passivhäuser

 

Heizkosten


Passivhaus
Unser Passivhaus ist ein erstes Passivhaus in Polen mit einem Zertifikat vom Passivhaus Institut in Darmstadt. Das Haus wurde ausgezeichnet isoliert und bestand positiv die Dichtheitsprüfung, es wurde gründlich von den Spezialisten im Bereich der Passivhausprojektierung überprüft.
Das Haus ist durch die unten erwähnten Parameter charakterisiert:

  • Haus mit einer Fläche von 120m2 und einer Kubatur von 320m3, errichtetes bei Tarnowskie Góry (Tarnowitz),
  • Eine ungünstige, geografische, südöstliche Ausrichtung, hohe Beschattung der umliegenden Gebäuden, große Abweichung von Süden
  • Ein, ständig von fünf Personen bewohntes Haus

Im Hause wurde verwendet:

  • Wärmepumpe NEURA EUROPA 5kW mit einem Flächenwärmetauscher,
  • Fußbodenheizung für die ganze Fläche,
  • Mechanische Lüftung PAUL 300 NOVUS,
  • Holzfenster, mit 3-facher Verglasung Sokółka GOLDLINE,
  • Eine durchschnittliche Temperatur der Innenräume im Winter +23oC,mit der Wärmerückgewinnung
  • Außenwände U=0,09 W/m2k,
  • Dach U=0,10 W/m2k.

Unten dargestelltes Diagramm zeigt die jährliche Kosten von C.W.U. und die Aufheizungskosten des Hauses während der kältesten Perioden (Dezember, Januar, Februar). Besonders zu erwähnen ist die Tatsache, dass die Aufheizung des Hauses nur 3 Monate arbeitete. Die Kosten der Warmwassererwärmung waren höher als die Heizkosten des Hauses.

Jährliche Heizkosten von C.O. und C.W.U. betrugen im Jahre 2011, 1125PLN PLN brutto. Das sind die Gesamtkosten, wobei die Heizkosten von C.W.U. 692PLN, und die Aufheizungskosten 433PLN betrugen. Die Kosten der Arbeit eines Wärmerückgewinnungsgeräts betrugen durch das ganze Jahr nur 80PLN/Jahr.

Schlussfolgerungen: Der Standard der Passivhäuser senkt erheblich die Unterhaltskosten. Die Kosten der zusätzlichen Beheizung sind sehr niedrig und den Wärmekomfort sehr hoch. In einem Passivhaus ist eine durchschnittliche Temperatur höher als in anderen Gebäuden, sogar den energiesparenden Gebäuden. Die Heizperiode in einem Passivhaus ist um eine Hälfte kürzer und beträgt nur 3 Monate. Das ist möglich nur bei den vorgefertigten Häusern, diese Methode garantiert den Mangel an Wärmebrücken und eine sehr hohe Dichtheit.

Dichtigkeit


Undichtigkeiten des Gebäudes verursachen u.a.:

  • bedeutsame Verschlechterung der Wärmedämmeigenschaften von Materialien, die zum Bau der Gebäudehülle dienen und somit sind auch der Grund des Heizkostenanstieges.
  • Oberflächenfeuchtigkeit von Innenräumen (Wände, Fußböden, Decken), was direkt zur Entwicklung von Schimmelpilzen führt, die zur Verschlechterung der Ästhetik beitragen und ungünstig auf die Gesund und Bequemlichkeit der Bewohner auswirken.
  • Innenfeuchtigkeit der Gebäudehülle, was zur Entwicklung von Schimmelpilzen in der Konstruktionsmaterialien führt und eine bedeutsame Verschlechterung der Festigkeit und Beständigkeit verursacht.
  • Störungen bei dem Luftwechsel in Räumen mit einer natürlichen Lüftung im Verhältnis zu Parameter, die in der Dokumentation bestimmt wurden.
  • Reduzierung der Handelseffizienz und Verlust der Möglichkeit einer wirksamen Kontrolle (Regulierung) vom Entlüftungsvorgang bei einer Installation mit Klimaanlage und Geräten zur mechanischen Lüftung, besonders verursacht aber die Wirkungsverschlechterung der Renumeration bei Installationen mit einer Wärmerückgewinnung.

