Zeitschrift EE

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2002-03: Passivhäuser

Gebaute Beispiele

Im Zuge des nutn auslaufenden 5. EU-Rahmenprogrammes für Forschung, Entwicklung und Demonstration konnten österreichsche Klein- und Mittelbetriebe (KMU) besonders in den Bereichen erneuerbare Energie und effiziente Energienutzung ihre Vorreiterrolle behaupten.

EU-Förderungen für intelligente Energienutzung

Die eingereichten Projekte ersteckten sich von Forschungs- und Demonstrationsprojekten bis hin zu sogenanngen CRAFT-Projekten- eine spezielle Technologieförderung für KMU. Der Entwicklungsbedarf wird hierbei durch externe Forscher abgesdeckt, die Ergebnisse kommen ausgschließlich den Unternehmen zugute. Im Rahmen eine rvon der EU geförderten Unterstützungsaktion für KMU (SeSME) konnten zahlreiche unentgeltliche Beratungen angeboten werden.

Erfolgreiche Projektbeispiele

Coourface: Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines farbig selektiv beschichteten Fassadenkollektors, der sowohl ein gutes Absorptionsverhalten aufweist als auch architektonische und ökonomische Aspekte berücksichtigt.
Tauernwindpark: Zur Demonstration der Windenerigenutzung unter extremen Bedingungen wird heuer in Oberzeiring (Stmk) der derzeit höchste Windpark Europas gebaut. Dabei stehen die Entwicklung und Verbesserung von Steuerungsinstrumenten von Winkraftanlagen (beheizbare Anemometer und Eisdetektoren) sowie Optimierung der Sicherheit während des Betriebes im Vordergrund.
Large Scale Solar Cooling: Aufbauend auf eine neuartige Absorptionstechnologie soll eine Ammoniak-Wasser Absorptionskältemaschine entwickelt werden, welche mit niederen Antriebstemperaturen effiziente solarunterstützte Kühlung ermöglicht und somit bessere Einsatzmöglichkeiten in der solaren Gebäudekühlung bietet.
Low Emission BIO-ORC: Die Realisierung einer mit Biomasse befeuerten Kraft-Wärme-Kopplungsanlage in Lienz - basierend auf einem 1.000 kWel ORC-Prozess - zeigt die technologiesche und ökonomische Machbarkeit in dezentralen Nahwärmesystemen mittels eines innovativen Regelungskonzepts (Fuzzy Logic Regelung)

Ausblick

Auch im 6. Rahmenprogramm werden nachhaltige Energiesysteme einen Schwerpunkt mit einem Budget von 810 M€ einnehmen. Neben den neuen Instrumenten (Integrierte Produkte, Network of Excellence) werden die "altbewährten" Projekttypen (siehe oben) weitgehend beibehalten. Als zusätzliche KMU-spezifische Maßnahme wird es die "Kollektive Forschung" geben, bei der Industrieverbände zugunsten ganzer KMU-Gruppen Forschungsaktivitäten durchführen lassen. Erste Ausschreibungen sind Ende 2002 zu erwarten.

Weitere Informationen:
BIT-Büro für internationale Forschungs- und Technologiekooperation Dipl.-Ing. Siegfried Loicht, Donau-City-Str. 1, 1220 Wien, Tel.: 01/581 16 16 - 138, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!, www.bit.ac.at

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2002-03: Passivhäuser

Gebaute Beispiele

Mehrfamilienhaus Wolfurt Oberfeld

Von Gerhard Zweier*

15 kWh/m²a Heizenergiebedarf und 120 kWh/m²a Primärenergieverbrauch - das sind die hohen Anforderungen an ein Passivhaus, um das Ziel zu erreichen, die notwendige Heizenergie nur über eine kontrollierte Wohnungsbelüftung einbringen zu können. Der niedrige Grenzwert beim Primärenergiebedarf gewährleistet gleichzeitig, dass alle anderen Energieverbräuche, insbesondere beim Haushaltsstrom, auf ein Minimum reduziert werden. Ein umfassendes Konzept mit einer hoch gedämmten und luftdichten Gebäudehülle, ein intelligente Haustechnikkonzept und der Einsatz von energieeffizienten Haushaltsgeräten ist dazu erforderlich und der Entwurf spielt eine zentrale Rolle, wenn dabei auch die Baukosten gesenkt werden sollen.
Als Alternative zum klassischen Reihenhaustypus konzipiert, bietet das Projekt in Wolfurt in zwei Baukörpern je vier Wohneinheiten mit 130 m² und zwei Ateliers mit 65 m² an. Die kompakte Anordnung der einzelnen Wohneinheiten minimiert die Gebäudehüllflächen im Verhältnis zur Kubatur und ermöglicht dadurch einen relativ großen Öffnungsanteil der Fassaden, unabhängig von ihrer Orientierung. Ein neutraler, rechteckiger Grundriss lässt eine freie Einteilung nach individuellen Bedürfnissen zu. Den zweigeschossigen Einheiten ist jeweils ein großer Garten zugeordnet, den Wohnungen im Dachgeschoss eine große Terrasse.
Durch das zentrale, allgemein zugängliche Stiegenhaus und die damit gewährleistete Zugänglichkeit in jedem Geschoss ist eine Teilbarkeit der 130 m²-Einheiten in z.B. zwei Einheiten zu je 65 m² möglich, oder auch einzelne Räume (z. B. Büronutzungen sind denkbar). Die Optimierung des statischen Systems und der Erschließung auf Grundlage der Kompaktheit ermöglicht eine Realisierung zu vergleichsweise niedrigen Kosten, trotz Mehrkosten durch den Passivhausstandard. Hohe Wohnqualität wird auch durch ein großzügiges Angebot an gemeinschaftlichen Nebenflächen gewährleistet: Kommunikationsbereiche im Stiegenhaus, Tiefgarage, Fahrradräume, Wasch- und Trockenräume, Werkstatt, Mehrzweckraum, Sauna- und Musikraum und schließlich gemeinschaftliche Freiflächen.
Die Konstruktion ist eine Mischbauweise mit Stahlbetondecken auf Stahlstützenkonstruktion und aussteifenden Stahlbetonwandscheiben und Holzfertigteilaußenwände mit innerer Gipskartonvorsatzschale. Innenausbau und Wohnungstrennwände sind als Gipskartonständerwände ausgeführt. Eine durchgehend dichte Ebene an der Innenseite des Holzfertigteiles (Dampfsperre) vor der Stahlbeton- und Stahlstützenkonstruktion bildet die luftdichte Ebene, die durch eine innere Gipskartonvorsatzschale geschützt wird und als Installationsebene dient.
Niedrigenergiefenster der Firma Sigg, eine Holzfensterkonstruktion mit 88 mm Stock- und Flügelprofil und 3-Scheibenisolierverglasung mit einem U-Wert von 0,6 W/m²K und Thermix-Abstandhaltern reduzieren die Wärmeverluste der Fenster. Wärmebrücken wurden konstruktiv vermieden oder minimiert. Die Fensterrahmen sind durch die Fassadenkonstruktion voll überdämmt, Deckenkonstruktion und Stahlstützen liegen in der inneren Gipskartonvorsatzschalenebene, das Holzfertigteil geht in voller Konstruktionsstärke durch. Durch die innere Vorsatzschale entstehen keine durchgehenden Wärmebrücken bei der Unterkonstruktion. Der Übergangsquerschnitt der inneren Wandscheiben auf die Kellerdecke ist auf das statisch erforderliche Maß reduziert.
Das Herzstück der kontrollierten Wohnungslüftung stellt das AEREX Lüftungsgerät der Fa. Drexel Solarlufttechnik dar, das dezentral in jeder Wohnung angeordnet ist. Die Wärmerückgewinnung erfolgt dabei über einen Gegenstromplattenwärmetauscher und die Nachheizung der Zuluft über ein Warmwasserregister, zusätzlich wird die Zuluft über einen Erdwärmekollektor vorerwärmt. Die zentrale Heizwärme- und Warmwassererzeugung besorgen ein Pelletsheizkessel mit 15 kW und eine Solaranlage mit 40 m² Kollektorfläche.
Das Stromsparkonzept sieht den Einsatz von passivhausgeeigneten Haushaltsgeräten, einen Warmwasseranschluss für Waschmaschine und Geschirrspüler, einen kontrolliert be- und entlüfteten Wäschetrockenraum im Keller mit vorgewärmter Zuluft über den Erdkollektor und den weitgehenden Einsatz von energiesparenden Lampen bei der Beleuchtung vor.
Die Gesamtheit all dieser Maßnahmen ermöglicht die Reduzierung des Endenergieverbrauches auf 20% gegenüber vergleichbaren konventionellen Neubauten und die Erhöhung des Wohnkomforts durch höhere Oberflächentemperaturen der Außenbauteile. Weiters ist die Luftqualität durch ständige Frischluftzufuhr gesichert.

