Ingenieurbüro für innovative Planungen

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1 Ingenieurbüro für innovative Planungen Fachingenieurleistungen Gebäudetechnik - Wärmeversorgung - Raumlufttechnik - Sanitär - Elektro Beratungsleistungen - Energieberatung / -konzepte - Vor-Ort-Energieberatung BAFA - Sachverständigentätigkeit Dipl.-Ing. Norbert Stärz Vorträge / Seminare - Energie- und Wärmeversorgung - Lüftungstechnik - Passivhaus-Standard 1

2 Jahresgang Wärmebedarf Wohngebäude Bestand EnEV TWW PH ber ber Oktobe ber Septembe ber ust in kwh/m² und Monat 0 Dezembe Novembe Janu uar Febru uar April Mai Juni Juli Augu 2

3 Baustandard und Versorgungsbedarf Bestand EnEV PH 2009 Heizwärme [kwh/m²,a] Heizwärme [kwh/a] Warmwasser* [kwh/a] Gas [kwh/a] Standardkessel Brennwertkessel Brennwertkessel Strom [kwh/a] Einfamilienhaus Nutzfläche 150 m² 4 Personen Warmwasser* einschl. Speicherverluste 3

4 Baustandard und Leistungsbedarf EnEV 2009 / NEH Mittelwert 40 W/m² Höchstwert ca. 80 W/m² PH Mittelwert ca. 10 W/m² Höchstwert ca. 20 W/m² Warmwasser Mittelwert ca. 70 W/Person 4

5 Was ist ein Passivhaus? Ein Passivhaus ist ein Gebäude mit derart geringem Heizwärmebedarf, dass eine separate Heizung überflüssig wird: Die Wärme kann über das ohnehin vorhandene Zuluftsystem zugeführt werden. Dabei ist die kontrollierte Lüftung aus hygienischen Gründen erforderlich. Hygiene-Bedingung Zuluft: V = 1 m³/(h, m² Bezugsfläche) Temperaturbegrenzung: ϑ < 50 C: ϑ = 30 K Heizleistung P Hz = 1 m³/(h, m²) x 0,34 Wh/(K,m³) x 30 K = 10 W/m² Bezugsfläche Wärmebedarf (Heizung) < 15 kwh/m²,a Primärenergiebedarf (Hzg, WW, Strom) < 120 kwh/m²,a 5

6 Berechnung mit PH-Projektierungspaket 6

7 Heizlast-Berechnung PHPP Wetter 1 2 Transmission W Lüftung 912 W Verlustleistung W W 737 W W Solar 790 W 108 W intern 333 W Gewinne W Heizwärmelast W Heizwärmelast spez. über Zuluft möglich 333 W 438 W W 11,9 W 9,2 W Heizwärme über Zuluft W 7

8 Heizlast-Berechnung EDV Heizlast Watt DIN (-12 C) % DIN (-7,7 C, wie PHPP) % DIN (modifiziert) % PHPP % Neubau Bürogebäude Campus, Mainz 2-geschossig, ca. 16x16 m PH-Standard Heizwärme 14,5 kwh/m²,a WRG mit 82 % Rückwärmzahl Modifizierungier - Heizlast bei Klima 1 (-7,7 C) - Fenster dicht wie Festverglasung - Luftwechsel wie Lüftungsplanung Schätzung nicht ausreichend DIN fordert Berechnung nach DIN Norm-Heizlast keine Ausnahmeregelung für Passivhäuser Berechnung nach PHPP - Gebäude-Mittelwert - Abschätzung für Einzelräume modifizierte Berechnung nach DIN Verantwortung des Planers Berechnung erforderlich für Auslegung - Luftheizregister, Heizflächen - Rohrnetz - hydraulischen Abgleich 8

9 Lüftungsheizung Prüfung mittels PHPP Ja: Beheizung mit Zuluft möglich Nein: Beheizung mit Zuluft nicht möglich Dämmung Zuluftleitung beachten Heizungs-Vorlauftemperatur beachten Gleichmäßigkeit des Bedarfs beachten 9

10 Lüftungsheizung - Leitungsdämmung Zuluft nach Heiz-Register im kalten Bereich: WD 15 cm Zuluft nach Heiz-Register in anderem Raum: WD 2 cm Zu- und Abluft im kalten Bereich: WD 10 cm 10 Grafik in Anlehnung an PH-Planerkurs

11 Lüftungsheizung Beispiel: Luftheizregister in gedämmten Gehäuse für 3 Zonen Raumthermostat t t 11

12 Wärmeabgabesysteme Kompaktheizkörper Röhrenheizkörper Konvektor Heizleistung 400 Watt Kompaktheizkörper Typ 11 HxB 60x60 cm Konvektor-HK TxHxB 21x28x70 cm Röhren-HK TxHxB 7x60x50 cm VL / RL 70 / 55 C Wasser 2 l Stahl 12 kg Wasser 4 l Stahl 18 kg Wasser 7 l Stahl 10 kg 12

