grundlagen:sommerfall:passivhaus_im_sommer
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grundlagen:sommerfall:passivhaus_im_sommer [2013/03/26 13:53] – cweber | grundlagen:sommerfall:passivhaus_im_sommer [2022/08/21 12:32] (aktuell) – [Bessere Wärmedämmung: gut oder schlecht für den Sommer?] wfeist | ||
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+ | ====== Das Passivhaus-Konzept für den Sommerfall ====== | ||
+ | ===== Sommerklima im Passivhaus - eine entscheidende Fragestellung ===== | ||
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+ | Immer noch wird in der öffentlichen Debatte um energiesparende Gebäude die Frage nach einer möglichen sommerlichen Überhitzung gestellt - "wegen der guten Wärmedämmung" | ||
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+ | |//**__Abb. 1__: Gemessene Raumtemperaturen im heißen Sommer 1993\\ | ||
+ | in drei Geschossen auf der Südseite des Passivhauses Darmstadt\\ | ||
+ | Kranichstein (Foto: unten links)**// | ||
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+ | Wie sich Passivhäuser in **anderer Bauweise** und mit **abweichenden Orientierungen in Abhängigkeit von Verschattung und Lüftung** im Sommer verhalten, kann allgemein **mit Hilfe der thermischen Gebäudesimulation** behandelt werden. Dies wurde erstmals durch die 1998 fertiggestellte " | ||
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+ | In diesem Aufsatz werden einige Teile der Studie zusammengefasst und mit heutigen Messergebnissen untermauert. Eine frühere Fassung dieses Artikels wurde 1999 im Protokollband Nr. 15 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser publiziert [[Grundlagen: | ||
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+ | ===== Methodische Grundlage: Gebäudesimulation; | ||
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+ | Für die Simulation des wärmetechnischen Verhaltens wurde das **instationäre Simulationsprogramm DYNBIL** verwendet. Das Programm und seine Methoden wurden in [[Grundlagen: | ||
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+ | Als Klimadatensatz wurde in dieser Studie das DYNBIL-Klimajahr Frankfurt/M verwendet, das auf den Testreferenzjahren beruht, aber einen korrigierten Datensatz für die atmosphärische Gegenstrahlung verwendet. | ||
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+ | Die Pläne des bewohnten Passivhauses Darmstadt-Kranichstein sind Grundlage der Untersuchungen. Für die Optimierungsarbeiten wurden die Pläne eines Reihenmittelhauses auf ein einfacheres Basismodell reduziert. Das Basismodell ist übersichtlich genug, gibt aber die Zonierung des Hauses wieder und erlaubt die Veränderung der wesentlichen Modelleigenschaften auf einfache Art. Dieses Modell mit sieben Zonen wurde bereits an anderer Stelle ausführlich beschrieben ([[Grundlagen: | ||
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+ | |//**__Abb. 2__: Schnitt durch das Passivhaus Darmstadt Kranichstein mit den gekennzeichneten Zonen.**// | ||
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+ | Die Modellparameter sind in der Studie im Detail dokumentiert [[Grundlagen: | ||
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+ | |//**__Tab. 1:__ Bestimmungsgrößen für das Passivhaus Darmstadt-Kranichstein (wie gebaut,\\ vereinfachtes Modell) während des Sommerbetriebes (Reihenmittelhaus): | ||
+ | U-Werte, Lüftung, Fenster, innere Quellen**// | ||
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+ | ==== Bewertung nach operativen Temperaturen ==== | ||
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+ | Auch für die Bewertung der Behaglichkeit **im Sommer ist die operative Temperatur der entscheidende Maßstab**; darüber hinaus spielen Luftfeuchtigkeit (Schwülegrenze!) und Luftgeschwindigkeit eine wichtige Rolle. Da hier vor allem das mitteleuropäische Klima behandelt wird, hat sich die Studie zunächst auf die operativen Temperaturen konzentriert [[Grundlagen: | ||