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„Blower Door” Test bedeutet eine Messung und nicht Berechnung

die Durchführung des Tests ermöglicht die Informationen über realen Parameter bestimmtes Gebäudes zu gewinnen. Das Entdecken der Undichtigkeiten auf der geeigneten Bauphase ermöglicht ihre Beseitigung und somit auch die Reduzierung bis zum Minimum der mit Undichtigkeiten verbundenen Ursachen. Die Prüfung des Grades von Undichtigkeiten der Gebäude mithilfe des „Blower Door ” Tests ermöglicht, sich zu vergewissern, dass die Bedingungen zur Gewährleistung der höchsten Effizienz der Lüftungs- und Heizanlage, die zum Gewinn der höchsten, möglichen Vorteile bei den niedrigsten Betriebskosten geschaffen werden. Die Testergebnisse kann man zur weiteren Berechnungen bei der Bestimmung der Energieeffizienz von Gebäuden (Energieausweis) nutzen und zur Prüfung der Parameter von früher geplanten Lüftungsanlage. Der Test der Undichtigkeiten ist nur eine Bruchteil von einem Prozent der entstandenen Kosten hinsichtlich der gesamten finanziellen Aufwand bei einem Bauhaus und die Vorteile, die aus dem Entdecken der Unrichtigkeiten bei den Gehäusen des Hauses und aus der Möglichkeit ihrer Beseitigung hervorgehen, sind unvergleichbar höher.

„Blower Door” Test ist die Prüfung der Qualität (Genauigkeit) von Ausführung der Außengebäudehüllen hinsichtlich der Luftdurchlässigkeit (Infiltration und Ausschleusung). Die Weise, wie der Test durchgeführt wird und die Bedingungen der Richtigkeit bestimmt die Norm PN-EN 13829:2002

Während des „Blower Door” Tests,

wird mithilfe des meistens Ventilators an Stelle der Außentür (auf einem mit einer Plane bedeckten Aluminiumrahmen) so großen Unterdruck (oder Überdruck) hergestellt, dass die Luft sehr intensiv nach innen, durch alle, sogar die unsichtbare Stellen der Luftundichtigkeiten, durchdringt. Der Test hat zum Ziel die Lokalisierung des unkontrollierten Luftstromes im Gebäude und die Bestimmung des Koeffizienten n50, der den Grad der Undichtigkeit bestimmt. Der Dichtigkeitstest soll noch während der Bauarbeiten– bevor der Fertigungsarbeiten und nach der Beendigung aller Arbeiten durchgeführt werden, um die Ergebnisse zu bestätigen. Das Prüfobjekt wird einer Probe vom Unter- oder Überdruck unterzogen. Den ganzen Prozess ist vollautomatisch und die Ergebnisse der Messungen werden in einem speziellen Protokoll zusammen mit einem Dichtigkeitszertifikat (fakultativ) dargestellt. Der Grad der Dichtigkeit des Gebäudes bestimmt ein Koeffizient n50, der dargestellt, wievielmal binnen einer Stunde zum vollen Luftwechsel zwischen der Innen- und Außenumgebung, infolge der Luftundichtigkeiten bei einem Differenzdruck von 50 Pa, kommt. Dieser Differenzdruck entsteht infolge des Windgeschwindigkeitsdruckes von ca. 9 m/s, was Beaufort-Stärke 5 entspricht. Im Anhang 2 zur, seit dem 1. Januar 2009 gültigen Aktualisierung zur „Verordnung des Ministers für Infrastruktur aus dem 12. April 2002 über die technischen Voraussetzungen, die Gebäude und deren Lage erfüllt sollen” (WT2009), in einem Teil vom charakteristischen Titel „Wärmeschutzanforderungen und andere mit der Energieeinsparung verbundene Anforderungen” wurde bestimmt, dass „in Wohn-, kollektiven Wohngebäuden, öffentlichen Gebäuden und Produktionsgebäuden„ die undurchsichtige Außengebäudehülle, Verbindungen zwischen Gebäudehüllen und Teilen der Gebäudehülle aber auch Verbindungen zwischen Fenstern und Türrahmen hinsichtlich des Erreichens der vollen Dichtigkeit gegen Luftdurchlässigkeit projektiert und ausgeführt werden sollen. Zusätzlich empfiehlt man eine Kontrolle der Luftdichtigkeit des Gebäudes und weist auf benötigte Koeffizienten n50 hin, die entsprechend betragen: für die Gebäude mit einer natürlichen Lüftung: n50≤ 3,0 [h-1], für die Gebäude mit einer mechanischen Lüftung: n50≤ 1,5 [h-1].

