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grundlagen:passivhaeuser_in_verschiedenen_klimazonen:passivhaeuser_in_neuseeland:parameterstudien:daemmstaerken

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

Dämmstärken

Als zweite Variable der Parameterstudie wurden die Dämmstärken der verschiedenen Komponenten der opaken Gebäudehülle – Außenwände, Dach und Kellerdecke – variiert. Hieraus gehen verschiedene Erkenntnisse hervor. Die Ergebnisse weisen insbesondere für Auckland deutlich darauf hin, dass die Verteilung der nötigen Dämmung zum Wärmeschutz auf die verschiedenen Bauteile durchaus von Bedeutung ist. Mit einer höheren Dämmstärke auf dem Dach z.B. kann einer Überhitzung entgegen gewirkt werden (vgl. Abbildung 44), während eine gute Dämmung der Kellerdecke die Überhitzung eher fördert (vgl. Abbildung 48). Eine Erhöhung der Dämmstärke der Außenwände kann am effektivsten eingesetzt werden um den Heizwärmebedarf zu reduzieren, da sie von den drei betrachteten Komponenten den größten Anteil der Oberfläche ausmachen.

Die Übereinstimmung zwischen den dynamisch und stationär berechneten Ergebnissen verbessert sich mit höheren Dämmstärken, wie in Kapitel 5 bereits beschrieben. Das PHPP ist ein vereinfachtes Verfahren und verwendet zur Berechnung der Transmissionsverluste durch die opake Gebäudehülle konstante U-Werte, die mit standardisierten Wärmeübergangswiderständen an den Oberflächen ermittelt werden. Im dynamischen Modell werden die Wärmeübergänge entsprechend der gegebenen Randbedingungen des spezifischen Bauteils in jedem Zeitschritt neu berechnet. Die Relevanz der Wärmeübergänge sinkt mit höheren Dämmstärken, wodurch die hierbei entstehende Diskrepanz der beiden Rechenverfahren nachlässt.

Außenwände

In Abbildung 40 bis Abbildung 42 sind alle Ergebnisse der dynamischen Simulationen bei Variation der Außenwanddämmstärke aufgeführt. Höhere Dämmstärken reduzieren den Heizwärmebedarf und die Heizleistung, wobei die Einsparung abnimmt, je höher die Dämmstärke. Die ersten cm sind demnach am effektivsten. Auf die Übertemperaturhäufigkeit scheint die Dämmstärke der Außenwände für das spezifische Beispielgebäude in diesem Klima keinen direkten Einfluss zu haben.

Abbildung 43 zeigt die mit DYNBIL und PHPP berechneten Werte des Heizwärmebedarfs im Vergleich. Die Übereinstimmung nimmt mit steigender Dämmstärke zu.


Abbildung 40: Variation der Außenwand-Dämmstärke in Auckland.


Abbildung 41: Variation der Außenwand-Dämmstärke in Wellington.


Abbildung 42: Variation der Außenwand-Dämmstärke in Christchurch.


Abbildung 43: Variation der Dämmstärke der Außenwände – die mit DYNBIL und PHPP
berechneten Ergebnisse des Heizwärmebedarfs im Vergleich. Die Pfeile zeigen die Dämmstärke
des Passivhaus-Referenzfalls an.


Dach

Die Ergebnisse der Variation der Dachdämmung sind in Abbildung 44 bis Abbildung 47 nach dem gleichen Schema aufgeführt wie die der Außenwanddämmung im vorangegangen Textabschnitt. Für die Reduzierung des Heizwärmebedarfs und der Heizlast sind auch hier höhere Dämmstärken von Vorteil, wenn auch deutlich weniger effektiv als eine Außenwanddämmung. Interessant ist aber vor Allem der Einfluss der Dachdämmung auf die Übertemperaturhäufigkeit. Hier zeigt sich am Beispiel Auckland, sowohl mit DYNBIL als auch mit PHPP, eine Andeutung, dass sich die Temperaturen im Raum ganz ohne Dämmung des Daches oder bei sehr niedrigen Dämmstärken erhöhen und der Grenzwert von 25 °C zeitweise überschritten wird. Der Grund ist die starke Solarstrahlung auf das Dach, die zu einer Erhitzung der Oberflächen führt. Ohne Dämmung kann diese Wärme leichter in das Gebäudeinnere vordringen.


