unwissenheit nicht angewendet. Zielsetzung des Passivhausstandards ist es bei mehr Komfort und bei gleichzeitig niedrigeren monatlichen Gesamtkosten der Finanzierungs- und Nebenkosten langfristig einen hohen Werterhalt zu bekommen und dennoch einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Herr Dr. Feist vom Passivhaus Institut in Darmstadt, der Entwickler des Passivhausstandards, hat die maßgebenden energetischen Kriterien wie folgt zusammengefasst, die bisher mehr auf den Wohnungsbereich abgestellt waren, aber im Grundsatz auf alle Gebäude im Neubau und Sanierung zutreffen: Abbildung 2 : Grundsätze, auch für die Altbausanierung, im Passivhausstandard Verluste minimieren und passiv solare Energie gewinnen sind die Grundprinzipien eines Passivhauses. Seine Gebäudehülle hindert die gespeicherte Energie am Entweichen. Auf diesem Wege lässt sich am einfachsten Wärme erzeugen. Zum Erreichen des Passivhausstandards werden die ohnehin erforderlichen Bauteile nur optimiert: Seite 4

5 Um Transmissionswärmeverluste auf ein Minimum zu begrenzen benötigt ein Passivhaus eine hochgedämmte Gebäudehülle. Wärmebrücken müssen unter allen Umständen vermieden werden. Wärmedurchgangskoeffizienten opaker Bauteile wie Wand-, Dach- und Fußbodenkonstruktionen von < 0,15 W/(m²K) sind anzustreben. 3 Vorteile des Objektes Kreuzpunkt durch den Passivhausstandard Erhebliche Energie- und Nebenkosteneinsparungen Schaffung von Unabhängigkeit in Bezug auf fossile Energieträger Erhöhter Imagegewinn durch aktiven Umweltschutz Bessere Luftqualität durch mögliche CO 2 - und Feuchtesteuerung unbelastetes Wohnen und Arbeiten für Allergiker durch hochw. Luftfilter Keine Wärmebrücken, demnach keinen Feuchte - und Schimmelbefall Geringe Temperaturschwankungen im Sommer wie auch Winter Durch hohen Dämmstandard Überhitzungsreduzierung im Sommer Kühlung des Gebäudes im Sommer durch einfache Technik möglich Keine Zugerscheinungen durch offen stehende Fenster Keine Staubumwirbelung durch Radiatoren Vermeidung von Lärmbelastung durch geschlossene Fenster Allgemein verbesserter Schallschutz der Gebäudehülle Erhöhung der Oberflächentemperaturen ( höhere Behaglichkeit ) Erhöhte Arbeitsleistung durch gleichbleibendes Klima Höherer Werterhalt Höherer Vermietungsgrad, kein Leerstand 4 Energetische Berechnungsgrundlagen des Kreuzpunkt Hannover Centers im Vergleich Für alle Berechnungen und Betrachtungen nach EnEV wird das gesamte Gebäude betrachtet, einschließlich des Supermarktes. Die Berechnung nach dem gesetzlich vorgeschriebenen Verfahren, der Energieeinsparverordnung kurz EnEV, dient dazu, grundsätzlich herauszufinden welche Bauteilquerschnitte und gebäudetechnischen Maßnahmen bei einem normalen Neubau mindestens notwendig wären. Es ergibt sich für das gesamte Gebäude ein Heizwärmebedarf von ca. 62 kwh/(m²a). Dieses entspricht ca. 6,2 Liter Öl je Quadratmeter beheizter Fläche. Unser Ziel ist nun, diesen Jahresheizwärmebedarf noch einmal deutlich zu unterschreiten. Zu diesem Zweck haben wir zwei weitere Berechnungen angestellt: Beide sind mit dem PHPP 2004 gerechnet, einem für den Passivhausstandard obligatorischen Programm. Zunächst haben wir eine Referenzberechnung nach PHPP erstellt, die von denselben Gebäudeeigenschaften ausgeht, wie die vorausgegangene EnEV Berechnung. Diese kommt zu dem Ergebnis, dass nur durch das neue Berechnungsverfahren der Jahresheizwärmebedarf bei über 75 kwh/(m²a) liegt. Dabei benötigen die Märkte im EG mit ca. 60 kwh/(m²a) noch weniger als die Arztpraxen im Obergeschoss mit ca. 85 kwh/(m²a)- Unsere zweite Optimierungsberechnung nach PHPP verfolgt den Anspruch, den Heizwärmebedarf nach PHPP auf unter 15 kwh/(m²a) zu senken und die übrigen Anforderungen an ein Gebäude im Passivhausstandard zu erfüllen. Seite 5