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+ | ===== Der Referenzfall (PH Kranichstein ohne Fensterlüftung) ===== | ||
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+ | //__**Abb. 4**__// zeigt die Tagesmittelwerte der Raumlufttemperaturen im Jahresgang für den **Referenzfall „Passivhaus Darmstadt-Kranichstein - ohne Verschattung, | ||
+ | * die Wärmerückgewinnung (80%) nur im Winter in Betrieb ist, | ||
+ | |||
+ | * im Sommer (genauer: vom 15. April bis 30.September) die Lüftungsanlage als reine Abluft | ||
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+ | Ab etwa 10. Juli werden in allen Räumen Temperaturen von 25°C oder mehr erreicht, in der Hitzeperiode zwischen 30. August und 8. September des Testreferenzjahres steigen die Werte sogar auf bis 30°C an. **Bis auf die wenigen Tage in dieser Hitzeperiode ist das Innenklima im Passivhaus dennoch auch im Sommer behaglich**. Später werden jedoch noch weitere Fälle behandelt, die durch erhöhte Lüftung zu weit günstigerem Innenklima führen.\\ | ||
+ | \\ | ||
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+ | |**//__Abb. 4:__ Die Tagesmittelwerte der Raumlufttemperaturen im Jahresverlauf für den | ||
+ | Referenzfall\\ (ohne Fensterlüftung, | ||
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+ | __//**Abb. 5**//__ zeigt einen Detailverlauf von Temperaturen in der Hitzeperiode im Raum „Dachgeschoss Süd“. Man erkennt, dass alle Innentemperaturen in diesem Zeitraum allmählich zunehmen: von einem Niveau mit knapp **25° auf bis zu 28 und 30°C**. Die Oberflächentemperaturen sind noch etwas wärmer als die Raumluft; bei den hochgedämmten Massivbauteilen ist diese Temperaturerhöhung aber geringer als etwa ½ Grad. Die Innenoberflächentemperatur der Fensterscheiben ist sehr stark erhöht: mit bis zu 40°C liegt sie um 10 K über der Maximaltemperatur der Raumluft. Man beachte, dass bei diesem Basisfall (außer den kleinen Überständen der Minibalkons) weder eine temporäre Sommer- verschattung noch eine Fensterlüftung vorgenommen wird.\\ | ||
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+ | |//**__Abb. 5:__ Detailverlauf von Oberflächen- und Raumlufttemperaturen sowie der operativen\\ Temperatur in der kritischen Zeitperiode im Raum „Dachgeschoss Süd“\\ (Referenzfall, | ||
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+ | //**__Abb. 6__**// zeigt die Raumlufttemperaturen des Referenzfalles als geordnete Jahresdauerlinie; | ||
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+ | |**//__Abb. 6:__ Die Raumlufttemperaturen des Referenzfalls (ohne Fensterlüftung und ohne temporäre\\ Verschattung) als geordnete Jahresdauerlinie// | ||
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+ | ===== Basisfall Passivhaus mit "bei Bedarf gekippten Fenstern" | ||
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+ | Alle Daten des in Kapitel 3 behandelten Referenzfalls bleiben unverändert, | ||
+ | > werden Temperaturen von 21°C im Haus überschritten und ist die Außentemperatur niedriger als die Innentemperatur, | ||
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+ | Die Fensterkippstellung führt zu einem erheblich höheren mittleren Luftwechsel. //__**Abb. 7**__// zeigt, dass dadurch die Temperaturen im Haus während des Sommers spürbar absinken, und zwar auf dauerhaft komfortable Werte.\\ | ||
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+ | |//**__Abb. 7:__ Basisfall Passivhaus mit im Sommer bei Bedarf gekippten Fenstern, ohne temp. Ver-\\ schattung; Tagesmittelwerte der Raumlufttemperaturen in sechs Zonen; Simulationslauf**// | ||
