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Energieeffizienz UND Behaglichkeit in Gebäuden

FH-Prof. Arch. DI Dr. Herbert C. Leinidecker FH OÖ Campus Wels, Studiengang Öko- Energietechnik

April 2008

Energieeffizienz UND Behaglichkeit in Gebäuden

Vortrag am 09.04.2008 im Rahmen der TIM-Veranstaltung: Gebäudetechnik ODER/UND Behaglichkeit in der FH OÖ, Campus Wels Prof. (FH) Arch. DI Dr. Herbert C. Leindecker Professor für Solararchitektur und Bauökologie FH OÖ Campus Wels, Studiengang ÖKO-Energietechnik

Niedrigenergiehäuser sind seit Jänner 2007 die Standardbauweise. In Österreich gibt es schon über 1.700 Passivhäuser ­ energiesparendes Bauen wird zur Selbstverständlichkeit. Damit kann der Focus wieder mehr auf Themen wie Behaglichkeit und gesundes Bauen gelegt werden. Falsch verstandene Energieeffizienz hat nämlich dazu geführt, dass Probleme auftreten, die sogar die Gesundheit beeinträchtigen können, wie zum Beispiel Schimmelbildung. Ausgehend von den zwar bekannten, jedoch oft genug nicht beachteten bauphysikalischen Regeln wurde die Relevanz der Forderung nach Energieeffizienz den wissenschaftlich nur teilweise begründeten Forderungen der Baubiologie mit dem Ziel der Gesundheit und Wohnqualität gegenübergestellt werden. Wichtige bauphysikalische Anforderungen wurden zusammengefasst und baubiologische Grundlagen für ein ,,energieeffizientes Wohlfühlhaus" werden skizziert. Obwohl die Beachtung der bauphysikalischen Regeln eine Grundlage für gesundes und Bauen und Wohnen sein sollte, überrascht es immer wieder, wie wenig diese selbst Fachleuten geläufig sind. Schon der Zusammenhang von Wärmeschutz und Feuchtigkeitsschutz überfordert viele. Luftdichtigkeit ist kein Luxus, sondern eine Notwendigkeit, wenn man Feuchteschäden vermeiden will und Behaglichkeit anstrebt. Wer glaubt, energieeffizient gebaut zu haben, weil er um 2 cm mehr Wärmedämmung ,,draufgeklebt" hat, als ihm vom ,,Energieberater" empfohlen wurde, und dann natürlich auf eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung verzichtet, weil er den hygienisch erforderlichen Luftwechsel mittels Fensterlüftung bewerkstelligen will, darf sich nicht wundern, wenn er dann mehr Energie verbraucht, als im Energieausweis angegeben wurde ­ es sei denn, er gibt sich mit unzumutbarer Luftqualität und hohem Schimmelrisiko zufrieden. Ebenso werden Lüftungsanlagen mit ,,gesundheitsschädlichen" Klimaanlagen verwechselt. Insofern sind die Ergebnisse von durchgeführten Differenzdruckmessungen (Blower-Door) der FH OÖ die Folge davon: Alle bisher gemessenen Neubauten mit Ausnahme eines Passivhauses sind klare Sanierungsfälle. Womit das wichtigste Thema der nächsten Jahre angesprochen ist: Die Sanierung und Revitalisierung der Bauten nach 1945. Speziell die Sanierung mit Passivhauskomponenten macht wirklich Sinn, wenn man Kondensat und Schimmelbildung zuverlässig vermeiden will.

6.7 °C 5

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Abbildung 1: Außenthermografie eines Passivhauses mit Lärchenschalung. Hoher Dämmstandard, wärmebrückenfreies Bauen und eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung sind Grundvoraussetzung, jedoch noch keine Garantie für ein behagliches Raumklima (Qu: FH OÖ 02/2006).

Die Baubiologie steht für ,,Gesundes Bauen" und kann tatsächlich Erfolge verbuchen: Energieeffi-

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zienz und erneuerbare Energien werden weltweit beachtet, auf chemischen Holzschutz wird ­ wo möglich - verzichtet, diffusionsoffenes Bauen ist heute ein Qualitätsmerkmal, ressourcenschonende Bauweisen werden zunehmend wichtiger. Ein Quantensprung der Baubiologie ist aus meiner Sicht der ,,Standard der baubiologischen Messtechnik". Es handelt sich um eine Übersicht von Risikofaktoren, wie beispielsweise Felder, Wellen, Strahlung, Wohngifte, Raumklima, Pilze, Bakterien, Allergene. Dieser Standard wird mittlerweile weltweit beachtet und von Wissenschaftlern, Instituten, Behörden und Rechtsanwälten zum Maßstab gemacht. Entwickelt wurden nicht nur Messgeräte und Messverfahren, sondern auch Abschirmmaterialien und Sanierungsmethoden. Grundsätzlich lässt sich zusammenfassen, dass ein ,,Wohlfühlhaus" nur durch ganzheitliche Beachtung von Aspekten des energieeffizienten UND gesunden Bauens erreicht wird und nicht durch einseitig auf Energieeffizienz fixierte Berechnungsmethoden (Energieausweis alt/neu). Eine Annäherung an realitätsnahe Raumklimawerte bietet nur eine aufwändige Gebäudesimulation (siehe Vortrag von Daniel Neyer). Diese wird für kleinere Wohnbauten eher die Ausnahme bleiben. Strebt man ein ,,ganzheitlich" betrachtetes ,,Wohlfühlhaus" an, muss man die Ebene der Bauphysik verlassen und sich auf das unsichere Terrain anderer Parameter begeben. Beispiele dafür sind: Städtebauliche und soziale Aspekte, Infrastrukturanbindung, Bauweise / Dichte, Grenzwissenschaften und sogar psychische Aspekte ­ dies sind die Inhalte der Baubiologie. Diesbezügliche Tools gehen weit über den ,,Energieausweis" im üblichen Sinne hinaus und sollten nicht unseriösen Geschäftemachern überlassen werden. Gute Ansätze sind im Ökopass des IBO oder im ,,Total Quality Management" erkennbar. Der klima:aktiv-Kriterienkatalog ist als knappste und praktikabelste Berechnungsart derzeit kaum zu übertreffen. Die Bundesländer sollten endlich ihre Alleingänge beenden und sich darauf einigen, diesen Standard als gemeinsame Berechnungsgrundlage für die Fördervergaben zu etablieren. Ein ,,Wohlfühlhaus" wird aber nur dann entstehen, wenn die Planer ihre Verantwortung ernst nehmen (dh.: u.a. eine umfassende bautechnische Ausbildung vorweisen können!) und die ,,Bauherrschaft" auch bereit ist, den angemessenen Preis für die zu erreichende Qualität zu bezahlen.

