Passivhäuser in der Praxis: Energiekonzepte und Erfahrungen

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1 Handwerkerinformationstag Passivhäuser in der Praxis: Energiekonzepte und Erfahrungen Prof. Dr. Harald Krause Prof. Dr. Harald Krause / 1 Gliederung Einführung Energieverbrauch Lüftungstechnik Heizungstechnik Beispiele Primärenergievergleich Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 2

2 Endenergiebedarf 300 End-Energiebedarf kwh/(m²a) HH-Strom Lüfterstrom Warmwasser Heizwärme 0 Bestand WSVO 84 WSVO 95 EnEV 02 3l-Haus Passivhaus Nullheizenergie-Haus Energieautarkes Haus Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 3 Funktionsweise 3: Luftdichte Hülle n 50 < 0,6 h -1 1: Kompakte Form A/V Südausrichtung Zuluft 2: Umlaufende Wärmedämmung U-Werte: < 0,12 W/(m²K) 3-Scheiben Glas Abluft Frischluft Luft-Luft Wärmetauscher Fortluft Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 5

3 Wohnraumlüftung Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 6 Wohnraumlüftung Sicherstellung einer optimalen Luftqualität Minimierung der Lüftungswärmeverluste durch Wärmerückgewinnung Vermeidung von Zugerscheinungen beim Fensterlüften Verteilung der nötigen Restheizwärme über das Lüftungsnetz Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 7

4 Luftqualität Luftwechsel und CO 2 -Konzentration Volumenstrom pro Person 100 [m³/h] CO -Emission pro Stunde und Person 2 Schlafen (12 l/h) Mittel (18 l/h) Arbeit (23 l/h) Volumenstrom: 30 m³/h pro Person 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 [Vol%] max. CO 2 -Konzentration Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 9 CO 2 -Konzentration Einfluss des Luftwechsels ohne Lüftung 30 m³/h 40 m³/h einzuhaltende CO 2 -Konzentration im Raum Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 10

5 Komfort-Lüftungsanlage Quelle: Aerex Haustechnik Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 11 Lüftungsgerät Effektiver Wärmebereitstellungs-grad nach PHI 85% Gleichstrommotoren Sommerbypass Zuluftvorheizung Volumenstrombalance Stromeffizienz 0,35 W/(m³/h) Aerex Haustechnik Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 12

6 Energiebilanz: Jahresheizwärmebedarf Interne Gewinne Transmissionsverluste Lüftungsverluste Solare Gewinne Heizwärme Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 13 Energiebilanz eines Passivhauses 60 0,9 Heizwärme in kwh/(m 2 Jahr) ,8 14,9 9,8 19,6 33,8 Einsparung durch EWT Einsparung durch WRG Lüftung Transmission Nutzbare solare Gewinne Nutzbare interne Gewinne Heizung 0 Gewinne Verluste Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 15

7 Heizungstechnik im Passivhaus Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 16 Ohne Heizung Heizlast über 100 W/m² Heizlast nur 10 W/m² 'ohne' Heizung Heizkörper zur Temperatur-Kompensation kein extra Heizkörper Quelle: Passivhaus-Institut Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 17

8 Anforderungen an die Haustechnik Einfamilienhaus ca. 200 m² Heizleistung 2 kw Warmwasserbereitung für 5 Personen Wärmeverteilung über Lüftungsanlage Luftwechsel 0,3 h -1 Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 19 Direktelektrisch Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 20

9 Wärmepumpen Kompaktaggregate Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 21 Kompaktgerät mit Außenluftwärmepumpe Kompaktgerät: Außen-(Fortluft)- Wärmepumpe Lüftung mit WRG Elektr. Nachheizung Warmwasserbereitung Solareinbindung Heizleistung bis ca. 6 kw Quelle: tecalor.de Wärmeabgabe durch Heizflächen Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 22

10 Kompaktaggregat Kompaktgerät: Abluft-Wärmepumpe Lüftung mit WRG Elektr. Nachheizung Warmwasserbereitung Solaranlage Aerex Haustechnik Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 23 Kompaktaggregat drexel & weiss Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 24

11 Kompaktaggregat mit Erdreichwärmepumpe drexel & weiss Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 25 Erdwärmekörbe als Wärmequelle Alternative zum Flächenkollektor Noch wenig bekannt, teilweise sehr hohe Preise Montage bisher ohne Probleme Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 26