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+ | Auch **in der kritischen Hitzeperiode** ist trotz fehlender temporärer Verschattung in dieser Betriebsweise ein **sehr gutes Innenklima** im Passivhaus erkennbar (//**__Abb. 8__**//). Die Jahresdauerlinie (//**__Abb. 9__**//) zeigt, dass die Übertemperaturhäufigkeit sehr gering wird: h< | ||
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+ | Der hier behandelte Fall entspricht (bis auf den Unterschied Endhaus/ | ||
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+ | //**__Abb. 1__**// zeigt Temperaturmesswerte aus allen drei Geschossen, die sogar noch etwas günstiger liegen im Vergleich zur Simulation aus //**__Abb. 8__**//. Das liegt vor allem daran, dass die Fenster in den frühen Morgenstunden eine Zeitlang in Drehstellung vollständig geöffnet werden können. Der Sommer 1993 war im Vergleich zum langjährigen Mittel besonders heiß.\\ | ||
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+ | |//**__Abb. 8:__ Basisfall Passivhaus mit im Sommer bei Bedarf gekippten Fenstern (keine temporäre\\ | ||
+ | Verschattung); | ||
+ | Hitzeperiode; | ||
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+ | |//**__Abb. 9:__ Basisfall mit im Sommer bei Bedarf gekippten Fenstern, ohne temp. Verschattung; | ||
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+ | In //**__Abb. 10__**// ist dargestellt, | ||
+ | > **Lüftungsgeräte müssen einen Sommerbetrieb ohne Wärmerückgewinnung erlauben** | ||
+ | So ist das auch als Zertifizierungskriterium für Passivhaus geeignete Lüftungsanlagen vorgegeben - dies kann durch einen Bypass oder durch eine Sommerkassette oder durch den ausschließlichen Betrieb nur des Abluftventilators erfolgen. | ||
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+ | Bei reiner Abluft (entspr. 0.475 h< | ||
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+ | Besser ist es, wie schon im oben behandelten Fall mit gekippten Fenstern, **im Sommer auf natürliche Lüftung zu setzen**. Aus //**__Abb. 10__**// kann entnommen werden, dass der oben behandelte Fall mit im Bedarf gekippten Fenstern einem dauernden Luftwechsel mit reiner Abluft von etwa 1.4 h< | ||
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+ | |//**__Abb. 10:__ Der Einfluss der Lüftung auf die sommerliche Übertemperaturhäufigkeit im Passivhaus\\ | ||
+ | (Basisfall, Simulation); | ||
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+ | ===== Der Einfluss von Fenstergröße und Verglasungsqualität ===== | ||
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+ | Der Verglasungsflächenanteil im bestehenden Passivhaus in Darmstadt-Kranichstein beträgt 35% der Südfassade. Verwendet wurden Dreischeiben-Wärmeschutzverglasungen der ersten Generation (mit 3-WSK bezeichnet), | ||
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+ | **//__Abb. 11__//** zeigt, wie sich die thermische Behaglichkeit im Sommer entwickelt, wenn Fenstertyp und Fenstergröße verändert werden.\\ | ||
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+ | |//**__Abb. 11:__ Der Einfluss von Verglasungsgröße und Verglasungsqualität im Referenzfall; | ||
+ | mit zunehmender Verglasungsfläche über ca. 20% nimmt die Übertemperaturhäufigkeit steil zu.**//|\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Die Ergebnisse für das Sommerklima sind anhand der Überhitzungshäufigkeiten h< | ||
+ | |||
+ | * Unabhängig von der Verglasung wird die Temperatur 25°C bei Verglasungsflächenanteilen kleiner 14% in Südrichtung auch im Sommer überhaupt nicht erreicht. Bei kleineren Fenstern besteht somit keinerlei sommerliches | ||
+ | |||
+ | * Mit größer werdender Südfensterfläche steigt der Häufigkeitswert der Überschreitung von 25°C bei den Dreischeiben-Wärmeschutzverglasungen an: Bis zu Verglasungsflächenanteilen in der Südfassade: | ||
+ | * etwa 30% bei " | ||
+ | * etwa 25% bei " | ||
+ | |||
+ | können auch ohne temporären Sonnenschutz im Passivhaus noch gute Werte erreicht werden. | ||
+ | * Hingegen gibt es bei Verglasungsflächenanteilen | ||
