15. VILSER BAUSTOFFTAG. Passivhaus aus Beton - vom Keller bis zum Dach. Reutte, von Dipl.-Ing.(FH) Alfred Rauhut Ingenieurbüro Rauhut

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1 15. VILSER BAUSTOFFTAG Reutte, Passivhaus aus Beton - vom Keller bis zum Dach Foto: IG-Passivhaus von Dipl.-Ing.(FH) Alfred Rauhut Ingenieurbüro Rauhut

2 Historie Energieeinsparungsgesetz EnEG vom WärmeschutzV 1977/ 1982/ 1995 HeizAnlV 1982/ 1989/ 1994 Energieeinsparverordnung EnEV / EU Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (EPBD) vom erforderte eine Novellierung und ergab geringe Anpassungen in der EnEV 2007 Aktuell: Novellierung der Energieeinsparverordnung zur EnEV 2009 vom mit tatsächlichen Verbesserungen Zukunft: 2021 EU-weit Niedrigstenergiegebäude Standard also etwa Passivhausstandard im Neubau

3 Rohölpreisentwicklung i

4 Rohölpreisentwicklung i

5 Heizölpreisentwicklung in Deutschland

6 Passivhaus mit Betonwand Was bedeutet Passivhaus? Ein Passivhaus benötigt nach Definition des Passivhausinstitutes (Prof. Feist) kein aktives Heizsystem und kommt in Minimalausrüstung ng neben einer Zulufterwärmung mit dem Lebensstil der Bewohner als Wärmeerzeuger aus. Die Heizlast beträgt nur noch ca. 10 W/m². Der Endenergieverbrauch beträgt maximal 15 kwh/(m²*a)

7 Passivhauserstellung mit Beton Was bedeutet Passivhaus? Das Passivhaus definiert sich somit über den Endenergieverbrauch. Dies ist in meinem Verständnis auch der einzig ig ernsthafte Weg, Energie einzusparen. Es ist kein gesetzlich legitimierter Standard, sondern eine Definition für ein hocheffizientes und dennoch wirtschaftliches Gebäude eines Privaten Institutes, das sich aufgrund der Klarheit der Definition am Markt eingeführt hat.

8 Passivhaus mit Betonwand Das Passivhaus: Gute Dämmung (u = 0,10-0,15 Fenster uw = 0,8 [W/(m²*K)]) wärmebrückenfreies Bauen möglichst winddichte Ausführung (max. n50-wert = 0,6 [1/h]) eine Lüftungsanlage g mit Wärmerückgewinnung Energieeffiziente Hausgeräte

9 Passivhaus mit Betonwand Oder einfach gesagt: Dämmen der Gebäudehülle und winddichtes Anschließen der Fenster etc. ist die wichtigste Maßnahme um ein Passivhaus zu bauen. Die Lüftungsanlage erhält eine gesunde Wohnqualität und spart durch den Wärmetauscher weitere Energie. Eine kleine Heizanlage als Luft- oder besser Flächenheizung ergibt ein angenehmes Wohnklima im Winter.

10 Passivhaus mit Betonwand mit Fotos der Baustelle:

11 Passivhaus mit Betonwand - Fotos der Baustelle:

12 Passivhaus mit Betonwand - Fotos der Baustelle:

13 Passivhaus mit Betonwand - Fotos der Baustelle:

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19 Passivhaus mit Betonwand - Fotos der Baustelle:

20 Passivhaus mit Betonwand - Fotos der Baustelle:

21 Passivhaus mit Betonwand - Fotos der Baustelle:

22 Passivhaus mit Betonwand - Fotos der Baustelle:

23 Passivhaus mit Betonwand Die Lüftungsanlage erhält eine gesunde Wohnqualität und spart durch den Wärmetauscher weitere Energie.

24 Passivhaus mit Betonwand Eine kleine Heizanlage als Luft- oder besser Flächenheizung ergibt ein angenehmes Wohnklima im Winter (in meinem Fall Wasser-Wasser WP mit Fußbodenheizung (Vorlauf ). Jedoch alle anderen Wärmeerzeuger wären alternativ möglich, wenn sie in ausreichend kleinen Leistungsbereichen erhältlich sind.