12 Kompaktgeräte für Mehrfamilienhäuser Semizentrale Lösung Zentraleinheit für Lüftung und WRG Kompaktgeräte für Heizung und TWW in den Wohneinheiten Wärmequelle: Erdreich über Soleleitungen Vorteile: kaum Wärmeverteilverluste warme Luftleitungen in der Hülle individuelle Regelbarkeit einfache Kostenverteilung drexel & weiss Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 27 Biomasse Heizungen Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 28

13 Raumofen als Zusatzheizung Kompaktaggregat sorgt für Abdeckung der Grundlast Stückholz- oder Pelletsofen werden bei Bedarf zugeschaltet Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 29 Holzpellets / Stückholz Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 30

14 Pelletskessel für Einbau Wärmeleistung 2 bis 10 kw Leistung wasserseitig 80% Pelletsvorrat bis zu 55 kg modulierender Betrieb möglich Warmluftschacht anschließbar Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 31 Pelletskessel Standgerät minimale direkte Wärmeabgabe Wärmeleistung 3 bis 13 kw Wirkungsgrad bis 95% Leistung wasserseitig bis 95% Pelletsvorrat 40 kg modulierender Betrieb möglich raumluftunabhängiger Betrieb möglich (noch ohne Zulassung) Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 32

15 Stückholzkessel Ausschamottierter Brennraum (1) Wasserführende Wärmetauscher (2) Thermische Ablaufsicherung (3) Rauchrohrabgang oben/hinten (5) Fühler (6) thermische Ablaufsicherung Kesselfühler (7) Revisionsöffnung (8) Verbrennungsluftregler (10) Rücklaufanhebegruppe (11) (optional) Heizleistung: 5 10 kw Leistung wasserseitig ca. 70% Wirkungsgrad ca. 80% Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 33 Thermische Solaranlagen Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 34

16 Aufteilung Endenergiebedarf (200 m² EFH, 5 Personen) im Passivhaus überwiegt meist der Warmwasserbedarf (im Wohnbau) 42% 58% Heizung Warmwasser Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 35 Aufteilung Endenergiebedarf (200 m² EFH, 5 Personen) Einbau einer 6 m² thermischen Solaranlage: 42% solare Deckung 16% 42% 42% Heizung solar WW Rest WW Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 36

17 Beispiele Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 37 Passivhaus Samerberg Einfamilienhaus Samerberg Holzständerbau, Steinwolle- und Holzfaserdämmung Heizung: Holzpelletofen 13 m² Solaranlage für Heizung und Warmwasser, 4,32 kwp Fotovoltaik Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 38

18 Samerberg Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 39 Samerberg Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 40

19 Samerberg Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 41 Samerberg Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 42

20 Beispiel: Pelletsksssel integriert Kamin Verbrauchserfassung Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 43 Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 44

21 Raumtemperaturen Heizbetrieb Heizbetrieb Temperatur in C Außentemperatur Raumtemperatur Globalstrahlung Globalstrahlung in W/m² :00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 Uhrzeit am Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 45 Messwerte Pelletsheizung 1200 Pellets in kwh 2007 Verbrauch/Ertrag in kwh Jahreskosten: Solarertrag in kwh 2007 ca. 200,- für 200 m² Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 46

22 CO 2 Bilanz CO 2 -Speicherung durch Holzhaus: ca kg CO 2 - Emissionen Heizung und Warmwasser mit Holzpellets Haushaltsstromverbrauch: ca kwh/a Ertrag Fotovoltaik: ca kwh/a ca. 250 kg/a ca kg/a ca kg/a Fazit: ca. 1 to CO 2 pro Jahr CO 2 Speicher ist in 60 Jahren aufgebraucht. Bleibt noch das Problem Auto! ca km/jahr entspricht ca. 3 to pro Jahr. Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 47 Passivhaus Aschau Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 48

23 Passivhaus Aschau Pelletsverbrauch ca. 1000kg pro Jahr 290 m² beheizte Fläche!! 17 kwh/(m²a) für Heizung und Warmwasser!! Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 49 Passivhaus Oberaudorf EFH Passivhaus 1,5 Raummeter Brennholz für Heizung und Warmwasser pro Jahr Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 50

