Grundzüge der Passivhaustechnologie. + Konzeption einer Passivhausschule

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1 Grundzüge der Passivhaustechnologie Grundzüge der Passivhaustechnologie + Konzeption einer Passivhausschule

2 Grundzüge der Passivhaustechnologie Dr.Feist Erfinder der Passivhaustechnologie - Passivhausinstitut phi (Weiterentwicklung Passivhaus) - Passivhausdienstleistungsgesellschaft (Umsetzung, Zertifizierung)

3 Grundzüge der Passivhaustechnologie Definition Passivhaus: Heizwärmebedarf <15 kwh/m²a (<1,5 ltr Öl-Äquivalent pro m² und Jahr warum 15 kwh/m 2 a?: Heizleistung<10 W/m²) Primärenergiebedarf <120 kwh/m²a Vergleich mit anderen Standards:

4 Grundzüge der Passivhaustechnologie Säulen des Passivhauses exzellenter Wärmeschutz Wärmebrückenfreiheit hohe Luftdichtigkeit effiziente Anlagentechnik (zwingend: Lüftungsanlage mit hocheffizienter WRG) Grundprinzip: Verluste verringern und Gewinne optimieren

5 Grundzüge der Passivhaustechnologie Warum Passivhäuser insbesondere in Schulen? CO 2 -Verhältnisse in einem Klassenzimmer Grenzwert 15261

6 Grundzüge der Passivhaustechnologie Anforderungen an Passivhausschule Jahresheizwärmebedarf < 15 kwh/m²a Jahresprimärenergiebedarf < 120 kwh/m²a opake Bauteile: mittlerer U-Wert < 0,15 W/m²K Fenster U w 0,80 W/m²K Wärmebrückenfreiheit (Ф < 0,01 W/mK) luftdichte Gebäudehülle: n 50 < 0,6 h -1 ; empfohlen η 50 < 0,3 h -1 Lüftungsanlage mit hocheffiziente Wärmerückgewinnung (η>75%) Stundenhäufigkeit über 26 C < 10% (flächenspezifische Wärmespeicherfähigkeit <150 Wh/m²K)

7 Grundzüge der Passivhaustechnologie Energiebilanzvergleich: Passivhaus EnEV 2007 Energieströme in [kwh/(m²a)] Passivhaus Solare Gewinne Lüftung Interne Gewinne Heizenergiebedarf Transmission Lüftung Solare Gewinne Interne Gewinne Transmission Heizenergiebedarf EnEV 2007 Verluste Gewinne Verluste Gewinne

8 Grundzüge der Passivhaustechnologie Wirtschaftlichkeitsvergleich: Wirtschaftlichkeit Passivhausschule Preungesheim / Veröffentlichung db 05/ Schüler; 6.700m² NGF; 5% Energiepreissteigerung; 3,5% Kapitalzins; 40 a Nutzungsdauer EnEV 2007 (ohne RLT-anlage) Passivhaus (mit RLT-Anlage) Investitionskosten Kapitalkosten /a /a Spezifisch 140 /m²a 150 /m²a Betriebskosten Personal + Reinigung /a /a Wartung + Instandhaltung /a /a Heizkosten /a 3843 /a Stromkosten /a /a heutige Betriebskosten /a /a Mittlere Betriebskoten auf 40 a /a /a Spezifische betriebskosten auf 40 a 103 /a 90 /a Gesamtkosten /a /a dynamische Amortisationszeit 20 Jahre

9 Grundzüge der Passivhaustechnologie Zukünfige Standards (Primärenergiebedarf) EnEV 2012 EnEV 2009 EnEV > kwh/m²a NWG in Passivhaus-Bauweise ca kwh/m²a Standard-NWG Vollklimatisierung 70er/80er 800 kwh/m²a ältere Laborgebäude

10 Grundzüge der Passivhaustechnologie Empfehlung: + hohes Wärmeschutzniveau (nachhaltiges Gebäude, weitgehend unabhängig von Energiepreisen) + Lüftungsanlage mit WRG (Voraussetzung für niedrigen Energieverbrauch Nebeneffekt: optimale Lernbedingungen für Schüler) Mögliche Standards: halbes Passivhaus : 2-3 Ltr. Haus mit Abstrichen bei Gebäudehülle und Anlagentechnik (z.b. Lüftung nur in Teilbereichen) Passivhausniveau: 1,5 Ltr. Haus mit perfekter Gebäudehülle und streng bedarfsorientiertem Betrieb der Anlagentechnik Lüftung mit hocheffizienter WRG im gesamten Gebäude Zielstellung: Aufsuchen der wirtschaftlichsten Lösung auf hohem Niveau