25 Passivhaus mit Betonwand Geschwister-Scholl-Straße 8 Königsbrunn 2WE, 213 m² Wohnfläche, 293 m² Energiebezugsfläche ca. 13 kwh/(m²*a) Heizwärme

26 Passivhaus mit Betonwand Geschwister-Scholl-Straße Straße 8, Königsbrunn

27 Geschwister-Scholl-Straße Straße 8, Königsbrunn

28 Passivhaus mit Betonwand Mit welchen Wandbaustoffen ist ein Passivhaus zu realisieren? Jeder Baustoff ist für ein Passivhaus zulässig, es muß nur ein u-wert für die Umfassungshülle von 0,10-0,15 W/(m²*K) erreicht werden. Ferner muß das Gesamtgebäude das energetische Rechenmodell (meist PHPP) mit 15 kwh/(m²*a) Endenergieverbrauch für Heizenergie erfüllen. Alle folgenden Varianten (sicherlich unvollständig) sind denkbar und zulässig, sofern sie die energetischen Anforderungen erfüllen:

29 Passivhaus mit Betonwand Mit welchen Wandbaustoffen ist ein Passivhaus zu realisieren? Holzbau als Holzrahmen oder auch als Massivholz mit WDVS Stroh/Lehm-Bau Ziegel-, KS-, Porenbeton-Mauerwerk und meist WDVS Beton und WDVS PS- oder Mineral- oder Mineralwolledämmsysteme Hightech-Dämmung z.b. mit Vakuumpanelen Lowtech-Dämmung mit z.b. Hanfdämmung

30 Beispiele für passivhausgeeignete Wandaufbauten (Grafik: IG-Passivhaus)

31 Passivhaus mit Betonwand Bei diesem Bauvorhaben war Vorgabe der Bauherrin, daß ein Haus in Massivbauweise entsteht (rein subjektiver Grund). Mit welchen massiven Wandbaustoffen ist das Passivhaus einfach zu realisieren? Baustoffe mit möglichst wenig Fugenanteil z.b. Ytong Jumbo, Kalksandstein Planelemente und Betonwände Passivhauswände werden in der Regel mit WDVS (nach-)gedämmt, daher spielt der Wärmedurchgang des tragenden Wandbaustoffs meist eine untergeordnete Rolle.

32 Passivhaus mit Betonwand Technischer Vorteil der schweren massiven Wandbaustoffe: Die Amplitudendämpfung der sommerlichen Außenlufttemperatur durch die thermisch trägen schweren Wandbaustoffe sichern ein angenehmes Wohnen auch im Lastfall Sommer. Wie mehrere Untersuchungen gezeigt haben, sind Baustoffe mit hoher Wärmekapazität und gleichzeitig großer Masse bei energieeffizienten Bauwerken deutlich im Vorteil. Beispiel i von Prof. Dr. Lieblang:

33 Energieeffizienz und Innenraumklima (Quelle: Prof.Dr. Lieblang, HS Bochum) L / B / H = 7,5 / 5,0 / 3,5 [m/m/m] Variantenvergleich: Holz (Leichtbauweise) Porenbeton Stahlbeton Passivhausstandard Fensterflächenanteil: 13,5%, gleichmäßig verteilt Simulation mit EnergyPlus-Software an der Hochschule Bochum Reale Klimadaten für Deutschland

34 Innenraumtemperaturen im Hochsommer (Quelle: Prof.Dr. Lieblang, HS Bochum) Luftwechselrate: 1,0 h -1 Nachtlüftung mit konstanter Luftwechselrate Indoor air temperature [ C]

35 Passivhaus mit Betonwand Zusätzliche Bedingung bei diesem Bauvorhaben: Schalldämmaß 45 db für Wand und Decke Diese Vorgabe aus dem Bebauungsplan kommt offensichtlich durch die nahe gelegene An- und Abflugroute der Militärfliegerei i auf dem Lechfelder Flugplatz. Sie soll eingehalten werden. Die Baustoffwahl engt sich daher bei Massivbau- stoffen mit maximaler Wandstärke 50 cm und der Anforderung Passivhaus auf Kalksandstein und Beton ein.