*)Arch. Dipl.-Ing. Gerhard Zweier ist freier Architekt in Wolfurt, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! [^]

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2002-03: Passivhäuser

Gebaute Beispiele

Ausgangspunkt für die Erarbeitung eines ökologischen und energieeffizienten Stadtentwicklungskonzepts war die Notwendigkeit für die Stadt Grieskirchen eine neue HTL für Informatik, zwei Hauptschulen, einen Polytechnischen Lehrgang und eine Bezirkssporthalle samt dazugehörigen Freiflächen, neu zu errichten. Strukturelle Anpassungen und eine neue Positionierung in der Region verlangte nach neuen Konzepten und Zielformulierungen.

Passivhaustauglicher Städtebau am Beilspiel Grieskirchen Parz

Von Helmut Poppe*

Mit dem vorgeschlagenen Stadtentwicklungskonzept Grieskirchen-Parz werden die Positionen nachhaltige Stadtplanung und Stadtgestaltung, engergieeffizientes Bauen und Ökologie im gesamtheitlichen Kontext erfasst und zusammengeführt. In einem prozesshaften Planungsverfahren werden vorerst vorhandene Potenziale identifiziert und auf festgelegte Zielformulierungen (ökosozial und energieeffizient) abgestimmt. Die Grundlagen energetischer und ökologischer Aspekte können umfassend behandelt und langfristig angelegt werden, wenn sie sich aus dem Fundus des Städtebaus heraus entfalten. Damit scheint auch die Tragfähigkeit qualitativer Ansätze richtungsweisender Stadtbaukonzepte gestärkt, zumal Ansätze ökologischer bzw. energetischer Anforderungen an die Stadtgestaltung oft als unvereinbares Gegensatzpaar dargestellt werden. Das Stadtentwicklungskonzept umfasst neben energetischen und ökologischen Aspekten auch die Insenzierung räumlicher Abfolgen, der Gestaltung der Freiräume und Straßen, ein effizientes Fuß- und Radwegenetz und die Einbindung städtischer Kontakt- und Kommunikationsräume.

Die Bezirkshauptstadt Grieskirchen hat 5.000 Einwohner und befindet sich etwa 50 Kilometer westlich der Landeshauptstadt Linz.
Das Gesamtgebiet ist vorwiegend agrarisch geprägt, mit einem hohen Anteil an Industrie und Gewerbe (Anteil der Arbeitsplätze 4600). Die Gesamtfläche des Stadtgebietes beläuft sich auf 11,7 km² (1170 Hektar).
Das 32 Hektar große Neuplanungsgebiet liegt in einer leichten Hügellandschaft nördlich des Trattnachtales in unmittelbarer Nähe zum historischen Zentrum im Süden und dem Schloss Parz im Osten. Der westliche Teil ist durch das Bundesrealgymnasium und dem künftigen Schulbezirk begrenzt. Im Norden des Entwicklungsgebietes befinden sich landwirtschaftlich genutzte Flächen und das Naherholungsgebiet Fraunholz.

Das Ziel der Reduktion der Energiekosten durch einen möglichst hohen Anteil an Gebäuden in Passivhausqualität, die Minimierung des Flächenverbrauchs durch höhere Dichte und Kompaktheit der Gebäude und eine Maximierung der Lebensqualität durch ökologsiche Passivhausbauweise, ein hochwertiges Lebensumfeld durch mehr Grün und weniger Versiegelungflächen, etc. führt zu einer ALL WINNER STRATEGIE:
Die Gemeinde gewinnt durch eine kostensteuernde Optimierung der Erschließung, die Reduktion der laufenden Kosten, der Imagezugewinn und eine erhöhte Wettbewerbsfähigkeit.
Die Betreiber und Eigentümer gewinnen durch eine bessere Vermarktbarkeit, einer Mitgestaltungsmöglichkeit im Planungs- und Umsetzungsprozess und durch Öffentlichkeitspräsenz.
Die An- und Bewohner gewinnen durch Synergieeffekte, wie die Anbindung an Naherholungsbereiche, ein sicheres und solides Wohnumfeld, hohe Aufenthaltsqualität, differenzierte Außenräume, ein attraktives Fuß- und Radwegenetz (s. Abbildung 1), eine Stadt der kurzen Wege, Ökologie und gesundes Wohnen, minimale Heizenergiekosten von 80 - 100 €/Wohneinheit und Jahr, etc..
Die Umwelt gewinnt durch einen hohen CO2 Minderungsfaktor durch die Minimierung des Verkehrsaufkommens (MIV) und die drastische Senkung des Heizenergieverbrauchs und durch Bodenressourceneinsparung.
Die Wirtschaft gewinnt durch regionale Wertschöpfung, Wettbewerbsvorsprung bei innovativen Technologien, eine Dynamisierung durch Öffentlichkeitspräsenz, eine Aufwertung des Wirtschaftsstandortes, moderne Technologien und höherer Standortqualität.

