Passivhaus-nutzeranleitung - Energiemanagement

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Passivhaus-Schulen und Kindertagesstätten Kurzanleitung für Nutzer Im Auftrag der Stadt Frankfurt a.M. hat das Passivhaus-Institut eine Kurzanleitung für die Nutzer eines Passivhauses erstellt. Diese wurde vom Energiemanagement mit den Nutzer-Erfahrungen aus den letzten Jahren überarbeitet und erweitert. Die Anleitung erläutert die Besonderheiten des Gebäudes und gibt Hinweise zur Bedienung der technischen Einrichtungen. Hinweise zur Nutzung sind grün hinterlegt Letzte Änderung: 22.11.2016 Li Schulen und Kindertagesstätten als Passivhaus Passivhaus – Was ist das eigentlich? Rein äußerlich unterscheiden sich Passivhäuser nicht von herkömmlichen Gebäuden. Passivhäuser sind Gebäude, in denen eine hohe Behaglichkeit im Winter und im Sommer auch ohne aktives, separates Heizsystem oder Klimaanlage erreicht werden kann. Das Haus "heizt" und kühlt sich rein "passiv". Durch die passiven Komponenten wie eine gute Wärmedämmung, eine Wärmerückgewinnung (Der Energieinhalt der Abluft wird genutzt, um die Zuluft zu temperieren), wärmegedämmte Fensterrahmen mit 3-fach Verglasung, eine luftdichte Gebäudehülle, optimale Tageslichtnutzung und eine wärmebrückenfreie Ausführung bleibt die Wärme im Haus erhalten und muss nicht mehr aktiv zugeführt werden. Die passiven Wärmequellen wie Solarstrahlung, Abwärme von elektrischen Geräten und Menschen sowie die Wärme aus der Fortluft decken einen großen Teil des Wärmebedarfs. Demzufolge ist eine Schule oder Kindertagesstätte ideal als Passivhaus geeignet, da die Kinder mit Ihrer Wärmeabstrahlung schon einen erheblichen Anteil an Wärmeenergie zur Heizung des Klassen-, oder Gruppenraumes mitbringen. Daher wird die Heizung im Wesentlichen zum Aufheizen in den Ferien und nach den Wochenenden benötigt, d.h. in Zeiten, wenn die Lüftung nicht läuft. In diesen Zeiten werden deshalb einige PassivhausSchulen oder –Kindergärten über kleine Heizkörper geheizt, die z.B. an den Innenwänden hängen. Dies ist im Gegensatz zu vielen Passivhaus-Wohngebäuden, in denen die noch benötigte Rest-Wärmemenge mit der ohnehin benötigten Zuluft verteilt wird. Quelle: Informations-Gemeinschaft Passivhaus: Aktiv für mehr Behaglichkeit: Das Passivhaus, 6. überarb u. erw. Aufl. 2010 2 Wo liegen die Vorteile gegenüber herkömmlichen Gebäuden? Das Gesamtkonzept führt zu einem drastisch reduzierten Energieverbrauch gegenüber gewöhnlichen Neubauten. Zum Vergleich: Im Durchschnitt beträgt der mittlere spez. Heizwärmeverbrauch in Schulen und 1 Kindertagesstätten der Stadt Frankfurt am Main, 142 kWh/m² im Jahr . Ein Passivhaus benötigt für die Heizung im Jahr bei üblicher Nutzung 15 kWh/m² (15 kWh entsprechen etwa 1,5 Liter Öl oder 1,5 Kubikmeter Erdgas). Das bedeutet gegenüber dem Durchschnittlichen Verbrauch eine Einsparung von nahezu 90%. Erheblich verbessert wird auch der Komfort: Zugluft, kalte Ecken und Fensterbereiche gehören der Vergangenheit an, und die Lüftungsanlage sorgt stets für gute Luft. Die bisherigen Erfahrungen mit den existierenden Passivhaus-Schulen und Kindertagesstätten sind ausgezeichnet. Mehr Behaglichkeit – weniger Energie! Vorteile im Überblick:  Auch bei steigenden Energiepreisen extrem geringe Heizkosten  Deutliche Verbesserung der Luftqualität und Behaglichkeit  Erhebliche Umweltentlastung  Höhere Bauschadensfreiheit durch luftdichte Ausführung Kriterien im Überblick:  Heizwärmebedarf ≤ 15kWh/m²a oder Heizlast ≤ 10W/m² bezogen auf die Energiebezugsfläche  Primärenergiebedarf ≤ 120 kWh/m²  Luftdichtheit mindestens n50= 0,6/h  Übertemperaturhäufigkeit im Sommer ≤ 10% 1 Verbrauchsauswertung 2008 – 2010, Energiemanagement Stadt Frankfurt