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Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007 Prof. Dr. Harald Krause 27.02.2007/ 1

Passivhäuser in Holzbauweise:Konzepte – Beispiele - Erfahrungen

Raab Karcher Holzrahmenbautag 2007

Prof. Dr. rer. nat. Harald KrauseFakultät für Allgemeinwissenschaften

Bauphysik und Gebäudetechnik


Gliederung

Das Passivhauskonzept

Wandaufbauten im Vergleich

Wärmebrücken (k)ein Problem ?

Beispiele:

Die Solar-Pelletslösung

Die Solar-Stückholzlösung

Die Wärmepumpenlösung

Die Strom-“Lösung“

Sonstige Erfahrungen

Fazit


1: Kompakte Form A/V

2: Umlaufende WärmedämmungU-Werte: < 0,12 W/(m²K)Südausrichtung

3-Scheiben Glas

3: Luftdichte Hüllen50 < 0,6 h-1

Abluft

Zuluft

Luft-Luft Wärmetauscher

Frischluft

Fortluft

Funktionsweise


Maximal zulässiger Jahresheizwärmebedarf von 15 kWh/(m²a)

Maximale Heizlast 10 W/m²(nur dann Frischluftheizung möglich)

Maximale Undichtheit: n50 = 0,6 h-1

Wärmebrückenfreiheit Ψ ≤ 0,01 W/(mK)

Primärenergiebedarf ≤ 120 kWh/(m²a), inkl. Haushaltsstrom

Wichtige Kennwerte


WandaufbautenWärmebrücken


Wandaufbau Passivhaus mit KVH

39 cm

0,04522Holzfaserplatte5


0,13

0,13

0,21

Rahmen

KVH

Fichte

Rahmen ca. 10%

FeldFeld

Wandaufbau U ≈ 0,11 W/(m²K)

Wärmeleitfähigkeit in W/mKDicke

in mm

Bauteil

200

15

60

15

0,035Faser-

dämmstoff4

0,13OSB3

0,040Faser-

dämmstoff2

0,21Gipskarton1


Wandaufbau Passivhaus mit KVH

Überdämmung der Ständer entscheidend

gute Übereinstimmung mit U-Wert Berechnung nach DIN 6946

Überprüfung mit Finite-ElementProgramm


Wandaufbau Passivhaus mit Stegträger

43 cm


0,13

0,13

0,21

Rahmen

Stegträger

Fichte

Rahmen ca. 10%

FeldFeld

Wandaufbau U ≈ 0,11 W/(m²K)

Wärmeleitfähigkeit in W/mKDicke

in mm

Bauteil

320

15

60

15

0,040Zellulose4

0,13OSB3

0,040Zellulose2

0,21Gipskarton1


Wandaufbau Passivhaus Stegträger

Überdämmung der Ständer nicht so wichtig

„richtige“ Wärmeleitfähigkeit des Stegs verwenden !

gute Übereinstimmung mit U-Wert Berechnung nach DIN 6946

Überprüfung mit Finite-ElementProgramm


AW-Decke0,01 / 0,02

AW-Decke-0,05 / 0,4

IW-Decke0,01 / 0,2

AW-Dach-0,06 / 0,05

First -0,06 / 0AW-Fenster0,0 / 0,1

AW-Ecke-0,06

Wärmebrücken optimiert / schlecht


Allgemeinere Definition:

Eine Wärmebrücke entsteht dort, wozwei Bauteile mit näherungsweiseermittelten 1-dimensionalen U-Werten zusammengefügt werden.

Der ψ-Wert ist ergibt sich somit aus derDifferenz des 1-dimensional “näherungsweise” ermitteltenWärmestroms und des 2-dimensional ermittelten Wärmestroms.

s1

s2

Ermittlung der ψ-Werte


Außenwandecke

Holzstegträger

Ψ = -0,06 W/(mK)

Außenwandecke Holzbau


Außenwand-Decke Holzbau

Deckeneinbindung

Holzstegträger

Ψ = 0,014 W/(mK)


Außenwand-Innenwand

Ψ ≈ 0 W/(mK)

Außenwand Innenwand Holzbau


Innenwand-Bodenplatte Holzbau

Innenwand-BodenplatteΨ = 0,014 W/(mK)


Fazit

KVH und Stegträger sind machbar

U-Werte nach DIN EN 6946 völlig ausreichend

„richtige“ Wärmeleitfähigkeiten einsetzen:nur noch Bemessungswerte (WLG oder Rechenwerte gibt es nicht mehr)bei Stegträgern erhöhtes λ in Faserrichtung berücksichtigen

Wärmebrücken im Holzbau in Summe fürs ganze Gebäude ≈ 0 W/mK machbar!

Wärmebrückenkataloge für Holzbausysteme


Beispiel 1Die Solar-Pellets-Lösung


Samerberg

Einfamilienhaus Samerberg ca. 220m² inkl. Büro

Holzständerbau, Steinwolle- und Holzfaserdämmung

Heizung: Holzpelletofen

13 m² Solaranlage für Heizung und Warmwasser, 3,42 kWp Fotovoltaik


Samerberg

Pelletsofen- Einbauvariante

2 bis 10 kW

automatische Zündung

20% Energie direkt in den Raum

Vorratsbehälter 30 bis 50kg


Holzpellets - Anlagenschema


Holzpellets und Solar


Energieverbrauch

Energieverbrauch 2005/2006

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Monat

kWh

pro

Mon

at

Pelletsverbrauch in kWh 2005 1575 1500 600 150 0 0 0 0 0 75 900 1500

Solarertrag in kWh 2005 125 100 325 433 533 436 548 309 291 231 88 27

Pelletsverbauch in kWh 2006 1575 975 900 225 0 0 0 0 0 0 725 850

Solarertrag in kWh 2006 71 89 209 329 360 402 334 295 324 210 97 99

JanuarFebrua

rMärz April Mai Juni Juli August Sept.

