Die Zukunft des energieeffizienten Bauens Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Feist / Universität Innsbruck
Quelle: C.D. Keeling, T.P. Whorf, and the Carbon Dioxide Research Group Scripps Institution of Oceanography (SIO) University of California
Fossile Brennstoffe CO 2 Einige 100 Mio Jahre CO 2 Einige Mio Jahre Einige Jahrzehnte
Venus Atmosphäre: 96,5% CO 2 Temperatur an der Oberfläche: 450 C Radarkarte Quelle: NASA
Quelle: IPCC
IPCC - Die Ziele für die CO 2 Begrenzung Stabilisierung Level (ppm CO 2 -eq) Globale mittl. Temp. Zunahme Im Gleichge. (ºC) Reduktion 2050 CO 2 Emissionen im Vergleich zu 2000 Redu. 350 450 2.0 2.4-85 to 40-85 to 40 Usual 590 710 3.2 4.0 +10 to +60
Ausgangslage - Welt-Energiewirtschaft IEA world energy outlook 2006 Referenz-Szenario Fossile +50%
Nicht effiziente, alte, unkomfortable Technik Hocheffiziente, neue, komfortable Technik
Energiedienstleistungen Quantifizierung Heizen Warmes Trinkwasser Kühlen Gefrieren Wäschewaschen Wäschetrocknen Geschirrspülen Beleuchtung Bereitstellung thermisch komfortabler Wohnräume in den kälteren Jahreszeiten warmes Wasser zum Duschen, Baden, Waschen,... saubere, hygienisch einwandfreie Wäsche schranktrockene Wäsche Kühlen von Speisen u.a.; Verlängerung der Haltbarkeit. Langzeitlagerung von Speisen u.a. Reinigung des Eß- und Kochgeschirrs mit wenig manuellem Aufwand komfortable Lichtverhältnisse Wohnfläche * Zeitintegral der Temperaturdifferenz Wassermenge * Temperaturdifferenz Masse der Wäsche, evtl. mit Verschmutzungsgrad Masse der Wäsche, evtl. mit Restfeuchte Masse des Kühlgutes * Zeitintegral Temp.-differenz Masse des Gefriergutes * Zeitintegral Temp.-differenz Zahl der Maßgedecke, evtl. mit Verschmutzungsgrad Wohnfläche * Zeitintegral der Beleuchtungsstärke
Monitor 76 Watt 20 Watt Nicht effiziente, alte, unkomfortable Technik Effiziente, neuere, komfortable Technik
Der nächste Schritt: höchsteffiziente, noch komfortablere Technik elektronisches Papier. <1 Watt
Passivhauskonzept Durchschnitt Altbau 90% Verbrauchsreduktion bei der Heizung 90% PH
Architekt: Enno Schneider; Kassel 2000 - ein CEPHEUS-Projekt
I Wärmedämmung V Lüftung mit Wärmerückgewinnung III Passivhaus- Fenster II wärmebrückenfrei Architekt: Enno Schneider; Kassel 2000 IV luftdicht Konstruieren
Neuentwicklung mit kleineren Kammern und Mineralgranulatfüllung mit λ = 0,07 W/(mK), Wanddicke 49 cm zzgl. Putz
Vakuum-Dämmung Basismaterial pyrogene Kieselsäure 0,004 bis 0,008 W/(mK) Platten, vakuumdicht alubeschichtete Folien Basismaterial Glasfaser Hochvakuum 0,002 bis 0,004 W/(mK) VIP-Paneele, Edelstahlbleche
Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen Hanf Holzfaser Zellulose WLG 045 WLG 040 Matten Filz Stopfmaterial WLG 050 WLG 045 Matten WLG 045 WLG 040 Platten Einblasdämmstoff Schüttdämmstoff Nasssprühverfahren
Herstellungs-EA Dämmdicke PH 1400 Herstellungs-Primärenergie- Aufwand kwh/m² 1350 1300 1250 1200 1150 Graue Energie z.vgl.: WschVO 44 kwh/m² 3,5% 1100 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 mittlere Dämmdicke der Bauteile (m)