Abbildung 1: Das Fuß- und Radwegenetz reduziert den Autoverkehr und schafft eine Stadt der kurzen Wege

Abbildung 2: Durch die kompakte Grundstruktur wird eine Reduktion der Energiekosten, die Minimierung des Flächenverbrauchs und eine Maximierung der Lebensqualität erreicht

Zur Umsetzung dieser Stategie war es von Beginn an notwendig, die Bereiche Stadtplanung, Architektur, Verkehr, Frei- und Grünraumplanung, Energie, Ökologie, Abfall, Wasser und Abwasser aufeinander abzustimmen und zu optimieren. Im laufenden Planungsprozess wurden generelle Anforderungen definiert, die kontinuierlich mit politischen Vertretern, Investoren und Grundeigentümern wechselseitig abgestimmt wurden.

Städteplanerisches Anforderungsprofil

Die Schwerpunkte des Stadtentwicklungsprozesses liegen im wesentlichen in der Grundlagenforschung und der Weiterentwicklung bestehender Potenziale, wie die Frei- und Naturerholungsräume und die Nähe zum historischen Stadtkern und in der Übereinstimmung der Entwicklungsstrategie zwischen Bestand und Neuplanung. Das städteplanerische Anforderungsprofil wurde in allen Planungsphasen auf die energetische Aufgabenstellung (Passivhaustauglichkeit) hin überprüft. Dafür sind eigene Struktur- und Gebäudtypen (z.B.A/V Verhältnis - großvolumige Gebäude ost/west orientiert) definiert worden, um eine monotone Südorientierung zu vermeiden.

Energieeffiziente städteplanerische Anforderungen

Abbildung 3 a b c: Um eine möglichst gute Nutzung der Solarstrahlung auch bei sehr tiefem Sonnenstand im Winter sicherzustellen, wurde bei der Planung den Höhen und Mindestabständen von Gebäuden und Bepflanzungen besonderen Aufmerksamkeit geschenkt.

Um qualitative (Lebensqualität, Behaglichkeit, usw.) und quantitative Anforderungen (Energiekennzahlen, Versiegelungsgrad, usw.) zu bestimmen, wurden für die jeweiligen Bereiche Grundregeln entwickelt, die zur Sicherung dienen. Auf das Passivhaus bezogen sind das Mindestabstands- und Höhenbestimmungen, um direkte Sonneneinstrahlung bei 18° Einfallswinkel zu gewährleisten. Dies gilt für Gebäude wie auch für Bepflanungen (z. B. Alleen). Darüber hinaus wurden für erhöhte Anforderungen der Exposition Topografie, usw. Gebäudetypen definiert, die den gestellten Anforderungen gerecht werden.

Abbildung 4: Übersicht über die geplante Gebäudestruktur des Neubaugebietes Grieskirchen Parz

Aus den durchgeführten Untersuchungen heraus wurde in bezug auf Energie, Ökologie und Ästhetik eine Umsetzungsstrategie entwickelt, die auch Mindeststandards beinhaltet. Bezüglich energieeffizientem Bauen bedeutet dies, dass die maximale Energiekennzahl über das gesamte Planungsgebiet den Wert von 30 kWh/m²a nicht überschreiten darf. Ein Großteil des neuen Stadtraumes soll ohnehin in Passivhausqualität erstellt werden. Der erste Teil der Wohnbebauungen (SIP - Siedlungsmodell in Passivhausqualität) mit etwa 40 bis 60 Wohneinheiten erfolgt über das Büro Poppe*Prehal und wird durch das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) gefördert. Im westlichen Teil des Untersuchungsgebietes ist der Schulbezirk für etwa 1400 Schüler samt Freiflächen geplant. Ziel ist es, die Schulgebäude in Passivhausqualität zu errichten.
Zum Abschluss wird noch eine Gegenüberstellung der Siedlung Grieskirchen Parz mit der Sonnfeldsiedlung in Grieskirchen, die in den 1980er und 90er Jahren errichtet wurde, erläutert, um zu zeigen, welches enorme Einsparungspotenzial in der Siedlungs- bzw. Stadtentwicklung möglich ist.

Abbildung 5 a b: Gegenüberstellung von Flächenverbrauch pro Wohneinheit und laufenden Kosten für die Erschließungsstraßen in der Sonnfeldsiedlung und im geplanten Neubaugebiet Parz

Beim Flächenvergleich zwischen diesen beiden Siedlungen wird bei hochgerechneten gleichen Wohneinheiten aus Abbildung 5 erkennbar, dass eine "normale Einfamilienhaussiedlung" fast das dreifache an Fläche benötigt wie Grieskirchen Parz. Noch eklatanter ist der Unterschied bei den Laufmetern Infrastruktur pro Parzelle. Durch einen teppichartigen Grundstückszuschnitt, lässt sich der Aufwand hier fast auf ein Viertel reduzieren. Die laufenden Kosten der Erschließungsstraßen für den motorisierten Individualverkehr können durch ein effizientes Erschließungssystem und autofreien Zonen in Grieskirchen Parz auf ein sechstel reduziert werden.

Abbildung 6: Die Umwelt gewinnt durch einen hohen CO2 Minderungsfaktor durch die Minimierung des Verkehrsaufkommens (MIV) und die drastische Senkung des Heizenergieverbrauchs und durch Bodenressourceneinsparung.

Abbildung 7: Vergleich der Heizkosten bei unterschiedlichem Baustandard

Daraus ergibt sich auch ein enorm großes Einsparungspotential bei den zurück zu legenden Kilometern (Abbildung 6). Dabei muss man berücksichtigen, dass durch die kürzeren Wege, diese leichter und öfter zu Fuß oder mit dem Rad bewältigt werden, gerade auch dann, wenn ein attraktives Fuß- und Radwegenetz vorhanden ist.
Die Gegenüberstellung der Jahresheizkosten in Abbildung 7 zeigt die enormen Unterschiede zwischen einem Passivhaus und Standardgebäuden . Mit ca. 90 € Heizkosten pro Jahr braucht das Passivhaus gerade einmal einen Bruchteil von konventionellen Gebäuden.
Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass es mit entsprechender Planung möglich ist, den Ressourcenverbrauch und den CO2 - Ausstoß um ein Vielfaches zu verringern. Energieeffizientes Bauen ist längst aus dem Bereich des Experimentierfeldes und einer Nischensituation herausgetreten und hat sich längst als Wirtschaftsfaktor in vielen Bereichen etabliert. Zusätzlich ermöglicht dieses Konzept eine wesentliche Verbesserung der Lebensqualität.