Oktober

November

Dezember

Verbrauch Pellets pro Jahr für 218 m² beheizte Fläche:projektiert: 1.200 kggemessen 2005: 1.260 kggemessen 2006: 1.050 kg

Deckungsanteil Solar: 35%


Beispiel Passivhausfenster

www.optiwin.at


Beispiele für Einbau: Holzbau


Beispiele für Einbau: Holzbau


Fazit

„einfachere“ Passivhausfenster:haben sich bewährt

geringere Ansichtbreiten sind ansprechender

solare Mehrgewinne kompensieren schlechteren U-Wert

Pelletsprimärofen:Geräusche können stören, Kunden darauf hinweisen

Überhitzung durch geeignete Regelstrategie vermeidbar

Sole-Erdreichwärmetauscher:problemlos und effizient

inzwischen fertige Lösungen auf dem Markt

Sommer:durch automatische Verschattung und Nachtlüftung immer < 25°C


Beispiel 2Die Solar-Stückholz-Lösung


Oberaudorf

EinfamilienhausOberaudorf

Holzständerbau, Zellulosedämmung

Heizung: Stückholz-Kaminofen

Solaranlage fürWarmwasser


Oberaudorf

Stückholzofen

Leistung 5 bis 10 kW

Wirkungsgrad bis 80%

30% Energie direkt an Raum

www.rika.at


Stückholz


Fazit

Stückholzofen:geringe Wärmeabgabe an den Aufstellraum

Verbrauch ca. 2-3 Raummeter pro Jahr (ca. 2500-4000 kWh/a)

kurze Anheizzeiten, da geringes Wasservolumen

Überhitzung im Vergleich zu Kachelofenlösung wesentlich reduziert

Arbeitsanfall durch Anheizen und Reinigung

bisher keine elektrische Nachheizung nötig, d.h. Solaranlage deckt

Warmwasserbedarf von April bis Oktober, Schichtenspeicher

empfehlenswert !

keine Lösung für jedermann !


Beispiel 3Die Wärmepumpen-Lösung


Wolfratshausen

Einfamilienhaus Wolfratshausen 200m²

Holzständerbau (FJI), Zellulosedämmung

Heizung: Kompaktaggregat

Solaranlage für Warmwasser


Kompaktaggregat

drexel & weiss


Kompaktaggregat

drexel & weiss


Fazit

Kompaktaggregat:Aerex BM, 220 m³/h, ca. 1,8 kW Heizleistung

300 l WW-Speicher mit Solaranlage

Erfahrungen im Betriebproblemlose Funktion, lediglich Filterwechsel

Verbrauch für Heizung-Lüftung-Warmwasser ca. 2000 kWh/a

Luftfeuchte im Winter zwischen 40% und 50%

Sommer:durch zusätzliche Verschattung und Nachtlüftung immer < 25°C


Beispiel 4Die Strom-“Lösung“


Röthelheimpark

8 Passivhäuser ca. 140 m², Erlangen Röthelheimpark

Holzständerbau mit Zellulosedämmung

Heizung: Pelletofen, elektrisch

Solaranlage zur Warmwasserbereitung

Auftraggeber: Hans Mauss KG


Röthelheimpark


Röthelheimpark


Röthelheimpark


Direktelektrisch


Fazit

Direktelektrischgeringe Investitionskosten

Stromverbrauch nahe an den projektierten Werten

300 l WW-Speicher mit Solaranlage

primärenergetisch schlecht

Verbrauchskosten ca. wie bei KfW60 mit Gasheizung

Erfahrungen im Betriebproblemlose Funktion, lediglich Filterwechsel

Verbrauch für Heizung-Lüftung-Warmwasser ca. 4500 kWh/a

kaum Leistungsreserven

Sommer:durch zusätzliche Verschattung und Nachtlüftung immer < 25°C


End- Primärenergie

Endenergie Primärenergie

Nutzung Transport Umwandlung Gewinnung

ST

RO

MF

OS

SIL

HT

Qw

Qs

Qi

HV

Qh

= Heizenergie


Vergleich Primärenergie

0

10

20

30

40

50

60

70

80

EndenergieWW+Heizung

EndenergieHilfsenergie

Endenergiegesamt

Primärenergie

kWh

/(m

²a)

1: direkt elektrisch

2: Kompaktaggregat

3: Pelletsheizung


Fazit

Erfahrungen aus ca. 30 ProjektenBewohner mit dem Passivhaus rundum zufrieden

integrale Planung und Information des Bauherren unumgänglich

bei Pellets u. Stückholz anfänglich Probleme mit Überhitzung, Grundriss

und Regelung muss passen

Bei elektrisch und Kompaktgerät „Panik“ bei Einzug, da nicht warm genug

(2 Tage später alles o.k.)

direktelektrisch nicht empfehlenswert, Bewohner „kleben“ am Stromzähler

(auch wenn vorher alles erklärt wurde), ökologisch sowieso unsinnig

im Sommer durch möglichst automatische Verschattung und Nachtlüftung

immer < 25°C

Raumlufttemperaturen: 21 bis 22°C

Nachteil: Passivhaus-Bewohner fühlen sich unwohl, wenn sie woanders zu

Besuch sind !


Ende

Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit

Let´s go passive

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