+ | * über 42% bei " | ||
+ | * über 35% bei " | ||
+ | |||
+ | im hier behandelten Basisfall derart hohe Solarenergieeinträge im Sommer, dass zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen. Diese werden später behandelt. | ||
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+ | Interessant ist, dass die Zweischeiben-Wärmeschutzverglasung "2 WSA" und die Verglasung " | ||
+ | |||
+ | //Diese Analyse zeigt, dass **die Ursache für mögliche sommerliche Übertemperaturen** bei Wohngebäuden hauptsächlich bei einem (zu) hohen sommerlichen solaren Energieangebot zu suchen ist. Dies lässt sich jedoch durch fachgerechte **Planung und mit Hilfe einfacher marktverfügbarer Komponenten** (Jalousien, Stores, Überstände, | ||
+ | \\ | ||
+ | ===== Der Einfluss der Orientierung ===== | ||
+ | |||
+ | Wie sich eine unterschiedliche Orientierung der Hauptfassade auswirkt, zeigt //**__Abb. 12__**//. Dargestellt ist der Verlauf für die Dreischeibenwärmeschutzverglasung " | ||
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+ | |//**__Abb. 12: | ||
+ | als Passivhaus von der Orientierung der Hauptfassade (3-WSK, 19.127 m², Referenzfall, | ||
+ | ohne temporäre Verschattung und ohne Fensterlüftung)**// | ||
+ | \\ | ||
+ | * Man erkennt, dass sich sowohl der Jahresheizwärmebedarf (zwischen 10 und 12 kWh/ | ||
+ | |||
+ | * Dann allerdings steigen sowohl die Überhitzungshäufigkeit als auch der Heizwärmebedarf spürbar an. **Im Bereich zwischen 60° und 90° Richtung gegen Süd werden maximale Werte** für die Überhitzungshäufigkeit mit um 20% erreicht. Bei 90°-Orientierung (West oder Ost) ist übrigens auch der Jahresheizwärmebedarf bereits bei um 16 kWh/(m²a) angelangt. | ||
+ | |||
+ | * Bei weiterem Herausdrehen aus der Südrichtung ändert sich dieser nun kaum noch, d. h. für den Winterfall ist eine Nordorientierung kaum ungünstiger als eine Ost- oder Westorientierung. Anders im Sommerfall: **bei Weiterdrehen Richtung Nord fallen die Überhitzungshäufigkeiten steil ab**. Zwischen ±45° gegenüber Nord sind die Überhitzungsstunden mit nur 10% am kleinsten. | ||
+ | |||
+ | //Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wird verständlich, | ||
+ | \\ | ||
+ | ===== Der Einfluss von feststehenden horizontalen Verschattungselementen über den Fenstern (Dach- oder Balkonüberstände) ===== | ||
+ | |||
+ | Hier gehen wir von einem Fall ohne jede feststehende Verschattungselemente aus (das ist nicht der Referenzfall!). Für diesen Fall werden nun allein **der Balkon- und Dachüberstand vergrößert** (gemessen wird immer von der Verglasungsaußenoberfläche, | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 13__: Feststehende Balkon- oder Dachüberstände über\\ | ||
+ | einer __südorientierten__ Verglasung können den sommerlichen\\ | ||
+ | Energieeintrag bedeutend reduzieren. Beim Dämmstandard\\ | ||
+ | des Passivhauses erhöhen sie den Heizwärmebedarf nur\\ | ||
+ | wenig (vgl.__Abb. 14__), wenn der Überstand nicht sehr tief\\ | ||
+ | gewählt wird. Gemessen wird der Überstand von der\\ | ||
+ | Außenoberfläche der Verglasung, der Abstand von\\ | ||
+ | der Verglasungsoberkante.**// | ||
+ | \\ | ||
+ | //**__Abb. 14__**// zeigt die Veränderungen für diese Fallstudie: | ||
+ | |||
+ | * Der Jahresheizwärmebedarf in einem Passivhaus ändert sich bis zu Überstandstiefen von etwa 1.25 m praktisch nicht (das ist in Niedrigenergiehäusern noch anders). | ||
+ | |||
+ | * Hingegen nimmt die Überhitzungshäufigkeit im Sommer zwischen horizontalen Überständen von 0.5 m bis 1.5 m spürbar ab (von h< | ||
+ | |||
+ | Noch größere Überstände erhöhen den Jahresheizwärmebedarf dann deutlich, bringen aber kaum noch eine Verbesserung beim Sommerklima.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 14:__ Auswirkung feststehender Verschattungselemente im Abstand von 0.59 m über der\\ | ||
