Südtirol Herzlich Willkommen zu Ihrem Weiterbildungskurs Klimahaus und Landschaft Wie baut man ein Klimahaus? Dipl.-Ing.
Eine Idee wird geboren... Ein Bauherr wünscht sich ein behagliches und energiesparendes Gebäude ein KlimaHaus Der Architekt greift diese Idee freudig auf und entwirft einen Plan Der Statiker erhebt Bedenken und macht einen Gegenvorschlag, der allen Normen entspricht
... und verwirklicht??!! Das Bauamt macht einen Entwurf, der allen gesetzlichen Bestimmungen entspricht und genehmigungsfähig ist Die Genehmigungsbehörde nimmt nach Einspruch durch die Nachbarn eine geringfügige letzte Änderung des Plans vor Nachdem alle bürokratischen Hürden genommen sind, wird der Plan von erfahrenen Praktikern in die Tat umgesetzt
Das (einzige) Planungsziel beim Bauen: super Behaglichkeit + Wohlbefinden für alle Bewohner/Nutzer
Behaglichkeit = gutes Raumklima Einflussfaktoren: - Lufttemperatur - Oberflächentemperatur Bauteile - Luftfeuchte - Luftbewegung
Vorteile eines guten Wärmeschutzes innen außen innen außen 20 C 1 2 3 20 C 1 2 3 4 16 C auf Oberfläche 19 C auf Oberfläche 0 C - Frost 0 C - Frost - 10 C - 10 C 1 Innenputz 2 Ziegelmauerwerk 3 Außenputz 1 Innenputz 2 Ziegelmauerwerk 3 Wärmedämmung 4 Außenputz
Wohlbefinden = gute Raumluftqualität: Sie ist nie besser als die Außenluft!! + Kochen/Heizen: offene Flamme + Schadstoffe aus Bodenbelägen, Möbeln, Reinigungsmitteln, Heimwerkerprodukten, beim Staubsaugen und Rauchen sowie aus Baustoffen + Wasserdampf + CO 2 + Radon
Die Qualität unserer Raumluft ist also überwiegend hausgemacht und für unser Wohlbefinden maximal auf das Qualitätsniveau der Außenluft zu bringen durch: 1. Beseitigung/Vermeidung des Schadstoffes 2. Regelmäßiges und ausreichendes Lüften
Weitere Faktoren, die das Wohlbefinden beeinträchtigen: 1. Lärm 2. Insekten 3. Pollen 4. Hitze
Stand der (Haus)Technik für eine optimale Raumluftqualität: Statt Fenster-(Zufalls-)Lüftung immer besser Kontrollierte (Bedarfs-)Lüftung - Abluftanlage - Zu- und Abluftanlage mit WRG
Leistung [W bzw. kw] und Arbeit [kwh] (10 W = 0,01 kw; 0,01 kw x 21 Stunden/ Tag x 365 Tage/Jahr = 77 kwh/jahr; 77 kwh/jahr x 0,143 /kwh = 11,01 /Jahr) (1.000 W = 1 kw; 1 kw x 0,083 Stunden/ Tag x 365 Tage/Jahr = 30 kwh/jahr; 30 kwh/ Jahr x 0,143 /kwh = 4,29 /Jahr)
Gebäude-Dämmstandards [kwh/(m²a)] 250 250 200 180 120 150 100 50 0 80 70 50 0 0 0 30 30 70 0 15 Altbau EnEV KlimaHaus C KlimaHaus B KlimaHaus A NEH PH
Der Dämmstandard für Wohngebäude in Südtirol ist das Klimahaus mit Unterschreitung eines spezifischen jährlichen Heizwärmebedarfs: KlimaHaus Gold KlimaHaus A KlimaHaus B Klimahaus C 10 kwh/(m²a) 30 kwh/(m²a) 50 kwh/(m²a) 70 kwh/(m²a)
T ub T - 10 C Jahres-Heizwärmebedarf S T ub + 20 C V I V + 20 C I S T T T Transmissions-Wärmeverluste durch alle Gebäudeteile V Lüftungs-Wärmeverluste durch Öffnungen und Undichtigkeiten I Interne Wärmegewinne u.a. durch Personen und Elektrogeräte S Solare Wärmegewinne durch Sonneneinstrahlung durch Fenster