13 Wandflächenheizung Nicht an Außenwänden erhöhter Wärmeverlust 13

14 Wärmeeinbringung im Passivhaus Luftheizung Heizkörpersystem Flächenheizsystem Bauteilaktivierung Ungünstige Wärmekapazität der Luft Kein Zusatz- Strombedarf Geringe Trägheit Gleiche Zulufttemperatur für alle Räume Hohe Systemtemperatur Zusatzerwärmung Bad Ventilheizkörper schnell regelbar zahlreiche Bauformen Positionierung an Innenwänden Kleines Rohrnetz Schnelle Beheizung einzelner Räume Gewohnter Standard Fußbodenheizung träge Zusatzdämmung Überschusswärme Wandflächenheizung an Innenwänden Keine sichtbaren Heizflächen gut geeignet mit Wärmepumpe Ausgleichende Funktion auf wechselnde Temperaturen Rohrleitungen zur Wärme- oder Kälte- Verschiebung Kühlung über im Erdreich verlegtes Register Sehr niedrige Systemtemperaturen (Keine) aktiven Bauteile Geringe Kosten Mittlere Kosten Hohe Kosten ca W/m² Beliebige Leistung ca W/m² ca W/m² 14

15 Beispiel Kessel Gastherme 0,9-9,5 kw Pufferspeicher Warmwasser bis 25 kw Heizung bis 2,8 kw Lufterhitzer Bad - Heizkörper Kaltwasser 15 Kombination Kessel mit Speicher Entkopplung von Leistungsbereitstellung it t und Leistungsnachfrage Speicher klein halten, gut dämmen Kombi-Speicher bevorzugen gegenüber g 2-Speicher-Lösungen

16 Schema Pelletsfeuerung + Solar Quelle: Fa. PellX Kollektor Pufferspeicher Pelletbehälter Lufterhitzer Bad - Heizkörper separater Verbrennungs- luftanschluss Pelletofen LE HK Kaltwasser 16

17 Passivhaus - Pelletskessel + Solar Bedarf Heizwärme [kwh/m²,a] / [kwh/a] TWW-wärme [kwh/m²,a] / [kwh/a] 15 / / Bedarfsdeckung Heizung Pellets ɳ = 0,8 19 / TWW Solarthermie (60%) TWW Pellets (40%) ɳ = 0,8 14 / / Primärenergetisch (grob): ( ) x 0,2 = 6 kwh/m²,a 17 Einfamilienhaus Energiebezugsfläche 120 m² 4 Personen Warmwasser* einschl. Speicherverluste Pellets 4,9 kwh/kg, 650 kg/m³ Beispiel 740 kg ca. 40 Sack zu 20 kg

18 Passivhaus-Kompaktgeräte Kompaktes Gerät zur Realisierung der zentralen Dienste - Lüftung - Heizung - Warmwasserbereitung Primärenergie: Strom Umweltenergie: Erdwärme, Option Solar Kompaktgerät aerosmart zertifiziert Quelle Fa. Drexel und Weiss keine Erhöhung des Luftaustausches Rückwärmzahl mind. 75 % abgestimmte Einzelkomponenten zusammengefasst in einem Gehäuse Einhaltung der PH-Kennzahl Primärenergie Kompaktgerät aerex Quelle Fa. Aerex 18

19 19

20 Energieversorgung Mehrfamilienhaus Brennwert- Therme Pufferspeicher Whg. 1 Whg. 2 Heizung Vorlauf Rücklauf Kaltwasser Warmwasser Heizkörper / Heizregister Kaltwasser Durchlaufwärmetauscher 20

21 Lüftungstechnik Lüftung mit WRG gewusst wie! Anforderung Feuchteschutz DIN erfüllt Zuluftmenge nach Personenkriterien: Raum 20 m³/h Wohnung 30 m³/h, Person Ablufträume Küche Bad WC 60 m³/h 40 m³/h 20 m³/h 21 Balance Zu- und Abluft einhalten Mindestluftwechsel der Nutzungseinheit 03 0,3 - facher Luftaustausch Luftaustauschmenge durch den Nutzer veränderbar

22 Berechnung der Zulufttemperatur: t = φ ( t t ) + Zuluft Abluft Frischluft t Frischluft φ: Rückwärmzahl 20 in C Zuluft-Te emperatur % 75% 90% Rückwärmzahl

23 Lüftungsanlagen elektrische Effizienz P =Vx Beeinflussung der elektrischen el x dp / η Beeinflussung der elektrischen Leistungsaufnahme V - Volumenstrom - vorgegeben aufgrund hygienischer Erfordernis Optimierung von Kanalnetz, Einbauteilen il und Lüftungsgerät erlaubt geringe Antriebsleistung dp Druckerhöhung durch Ventilator t η - Wirkungsgrad Ventilator Stromeffizienz Gesamtanlage < 0,4 Wh/m³ geförderte Luft Ermittlung: Leistungsaufnahme [W] geförderte Luftmenge [m³/h] 23

