Ökologisch Bauen - das Prinzip von Energiesparhäusern

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Inhaltsverzeichnis Seite

1.  Einleitung  4

2.  Energiesparende Gebäudearten  4

2.1  Niedrigenergiehaus  4

2.2  Energiesparhaus  4

2.3  Passivhaus  4

2.4  Nullenergiehaus  4

2.5  EnergieEinsparhaus  5

2.6  Anmerkung zu den Gebäudearten  5

3.  Energiebilanz eines Hauses  5

3.1  Faktoren  5

3.1.1  Standort  5

3.1.1.1  Außenklima  5

3.1.1.2  Lage und solare Raumplanung  5

3.1.2  Innenklima  6

3.1.3  Gebäudegeometrie  6

3.1.4  Weitere Faktoren  6

3.2  Energiehaushalt in Gebäuden  6

3.2.1  Energieverbrauch in Deutschland  6

Tabelle 1  NA  

3.2.2  Energieflüsse eines Gebäudes  7

  Abbildung  1

3.2.3  Innere Gewinne  7

3.2.4  Wärmeverluste 7  

3.2.4.1  Transmissionswärmeverluste  8

3.2.4.2  Lüftungswärmeverluste  8

3.2.5  Wärmebilanz eines Gebäudes  8

3.3  Prinzipien eines Energiesparhauses  8

4.  Gesetzliche Grundlagen  9

5.  Passive Solarenergienutzung und Fenster  9

5.1  Der Glashauseffekt  9

Tabelle 2  NA  

5.2  Ausrichtung der Fenster  10

6.  Wände Dach und Keller  10

6.1  Allgemeines  10

6.2  Wände  10

6.2.1  Monolithische Wand  10

6.2.2  Wand mit Außendämmung  11

6.2.3  Wand mit Innendämmung  11

6.2.4  Wand in Leichtbauweise  11

6.3  Keller und Dach  11

7.  Strom sparen  11

  (Fortsetzung auf S  3CCCCCCC

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Fortsetzung Inhaltsverzeichnis

8. Lüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 8.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 8.2 Lüftungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 8.2.1 Fensterlüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 8.2.2 Mechanisches Abluftsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 8.2.3 Lüftung mit Wärmerückgewinnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Abbildung 2

9. Heizung und Warmwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 9.1 Das Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 9.2 Heizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 9.2.1 Verteilersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 9.2.2 Anordnung der Heizkörper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 9.2.3 Strahlungs- und Konvektionsanteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 9.2.4 Moderne Heizkessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 9.3 Warmwasserbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 9.4 Zusammenfassung des Themas „Heizung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 9.5 Die „Heizung“ im Passivhaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Abbildung 3

10. Wirtschaftliche Bewertung von Energiesparhäusern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Abbildung 4

11. Abschließende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

12. Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

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1. Einleitung

Jedes Wohnhaus benötigt Energie, z.B. zum Heizen, Kochen, Duschen und für das Licht, aber auch zur Herstellung der Baumaterialien werden Rohstoffe und Energie verbraucht. Dafür wird Primärenergie verwendet. In Hinblick auf die stark wachsende Weltbevölkerung werden in einigen Jahren allerdings die Primärenergieträger (Erdöl, Erdgas, Steinkohle etc.) knapp. Hinzu kommt, dass bei der Verbrennung der eben genannten fossilen Brennstoffe Kohlendioxid frei wird, dessen Konzentration in der Erdatmosphäre immer größer wird und Klimaveränderungen mit sich bringen wird. Es ist also an der Zeit, den weltweiten Energieverbrauch zu senken und auf regenerative Energiequellen wie Sonne oder Wind zurückzugreifen (nach HIRSCH und LOHR 1996, S. 14ff.). Einen Beitrag dazu leisten kann der Bau von Energiesparhäusern.

In der vorliegenden Arbeit soll das Prinzip von Energiesparhäusern deutlich gemacht werden. Auf Details wie z.B. Baustoffkunde oder chemische Vorgänge in einem Heizkessel wird nicht eingegangen. Der Leser soll lediglich einen Überblick über das Thema bekommen, wenngleich kleinere Ausschweifungen sich nicht vermeiden lassen.

2. Energiesparende Gebäudearten

Zunächst ein Überblick über die verschiedenen Gebäudearten. Die genauen Definitionen differieren in der Literatur, manche Autoren erfinden eigene Standards, z.B. MEYERs „EnergieEinsparhaus“ (MEYER 2001, S. 11).

2.1 Niedrigenergiehaus

Niedrigenergiehäuser sind Gebäude, deren Heizwärmebedarf weitaus niedriger ist, als der von Gebäuden, die nach Wärmeschutzverordnung (siehe Kapitel 4) gebaut wurden. Niedrigenergie- Einfamilienhäuser haben nach FEIST eine Energiekennzahl für Heizwärme von maximal 70 kWh pro m² im Jahr (nach FEIST 1997, S. 1).