Kumulierter EA Dämmdicke Kumulierter Primärenergie-Aufwand Passivhaus (80 Jahre) kwh/m² 22500 20000 17500 15000 12500 10000 7500 5000 2500 0 PE Gas (80a) PE Strom (80a) Herstellung HEA z.vgl.: WschVO 1984 5620 kwh/m² 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 mittlere Dämmdicke opaker Bauteile (m)
Kumulierter PEA Wärmedämmung 27,5 cm Dämmung erfordert Primärenergie- Investion von 44 kwh/m² bewirkt Primärenergie- Einsparung von 5620 kwh/m² oder die 128-fache Investition
Altbau-Bauteile PH-gedämmt (200 mm), neues PH-Fenster Hinter Außen- Laibung Vergla- Rand- Außenw.- AW- Schrank wand sung verbund Fußp. Kante 16,5 19,5 Randbedingungen: -5 C; 20 C 16 17,7 13 16,7 17,8 Relevante Oberfl.-Temp. > 16 C: ϕ < 62 %. Auch kein Problem bei Schrank in der Kante
Wärmebrücke am nicht getrennten Sockel 18,5 C 17,7 C
heutiges Fenster Das Fenster der Zukunft
Passivhausqualität automatisch Δϑ op,max ± 0.75 K Komfortklasse A erreicht
Beispiel: Kassel Marbachshöhe Planung: innovatec / Otte Messung: PHI Pfluger / Feist Automatisch gute Luftqualität
Beispiel: Klimaneutrale Passivhaussiedlung Hannover Kronsberg spez. Energieverbrauch kwh/(m²a) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Fernwärme Strom Endenergie- Verbrauch Primärenergie- Verbrauch 107% Primärenergie- Substitution aus Windstrom Strom aus Windkraft 2,6 kw je Haus entspr. 2500 DM Anteil Primärenergie- Substitution aus Windkraft Hilfsenergie der Technikzentralen ohne Messtechnik Stromverbrauch HH-Strom (nach: bewohnten Häusern) Stromverbrauch Hilfsenergie Lüftung Wärmeverbrauch Fernwärme
Passivhaus: Kostenauswertung (Kronsberg-Projekt; ex-post) Heizöl 2007/8
Energiepreis-Prognose 100 Heizölpreis /100 Liter inkl. MWSt 90 80 70 60 50 40 30 20 10 27 C/Liter 68 C/Liter Prognose Szenario Prognose PHI Mittelwert =68,1 0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Jahreszahl Wärmekosten: 8 bis 9 Cent/kWh
Feldmessung: Passivhaus in ungünstiger innerstädtischer Lage Architekturbüro: faktor 10; Petra Grenz und Folkmer Rasch Anlagenplanung: Ingenieurbüro Baumgärtner Messtechnische Validierung: Passivhaus Institut Baujahr: 2002 11 + 8 Wohnungen; 1842 m² Wohnfläche
Messergebnisse: 19 Passivhauswohnungen Frankfurt bei St. Jakob / [Søren Peper 2004] Heizung: gesamt 14,5 kwh/(m²a)
BESTAND NEH Passivhäuser
Wärmepumpe 4000 heat pump Wärmerückgewinnung heat recovery 2250 Heizregister postheater 500 = Kompaktgerät - nur: & funktionsoptimiert & ökonomisch optimiert Warmwasser- Speicher domestic hot water storage 1000
Passivhaus Bürobau Neue Post Bozen Landesrat für Energie Architekt Michael Tribus
Modellprojekt Solanova Dunaújváros WZ III H. Hübner - A. Hermelink A. Zöld 28 kwh/(m²a) Passivhaustechnik in Ungarn
Perspektive Nichtwohnungsbau Produktionsgebäude Drexel und Weiss Wolfurt, Vorarlberg... auch die Sanierung zum Passivhaus ist wirtschaftlich.