*) Mag. arch. Dr.. Helmut Poppe betreibt gemeinsam mit Mag. arch. Andreas Prehal das Büro Poppe*Prehal Architekten in Linz und Steyr. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! [^]

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2002-03: Passivhäuser

Gebaute Beispiele

Ein 13.000 m² großer Neubau in Freiburg ersetzt die bisher gemieteten Gebäude für die 300 Mitarbeiter-Innen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE.

Der Neubau des Fraunhofer ISE für ein sonniges Jahrtausend

Von Karsten Voss*

Unter dem Motto "vorbildliches Bauen mit der Sonne" nahmen sich das Planungsteam mit dem dänischem Architekturbüro Dissing + Weitling, dem Stuttgarter Ingenieurbüro Rentschler & Riedesser und den Fachingenieuren der Gruppe Solares Bauen des Fraunhofer ISE vor, hohe Arbeitsplatzqualität und Funktionalität mit geringem Energieverbrauch und hoher gestalterischer Qualität zu verbinden. Am 23. November fand die Einweihung statt.

Integrale Planung von Anfang an

Der nach gründlicher Evaluierung ausgewählte und weiterentwickelte Entwurf nimmt die für derartige Nutzungen bewährte Flügelstruktur auf und reagiert damit auf die ausgeprägte Nord-/Süderstreckung des Grundstücks (Abbildung 1). Die drei Gebäudeflügel sind jeweils Ost/westorientiert, die Abstände mit Rücksicht auf den Lichteinfall groß. Auf der Sonnenseite liegen die nicht klimatisierten Büros, auf der Schattenseite die notwendigerweise klimatisierten Labors.

Kriterium
Kompakt
Campus
Flügel
Raumklima
-
0
+
Tageslicht
-
0
+
Energie
+
-
0

Abbildung 1: Die drei konkurrierenden Entwurfsideen und das Ergebnis ihrer Evaluierung

Eine zentrale Erschließungsachse, die sogenannte "Magistrale", verläuft über 120 m in Nord/Südrichtung und schützt Innenhöfe wie Fassaden der Flügel vor der nachmittäglichen Sommersonne. Ein städtebaulich markanter Kopfbau an der Südspitze der Magistrale bündelt die Verwaltung und zentrale Dienste. An der westlichen Seite schließen parallel zu der Magistrale Technikum, Reinraum und Werkstätten an.

Abbildung 2: Das Erdgeschoß im Grundriß (Quelle: Dissing+Weitling)

Abbildung 3:bc Eine zentrale Erschließungsachse, die sogenannte "Magistrale", verläuft über 120 m in Nord/Südrichtung und schützt Innenhöfe wie Fassaden der Flügel vor der nachmittäglichen Sommersonne

Die Baukonstruktion besteht aus einem Stahlbeton-Skelett mit Decken und Stützen. In dem funktionalen und gestalterischen Konzept der Fassaden zeigt sich die planerische Reaktion auf Nutzung, Orientierung und klare Kostenziele:

  • Eine vorgehängte Fassade als gestalterisch prägendes Element des Kopfbaus und der Flügelsüdseiten mit Fassadenpaneelen aus Stahlblech. Konstruktionsmaterial ist Holz mit Fenstern als Holz/Aluminium-Verbund.
  • Eine Bandfassade mit Holz/Aluminium-Fenstern Wärmedämmverbundsystem an den Nordseiten der Flügel und dem gesamten Technikum.
  • Eine Glasfassade in Holz/Aluminium für die Erschließungsachse.

Lüftungskonzepte für hohe Funktionalität und gutes Raumklima

Da 2/3 der Hauptnutzfläche von Labors und Produktionsstätten mit zum Teil sehr hohen Anforderungen an die Konstanz des Raumklimas eingenommen wird (u.a. ein Reinraum für Herstellung von hocheffizienten Solarzellen), liegt mit Blick auf den Energiehaushalt ein Schwerpunkt auf einem energiesparenden Lüftungs- und Klimatisierungskonzept, das durch Anpassung der Volumenströme an den momentanen Bedarf unnötige Lüftung vermeidet (z. B. geregelte Laborabzüge), und Wärme aus der Abluft zurückgewinnt [1]. Das Kreislaufverbundsystem mindert zwar den Wirkungsgrad des Wärmetauschs (2-facher Wärmetausch), erhöht aber die Sicherheit im Fall von internen Leckagen am Wärmetauscher.
Die Labors werden versorgungstechnisch durch ein vertikales Schachtprinzip erschlossen. Lüftungs und Klimatechnik befinden sich entsprechend im Untergeschoß (Zuluft) bzw. in Dachzentralen (Abluft). Erstmalig wurde ein System zur sorptiven Entfeuchtung der großen Zuluftmengen für einen Reinraum realisiert. Das Konzept basiert auf den Arbeiten des Fraunhofer ISE zur solaren Klimatisierung durch Sorption. Die Sorptionstechnik verschiebt Kälte- zu Wärmelasten und erlaubt damit bei hohen Entfeuchtungsleistungen eine primärenergetisch günstigere Betriebsweise und geringere elektrische Lastspitzen.
Passive Kühlung für die Büros
Charakteristisch für die Büroarbeitsplätze ist die hohe Dichte von Personen und EDV-Geräten. Nicht aktiv kühlen oder klimatisieren zu wollen heißt, im Rahmen einer integralen Planung alle Möglichkeiten der passiven Kühlung ausschöpfen:

  • ein geeigneter Gebäudeentwurf
  • angepaßte Glasflächen und Glastypen in der Fassade,
  • wirkungsvoller Sonnenschutz mit automatischer Steuerung (manuell jederzeit anpassbar),
  • Verzicht auf eine Deckenabhängung zur intensive thermische Ankopplung der Raumluft an die Gebäudemasse,
  • nächtliche Lüftung zur sommerlichen Entwärmung des Baukörpers und
  • Luftvorkühlung via Erdregister für besonders kritischen Zonen.

