Haustechnik im Passivhaus

Transkript

1 Haustechnik im Passivhaus Dietmar Kraus Diplom-Ingenieur kraus energiekonzept, München 1

2 Inhalt Haustechnik im Passivhaus Primärenergievergleich 2

3 Haustechnik: Besonderheiten der Wärmeversorgung im Passivhaus Extrem niedriger Jahresheizwärmebedarf Jahresheizwärmebedarf 15 kwh/(m²a); ca. 75% weniger als in durchschnittlichen Neubauten. Dominanz des Warmwasser-Energiebedarfs Warmwasserwärmebedarf ca kwh/(m²a) Heizwärme ca. 15 kwh/(m²a) effiziente und kostengünstige Systeme zur WW-Bereitung nötig, Heizung nebenbei WIE und WO Wärme eingebracht wird ist nicht wichtig! möglich sind: Heizkörper oder Flächenheizungen (Einbauort im Raum ist zweitrangig) oder Zuluftheizung Sehr geringe Heizlast maximale Heizlast ca. 10 W/m² ca. 70 bis 80% weniger als in durchschnittlichen Neubauten 3

4 Übersicht Wärmeerzeuger Wärmeerzeugung Thermische Solaranlage Fernwärme Wärmepumpe Kessel Kompaktgerät Optional für WW fossile Brennstoffe Müll Hackschnitzel Biogas Geothermie Solar Erdreich Luft Wasser Fortluft Abluft fossile Brennstoffe Biomasse Abluft Wärmepumpe Sole Wärmepumpe Luft Wärmepumpe Erdgas 4 Quelle: Krause, Kraus

5 Passivhaus-Kompaktgeräte Definition Kompaktgerät: Lüftungsgerät mir WRG, Zuluft- Heizregister und evtl. integriertem Frostschutz Wärmeerzeuger (heute ausschließlich Wärmepumpe) Speicher (evtl. mit Solaranbindung) Regelung Vorteile: Industriell abgestimmte Komponenten u. Regelung Vereinfachte Installation Weniger Schnittstellen / Fehlermöglichkeiten Geringer Platzbedarf Aufstellung in einem Funktionsraum innerhalb der Wohnung möglich 5

6 Prinzipdarstellung: Passivhaus Kompaktgerät inkl. Lüftung Heute Verfügbar: Thermische Leistung ca. 0,9 1,7 kw Typ. Speicher 200 l (evtl. mit Solaranbindung) Luftmenge m³/h Kompaktgerät 6 Bildquelle: EZA, Prof. Krause

7 Beispiel: PH-Kompaktgerät erstes PHI zertifiziertes Kompaktgerät (März 2009) 7 Quelle: drexel&weiss

8 PH-Kompaktgerät mit größeren thermischen Nennleistungen Heute Verfügbar: Thermische Leistung ca. 2 4,5 kw Typ. Speicher l (evtl. mit Solaranbindung) Luftmenge m³/h Kompaktgerät 8 Bildquelle: EZA, Prof. Krause

9 Passivhaus Kompaktgerät inkl. Lüftung Kompaktgerät mit Sole-WP und passiver Kühlfunktion 4 kw therm. Nennleistung WW-Speicher frei wählbar 9 Quelle: drexel&weiss

10 Kompaktgerät mit Außenluft - Wärmepumpe Außen-/Fortluft Wärmepumpe Lüftung mit WRG Elektr. Nachheizung Warmwasserbereitung Solareinbindung Heizleistung bis ca. 6 kw 10 Quelle: tecalor

11 Passivhaus Kompaktgerät für größere Einheiten semizentrales System: zentrales Lüftungsgerät dezentrale Ventilatoren und Heizregister dezentrale Kleinstwärmepumpe (Sole), zur Heizung und TWW- Bereitung warme Lüftungsleitungen im Gebäude Soleleitung als Wärmequelle für die WP 11 Quelle: drexel&weiss

12 Dauerlinie für Kompaktgeräte im PHPP Required Heating Power in kw 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Q el,heiz Q WP,heiz Beispiel: Heizlast 2,3 kw Leistung für Warmwasser 0,45 kw max. Heizleistung Kompaktgerät 1,4-1,6 kw Diese Fläche stellt den jährlichen bedarf an direktelektrischer Zusatzheizung dar days Q WW 12 Quelle: Prof. Krause

13 WP-Kompaktgerät: Besonderheiten Auf Schallschutz achten: insbesondere tiefe Frequenzen (50 Hz) sind im Wohnbau schwer beherrschbar Sommerbypass im Lüftungsgerät wichtig. Erdreichwärmetauscher liefert zusätzlich kühle Frischluft im Sommer. Optional kann WP so konfiguriert sein, dass damit auch in begrenztem Umfang gekühlt werden kann. Wichtig: Kühlung mit dem klassischen WPK (Luft) funktioniert nicht mehr in sehr heißen Klimaregionen. Die maximale Zulufttemperatur von 52 wird von Kompaktgeräten häufig nicht erreicht. Erdwärmetauscher ist in der Regel notwendig zur Vorwärmung der angesaugten Außenluft im Winter. Elektrisch betriebene Frostschutzheizregister sollten für WPK nicht verwendet werden. 13