36 Passivhaus mit Betonwand Optimierung (1): aus den vorgenannten Randbedingungen di ergibt sich als optimaler Wandbaustoff: Beton als konventioneller Ortbeton Beton als Fertig- oder Halbfertigteil in Doppelplatte p Beton im Schalungsstein (z.b. ABC-System,...) alternativ: Kalksandstein Planblock Als Baustoff der Decken ist Beton im Massivbau der Regelfall.

37 Optimierung (1): Passivhaus mit Betonwand Beim Systemvergleich ergibt sich folgendes Bild: Quelle: Deutsches Ingenieurblatt 01-02/2008 Dr. O. Aßbrock, A. Rauhut

38 Passivhaus mit Betonwand Ergebnis: Wirtschaftlichste Variante ist in meinem Fall die unbewehrte Betonwand vom Keller bis zum OG. Die geschlossene Schalung sieht ungewohnt aus. Nach Betonieren entsteht eine dem (unbewehrten) Mauerwerk vergleichbare Wand. Lediglich Fensteröffnungen sollten eine Umwehrung mit Baustahl erhalten.

39 Passivhaus mit Betonwand Achtung, die unbewehrte Wand ist nur der Anfang. Je nach Anforderung oder zu erzielender Qualität (z.b. Weiße Wanne, Biegezugkräfte, g Erdbebenlasten,...) kommt man schnell zur gewohnten bewehrten Betonwand. Wirtschaftlich gesehen wird der Gesamtaufwand für bewehrte Stützen und Rahmen in Mauerwerksbau den selben Aufwand erzeugen wie eine vor Betonieren bewehrte Wand. Der Stahl wird auch stets in eigener Position abgerechnet.

40 Aktuellere Bestätigung der Wirtschaftlichkeit hk it von Beton: EF-Passivhaus nahe Augsburg 2009/2010 (welches auf Wunsch des Bauherrn in KS ausgeführt wird)

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45 Passivhaus mit Betonwand Das Passivhaus: Gute Dämmung (u = 0,10-0,15 Fenster uw = 0,8 [W/(m²*K)]) wärmebrückenfreies Bauen möglichst winddichte Ausführung (max. n50-wert = 0,6 [1/h]) eine Lüftungsanlage g mit Wärmerückgewinnung Energieeffiziente Hausgeräte

46 Passivhaus mit Betonwand

47 Passivhaus mit Betonwand Wem die Betonwand im Wohnungsbau der letzten Jahre ungewohnt vorkommt: Diese Technik wurde bisher meist von Schalungssteinherstellern verwendet. Bitte jedoch die erzielbare Qualität eines solchen Systems vor Einsatz prüfen. Bitte vom Betonbauer verbauen lassen, damit die Verdichtung der Zulassung entspricht! (Bild: Wolfgang Joos)

48 Passivhaus mit Betonwand Wohn- und Geschäftshaus in Herbrechtingen

49 Passivhaus mit Betonwand

50 Passivhaus mit Betonwand

51 Optimierung (2): Passivhaus mit Betonwand bei Zusatzanforderung Bauzeitoptimierung (-beschleunigung) und größerem Bauvolumen ist möglicherweise die optimale Wahl der Wand aus Beton als - Halbfertigteil ( Doppelplatte mit Transportbetonkern) oder - Fertigteil.

52 Passivhaus mit Betonwand

53 Gedanken zum geneigten Dach: Das größte Anschlußproblem für dauerhaft luft- und wind-dichte massive Gebäuden, wie sie die EnEV fordert, ist aus meiner Beobachtung und praktischen Erfahrung nach der Anschlußpunkt Holzdach an Massivbau. Meine Wahl beim vorhandenen 30 geneigten Satteldach: Filigrandecke schräg verlegen.