24 Röthelheimpark 8 Passivhäuser, Erlangen Röthelheimpark Holzständerbau mit Zellulosedämmung Heizung: Pelletofen, Wärmepumpe, Solaranlagen Solaranlage zur Warmwasserbereitung Auftraggeber: Hans Mauss KG Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 51 Röthelheimpark Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 52

25 Röthelheimpark Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 53 Erlangen Büchenbach 9 Passivhäuser, Erlangen Büchenbach Holzständerbau mit Zellulosedämmung Heizung: Nahwärme über BHKW (+ 1 Kompaktaggregat) Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 54

26 Erlangen Büchenbach Verbrauch Fernwärme im 1. Jahr, bei 180m² Wohnfläche: ca kwh für Heizung und Warmwasser (entspräche ca. 600 l Öl) Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 55 Schloßberg Passivhaus Schlossberg Holzständerbau, Holzfaserdämmung Kachelofen und 13m² Solaranlage Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 56

27 Icking Einfamilienhaus Icking Holzständerbau (TJI), Zellulosedämmung Heizung: Kompaktaggregat Solaranlage für Warmwasser Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 57 Wolfratshausen Einfamilienhaus Wolfratshausen Holzständerbau (TJI), Zellulosedämmung Heizung: Kompaktaggregat Solaranlage für Warmwasser Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 59

28 Sanierung Mehrfamilienhaus Anton Ambros Sanierung mit vorgefertigten Holzrahmenbauelementen auf Passivhausstandard Preisträger: Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 60 MFH Pfalzgrafenweiler Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 61

29 MFH Pfalzgrafenweiler Wunsch des Bauträgers (Marketinginstrument): Kühlung im Sommer Zentrale Wärmepumpe mit Deckenheizflächen. Lüftung dezentral pro Wohnung ohne EWÜ. Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 62 EFH Nizza 3 kw Heizlast, 3 kw Kühllast Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 63

30 EFH Irland, Wicklow Massivbauweise, 350m² Pelletsofen, Solaranlage Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 64 Systemvergleich Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 68

31 Vergleich Endenergie Passivhaus, 200m², 5 Personen Haushalt Hilfsenergien Endenergie in kwh/a Heizung+WW Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 69 Vergleich Endenergie EnEV - Passivhaus, 200m², 5 Personen Haushalt Hilfsenergien Endenergie in kwh/a Heizung+WW EnEV - Gas Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH- Geräte optimiert Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 70

32 Vergleich Primärenergie Passivhaus, 200m², 5 Personen Haushalt Primärenergie in kwh/a Heizung+WW Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 71 Vergleich Kosten Passivhaus, 200m², 5 Personen Haushalt Heizung+WW Kosten in pro Jahr Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 72

33 Was sagen die Bewohner Tatsächlich übertrifft die Wohnqualität unsere Erwartungen. Das komplette Haus ist angenehm temperiert Mit dem Haus passt soweit alles. Wie Sie sicherlich wissen, ist es sehr angenehm in einen Passivhaus zu wohnen. "... Der Umzug hat gut geklappt und im neuen Haus fühlen wir uns SEHR wohl! Raumklima und Raumgefühl sind prima. Die Temperaturen sind angenehm, obwohl wir noch nicht einmal nachheizen..." "... Trotzdem schlafen wir gut in unserem dunklen Schlafzimmer, dank der Aktivlüftung wirklich erholsam!.." Der Ofen läuft normalerweise von Ende Okt. bis April. Hauptsächlich dann um Warmwasser (Dusche usw.) zu machen. Den Rest des Jahres läuft der Ofen nur in Ausnahmefällen. Hier bin ich echt positiv überrascht, da ich mit der Nord/Süd Ausrichtung des Giebels nicht soviel erwartet habe. Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 73 Fazit Nur Umstellen des Energieträgers ist keine Lösung - Verbrauchsreduzierung bei verbessertem Komfort! Holzbau liefert schlanke hochgedämmte Konstruktionen bei hoher Qualität und kurzen Bauzeiten Passivhaus Mit angepassten Haustechnikkonzepten und Nutzung regenerativer Energien lassen sich die Einsparpotenziale umsetzen. Wohnraumlüftungsanlagen erhöhen Komfort und reduzieren Energieverbrauch Passivhaus-Praxis Prof. Dr. Harald Krause / 74