Prof.(FH) Arch. DI Dr. Herbert C. Leindecker FH OÖ Studienbetriebs GmbH, Campus Wels, Studiengang ÖKO-Energietechnik Stelzhamerstraße 23 A-4600 Wels Tel.: ++43-7242-72811-4220 Fax.: ++43-7242-72811-94220 E-Mail: [email protected] Web: www.fh-wels.at

Referent: FH-Professor für Architektur und Bauökologie: Bauphysik und Baubiologie (Blower-Door und Gebäudethermografie), Energieeffizientes Bauen und Gebäudemanagement; Architekt, Baubiologe (IBO) und Sachverständiger; Bauberatung und Energieconsulting

Referenzen: Neyer, Daniel: ,,Charakterisierung von Gebäuden durch statische Berechnungsverfahren und der Kombination von Gebäude- & Strömungssimulationen zur Klassifizierung der thermischen Behaglichkeit". Diplomarbeit an der FH OÖ, Campus Wels, Juni 2007

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TIM Expertentag in der FH OÖ Campus Wels, 9. April 2008

Energieeffizienz UND Behaglichkeit in Gebäuden

Herbert C. Leindecker

Inhalt

Überblick

Begriffsdefinition ,,Energieeffizienz" und ,,Behaglichkeit" Bauphysik und Energieeffizienz ­ Energieausweis Passivhaus Qualitätssicherung energieeffizienten Bauens Bauphysik und Wohlfühlen Baubiologie ­ Vorurteile, Messmethoden Umsetzungsstrategien für das energieeffiziente ,,Wohlfühlhaus"

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Begriffsdefinitionen

Energieeffizientes Bauen => Bauphysik

Ökologie (Klima, Verkehr...) / ,,Bauökologie"

Gesundes Bauen und Wohnen => Baubiologie Ziel: Bauphysik + Baubiologie = Behaglichkeit

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Qu: Pech&Pöhn 2004, S.1

Begriffsdefinitionen

Bauphysik

... beschäftigt sich mit den physikalischen (naturwissenschaftlichen) Vorgängen im Bauwesen. Teilbereiche: Wärmeschutz und Feuchtigkeitsschutz Schallschutz Brandschutz Gemeinsame Aufgabe: ,, ...ein funktionsfähiges wirtschaftliches Bauwerk zu erstellen und die auf das Bauwerk einwirkenden physikalischen Kräfte zu kontrollieren oder abzuwehren" Ziel: ,,Für die Menschen ein behagliches Raumklima auch bei extremen Außentemperaturen zu schaffen und das Gebäude vor zerstörenden Einflüssen zu schützen"

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Qu: Pech&Pöhn 2004, S.1

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Begriffsdefinitionen

Baubiologie

Def.: ,,... ist die Lehre von den ganzheitlichen Beziehungen zwischen dem Menschen und der Wohn-Umwelt." Umfassend, ganzheitlich, integral Alle Aspekte und Bereiche der Biologie (Lebewesen) und des Bauens (Wohn-Umwelt) unter der Führung des ,,Logos" (griech.: Wort, Schöpfung, Weltordnung, Einheit) greifen hier ineinander ,,höhere Kultur": spirituell, ethisch, psychologisch, sozial, gerecht, wahr, harmonisch, weise...

> Gesundheit im ganzheitlichen Sinn

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Qu: Schneider, A. 1993/1, S.24

Begriffsdefinitionen

Bauökologie

Ökologie = Teilgebiet der Biologie (Wechselbeziehungen zwischen den Lebewesen und ihrer Umwelt; ,,Haushalt der Natur") Ökonom = Haushalter, Verwalter, Landwirt Ökologie ist die Gesamtvorstellung des Lebens In der Praxis steht ,,Baubiologie" für gesundes Bauen und ,,Bauökologie" für umweltschonendes Bauen, es werden jedoch beide Begriffe in ähnlicher Weise verwendet. ,,Baubiologie" wird gern mit den Grenzwissenschaften (zB. Rutengehen) in Verbindung gebracht; Für fundierte wissenschaftliche Betrachtung bietet sich eher ,,Bauökologie" an; Jedoch stehen beide Begriffe für eine ganzheitlich orientierte Auseinandersetzung im Bauwesen

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Qu: Schneider, A. 1993/1, S.24; Duden 1990, S.546

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Begriffsdefinitionen

Ökologie: Treibhauseffekt

Natürlicher Treibhauseffekt: Ohne die Reflexion der langwelligen Infrarotstrahlung wäre Leben auf Erde undenkbar! Anthropogener Treibhauseffekt: · Strahlungsgleichgewicht wird verändert · Seit 400.000 Jahren schwankte die CO2-Konzentration zwischen 200-290 ppm · Seit 200 Jahren kontinuierlicher Anstieg auf 360 ppm! · Verdopplung bis 2050???

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Begriffsdefinitionen

Ökologie: Höchste Zeit für Energiewende

Energieeffizienz: Passivhausstandard Neubau + Optimale thermische Sanierung (19451980) => Einsparungen 8,7 Mio t entsprechen in etwa den künftig im Ausland (!) zuzukaufenden Verschmutzungsrechten => Arbeitsplätze in Ö.!

