Knowhow
Effizienzhaus plus
Projektziel
Was mit dem Projekt erreicht werden soll
Gebäudehülle
Aufbau, Besondere Merkmale, ...
Haustechnik
Heizung, Lüftung, PV,...
Smart home
KNX, Eisbär, ...
Qalitätssiegel Nachhaltiges Gebäude
Nicht nur effizient, auch nachhaltig, ....
Presse
Tue Gutes und rede darüber, ....
Effizienzhaus plus
Projektziele
Projektziele
Sanierung eines Bestandsgebäudes zu einem Effizienzhaus 40 plus analog der Forschungsinitiative Effizienzhaus plus.
- hocheffizient
- smart
- nachhaltig
- barrierefrei
- architektonisch ansprechend
- Forschungsobjekt
Effizienzhaus plus
Gebäudehülle
Perimeterdämmung
Die Dämmung der Erweiterung wurde mit Schaumglasschotter und – Plattenware ausgeführt.
Mauerwerk
Sockeldämmung 18 cm Schaumglasplattenware zweilagig verklebt.
Deckenauflager
Flachdach
50 % der Dachfläche als Gründach ausgeführt, 50% wurden bekiest. Kies wurde unter der PV(T)-Anlage im OG gewählt.
Passivhaus Attika
Attika mit Passivhauselementen aufgebaut. Im Bild rechts die weißen Flächen.
Fenster aus deutscher Eiche
U-Werte über die Fensterfläche gemittelt. Selbst im Winter sitzt man quasi im Fenster, und das ohne Zugerscheinungen.
Wärmeverluste über die Gebäudehülle
51% des Referenzgebäudes
Effizienzhaus plus
Luftdichtheit
Der Aufwand hat sich gelohnt.
Die Gebäudehülle ist extrem luftdicht ausgeführt.
Was sagt der n50 Wert denn aus?
Bei Windstärke 5 werden 31% des Luftinhalt des Gebäudes durch Infiltration durch die Gebäudehülle ausgetauscht.
Effizienzhaus plus
Haustechnik
Heizlastberechnung
Neben der Heizlastberechnung nach DIN wurden an der TU Wien im Rahmen einer Dissertation eine dynamische Simulation durchgeführt.
Wärmepumpe
Sondenbohrung
15cm bis zum Fenster,
kein Platz zur Zisterne.
Das war Maßarbeit!
- 3 Sonden a 70 m
- 18 m Sand und Kies
- 52 m Sandstein
Hydraulikschema
Ein TGA-Planungsbüro hatte dieses erarbeitet. Im Nachgang hätte hier manches einfacher, weniger komplex, ausgeführt werden können. Man lernt nie aus!
Sole-Wärmepumpe
Es war gar nicht s0 einfach eine kleine, modulierende Sole-Wärmepumpe zu finden. Da wird der Markt schnell sehr klein.
Eine Sole-Wärmepumpe mit einem Modulationsbereich von 2-6 KW wurde eingebaut.
Lassen Sie sich nicht von den vielen Geräten abschrecken. Das Gebäude ist Teil eine Forschungsprojektes. Die Messgeräte sind von der Technischen Hochschule Ingolstadt im Projekt optWp aufgebaut.
Hätten wir in der Planungsphase besser miteinander kommuniziert, wäre der schwarze Klotz rechts neben der Wärmepumpe überflüssig.
Dieser Wärmetauscher wäre weniger aufwändig (und viel günstiger) durch die gleiche Wärmepumpe mit eingebauter passiver Kühlfunktion hinfällig.
Pufferspeicher
Zortea plante eine zweigliedrige Anlage mit dem kleineren zweistufigen Zortström Multi HK (Heizkreisverteiler), der die Niedertemperaturquellen in die energetische Versorgungsstruktur des Gebäudes optimal einbindet und für höhere Temperaturbereiche den fünfstufigen Zortström Multi PG-H mit einem Fassungsvermögen von 806 l.
Dieser Zortström Multi PG-H Pufferspeicher ist hocheffizient.
Da das bayrische 10.000 Häuserprogramm hohe Anforderungen an die Speicherdämmung gestellt hat, wurde speziell für diesen Speicher eine besonders hochwertige Dämmung angefertigt.
