Haustechnik im Passivhaus 15.11.2011 Dietmar Kraus Diplom-Ingenieur kraus energiekonzept, München 1
Inhalt Haustechnik im Passivhaus Primärenergievergleich 2
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. 18..35 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
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
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
Prinzipdarstellung: Passivhaus Kompaktgerät inkl. Lüftung Heute Verfügbar: Thermische Leistung ca. 0,9 1,7 kw Typ. Speicher 200 l (evtl. mit Solaranbindung) Luftmenge 100 300 m³/h Kompaktgerät 6 Bildquelle: EZA, Prof. Krause
Beispiel: PH-Kompaktgerät erstes PHI zertifiziertes Kompaktgerät (März 2009) 7 Quelle: drexel&weiss
PH-Kompaktgerät mit größeren thermischen Nennleistungen Heute Verfügbar: Thermische Leistung ca. 2 4,5 kw Typ. Speicher 200-300 l (evtl. mit Solaranbindung) Luftmenge 70 400 m³/h Kompaktgerät 8 Bildquelle: EZA, Prof. Krause
Passivhaus Kompaktgerät inkl. Lüftung Kompaktgerät mit Sole-WP und passiver Kühlfunktion 4 kw therm. Nennleistung WW-Speicher frei wählbar 9 Quelle: drexel&weiss
Kompaktgerät mit Außenluft - Wärmepumpe Außen-/Fortluft Wärmepumpe Lüftung mit WRG Elektr. Nachheizung Warmwasserbereitung Solareinbindung Heizleistung bis ca. 6 kw 10 Quelle: tecalor
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
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 0 50 100 150 200 250 300 350 days Q WW 12 Quelle: Prof. Krause
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
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
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
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
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
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
Beispiele Produktionshalle und Büro Weissenseer Holzsystembau, Greifenburg Österreich Nicht-WB, Neubau, 2008 3100m² 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
Beispiel - Kurze Leitungsführung Beispiel: Kassel Marbachshöhe Planung: innovatec / Otte 20 Quelle: PHI
Wärmeerzeugung: Primärenergie Endenergie Autor: Prof. Dr. Harald Krause 21
Wärmeerzeugung: Vergleich Endenergie Vergleich Endenergie im Passivhaus, 200m², 5 Personen 12000 Haushalt 10000 4160 Hilfsenergien Endenergie in kwh/a 8000 6000 4000 2000 7407 4160 4440 Heizung+WW 4160 4160 2900 2100 4160 3180 4240 4240 0 Autor: Prof. Dr. Harald Krause Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert 22
Wärmeerzeugung: Vergleich Endenergie Vergleich zwischen EnEV und Passivhaus, 200m², 5 Personen 35000 30000 4160 Haushalt Hilfsenergien Endenergie in kwh/a 25000 20000 15000 10000 5000 0 Autor: Prof. Dr. Harald Krause 26860 EnEV - Gas 4160 7407 Gas 4160 4440 Gas mit Solar Heizung+WW 4160 4160 2900 2100 WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar 4160 3180 4240 4240 Pellets mit Solar HH- Geräte optimiert 23
Wärmeerzeugung: Vergleich Primärenergie Vergleich Primärenergie, Passivhaus, 200m², 5 Personen 20000 18000 Haushalt Primärenergie in kwh/a 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Autor: Prof. Dr. Harald Krause 11240 8147 Gas 11240 5812 Gas mit Solar 11240 8540 WP- Kompakt 11240 6560 WP- Kompakt mit Solar Heizung+WW 11240 8720 1800 1800 Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert 24
Wärmeerzeugung: Vergleich Kosten Vergleich Kosten, Passivhaus, 200m², 5 Personen 1600 Kosten in pro Jahr 1400 1200 1000 800 600 400 200 832 651 832 427 832 632 832 488 Haushalt Heizung+WW 832 636 270 238 0 Autor: Prof. Dr. Harald Krause Gas Gas mit Solar WP- Kompakt WP- Kompakt mit Solar Pellets mit Solar HH-Geräte optimiert 25
Quellen Prof. Dr.-Ing. Harald Krause: Hochschule Rosenheim, University of Applied Sciences, Vortrag Passivhaus:Lüftung Deutsche Normung Eza Energie- Umweltzentrum Allgäu 26