Energieeffizientes Bauen mit monolithischem Ziegelmauerwerk

Transkript

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2 Energieeffizientes Bauen mit monolithischem Ziegelmauerwerk

3 ERDÖLKREISLAUF??? SONNENKREISLAUF

4 CO2 H2O BIOMASSE- KREISLAUF H2O O2 PHOTOSYNTHESE 6CO2 + 6H2O-> C6H12O6 + 6O2 Grundsätzlich liefert die Sonne ausreichend Energie für eine Vollversorgung. Die größte Schwierigkeit besteht darin, Angebot und Nachfrage nach Energie sowohl räumlich als auch zeitlich zusammen zu bringen. Sonnenenergie muß speicherbar werden.

5 Sonnenhaus Gut gedämmtes Gebäude mit optimierter aktiver und passiver Sonnenenergienutzung Dämmstandard: ENEV minus 45 % - kfw 40 Standard Primärenergieverbrauch < 15 kwh / m2 Jahr Solarer Deckungsgrad Hz + WW > 50 % Primärenergieverbrauch von Häusern nach ENEV Altbau-Bestand Neubau nach ENEV Passivhaus mit Wärmepumpenheizung Sonnenhaus mit Solar-Holzheizung 5-15 EN EV 0 KWh/m² Jahr

6 Primärenergiebedarf Verbrauch (Heizwärme + Warmwasser) x e P = Primärenergie Anlagenaufwandszahl e P Passivhaus (15 kwh + 12,5 kwh) x 1,90 = 52 kwh / m² Jahr Sonnenhaus (35 kwh + 12,5 kwh) x 0,21 = 10 kwh / m² Jahr Lorenz1

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8 Kollektorneigung und Monatsertrag Kollektoren müssen steil zur Wintersonne stehen Neigung 40 80

9 Kollektorertrag bei fester mittlerer Kollektortemperatur (Tm) kwh/m² Mittlere Kollektortemperatur Niedrige Heizungsvorlauftemperatur zur Optimierung des Kollektorertrags. S C H E M A Z E I C H N U N G

10 Heizen mit Sonne und Holz Sonnenenergie braucht einen Speicher Holz verbrennt mit hoher Leistung Energie muß gepuffert werden Der Wärmespeicher wird zum Zentrum der Heizanlage. Geringer Stromverbrauch der Anlage Geringer Steuerungsaufwand Geringer Wartungsaufwand Heimelig Heizen im Winter OFENHOLZ Kamin- und Kachelöfen, Heizungsherde

11 Kachelofen mit Wassereinsatz Individuell nach Belieben und Kreativität zu gestalten

12 Wohnraumbeheizter Naturzug- Holzkessel Ideal für Niedrigenergiehäuser in Kombination mit großem Pufferspeicher POWALL: Hochentwickelte Grundofenfeuerung mit Sichtfenster zum Feuerungsraum; Aufbau in Modulbauweise; variable Heizleistung im Aufstellungsraum (1,5-4 kw), abhängig auch von Art der Ummauerung; wasserseitige Nennwärmeleistung mind. 30 kw; Zentralheizungs-Kaminofen Ideal für Niedrigenergiehäuser als alleinige Feuerstätte POWALL Kobra W: freistehender formschöner Kaminofen mit Sichtscheibe für Scheitholzfeuerung; 14 kw Nennwärmeleistung, davon 10 kw wasserseitig; Mit mehrfach patentiertem Verbrennungssystem; Einzigartige Energieausnutzung für Heizung und Warmwassererwärmung; Preiswert, zuverlässig, unabhängig und umweltfreundlich;

13 Heizen mit Holz PELLETS Pellet-Kaminofen mit Wärmetauscher Quelle: SHT Quelle: KWB

14 Sonnenhaus 70% Ldkr. Regensburg 62 m² Kollektoren 13 m³ Speicher Holzkessel 20 kw Lüftung im Sonnenhaus?

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16 L Ü F T U N G S A N L A G E LUFTFÖRDERMENGE M³/H FILTERKLASSE EU8 WÄRMERÜCKGEWINN 93 % FEUCHTERÜCKGEWINN 69 % E R D K O L L E K T O R 5 ROHRE AUS DÜNNWANDIGEM POLYETHYLEN MIT DURCHMESSER 25 CM w w w w.. s s o o n n e n n h h a ua s u si i n ns t s i t u i t. u d t e. d e Fensterlüftung mit Spaltlüftungsbeschlag ergänzt die Stosslüftung für das frische Luft Erlebnis

17 Taupunkt Taupunkttemperatur bei 20 relative Luftfeuchtigkeit Taupunkt Temperatur 30% 1,9 40% 6,0 50% 9,3 60% 12,0 70% 14,4 80% 16,4 90% 18,3 Entwurfsgrundlagen für ein Sonnenhaus 1. Grundstücksauswahl -Bebauungsplan Dachneigung Solaranlagen eingeschränkt Haustypen - Orientierung zur Sonne - Verschattung

