Energieeffizientes Bauen mit monolithischem Ziegelmauerwerk

Energieeffizientes Bauen mit monolithischem Ziegelmauerwerk

ERDÖLKREISLAUF??? SONNENKREISLAUF

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.

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 250 150-250 Altbau-Bestand 200 150 100 50 Neubau nach ENEV 100-120 Passivhaus mit Wärmepumpenheizung 30-60 Sonnenhaus mit Solar-Holzheizung 5-15 EN EV 0 KWh/m² Jahr

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

Lorenz2

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

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

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

Kachelofen mit Wassereinsatz Individuell nach Belieben und Kreativität zu gestalten

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;

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

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

L Ü F T U N G S A N L A G E LUFTFÖRDERMENGE 2.200 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

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

Wunschdachneigung Satteldach Dachneigung 40 60

Sonnenstand - Verschattungsfreiheit Quelle: whilz Orientierung zur Sonne

Quelle: Josef Jenni Die Kollektoren sollen nach der Sonne ausgerichtet werden - Neigung 35-90 optimal 40 80 - Orientierung Süd + - 30

Orientierung - Solarertrag Horizontometer

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 http://www.stadtklimastuttgart.de/index.php?klima_sonnenstand

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

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

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. 240.000 Bauteil Tabelle mit U-Wert

Bedarfsdaten Warmwasser und Heizung 11762 kwh/jahr Quelle: Josef Jenni

Dimensionierung Solarer Deckungsgrad Abschätzung nach Tabelle Standort Kloten QH + EWW = 12.000 kwh / Jahr Ergebnis 35 m 2 und 5m 3 ergibt 62 % solaren Deckungsgrad Quelle: Josef Jenni Simulation Polysun 3.37

Energieausweis ENEV 2008 ERDGESCHOSS

OBERGESCHOSS SCHNITT

Wanddurchbruch für Zuluft Sonne Solarspeicher ca. 6700 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

Das massive Sonnenhaus Erdgeschoß

Kollektorfeld 2 x 4 Solvis Fera F-552 44,88 m² Über dem Wintergarten 11,22 m² Fotovoltaik Südansicht Helma Musterhaus in Lerthe

Sonnenhaus Helma Lerthe A N nach ENEV 266 m² Jahresheizwärmebedarf 12033 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

17.01.2008 14:12

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

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

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 39.500 l Solarheizung 100% 3 stufige Be- und Entladung Direkteinspeisung in Heizkreis über Plattentauscher Kellerheizung

1 110 100 90 80 70 Kollektor Puffer Oben 1 (F6) Puffer Mitte mitte (F3) Puffer Mitte unten (F2) Puffer f Unten (F1) 60 50 + 40 30 20 10 0 75 149 223 297 371 445 November 519 593 667 67 741 815 889 963 1037 1111 1185 1259 Dezember 1333 1407 1481 1555 1629 1703 1777 1851 1925 1999 Januar 2073 2147 2221 2295 2369 2443 2517 2591 2665 2739 Februar 2813 2887 87 2961 3035 3109 Sonnenhaus Lehner Okt. Feb. 2007

Referenzgebäude Sonnenhaus Passivhaus Diplomarbeit Karin Koch

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

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

Nutzenergiebedarf 20.000 Nutzenergiebedarf [kwh/a] 17.500 15.000 12.500 10.000 7.500 5.000 2.500 0 Heizwärmebedarf Warmwasser 15.800 8.400 2.200 2.800 2.800 2.800 StH PH SH Endenergieverbrauch Endenergieverbrauch [kwh/a] 20.000 18.000 16.000 14.000 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0 Hilfsstrom direktelektrisch Strom Wärmepumpe Holz Gas 3500 kwh el. Strom 1300 kg Holz 300 kwh Strom StH PH SH

spezifischer Primärenergiebedarf (pro qm Energiebezugsfläche) spezif. Primärenergiebedarf [kwh/m²a] 120 100 80 60 40 20 0 100 40 8 StH PH SH jährliche Energiekosten 1.400 Energiekosten [Euro/ a] 1.200 1.000 800 600 400 200 0 1.300 600 250 StH PH SH

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.

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.

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

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