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Qu: IG Passivhaus (u. proPellets Austria, Austria Solar) 3/2007

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Bauphysik & Energieeffizienz

Schlussfolgerungen: Energieeffizientes Bauen ist der Schlüssel für: · gesunden Staatshaushalt (Ökonomie) · gesundes Makroklima (Ökologie) · gesundes Mikroklima (Bauphysik, Baubiologie)

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Bauphysik & Energieeffizienz

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Bauphysik & Energieeffizienz

EU-Gebäude-Richtlinie

,,Richtlinie 2002/91/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2002 über die Gesamteffizienz von Gebäuden" (EPBD ,,Energy Performance of Buildings Directive") · Seit 4. Jänner 2003 in Kraft! Innerhalb von 3 Jahren umzusetzen · Hintergrund: Klimaschutzziele der EU und ihrer Mitgliedstaaten (KyotoVerpflichtungen) · Meilenstein bei Verbesserung der energetischen Effizienz von neuen und bestehenden Häusern · Großer Handlungsbedarf für Umsetzung in nationales Recht bis 4. Jänner 2006 (auch in Ö.); Aufschub bis 2008 / 2009

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Bauphysik & Energieeffizienz

Was sind energieeffiziente Gebäude?

... Gebäude, die möglichst wenig Energie für Heizung, Kühlung, Warmwasserbereitung und Haushaltsstrom verbrauchen ­ ein Bruchteil des Verbrauchs von herkömmlichen Gebäuden ist möglich! Diese Effizienz bzw. Optimierung wird derzeit gekennzeichnet durch: Energiekennzahl = HEIZwärmebedarf [kWh/m2a] - Ähnlich der Treibstoffverbrauchs eines Autos [Liter/100 km]; 30 kWh/m2a entsprechen etwa 3 Liter Heizöl pro Quadratmeter und Jahr - im OÖ. Energieausweis als Beilage jeder Einreichung! (bezogen auf die ,,Bruttogrundfläche" = früher: ,,Bruttogeschoßfläche") - Umfassendere Berechnungsverfahren (zB. PHPP ­ Passivhausprojektierungspaket, bezieht sich aber auf die ,,Nettogrundfläche") sind in Ausarbeitung (EU-Gebäuderichtlinie)

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Bauphysik & Energieeffizienz Städtebau - Standort

,,normales Haus" ist besser als ,,energiesparendes Haus", wenn kein (zusätzliches) Auto notwendig ist Energieeffizientes Bauen beginnt bei der Standortsuche: guter Infrastrukturanschluss ist absolute Voraussetzung!

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Bauphysik & Energieeffizienz

Standort - Verschattungsdiagramm

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Bauphysik & Energieeffizienz

(Energiesparhaus), Niedrigenergiehaus (NEH):

· · · · Kompakter Baukörper Südorientierung Warmwasserkollektoren Erhöhte Wärmedämmung der Gebäudehülle (U-Werte der Bauteile)

Haus Hraby, Pressbaum/Wien (Arch.Deubner /Leindecker)

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Bauphysik & Energieeffizienz

Passivhaus: wie NEH, zusätzlich:

· Passive Nutzung der Sonnenenergie und der internen Gewinne · Keine herkömmliche Heizung mehr notwendig! (Kosteneinsparung Heizlast: max. 10 W/m2) · Luftdichtheit · Kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung (,,automatische Komfortlüftung")

Passivhaus Wohlfurt (Arch.Zweier)

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Bauphysik & Energieeffizienz

Plusenergiehaus: wie Passivhaus, zusätzlich:

· Verstärkte aktive Sonnenenergienutzung (Photovoltaik, Energiefassaden, etc.) · Versorgt sich selbst ohne fossile Energie (autark) · Optimierung aller Bauteile bis hin zum drehbaren Haus (wirtschaftlich dzt. noch nicht sinnvoll)

Plusenergiehaus Weiz (Arch.Kaltenegger)

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Bauphysik & Energieeffizienz

Wie kann man energiesparend Bauen?

· Sonnenkollektoren (Flachkoll., Vakuumkoll., Luftkoll.) · Photovoltaik (kristalline Zellen, Dünnschicht-Zellen) · Energiefassaden (Transparente WD) · Fenster, Gläser (WD, Beschichtung, Energiegewinn)

Beispiel Paraffin-Wand Haus in EbnatKappel/CH, Arch.Schwarz

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Bauphysik & Energieeffizienz

Wie kann man energiesparend Bauen?

· Lüftung (Kompaktanlagen, Wärmepumpen, Wärmetauscher) · Alternative Kleinstheizungen (Pellets, Hackschnitzel, Stückholz) · Neue und alternative Wärmedämmungen (Vakuumdämmung, Stroh, Schafwolle, Hanf, Flachs, ...) · Baustoffe mit geringem Primärenergieeinsatz (Holz, Lehm)

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Bauphysik & Energieeffizienz

Energiekennzahl = HEIZwärmebedarf (rot)

HWB: 15 kWh/m2a (nach PHPP)

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Passivhaus

Prinzip Thermoskanne ­ Wärme, die nicht verloren geht, muss nicht zugeführt werden Grundsatz: Verlustminimierung (=passiv) statt Gewinnmaximierung (=aktiv)!

PHI: Passivhausinstitut Darmstadt, Dr. Wolfgang Feist: 1. Passivhaus 1991

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Passivhaus

1. Passivhaus 1991: Dr. Wolfgang Feist, Passivhausinstitut Darmstadt (PHI) · ohne ,,herkömmliche" (aktive) Heizung · Extrem gute Wärmedämmung und Fenster · Hocheffiziente Wärmerückgewinnung der Lüftungsanlage · Nur 1/20 HWB gegenüber Durchschn.