+ | Verglasungsoberkante auf den Jahresheizwärmebedarf und die Überhitzungshäufigkeit\\ | ||
+ | (Fenster außenbündig, | ||
+ | \\ | ||
+ | //Hieraus können unmittelbar praxisbezogene Empfehlungen gegeben werden: **Die feststehenden horizontalen Verschattungselemente über Fenstern wirken sich bei deutschem Klima in __südorientierten__ Passivhäusern bis zu einem Überstand von ca. 1.25 m günstig auf das Sommerklima aus, ohne den Heizwärmebedarf merklich zu erhöhen**.// | ||
+ | \\ | ||
+ | |||
+ | ===== Der Einfluss einer temporären Verschattung ===== | ||
+ | |||
+ | //**__Abb. 15__**// zeigt, dass **durch den Einsatz eines außenliegenden Verschattungselementes die Temperaturen im Passivhaus (Referenzfall) während des Sommers spürbar absinken**. Temperaturen über 25°C werden nun so gut wie gar nicht erreicht (h< | ||
+ | |||
+ | Auch **ein Rollo im Scheibenzwischenraum** wirkt sich ähnlich wie das außenliegende Rollo auf das Innenklima aus, und selbst **ein innenliegendes Rollo** reduziert die sommerlichen Temperaturen noch spürbar: h< | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 15:__ Durch temporäre Verschattungseinrichtungen lässt sich die Behaglichkeit im Sommer\\ | ||
+ | bedeutend verbessern. Bei den im Passivhaus üblichen Verglasungsqualitäten mit drei Scheiben\\ | ||
+ | und hoher Scheibenabsorption ist eine innenliegende Verschattung allerdings nur von begrenz-\\ | ||
+ | tem Nutzen.**// | ||
+ | \\ | ||
+ | Nicht diskutiert wird an dieser Stelle die Problematik einer möglichen unzulässigen Erwärmung der Verglasung durch die Rückreflektion und den Wärmestau bei innenliegenden Rollos. Vor dem praktischen Einsatz solcher Systeme muss diese Problematik geklärt werden [[Grundlagen: | ||
+ | |||
+ | Temporäre Verschattung ist für alle Fensterorientierungen gleichermaßen wirksam - leider gilt das nicht für die unter letztem Kapitel behandelten feststehenden Überstände, | ||
+ | \\ | ||
+ | ===== Der Einfluss der inneren Wärmequellen ===== | ||
+ | |||
+ | Für die Studie zum Sommerfall wurde in den bisher behandelten Fällen **mit einer mittleren inneren Last von 386.8 Watt** gerechnet. Dies entspricht **2.48 Watt/m²** und ist etwas mehr, als die Standardannahme zu inneren Wärmequellen bei Berechnungen mit dem Passivhaus Projektierungs Paket (für den Sommerfall liegt man mit dem etwas höheren Ansatz auf der sicheren Seite; während der Heizzeit muss jedoch zur Sicherheit mit dem kleineren Wert gerechnet werden). | ||
+ | |||
+ | In //**__Abb. 16__**// ist dargestellt, | ||
+ | * Zunächst nimmt der Wärmebedarf nahezu linear mit der zusätzlich zur Verfügung gestellten freien Wärme mit einem Ausnutzungsgrad von etwa 80% ab. | ||
+ | |||
+ | * Die Kurve flacht dann allerdings bei höherem Angebot schnell ab. Das " | ||
+ | |||
+ | => Dies würde einem zusätzlichen internen Energieumsatz von 8470 kWh/a entsprechen; | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 16:__ Der Einfluss unterschiedlich hoher innerer Wärmequellen auf den Jahresheizwärme-\\ bedarf und die Übertemperaturhäufigkeit im Passivhaus (Referenzfall des Reihenmittelhauses).**// | ||
+ | \\ | ||
+ | Aber auch für die Behaglichkeit im Sommer wirkt sich jede zusätzlich anfallende innere Wärmequelle ausgesprochen ungünstig aus, wie ebenfalls aus //**__Abb. 16__**// entnommen werden kann. | ||
+ | * Zunächst steigt die Überhitzungshäufigkeit ebenfalls annähernd linear mit den inneren Wärmequellen an; eine Verdopplung der Quellen entspricht dabei etwa 2.3fach mehr Übertemperaturstunden. | ||
+ | |||
+ | * Bei über 5 W/m² hinausgehenden inneren Wärmequellen steigt die Überhitzungshäufigkeit dann sogar überproportional. In dem oben genannten Extremfall mit 3.5fach erhöhter Quellleistung von 8.7 W/m² würde in diesem Gebäude die Übertemperaturhäufigkeit h< | ||
+ | |||