24 Anforderungen / Empfehlungen für Lüftungsgeräte über 75 % Rückwärmzahl Frostschutz durch Sole-Erdwärmetauscher oder mind. Elektroheizregister mindestens 3 Lüftungsstufen Zu- und Abluftstrang je Stufe separat einstellbar (in kleinen Schritten) Konstantvolumenstromregelung Übersichtliches Bedienteil, Funktionsanzeige Preiswerte leicht austauschbare Filter, integriert i t Bypass für Sommerbetrieb / reiner Abluftbetrieb Einfamilienhaus / Wohnung Lüftungsgerät mit Kreuzgegenstrom-WT Abmesssungen HxBxT: ca. 65 x 60 x 35 cm 24

25 Anforderungen / Empfehlungen für Lüftungsanlagen Stromeffizienz Gesamtanlage < 0,4 Wh/m³ geförderte Luft Schalldämpfung Gerät, Telefonie Dauerbetrieb (während der Heizperiode) Stufenschaltung / Variation Luftmenge Überströmöffnungen (ab 30 m³/h) mind. 150 cm² Abluftelemente ohne Filter außer Küche Abluftfilter vor Ventilator/Wärmetauscher Zuluft je Wohnraum Zulässiger Druckverlust Luftelemente < 15 Pa 25

26 Empfehlungen für Ventile / Gitter Luftverteilung im Raum beachten großer Einstellbereich geringe Eigenschallentwicklung < 20 db(a) hohe Einfügungsdämpfung aussagekräftige technische Angaben Zuluft-Weitwurfdüsen 26

27 Flex-Rohr-System Beispiel Flex-Rohranlage Verteiler/Sammler für Zu- und Abluft Hauptleitungen Wickelfalzrohr 27

28 Flex-Rohr-System Maximaler spez. Druckverlust ca. 2 Pa/m Rohr Begrenzung g des Volumenstroms 28

29 Druckverlust Wickelfalzrohr-Bogen Beispiel Druckverlust Rohrbogen erforderliche Luftmenge 200 m³/h Nennweite 160 1,75 Pa/m Nennweite Pa/m 29

30 Druckverlust Lüftungsleitungen 6 wenige Formstücke 5 kurze Verlegung Verwendung von Rundrohr Druckve erlust in Pa a/m V=40 m³/h NW 100 v=1,4m/s V=200m³/h NW 160 v=2,7m/s p gerade Leitung 1 Pa / Meter p Formstück 2Pa / Stück v max 25 2,5 m / sec 30 Wickelfalzrohr rund Wickelfalzrohr oval Flexrohr rund Ku unststoffkanal rechteckig Kunststoff - Bodenkanal

31 Lüftungstechnik Planung und Praxis Beispiel WE-Sanierung Zentralgerät in Küche, Kombination Ablufthaube Bedarfsschalter im Flur Abluft aus Küche, Bad und WC, Gesamt 90 m³/h Überströmöffnung 1x Bad, 1x Küche Zuluft für Wohnzimmer, Schlaf- und Kinderzimmer Gesamt 90 m³/h 31

32 Lüftungstechnik Planung und Praxis MFH Grünzellenkur Darmstadt 5 Etagen Zentrale im DG jeweils 10 WE angeschlossen Brandschutz in Anlehnung an DIN

33 MFH Grünzellenkur Darmstadt Beispiel Grundriss Wohnung links stufige Luftmengen- veränderung Zuluft in Wohnräumen Abluft in Sanitär- räumen, Küche Überströmung über Flure 33

34 MFH Grünzellenkur Schema WRG Motorischer Konstantvolumenstromregler Wohnungs-Stufenschalter 34

35 Ausführung Montageverschluss-Deckel Kanal - Rohr Hinweis VDI-Richtlinie 6022 Schutz der Rohrleitungen, Bauteile Leitungsenden verschließen gemeinsame Ausführung mit anderen Gewerken vermeiden 35

36 Volumenstromkontrolle über Messblenden Messung Differenzdruck über Kennzahl Ermittlung des Volumenstroms Einbaustrecken beachten 36

37 Lüftung einregulieren Durchführung Grundeinstellung nach Berechnungsergebnis Kontrolle und Korrektur Protokollierung 37

38 PH-Kennzahlen TGA - Einflüsse Heizwärme [kwh/m²,a] Planungsstand 14,1 Leitungsdämmung 20 anstelle 50 mm 14,5 "kalte" Luftleitung 9 m anstelle 6 m 14,4 Rückwärmzahl 75 % anstelle 85 % 15,6 Luftdichtigkeit n50 = 1,0 anstelle 0,6 16,1 Rückwärmzahl des Lüftungsgerätes - Auswahl zertifiziertes Gerät - sonst Bewertung DIBt-Prüfwert - Bandbreite η = % - delta 2,5 kwh/m²,a Dämmung Außen-/Fortluftleitungen - 20 bis 100 mm - delta 1,0 kwh/m²,a Balance Außen-/Fortluft - Disbalance bis 15 % geringer Einfluss - Disbalance 25 % - delta 2,0 kwh/m²,a Luftdichtigkeit - Mindestanforderung 0,6 - real 1,0 - delta 3,0 kwh/m²,a Auswirkung auf Heizlast 38