Wesentliches Planungswerkzeug war die dynamische Simulation. Damit eine ganzheitlich überzeugende Lösungen entstand, unterstützte die Tageslichtsimulation die Raumklimasimulation; beide können mit am Fraunhofer ISE entwickelten Werkzeugen dynamisch gekoppelt werden [2].
Im Tagesbetrieb versorgt eine Abluftanlage die Büros mit einem Grundlüftung (1-facher Luftwechsel). Die Außenluft strömt über Spalte in den Rahmenprofilen der Oberlichter in die Büros und via Unterdruck durch Lüftungsflügel oberhalb der Türen in den Flur. Von dort wird die Abluft zentral entnommen und die enthaltene Wärme der Wärmerückgewinnung der Labore zugeführt. Ziel ist die Verbesserung der Luftqualität in den dicht belegten Büros. Das realisierte Anlagenkonzept minimiert den dafür erforderlichen Aufwand mit Kompromissen sowohl beim Schallschutz zwischen Büros und Fluren als auch bei der Sicherheit eines definierten Luftwechsels gegenüber Winddruckänderungen am Bauwerk. Im nächtlichen Betrieb mit 4-fachem Luftwechsel sorgt die Abluftanlage in Verbindung mit den frei liegenden Stahlbetondecken für die Entwärmung des Gebäudes im Sommer. Dazu werden die Oberlichter manuell geöffnet. Erst der Verzicht auf motorisch bediente Fenster machte die Investitionskosten für die Nachtlüftung vertretbar. Überzeugt die Wirkung in der Praxis, werden die Nutzer das System auch entsprechend bedienen. Von Messungen und Nutzerbefragungen werden wertvolle Ergebnisse erwartet [4].
Im Rahmen der Produktentwicklung mit der Industrie besitzen einige Büros einen neu entwickelten Gipsputz an Decke und Seitenwänden. Die Wärmekapazität wird durch Beimischung von mikroverkapseltem Phasenwechselmaterial deutlich erhöht [3]. Damit kann die Wirkung bzw. der Einsatzbereich der passiven Kühlung zukünftig erweitert werden.
Ein Luft-/Erdregister zur Kühlung und Vorwärmung der Zuluft ist zusätzliches Element der Lüftung des Kopfgebäudes. Seminarraum, Küche und Kantine sind Räume mit erhöhtem Wärmeanfall und Lüftungsbedarf. Das zentrale Atrium ist funktional als Zuluftraum für die umliegenden Büros einbezogen. Als Verkehrsfläche erlaubt das Atrium eine hohe Temperaturtoleranz bis hinunter zu winterlichen 15°C. Das Erdregister für einen Durchsatz von 9.000 m³/h liegt kostengünstig im Arbeitsraum der Ausschachtung für das 2. UG der 120 m langen Magistrale. Es besteht aus 7 PE-Rohren mit 250 mm Durchmesser [5].
Die Magistrale erhält als thermischer Pufferraum keinerlei Heizung oder aktive Lüftung. Wiederum wurde die größere Komforttoleranz einer Verkehrsfläche in enger Abstimmung mit dem Bauherrn zur Senkung der Investitionskosten genutzt. Voraussetzung ist die hohe thermische Qualität der Fassadenkonstruktion (UV=0,9 W/m²K, minimaler Rahmenanteil). Der sommerliche Sonnenschutz für die vollverglasten Flächen entfällt zugunsten einer freien Auftriebslüftung mit großen Lüftungsklappen. Kostenneutrales Mittel zur Senkung der sommerlichen Wärmelast ist der seitenverkehrte Einbau der Wärmeschutzverglasungen; ihr Energiedurchlass nimmt so um 15% ab.

Gutes Licht für hohe Arbeitsplatzqualität

Angenehmes Tageslicht für die (Abbildungschirm-) Arbeitsplätze war bereits wesentliches Kriterium für die Auswahl des Entwurfs: Die Flügelstruktur bewirkt günstige Raumtiefen, die gewählte Ausrichtung minimiert die wegen ganzjährig tiefem Sonnenstand ungünstigen Ost- und Westfassaden (Blendgefahr bzw. mangelhafter Ausblick wegen ständig geschlossenem Blendschutz). Aus der Kombination von Labors und Büros auf einem Geschoß folgen Raumhöhen von 3,3 m. Verbunden mit Raumtiefen von 5 m ist das Raumpotential für gute Tageslichtnutzung hoch.
Im Dialog von Architekt und Fachingenieuren entstand ein Fassadentyp mit vier Segmenten: Brüstung, Fenster, Paneel, Oberlicht. Das Oberlicht ist deckenbündig, um Licht möglichst hoch einfallen zu lassen. Angesichts der großen Raumhöhe reduziert das Paneel die sommerliche Wärmelast gegenüber einer Ganzglaslösung wesentlich bei zugleich immer noch hohem Tageslichtangebot. Sonnenschutz gewährleistet eine durchgehende Außenjalousie mit zweigeteilter Bedienung: Ist die Jalousie ganz heruntergefahren, schließen die Lamellen vor dem Fenster, während sie im Bereich des Oberlichts in waagerechter Stellung verbleiben. Als nachteilig erweist sich nach der Fertigstellung die große Fassadentiefe, vor allem durch gestalterische Integration der Sonnenschutzanlagen: Der Lichteinfall wird durch den reduzierten Einfallswinkelbereich mehr als ursprünglich vorgesehen reduziert.
Die Ergebnisse der Lichtsimulationen zeigten, dass die tageslichtangepasste Dimmung der Beleuchtung angesichts des hohen Tageslichtangebotes keine hohen Einsparungen erschließen kann. Das abgestimmte, nutzungsflexible Kunstlichtkonzept lautet: Grundbeleuchtung durch je eine indirekt strahlende Stehleuchte pro Büro, deren Stromkreis bei ausreichender Außenhelligkeit zentral abgeschaltet wird; Arbeitsplatzbeleuchtung durch eine individuelle Tischleuchte. In Summe beträgt die installierte elektrische Leitung 8 W/m². Für die Bereiche mit ungünstigeren Tageslichtverhältnissen enthält die Tischleuchte ein Modul zur präsenzgesteuerten Abschaltung und tageslichtgeregelten Dimmung. Kosten für eine Lichtsteuerung treten damit nur dort auf, wo sie amortisierbar sind. Nach Optimierung der Lichtplanung ist der jährliche Stromverbrauch des (nicht optimierten) Telephons pro Arbeitsplatz heute in annähernd der gleichen Größenordnung wie der der Beleuchtung!
In Teilen des Gebäudes werden 2002 weltweit erstmalig die in der Transparenz schaltbaren Fenster auf der Basis gaschromer Scheiben eingesetzt, ein Resultat der Forschungskooperation des Fraunhofer ISE mit der Glasindustrie [6].

