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Im Auftrag der School of Architecture and Planning, The University of Auckland.
Finanziert durch NICAI Faculty Research Development Fund.

Januar 2010; Author: Jessica Grove-Smith, Jürgen Schnieders Korrigierte Version November 2011

Zum Anfang der Studie: Planungsgrundlagen für Passivhäuser in Neuseeland

Das Passivhaus in Neuseeland - Sommerlicher Komfort

Bedingt durch die recht milden Temperaturen in Neuseeland, auch im Sommer, kann in den Referenz-Passivhäusern an allen drei Standorten, unter den angesetzten Randbedingungen, auch ohne aktive Kühlung ein behagliches Raumklima erreicht werden. Anstelle eines Kühlenergiebedarfs wurde deswegen ausschließlich die Übertemperaturhäufigkeit als Indikator des sommerlichen Komforts berechnet. In Abbildung 16 bis Abbildung 18 sind die operativen Temperaturverläufe in den Wohnräumen der Referenzgebäude während der jeweils wärmsten Periode im Jahr für alle drei Standorte aufgezeichnet, der Grenzwert von 25 °C wird an keinem der drei Standorte überschritten, die Spitzentemperaturen liegen bei knapp unter 25 °C in Auckland und ca. 24 °C in Wellington und Christchurch.

Auch wenn, wie anhand der Referenzgebäuden gezeigt, der sommerliche Komfort ohne Schwierigkeiten sichergestellt werden kann, sollten bei der Planung eines Gebäudes und der letztendlichen Nutzung die wesentlichen Einflussfaktoren berücksichtigt und ausgenutzt werden. Die wichtigsten Faktoren werden im Folgenden beschrieben.

Abbildung 16: Verlauf der operativen Temperaturen in den Wohnräumen während
des wärmsten Zeitraums in Auckland.


Abbildung 17: Verlauf der operativen Temperaturen in den Wohnräumen während
des wärmsten Zeitraums in Wellington.


Abbildung 18: Verlauf der operativen Temperaturen in den Wohnräumen während
der wärmsten Woche in Christchurch.


Verschattung

Bei einer ungünstigen Orientierung, großen Fensterflächen oder einer unverschatteten Lage kann das hohe solare Angebot des neuseeländischen Klimas im Sommer vergleichsweise leicht zu unbehaglich hohen Raumtemperaturen führen. In diesem Kapitel wird die Auswirkung einer feststehenden Verschattung zur Kontrolle der solaren Lasten beschrieben. Zur Untersuchung wurden im Modell Verschattungsfaktoren von 0 bis 10 angesetzt, die einen inkrementellen Anstieg der Breite des Dachüberstandes und der Horizontverschattung darstellen. Ein Verschattungsfaktor von 0 repräsentiert somit eine vergleichbar unverschattete Lage, während 10 ein z.B. innerstädtisches, stark selbstverschattendes Gebäude wiederspiegelt.

In Abbildung 19 und Abbildung 20 sind die Auswirkungen der verschiedenen Verschattungsstufen auf den Heizwärmebedarf, sowie die Heizleistung der Referenzgebäude dargestellt. Diesen Ergebnissen zufolge ist eine Verschattung an allen Standorten unter den angesetzten Randbedingungen unvorteilhaft; beide untersuchten Größen steigen durch die Einschränkung der solaren Gewinne deutlich an.

Abbildung 19: Auswirkung zusätzlicher feststehenden Verschattung auf den Heizwärmebedarf.


Abbildung 20: Auswirkung zusätzlicher feststehenden Verschattung auf die maximale
tagesmittlere Heizleistung.