18 Wunschdachneigung Satteldach Dachneigung 40 60

19 Sonnenstand - Verschattungsfreiheit Quelle: whilz Orientierung zur Sonne

20 Quelle: Josef Jenni Die Kollektoren sollen nach der Sonne ausgerichtet werden - Neigung optimal Orientierung Süd

21 Orientierung - Solarertrag Horizontometer

22 Sonnenbahnindikator zur Ermittlung der Verschattung. Folien für verschiedene Breitengrade. Verschattungswinkel Quelle: Wagner Solar Verschattung Verschattungswinkel ermitteln Übertrag in die Software Oder Abschätzung mittels Sonnenbahndiagramm oder Sonnenbahnindikator

23 Dimensionierung der Sonnenhauskomponenten Dämmung Kollektor Speicher Nachheizung Dämmstandard ( HT' ) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' [W/m²K] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,52 zu unterschreitende Grenzwerte "mittlerer U-Wert" (abhängig vom A/V-Verhältnis) Verhältnis) 0,18 0,28 ("KfW 40") StH PH SH

24 Mindest-Anforderungen an das Gebäude: empfohlene U-Werte ENEV PH SH Außenwand < 0,35 < 0,12 < 0,18 Dach < 0,30 < 0,11 < 0,17 Boden (Kellerdecke) < 0,40 < 0,14 < 0,24 Fenster inkl. Rahmen < 1,40 < 0,75 < 1,00 mittlerer U-Wert (HT') < 0,52 < 0,18 < 0,28 Unterschreitung EnEV um 0% 65% 45% besondere Anforderungen an: - Luftdichtigkeit: mittel sehr hoch hoch - Wärmebrücken: mittel sehr hoch hoch - kompakter Baukörper mittel sehr hoch hoch - Südausrichtung und Verschattungsfreiheit mittel sehr hoch sehr hoch Lüftungsanlage mit WRG Option unbedingt Option Kollektor Speicher Nachheizung

25 Referenzgebäude Sonnenhaus Dasch Wohnfläche 135 m² A N ENEV NUTZFLÄCHE 218 m 2 Umbauter Raum 682 m³ Kollektorfläche 35 m² Neigung 75 Abweichung 25 West Speichergröße 6000 l Jenni Kombipuffer 150/350 cm Baukosten ca Bauteil Tabelle mit U-Wert

26 Bedarfsdaten Warmwasser und Heizung kwh/jahr Quelle: Josef Jenni

27 Dimensionierung Solarer Deckungsgrad Abschätzung nach Tabelle Standort Kloten QH + EWW = kwh / Jahr Ergebnis 35 m 2 und 5m 3 ergibt 62 % solaren Deckungsgrad Quelle: Josef Jenni Simulation Polysun 3.37

28 Energieausweis ENEV 2008 ERDGESCHOSS

29 OBERGESCHOSS SCHNITT

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31 Wanddurchbruch für Zuluft Sonne Solarspeicher ca l h = 3,50 m Ø = 1,60 m A = 4,00 m2 U = 8,00 m Heizraum A = 5,36 m2 U = 9,52 m Boden vertiefung Sonne Holzrahmenwand M = 1 : 20 Heizraum Klaus Dasch Elektroverteiler

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33 Das massive Sonnenhaus Erdgeschoß

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35 Kollektorfeld 2 x 4 Solvis Fera F ,88 m² Über dem Wintergarten 11,22 m² Fotovoltaik Südansicht Helma Musterhaus in Lerthe

36 Sonnenhaus Helma Lerthe A N nach ENEV 266 m² Jahresheizwärmebedarf kwh 35 kwh/m² Kollektorfläche 8 Stück Solvis Fera 45 m² Solvis Schichtenspeicher 6200 l Solare Deckung Polysun 52 % Solare Deckung gemessen ca. 70 % Holzverbrauch rechnerisch 5 m³ Buchenholz Holzverbrauch 1. Winter 2 m³ Buchenholz Schichtenspeicher im Sonnenhaus Lerthe

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38 Helma Sonnenhaus in Lerthe Sonnenhaus Lehner 100 % solare Deckung mit T8 Dämmstein

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40 Sonnenhaus Lehner U-Wert Dach U-Wert Wand U-Wert Boden U-Wert Fenster 0,12 W/m²K 0,18 W/m²K 0,23 W/m²K 0,90 W/m²K Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung eff = 83 % Heizwärmebedarf = 39 kwh/m²a Wohnfläche Heizwärmebedarf = 7000 kwh/a

41 Sonnenenergieanlage Sonnenhaus Lehner thermische Solarkollektoren 83 m² Ausrichtung Neigung 40 Südabweichung 21 Ost Solarenergieverlust durch Südabweichung 21 Ost Nov. Feb. 6 % Solarenergieverlust durch Dachneigung 40 statt 70 Nov. Feb. 20% Speichergröße l Solarheizung 100% 3 stufige Be- und Entladung Direkteinspeisung in Heizkreis über Plattentauscher Kellerheizung