Die grundlegende Funktionsweise des Zortström beruht auf der hydraulischen Entkopplung aller Volumenströme und einer exakten Temperaturtrennung in beliebig viele Temperaturstufen innerhalb eines Schichtenspeichers, der optional über einen oder mehrere Gleitschichträume verfügt. Die ausbalancierte Hydrauliktechnologie ermöglicht die optimale Nutzung der Vor- und Rückläufe diverser Heiz- und Kühlkreise und dadurch die korrekte Einhaltung aller erzeuger- und abnehmerseitigen Betriebsparameter.
Heizkreisverteiler
Unser „Kampfstern Galactica“.
Den Nickname hatte er von den Heizungsbauern bekommen.
Der zweistufige Zortström Multi HK hat einen Inhalt von 46 Litern.
Die vom TGA-Planer vorgesehene separate Ausführung von OG und UG (jeweils eigene HK-Pumpen) haben wir reduziert. OG und UG hängen an einem Kreis.
Auch hier ist wieder Messequipment der Technischen Hochschule Ingolstadt zu sehen.
Deckenspeicher
Schnitt durch die Decke. Der rot markierte Bereich wird als Fertigdecke vom Betonwerk geliefert. Inklusive der Dämmung. Rot eingerahmt sind die Schallschluckelemente aus Schaumglas. Im Bild unten schön zu sehen.
Über der Dämmung ist das Rohrregister für den Speicherteil zu sehen. Dieses wird bauseits eingebracht. Der Grüne Bereich ist der Ortbeton. Die Bewehrung ist hier auf dem Schnittmodell nicht zu sehen.
Die Deckenhöhe war vom Statiker vorgegeben. Durch die Speicherfunktionalität wurde außer dem Rohrregister kein Mehraufwand verursacht.
Für die Speicherbeladung sind in jedem Raum im Ortbeton Leerrohre eingebaut mit PT1000 um die Temperaturregeln zu können.
Das leistet der „Eh da“ Speicher
| Deckenspeicher | ||
| Fläche | 250,00 | m² |
| Betondicke | 0,19 | m |
| Volumen | 47,50 | m³ |
| Gewicht | 118750 | kg |
| spez. Speicherkapazität | 0,000244 | kWh/(kg*K) |
| Temperatur | 5 | °C |
| Energieinhalt bei 5°K über Raumtemperatur | 144.875 | kWh |
| Wasserinhalt eines Pufferspeichers mit dem selben Energiegehalt | 17.176 | Liter |
Oberseite der Speicherdecke vor dem Einbau des Ortbetons.
Das blaue Mehrschichtverbundrohr ist das Rohrregister des Speicherteils.
Es sind gedämmte und ungedämmte Bereiche zu sehen. Durch die ungedämmten Bereiche ist ein Wärmeeintrag in die Räume vorhanden. Durch diesen Wärmeeintrag kann die Vorlauftemperatur der Wärmepumpe noch weiter reduziert werden.
Der Speicher wird mit der Wärmepumpe aufgeladen wenn PV-Überschuss oder günstiger Strom im Netz zur Verfügung steht.
Somit ist diese Speicher netzdienlich,
Decke im Rohbauzustand
Decke fertig mit Akusstikspachtel verputzt.
Kühlung/Temperierung
Im Sommer durchströmt die kalte Sole aus den 3 Sonden die Klima- und Speicherdecke. So kann mit der Physik ( kalte schwerere Luft wird von der Erdanziehung nach unten gezogen ) geräuschlos und ohne großen Energieeinsatz temperiert werden. Nur 100 W werden benötig um mit drei kleinen Pumpen zu kühlen.
Lüftung mit Wärmerückgewinnung
Bei einem hocheffizienten Gebäude ist die Luftdichtheit entscheidend. Hier wurde dank der technischen Unterstützung der Firma SIGA ein exzellentes Ergebnis erreicht.
Zur Steuerung der Lüftungsanlage wurden in jedem Wohnraum Steinel TruePresence Sensoren eingebaut.
Diese messen Raumluftfeuchte, CO2, VOC (Geruch) , Temperatur und Präsenz.
Über KNX wird die Lüftung mit den Messwerten versorgt und regelt die Luftmenge entsprechen der Zielvorgaben.
Somit wird immer nur soviel Luft im Gebäude gewechselt, wie benötigt wird.
Die Flachkanäle der Lüftung wurden auf der Rohdecke verlegt. Strom, KNX, Netzwerk waren vorher dran.