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Passivhaus

Prinzip Kosteneinsparung: keine ,,herkömmliche" Heizung nötig

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Passivhaus

Luftqualität: Arten der Lüftung

1. 2. 3. Freie Lüftung: Fugenlüftung, Fensterlüftung Lüftungsanlagen: mit Ventilatoren erzwungen (mechanisch) Lüftungsanlagen mit Luftbehandlung: Luftheizanlagen, Luftkühlanlagen, Heizung und Kühlung (Teilklimaanlage), Luftentfeuchtungs- oder Luftbefeuchtungsanlagen Klimaanlagen: Lufttemperatur und Luftfeuchte werden selbsttätig auf vorgeschriebenen Werten gehalten (=Luftaufbereitung)

4.

Lüftungen für Passivhäuser: 2. bzw. 3. Kontrollierte Raumlüftung (,,Komfortlüftung") mit Wärmerückgewinnung (WRG) = KEINE KLIMAANLAGE!

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Passivhaus

Kontrollierte Raumlüftung

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Passivhaus

Kontrollierte Lüftung: Einzelraumgeräte ohne WRG (zB.: Schalldämmlüfter)

Fa. Lüftomatic

· Nur eine Lüftungsöffnung (nur Frischluft, keine Fortluft) · Luftleistung 27 / 45 m3/h · Schalldämmmaß 46 dB · Lärmpegel 21/29 dB(A) · Leistungsaufnahme 30/45 W · Kosten: ca. 200.-

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Passivhaus

Kontrolliere Raumlüftung: Einzelraumgeräte mit WRG

Fa. Meltem

· Nachträglicher Einbau leicht möglich (2 Lüftungsöffnungen) · Luftleistung 15 - 100 m3/h, bei 30 m3/h 5,2 W Leistungsaufnahme · Unterputz oder Aufputz · LCD Display, 7 Grundprogramme und Steuerung nach Feuchte und Luftqualität möglich · Kosten: 695.- (60 m3); 854.- (100 m3)

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Passivhaus

Kontrollierte Lüftung: Kompaktlüftungsgeräte

Fa. Aerex

1. Lüftungsmodul 2. Wärmepumpenmodul 3. Speichermodul

Fa. Paul

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Passivhaus

Kontrollierte Lüftung = ,,Komfortlüftung":

· Ersetzt die Fugenlüftung, da heute dichte Fenster und Türen Standard sind und sorgen für nötigen Luftaustausch · Gefahr der erhöhten Luftfeuchte und Schimmelbildung wird vermieden · Ausreichende Sauerstoffzufuhr bei Vermeidung von Energieverschwendung (Stosslüftung) · Vermeidung von Staub (und allergieauslösenden Stoffen) in den Wohnräumen durch Filter · Wärmerückgewinnung (WRG) sinnvoll (mind. 80%; schon über 95% möglich), Luftvolumenströme werden nicht vermischt · Austausch von Feuchtigkeit bisher nicht üblich (rekuperative Systeme :: regenerative Systeme ­ hygienische Problematik) · Schallschutz an lärmintensiven Straßen etc. · Schalldämmung durch Schalldämpfer in der Anlage · Regelmäßiger Filtertausch · Anlage muss genau berechnet werden (WC, Bad, Küche Unterdruck)

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Passivhaus

Kontrollierte Lüftung: Kompaktlüftungsgeräte

· Lüftungsmodul mit WRG · Wärmepumpenmodul (Luftvorwärmung, WW) · Speichermodul (ev. mit Solaranlage, Heizkessel) ev. Erdreichwärmetauscher zur Vorwärmung/-kühlung

Fa. Aerex

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Passivhaus

Kontrollierte Lüftung: Kompaktlüftungsgeräte

Wärmepumpe: Jahresarbeitszahl 3,5

Fa. Aerex Raumluft

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Passivhaus

Akzeptanz von kontrollierten Lüftungen: Negative Erfahrungen

Eventuell problematisch: · Schallübertragung (=>Schalldämpfer, sorgfältige Planung) · trockene Luft (=>möglichst geringe Luftmengen, ev. Rotationswärmetauscher)

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Passivhaus

Akzeptanz von kontrollierten Lüftungen: Positive Erfahrungen

Ergebnis: Speziell Einfamilienhausbewohner sind sehr zufrieden. Im Geschoßwohnbau ist wichtig, dass sich die Bewohner selbst für eine Lüftungsanlage entscheiden können.

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Passivhaus

Deckung des Restwärmebedarfs im Passivhaus:

Brennstoff: Stückholz oder Pellets ab 2 kW Auch mit Wasserpuffer für 80% der Leistung; Vorratsbehälter 25 kg für 50 Stunden

raumluftunabhängiger Kaminofen (zB. Fa. Wodtke)

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Passivhaus

Begriffe für ,,Energiebedarf":

Primärenergie

Endenergie (zB. HEB)

Nutzenergie (zB. HWB)

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Passivhaus

Begriffe für ,,Energiebedarf":

Heizwärmebedarf (HWB): Wärme, die den beheizten Räumen zugeführt werden muss (innere Solltemperatur) Heizenergiebedarf (HEB): jener Teil des Endenergiebedarfs, der für die Heizungs- und Warmwasserversorgung aufzubringen ist Endenergiebedarf (EEB): Energiemenge, die dem Heizsystem und allen anderen energietechnischen Systemen zugeführt werden muss (Heizwärmebedarf, Kühlbedarf, Belüftung, Beleuchtung etc.; Systemgrenze = ,,Gebäude"). Primärenergiebedarf (PEB): Energiemenge, die zur Deckung des Endenergiebedarfs benötigt wird, unter Berücksichtigung der zusätzlichen Energiemenge der vorgelagerten Prozessketten außerhalb der Systemgrenze ,,Gebäude"

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Passivhaus

Merkmale (für die Zertifizierung durch PHI):

2. klima:aktiv: 65 kWh/m2a ohne Haushaltsstrom)

