grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:heizlast
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+ | ====== Heizlast in Passivhäusern ====== | ||
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+ | Mit der extrem hohen Energieeffizienz, | ||
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+ | Das wurde auch wiederholt in Feldmessungen verifiziert: | ||
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+ | <WRAP center round box 60%> | ||
+ | **Klimaunabhängige Passivhaus-Bedingung** | ||
+ | Nach DIN 1946 ist 30 m< | ||
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+ | Es folgt für die Leistung: | ||
+ | Ppers = 30 m< | ||
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+ | Also: 300 Watt pro Person kann eine Frischluftheizung bereitstellen. Wenn z.B. 30 m< | ||
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+ | Wenn es gelingt, ein Gebäude so zu realisieren, | ||
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+ | ===== Heizlast im voraus bestimmen ===== | ||
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+ | Ob die beschriebene funktionale Vereinfachung in einem konkreten Projekt wirklich realisiert werden kann, hängt entscheidend von den im betreffenden Fall tatsächlich auftretenden maximalen Heizleistungen (eben von der Heizlast) ab. Damit wird es für Passivhäuser heute wieder wichtig, die **Heizlasten zuverlässig im voraus zu bestimmen**. Mit Passivhäusern sind die Bauherren wieder in einer Situation wie vor den Ölkrisen, in der zwar eine korrekte Auslegung der Heiztechnik erforderlich, | ||
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+ | **An dieses Verfahren werden folgende Anforderungen gestellt:** | ||
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+ | * Die ermittelten Heizlasten müssen "auf der sicheren Seite" liegen, d.h. die behagliche Beheizbarkeit der so projektierten Häuser **muss** gewährleistet sein. | ||
+ | * Die ermittelten Heizlasten sollten andererseits keine übermäßigen Sicherheitsreserven enthalten, weil sonst der bauliche und technische Aufwand unangemessen hoch wird und die spezifischen Vorteile der Gebäude mit sehr kleinen Heizlasten nicht zur Geltung kommen. | ||
+ | * Wenn möglich, sollte das Verfahren einfach handhabbar sein, und | ||
+ | * die erforderlichen Randbedingungen für den Auslegungsfall sollten auf einfache Weise verfügbar gemacht werden können. Naheliegend wäre es daher zunächst, die vorhandenen Normen zur Ermittlung der Raumheizlast [EN 12831] einzusetzen. Es zeigte sich aber in der Praxis sehr schnell, dass das dort normierte Verfahren bei hocheffizienten Gebäuden wie dem Passivhaus zu extrem überdimensionierten Auslegungen führt. Die Ursachen dafür sind (neben im Grundsatz leicht änderbaren „Besonderheiten“, | ||
+ | * Innere Wärmequellen und die gerade bei sehr tiefen Außentemperaturen bedeutenden solaren Energiebeiträge werden in der Norm nur unzureichend berücksichtigt. Gerade bei Gebäuden mit sehr geringer Heizlast spielen diese freien Wärmen jedoch auch im Auslegungsfall eine bedeutende Rolle. „Keine inneren Lasten“ gibt es nur, wenn auch keine Nutzer anwesend sind und damit auch nur geringere Anforderungen zu stellen sind. Sind Nutzer anwesend, die Komfortansprüche erheben, so gibt es regelmäßig auch innere Wärmequellen; | ||
+ | * Gebäude mit sehr kleinen Heizlasten haben regelmäßig sehr hohe Gebäudezeitkonstanten (mehr als 5 und bis über 30 Tage). Dadurch werden kurzzeitige extreme Wetterbedingungen für das Passivhaus unbedeutend (das Gebäude geht praktisch darüber hinweg) und die Auslegungsparameter beziehen sich eher auf längere Zeitperioden. Diese Tatsache war auch den Verfassern älterer Normwerke (wie DIN 4701) bereits bekannt, wurde aber nicht auf Gebäude mit sehr langen Zeitkonstanten ausgedehnt und schließlich sogar in der neueren Normung gar nicht mehr berücksichtigt. | ||
+ | * Die raumweise Ermittlung der Heizlast ist schon bei konventionellen Gebäuden mit hohen Unsicherheiten behaftet, die daraus resultieren, | ||
+ | * Der in der Heizlastberechnung übliche Bezug auf das Innenmaß der Raumumfassungsflächen vernachlässigt Wärmebrückenwirkungen in unzulässiger Weise und liegt außerdem quer zur gesamten übrigen üblichen Verfahrensweise, | ||
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+ | **Probleme bei der Berechnung der Heizlast für sehr gut wärmegedämmte Gebäude** | ||
+ | Die Praxis zeigte, dass die in wissenschaftlich begleiteten Projekten tatsächlich gemessenen Heizleistungen in sehr gut wärmegedämmten Gebäuden eine obere Leistungsbegrenzung aufweisen, die auch bei extrem niedrigen Außentemperaturen viel niedriger liegt als die Auslegungsleistung nach der herkömmlichen Normung [DIN 4701]. Erstmals publiziert wurde dies in [Feist/ | ||
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+ | Es war daher erforderlich, | ||
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+ | **Entwicklung des Berechnungsmodells** | ||