Eine zukunftsfähige Energieversorgung

Wegen des ganzjährig hohen elektrischen Energiebedarfs von Reinraum, Labor- und Produktionsstätten (u.a. elektr. Diffusionsöfen mit 300 kW elektrischer Anschlussleistung) ist die Eigenstromerzeugung via Blockheizkraftwerk das naheliegende Konzept. Voraussetzung ist, dass es gelingt, die ganzjährige Nutzung der Abwärme sicherzustellen. Erreicht wird dies durch die Kombination von zwei gasbetriebenen BHKW´s mit einer Absorptionskältemaschine zum Kraft/Wärme/Kälte-Verbund (Abbildung 4).

Abbildung 4: Schematische Darstellung und Kenndaten der Energieversorgung (AKM: Absorptionskältemaschine, KKM: Kompressionskältemaschine, PV: Photovoltaik)

  Strom Wärme Kälte Fläche
 
kW
kW
kW
BHKW
230
370
-
-
Kessel
-
690
-
-
AKM
-
-
350
-
KKM
-
-
780
-
PV
21
-
-
200
Kollektor
-
-
-
20

Eine Kompressionskältemaschine und ein Gaskessel unterstützen das System zur Leistungsanpassung. Wirtschaftlichkeit wird trotz günstiger Voraussetzungen erst durch den hohen Stellenwert einer ausfallsicheren Stromversorgung erreicht: Die BHKW´s arbeiten bei Netzausfall als Notstromsystem und verringert die damit verbundenen Investitionen. Trotz ökologischer Vorteile läßt die derzeit gültige Tarifstruktur für Strom und Gas den Nachtbetrieb des BHKW aus wirtschaftlichen Gründen eigentlich nicht zu, so dass in Summe mit nur 4.500 jährlichen Betriebsstunden gerechnet werden müßte. Mit Nachtbetrieb sind fast 6.000 Betriebsstunden möglich. Die Investitionskosten sind fast doppelt so hoch wie diejenigen einer konventionellen Versorgung. Durch die 15% geringeren Verbrauchskosten sind die Jahreskosten der Energieversorgung jedoch günstiger. Als Amortisationszeit werden 8 Jahre erwartet. Als Option ist danach die Umrüstung oder Ergänzung durch eine mit Erdgas betriebene Brennstoffzelle vorgesehen.
Die solaren Komponenten der Energieversorgung sind 20 m² Flachkollektoren auf dem Dach des Kopfbaus zur zentralen Warmwasserbereitung der Kantine und Solarstromanlagen unterschiedlicher Bauart mit einer Spitzenleistung von 21 kWp. 70 m² Solarzellen befinden sich im Wärmeschutzglas als südlicher Teil der Sheddachkonstruktion für das Atrium und 30 m² in der Glasfassade am südlichen Ende der Magistrale. Die Module übernehmen neben dem Wärmeschutz (U=1,1 W/m²K) auch die Sonnenschutzfunktion (g=0,25). Die Planung erfordert dazu eine besonders intensive Abstimmung und Abwägung zwischen Anlagenertrag, Tageslichtangebot und sommerlichem Raumklima.
Ziel des Konzeptes aus Energieeinsparung und effizienter Energieversorgung ist, dass der gesamte Primärenergiebedarf trotz wesentlicher Aufstockung in Größe, Ausstattung und Funktionalität der Labor und Produktionsstätten sinkt. Dies wird im wesentlich durch den Kraft-/Wärme-/Kälteverbund erreicht, da der Stromverbrauch der Geräteausstattung und der daraus resultierender Prozesskältebedarf die Energiebilanz dominieren. Eine alleinige Betrachtung der Bürobereiche des Gebäudes zeigt eine 40%ige Reduktion des Primärenergieeinsatzes gegenüber einer konventionellen Planung; das Primärenergieäquivalent des Ertrags der installierten Solarstromanlagen deckt annähernd 30% dieses Bedarfs.

Fazit

Institutsgebäude für die Forschung sind durch umfangreiche Geräteausstattung und hohe Ansprüche an das Raumklima in Laboren hohe Energieverbraucher. Ihnen das abzugewöhnen ist weniger eine Frage von Architektur und Gebäudehülle als die einer der energiekritischen Prüfung jeder einzelnen Gerätebeschaffung und einer umsichtigen Betriebsweise der Anlagen. Das vorgestellte Gebäudekonzept motiviert dazu, weil es gebäude- und versorgungstechnisch vorAbbildunglich ist. VorAbbildunglich deshalb, weil es ganzheitlich den vielfältigen Anforderungen gerecht werden kann und dabei die Kosten nicht aus dem Blick verliert. Die Bauwerkskosten liegen mit knapp 750 DM/m³ bzw. 3.500 DM/m²NGF (KG 300/400, brutto) im üblichen Rahmen anderer Institutsbauten der Fraunhofer-Gesellschaft mit vergleichbarer Nutzung. Auf diese Weise ist Solares Bauen heute selbstverständlich und nicht mehr spektakulär, weder von den Kosten, noch von der Technik, noch von der Architektursprache.

Dank

Die Planung und die zukünftige Evaluierung des Gebäudes fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BMWi im Rahmen des Programms Solaroptimiertes Bauen [7,8]. Über das Förderprogramm, die realisierten Gebäude und deren Ergebnisse informiert das Internet unter http://www.solarbau.de.

Referenzen
[1] RELAB-Energieeinsparung in Laboratorien durch Reduzierung der Luftströme, Hrsgb: Universität Stuttgart, IKE, 1998
[2] Reinhart, Chr., RADIANCE - Jahressimulationen des Tageslichtangebots in gebäuden: Ein Raytracer, viele Ergebnisse, 6. Symposium Innovative Lichttechnik in Gebäuden, Staffelstein, 2000
[3] Zimmermann, M.: Handbuch der Passiven Kühlung, Dübendorf, CH, 1999
[4] Schossig, P., Henning, H.-M., Raicu, A.: Mikroverkapselte Phasenwechselmaterialien in Wandverbundsystemen, 11. Symposium Thermische Solarenergienutzung, Staffelstein, 2001
[5] Pfafferot, J., Gerber, A., Herkel, S.: Erdwärmetauscher zur Luftkonditiuonierung, Gesundheitsingenier, 119/4, 1998
[6] Gombert, A. et. al.: Innovative Verglasungen für hohe solare Gewinne und Tageslichtnutzung, 5. Symposium Innovative Lichttechnik in Gebäuden, Staffelstein, 1999
[7] Energieeffizienz und Solarenergienutzung im Nichtwohnungsbau - Konzepte und Bauten, Journal, Fraunhofer ISE, 2001, Bezug via Internet unter http://bine.fiz-karlsruhe.de
[8] Voss, K.: Schlanke Gebäude - Hohe Arbeitsplatzqualität bei geringem Energieverbrauch, Energieeffizientes Bauen, Heft 3, 2001

 

*) Dr. Karsten Voss, Gruppenleiter Solares Bauen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg. Das Fraunhofer ISE unterstützt seit vielen Jahren die Planung von Gebäuden durch Konzepte, Simulationsrechnungen, Messungen und Monitoring. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! [^]

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2002-03: Passivhäuser

Planung und Qualitätssicherung

Bei der Planung einer Lüftungsanlage sind entsprechend dem steigenden Detaillierungsgrad in der Planung verschiedene Festsetzungen zu treffen.
Im Rahmen der ersten Planungsstufe müssen zunächst die gebäudespezifischen Gegebenheiten sowie die bewohnerspezifischen Anforderungen an die haustechnische Planung geklärt werden.