+ | //Die Untersuchung zeigt, weshalb es entscheidend ist, bei Passivhäusern nicht nur auf gute Dämmung und Wärmerückgewinnung und damit niedrige Werte für den Jahresheizwärmebedarf zu achten, sondern auch auf **niedrige innere Wärmequellen, | ||
+ | \\ | ||
+ | ===== Referenzfall „Holzleichtbau“ ===== | ||
+ | |||
+ | Bei gleichen Grundrissen, | ||
+ | * der Jahresheizwärmebedarf 12.8 kWh/(m²a) | ||
+ | |||
+ | * die Überhitzungshäufigkeit 17.7%. | ||
+ | |||
+ | Die Häufigkeit von Übertemperaturen nimmt beim Leichtbau in signifikantem Ausmaß zu. Bedingt durch die geringere thermische Trägheit des Gebäudes schwanken die Temperaturen deutlich stärker als im Referenzfall. Insbesondere sind jetzt auch Raumlufttemperaturen bis 25°C in den Monaten November bis Februar möglich. Die höchste Tagesmitteltemperatur liegt mit 34°C am 4. September weit über dem tolerierbaren Maß. Schon aus dieser ersten groben Analyse wird erkennbar, dass **für einen reinen Holzleichtbau in jedem Fall zusätzliche Maßnahmen für die Schaffung eines akzeptablen Sommerklimas erforderlich werden** (Verschattung und/oder Zusatzlüftung).\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 17:__ Die Tagesmittelwerte der Raumlufttemperaturen im Jahresverlauf im Basisfall " | ||
+ | \\ | ||
+ | //**__Abb. 18__**// zeigt ausgewählte Oberflächentemperaturen und die Raumlufttemperatur im Raum „Dachgeschoss Süd“ in der kritischen Hitzeperiode im Detail. Der **Anstieg der Temperaturen** ist gegenüber //**__Abb. 4__**// (Referenzfall) deutlich erhöht – es werden Temperaturen zwischen 32 und 36°C erreicht. Auch **die tägliche Temperaturamplitude ist erkennbar höher**: z. B. beträgt sie für die Innenoberfläche der Außenwand etwa 2.5 K.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 18:__ Detailtemperaturen in der Hitzeperiode Anfang September im Referenzfall " | ||
+ | \\ | ||
+ | Beides ist eine Folge der geringeren Speichermasse des Gebäudes, wodurch sich die Zeitkonstante verringert. Bei der Bewertung der Ergebnisse muss beachtet werden, dass in diesem Referenzfall | ||
+ | * keine Fensterlüftung und | ||
+ | |||
+ | * eine nur sehr geringfügige sommerliche Verschattung | ||
+ | vorgenommen wird.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | => Maßnahmen der einen oder anderen Art sind für den hier behandelten Fall des Holzleichtbaus aber unverzichtbar.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | //**__Abb. 19__**// zeigt beispielhaft, | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 19:__ Sommerlüftung mit bei Bedarf gekippten Fenstern: Detailtemperaturen in der\\ Hitzeperiode Anfang September bei der Bauweise " | ||
+ | (vgl. __Abb. 19__ mit __Abb. 18__ einerseits, und __Abb. 8__ andererseits)**// | ||
+ | \\ | ||
+ | //Im Endbericht der publizierten Sommerfallstudie sind neben den hier beispielhaft aufgeführten Fällen noch **weitere Parametervarianten für den Fall des Leichtbaus** untersucht und dokumentiert worden. Darüber hinaus werden dort auch noch **weitere Konstruktionsvarianten** betrachtet: So z.B. der Leichtbau mit geringfügig erhöhter wirksamer Masse (durch doppelte Beplankung mit Gipskartonplatten) und Gebäude in Bauweise mit Betonschalungssteinen sowie in Mischbauweise. Auch die Abhängigkeit des Heizwärmebedarfs und der Übertemperaturhäufigkeit von der wirksamen Wärmekapazität wird dort systematisch dargestellt. **Für jede Bauweise gibt es in Mitteleuropa eine Lösung mit gutem sommerlichem Komfort** - mit dem **PHPP** kann eine solche Lösung im konkreten Fall gefunden werden.//\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | ===== Bessere Wärmedämmung: | ||
+ | |||
+ | **Die wesentliche Einflussgröße auf den Jahresheizwärmebedarf**, | ||
+ | \\ | ||
+ | {{: | ||
+ | //**__Tab. 2:__ Vorgenommene Variation von Dämmniveaus und sich daraus ergebende Wärmedurchgangs-\\ koeffizienten der opaken Bauteile (Außenwand und Dach); verwendet wurden Außenbauteile analog\\ | ||
