Weiterbildungskurs Klimahaus und Landschaft Wie baut man ein Klimahaus?

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1 Südtirol Herzlich Willkommen zu Ihrem Weiterbildungskurs Klimahaus und Landschaft Wie baut man ein Klimahaus? Dipl.-Ing.

2 Eine Idee wird geboren... Ein Bauherr wünscht sich ein behagliches und energiesparendes Gebäude ein KlimaHaus Der Architekt greift diese Idee freudig auf und entwirft einen Plan Der Statiker erhebt Bedenken und macht einen Gegenvorschlag, der allen Normen entspricht

3 ... und verwirklicht??!! Das Bauamt macht einen Entwurf, der allen gesetzlichen Bestimmungen entspricht und genehmigungsfähig ist Die Genehmigungsbehörde nimmt nach Einspruch durch die Nachbarn eine geringfügige letzte Änderung des Plans vor Nachdem alle bürokratischen Hürden genommen sind, wird der Plan von erfahrenen Praktikern in die Tat umgesetzt

4 Das (einzige) Planungsziel beim Bauen: super Behaglichkeit + Wohlbefinden für alle Bewohner/Nutzer

5 Behaglichkeit = gutes Raumklima Einflussfaktoren: - Lufttemperatur - Oberflächentemperatur Bauteile - Luftfeuchte - Luftbewegung

6 Vorteile eines guten Wärmeschutzes innen außen innen außen 20 C C C auf Oberfläche 19 C auf Oberfläche 0 C - Frost 0 C - Frost - 10 C - 10 C 1 Innenputz 2 Ziegelmauerwerk 3 Außenputz 1 Innenputz 2 Ziegelmauerwerk 3 Wärmedämmung 4 Außenputz

7 Wohlbefinden = gute Raumluftqualität: Sie ist nie besser als die Außenluft!! + Kochen/Heizen: offene Flamme + Schadstoffe aus Bodenbelägen, Möbeln, Reinigungsmitteln, Heimwerkerprodukten, beim Staubsaugen und Rauchen sowie aus Baustoffen + Wasserdampf + CO 2 + Radon

8 Die Qualität unserer Raumluft ist also überwiegend hausgemacht und für unser Wohlbefinden maximal auf das Qualitätsniveau der Außenluft zu bringen durch: 1. Beseitigung/Vermeidung des Schadstoffes 2. Regelmäßiges und ausreichendes Lüften

9 Weitere Faktoren, die das Wohlbefinden beeinträchtigen: 1. Lärm 2. Insekten 3. Pollen 4. Hitze

10 Stand der (Haus)Technik für eine optimale Raumluftqualität: Statt Fenster-(Zufalls-)Lüftung immer besser Kontrollierte (Bedarfs-)Lüftung - Abluftanlage - Zu- und Abluftanlage mit WRG

11 Leistung [W bzw. kw] und Arbeit [kwh] (10 W = 0,01 kw; 0,01 kw x 21 Stunden/ Tag x 365 Tage/Jahr = 77 kwh/jahr; 77 kwh/jahr x 0,143 /kwh = 11,01 /Jahr) (1.000 W = 1 kw; 1 kw x 0,083 Stunden/ Tag x 365 Tage/Jahr = 30 kwh/jahr; 30 kwh/ Jahr x 0,143 /kwh = 4,29 /Jahr)

12 Gebäude-Dämmstandards [kwh/(m²a)] Altbau EnEV KlimaHaus C KlimaHaus B KlimaHaus A NEH PH

13 Der Dämmstandard für Wohngebäude in Südtirol ist das Klimahaus mit Unterschreitung eines spezifischen jährlichen Heizwärmebedarfs: KlimaHaus Gold KlimaHaus A KlimaHaus B Klimahaus C 10 kwh/(m²a) 30 kwh/(m²a) 50 kwh/(m²a) 70 kwh/(m²a)

14 T ub T - 10 C Jahres-Heizwärmebedarf S T ub + 20 C V I V + 20 C I S T T T Transmissions-Wärmeverluste durch alle Gebäudeteile V Lüftungs-Wärmeverluste durch Öffnungen und Undichtigkeiten I Interne Wärmegewinne u.a. durch Personen und Elektrogeräte S Solare Wärmegewinne durch Sonneneinstrahlung durch Fenster

15 Jahres-Heizwärmebedarf in kwh/(m²a) I=20 V=55 S= T=195 Heizung = Verluste Gewinne Verluste Gewinne

16 250 Jahres-Heizwärmebedarf in kwh/(m²a) V=50 I=20 S=35 50 T=75 Heizung =70 0 Verluste Gewinne Verluste Gewinne