54 Gedanken zum geneigten Dach:

55 Gedanken zum geneigten Dach:

56 Neue Dachkonstruktion? Passivhaus mit Betondach

57 Neue Dachkonstruktion? Passivhaus mit Betondach Königsbrunn, MFH Weizenstraße 31, 32, 1981

58 Gedanken zum geneigten g Betondach: Man hat alle Vorteile der massiven Wand im Bauteil Steildach keine Abklebungen b zum Erreichen einer winddichten Ebene keine Anschlußverklebung mit höchstens abschätzbarer Dauerhaftigkeit träge Masse des Betons als Vorteil vor allem im Sommer klar definierbarer Brandschutz klar definierbarer Luftschallschutz... Das Betondach ist selbstverständlich auch für massive Wände mit Mauerwerksbaustoffen geeignet und leicht statisch dimensionierbar.

59 Gedanken zum geneigten Betondach: Man hat alle Vorteile der massiven Wand im Bauteil Steildach keine Abklebungen zum Erreichen einer winddichten Ebene keine Anschlußverklebung mit höchstens abschätzbarer Dauerhaftigkeit träge Masse des Betons als Vorteil vor allem im Sommer klar definierbarer Brandschutz klar definierbarer Luftschallschutz... Meine persönliche Empfehlung: Mit Filigrandecke nur bis etwa 35 geneigtem Dach einsetzen. > 35 Doppelplatte oder Fertigteile in Form von Dielen etc. Alternativ: Durchkonstruierte Beton-Dachsysteme mit Wärmedämmung im Fertigteil (i-roof etc.)

60 Passivhaus mit Betonwand im bewohnten Zustand Geschwister-Scholl-Straße 8 Königsbrunn 2WE, 213 m² Wohnfläche, 293 m² Energiebezugsfläche ca. 13 kwh/(m²*a) Heizwärme

61 Passivhaus mit unbewehrter Betonwand im bewohnten Zustand 2 WE mit 213 m² Wfl. bewohnt mit 4 Personen (gesamt 293 m² Energiebezugsfläche n. PHPP) Raumluft ca. 22 C EG, 20,5 205 C OG Zeitraum 12. Jan Jan 2010 Zählermessung Heizkreis (kein Heizbetrieb i b von ) Zählermessung Warmwasser (nur WP, ohne Solar) (vom bis auf 5 Heiztage nur solar WW mit ca. 5m² Flachkollektor) Lüftung ca. (auch im Sommer betrieben da EWT) 2617 kwh EE 574 kwh EE 1000 kwh (Strom)

62 Passivhaus mit Betonwand im bewohnten Zustand

63 Passivhaus mit unbewehrter Betonwand im bewohnten Zustand 2 WE mit 213 m² Wfl. bewohnt mit 4 Personen (gesamt 293 m² Energiebezugsfläche n. PHPP) Raumluft ca. 22 C EG, 20,5 205 C OG Zeitraum 01. Jan Dez 2010 Zählermessung Heizkreis (kein Heizbetrieb i b von ) ) Zählermessung Warmwasser (nur WP, ohne Solar) (vom bis auf 4 d/april, 14 d/mai und 7 d/juni (gesamt 60 kwh EE) nur solar WW mit ca. 5m² Flachkollektor) Lüftung ca. (auch im Sommer betrieben b da EWT) 2911 kwh EE 629 kwh EE 800 kwh (Strom)

64 Das Bild kann nicht angezeigt werden. Dieser Computer verfügt möglicherweise über zu wenig Arbeitsspeicher, um das Bild zu öffnen, oder das Bild ist beschädigt. Starten Sie den Computer neu, und öffnen Sie dann erneut die Datei. Wenn weiterhin das rote x angezeigt wird, müssen Sie das Bild möglicherweise löschen und dann erneut einfügen. Passivhaus mit Betonwand im bewohnten Zustand

65 Zusammenfassende Gedanken: Beton als Baustoff im Passivhaus

66 Beton als Baustoff im Passivhaus: Beton ist im Winter innen warm Durch das WDVS entsteht ein u-wert von 0,10-0,15, W/(m²*K); die Wandoberfläche hat dadurch nahezu die selbe Temperatur wie die Luft im Raum. Im geplanten Bauvorhaben (uwand=0,113) hat die Wandoberfläche 19,6 bei 20 Raumluft und -10 Außentemperatur. Bild: Schwenk Dämmtechnik