+ | dem gebauten Passivhaus in Darmstadt-Kranichstein.**// | ||
+ | \\ | ||
+ | //**__Abb. 20__**// zeigt, dass für den Referenzfall „Sommer reine Abluft“ die Übertemperaturhäufigkeiten durch die Verbesserung der Wärmedämmung tatsächlich ansteigen: Die Höhe der inneren Wärmelast und der solaren Wärmegewinne im Sommer ist so hoch, dass zusätzliche Wärmeverluste durch schlecht gedämmte Bauteile zu einer vergrößerten Abfuhr der Überschusswärme führen. Diesem Ergebnis nach müssten Passivhäuser tatsächlich größere Probleme beim sommerlichen Innenklima aufweisen als gewöhnliche Häuser mit gleichem Grundriss und gleicher Solarapertur.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 20:__ Abhängigkeit der h< | ||
+ | des __Reihenmittelhauses__ bei veränderten Dämmstoffdicken; | ||
+ | ohne Fensteröffnung.**// | ||
+ | \\ | ||
+ | Dieses Ergebnis steht zunächst scheinbar im Widerspruch zum ausgesprochen guten sommerlichen Innenklima im Passivhaus Kranichstein. | ||
+ | * Der Widerspruch löst sich aber, wenn die Übertemperaturhäufigkeiten bei geänderter und praxisnaher **sommerlicher Lüftungsstrategie** betrachtet werden (//**__Abb. 21__**//): Werden die Fenster im Sommer bei Bedarf gekippt, so sinken die Übertemperaturhäufigkeiten bei diesem Massivbau beträchtlich. | ||
+ | |||
+ | * Nicht nur das: auch der Einfluss des Wärmeschutzniveaus von Dach und Wand kehrt sich um. Bei schlechterer Dämmung liegen nun zunächst höhere **Übertemperaturhäufigkeiten** (um 0.5%) vor, **die auf ein Minimum im Bereich des Passivhaus-Standards absinken**.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |//**__Abb. 21:__ Abhängigkeit der h< | ||
+ | bei veränderten Dämmstoffdicken; | ||
+ | Jetzt ist erkennbar, dass besserer Wärmeschutz vorteilhaft für ein gutes Sommerklima ist.**//|\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Der Unterschied in der sommerlichen Behaglichkeit zwischen den verschiedenen Dämmniveaus ist nicht sehr groß. Aus dieser Untersuchung geht aber klar hervor, dass in Passivhäusern, | ||
+ | |||
+ | Die Ergebnisse sind leicht zu erklären: | ||
+ | * Besteht im Sommer eine Möglichkeit zur Fensterlüftung, | ||
+ | |||
+ | * Bei großer Hitze hingegen lässt man die Fenster wieder zu: dann hilft die verbesserte Wärmedämmung sogar, das Einfallen von Wärme über die opaken Bauteile zu begrenzen. Ein solches Haus ist leichter „kühl“ zu halten, als bei schlechter Dämmung. | ||
+ | |||
+ | > **Gute Dämmung hilft im Winter wie im Sommer** | ||
+ | |||
+ | //Das Ergebnis der Untersuchung zum Wärmeschutzniveau führt auf eine weitere Planungsleitlinie: | ||
+ | |||
+ | Eine Ergänzung ist jetzt (im Jahr 2022) notwendig geworden: Inzwischen sind die sommerlichen Temperaturen auch in Mitteleuropa bereits spürbar angestiegen((Durch den Klimawandel)). Die Hitzeperioden halten auch länger an. Und vor allem: Oft kühlt es jetzt bereits in den Nächten kaum noch aus((Die Fachleute nennen dies eine " | ||
+ | \\ | ||
+ | ===== Hat das Temperatur-Amplitudenverhältnis noch Einfluss? ===== | ||
+ | |||
+ | In einer Vielzahl älterer Publikationen wurde die Bedeutung des Temperatur-Amplitudenverhältnisses (TAV) und der Phasenverschiebung (φ) von Außenbauteilen für die Behaglichkeit, | ||
+ | |||
+ | In der Sommerfallstudie wurden variierte Außenwände so ausgewählt, | ||
+ | \\ | ||
+ | |{{ : | ||
+ | |**1. " | ||
+ | \\ | ||
+ | //**__Abb. 21__**// zeigt die Entwicklung von h< | ||
+ | \\ | ||
+ | //**Das Temperatur-Amplitudenverhältnis von opaken Außenbauteilen spielt beim Dämmstandard des Passivhauses keine Rolle mehr** – weder für den Jahresheizwärmebedarf noch für die sommerliche Behaglichkeit. Die Ursache liegt darin, dass hoch wärmegedämmte Bauteile bereits eine so starke Verringerung der Amplituden unabhängig von der Zeitperiode bewirkt, dass die zusätzlichen dynamischen Dämpfungseffekte nicht mehr relevant sind. Bei schlecht(er) gedämmten Bauteilen wir der Einfluss des TAV dagegen erkennbar.// | ||