+ | Diese Aufgabenstellung wurde vom Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser angegangen und in Kooperation mit der Universität Stuttgart (Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik) sowie dem Ingenieurbüro ebök gelöst. Die entscheidenden Ansätze sind in der Diplomarbeit von Carsten Bisanz mit dem instationären Modell DYNBIL untersucht worden [Bisanz 1999]. Das in dieser Kooperation entwickelte Verfahren beruht in den Grundzügen auf Energiebilanzen nach dem Schema der DIN EN 832, allerdings mit Randbedingungen, | ||
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+ | Das in [Bisanz 1999] entwickelte Verfahren erfüllt die Anforderungen nach Einfachheit und einfacher Verfügbarkeit der zugehörigen Randbedingungen. Daher wurde das Verfahren sowie ausgewählte Randbedingungen versuchsweise bereits 1999 in die zweite Auflage des [[planung: | ||
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+ | **Überprüfung des Heizlast-Verfahrens: | ||
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+ | Im Rahmen des Forschungsprojekts IEA SHC TASK 28 / ECBCS ANNEX 38 wurden Objekte mit insgesamt weit über 200 Wohneinheiten mit Passivhaus-Standard durch wissenschaftlich fundierte messtechnische Begleituntersuchungen detaillierte, | ||
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+ | **Feldmessergebnisse** | ||
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+ | Wie sich zeigen wird, führen die Feldmessergebnisse zu einer einheitlichen Bewertung: | ||
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+ | * Die mit Qualitätssicherung gebauten Passivhäuser weisen nicht nur tatsächlich die extrem geringen Jahresheizwärmeverbrauchswerte auf, die mittels Simulation und/oder Bilanzverfahren im Voraus bestimmt worden waren, sondern für ihre Beheizung reichen auch die extrem niedrigen Heizleistungen aus, die sich aus der funktionalen Auslegung ergeben. | ||
+ | * Die Tatsache, dass innere Wärmequellen und passiv solare Gewinne auch bei der Heizlastberechnung, | ||
+ | * An Hand gemessener Temperatur- und Heizlastverläufe in ganz besonders gelagerten Einzelfällen (z.B. Winterabwesenheit mit Heizungsabschaltung in einer Wohnung) kann auch das Verhalten in zuvor theoretisch behandelten Sondersituationen nun messtechnisch validiert werden. Auch diese Untersuchungen bestätigen die Simulation. | ||
+ | * Aus den Fallstudien und der Simulation ergibt sich eine hohe Temperaturstabilität von Gebäuden mit sehr gutem Wärmeschutz, | ||
+ | * Die zentrale Fragestellung dieser Studie betreffend: Die Berechnungsansätze nach dem in [Bisanz 1999] publizierten Verfahren haben sich in allen untersuchten Objekten sehr gut bewährt. Das Verfahren ist damit einem besonderen Härtetest unterzogen worden, denn gerade in Passivhäusern mit ihren extrem geringen Heizlasten ist die Empfindlichkeit gegenüber Einflussgrößen wie der Solarstrahlung besonders groß. Nur in solchen Gebäuden kann man daher ein solches Verfahren überhaupt mit Aussicht auf Erfolg testen, weil bei Objekten mit hohen Heizlasten Einflüsse dieser Größenordnung von anderen Effekten meist überdeckt werden. | ||
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+ | Die vorliegende Untersuchung ist ein Beispiel dafür, wie sorgfältig durchgeführte Feldmessungen in Verbindung mit einer wissenschaftlich fundierten Auswertung für die Praxis hilfreiche Ergebnisse liefern. Solche Ergebnisse sind statistisch gesichert und gehen über die heute oft anzutreffenden Einschätzungen „aus dem Bauch heraus“ hinaus. Die Ergebnisse können dennoch in einfach vom Praktiker zu handhabende Verfahren übertragen werden und erleichtern so deren Arbeit. | ||
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+ | ===== Literatur ===== | ||
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+ | **[Feist 2005]** Feist, W.: Heizlast in Passivhäusern – Validierung durch Messungen. Endbericht. IEA SHC TASK 28 / ECBCS ANNEX 38. Passivhaus Institut, Darmstadt 2005 | ||
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+ | **[AkkP-28]** Wärmeübergabe- und Verteilverluste im Passivhaus; Protokollband Nr. 28 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser Phase III; Passivhaus Institut; Darmstadt 2004 | ||
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+ | **[DIN EN 12831]** DIN EN 12831: Heizungssysteme in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast Deutsche Fassung EN 12831; Beuth Verlag; Berlin | ||
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+ | **[AkkP-25]** Temperaturdifferenzierung in der Wohnung; Protokollband Nr. 25 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser Phase III; Passivhaus Institut; Darmstadt 2004 | ||
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+ | **[DIN 4701]** Deutsches Institut für Normung: DIN 4701: Regeln für die Berechnung des Wärmebedarfs von Gebäuden; Beuth Verlag; Berlin 1995 | ||
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+ | **[Feist/ | ||
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+ | **[Bisanz 1999]** Bisanz, C.: Heizlastauslegung im Niedrigenergie- und Passivhaus, 1. Auflage, Darmstadt, Januar 1999 | ||
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+ | **[PHPP 1999]** Feist, W.; Baffia, E. und Schnieders, J.: Passivhaus Projektierungspaket 1999; Passivhaus Institut, Darmstadt, Januar 1999 | ||
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