6 Dieses aufwendige Verfahren ist notwendig, um nicht nur Daten über die notwendigen Maßnahmen zum Erreichen des Passivhausstandards zu erhalten, sondern um Daten über die zusätzlichen Maßnahmen über die EnEV Anforderungen hinaus zu erhalten. 5 Berechnungsverfahren EnEV Berechnung Das Gebäude wurde von uns nach den momentanen gesetzlichen Grundlagen der EnEV vom in Verbindung mit der DIN V , dem Monatsbilanzverfahren und der DIN V , der Heizungsanlagenverordnung berechnet. Zweck dieser Berechnung ist es, die nötigen Dämmmaßnahmen der verwendeten Bauteile zu ermitteln, die ohnehin gemacht werden müssen. Diese Mindestmaßnahmen sind auch zwingend nach dem Berechnungsverfahren EnEV zu ermitteln, da dies das später verbindliche Verfahren wäre. Die Bundesregierung hatte bereits in der WäSchVO 1995 das Ziel verfolgt, den Energiebedarf der Neubauten in Höhe von etwa 25 bis 30 % zu senken. Schon vor Inkrafttreten der WäSchVO 1995 hatte der Bundesrat auch auf die Integration des Gebäudebestands hingewiesen, da ca. 1/3 der gesamten CO 2 Emissionen dem Gebäudebereich zuzuschreiben sind, und damit auch dem Gebäudebestand. Gegenüber 1990 soll erreicht werden, dass bis zum Jahr 2005 ca. 25 % der CO 2 -Emissionen eingespart werden sollen. Die Verordnung soll den Energiebedarf für die Beheizung von Gebäuden und die Warmwasserbereitung begrenzen. Dazu war es nötig, den baulichen Wärmeschutz mit der Heizanlagentechnik zu koppeln. Wärmeschutzverordnung und Heizanlagenverordnung vereinigen sich daher zur Energieeinsparverordnung. Die Berechnung nach EnEV orientiert sich an genormten Eingaben und Randbedingungen, sowie Berechnungsverfahren, die bestimmte Vereinfachungen und Sicherheitsfaktoren beinhalten. Ziel ist nicht eine Vorhersage der späteren Energieverbräuche, sondern ein standardisierter Wert, der Vergleiche mit anderen berechneten Gebäuden zulässt. 5.1 EnEV Standard Der Grenzwert für den spezifischen Transmissionswärmeverlust, der die Qualität der Gebäudehülle beschreibt, liegt bei 0,765 W/m²K. 6 Passivhaus Projektierungspaket PHPP 2004 Die Notwendigkeit, ein für Passivhäuser geeignetes Berechnungsverfahren zu finden liegt auf der Hand. Das Berechnungsprogramm PHPP 2004 hat das Ziel, möglichst genaue Energiebedarfswerte des späteren Energieverbrauchs zu berechnen. Das Verfahren ist durch mehrere Messergebnisse validiert. Es orientiert sich an den Umweltbedingungen und Nutzungsbedingungen, wie sie in der Realität zu erwarten sein werden. Grundlegende Einstellungen und Annahmen sind im Vergleich zur EnEV Berechnung verschieden, jedoch programmspezifisch richtig. Zur Projektierung von Gebäuden im Seite 6