1. Energiekennwert Heizwärme <= 15 kWh/m2a (Nettogrundfläche) 2. Primärenergiekennwert <= 120 kWh/m2a (inkl. Haushaltsstrom) 3. Drucktest Ergebnis n50 <= 0,6 1/h (,,Blower-Door") · · · U-Werte für Wände, Dach <= 0,15 W/m2K (besser <= 0,12 W/m2K) Gesamt- U-Wert Fenster (inkl. Rahmen, Rand) <= 0,80 W/m2K Wärmebrückenfreie und luftdichte Ausführung; Kontrolle durch Wärmebilder (Bauthermografie) und Differenzdruckmessung (BlowerDoor-Test) Kontrollierte Raumlüftung mit Wärmerückgewinnung >75% (daher Luftdichtheitsnachweis ,,Blower-Door" unbedingt erforderlich) Heizlast <= 10 W/m2 (20 m2 Wohnraum > 2 x 100 W Glühbirne!) Effiziente Warmwasserbereitung und effizienter Stromverbrauch Vermeidung der sommerlichen Überhitzung

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· · · ·

Passivhaus

Einfamilienwohnhaus, Wels: höchster Standard nach baubiologischen und ökologischen Gesichtspunkten · Gute Infrastruktur (Stadtzentrumsnähe) · Holzleichtbauweise (Montagezeit 2 Tage) · Kompaktlüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung und Mini-Wärmepumpe, Heizung über Zuluft · PV-auf Flachdach · Regenwassernutzung · Biotop

Arch. H.C. Leindecker 2004

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Passivhaus

Wien 14, Utendorfgasse: Passivwohnanlage Vergleich gegenüber Wiener Niedrigenergiestandard: +7% gesamt = +73.- /m2 (Baukosten exkl. Ust < 1.055.-/m2 Wohnnutzfläche)

Schöberl&Pöll OEG mit Arch. Kuzmich

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Passivhaus

SolarCity Linz Pichling: Vorbildhafte großflächige Stadterweiterung mit ambitionierten ökologischen Ansprüchen ·Teilweise Passivhausstandard ·Grünraumplanung ·etc.

Arch. Treberspurg + Div.

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Passivhaus

Linz, Makartstraße: Sanierung eines Mehrfamilienwohnhauses zum Passivhausstandard ·Gebäudehülle mit Solarfassade aus Kartonwaben (Wärmegewinne wie über Fenster) ·Forschungsprojekt für ,,Haus der Zukunft" des BMVIT

Arch. DomenigMeisinger

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Passivhaus

ChristophorusHaus, Stadl-Paura/OÖ: multifunktionales Betriebs- und Verwaltungsgebäude in Holzbauweise · Integrale Planung und Projektbegleitung · Energiestudie mit Simulation (AEE Gleisdorf, IWT Graz) · Innovativer Holzbau (rund) · Erdsonden für Heizung und Kühlung mit Wärmepumpe · Komplexes ökologisches Konzept · Zertifiziert nach PHI

Arch. Böhm & Frohnwieser 2003

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Passivhaus

Passivhaus-Kirche in Wels 2003 · 22 kWp PhotovoltaikPhotovoltaikAnlage · 32 m² Flachkollektoren m² · 85 kW Pelletskessel · Lüftungsanlagen, ErdreichErdreichwärmetauscher

Arch. Luger & Maul

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Passivhaus

Firmengebäude Drexel & Weiss (Lüftungskompaktgeräte): Passivhaus-Sanierung eines Gewerbebetriebes ·Umsetzung der Firmenphilosophie ·Umnutzung einer 30 Jahre alten Halle ·Verbesserung um Faktor 15 ·Ungedämmte Bodenplatte

Arch. Zweier

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Passivhaus

Schiestlhaus: Passivhaus-Schutzhütte auf dem Hochschwab ·Erste Schutzhütte im Alpenraum in PHQualität ·Autarke Energieversorgung über PV, Solarthermie, Rapsöl-BHKW ·100% Regenwassernutzung für Brauch- u. Trinkwasser ·Abwasserreinigungsanlage

Arch. Rezac, Stieldorf, Oettl, Treberspurg

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Passivhaus

Passivhausboom im deutschsprachigen Raum

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Passivhaus

Fazit: Passivhausstandard ist der kommende Baustandard

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Passivhaus

Simulation mit TRNSYS: Passivhaus Krisensicher!

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Passivhaus

Wie hoch ist die monatliche Belastung in 50 Jahren?

Inflation 1,5%

OBERÖSTE

MONA TLICHE KOSTEN

K reditzinssatz 3,2% H eizkostensteigerung 5,0% 1000

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800 1.400 1.300 700 1.200 1.100 1.000

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ER U

900 800 BTV 700 600 500 400 300 200 100 N H 30-10= 227 E 35 J h E SH 50-30= 376 B TV= 610 E SH 60 E SH 50-30 N H 30-10 E P H P + Koll H

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JA HR

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Passivhaus

Passivhäuser: Trends

EU-Aktionsplan zur Energieeffizienz: Passivhausstandard für Neubauten wird diskutiert Vorarlberg: Der Wohnbaulandesrat Rein vereinbart mit den gemeinnützigen Bauträgern ab 1.1.2007 den Passivhausstandard! Für die Sanierung werden 30 kWh/m2a vereinbart ...(?) Prognose (Neubau): 2010 Niedrigstenergiehaus (kontrollierte Lüftung!) Standard 2015 Passivhaus Standard; umfassende ökolog. Bewertung (Standort...) 2020 Nullenergiehaus (virtuell energieautark) Standard (Photovoltaik...)

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Bauphysik & Energieeffizienz

Schlussfolgerungen: Passivhaus ist der Schlüssel für: · optimale Umsetzung energieeffizienten Bauens · gesunden privaten Haushalt (Ökonomie)

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Qualitätssicherung EEB

Qualitätssicherung beim Passivhaus:

1. Überprüfung der Luftdichtheit, da sonst die Lüftungsanlage nicht funktioniert > Differenzdruckmessung ,,Blower-Door-Test" Überprüfung auf Wärmebrückenfreiheit, da sonst zuviel Wärme nach außen verloren wird > Wärmebildmessung ,,Gebäude-Thermografie" Kombination Blower-Door + Innen-Thermografie

Passivhaus Wels (Arch. Leindecker)

2.