am Main 3 Was bildet die thermische Hülle? Die thermische Gebäudehülle wird durch die wärmegedämmten Bauteile gebildet. Diese umfasst nicht nur die Außenmauern eines Hauses, sondern ebenso die „geschlossenen Öffnungen“ wie Fenster und Türen, das Dach und die Bodenplatte. Die thermische Hüllfläche muss nicht mit der tatsächlichen Gebäudehülle übereinstimmen. Thermische Hüllfläche Tatsächliche Gebäudehülle Bsp.: Verlauf der thermischen Hüllfläche bei Dämmung der obersten Geschossdecke Warum luftdicht bauen? Windlasten die auf das Gebäude wirken erzeugen eine Durchströmung von Fugen und Ritzen in der Gebäudehülle. Tendenziell sind die unteren Geschosse mit Infiltration und die oberen Geschosse mit Exfiltration belastet. Sowohl die kalte einströmende Luft nach innen (Infiltration) als auch die Durchströmung von innen nach Außen führt zu einem erhöhten Heizwärmebedarf und Zugerscheinungen. Bauphysikalisch ist eine Infiltration i.d.R. unkritisch, hingegen bei der Exfiltration die warme, feuchte Luft an kalten Bauteilen kondensieren und zu Bauschäden führen kann. Zudem ist ein Luftaustausch über Ritzen und Fugen in der Gebäudehülle für eine hygienische Raumluftqualität nicht ausreichend. Es muss zusätzlich über Fenster gelüftet werden. Zur Optimierung der Gebäudehülle und Reduktion des Heizwärmebedarfs muss die Luftdichtheit reduziert werden. I.d.R. wird die Luftdichtheitsebene an der Innenseite der Außenwand angeordnet. Sie umgibt das beheizte Volumen als vollständig geschlossene Fläche. Die luftdichte Hülle bilden beispielsweise Innenputz, Fenster, Stahlbeton, Holzwerkstoffplatten, Folien usw. Einfluss der Luftdichtheit: -1 Eine Verbesserung der Luftdichtheit pro 0,2/h n50 reduziert den Heizwärmebedarf um 1 kWh/m²a. Zum Vergleich: Bei Verbesserung der Luftdichtheit (Bsp. Einfamilienhaus) von 0,5/h auf 0,3/h, kann die Dämmstärke der Außenwand um 4cm verringert werden. 4 Worin liegt der Unterschied von Passivhausfenstern zu Standardfenstern? Unser Behaglichkeitsempfinden wird stark beeinflusst von der Differenz der im Raum vorherrschenden Oberflächentemperaturen. Wir empfinden es als unangenehm, wenn verschiedene Temperaturen simultan auf unseren Körper einwirken. Neben den subjektiven Empfindungen gibt es weitere Komfortkriterien, hierzu zählt auch die thermische Behaglichkeit. Erst ab einer Temperaturdifferenz unter 4K fühlen wir uns wohl. Innerhalb der Gebäudehülle weisen die Fenster die kältesten Oberflächentemperaturen auf. Standardfenster, Wärmeschutzverglasung (2-fach), Uw = 1,6 W/(m²K) Passivhausfenster, Wärmeschutzverglasung (3-fach), Uw = 0,8 W/(m²K) Erst bei Fenstern ab einem Uw= < 0,85 W/m²K liegt die Strahlungstemperaturdifferenz unter 4 K (mitteleuropäisches Klima). 5 Fazit: Ein wichtiges Kriterium ist der Fenster-U-Wert Uw als Kennzeichnung der Wärmeverluste. Auch in der kalten Winternacht soll das Fenster keine unangenehm kalte Oberfläche haben. Der U-Wert sollte möglichst klein sein, < 0,80 W/(m²K). Dank der wärmeren Oberflächentemperaturen der 3-fach Verglasung kann die Anordnung der Heizkörper direkt am Fenster entfallen, da die Heizflächen keinen wesentlichen Einfluss auf die Behaglichkeit haben und eine Kompensation von kalten Außenflächen nicht nötig ist. Neben der thermischen Behaglichkeit gibt es eine weitere positive Eigenschaft. Die 3-fach Verglasung verringert die Wärmeverluste gegenüber üblichen neuen Fenstern um mehr als 50%. Im zeitlichen Mittel des mitteleuropäischen Kernwinters lässt die 3-fachWärmeschutzverglasung mehr Energie in den Raum dringen, als aus diesem durch die Verglasung als Wärmeverlust entweicht. Einfluss der Verglasung: Eine 3-fach Wärmeschutzverglasung ist nicht nur für die Anwendung in Passivhäusern geeignet. Durch die geringen Wärmeverluste und innere Oberflächentemperatur ist sie gegenüber einer herkömmlichen Verglasung um den Faktor 2 verbessert. Passivhäuser sind gutmütig und verzeihen Fehler In Passivhäusern kann man sich genauso verhalten wie in normalen Gebäuden, unnötig dauernd geöffnete (gekippte) Fenster kosten aber weniger und auch ein Heizungsausfall ist weniger dramatisch wie in bestehenden Gebäuden. Einige Details sind daher anders als in konventionellen Schulbauten. Darauf wollen wir nachfolgend besonders hinweisen. 