ISOLIERUNG


Wärmeschutz der Außengebäudehüllen:
Laut der polnischen Vorschriften, der Koeffizient U von Außengebäudehüllen der Neubauten weniger als 0,25 W/m2K (je niedriger desto besser) betragen soll. Bei dem energiesparenden Bau empfiehlt man, dass U weniger als 0,20 W/m2K und am besten nicht mehr als 0,15W/m2K betragen soll. Die Häuser Multicomfort ermöglichen, sehr gute wärmedämmende Parameter zu erzielen, weil sie schon im Standard U=0,14 W/m2K gewähren. Für die Isolierung der Wände legen viele Faktoren zusammen:

  • Art vom Material der Wandstruktur,
  • Dicke der einzelnen Schichten,
  • thermische Eigenschaften von Materialien, die Lambda-Wert, Wärmeleitfähigkeit (je niedriger desto besser isoliert) bestimmt,
  • Genauigkeit der Ausführung.

Über eine gute Isolierung des Hauses, entscheidet deswegen nicht nur eine Dicke z.B. des Styropors aber auch seine Art. 10 cm Styropor mit einer Lambda-Wert 0,040 W/mK wird schlimmer als 10 cm Styropor mit einer Lambda-Wer t0,033 W/mK isolieren. In Häusern Multicomfort wird der "wärmste" Styropor mit einen Zusatz von Neopor und mit einer Lambda-Wert von 0,033 W/mK angewendet. Wichtig ist auch die Qualität der Ausführung von Isolierung. Je genauer das Haus isoliert wurde, desto niedrigeres Risiko, dass die Wärmebrücken vorkommen.Die Hersteller produzieren für MultiComfort einen Styropor mit speziellen Abmessungen, der sechsmal die Anzahl von Verbindungen zwischen den Platten, die eventuell die Wärmebrücken bilden könnte, verkleinert. Die Dachisolierung soll mit einer großen Genauigkeit ausgeführt werden. Die warme Luft erhebt sich und meistens ist es wärmer im Dachgeschoss als im Erdgeschoss. Eine Isolierung des Daches soll entsprechend angepasst werden. Eine minimale Schicht für die Dachisolierung beträgt 25cm. Eine Hauptisolierungsschicht mit einer Dicke von 20cm befindet sich zwischen den Dachsparren. Unter den Dachsparren ist notwendig eine zusätzliche Schicht mit einer Dicke von 5cm aus der Mineralwolle, da die Wärmebrücken, die Dachsparren entlang entstehen, verkleinert. Die Qualität der Isolierung und ihre Montage ist sehr wichtig für die Gewährleistung der Energieeinsparung oder der Passivität des Hauses.