2.2 Energiesparhaus

Der Begriff Energiesparhaus wird teilweise Synonym für Niedrigenergiehäuser verwendet. Nach DWORSCHAK/WENKE hingegen ist ein Energiesparhaus „die gemäßigte Variante des Niedrigenergiehauses“ (DWORSCHAK/WENKE 1997, S. 179).

2.3 Passivhaus

Ein Passivhaus hat keine Heizung, lediglich die Nutzung passiver Solarenergie (durch die Sonne, die durch die Fenster scheint, nicht mittels Kollektoren) und innere Gewinne (z.B. Abwärme elektrischer Geräte) decken den Heizwärmebedarf. Durch optimale Dämmung liegt dieser bei maximal 15 kWh/m² im Jahr (nach FEIST 1996, S. 8). Der Bau von Passivhäusern ist etwas teurer als der von normalen Gebäuden; pro eingesparter Kilowattstunde bezahlt man ca. 30 Pfennig mehr (nach HIRSCH und LOHR 1996, S. 21).

2.4 Nullenergiehaus

Das Nullenergiehaus besitzt, wie das Passivhaus, keine Heizung, verwendet allerdings Solarkollektoren und verfügt über einen Warmwasserspeicher (nach DWORSCHAK/WENKE 1997, S. 180). Diese technischen Einrichtungen sind allerdings sehr teuer. Das sogenannte Energieautarke Haus deckt sogar den eigenen Strombedarf selbst. Nach HISCH/LOHR liegt es

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mit Mehrkosten von 3 DM pro eingesparter Kilowattstunde fernab der Wirtschaftlichkeit (nach HIRSCH und LOHR 1996, S. 21).

2.5 EnergieEinsparhaus

Das von MEYER entworfene EnergieEinsparhaus wird folgendermaßen definiert (nach MEYER 2001, S. 11):

- Jahresheizwärmebedarf: 35 kWh/m²/a

- nicht teurer als ein normales Haus

- besitzt eine Mini- Heizung, lässt sich zum Passivhaus nachrüsten

- Fensteranteil: max. 30 %

2.6 Anmerkung zu den Gebäudearten

Exakte Trennstriche lassen sich nicht immer ziehen, die Übergänge sind fließend. Allerdings kann man die verschiedenen Gebäudearten in eine Reihenfolge bringen: Energiesparhaus, Niedrigenergiehaus, EnergieEinsparhaus, Passivhaus, Nullenergiehaus.

3. Energiebilanz eines Hauses

3.1 Faktoren

Jedes Wohngebäude stellt einen Energiewandler dar: Energie wird in das Haus eingeführt, und ein Teil davon verlässt das Haus ungenutzt. Die Idee des Energiesparhauses ist es, den Anteil der ungenutzten Energie möglichst gering zu halten, und somit die benötigte Energiemenge zu senken. Im Folgenden werden Faktoren genannt, die die Energiebilanz eines Hauses beeinflussen.

3.1.1 Standort

3.1.1.1 Außenklima

Zunächst spielt das Außenklima eine entscheidende Rolle. Zu nennen sind hierbei vor allem die Klimazone, der Jahres- und Tagesgang der Temperaturen und die Anzahl der Heiztage im Jahr. Das sind jene Tage im Jahr, an denen der Tagesdurchschnitt der Temperatur (auf lange Zeit gesehen) durchschnittlich kleiner als 12°C ist. Hierfür wurde die sogenannte Heizgradtagzahl eingeführt. Es wird davon ausgegangen, im Gebäude seien 20°C Raumtemperatur. An Heiztagen wird täglich die Differenz zwischen der Innen- und der Außentemperatur berechnet (in Kelvin). Die einzelnen Werte in einem Jahr addiert ergeben die Heizgradtagzahl. In Deutschland beträgt sie durchschnittlich 3500 Kd/a (nach HIRSCH und LOHR 1996, S.203).

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die solare Einstrahlung; sowohl die monatliche Einstrahlung pro Jahr, als auch der Sonnenstandsverlauf. Hinzu kommt die Einberechnung großräumiger und lokaler Winde und deren Richtung, Luftfeuchtigkeit und Niederschläge.

3.1.1.2 Lage und solare Raumplanung

Beim Bau eines Energiesparhauses, gleichgültig welcher Art, wird die Energie der Sonne mit eingeplant. Es ist daher sinnvoller, das Haus an einen Südhang zu stellen, als in ein schattiges Tal. Als Hilfe können Verschattungsdiagramme erstellt werden, um zu sehen, zu welcher Jahres-