3.

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Qualitätssicherung EEB

FH OÖ / Campus Wels Geräteausrüstung u.a.:

Flir ThermaCAM P20 Bau Ungekühlter Mikrobolometer Messbereich: -40 bis 50° C Therm. Auflösung: +/- 0,08 K bei 30° C Spektralbereich: 7,5 bis 13 mm Bildauflösung: 320x240 Pixel Ungekühlte Software: Reporter, Researcher

Kamera

Blower-Door-Equipment

InfraTec VARIOSCAN 3021 STB Stirlinggekühlter Kompaktscanner mit IR-Detektor Messbereich: -40 bis 200° C Thermische Auflösung: +/- 0,03 K Spektralbereich: 8 bis 12 mm Bildauflösung: 320x240 Pixel Software: Irbis, Fornax Gekühlte

Kamera

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Qualitätssicherung EEB

Projekt: Passivhaus Wels

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Qualitätssicherung EEB

Projekt: Passivhaus Wels

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Qualitätssicherung EEB

Projekt: BlowerDoor und Thermografie

Grenzwert f. n50 in OÖ [1/h]: 3,0 ohne Lüftungsanlage 1,5 mit Lüftungsanlage

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Qualitätssicherung EEB

Projekt: Blower-Door und Thermografie

Dampfbremse= luftdichte Ebene praktisch nicht vorhanden. Fast jedes ,,normale" Haus ist teilweise ein Holzhaus! (Mischbauweise, Dachausbau)

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Qualitätssicherung EEB

Altbauten / Sanierung: Lüftung?

Alte Holzfenster >neue Fenster >n50=1,4 >Schimmelbildung!

n50=6,2 >keine Schimmelbildung

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Qualitätssicherung EEB

Altbauten / Sanierung: Wärmedämmung?

Mit konventioneller Dämmung zB. 10 cm sind keine Möbel in Ecke möglich! Schimmelbild entspricht Isothermen-verlauf Passivhauskomponenten machen Sinn!!

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Qu: PHI 24 / 2003, S.49-94

Qualitätssicherung EEB

Altbauten / Sanierung: Passivhausstandard unrealistisch?

Projekt Makartstraße, Linz (Arch. DomenigMeisinger; Staatspreis f. Architektur und Nachhaltigkeit 2006) Passivhauskomponenten machen Sinn und sind auch umsetzbar!!

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Qualitätssicherung EEB

Erkenntnisse

Die in einem Projekt der FH OÖ untersuchten Gebäude waren mit Ausnahme der Passivhäuser sehr undicht (n50-Werte bis 2,4 - 9,5 h-1) und sind Sanierungsfälle (vgl. Passivhaus n50-Werte 0,15 ­ 0,38 h-1). Innenthermografie ist relativ unproblematisch und in Kombination mit dem Blower-Door-Test sehr gut geeignet um Undichtigkeiten und Wärmebrücken aufzuspüren. Der Temperaturunterschied (Außen Innen) kann sogar weniger als 10° betragen. ,,Differenzbilder", die mittels Blower-Door (Unterdruck 50 Pa) erzeugt werden können, erlauben eine bessere Interpretation der Wärmebilder. Sanierung mit Passivhauskomponenten (Wärmedämmung, Lüftungsanlage mit WRG...) macht Sinn; nur so lassen sich zuverlässig Kondensat und Schimmelbildung (hinter Möbel) vermeiden!

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Qualitätssicherung EEB

Schlussfolgerungen: Optimiertes energieeffizientes Bauen (Passivhaus) fordert: · sorgfältigste Planung durch Experten · ist daher nur bedingt geeignet für Selbstbau · unbedingt Qualitätssicherung (Passivhausprojektierungspaket, Blower Door, Thermografie)

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Bauphysik & Wohlfühlen

Der Mensch hält sich mehr als zu 90% in Innenräumen auf! (zB. U-Bahn = Innenraum), daher ist die Innenraumluftqualität aus umwelthygienischer Sicht von besonderer Bedeutung Sehr komplexe UrsachenWirkungsbeziehungen SBS (Sick Building Syndrom) BRI (Building Related Illness) MCS (Multiple Chemical Sensitivity) zB. Behaglichkeit abhängig von Luftfeuchtigkeit und Temperatur: <30% Problem mit Schleimhäuten >45% Milbenwachstum >70% Schimmelwachstum

Folie 63

Bauphysik & Wohlfühlen

Thermische Behaglichkeit

Thermische Behaglichkeit lässt sich objektiv mit folgenden messbaren ,,klassischen" Parametern beschreiben: · Raumlufttemperatur 20-26° C je nach Tätigkeit · Temperatur der Umschließungsflächen max. 4 K Unterschied · Raumluftfeuchte 30% bis 70% (besser 40-60) · Raumluftgeschwindigkeit <0,2 m/s bei 20° (besser 0,1) Subjektive Faktoren: Geschlecht, Alter, Konstitution, Gesundheit, Nahrungsaufnahme, Alter, Jahreszeit, Art der Tätigkeit, psychische Komponenten... Probleme: Zugluft, große vertikale Lufttemperaturunterschiede, zu kalte oder zu warme Fußböden (Decken), große StrahlungstemperaturAsymmetrien

Folie 64

Qu: Krimmling 2005, S.57-58; Pech&Jens 2006, S.2-8; Lipp in IBO 3/2006, S.6-16

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Bauphysik & Wohlfühlen

Thermische Behaglichkeit: Theorie

EN ISO 7730 (Einflussgrößen nach Fanger) > subjektive Faktoren PMV (Predicted Mean Vote): Vorhersage der Meinung einer großen Personengruppe über thermisches Befinden als Funktion von Aktivität (zB. 0,8 met bei Ruhe, bis max.ca. 10 met), Kleidung (zB. clo=2 bei Winterkleidung), Lufttemperatur, mittlerer Strahlungstemperatur, Luftgeschwindigkeit, Luftfeuchte Wert von -3 (kalt) bis +3 (heiß) PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied): Errechnet sich aus dem PMV Wert in % Auch bei optimalen Bedingungen sind 5% der Personen unzufrieden!