Perspektive Altbau Sanierung mit Faktor 10 Vorher...
Perspektive Altbau Sanierung mit Faktor 10... nachher. Zaman / GAG Ludwigshafen
Perspektive Altbau Frankfurt Sanierung mit Faktor 10 Tevestr. 87%
Passivhäuser...im kalten kontinentalen Klima.
Passivhäuser...im kalten kontinentalen Klima.
Passivhäuser...im heißen Mittelmeer-Klima.
Passivhäuser...im heißen Mittelmeer-Klima.
Alexander von Humboldt ist die Einsicht in den Zusammenhang der lebendigen Kräfte des Weltalls als die edelste Frucht der menschlichen Cultur, als das Streben nach dem höchsten Gipfel, welchen die Vervollkommnung und Ausbildung der Intelligenz erreichen kann, zu betrachten; aber das, wovon wir hier Andeutungen geben, ist nur ein Theil der Culturgeschichte selbst. Diese umfaßt gleichzeitig, was den Fortschritt der einzelnen Völker nach allen Richtungen erhöhter Geistesbildung und Sittlichkeit bezeichnet.
Fazit - pragmatisch Energie ist der Schlüssel zum Verständnis und zur Bewältigung der aktuellen Krisen. Energiedienstleistung ist etwas ganz anderes als die Versorgung mit Energie. Sie beschreibt den konkreten Nutzen. Energiedienstleistungen können mit kluger Technik auch mit extrem geringem Energieeinsatz erbracht werden. Das führt nicht zum Verzicht, sondern im Gegenteil, zu mehr Wohlstand und mehr Behaglichkeit. Das Passivhaus ist der Prototyp für die neue Technik. Diese Technik ist nahe am Menschen, sie bringt nicht nur Behaglichkeit, sondern auch Erkenntnis und Verständnis. Die Komponenten dieser Technik können regional gefertigt und lokal eingesetzt werden.
Towards Sustainable Building Design 13. INTERNATIONALE PASSIVHAUSTAGUNG Frankfurt / Main 17. bis 19. April 2009 mit Fachausstellung 19. April 2009 Führung: Passivhäuser und Faktor-10-Sanierungen in Frankfurt und Umgebung
Die Zukunft des energieeffizienten Bauens Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Feist / Universität Innsbruck
Das erste Passivhaus-Bürogebäude - Firmensitz der Firma Wagner&Co. in Cölbe Architekt Stamm, Baujahr 1997/98; 1816 m² Nutzfläche, 11 kwh/(m²a) Heizenergieverbrauch (gemessen). Die Lüftung bewältigt alle Haustechnikaufgaben
26.02.01 27.02.01 28.02.01 01.03.01 02.03.01 03.03.01 04.03.01 05.03.01 06.03.01 07.03.01 08.03.01 09.03.01 23 22 21 20 Daten- Lücke Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa 10.03.01 11.03.01 OG-Büro-Meß-Mittelwert Simulation Zone 10 Bürogebäude Cölbe: Temperaturen im Winter 25.02.01 Temperaturen C
Passivhaus-Kompakt-Aggregate Ein Gerät für die gesamte Haustechnik: Lüftung, Heizung und Warmwasser integriert. 1995: Konzept 1997: Prototyp 2004: sechs Angebote am Markt
Passivhäuser...im kalten kontinentalen Klima.
Passivhäuser...im heißen Mittelmeer-Klima.
Perspektive Nichtwohnungsbau Kindergarten bei Dresden Architekt Olav Reiter
Messergebnisse: Frankfurt bei St. Jakob (Nord) Heizlast: maximal 6 W/m² (Theorie: 9 W/m²)
Fenster Solar IWQ Verluste DACH A-Wand Heizung Keller Lüftung
Verluste Heizung
freie Wärme Verluste 73% Reduktion der Verluste Heizung 86% Reduktion des Energiebedarfs