42 Kollektor Puffer Oben 1 (F6) Puffer Mitte mitte (F3) Puffer Mitte unten (F2) Puffer f Unten (F1) November Dezember Januar Februar Sonnenhaus Lehner Okt. Feb. 2007

43 Referenzgebäude Sonnenhaus Passivhaus Diplomarbeit Karin Koch

44 Dämmstandard ( HT' ) spezif. Transmissionswärmeverlust H T' [W/m²K] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,52 zu unterschreitende Grenzwerte "mittlerer U-Wert" (abhängig vom A/V-Verhältnis) Verhältnis) 0,18 0,28 ("KfW 40") StH PH SH Mindest-Anforderungen an das Gebäude: empfohlene U-Werte StH PH SH Außenwand < 0,35 < 0,12 < 0,20 Dach < 0,30 < 0,11 < 0,17 Boden (Kellerdecke) < 0,40 < 0,14 < 0,24 Fenster inkl. Rahmen < 1,40 < 0,75 < 1,00 mittlerer U-Wert (HT') < 0,52 < 0,18 < 0,28 Unterschreitung EneV um 0% 65% 45% besondere Anforderungen an: -Luftdichtigkeit: mittel sehr hoch hoch - Wärmebrücken: mittel sehr hoch hoch - kompakter Baukörper mittel sehr hoch hoch - Südausrichtung und Verschattungsfreiheit mittel sehr hoch sehr hoch Lüftungsanlage mit WRG Option unbedingt Option

45 Standardhaus: Gas-Brennwerttherme, Heizkörperheizung (auf Niedertemperatur ausgelegt) Sonnenhaus: 40 m² Kollektorfläche (Neigung 75 ), 8 m³ Kombispeicher, Zentralheizungs-Grundofen 30 kw, Niedertemperatur-Flächenheizung mit Einzelraumregelung, solarer Deckungsrad: 66,5 % Diplomarbeit Karin Koch Passivhaus: Grundsätzlich läßt das Passivhaus-Institut in der Wahl des Heizsystems freie Hand. Am häufigsten werden jedoch aus Kosten- und Platzbedarfgründen sogenannte Lüftungskompaktgeräte eingesetzt. Ausgewählt wurden zwei zertifizierte Kompaktgeräte mit verfügbaren Prüfdaten, an deren 300L-Speicher eine Brauchwasser-Solaranlage angeschlossen werden kann. Variante 1: Kompaktgerät 1 mit Fortluftwärmepumpe, Speicher und E- Nachheizstab, Option der Anschlußmöglichkeit eines hydraulischen Heizkreises über Wärmetauscher. Variante 1s mit 4m²-Solaranlage (Neigung 35, 50% sol. Deckungsgrad) Variante 2 : Kompaktgerät 2 (in Passivhäusern am häufigsten eingesetzt), hier kann kein wasserführender Heizkreis angeschlossen werden, die Zuheizung zur Spitzenlastabdeckung erfolgt direkt über elektrische Heizkörper. Variante 2s mit 4m²-Solaranlage Diplomarbeit Karin Koch

46 Nutzenergiebedarf Nutzenergiebedarf [kwh/a] Heizwärmebedarf Warmwasser StH PH SH Endenergieverbrauch Endenergieverbrauch [kwh/a] Hilfsstrom direktelektrisch Strom Wärmepumpe Holz Gas 3500 kwh el. Strom 1300 kg Holz 300 kwh Strom StH PH SH

47 spezifischer Primärenergiebedarf (pro qm Energiebezugsfläche) spezif. Primärenergiebedarf [kwh/m²a] StH PH SH jährliche Energiekosten Energiekosten [Euro/ a] StH PH SH

48 Analyse Und Optimierung des Passivhauses Ein Passivhaus ist ein Gebäude mit derart geringem Heizwärmebedarf, dass die Wärme über das ohnehin vorhandene Zuluftsystem zugeführt werden kann. Das Marketing sagt: Das Passivhaus ist ein Gebäude ohne Heizung.

49 Quelle: Passivhausinstitut Gebäude die über das Zuluftsystem beheizt werden, - können nicht Raumweise geregelt werden, - die Lüftung kann nicht dem Bedarf angepasst werden, - Ablufträume wie das Bad können nicht beheizt werden. - ohne Bewohner kühlt das Gebäude ab.

50 Ähnliche Funktionsweise wie Beheizung eines Passivhauses mit Klimakompaktgerät Kondenstrockner 9750 WP Wärmepumpenwäschetrockner Optimierungsschritte des Passivhauses - Einbau eines aktiven Heizverteilungssystems - Wärmebereitstellung mit Sonnenenergie - Regelbarkeit des Lüftungssystems - Bauen mit ungiftigen Baustoffen - Konstruktionen mit langer Lebensdauer - Konstruktionen mit niedrigen Wartungskosten - Optimierung der Wirtschaftlichkeit des Gebäudes

51 Das massive Sonnenhaus Ein Passivhaus will möglichst wenig schädlich sein. Ein Sonnenhaus will möglichst nützlich sein.