Haustechnik im Passivhaus - Dietmar Kraus Diplom-Ingenieur
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Haustechnik im Passivhaus
15.11.2011
Dietmar Kraus
Diplom-Ingenieur
kraus energiekonzept, München
1
Inhalt
• Haustechnik im Passivhaus
• Primärenergievergleich
2
Haustechnik: Besonderheiten der Wärmeversorgung im
Passivhaus
• Extrem niedriger Jahresheizwärmebedarf
Jahresheizwärmebedarf ≤ 15 kWh/(m²a);
ca. 75% weniger als in durchschnittlichen Neubauten.
• Dominanz des Warmwasser-Energiebedarfs
Warmwasserwärmebedarf ca. 18..35 kWh/(m²a)
Heizwärme ca. 15 kWh/(m²a)
Î effiziente und kostengünstige Systeme zur
WW-Bereitung nötig, Heizung „nebenbei““
• WIE und WO Wärme eingebracht wird ist nicht wichtig!
möglich sind: Heizkörper oder Flächenheizungen
(Einbauort im Raum ist zweitrangig) oder Zuluftheizung
• Sehr geringe Heizlast
maximale Heizlast ca. 10 W/m²
ca. 70 bis 80% weniger als in durchschnittlichen Neubauten
3
Übersicht Wärmeerzeuger
Wärmeerzeugung
Thermische
Fernwärme Wärmepumpe Kessel Kompaktgerät
Solaranlage
• Optional • fossile • Erdreich • fossile • Abluft‐
für WW Brennstoffe • Luft Brennstoffe Wärmepumpe
• Müll • Wasser • Biomasse • Sole‐
• Hackschnitzel • Fortluft Wärmepumpe
• Biogas • Abluft • Luft‐
• Geothermie Wärmepumpe
• Solar • Erdgas
4 Quelle: Krause, Kraus
Passivhaus-Kompaktgeräte
Definition Kompaktgerät:
• Lüftungsgerät mir WRG, Zuluft- Heizregister und
evtl. integriertem Frostschutz
• Wärmeerzeuger (heute ausschließlich Wärmepumpe)
• Speicher (evtl. mit Solaranbindung)
• Regelung
Vorteile:
• Industriell abgestimmte Komponenten u. Regelung
• Vereinfachte Installation
• Weniger Schnittstellen / Fehlermöglichkeiten
• Geringer Platzbedarf –
Aufstellung in einem Funktionsraum innerhalb der Wohnung möglich
5
Prinzipdarstellung: Passivhaus Kompaktgerät inkl. Lüftung
Heute Verfügbar:
• Thermische Leistung
ca. 0,9 – 1,7 kW
• Typ. Speicher 200 l
(evtl. mit Solaranbindung)
• Luftmenge 100 – 300 m³/h
Kompaktgerät
6 Bildquelle: EZA, Prof. Krause
Beispiel: PH-Kompaktgerät
• erstes PHI zertifiziertes Kompaktgerät
(März 2009)
7 Quelle: drexel&weiss
PH-Kompaktgerät mit größeren thermischen Nennleistungen
Heute Verfügbar:
• Thermische Leistung
ca. 2 – 4,5 kW
• Typ. Speicher 200-300 l
(evtl. mit Solaranbindung)
• Luftmenge 70 – 400 m³/h
Kompaktgerät
8 Bildquelle: EZA, Prof. Krause
Passivhaus Kompaktgerät inkl. Lüftung
• Kompaktgerät mit Sole-WP und passiver Kühlfunktion
• 4 kW therm. Nennleistung
• WW-Speicher frei wählbar
9 Quelle: drexel&weiss
Kompaktgerät mit Außenluft - Wärmepumpe
Außen-/Fortluft – Wärmepumpe
• Lüftung mit WRG
• Elektr. Nachheizung
• Warmwasserbereitung
• Solareinbindung
• Heizleistung bis ca. 6 kW
10 Quelle: tecalorPassivhaus Kompaktgerät für größere Einheiten
semizentrales System:
• zentrales Lüftungsgerät
• dezentrale Ventilatoren und
Heizregister
• dezentrale
Kleinstwärmepumpe (Sole),
zur Heizung und TWW-
Bereitung
• „warme“ Lüftungsleitungen im
Gebäude
• Soleleitung als Wärmequelle
für die WP
11 Quelle: drexel&weissDauerlinie für Kompaktgeräte im PHPP
3,0 Beispiel:
2,8 Heizlast 2,3 kW
2,6 Leistung für Warmwasser 0,45 kW
Required Heating Power in kW
2,4 max. Heizleistung Kompaktgerät 1,4-1,6 kW
Qel,heiz
2,2
2,0
1,8
1,6 Diese Fläche stellt den jährlichen
1,4 bedarf an direktelektrischer
1,2 Zusatzheizung dar
1,0
QWP,heiz
0,8
0,6
0,4
0,2 QWW
0,0
0 50 100 150 200 250 300 350
days
12 Quelle: Prof. KrauseWP-Kompaktgerät: Besonderheiten
• Auf Schallschutz achten: insbesondere tiefe Frequenzen (50 Hz) sind im
Wohnbau schwer beherrschbar
• Sommerbypass im Lüftungsgerät wichtig.