Um die Qualität der Isolierung und der Montage zu prüfen werden die thermische Prüfungen der Häuser durchgeführt. Sie ermöglichen alle Fehler der Wärmedämmung und die Undichtigkeiten, wegen der zur Infiltration der kälten Luft kommt, zu entdecken. Meistens wird diese Prüfung im Winter durchgeführt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Inneren des Hausen und der Umgebung höchste (z.B.: 30 Grad) ist.

TECHNIK


In den Passivhäusern, dank der Begrenzung von Wärmeverlusten, Gewinnung der Wärme aus der Umgebung und Akkumulieren der Wärme in den Gebäuden verringert sich den Energieverbrauch, der für die Versicherung der komfortablen Lebensbedingungen im Innen notwendig ist. Diese Philosophie des Hausbaus verursachte, dass in einem jährlichen Bilanz des Gebäudes – nach der Berücksichtigung aller Gewinne und Verluste –man maximal 15 kWh/(m2•Jahr) Energie von außen zuführen soll. Man soll auch in Erinnerung bringen, dass bei dem traditionellen, ausgeführten und laut der aktuell gültigen Normen projektierten Bau übersteigt nicht selten der Energiebedarf 120 kWh/(m2•Jahr). Niedriger Energiebedarf bei den Passivhäusern verursacht, dass, außer den vereinzelten Fällen, eine traditionelle Zentralheizung unnötig ist. Möglich wird aber die Heizung der Räumen nur mithilfe des Lüftungssystems. Nach innen gerichteter Luftstrom der erwärmten Luft ist in der Lage, eine entsprechende Menge der Wärme zu übertragen. Keine Aufwände für Heizungssystem in der Bauphase des Passivgebäudes verursacht, dass größtenteils die erhöhte Aufwände, die sich mit einer Notwendigkeit von z.B.: viel besseren Isolationsparametern der Außengebäudehüllen verbinden, erstatten. Keine, mit dem Hydrauliksystem verbundenen Nebenkosten während der Nutzung des Gebäudes bilden die zusätzlichen Ersparnisse.

Ein Grundprinzip bei den Passivhäusern ist ein Verzicht auf der Zentralheizung, es gibt aber auch die Ausnahmen von der Regel. Die Beheizung der Räume wie WC oder Badezimmer ist nur mithilfe der Lüftung unmöglich. Diese Räume werden am Ende gelüftet. Die Luft durchfließt zuerst durch den Salon, Schlafzimmer, Korridore, Hallen usw. und deswegen wird schon kälter. Sie kann schon nicht mehr zur Erwärmung von WC oder einem Badezimmer dienen, umso mehr, dass im Fall dieser Räume eine höhere Temperatur empfohlen wird. Ausnahmsweise benutzt man nur die Heizkörper, die einen Wärmemangel ersetzen.

Bei einem Passivbau verzichtet man auf natürliche Lüftung, weil sie die hohen Wärmeverluste erzeugt. Für eine richtige Wirkung der Lüftung muss eine größere Temperaturdifferenz vorkommen – dann hat die abgenutzte Luft aus dem Gebäude eine Neigung zum Erheben und wird durch die Lüftungskanäle nach außen, ohne Möglichkeit der Wärmerückgewinnung, abgeführt. Wie schon erwähnt wurde, bei den Passivhäusern strebt man nach der Erlangung der maximalen Dichtigkeit der Außengebäudehüllen, was zum Ziel hat, eine Konvektion zwischen dem Inneren des Gebäudes und der Umgebung auszuschließen. Das ist ein nächster Grund für Verzicht auf die natürliche Belüftung. Die die nach innen, durch die Undichtigkeiten der Gebäudehüllen, durchdringende Luft „unterstützt” bei dem traditionellen Bau die Lüftung. Im Fall der Passivgebäude würden alle Undichtigkeiten einen unkontrollierten Luftwechsel und die Wärmeverluste verursachen. Zusammenfassend können wir feststellen, dass eine Lüftung bei den Passivgebäuden soll so ausgeführt werden, um:

  • die Wärmeverluste durch eine maximale Wärmerückgewinnung der abgenutzten, nach außen durchdringenden Luft zu verringern,
  • ein entsprechendes Niveau der Lüftung laut der technischen Bedingungen zu versichern,
  • Wärmeverteilung im ganzen Gebäude zu gewähren, bei der Menge, die einen Komfort den Bewohner sichern kann.