Mit Hasit Schaummörtel, ein mineralischer, nicht brennbarer Leichtausgleichsmörtel wurde die Installationen auf dem Rohboden egalisiert.
Die Zuluft wird über bodengleiche Lufteinlässe, optisch ansprechend, eingeblasen.
Abluftventile sind in der Wand oder im Trockenbau unauffällig integriert. Mit der sogenannten Quellüftung wird eine gute Durchströmung des Raumes ermöglicht.
Was bringt die Lüftung mit Wärmerückgewinnung
Heizwärmebedarf ohne KWL
Heizwärmebedarf mit KWL
Einsparung beim Heizwärmebedarf 12.343 kWh/a – 8.513 kWh/a = 3.830 kWh -> 32%
Strombedarf ohne KWL
Strombedarf mit KWL
Einsparung Heizung 2.684 kWh/a – 1.506 kWh/a = 1.178 kWh
Mehrverbrauch Hilfsenergie 1.176 kWh/a – 346 kWh/a = 830 kWh
Einsparung beim Strombedarf 348 kWh
Gesamt 3.830 kWh Heizwärme und 348 kWh Strom ohne Berücksichtigung der PV-Anlage
Gesamt 3.830 kWh Heizwärme und 546 kWh Strom mit Berücksichtigung der PV-Anlage
PV und PVT
Die Anlage ist von unten unsichtbar auf dem Flachdach des Obergeschosses und auf dem Flachdach der Garage installiert.
Insgesamt 42 Module ( davon 16 PVT-Module (erzeugen gleichzeitig Strom und können als Wärmequelle der Sole-Wärmepumpe dienen) sind verbaut.
Eigenverbrauchsoptimiert durch die Ost/West Ausrichtung.
Das Ergebnis in Zahlen
Knowhow
Effizienzhaus plus
Effizienzhaus plus
Smart home
KNX
KNX ist, anders als viele vergleichbare Lösungen und Konkurrenzprodukte nicht proprietär, sondern ein sog. offener Standard. Die Dokumente, welche den Standard und notwendige Details zur Implementierung von kompatiblen Geräten bzw. kompatibler Software beschreiben, sind nach Registrierung jedem zugänglich. Die hocheffiziente KNX-Geräte (Aktoren, Sensoren) arbeiten größtenteils Autark, also ohne zentralen Rechner. Somit sind die Grundfunktionen auch bei einem Ausfall des Servers sichergestellt.
Eisbär
Die EisBär SCADA Software ist eine innovative und kostengünstige Software zur Visualisierung und Automatisierung intelligenter Gebäude.
Begonnen hatten wir mit einem Gira-Facility-Server. Nachdem die Technische Hochschule Ingolstadt das Projekt optWp designed hatte, war schnell klar das wir eine andere Basis benötigen. Der Eisbär kann alles was hier auf der Datenbank und MQTT Seite benötigt wird.
Ein excellentes Team der Alexander Mayer GmbH unterstützt das Projekt tatkräftig.
Es wurden alle erdenklichen Lösungen wie coming home, leaving home, Lademanagement der beiden ABB-Ladesäulen für unsere 3 Elektroautos, alle Lichter an bei Panik, Außenhautüberwachung, Heizungssteuerung, Sonnenschutzsteuerung… implementiert.
Die Energieseite gibt stets aktuell einen Überblick über Energiezustände/-flüsse im Gebäude.
Die Betriebszustände des Heizungssystem sind stets abrufbar.
Die Temperatur im Puffer ist gerade minimal zu niedrig, was der Regelhysterie geschuldet ist.
In Kürze werden die aktuell benötigten 28 °C Vorlauftemperatur wieder erreicht.
Alle Räume erreichen trotz niederigster Vorlauftemperatur die Wunschtemperatur.
Und das zu niedrigen Kosten. Bei unterstellten 40 Cent/kWh haben wir im gesamten Januar 114,87 € verbraucht. Übers Jahr gesehen kommen ca. 720 € für Heizen und Kühlen zusammen. Da ist der eigenerzeugte Strom der PV-Anlage nicht abgezogen, da nur der Strom der Wärmepumpe erfasst wird.
Lüftung in Abhängikeit von Luftfeuchte, VOC und CO² geregelt.