250 200 Jahres-Heizwärmebedarf in kwh/(m²a) I=20 V=55 S=30 150 100 T=195 Heizung =200 50 0 Verluste Gewinne Verluste Gewinne
250 Jahres-Heizwärmebedarf in kwh/(m²a) 200 150 100 V=50 I=20 S=35 50 T=75 Heizung =70 0 Verluste Gewinne Verluste Gewinne
250 200 Jahres-Heizwärmebedarf in kwh/(m²a) I=20 V=55 S=30 150 100 Heizung I=20 T=195 V=50 =200 S=35 50 T=75 Heizung =70 0 Verluste Gewinne Verluste Gewinne
Planungsgrundlagen für Wohngebäude Reduzierung der Transmissionswärmeverluste durch Einhaltung von U-Werten: Gold A B C Außenwand < 0,15 0,10 0,20 0,15 0,25 0,25 0,40 Fenster < 0,80 1,30 1,50 1,60 Dach < 0,15 0,10 0,20 0,15 0,25 0,25 0,35 Kellerdecke < 0,15 0,20 0,30 0,25 0,35 0,40 0,60
U-Wert-Berechnung UNI EN ISO 6946 U = 1 / R T [W/(m²K)] mit R T = R si + R + R se innen 20,0 C 1 17,3 C 2 3 außen R si R se - 9,1 C - 10,0 C Außenwand-Bauteilaufbau: 1 Gipsputz: 0,015 m; λ = 0,35 W/(mK) 2 Hochlochziegel: 0,365 m; λ = 0,30 W/(mK) 3 Kalkzementputz: 0,020 m; λ = 0,87 W/(mK)
U-Wert-Berechnung UNI EN ISO 6946 U = 1 / R T [W/(m²K)] mit R T = R si + R + R se R = (0,015 : 0,35) + (0,365 : 0,30) + (0,02: 0,87) = 1,283 (m²k)/w R T = R si + R + R se = 0,13 + 1,283 + 0,04 = 1,453 (m²k)/w U = 1 : 1,453 (m²k)/w = 0,69 W/(m²K)
Wärmeleitfähigkeit λ in W/(mK) von üblichen Baustoffen: Baustoffdicke in m für einen U-Wert von 0,25 W/(m²K) 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0,16 0,40 0,52 0,64 1,68 8,00 Dämmstoff Superziegel Nadelholz poros. Ziegel Ziegel Beton λ = 0,04 0,10 0,13 0,16 0,42 2,00
Wärmeleitfähigkeit λ in W/(mK) von Dämmstoffen: Dämmstoffdicke in cm für einen U-Wert von 0,2o W/(m²K) 30 25 20 15 10 5 0 30,0 27,5 25,0 22,5 20,0 17,5 15,0 PUR Steinwolle EPS Holzfaser Schaumglas Mineralschaum Perlite λ = 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 0,055 0,060
U-Wert-Näherungsberechnung Ein Ziegel von 36,5 cm Dicke hätte ein sehr kleines λ von 0,10 W/(mK), d.h.: 0,365 m : 0,10 W/(mK) = 3,65 (m²k)/w U = 1 : 3,65 (m²k)/w = 0,27 W/(m²K) Ein Dämmstoff von 15 cm Stärke hätte ein typisches λ von 0,04 W/(mK), d.h.: 0,150 m : 0,04 W/(mK) = 3,75 (m²k)/w U = 1 : 3,75 (m²k)/w = 0,27 W/(m²K) 15 cm Dämmstoff bringen das gleiche Ergebnis wie 36,5 cm des marktbesten Ziegels.
U-Wert-Berechnung UNI EN ISO 6946 innen U = 0,26 W/(m²K) außen innen U = 0,22 W/(m²K) außen 1 2 3 1 2 3 4 Klassische monolithische Außenwand: 1 Kalkgipsputz: 0,015 m; λ = 0,70 W/(mK) 2 Porosierter Ziegel: 0,365 m; λ = 0,10 W/(mK) 3 Kalkzementputz: 0,020 m; λ = 1,00 W/(mK) Optimierte Außenwand mit WDVS (bzw. Thermohaut): 1 Kalkgipsputz: 0,015 m; λ = 0,70 W/(mK) 2 Hochlochziegel: 0,240 m; λ = 0,32 W/(mK) 3 Wärmedämmung: 0,140 m; λ = 0,040 W/(mK) 4 Kalkzementputz: 0,020 m; λ = 1,00 W/(mK)
U-Wert für inhomogene Bauteile U = 1/R T und R T = (R T + R T ) / 2 z.b. Schrägdach mit 35 Neigung 3 WLG 040 16 6 1,6 8 60 8
U-Wert-Berechnung: Korrektur Luftspalte Luftspalt 4 WLG 035 16 10 80 10 1,9 1,9
U-Wert-Berechnung: Korrektur Luftspalte Bei Luftspalten in der Dämmung muss ebenfalls korrigiert werden: Verschlechterung nochmals etwa 15 20%!