6 Darf ich im Passivhaus die Fenster öffnen? Ja! Aber man braucht es nicht mehr oft. Im Passivhaus sorgt die Lüftungsanlage ständig und automatisch für eine gute Luftqualität ohne kalte Luftschichten oder Zugluft. Für den Nutzer entfällt die ständige Aufmerksamkeit und Aktivität um Fenster regelmäßig zu öffnen und schließen. Die Fenster Im Passivhaus sind wärmedämmende Fensterrahmen mit Dreifach-Wärmeschutzverglasung eingebaut. Die Innenoberflächen bleiben dadurch auch im Winter angenehm warm, und es geht nur wenig Wärme nach draußen verloren. Die im Passivhaus verwendete Verglasung ist, wie andere Wärmeschutzverglasungen auch, empfindlich gegenüber Überhitzung. Deshalb sollten große Gegenstände im Innenraum vor den Scheiben so angeordnet werden, dass kein Wärmestau entsteht. Auch Fensterbilder können in seltenen Fällen zu Schäden führen. Daher empfehlen wir, Fensterbilder nicht auf die Scheiben aufzukleben, sondern an entsprechenden Fäden so abzuhängen, dass kein Wärmestau entsteht. Die Fenster können auch im Winter geöffnet werden, wenn z.B. die Lüftungsanlage ausfällt oder die Räume überbelegt sind. Dies ist im Gegensatz zum normalen Gebäude im Passivhaus auch keine größere Energieverschwendung, da sich keine großen Heizkörper unter den Fenstern befinden, die Wärme nach draußen abgeben. ->Fensterlüftung auch im kalten Winter kein Problem Wärmeschutz und Sonnenschutz? Der Begriff des Wärmeschutzes im Bauwesen kann in die Bereiche des winterlichen Wärmeschutzes und des sommerlichen Wärmeschutzes aufgeteilt werden. Winterlicher Wärmeschutz Der gegenwärtige Gebäudebestand wurde größtenteils zu Zeiten erbaut in denen Heizenergie wesentlich preiswerter gewesen ist. Heute haben sich die Randbedingungen geändert - der mittlere Heizenergiepreis in Frankfurt liegt durchschnittlich bei 7 Ct/kWh (im Mittel zwischen Gas, Fernwärme und Heizöl) Eine sinnvolle und wirtschaftliche Lösung Heizenergie einzusparen erreicht man durch die Verbesserung des Wärmeschutzes. Neben der Energieeinsparung ergeben sich weitere Vorteile, wie der verbesserte Schutz der Bausubstanz, die Behaglichkeit im Innern des Gebäudes bei gleichzeitiger Wertsteigerung, die Sicherheit gegenüber dem Energiepreissteigerungen und der zusätzliche Beitrag zum Klimaschutz. Der winterliche Wärmeschutz dient dazu die Wärmeverluste über die Gebäudehülle zu reduzieren beispielsweise durch Wärmedämmung und 3-fach Verglasung. 7 Schemadarstellung Der Sommerliche Wärmeschutz (Hitzeschutz) dient dazu, die durch Sonneneinstrahlung verursachte Aufheizung von Räumen so weit zu begrenzen, dass ein behagliches Raumklima gewährleistet werden kann. In der Regel ist die Raumhitze auf eine Einstrahlung der Sonne durch die Fenster zurückzuführen. Sommerhitze Da der Temperaturunterschied nach außen im Sommer gering ist, kann die innere Wärme im Sommer nur wieder abgeführt werden, wenn ausreichende Speichermassen wie massive Böden, Decken und Wände (ohne Verkleidung) zur Verfügung stehen. Im Tagesverlauf wird die Wärme in den Bauteilen gespeichert und durch Lüftung in der Nacht kann diese Wärme wieder abgeführt werden, aber nur, wenn es draußen kühler ist als drinnen (dabei Vorsicht: bewegte Luft fühlt sich kühler an, als diese ist, daher steuert die Automatik die Nachtauskühlung). Bei gleicher technischer Ausstattung ist ein Passivhaus im Sommer etwas kühler als ein Neubau nach Energieeinsparverordnung. Durch den geringeren g-Wert der 3-fach Verglasung dringt im Passivhaus weniger Wärme ein, von der aufgeheizten Außenwand durch die verbesserte Dämmung ebenfalls. ->Im Passivhaus ist es im Sommer kühler Die Jalousien Die großen Fensterflächen in den südlichen Richtungen besitzen Lamellenstores, die sich je nach Jahreszeit und Sonneneinstrahlung automatisch öffnen und schließen. 8 Diese Jalousien tragen vor allem dazu bei, das Gebäude im Sommer angenehm kühl zu halten und gegebenenfalls Blendung zu vermeiden. Optimale Sommertemperaturen bekommen Sie, wenn Sie den Sonnenschutz ganztägig unten belassen und die Lamellen so justieren, dass keine direkte Sonneneinstrahlung in den Raum dringt aber diffuses Licht einfällt und die künstliche Beleuchtung nicht eingeschaltet werden muss. Die Automatik übernimmt dies für Sie. ->Ausreichend Tageslicht erzeugt am wenigsten Hitze Bedarf können die Jalousien vom Nutzer übersteuert werden. In den entsprechenden Räumen befindet sich jeweils ein Schalter. Diese Nutzersteuerung wird aber nach einer voreinstellbaren Zeit (in der Regel 1 Std.) wieder auf Automatik umgestellt. Damit wird gewährleistet, dass auch ohne Nutzer, am Nachmittag oder am Wochenende, der Sonnenschutz einwandfrei funktioniert und das Gebäude kühl bleibt. Bei -> Jalousien zu: Sommerhitze kein Problem! Wie wird das Passivhaus im Winter warm? Aufgrund des sehr geringen Energieverbrauchs kommt es beim Passivhaus im Vergleich zu konventionellen Gebäuden zu einer Verschiebung des Energiebedarfs. Der Warmwasserbedarf ist bedeutender als Heizwärme – die Heizung wird quasi nebenbei „mit erledigt“. Die Passivhauskomponenten, insbesondere die wärmegedämmten Fensterrahmen und die Dreifach-Wärmeschutzverglasung ermöglichen den Verzicht auf Heizflächen in der Nähe der Fenster. Der Ort der Wärmeübergabe an den Raum spielt keine Rolle mehr für die Wahl des Heizsystems. Es gibt 2 Möglichkeiten Die Wärme kann traditionell über ein Heizsystem und Heizkörper oder über das nachheizen der Zuluft dem Raum zugeführt werden. Aber die Zuluft als Wärmeträger kann nur eine begrenzte Heizleistung übertragen, daher wird die Wärme i.d.R. über das ohnehin für die Warmwasserbereitung vorhandene Heizsystem eingebracht. Sie können die gewünschte Raumtemperatur am Thermostat neben der Tür oder Bereichsweise einstellen. Außerhalb der Nutzungszeiten wird die Raumtemperatur durch die zentrale Steuerung automatisch reduziert. Welche Vorteile hat die Belüftung über die Lüftungsanlage? Generell wird die Schule über die Fenster belüftet. Lediglich in der kurzen Heizzeit wird die maschinelle Grundlüftung (Lüftungsanlage) eingeschaltet, um Behaglichkeit und Energieeinsparung zu gewährleisten. Bei Bedarf, z.B. für Pollenschutz im Frühjahr, kann die Lüftungsanlage ebenfalls in Betrieb genommen werden. -> Lüftung generell über Fenster, in der Heizzeit über Lüftung 9 Die Lüftungsanlage Alle Räume sind an eine Lüftungsanlage mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung angeschlossen. Die frische Außenluft wird unbehandelt und unvermischt aber gefiltert (Pollenfilterung!) als Zuluft den Klassenräumen, den Gruppenräumen, den Büros und der Küche zugeführt. Verbrauchte Abluft wird vorwiegend aus den Toiletten und den Fluren abgesaugt. Quelle: www.passipedia.de Beispiel Überströmöffnung in der Wand Zwischen den Räumen sind schallgedämmte Überström-Öffnungen vorhanden, z.T. hinter den perforierten Decken versteckt. Die Öffnungen für die Lüftungsanlage dürfen auf