17 Jahres-Heizwärmebedarf in kwh/(m²a) I=20 V=55 S= Heizung I=20 T=195 V=50 =200 S=35 50 T=75 Heizung =70 0 Verluste Gewinne Verluste Gewinne

18 Planungsgrundlagen für Wohngebäude Reduzierung der Transmissionswärmeverluste durch Einhaltung von U-Werten: Gold A B C Außenwand < 0,15 0,10 0,20 0,15 0,25 0,25 0,40 Fenster < 0,80 1,30 1,50 1,60 Dach < 0,15 0,10 0,20 0,15 0,25 0,25 0,35 Kellerdecke < 0,15 0,20 0,30 0,25 0,35 0,40 0,60

19 U-Wert-Berechnung UNI EN ISO 6946 U = 1 / R T [W/(m²K)] mit R T = R si + R + R se innen 20,0 C 1 17,3 C 2 3 außen R si R se - 9,1 C - 10,0 C Außenwand-Bauteilaufbau: 1 Gipsputz: 0,015 m; λ = 0,35 W/(mK) 2 Hochlochziegel: 0,365 m; λ = 0,30 W/(mK) 3 Kalkzementputz: 0,020 m; λ = 0,87 W/(mK)

20 U-Wert-Berechnung UNI EN ISO 6946 U = 1 / R T [W/(m²K)] mit R T = R si + R + R se R = (0,015 : 0,35) + (0,365 : 0,30) + (0,02: 0,87) = 1,283 (m²k)/w R T = R si + R + R se = 0,13 + 1, ,04 = 1,453 (m²k)/w U = 1 : 1,453 (m²k)/w = 0,69 W/(m²K)

21 Wärmeleitfähigkeit λ in W/(mK) von üblichen Baustoffen: Baustoffdicke in m für einen U-Wert von 0,25 W/(m²K) 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,16 0,40 0,52 0,64 1,68 8,00 Dämmstoff Superziegel Nadelholz poros. Ziegel Ziegel Beton λ = 0,04 0,10 0,13 0,16 0,42 2,00

22 Wärmeleitfähigkeit λ in W/(mK) von Dämmstoffen: Dämmstoffdicke in cm für einen U-Wert von 0,2o W/(m²K) ,0 27,5 25,0 22,5 20,0 17,5 15,0 PUR Steinwolle EPS Holzfaser Schaumglas Mineralschaum Perlite λ = 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055 0,060

23 U-Wert-Näherungsberechnung Ein Ziegel von 36,5 cm Dicke hätte ein sehr kleines λ von 0,10 W/(mK), d.h.: 0,365 m : 0,10 W/(mK) = 3,65 (m²k)/w U = 1 : 3,65 (m²k)/w = 0,27 W/(m²K) Ein Dämmstoff von 15 cm Stärke hätte ein typisches λ von 0,04 W/(mK), d.h.: 0,150 m : 0,04 W/(mK) = 3,75 (m²k)/w U = 1 : 3,75 (m²k)/w = 0,27 W/(m²K) 15 cm Dämmstoff bringen das gleiche Ergebnis wie 36,5 cm des marktbesten Ziegels.

24 U-Wert-Berechnung UNI EN ISO 6946 innen U = 0,26 W/(m²K) außen innen U = 0,22 W/(m²K) außen Klassische monolithische Außenwand: 1 Kalkgipsputz: 0,015 m; λ = 0,70 W/(mK) 2 Porosierter Ziegel: 0,365 m; λ = 0,10 W/(mK) 3 Kalkzementputz: 0,020 m; λ = 1,00 W/(mK) Optimierte Außenwand mit WDVS (bzw. Thermohaut): 1 Kalkgipsputz: 0,015 m; λ = 0,70 W/(mK) 2 Hochlochziegel: 0,240 m; λ = 0,32 W/(mK) 3 Wärmedämmung: 0,140 m; λ = 0,040 W/(mK) 4 Kalkzementputz: 0,020 m; λ = 1,00 W/(mK)

25 U-Wert für inhomogene Bauteile U = 1/R T und R T = (R T + R T ) / 2 z.b. Schrägdach mit 35 Neigung 3 WLG ,

26 U-Wert-Berechnung: Korrektur Luftspalte Luftspalt 4 WLG ,9 1,9

27 U-Wert-Berechnung: Korrektur Luftspalte Bei Luftspalten in der Dämmung muss ebenfalls korrigiert werden: Verschlechterung nochmals etwa 15 20%!