67 Beton als Baustoff im Passivhaus: Beton ist im Sommer kühl Auch wiederum durch das WDVS und eine Verschattungsmöglichkeit bleibt die Wärme auch im Sommer draußen. Die Wandoberfläche bleibt angenehm kühl. Durch die Masse des Betons hat die Wand eine Temperaturträgheit. Dieser Vorteil ist am besten beim Massivdach im Sommer zu spüren. Wenn Kühlung erforderlich ist (z.b. im Nichtwohnbau), kann diese durch Betonkerntemperierung erfolgen. Dieser Einsatz einer Flächen- Kühlung ist mit Einbau von PE-X-Rohre in Wand oder Decke (die statt mit Warmwasser des Heizbetriebes mit kühlem Wasser gefahren werden) ist in unserm Klima wirtschaftlich möglich.

68 Beton im Passivhaus ist stabil und schlank. Schon mit einer schlanken Betonwand entsteht eine stabile Wand, die alle anfallenden Belastungen aufnehmen kann. Das WDVS übernimmt nur die Funktion der Wärmedämmung. Ein Gesamtaufbau von etwa 50 cm ist möglich.

69 Beton im Passivhaus ist wärmebrückenfrei Durch das WDVS, welches komplett bis über den Fensterrahmen angebracht wird, und die Funktion der Wärmedämmung übernimmt, entsteht eine wärmebrückenfreie Ausführung. Dies ist eine der Vorgaben für ein Passivhaus nach Prof. Feist.

70 Beton im Passivhaus ist leise Durch die Masse des Betons erreicht man mit vergleichsweise dünnen Wänden eine ausgesprochen gute Luftschalldämmung.

71 Beton im Passivhaus hält dicht. Durch die Bodenplatte, Wand und Decke aus einem Guß in Verbindung mit der Dichte des Betons erreicht man eine gute Luftdichtheit, die im Passivhaus zum sinnvollen Betrieb der Lüftungsanlage gefordert ist.

72 Beton im Passivhaus ist auch ein natürlicher Baustoff. Beton besteht aus Kalk, Wasser und Gestein aus der heimischen Region. Je nach statischer Erfordernis wird noch Baustahl vor dem Betonieren mit eingebaut. Beton kann nach dem Abbruch außerdem der weiteren oder auch oder erneuten Verwendung zugeführt werden.

73 Ergebnis: Passivhaus - einfach mit Beton 1. Beton ist der Wandbaustoff für eines massiven Passivhaus und ermöglicht - wirtschaftliches Bauen und - komfortables Wohnen 2. Das Betondach ist der Baustoff für nachhaltig komfortables Wohnen und dab Arbeiten unter dem Dach. 3. Die Aktivierung der Wärmespeicherfähigkeit steigert die Behaglichkeit 4. Die Lüftungsanlage sichert den hygienisch notwendigen Luftwechsel, die WRG verringert die Lüftungswärmeverluste, t in der Heizperiode i

74 Passivhaus mit Beton Prof. Dr.-Ing. Albert Göttle: Während man also bei neuen Wohngebäuden mit der Einhaltung des Passivhausstandards bereits den Stand der Technik erfüllt,... Seite 5 des Leitfadens Effiziente Energienutzung in Bürogebäuden vom Juli 2008

75 Passivhaus mit Beton Und weiter Seite 6 des Leitfadens Effiziente Energienutzung in Bürogebäuden vom Juli 2008: 2. Kompakte Bauweise und sehr guter baulicher Wärmeschutz... Der Passivhaus-Standard aus d mit (Heizenergiekennwert) 15 kwh/(m²a) ist für Neubauten heute als Stand der Technik anzusehen...

76 Passivhaus mit Beton Dipl.-Ing.(FH) Alfred Rauhut Beratender Ingenieur Ingenieurbüro Rauhut Geschwister-Scholl-Straße Königsbrunn Tel.: / rauhut@ib-rauhut.de