U-Wert-Berechnung Fenster gemäß EN ISO 10077-1 alt neu k v U g k F U W ψ g k R U f
U-Wert-Berechnung Fenster gemäß EN ISO 10077-1 U W = A g x U g + A f x U f + l g x ψ g A g + A f Verbesserung des Randverbundes durch energetisch günstigere Abstandhalterprofile, z.b.: Alu 160,00 W/(mK) Edelstahl 17,00 W/(mK) Butyl-Matrix 0,27 W/(mK) Spezial-Kunststoff 0,19 W/(mK)
Heizgradtage (HGT) Gradtagszahl G t Die Gradtagszahl G t ist das Produkt aus der Zahl der Heiztage und dem Unterschied zwischen der mittleren Raumtemperatur und der mittleren Außentemperatur: z G t = (t i t am ) 1 wobei G t = Gradtagszahl der Heizperiode in Kd/a z = Zahl der Heiztage in der Heizperiode z.b. vom 1.09. bis 31.05. t i = mittlere Raumtemperatur = 20 C t am = mittlere Außentemperatur eines Heiztages Umrechnung von Kd/a zu kwh/a erforderlich Klimafaktor
Transmissionswärmeverlust- Berechnung Q T = U x A x Klimafaktor (Klimafaktor = HGT x 0,024) (z.b. Eppan 73,4 und Jenesien 97,8 kkh/a) = 0,40 W/(m²K) x 150 m² x 73,4 kkh/a = 4.404 kwh/a = 0,40 W/(m²K) x 150 m² x 97,8 kkh/a = 5.868 kwh/a = 0,23 W/(m²K) x 150 m² x 73,4 kkh/a = 2.532 kwh/a = 0,23 W/(m²K) x 150 m² x 97,8 kkh/a = 3.374 kwh/a = 0,23 W/(m²K) x 150 m² x 67,0 kkh/a = 2.311 kwh/a
Lüftungswärmeverlust- Berechnung Q V = n x V x (ρ x c) x Klimafaktor (z.b. Eppan 73,4 und Jenesien 97,8 kkh/a) = 0,6 h -1 x 325 m³ x 1,19 Wh/m³K x 73,4 kkh/a = 17.033 kwh/a = x 97,8 kkh/a = 22.695 kwh/a = x 67,0 kkh/a = 15.547 kwh/a
Kompakte Gebäude: A/V-Verhältnis A V = Summe der wärmeübertragenden Hüllflächen eines Gebäudes = das davon eingeschlossene Volumen
außen -10 C -10 C -5 C 0 C Wärmebrücken +5 C +10 C +20 C innen +20 C M inimale Oberflächentemperatur in der Kante +5 C - Geometrisch bedingt - Konstruktiv bedingt - Ausführungsmäßig bedingt 24 cm Hochlochziegelw and; U-Wert 1,44 W/(m²K)
Wärmebrücken
Wärmebrücken
Wärmebrücken
Sommerlicher Wärmeschutz ub Winter - 15 C ub + 20 C Sommer + 30 C + 20 C
Sommerlicher Wärmeschutz
S [Wh/m³K] = spezifische Wärmekapazität c [Wh/kgK] x Rohdichte ρ [kg/m³] eines Baustoffs Dämmstoff c kg/m³ µ Baumwolle 850 20-60 1-2 EPS 1.400 15-30 20-100 Flachs 1.400 70-110 1-2 Holzfaser 2.100 130-350 5-10 Kalziumsilikat 900 200-290 6-10 Kork 1.800 90-200 5-10 Mineral-, Steinwolle 830 15-60 1-2 Perlite 1.000 150-210 5 PUR 1.800 22-100 30-100 Schafwolle 1.700 25-30 1-2 Schaumglas 850 100-165 dampfdicht XPS 1.400 25-45 80-200 Zelluloseplatte 1.950 65-100 1-9 zum Vergleich Ziegel 1.000 400 1.800 Luft 1.000 1 Wasser 4.200 1.000
Brandschutz ohne Rollladenkasten Fenster komplett in EPS-Dämmung mit Rollladenkasten in EPS-Dämmung So nicht!