28 U-Wert-Berechnung Fenster gemäß EN ISO alt neu k v U g k F U W ψ g k R U f

29 U-Wert-Berechnung Fenster gemäß EN ISO U W = A g x U g + A f x U f + l g x ψ g A g + A f Verbesserung des Randverbundes durch energetisch günstigere Abstandhalterprofile, z.b.: Alu 160,00 W/(mK) Edelstahl 17,00 W/(mK) Butyl-Matrix 0,27 W/(mK) Spezial-Kunststoff 0,19 W/(mK)

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32 Heizgradtage (HGT) Gradtagszahl G t Die Gradtagszahl G t ist das Produkt aus der Zahl der Heiztage und dem Unterschied zwischen der mittleren Raumtemperatur und der mittleren Außentemperatur: z G t = (t i t am ) 1 wobei G t = Gradtagszahl der Heizperiode in Kd/a z = Zahl der Heiztage in der Heizperiode z.b. vom bis t i = mittlere Raumtemperatur = 20 C t am = mittlere Außentemperatur eines Heiztages Umrechnung von Kd/a zu kwh/a erforderlich Klimafaktor

33 Transmissionswärmeverlust- Berechnung Q T = U x A x Klimafaktor (Klimafaktor = HGT x 0,024) (z.b. Eppan 73,4 und Jenesien 97,8 kkh/a) = 0,40 W/(m²K) x 150 m² x 73,4 kkh/a = kwh/a = 0,40 W/(m²K) x 150 m² x 97,8 kkh/a = kwh/a = 0,23 W/(m²K) x 150 m² x 73,4 kkh/a = kwh/a = 0,23 W/(m²K) x 150 m² x 97,8 kkh/a = kwh/a = 0,23 W/(m²K) x 150 m² x 67,0 kkh/a = kwh/a

34 Lüftungswärmeverlust- Berechnung Q V = n x V x (ρ x c) x Klimafaktor (z.b. Eppan 73,4 und Jenesien 97,8 kkh/a) = 0,6 h -1 x 325 m³ x 1,19 Wh/m³K x 73,4 kkh/a = kwh/a = x 97,8 kkh/a = kwh/a = x 67,0 kkh/a = kwh/a

35 Kompakte Gebäude: A/V-Verhältnis A V = Summe der wärmeübertragenden Hüllflächen eines Gebäudes = das davon eingeschlossene Volumen

36 außen -10 C -10 C -5 C 0 C Wärmebrücken +5 C +10 C +20 C innen +20 C M inimale Oberflächentemperatur in der Kante +5 C - Geometrisch bedingt - Konstruktiv bedingt - Ausführungsmäßig bedingt 24 cm Hochlochziegelw and; U-Wert 1,44 W/(m²K)

37 Wärmebrücken

38 Wärmebrücken

39 Wärmebrücken

40 Sommerlicher Wärmeschutz ub Winter - 15 C ub + 20 C Sommer + 30 C + 20 C

41 Sommerlicher Wärmeschutz

42 S [Wh/m³K] = spezifische Wärmekapazität c [Wh/kgK] x Rohdichte ρ [kg/m³] eines Baustoffs Dämmstoff c kg/m³ µ Baumwolle EPS Flachs Holzfaser Kalziumsilikat Kork Mineral-, Steinwolle Perlite PUR Schafwolle Schaumglas dampfdicht XPS Zelluloseplatte zum Vergleich Ziegel Luft Wasser

43 Brandschutz ohne Rollladenkasten Fenster komplett in EPS-Dämmung mit Rollladenkasten in EPS-Dämmung So nicht!

44 Brandschutz Mauerdämmung + Einbau-Rollladen EPS EPS > 10 cm Stärke mit C MF 20 cm 30 cm MF mit A1 Einbaurollladen 30 cm Fenster/Tür Fenster/Tür Schnitt Ansicht

45 Schallschutz Bauteilkonstruktion Schalldämmmaß Mauer: 25 cm LHlz R w = 45 db 800 kg/m³ Mauer + WDVS 1: 25 cm LHlz R w = 43 db 800 kg/m³ + 6 cm EPS mit s = 50 Mauer + WDVS 2: 25 cm LHlz R w = 47 db 800 kg/m³ + 6 cm Steinwolle mit s = 10