7 Passivhausstandard ist das PHPP aber eindeutig das geeignetere Programm, wie Untersuchungen an gebauten Häusern belegen. Berechnungen nach EnEV weisen in dieser energetischen Qualität Abweichungen von mehr als 100% auf. 6.1 Passivhausstandard Passivhäuser sind Gebäude, in denen hohe Behaglichkeit im Winter und im Sommer ohne Klimaanlage erreicht werden kann das Haus heizt und kühlt sich nahezu rein passiv. Dabei ist das Passivhaus keine neue Bauweise, sondern ein Baustandard, der besondere Anforderungen bezüglich Architektur, Technik, Ökologie und Wohnkomfort festlegt und weiterentwickelt. Erforderlich ist ein mechanisches Lüftungssystem mit Luftwärmerückgewinnungsanlage für das gesamte Gebäude. Die geringe Restnachheizung kann größtenteils über die Luftwärmerückgewinnung erfolgen. Nach der Definition des Passivhaus Instituts Darmstadt von Dr. Feist müssen folgende Anforderungen mindesten erfüllt sein: Der Energiekennwert Heizwärme, welcher die Energiemenge zur Beheizung des Gebäudes beschreibt, ermittelt nach den genaueren Bedarfsberechnungen des PHPP und bezogen auf die Energiebezugsfläche AE, darf einen Wert von 15 kwh/m²a (entspricht ca. 1,5 Liter Öl je Quadratmeter beheizter Fläche) nicht überschreiten. Die Luftdichtigkeit des Gebäudes, nachgewiesen in einem Blower-Door-Test, darf eine Luftwechselrate von 0,6 /h nicht überschreiten. Außerdem darf der Primärenergiekennwert 1, welcher die primärenergetisch gesehene Energiemenge d.h. inklusive aller vorgelagerter Prozessketten, für Warmwasser, Heizung, Lüftung und Haushaltsstrom beschreibt, nicht mehr als 120 kwh/m²a betragen. Alle Werte beziehen sich auf die Energiebezugsfläche A E, die in der Regel ein strengeres Kriterium als die Nutzfläche A N nach EnEV ist. In diesem besonderen Fall der Supermärkte im Erdgeschoss ist aufgrund des enormen Strombedarfs der Kühltruhen der Grenzwert des Primärenergiekennwertes 1 für die Märkte nicht sinnvoll einzuhalten. Die Kühlaggregate wurden von uns aus der Betrachtung dieses Kennwertes herausgenommen. Auch im Hinblick auf den Passivhausstandard für das gesamte Gebäude ist zu prüfen, ob und mit welchen Folgen in einzelnen Teilbereichen von den Vorgaben nach Definition abgewichen werden kann. Hohe Oberflächentemperaturen sind für den Supermarkt z.b. nicht so wichtig wie für die Arztpraxen. 6.2 Referenzvariante nach PHPP 2004 Das Architekturbüro Carsten Grobe Passivhaus hat nun zunächst eine Referenzberechnung nach PHPP erstellt, die unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Berechnungsverfahren, in Bezug auf die Gebäudegeometrie, U-Werte der Bauteile und Eingaben zur Lüftungsanlage und Heizanlage mit den Vorgaben der voraus gegangenen EnEV Berechnung vergleichbar ist. Sinn und Zweck ist, zunächst einmal vergleichbare Ergebnisse mit dem für die Definition des Passivhausstandards relevanten Berechnungsprogramm zu bekommen. Seite 7

8 Darüber hinaus sieht man die erheblichen Auswirkungen des wesentlich strengeren Berechnungsverfahren PHPP So hat das Hannover Kreuzpunkt Center nach der EnEV Berechnung einen Jahresheizwärmebedarf von ca.62kwh/(m²a) und bei vergleichbaren Eingaben nach der PHPP Berechnung von ca. 75 kwh/(m²a) (entspricht ca. 7,5 Liter Öl je Quadratmeter beheizter Fläche). Doch dieses Berechnungsverfahren ist für den Nachweis und die spätere Bezeichnung Passivhaus unerlässlich. Wir beziehen unsere folgenden Untersuchungen und Berechnungen qualitativ wie quantitativ auf eben diese Referenzvariante. Durch den Vergleich mit der EnEV Berechnung stellt sie die ohnehin nötigen Mindestanforderungen dar, jedoch gerechnet nach dem Berechnungsverfahren PHPP. Seite 8