Erdreichwärmetauscher liefert zusätzlich kühle Frischluft im Sommer.
• Optional kann WP so konfiguriert sein, dass damit auch in begrenztem Umfang
gekühlt werden kann. Wichtig: Kühlung mit dem klassischen WPK (Luft)
funktioniert nicht mehr in sehr heißen Klimaregionen.
• Die maximale Zulufttemperatur von 52° wird von Kompaktgeräten häufig nicht
erreicht.
• Erdwärmetauscher ist in der Regel notwendig zur Vorwärmung der angesaugten
Außenluft im Winter. Elektrisch betriebene Frostschutzheizregister sollten für WPK
nicht verwendet werden.
13Raumheizsysteme: Zusatzheizflächen bei Luftheizung
• Für die Bäder ist Zusatzheizung nötig, um die 24°C sicherstellen zu
können
• Dazu bieten sich an:
Badheizkörper (Wasser oder elektrisch)
elektrischer Heizstrahler
Fußbodenheizung (Wasser oder elektrisch)
• In jedem Fall sollte die Heizung nur zugeschaltet werden, wenn sie
benötigt wird:
Zeitschaltuhr mit Thermostat im Bad
bei Wassersystemen auch Rückgriff auf Umwälzpumpe
• Zusatzheizungen in anderen Räumen werden ebenfalls über einen
Raumthermostat bedarfsgerecht zugeschaltet
• punktuelle Zusatzheizungen im Bereich großer Glasflächen sinnvoll,
falls unmittelbarer Aufenthaltsbereich
14Raumheizsysteme: Weitere Heizsysteme
• Grundsätzlich sind alle konventionellen Heizsysteme auch im
Passivhaus einsetzbar
• Vorteil im Passivhaus: Anordnung des Heizsystems im Raum frei
wählbar, dadurch reduzierter Installationsaufwand möglich
• Empfehlungen:
möglichst schnell reagierende Systeme wie z.B. Heizkörper
einsetzen
träge Systeme mit hoher Wärmekapazität können zur Reduktion
der nutzbaren Wärmegewinne und zu Überhitzung führen
Rückgriff auf Umwälzpumpe sinnvoll (d.h. Pumpe läuft nur, wenn
Wärmeanforderung)
• Nachteile: ggf. kein Kostenvorteil gegenüber Niedrigenergiehaus
• mögliche Vorteile: Entkopplung von Lüftung und Heizung
bei geringer Belegung
Quelle:
bei wenig Feuchtelasten Autor: Prof. Dr. Harald Krause
15Beispiele
Reihenhaus Arch. Beate Wolf, München
• Reihenmittelhaus, Sanierung, 2006
• WFL: 130 m²
• EKZ: 14 kWh/m²a
• HL: 15 W/m²
• EEB-HT: ca. 23 kWh/m²a
Haustechnik:
• PH-Kompaktgerät (D&W Aerosmart M)
1,4 kW
• Luftheizung
• Elektrische-AUL-Vorerwärmung
16 Photos: Arch. Beate WolfBeispiele
EFH L., Bobingen
• Einfamilienhaus, Neubau, 2009
• WFL: 171 m²
• EKZ: 15 kWh/m²a
• HL: 13 W/m²
• PEB (EnEV): 20 kWh/m²a
Haustechnik:
• PH-Kompaktgerät (D&W
Aerosmart X²) 3,5 kW
• Flächenheizung
• Sole-EWÜ
17 Photos: Arch. Beate WolfBeispiele
EFH R., Wessobronn