Brandschutz Mauerdämmung + Einbau-Rollladen EPS EPS > 10 cm Stärke mit C MF 20 cm 30 cm MF mit A1 Einbaurollladen 30 cm Fenster/Tür Fenster/Tür Schnitt Ansicht
Schallschutz Bauteilkonstruktion Schalldämmmaß Mauer: 25 cm LHlz R w = 45 db 800 kg/m³ Mauer + WDVS 1: 25 cm LHlz R w = 43 db 800 kg/m³ + 6 cm EPS mit s = 50 Mauer + WDVS 2: 25 cm LHlz R w = 47 db 800 kg/m³ + 6 cm Steinwolle mit s = 10
Schallschutz Einfluss der Steingeometrie auf die Schalldämmung bei porosierten Ziegelwänden, bei vergleichbaren flächenbezogenen Massen a) Lochbild unregelmäßig R w = 51 db b) Lochbild regelmäßig R w = 42 db
Feuchteschutz 1. Wasser und Feuchtigkeit von außen - im Dachbereich Winddichtung - im Erdbereich Sperrschichten 2. Feuchtigkeit von innen - Wasserdampfdiffusion - Taupunkt - rel. Luftfeuchte - Dampfbremse - Dampfsperre
Dichtstoffe Winddichtung - Unterdächer aus bituminierten Holzweichfaserplatten - Bitumendachbahn auf Holzschalung - Unterspannbahn aus Polyäthylen (Sd-Wert 0,04 5,0 m) Die Winddichtung verhindert Luftströmungen von außen in den Dämmstoff hinein und wieder nach außen oder weiter nach innen und liegt im äußeren, kalten Bereich der Konstruktion. Sie soll auch das Eindringen von Schnee oder Regen verhindern.
Sd-Wert: Diffusionsäquivalente Luftschichtdicke in Metern diffusionsoffen: < 0,2 m diffusionsbremsend: > 0,2 m - < 100 m Dampfbremse diffusionssperrend: > 100 m Dampfsperre
Entfeuchten durch Lüften u.a. zur Vermeidung von Schimmelpilz Lufttemperatur in C +30 +25 +20 +15 +10 +5 0-5 -10-15 -20 4,4 3,3 2,2 1,4 0,9 6,8 9,4 12,8 17,3 23,1 M ax. Feuchtigkeitsgehalt in Gramm pro Kubikmeter Luft = 100% relative Luftfeuchte 30,3 Außen zeigt das Thermometer -5 C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80% an. Die Luft enthält dann nur 3,3 g/m³ x 80% = 2,6 g/m³ Wasserdampf (absolute Luftfeuchte). Innen werden 20 C bei nur 50% relativer Luftfeuchte gemessen. Dies ist eindeutig mehr Wasserdampf (17,3 g/m³ x 50% = 8,6 g/m³). Bilanz: Mit jedem m³ Luft entweichen durch die Lüftung 8,6-2,6 = 6 g Wasserdampf aus dem Gebäude.
Undichtigkeiten
Undichtigkeit und Wärmebrücke
Aufsparrendämmung a la carte!!
Luftdichtheit Sparren Dämmung Luftdichtheitsschicht einseitiges Klebeband raumseitige Bekleidung z.b. Giebelwand
Luftdichtheit: Blower-Door-Test
Außenwand - Decke
Fenster Fensteranschlag mind. 3 cm
Decke Balkon - Tür
Bodenplatte - Innenwand
Dach-Kombidämmung 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Dacheindeckung, z.b. Dachziegel 2 Dachlattung 3 Konterlattung und Belüftungs-Ebene 4 Unterdach/Winddichtung, diffusionsoffene Wärmedämmung 5 Sparren mit Zwischendämmung, fugendicht 6 Wärmedämmung 7 Dampfbremse, luftdicht verklebt 8 Innenverkleidung, Holzschalung
Aufsparrendämmung 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Dacheindeckung, z.b. Dachziegel 2 Dachlattung 3 Konterlattung und Belüftungs-Ebene 4 Unterdach/Winddichtung, diffusionsoffen 5 Wärmedämmung, fugendicht 6 Dampfbremse, luftdicht verklebt 7 Innenverkleidung, z.b. Holzschalung 8 Sparren, gehobelt und gewachst
Aufsparrendämmung - Außenwand
Flachdach/Warmdach - WDVS
Wie baut man ein Klimahaus? 1.Durch gute Gebäudeplanung - kompakte Bauweise (A/V-Verhältnis) - niedrige U-Werte aller Bauteile - durchdachte Anschlussdetails 2.Durch gute Ausführung - winddicht - luftdicht - wärmebrückenfrei 3.Durch gute Kontrolle - Blower-Door-Test
Wie baut man kein Klimahaus? 1.Durch super Heizungstechnik - Gasbrennwertkessel, Pellet-Kessel - Blockheizkraftwerk, Brennstoffzelle - Boden- oder Deckenheizung 2.Durch Einsatz regenerativer Energie - Kollektor- oder Fotovoltaikanlage - Wind- oder Wasserkraftanlage 3.Durch Ökosysteme - Dachbegrünung - Regenwassernutzung