Folie 65

Qu: Krimmling 2005, S.58; EN ISO 7730:2003

Bauphysik & Wohlfühlen

Thermische Behaglichkeit: Passivhaus Realität

Temperaturen Wohnen EG / Kind OG

24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0

Temp./Feuchtemessungen für ein ,,klassisches Passivhaus" HWB [kWh/(m2a)] Ecotech: 14 PHPP: 15 (11,2 W/m2) OÖ EAW: 10

12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 -2,0 -4,0 -6,0 -8,0 -10,0 15.10. 25.10. 04.11. 14.11. 24.11. 04.12. 14.12. 24.12. 03.01. 13.01. 23.01. 02.02. 12.02. 22.02. 04.03. 14.03. 24.03. 03.04. 13.04. 23.04. 03.05. 13.05. 2005 2005 2005 2005 2005 2005 2005 2005 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006 2006

t/WZ

t/KiZi

Sollwert

t/Au

Folie 66

Qu: DI Widmann 10/2006

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Bauphysik & Wohlfühlen

Thermische Behaglichkeit: Passivhaus Realität

Detail - Temperaturen, Feuchte

30,0 29,0 28,0

40,0

30,0

Problem: Temperatur kann nicht raumweise eingestellt werden ­ ,,Luftheizung" sinnvoll? (Nachrüsten v. ElektroHeizkörpern?)

27,0 26,0 25,0 24,0 23,0 22,0 21,0 20,0 19,0 18,0 17,0 16,0 15,0 22.01.2006

20,0

10,0

0,0

-10,0

-20,0

-30,0

23.01.2006 24.01.2006 25.01.2006 26.01.2006 27.01.2006 28.01.2006 29.01.2006 30.01.2006 31.01.2006 01.02.2006 02.02.2006

t/WZ

t/KiZi

t/El

t/Bad

rh/WZ

rh/KiZi

rh/El

rh/Bad

Folie 67

Qu: DI Widmann 10/2006

Bauphysik & Wohlfühlen

Thermische Behaglichkeit

Bewertung nach ÖNORM EN ISO 7730:2006 (,,Ergonomie der thermischen Umgebung ­ Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Behaglichkeit durch Berechnung des PMV - und des PPD-Indexes und Kriterien der lokalen thermischen Behaglichkeit") für ,,entspanntes Sitzen" = 1 met (58 W/m2) Energieumsatz; 0,1 m/s (!) 10° C: PMV -1,38 18° C: PMV +0 18° C: PMV -1,36 20° C: PMV +0 21° C: PMV -1,11 25° C: PMV +0 erfordert clo 2,0 (schwere Winterbekleidung, Overall) erfordert clo 2,0 (schwere Winterbekleidung, Overall) erfordert clo 1,5 (Anzug mit Mantel) erfordert clo 1,5 (Anzug mit Mantel) erfordert clo 0,75 (Hemd, Hose, Schuhe) erfordert clo 0,75 (Hemd, Hose, Schuhe)

Folie 68

Qu: ÖNORM EN ISO 7730:2006, S.22-31

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Qualitätssicherung EEB

Schlussfolgerungen: Optimiertes energieeffizientes Bauen (Passivhaus), das auch Behaglichkeit bietet, fordert: · sorgfältigste Planung durch passivhauserfahrene Experten · möglichst auch Gebäudesimulation

Folie 69

Baubiologie

Vorurteile: ,,Wollsockenimmage, unseriöse Methoden, Wände

atmen etc. (Anton Schneider: ,,25 Grundregeln der Baubiologie")

> Standard der baubiologischen Messtechnik

SBM 2003 - vom IBN (Inst. f. Baubiologie u. Ökologie Neubeuern) und vom Deutschen Verband Baubiologie (seit 1987 von Wolfgang Maes und Sachverständigenkommission entwickelt) Baubiologische Richtwerte (Vorsorgewerte*), Vergleich mit Grenzwerten A Felder, Wellen, Strahlung B Wohngifte, Schadstoffe, Raumklima C Pilze, Bakterien, Allergene *für Schlafbereiche

Folie 70

Qu: Schneider, A. in W&G 116/2005, S.2; Schneider, W. in W&G120/2006, S.12-14; Maes et al.2003

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Baubiologie

Standard der baubiologischen Messtechnik

A Felder, Wellen, Strahlung 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Elektrische Wechselfelder (Niederfrequenz) Magnetische Wechselfelder (Niederfrequenz) Elektromagnetische Wellen (Hochfrequenz) Elektrische Gleichfelder (Elektrostatik) Magnetische Gleichfelder (Magnetostatik) Radioaktivität (Gammastrahlung, Radon) Geologische Störungen (Erdmagnetfeld u.-strahlung) Schallwellen (Luftschall, Körperschall) zB.: Kabel, Geräte Geräte, Trafos Mobilfunk, Radio Synthetikteppiche Gleichstrom Baustoffe, Boden Verwerfungen Verkehr

Folie 71

Qu: Maes et al. 2003

Baubiologie

Standard der baubiologischen Messtechnik

B Wohngifte, Schadstoffe, Raumklima 1. 2. 3. 4. 5. Formaldehyd u. andere giftige Gase Lösemittel u. andere flüchtige Schadstoffe (VOC) Biozide u. andere schwerflüchtige Schadstoffe Schwermetalle u. andere anorganische Schadstoffe Partikel und Fasern (Staub, Schwebstoffe, Asbest, Mineralfasern...) 6. Raumklima (Temp., Feuchte, CO2, Luftionen, Gerüche...) zB.: Lacke, Kleber Kleber, Kunststoffe Pestizide, Mottens. Holzschutz Rauch, Russ Lüftung, Einrichtung Baufeuchte,Umwelt