• Einfamilienhaus, Neubau, 2010
• WFL: 240 m²
• EKZ: 14 kWh/m²a
• HL: 13 W/m²
• PEB (EnEV): 13 kWh/m²a
Haustechnik:
• Lüftung separat (Paul Thermos)
• Stückholzofen
• Pufferspeicher 1600 l
• 12 m² ST
18Beispiele
Produktionshalle und Büro Weissenseer Holzsystembau, Greifenburg
Österreich
• Nicht-WB, Neubau, 2008
• 3100m² Halle, 900 m² Büro
• EKZ: 10 bzw. 5 kWh/m²a
• HL: 17 bzw. 8 W/m²
• KL: 5 W/m²
• PEB (EnEV): 20 kWh/m²a
Haustechnik:
• PH-Lüftungsgerät im Büro
• Flächenheizung/-kühlung
• Sole-EWÜ
• Sole/Wasser-WP
19 Photos: Weissenseer HolzsystembauBeispiel - Kurze Leitungsführung
Beispiel: Kassel
Marbachshöhe
Planung: innovatec / Otte
20 Quelle: PHIWärmeerzeugung: Primärenergie – Endenergie
Autor: Prof. Dr. Harald Krause
21Wärmeerzeugung: Vergleich Endenergie
• Vergleich Endenergie im Passivhaus, 200m², 5 Personen
12000
Haushalt
10000 4160 Hilfsenergien
Endenergie in kWh/a
Heizung+WW
8000
4160 4160
6000 3180
4160
4160
4000 7407
4440 4240 4240
2000
2900
2100
0
Gas Gas mit WP- WP- Pellets mit HH-Geräte
Solar Kompakt Kompakt Solar optimiert
Autor: Prof. Dr. Harald Krause mit Solar
22Wärmeerzeugung: Vergleich Endenergie
• Vergleich zwischen EnEV – und Passivhaus, 200m², 5 Personen
35000
Haushalt
30000
4160 Hilfsenergien
Endenergie in kWh/a
Heizung+WW
25000
20000
15000
26860
10000 4160
4160 4160 3180
5000 4160
4160
7407
4440 4240 4240
2900 2100
0
EnEV - Gas Gas mit WP- WP- Pellets HH-
Gas Solar Kompakt Kompakt mit Solar Geräte
Autor: Prof. Dr. Harald Krause mit Solar optimiert
23Wärmeerzeugung: Vergleich Primärenergie
• Vergleich Primärenergie, Passivhaus, 200m², 5 Personen
2000 0
1800 0 Haushalt
Primärenergie in kWh/a
1600 0
Heizung+W W
1400 0 11240 11240
1200 0 11240
11240
1000 0
800 0
11240
600 0 8720
400 0 8147 8540
5812 6560
200 0
1800 1800
0
Gas Gas m it W P- W P- Pe lle ts mit HH-Geräte
Solar Ko mpakt Kom pakt So lar optim ie rt
Autor: Prof. Dr. Harald Krause m it Solar
24Wärmeerzeugung: Vergleich Kosten
• Vergleich Kosten, Passivhaus, 200m², 5 Personen
1600
Haushalt
1400
Heizung+WW
1200
Kosten in € pro Jahr
832 832
1000
832
832
800
832
600
636
400
651 632
427 488
200
270 238
0
G as Gas m it WP- WP- Pellets m it HH-G eräte
Solar Kom pakt Kom pakt Solar optim iert
Autor: Prof. Dr. Harald Krause mit Solar
25Quellen
• Prof. Dr.-Ing. Harald Krause: Hochschule Rosenheim, University of
Applied Sciences, Vortrag Passivhaus:Lüftung – Deutsche Normung
• Eza – Energie- Umweltzentrum Allgäu
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