Der Luftaustausch ist immer auf das nötige Minimum reduziert. Dadurch ist (auch in Verbindung mit dem Kalk-Innenputz) ein optimales Raumklima gegeben. Trockene Luft in der Heizperiode wird so nahezu ausgeschlossen.
Ein Zimmer als Beispiel
Effizienzhaus plus
Qualitätssiegel nachhaltiges Gebäude
Dieses Siegel hat unsere intuitiv getroffenen Entscheidungen bestätigt. Wir sind ein bisschen stolz darauf!
Das sind die relevanten BNK (QNG) Nachhaltigkeits-Kriterien:
Flächeninanspruchnahme: Reduzierung des Flächenverbrauchs, Vermeidung der Zersiedelung der Landschaft, Geringhaltung zusätzlicher Bodenversiegelung und Ausschöpfung von Entsiegelungspotenzialen
Ressourceninanspruchnahme und Wirkungen auf die globale Umwelt: Schonung natürlicher Ressourcen und der Begrenzung negativer Wirkungen auf die Umwelt
Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Möglichkeit zur Anpassung an sich ändernde Nutzerbedürfnisse und Nutzungsbedingungen
Trinkwasserbedarf in der Nutzungsphase: Bewertung des Wasserbedarfs eines Gebäudes in der Nutzungsphase mit dem Ziel der Schonung natürlicher Ressourcen
Rückbau-und Recyclingfreundlichkeit: langlebiges und anpassbares Bauwerk mit dem Ziel geschlossener bzw. verlangsamter Stoffkreisläufe
Risiken für Gesundheit und Umwelt: Ausschluss bzw. Begrenzung von Baustoffen, die aufgrund ihres Schadstoffgehalts oder Schadstofffreisetzungen ein Risikopotenzial für Grundwasser, Oberflächenwasser, Boden und Außenluft darstellen sowie gesundheitliche Beeinträchtigungen Handwerker, Nutzer und Besucher sowie Anwohner oder Belastungen der Innenraumluft verursachen können
Barrierefreiheit: Barrierefreiheit auf dem Grundstück, bei den Zugängen zum Gebäude, in den öffentlichen Verkehrsflächen sowie ausgewählten Nutzungsbereichen mit dem Ziel der Gewährleistung einer unabhängigen Lebensführung und der vollen Teilhabe in allen Lebensbereichen für Menschen mit Einschränkungen
Schaffung von Voraussetzungen für Bewirtschaftung: Voraussetzungen für eine optimale Nutzung und Bewirtschaftung, z.B. über Wartungs- und Instandhaltungsplan
Flächeneffizienz: Bewertung der Qualität der Grundrisslösung im Hinblick auf die effiziente Nutzung bebauter Flächen
Erfüllung von Nutzeranforderungen: Sicherstellung einer hohen Nutzerzufriedenheit
Thermischer Komfort: Sommerlicher Wärmeschutz mit dem Ziel der Sicherung von Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Nutzerzufriedenheit.
Visueller Komfort: Versorgung mit Tageslicht und Kunstlicht sowie Sichtbeziehungen
Schallschutz: Schutz vor den unerwünschten Wirkungen von Schall, Sicherung von Gesundheit sowie Privatheit und Vertraulichkeit
Nachhaltige Beschaffung: Einhaltung von Sozial- und Umweltstandards in den Lieferketten, Einhaltung von Menschenrechten sowie des Arbeits- und Umweltschutzes sowie der Schonung natürlichen Ressourcen. Mindestens 50 Prozent der verbauten Hölzer, Holzprodukte und / oder Holzwerkstoffe müssen nachweislich aus nachhaltiger Forstwirtschaft (PEFC, FSC) stammen.
Lebenszykluskosten: Wirtschaftlicher Umgang mit finanziellen Ressourcen
Qualität der Projektvorbereitung: Ermittlung der Bedürfnisse von Bauherren und Nutzern
Qualitätskontrolle der Bauausführung: Durchführung von Prüf- und Messverfahren zur Bestätigung des Erreichens von Planungszielen und Feststellung der Mangelfreiheit des Gebäudes
Quelle: BIRN
Einsatz einheimisches, zertifiziertes Holz
Tischplatte vom Sägewerk in Thüngen, Eichedielen nachhaltig aus dem Steigerwald, Spessarteiche der Fensterumrahmungen.
Spannen wird es, wenn man den Fensterbauer fraget woher die Eichekanteln kommen. Es war gar nicht so einfach Holz aus Deutschland zu bekommen.