Für eine richtige Arbeit der Lüftungist ein gezielter, durch alle Zonen durchdringender Luftstrom erforderlich. Hinsichtlich des Komforts der Benutzer soll man eine entsprechende Reihenfolge der Lüftung von Räumen, die alle Bedürfnisse der Bewohner, Prozessen und der Tätigkeiten, die in jedem bestimmten Raum ausgeführt werden, berücksichtigt.

 

Bei den Passivhäusern wird die frische Luft zu einer Lüftungszentrale mithilfe der Kanälen nach der Zone zuführt, wo sich die Wohnräume (Schlafzimmer, Salon, Arbeitszimmer, eventuell andere Räume) und Speisezimmer befinden. Dann kommt diese Luft zu einer Zwischenzone, die solche Räume wie Hallen, Korridore, Küche umfasst. Die letzte Zone, wo sich die Abzüge befinden, sind die sanitären Räume (Badezimmer, Duschen, WC), die immer relativ feucht sind. Eine große Menge der Luft, die durch diese Räume durchdringt, begünstigt u.a. effektives Trocken der Wäsche oder nasser Handtücher.

Bei der mechanischen Lüftung spielt eine Hauptrolle die Zentrale oder die integrierten Lüftungszentralen, die ein Hauptelement der Luftzirkulation im Gebäude nötigt. Im Fall des Passivbaus werden unterschiedliche Lüftungszentralen, mehr der weniger ausgebaute, immer mit einem Rekuperator, der eine Wärme aus der abgenutzten Luft zurückgewinnt, verwendet. Die Zentralen können unabhängig vom System der Warmwasserbereitung funktionieren, sie können aber auch mit dem System integriert werden. Um eine bessere Wärmegewinnung in den Passivhäusern zu erzielen, wird die Lüftungszentrale meistens mit einem Erdwärmetauscher integriert.

Außer dem Rekuperator besteht die Lüftungszentrale aus Ventilatoren, Filtern und einem Elektrowärmer, der zum Heizen der Zuluft dient. Solches Gerät ist einfach bei der Produktion und billig. Ein Nachteil des Gerätes ist großer Energieverbrauch. In der Lüftungszentrale kann man eine ziemlich kleine Wärmepumpe/ Luftpumpe benutzen, die eine Latentwärme aus der Luft abnimmt und übergibt sie zu dem Luftstrom. Das dient der Verbesserung der oben erwähnten Lösung.

Eine Wärmepumpe steigt die Kosten des Gerätes, aber dank dieser Pumpe ist es möglich, eine mehrfache Verringerung des Energieverbrauchs im Verhältnis zum Elektrowärmer.

Der Elektrowärmer und die Wärmepumpe sind eine einzige Quelle der Wärme, die man bei den Passivgebäuden verwendet. Für die Heizung der Ventilationsluft wird auch die Wärme, die aus der Verbrennung von Biomasse, Gas oder Heizöl stammt. Außerdem eine Belüftungseinrichtung wird sehr oft mit einem Warmwasserbereitungssystem integriert.