Planungsgrundsätze für Wohnungs-Lüftungsanlagen

Von Norbert Stärz*

Für die Definition von Zuluft- (Wohn- und Schlafträume) und Ablufträumen (Küchen, Bäder, Abstellräume), sowie Überströmzonen (Flure) ist eine möglichst klar strukturierte Anordnung der Räume anzustreben. Neben diesen Räumen, die in die Luftführung eingebunden sind, können bestimmte Räume bewusst aus der Luftführung herausgenommen werden, wie zum Beispiel ein Windfang, der tatsächlich einen Pufferraum darstellen sollte.

Nennvolumenstrom

Bei der Festlegung des Nennvolumenstroms sind folgende vier Hygienekriterien zu beachten: Erstens ist aus Luftqualitätsgründen (CO2-Grenzwert) für Daeueraufenthaltsräume, wie z. B. Schlafräume, pro PErson ein Volumenstrom von 20 m³/h erforderlich. Nach gültiger Norm (DIN 1946) wir je Person 30 m³/h Zuluft gefordert. Dies gilt entsprechend der Bewohnerzahl respektive der Schlafplätze auf das Gebäude bezogen. Weiters soll der auf das Gebäudeinnenvolumen bezogene Luftwechsel einen Wert von 0,3 l/h nicht unterschreiten, um eine Schadstoffreduktion zu gewährleisten. Schließlich ist ein Volumenstrom für die Ablufträume von 60 m³/h für Kücen, 40 m³/h für Bäder und 20 m³/h für WC's/Abstellräume vorzusehen (Geruch/Schadstoffabführung).
In aller Regel lassen sich die Anforderungen nicht in Übereinstimmung bringen, sodass der Planer eine Abwägung treffen muss. Diese sollte primär auf einen möglichst kleinen Volumenstrom ausgerichtet sein. Insgesamt ist die Ausgeglichenheit zweischen Frisch- und Fortluftvolumenstrom für die betrachtete Nutzeinheit einzuhalten.
Bereits jetzt kann geprüft werden, ob die Luftmenge zur Beheizung ausreichend ist: Je m³ Zuluft kann eine Wärmeleistung von ca. 10W eingebracht werden, d. h., wenn die nach den Hygienekriterien eingebrachte Zuluftmenge etwa der Energiebezugsfläche entspricht, ist eine Beheizung mit der Zuluft in der Regel möglich.

Aufstellung des Lüftungsgerätes

Um Wärmeverluste gering zu halten, ist die Aufstellung eines Lüftungsgerätes innerhalb der thermischen Gebäudehülle empfehlenswert. Zu beachten ist vo allem die Anordnung der Frischluft- bzw. der Fortluftleitung im Gebäude mit einer möglichst kurzen, gedämmten Strecke. Zwischen Frischluftansaugung und Fortluftblasung sollte ein Abstand von mindestens 1,5 m eingehalten werden, damit ein Wiederansaugen der Fortluft durch eine Kurzschluss unmöglich ist.
Ansaug- und ausblasöffnung einer Lüftungsanlage sollten- zur Vermeidung unterschiedlicher Winddruckverhältnisse auf die Öffnungen - immer in die gleiche Windrichtung zeigen bzw. an der gleichen Fassadenseite liegen.

Zentralgerät

Je nach Bauart des Wärmetauschers (WT) werden unterschiedliche Wärmebereitstellungsgrade erreicht (ca. 65% beim Kreuzstrom-WT, ca. 75% beim Kreu-Gegenstrom-WT, ca. 80% beim Platten-Gegenstrom-WT und ca. 90% beimm Kanal-Gegenstrom-WT). Wesentlich für die Höhe der Wärmebereitstellung des Gerätes ist die Gehäusedämmung, die Führung der Luftströme, die Ausbildung der Luftkanäle und natürlich die Größe der wärmetauschenden Fläche. Kleine, kompakte Geräte bieten sicherlich Vorteile bei der Positionierung im Gebäude, weisen in der Regel jedoch nicht die erforderliche energetische Qualität auf.
Durch die Güte des Wärmetauschers wird die Zulufttemperatur entscheidend beieinflusst. Bei bekannter Rückwärmezahl lässt sich diese aus der Abluft- und der Außentemperatur berechnung (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Zulufttemperatur bei Wärmetauschern mit verschiedenen Rückwärmzahlen, (tAußen = -10°C, tAbluft = 20°C)

Eine Zulufttemperatur nach der Wärmerückgewinnung (WRG) von 14°C sollte zur Vermeidung von Zugluft nicht unterschritten werden.

Erdreichwärmetauscher

Ist ein Erdreichwärmetauscher (EWT) gewünscht, so ist anhand der örtlichen Gegebenheiten (Bodenart, Grundstücksgrenzen) zu klären, ob eine Verlegung möglcih bzw. sinnvoll ist. Im Rahmen einer Berechnung (z.B. Programm PH-Luft des PHI-Darmstadt) wird anschließend die Länge hinsichtlich Wirkungsgrad, Austrittstemperatur sowie Druckverlust optimiert.
Die Bodenart beeinflusst die Wirksamkeit des EWT erheblich. Bei ansonsten gleichen Bedingungen differiert die minimale Austrittstemperatur um ca. 5 Kelvin, wien in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Vergleich der Austrittstemperaturen aus einem Erdreichweärmetauscher bei verschiedenen Bodenarten und sonst gleichen Randbedingungen (Volumenstrom, Querschnitt, Verlegelänge)

Am Beispiel der Berechnungsergebnisse eines Einfamilienhauses ist in Abbildung 3 gezeigt, wie sich der Wärmebereitstellungsgrad des Lüftungsgerätes und ein EWT auf den Heizwärmebedar auswirken. Durch den Einsatz eines Kreuz-Gegenstrom-WT ohne Erdreichwärmetauscher lässt sich der Heizwärmebedarf von ca. 37 kWh/m²a um mehr als die Hälfte auf ca. 16,56kWh/m²a reduzieren. Eine Unterschreitung der 15kWh/m²a Grenze für Passivhäuser ist bei dem hier ausgewählten Gebäude allderings erst in kombination mit einem EWT erreichbar. Eine weitere Reduktion ergibt sich bei Einsatz eines Kanal-Gegenstrom-WT, ein zusätzlicher Erdreichwärmetauscher erbring dann nur eine geringe Zusatzeinsparung.