Die optimale Tageslichtverfügbarkeit kann man sehen.
Guter Wärmeschutz vs. Schallschutz
Je besser ein Basustoff Dämmt, desto weniger gut ist dieser beim Schallschutz. Die Alternative wäre gewesen mit Kalksandstein und einem Wärmedämmverbundsystem zu bauen. Darauf haben wir verzichtet. Uns war eine wartungsärmere Fassade wichtiger.
Wassersparen
In Zeiten von Wasserknappheit und Überlegungen der bayrischen Staatsregierung eine Wasserleitung von der Donau nach Unterfranken zu bauen, wollen wir zeigen was beim Wassersparen geht.
Grauwassernutzung
Das Wasser aus Duschen, Badewanne und Handwaschbecken der Bäder wird in die Grauwasseranlage geleitet.
Die angewendete BioMembranfilter-Technologie garantiert mit seiner Barrierewirkung eine vollständige Separation der Biomasse von dem gereinigten Grauwasser. Somit kann ein Klarwasser frei von Feststoffen und ein vollständiger Bakterien- und Virenrückhalt, mit einer Rückhaltung von fast 100%, erzielt werden.
Der Gesamtreinigungsprozess setzt sich aus der biologischen Reinigung und der Ultrafiltration (Membranbioreaktor) zusammen und wird danach im Servicewasserbehälter gespeichert.
Das Herzstück – der Membranfilter
Der Wartungsaufwand ist außerordentlich gering.
- einmal jährlich Kontrolle der Funktion der Anlagenteile und ggf. einfache Rückspülung des Membranfilters
- der Membranfilter kann über Jahre Grauwasser zu sauberem hygienischen Servicewasser aufbereiten
Der Tank links im Bild war geplant um zu testen ob es sich lohnt dem Wasser Wärme zu entziehen. Dies haben wir verworfen, das das keinen Sinn macht.
Regenwassernutzung
Von den Dachflächen des Gebäudes und dem Garagendach wird Regenwasser in eine Zisterne im Garten geleitet.
Die Auswirkungen unseres Gründachs hatten wir nicht bedacht. Das Regenwasser ist durch das Substrat gelblich gefärbt. Abhilfe hat hier ein Filter im Keller größtenteils gebracht. Die Aktivkohle entfernt die Farbe fast vollständig.
Wassersparende Armaturen
Der Hersteller unseres Pufferspeicher im Keller hatte uns den Tipp gegeben, wassersparende Armaturen einzusetzen. Das senkt den Verbrauch der Wärmepumpe. Natürlich wollten auch wir Regenduschen. Auf der ISH sind wir auf die Produkte von Hans Grohe gestoßen. Diese haben eine Kopfdusche mit 9 Ltr/min. Vergleichbare Kopfduschen benötigen ca. 30 Ltr/min. Bei den Waschtischarmaturen wollten wir architektonisch keine Kompromisse eingehen. Wir haben die Durchflussmenge dort zwar reduziert. Das durfte beim QNG-Siegel jedoch nicht berücksichtigt werden, da das Herstellerdatenblatt höhere Werte angibt.
Effizienzhaus plus
Einige Gimmicks
Treppe zum OG
Treppe luftdichte Multiplexplatten, Voll ausgedämmt um die Kälte aus dem Kellerabgang abzuhalten.
Im Fenster sitzen
Passivhaustürelement mit Passivhausbriefkasten
Effizienzhaus plus
optWp
Aktuell wird von der Technischen Hochschule Ingolstadt das Forschungsprojekt optWp umgesetzt. In diesem Winter wird der Verbrauch der vorhandenen Sole-Wärmepumpe gemessen. Im Winter 2023/2024 wird das Gebäude mit eine Luft-Wärmepumpe geheizt, die optimiert betrieben wird.
Wir versprechen uns eine signifikante Einsparung an Strom, wenn die Wärmepumpe optimal, zusammen mit dem Deckenspeicher, betrieben wird.
Effizienzhaus plus
Fazit nach drei Jahren
- Das Ziel wurde erreicht.
- Ohne Elektromobilität haben wir ein Effizienzhaus plus.
- Die Wohnqualität ist optimal.
- Der Verbrauch ist extrem niedrig.
Wir würden es wieder tun!
Effizienzhaus plus
Presse