46 Schallschutz Einfluss der Steingeometrie auf die Schalldämmung bei porosierten Ziegelwänden, bei vergleichbaren flächenbezogenen Massen a) Lochbild unregelmäßig R w = 51 db b) Lochbild regelmäßig R w = 42 db

47 Feuchteschutz 1. Wasser und Feuchtigkeit von außen - im Dachbereich Winddichtung - im Erdbereich Sperrschichten 2. Feuchtigkeit von innen - Wasserdampfdiffusion - Taupunkt - rel. Luftfeuchte - Dampfbremse - Dampfsperre

48 Dichtstoffe Winddichtung - Unterdächer aus bituminierten Holzweichfaserplatten - Bitumendachbahn auf Holzschalung - Unterspannbahn aus Polyäthylen (Sd-Wert 0,04 5,0 m) Die Winddichtung verhindert Luftströmungen von außen in den Dämmstoff hinein und wieder nach außen oder weiter nach innen und liegt im äußeren, kalten Bereich der Konstruktion. Sie soll auch das Eindringen von Schnee oder Regen verhindern.

49 Sd-Wert: Diffusionsäquivalente Luftschichtdicke in Metern diffusionsoffen: < 0,2 m diffusionsbremsend: > 0,2 m - < 100 m Dampfbremse diffusionssperrend: > 100 m Dampfsperre

50 Entfeuchten durch Lüften u.a. zur Vermeidung von Schimmelpilz Lufttemperatur in C ,4 3,3 2,2 1,4 0,9 6,8 9,4 12,8 17,3 23,1 M ax. Feuchtigkeitsgehalt in Gramm pro Kubikmeter Luft = 100% relative Luftfeuchte 30,3 Außen zeigt das Thermometer -5 C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% an. Die Luft enthält dann nur 3,3 g/m³ x 80% = 2,6 g/m³ Wasserdampf (absolute Luftfeuchte). Innen werden 20 C bei nur 50% relativer Luftfeuchte gemessen. Dies ist eindeutig mehr Wasserdampf (17,3 g/m³ x 50% = 8,6 g/m³). Bilanz: Mit jedem m³ Luft entweichen durch die Lüftung 8,6-2,6 = 6 g Wasserdampf aus dem Gebäude.

51 Undichtigkeiten

52 Undichtigkeit und Wärmebrücke

53 Aufsparrendämmung a la carte!!

54 Luftdichtheit Sparren Dämmung Luftdichtheitsschicht einseitiges Klebeband raumseitige Bekleidung z.b. Giebelwand

55 Luftdichtheit: Blower-Door-Test

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59 Außenwand - Decke

60 Fenster Fensteranschlag mind. 3 cm

61 Decke Balkon - Tür

62 Bodenplatte - Innenwand

63 Dach-Kombidämmung Dacheindeckung, z.b. Dachziegel 2 Dachlattung 3 Konterlattung und Belüftungs-Ebene 4 Unterdach/Winddichtung, diffusionsoffene Wärmedämmung 5 Sparren mit Zwischendämmung, fugendicht 6 Wärmedämmung 7 Dampfbremse, luftdicht verklebt 8 Innenverkleidung, Holzschalung

64 Aufsparrendämmung Dacheindeckung, z.b. Dachziegel 2 Dachlattung 3 Konterlattung und Belüftungs-Ebene 4 Unterdach/Winddichtung, diffusionsoffen 5 Wärmedämmung, fugendicht 6 Dampfbremse, luftdicht verklebt 7 Innenverkleidung, z.b. Holzschalung 8 Sparren, gehobelt und gewachst

65 Aufsparrendämmung - Außenwand

66 Flachdach/Warmdach - WDVS

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70 Wie baut man ein Klimahaus? 1.Durch gute Gebäudeplanung - kompakte Bauweise (A/V-Verhältnis) - niedrige U-Werte aller Bauteile - durchdachte Anschlussdetails 2.Durch gute Ausführung - winddicht - luftdicht - wärmebrückenfrei 3.Durch gute Kontrolle - Blower-Door-Test

71 Wie baut man kein Klimahaus? 1.Durch super Heizungstechnik - Gasbrennwertkessel, Pellet-Kessel - Blockheizkraftwerk, Brennstoffzelle - Boden- oder Deckenheizung 2.Durch Einsatz regenerativer Energie - Kollektor- oder Fotovoltaikanlage - Wind- oder Wasserkraftanlage 3.Durch Ökosysteme - Dachbegrünung - Regenwassernutzung