Abbildung 3: Einfluss der Wärmerückgewinnungsgüte des Lüftungsgerätes und eines Erdwärmetauschers auf den Heizwärmebedarf eines Einfamilienhauses

Im Rahmen der Vorplanung ist es daher sinnvoll, in Zusammenarbeit mit dem Architekt die Bauteilaufbauten (U-Werte) und ide Güte der Wärmerückgewinnung auf der Basis einer Enerigebilanzberechnung aufeinander abzustimmen.

Änderungen an Komponenten

Lüftungsauslässe für die Zuluft müssen so angebracht werdne, dass eine Verteilung im geamten Raum gewährleistet ist. Dies ist vor allem bei größeren Räumen nur durch dne Einsatz mehrerer Ventile und sogenannanter Weitwurfdüsen erreichbar. Die Luftmenge sollte je nach Auslass 35-40 m³/h nicht überschreiten, da sonst höhere Eigenschallerzeugung sowei Druckverluste in Kauf zu nehmen sind.
Die Luftabsaugung muss ebenfalls so angeordnet werden, dass eine Durchströmung des Raumes erfolgt. Bis zu 60m³/h können über ein Element abgeführt werden.
Der Planungsgrundsatz für die Leistungsführung lautet aus energetischen und ökonomischen Gründen, lange Rohrwege zu vermeiden.

Luftfilter

Filter dienen zur Verbesserung der Luftqualität und zur Veremeidung von Verschmutzungen des Wärmetauschers, der Ventilatoren und des Kanalnetzes. Bei vielen Wärmerückgewinnungsgeräten sind Frischlusft- und Abluftfilter der Klasse G4 im Gerät integriert. Sie dienen in erster Linie zum Schutz der Anlagenteile. Allergieauslösende Stoffe wie Pollenteile und Sporen können mit dieser Filterklasse kaum herausgefiltert werden. Daher ist zur Verbesserung der Luftqualität der Einbau eines Filters mindestens der Klasse F7 zu empfehlen. In stark belasteten Räumen wie z. B. der Küche ist zusätzlich ein Abluftelement mit Fettfangfilter einzubauen, um eine Verschmutzung des Kanalnetzes zu vermeiden.

Schalldämper

Schalldämpfer dienen zur Reduzierung der Ventilatorgeräusche und zur Schalldämpfung der Räume untereinander (Telefonieschall). In der Regel bestehen sie aus einem Außenrohr und einem perforierten Innenrohr. Der Zwischenraum ist mit Mineralwolle, Schaumstoff oder anderen schalldämpfenden Materialien ausgefüllt, und zum Luftstrom mit einem verdichteten Vlies oder einer Kunststofffolie abgedeckt. Die üblichen Packungsdichten betragen 25 oder 50 mm, die Baulängen liegen bei 50 bis 150 cm.
Neben den durch die Schalldämpfer erreichbaren Schallpegelreduzierungen ist auch die Einfügungsdämpfung der Auslässe zu berücksichtigen.

Leiungen

kunststoffrohrleitungen werden normalerweise für den Erdreichwärmetauscher eingesetzt. Zu Anwendung im Gebäude empfehlen sich starre Wickelfalzrohrleitungen und passende Formteile in verschiedenen Bauformen (rund, oval). Wegen ihrer geringen Oberflächenrauhigkeit bleiben die Druckverluste gering. Flexible Rohleitungen sollten nicht oder nur für sehr kurze Strecken eingesetzt werden. Der Druckverlust der Rohrleitungen ist bei den verschiedenen Systemen sehr unterschiedlich: Bei kleiner Nennweite mit geringem Volumenstrom ist der Druckverlust eines Rechteckkanals etwa dreimal so hoch wie der eines Rundrohres; bei größere Nennweite immer noch doppelt so hoch.
Der Druckverlust von Formstücken ist deutlich höher als der der Rohrleitung. ein Ziel der Planung muss somit, neben der generellen Forderung nach kurzen Rohleitungenswegen, die Vermeidung von Formstücken sein.

Heizregister

Bei der Auslegung des Heizregisters ist neben dem Luftseitigen Strömungswiderstand vor allem auch die Wärmeleistung bei den gegebenen heizseitigen Anbindungen zu beachten. Die korrekte Auslegung erfolgt mit dne technischen analgendaten Luftvolumenstrom, erforderliche Heizleistung, Zulufteintrittstemperatur nach der Wärmrückgewinnung und Wassereintrittstemperatur.
Wichtig ist die wärmegedämmte ausführung des Heizregisters, nach Möglichkeit bereits durch den Hersteller. Eine nachträgliche Wärmedämmung ist nur mit größerem Aufwand realisierbar.

Stromeffizienz

Der Stromverbrauch der Anlage ist von hoher Bedeutung für die Enerigeeffizienz der Anlage. mit einer Stromeffizienzzahl von 0,4W/(m³/h) ergibt sich bei 1200m³ geförderte Luft pro Stunde eine Leistungsaufnahem für Zu- und Abluftventilator einschließlich Steuerung von 50 Watt. Der Wärmetauscher mit 75% Wärmebereitstellungsgrad holt aus der Abluft bei -10°C Außentemperatur und einem Volumenstrom von 120 m³/h ca. 920 W zurück. Das Verhältnis zurückgewonnene Wärme zu eingesetztem Strom (Arbeitszahl) liegt somit etwa bei 17. Die Jahresarbeitszahl gut geplanter und ausgeführter anlagen liegt bie 10; zum Vergleich: Wärmepumpenanlagen erreichen Jahresarbeitszahlen zwischen 3 und 4. Durch entsprechende Auswahl geeigneter Komponenten kann die Stromeffizienzzahl von 0,4 ohne wieteres erreicht werden.

Zusammenfassung

Das passivhausgeeignete Lüftungsgerät weist einen Wärmebereitstellungsgrad von mindestens 75% auf, dies sichert eine hohen Behaglichkeit im wohnraum und dne niedrigen Heizwärmebedarf. In einer frühzeitigen Abstimmung zwischen baulichenm und technischem Standard, im Sinne einer integralen Planung, kann ein energetisches und finanzielles Optimum erreicht werden.

*) Dipl.-Ing. Norbert Stärz ist Inhaber des Ing.-Büros inPlan in Pfundstadt, Deutschland Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! [^]

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