Abbildung 44: Variation der Dach-Dämmstärke in Auckland.


Abbildung 45: Variation der Dach-Dämmstärke in Wellington.


Abbildung 46: Variation der Dach-Dämmstärke in Christchurch.


Abbildung 47: Variation der Dämmstärke des Daches – die mit DYNBIL und PHPP berechneten
Ergebnisse des Heizwärmebedarfs im Vergleich. Die Pfeile zeigen die Dämmstärke
des Passivhaus-Referenzfalls an.


Kellerdecke

Die Ergebnisse der Variation der Kellerdeckendämmung, berechnet mittels dynamischer Simulation, sind vergleichbar mit den Ergebnissen für die Außenwand- und Dachdämmung in Abbildung 48 bis Abbildung 50 für jeden Standort einzeln aufgeführt. Für Heizwärmebedarf und Heizleistung zeigt sich wie zu erwarten wieder der gleiche Effekt: Je höher die Dämmstärke, desto größer die Einsparung; Die ersten cm sind am effektivsten. Bezüglich der Übertemperaturhäufigkeit ist in diesem Fall eine zu hohe Dämmstärke aber möglicherweise kontraproduktiv, zumindest im Klima von Auckland (Abbildung 48). Die Temperaturen, die sich im ungedämmten Keller einschwingen hängen vom Verlauf der Erdreichtemperatur und der Außenlufttemperatur, sowie den Verlusten vom Gebäude zusammen. In Abbildung 51 ist der Außentemperaturverlauf in Auckland im Vergleich mit den operativen Kellertemperaturen bei einer ungedämmten und bei einer mit 30 cm gedämmten Kellerdecke dargestellt. Die Kellertemperatur weist nicht die gleichen Schwankungen auf wie die Außentemperatur und liegt in diesem Klima über das ganze Jahr hinweg unter der Raumtemperatur. Im ungedämmten Fall sind die Verluste an den Keller im Winter wie auch im Sommer größer, was sich in höheren Kellertemperaturen und einem erhöhten Heizwärmebedarf des Gebäudes äußert. Im Sommer können diese Verluste durchaus vorteilhaft sein, da auf diesem Wege überschüssige interne Lasten abgeführt werden. Als Handlungsempfehlung sollte die Kellerdecke gut genug gedämmt sein um im Winter komfortable Oberflächentemperaturen des Fußbodens gewährleisten zu können; Die Transmissionverluste sollten reduziert werden aber nur soweit, dass im Sommer anfallenden überschüssige interne Lasten auch auf diesem Wege noch abgeführt werden können.

Die mit dem PHPP berechneten Ergebnisse spiegeln sowohl für den Heizwärmebedarf (Abbildung 52) als auch für die Übertemperaturhäufigkeit (Abbildung 53) die gleichen Tendenzen wieder, die auch mit DYNBIL berechnet wurden. Die Übereinstimmung der beiden Rechenmethoden ist auch hier sehr gut, besonders unter dem Aspekt, dass eine stationäre Berechnung der Kellertemperatur und der Verluste an diesen Raum vergleichbar komplex ist.

Abbildung 48: Variation der Kellerdecken-Dämmstärke in Auckland.


Abbildung 49: Variation der Kellerdecken-Dämmstärke in Wellington.


Abbildung 50: Variation der Kellerdecken-Dämmstärke in Christchurch.


Abbildung 51: Verlauf der stundenmittleren Außentemperatur in Auckland, sowie der Kellertemperatur
bei ungedämmter Kellerdecke und einer Kellerdeckendämmung von 30 cm.


Abbildung 52: Variation der Dämmstärke der Kellerdecke – die mit DYNBIL und PHPP berechneten
Ergebnisse des Heizwärmebedarfs im Vergleich.


Abbildung 53: Variation der Dämmstärke der Kellerdecke – die mit DYNBIL und PHPP berechneten
Ergebnisse der Übertemperaturhäufigkeit im Vergleich.




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