14 Raumheizsysteme: Zusatzheizflächen bei Luftheizung Für die Bäder ist Zusatzheizung nötig, um die 24 C sicherstellen zu können Dazu bieten sich an: Badheizkörper (Wasser oder elektrisch) elektrischer Heizstrahler Fußbodenheizung (Wasser oder elektrisch) In jedem Fall sollte die Heizung nur zugeschaltet werden, wenn sie benötigt wird: Zeitschaltuhr mit Thermostat im Bad bei Wassersystemen auch Rückgriff auf Umwälzpumpe Zusatzheizungen in anderen Räumen werden ebenfalls über einen Raumthermostat bedarfsgerecht zugeschaltet punktuelle Zusatzheizungen im Bereich großer Glasflächen sinnvoll, falls unmittelbarer Aufenthaltsbereich 14

15 Raumheizsysteme: Weitere Heizsysteme Quelle: Grundsätzlich sind alle konventionellen Heizsysteme auch im Passivhaus einsetzbar Vorteil im Passivhaus: Anordnung des Heizsystems im Raum frei wählbar, dadurch reduzierter Installationsaufwand möglich Empfehlungen: möglichst schnell reagierende Systeme wie z.b. Heizkörper einsetzen träge Systeme mit hoher Wärmekapazität können zur Reduktion der nutzbaren Wärmegewinne und zu Überhitzung führen Rückgriff auf Umwälzpumpe sinnvoll (d.h. Pumpe läuft nur, wenn Wärmeanforderung) Nachteile: ggf. kein Kostenvorteil gegenüber Niedrigenergiehaus mögliche Vorteile: Entkopplung von Lüftung und Heizung bei geringer Belegung bei wenig Feuchtelasten Autor: Prof. Dr. Harald Krause 15

16 Beispiele Reihenhaus Arch. Beate Wolf, München Reihenmittelhaus, Sanierung, 2006 WFL: 130 m² EKZ: 14 kwh/m²a HL: 15 W/m² EEB-HT: ca. 23 kwh/m²a Haustechnik: PH-Kompaktgerät (D&W Aerosmart M) 1,4 kw Luftheizung Elektrische-AUL-Vorerwärmung 16 Photos: Arch. Beate Wolf

17 Beispiele EFH L., Bobingen Einfamilienhaus, Neubau, 2009 WFL: 171 m² EKZ: 15 kwh/m²a HL: 13 W/m² PEB (EnEV): 20 kwh/m²a Haustechnik: PH-Kompaktgerät (D&W Aerosmart X²) 3,5 kw Flächenheizung Sole-EWÜ 17 Photos: Arch. Beate Wolf

18 Beispiele EFH R., Wessobronn Einfamilienhaus, Neubau, 2010 WFL: 240 m² EKZ: 14 kwh/m²a HL: 13 W/m² PEB (EnEV): 13 kwh/m²a Haustechnik: Lüftung separat (Paul Thermos) Stückholzofen Pufferspeicher 1600 l 12 m² ST 18

19 Beispiele Produktionshalle und Büro Weissenseer Holzsystembau, Greifenburg Österreich Nicht-WB, Neubau, m² Halle, 900 m² Büro EKZ: 10 bzw. 5 kwh/m²a HL: KL: 17 bzw. 8 W/m² 5 W/m² PEB (EnEV): 20 kwh/m²a Haustechnik: PH-Lüftungsgerät im Büro Flächenheizung/-kühlung Sole-EWÜ Sole/Wasser-WP 19 Photos: Weissenseer Holzsystembau

20 Beispiel - Kurze Leitungsführung Beispiel: Kassel Marbachshöhe Planung: innovatec / Otte 20 Quelle: PHI

21 Wärmeerzeugung: Primärenergie Endenergie Autor: Prof. Dr. Harald Krause 21

22 Wärmeerzeugung: Vergleich Endenergie Vergleich Endenergie im Passivhaus, 200m², 5 Personen Haushalt Hilfsenergien Endenergie in kwh/a Heizung+WW Autor: Prof. Dr. Harald Krause Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert 22

23 Wärmeerzeugung: Vergleich Endenergie Vergleich zwischen EnEV und Passivhaus, 200m², 5 Personen Haushalt Hilfsenergien Endenergie in kwh/a Autor: Prof. Dr. Harald Krause EnEV - Gas Gas Gas mit Solar Heizung+WW WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH- Geräte optimiert 23

24 Wärmeerzeugung: Vergleich Primärenergie Vergleich Primärenergie, Passivhaus, 200m², 5 Personen Haushalt Primärenergie in kwh/a Autor: Prof. Dr. Harald Krause Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Heizung+WW Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert 24

25 Wärmeerzeugung: Vergleich Kosten Vergleich Kosten, Passivhaus, 200m², 5 Personen 1600 Kosten in pro Jahr Haushalt Heizung+WW Autor: Prof. Dr. Harald Krause Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert 25

26 Quellen Prof. Dr.-Ing. Harald Krause: Hochschule Rosenheim, University of Applied Sciences, Vortrag Passivhaus:Lüftung Deutsche Normung Eza Energie- Umweltzentrum Allgäu 26