Die beispielhaften Temperaturverläufe mit und ohne feststehende Verschattung für Auckland in Abbildung 21 zeigen, dass in diesem Fall selbst ganz ohne Verschattungselemente ein hoher Komfort ohne inakzeptable Übertemperaturhäufigkeit erreicht werden kann. Ein starker Anstieg des Heizwärmebedarfs und der Heizleistung sind ab einem Verschattungsfaktor von 2 erkennbar, was einem Dachüberstand von 40 cm entspricht. Bei einer Nord-Süd-Orientierung können schmale Überstände wirksam eingesetzt werden, da sie die solaren Lasten der hoch stehenden Sonne im Sommer blockieren, aber die solaren Gewinne der niedriger stehenden Sonne im Winter kaum beeinflussen. Bei einer Ost-West-Orientierung hätte die gleiche Verschattungssituation eine andere, schwächere Auswirkung. Dieser Effekt verdeutlicht, dass Randbedingungen wie z.B. die Orientierung des Gebäudes bei der Planung eine sehr wichtige Rolle spielen (vgl. Kapitel 4.5).

Für die Referenzgebäude wurde angesichts der hier aufgeführten Ergebnisse ein Verschattungsfaktor von 2 gewählt.

Abbildung 21: Die operativen Temperaturen in den Wohnräumen während
der heißesten Periode in Auckland - mit starker (oben) und ohne (unten) Verschattung.


Sommerbypass und Nachtlüftung

Für den Sommerkomfort sind insbesondere die internen, sowie die solaren Lasten ausschlaggebend. Es gilt diese adäquat einzuschränken, z.B. durch die Nutzung von effizienten Haushaltsgeräten und, wie in 4.4.1 beschreiben, mit sinnvollen Verschattungsmaßnahmen. Überschüssige Lasten müssen aus dem Gebäude abgeführt werden, was entweder über eine aktive Kühlung oder, bei passenden Randbedingungen, passiv über die Raumlüftung geschehen kann. Für die Lüftung ist es zunächst wichtig, dass die Lüftungsanlage mit der Option ausgestattet ist während den Sommermonaten den Wärmetauscher mit einem sogenannten Sommerbypass zu umgehen. In den hier beschriebenen Referenzgebäuden wird außerdem eine zusätzliche temperaturgesteuerte Lüftung berücksichtigt: Wird es im Raum zu warm und die Außentemperatur ist kühler, so wird ein Luftwechsel angesetzt, der einem gekippten Fenster entspricht. Der Effekt dieser zusätzlichen Lüftung ist in Abbildung 22 dargestellt: Sie hat zwar im Modell eine kleine Erhöhung des Heizwärmebedarfs zu Folge (< 0,6 kWh/(m²a)), ist aber sehr wirksam gegen unerwünscht hohe Raumtemperaturen im Sommer. Für Auckland z.B. würde sich die Spitzentemperatur ohne Nachtlüftung und Sommerbypass der Wärmerückgewinnung auf über 26 °C erhöhen und die Übertemperaturhäufigkeit von 0 % auf spürbare fast 5 % ansteigen. Stoßlüften mit weit geöffneten anstelle von gekippten Fenstern hat den gleichen Effekt – der einzige Unterschied besteht darin, dass der Luftwechsel höher ist und die Lufttemperaturn im Raum somit schneller gesenkt werden können. Der Verlauf der operativen Temperaturen ohne Nachtlüftung und Sommerbypass der Wärmerückgewinnung ist für Auckland in Abbildung 23 für den gleichen Zeitraum wie in Abbildung 16 dargestellt. Das Innenraumklima ist in diesen Szenarien deutlich weniger behaglich.

Abbildung 22: Auswirkung eines Sommerbypasses der Wärmerückgewinnung und nächtlicher
Fensterlüftung (gekippt oder weit geöffnet) auf Heizwärmebedarf und Übertemperaturhäufigkeit.


Abbildung 23: Verlauf der operativen Temperaturen in den Wohnräumen (Auckland)
wenn der Sommerbypass der Wärmerückgewinnung nicht aktiviert und das Potential
zusätzlicher Lüftung über gekippte Fenster nicht genutzt werden.


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