11 Nutzfläche ca m² Bauvolumen ca m³

12 Bauteil Bodenplatte gegen Erdreich Außenwand Flachdach Paneele Decke gegen Außenluft nach unten Fenster - Klassenräume Dämmschichtdicke [mm] fähigkeit [W/mK] Wärmeleit ,040 unterhalb der Bodenplatte 300 0,035 ohne Haltekonstruktion (Wärmebrückenwirkung zusätzlich berücksichtigt) 350 0,040 Wärmedämmung unterhalb der Abdichtung (Warmdach) 200 0,040 Innen luftdichte Verkleidung und luftdichter Anschluss erforderlich 200 0,040 Wärmedämmung unterhalb der Deckenplatte U g = 0,6 W/m²K, g = 0,50 U f < 0,8 W/m²K, Schallschutzklasse 3 Obergrenze U-Wert [W/m²K] 0,18 0,12 0,13 0,20 0,19 U w 0,85

13 Wärmebrückenberechnungen (Fensteranschluss): Einbaukennwert: Ψ = 0,1020 W/(mK)

14 Lüftungskonzept: Hygienischer Luftaustausch ohne Heizfunktion 20 m³/h/pers. entspr. ca. 600 m³/h je Klassenraum (2-2,5-facher Luftwechsel) Anpassung der Lüftung an den Bedarf ideal: Einzelraumregelung mit variablem Volumenstromregler personenbezogene Auslegung (Gleichzeitigkeit) beim BV: konstante Volumenstromregler raumbezogene Auslegung, Nennvolumenstrom m³/h Aufsplittung in 2 Anlagen optimierte Raumbelegung

15 Wärmeversorgungskonzept: Versorgung über 1 Pelletskessel Wärmeabgabe über Heizkörper Keine Einzelraumregelung über MSR aufgrund Thermostabilität des Passivhauses Raum-Thermostatventile zur Sicherung einer Stütztemperatur von 19 C

16 Fassadenkonzept: R w = 36 db (8/12/5/12/6) Einschaliger Aufbau als Pfosten-Riegel-Fassade Windsicherer Sonnenschutz mit Tageslichtlenkung 2 Kippflügel je Klassenraum vorgesehen U g = 0,6 W/m²K g = 0,55

17 Temperatur in [ C] - Heizleistung in [W/m²] typisches Jahr für Region Alpenvorland - Januar bis Dezember - Zeitschritte in [h] Konzept Sommerl. Wärmeschutz - Mechanische Nachtlüftung über Bypass (2,5 1/h) Außenluft-Temperatur operative Raumtemperatur Heizleistung Bei sehr warmer Witterung: Zusätzliche Temperierung der Zuluft über adiabate Kühlung Betriebszeiten in [h] operative Temperatur, bei Belegung Außenluft-Temperatur, bei Belegung 0 >18 >20 >22 >24 >26 >28 >30 >32 >34 >36 Empfindungstemperatur in [ C]

18 Zielkonflikt: Raumakustik - Raumklima Flur abgehängte Gipskarton- Lochdecke zum Flurbereich Flur 2,0 abgehängte Gipskarton-Lochdecke 1,5 Nachhallzeit T [s] 1,0 NHZ - Untergrenze 0,5 NHZ - Obergrenze 0, Frequenz f [Hz] Berechnete NHZ - mit Personen Berechnete NHZ - ohne Personen

19 Beleuchtungskonzept: Beleuchtungsstärke 300 Lux für Standardräume Beleuchtungsstärke 500 Lux für Fachräume Spezifische Leistung ca. 2 W/m² und 100 Lux 6 W/m² /Kompaktleuchtstofflampen mit EVG) fassadennahen- und flurseitigen Beleuchtungskreis, einfache Tageslichtabhängige Beleuchtungssteuerung über Außensensor Automatisches Ausschalten der Beleuchtung zu Beginn einer Unterrichtsstunde

20 Passivhausprojektierungspaket 2007 Bilanz Heizwärmebedarf Q h = kwh 50 solaren Gewinne interne Gewinne Nutzenergiebedarf in [kwh/m²a] q L q T q s q i q h Heizwärmebedarf Lüftungswärmeverluste Transmissionswärmeverluste Anforderung 15 kwh/m²a 0 Wärmebedarf 0 Wärmedeckung

21 Passivhausprojektierungspaket 2007 Bilanz Primärenergiebedarf 140 Raumbezogene Lüftungsauslegung (25000 m³/h) keine Einzelraumregelung Einhaltung 15 kwh/m²a nur möglich wenn -50% Glasfläche Nordseite Primärenergiebedarf in [kwk/m²a] A schwer zu ermittelnder sonstiger Strom-Bedarf Ventilatoren Kühlung Heizung + WW - Erzeugung (Pellets) Heizung + WW - Verteilung (Strom) Beleuchtung 0 eine Lüftungsanlage (pel 1,2 Wh/m³) zwei Lüftungsanlagen (pel 0,45 Wh/m³)

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25 Unser Fazit / Erfahrungen: intensive Zusammenarbeit zwischen Architekt, HLS-Ingenieur und Bauphysik erforderlich in frühester Entwurfsplanung zeitintensive Tätigkeit aufgrund Detailtiefe Sorgfältiges Arbeiten erforderlich Passivhausstandard für Nichtwohngebäude relativ schwer zu erreichen Lüftung Software zur Dimensionierung von Passivhäusern im Nichtwohnungsbau noch nicht ausgereift

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