keinen Fall verschlossen oder zugestellt werden. Beispiele für Überströmöffnungn, Zu,- und Abluftventile -> Zu- und Abluftöffnungen der Lüftung nicht verschließen Wärmerückgewinnung Verwendet wird gerade so viel frische Luft, wie es die Behaglichkeit im Raum und die Gesundheit der Bewohner verlangen. In die Aufenthaltsräume kommt nur unbehandelte Außenluft – keine Umluft. Dadurch wird ein hohes Maß an Lufthygiene eingehalten. Passivhäuser funktionieren in Mitteleuropa nur mit einer hocheffizienten Wärmerückgewinnung. Mit dieser wird Wärme aus der Abluft zurückgewonnen und in einem Wärmeübertrager in die Zuluft zurückgeführt – ohne dass sich die Luftströme vermischen. Modernste Lüftungstechnik erlaubt heute Wärmebereitstellungsgrade von 75 bis über 90%. Dies gelingt mit Gegenstrom-Wärmeübertragern und energieeffizienten Speziallüftern (mit sog. EC-Motoren mit besonders hohem Wirkungsgrad), so dass die zurückgewonnene Wärme das 8- bis 15-fache des Stromverbrauchs beträgt. 10 So einfach funktioniert ein Gegenstrom-Wärmeübertrager: Die verbrauchte Abluft (rot) strömt durch einen Kanal und gibt Wärme an die obere und untere Platte ab. Sie tritt abgekühlt als Fortluft (orange) aus. Auf der anderen Seite der Platten strömt in eigenen Kanälen unbelastete Frischluft. Sie nimmt die Wärme auf und steht erwärmt (aber immer noch unbelastet) als Zuluft (helltürkis) zur Verfügung. Wegen des Gegenstromprinzipes können fast 100% des Temperaturunterschiedes überbrückt werden. Mit einer Wärmerückgewinnung ist Energiesparen nicht nur kostensparend und umweltfreundlich, sondern auch gesund: Ohne ständiges Fensteröffnen gibt es immer frische Luft im Haus. Das gilt für alle Gebäude, nicht nur für das Passivhaus. Diese hocheffiziente Wärmerückgewinnung wurde speziell für den Einsatz in Passivhäusern entwickelt. Die Geräte sorgen für eine saubere Trennung zwischen Abluft und Frischluft, verbrauchen nur wenig Strom und arbeiten sehr leise. ->Der Zeitplan wird zentral eingestellt Lüftung im Winter: über die Lüftungsanlage Die Lüftungsanlage ist so ausgelegt, dass eine zusätzliche Lüftung über Fenster normalerweise nicht erforderlich ist. In Situationen mit besonders hoher Belastung der Raumluft kann eine kurzzeitige zusätzliche Fensterlüftung sinnvoll werden. In solchen Fällen sollte darauf geachtet werden, dass die Fenster nach der kurzzeitigen Stoßlüftung (max. 15 Minuten) wieder vollständig und dicht verschlossen werden. ->Lüftung in der Heizzeit über Lüftung 11 Lüftung im Sommer: über die Fenster Außerhalb der Heizzeit (im Passivhaus März bis Oktober) wird die Lüftungsanlage abgeschaltet. Gelüftet wird dann über die Fenster. Bei Bedarf können Sie zusätzlich per Schalter die Sommerlüftungsklappen öffnen. Aus Sicherheitsgründen: Bitte denken Sie daran, die Fenster beim Verlassen des Raumes wieder zu schließen. ->Außerhalb der Heizzeit über die Fenster lüften Wenn es im Sommer im Gebäude zu warm wird, werden automatisch die Sommerlüftungsklappen geöffnet. Das passiert vor allem nachts, um die kühle Nachtluft zum Auskühlen des Gebäudes für den folgenden Tag zu nutzen. Um die sommerliche Nachtlüftung müssen Sie sich nicht kümmern. Grundsätzlich gilt aber: Bei zu hohen Raumtemperaturen dürfen und sollen Sie selbstverständlich beliebig die Fenster öffnen – das macht aber nur Sinn, wenn es draußen kälter ist als drinnen! Beispiele Sommerlüftungsklappe I Nachtlüftungskappe ->Wenn`s zu warm wird, Fenster auf! Bei weiteren Fragen zu Ihrem Passivhaus wenden Sie sich bitte an die Schulhausverwaltung, oder an das Energiemanagement der Stadt Frankfurt im Hochbauamt, [email protected] Weitere Informationen zum Thema finden Sie auch unter: www.energiemanagement.stadt-frankfurt.de 12