Folie 72

Qu: Maes et al. 2003

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Baubiologie

Standard der baubiologischen Messtechnik

C Pilze, Bakterien, Allergene 1. Schimmelpilze u. deren Sporen sowie Stoffwechselprodukte 2. Hefepilze u. deren Stoffwechselprodukte 3. Bakterien u. deren Stoffwechselprodukte 4. Hausstaubmilben und andere Allergene zB.: Feuchteschäden, WBR, MVOC, Toxine Nässe, Lebensmittel Fäkalien, Hygiene Hausstaub, Lüftung

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Qu: Maes et al. 2003

Baubiologie

Beispiel: Raumklimamessung

Luftqualität wird beeinflusst durch: ·Gerüche: zB. über Haut abgegeben ·Wärmeabgabe: 100 W bei sitzender Tätigkeit ·Wasserdampf: 46g/h, 10 Personen in 2 Stunden=1 l Wasser ·Kohlendioxidbildung, Sauerstoffmangel (guter Indikator für Luftqu.) ·Verunreinigungen: staub- oder gasförmig, zB. Radon, SO2, CO2,,Formaldehyd, VOC (flüchtige organische Stoffe) MAK-Werte (maximale Arbeitsplatz-Konzentration) Belastungen in den 60er/70er Jahren stark gestiegen! Konzentrationsangaben: bei Gasen: ppm (cm3 je m3 Luft) bei Staub: mg/m3

Folie 74

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Baubiologie

Luftqualität: O2, CO2

Luft: · 21% Sauerstoff, bei 12% Atembeschwerden, bei 7% Ohnmacht/Tod; · 0,03% Kohlendioxid, bei 1% Unbehagen, Ausatemluft 3%, bei 10% Lähmung/Tod Mensch gibt ca. 300 ml CO2 an Umgebung bei sitzender Tätigkeit ab

Folie 75

Baubiologie

Luftqualität: CO2

Pettenkofer 1816-1901 ,,Pettenkofer-Grenze" = 1000 ppm = 0,1 Vol-% DIN-Grenze: 1500 ppm darüber: Konzentrationsfähigkeit beeinträchtigt Reduktion der Lüftung von 36 m3/p auf 12 m3/p= Leistungsabfall von 4% bei Schülern (=9 schulfreie Tage) Dichtheit der Gebäude nicht unbedingt ausschlaggebend: auch bei alten, undichten Häusern kommt es zu CO2 Überschreitungen! > Kontrollierte Lüftung künftig unbedingt notwendig!

Folie 76

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Baubiologie

Beispiel: CO2-Bilanz Schlafzimmer

DIN-Grenze Pettenkofer-Grenze

Folie 77

Baubiologie

Beispiel: Raumluftmessung Volksschule (CO2)

6000

5000

4603

4000

p p m CO 2

3000

DIN: 1500 ppm

2627

2000

Pettenkofer 1870: 1000 ppm = 0,1 Vol.%

926

1000

0 0 8 :0 2 0 8 :3 1 0 9 :0 0 0 9 :2 8 0 9 :5 7 1 0 :2 6 1 0 :5 5 1 1 :2 4 1 1 :5 2

Zeit

Raumluft Pettenkofer-Grenze DIN-Grenze MAK-Grenze

Folie 78

Qu: Maes et al. 2003

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Baubiologie

Beispiel: Schimmelbildung

21.4 °C 20 18 16 sp1 14 12 10 9.6 °C

Folie 79

Qu: Maes et al. 2003

Baubiologie

Beispiel: Elektromagnetische Wellen (HF)

Breitbandmessgerät Spektrumanalysator

Folie 80

Qu: Maes et al. 2003

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Qualitätssicherung EEB

Schlussfolgerungen: Optimiertes energieeffizientes Bauen (Passivhaus), das auch Behaglichkeit und ein gesundes Raumklima (= ,,energieeffizientes Wohlfühlhaus") bietet, fordert: · energieeffizientes Bauen (Energieausweis) ist nur ein Teil ganzheitlich optimierten (integralen) Planens und Bauens! · eine ganzheitliche Gebäudebewertung!

Folie 81

Das ,,Wohlfühlhaus"

Geht über ,,Energieausweis" hinaus, zB.: Kriterienkatalog ,,klima:aktiv Passivhaus":

A Planung u. Ausführung: Infrastruktur, barrierefrei, luftdicht, wärmebrückenfrei B Energie u. Versorgung: PHPP; Lüftung; Beleuchtung; PV; Wasser sparend C Baustoffe und Konstruktion: Dämmst. HFKW-frei; PVC-frei; lösemittelfrei; OI3 D Komfort u. Raumluftqualität: Thermischer Komfort (sommertauglich); Komfortlüftung; Bodenbeläge/ Holzwerkstoffe/ Anstriche emissionsarm; VOC u. Formaldehyd; Bezug zu EN 7730 (PMV/PPD) fehlt noch!,

Folie 82

Qu: Energieinstitut Vorarlberg +IBO 2006

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Das ,,Wohlfühlhaus"

Fazit:

Bauphysik (energieffizientes Bauen) und Baubiologie (gesundes Bauen) sind im Sinne einer integralen Planung kein Widerspruch! Energieeffizienz und Passivhausstandard werden zunehmend zur Selbstverständlichkeit, sowohl im Neubau als auch bei der Sanierung Das höchste Ziel der Bauphysik und der Baubiologie, das bislang selten erreicht wird, ist aber die Behaglichkeit der Bewohner Baubiologische Messmethoden ergänzen die Bauphysik und müssen wissenschaftlich verstärkt ernst genommen werden Das Wohlfühlhaus wird dadurch erreichbar ­ Ganzheitliche Bewertungsmethoden (und zB. EN 7730) helfen dabei

Folie 83

Bauökologie Campus Wels

Kontakt: Prof. (FH) DI Dr. Herbert C. Leindecker FH OÖ Studienbetriebs GmbH Studiengang ÖKO-Energietechnik Stelzhamerstraße 23 4600 Wels ++43 - 72 42 - 72 8 11 DW 42 20 [email protected] www.fh-wels.at www.fh-ooe.at

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

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