Eine Lüftungszentrale soll sich in einem, hinsichtlich der Länge vom Kanal, der zur Verzweigung der Installationen dient, optimierenden Ort befinden. Man soll nicht vergessen, dass es ist besser, diese Zentrale, wegen dem Lärm, besser in einer Entfernung von dem Schlafzimmer oder Arbeitsräumen zu montieren. Man soll auch für eine gute Wärmeisolation der Lüftungsleitungen so sorgen, dass in einem Kanal nicht zur Abkühlung oder Erwärmung der Luft kommt. Nicht ohne Bedeutung ist auch die Materialienauswahl für die Lüftungsleitungen. Man benutzt viele unterschiedliche Materialien, bei den Kunststoffen angefangen, durch die Stahlelemente, bis zur holzähnlichen Produkten. Bei der Auswahl von Materialien soll man auch solche Faktoren wie Lärmübertragung innerhalb der Leitungen, Luftwiderstand, Möglichkeit der Entwicklung von Mikroorganismen oder einfache Montage berücksichtigen. Der Rekuperator hat zum Ziel die mit der Lüftung des Gebäudes verbundenen Wärmeverluste zu minimalisieren. Im Winter, bei der klimatische Bedingungen, wie in Polen vorkommen, kann eine Temperaturdifferenz zwischen der Umgebung und dem Inneren des Gebäudes sogar 40 Grad betragen. Bei dem Beziehen der Luft von außen, ohne Wärmerückgewinnung muss man die ganze Zeit einen Energieverbrauch tragen, der zur Erwärmung der Luft um 40 Grad, bis zu einer Wert, die in Innenräumen sein soll, erforderlich ist. Die Anwendung des Rekuperators verringert den energieverbrauch durch eine Wärmegewinnung aus der abgenutzten Luft und durch die Übergabe dieser Luft nach außen. Funktionsprinzip des Gerätes besteht in einer parallelen Durchlässigkeit der Ströme von frischer und abgenutzter Luft in den entgegengesetzten Richtungen. Zwischen der Luftströmen, ohne der Vermischung, soll eine Wärmewechsel vorkommen. Die bei dem Passivbau angewendeten Wärmetauscher besitzen ein Wirkungsgrad, der 75% oder mehr beträgt. Das bedeutet, dass solche Wärmemengen zwischen der Luftströme übergeben wird, d.h. ein Energieverbrauch im Winter für die Erwärmung der Luft bis zur Temperatur von 20°C unvergleichlich niedriger als im Fall des traditionellen Baus ist. Bei den niedrigen Temperaturen ist es erforderlich, die Luft zu erwärmen. Man nutzt dazu unterschiedliche Wärmequellen aus. Der Erdwärmetauscher ist ein sehr einfaches Gerät, das zum Ziel eine vorbereitende Erwärmung der Luft hat. Diese Luft versorgt die Lüftung durch Gewinn, der im Boden enthaltenen Wärme. Seine Wirkung besteht in einer Tatsache, dass im Winter die Temperatur des Boden in einer Tiefe unter 1,5 m in unseren klimatischen Bedingungen immer auf dem Niveau von ca. 3 - 6°C bliebt und meistens viel höher als die Temperatur der Luft ist. Die Luft von der Stelle der Luftansaugöffnung, bevor sie zum Ventilator kommt, wird durch einen Erdwärmetauscher durchflossen, wo zu einer Temperatur von 0°C erwärmt wird. Das ermöglicht den kostenlosen Verbrauch der im Boden enthaltenen Energie. Für Arbeit des Gerätes ist erforderlich nur ein Ventilator, der Luftstrom erzwingt. Der Erdwärmetauscher kann man auch im Sommer verwenden, wenn die Temperatur des Bodens viel niedriger als die Temperatur der Luft ist, was die Versorgung des Gebäudes mit der gekühlten Luft ermöglicht. Man braucht dazu keine zusätzliche Kühlanlage zu installieren. Der populärste Erdwärmetauscher besteht meistens aus einer PE- oder PCV-Rohr mit einem Durchmesser von 16 – 20 cm. Die Rohr wird in eine Tiefe 1,5 m unter der Erdoberfläche, mit einem Sinken für die Ableitung des Kondenswasser, dass infolge der Abkühlung von erwärmter Luft im Sommer, vergraben.

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