+ | \\ | ||
+ | |||
+ | ===== Zusammenfassung und Schlussfolgerungen zum sommerlichen Raumklima in Passivhäusern ===== | ||
+ | |||
+ | In der Passivhaus-Sommerklima-Studie wurde der Einfluss verschiedener baulicher Parameter auf die Behaglichkeit im mitteleuropäischen Sommer untersucht. Als wichtigste Kenngröße wurde dabei die **Übertemperaturhäufigkeit zu 25°C** verwendet, d.i. das Verhältnis zwischen der Zahl der Stunden mit Überschreitung dieser Temperatur zur Zahl der Stunden des Jahres (8760 h). Für die Untersuchung verwendet wurde **das instationäre Simulationsprogramm DYNBIL**, das mit einem am Passivhaus Darmstadt-Kranichstein validierten Gebäudemodell eines Reihenmittelhauses eingesetzt wurde.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | Die Variation der baulichen Parameter erlaubte folgende Schlussfolgerungen: | ||
+ | |||
+ | * **In Bezug auf das Dämmniveau: | ||
+ | |||
+ | * **In Bezug auf die Lüftung:** Selbstverständlich ist es ratsam, die im Passivhaus vorhandene balancierte Lüftung mit Wärmetauscher zeitweise im Sommer ohne Wärmerückgewinnung zu betreiben. Sehr gute Ergebnisse sind erzielbar, wenn ein bewusstes Sommerlüften bei Bedarf mit gekippten Fenstern möglich ist (insbesondere auch in der Nacht). | ||
+ | |||
+ | * **In Bezug auf die Verglasung: | ||
+ | |||
+ | * **In Bezug auf Verschattung: | ||
+ | |||
+ | * **In Bezug auf die Gebäudemasse: | ||
+ | |||
+ | * **In Bezug auf das Temperatur-Amplituden-Verhältnis TAV:** Bei den im Passivhaus vorliegenden Dämmqualitäten ist die stationäre Dämpfung bereits so groß, dass die dynamische Dämpfung und damit das TAV keine Rolle mehr spielt.\\ | ||
+ | \\ | ||
+ | **Mit diesen Informationen kann der Architekt mit Hilfe des PHPP-Sommerblattes ein Gebäude auf akzeptable sommerliche thermische Behaglichkeit hin planen**. Innerhalb des Wissenschaftlichen Programms des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser wurden vereinfachte Algorithmen entwickelt und getestet, die eine ausreichend genaue Darstellung der in diesem Artikel beschriebenen Abhängigkeiten des Raumklimas im Sommer von den baulichen Parametern erlauben. Das resultierende Verfahren wurde in [[Grundlagen: | ||
+ | \\ | ||
+ | Das Verfahren wurde später In Tabellenkalkulationsformeln umgesetzt und **in das PHPP als Sommer-Blatt** aufgenommen. Dieses Sommerblatt arbeitet mit denselben Eingabedaten, | ||
+ | |||
+ | * Art und Umfang der sommerlichen Zusatzlüftung, | ||
+ | |||
+ | * Art und Deckelfaktor der temporären sommerlichen Verschattungseinrichtungen je Fenster, | ||
+ | |||
+ | * Auswahl der maßgeblichen sommerlichen Grenztemperatur. | ||
+ | |||
+ | Das Blatt ermittelt daraus die Häufigkeit von Übertemperaturstunden h< | ||
+ | \\ | ||
+ | > **Durch Verwendung dieses Instrumentes ist es sehr einfach, in Mitteleuropa ein Passivhaus zu projektieren, | ||
+ | \\ | ||
+ | |||
+ | ===== Siehe auch ===== | ||
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+ | ===== Literatur ===== | ||
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+ | **[DIN 1946]** „Raumluftqualität, | ||
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+ | **[Feist 1993]** Feist, Wolfgang: „Passivhäuser in Mitteleuropa“; | ||
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+ | **[Feist 1994]** Feist, Wolfgang: „Thermische Gebäudesimulation“; | ||
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+ | **[Feist 1997]** Feist, Wolfgang (Hrsg.): | ||
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+ | **[Feist 1998a]** Feist, Wolfgang: „Passivhaus Sommerklima-Studie“; | ||
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+ | **[Feist 1998b]** Feist, W. und Holtmann, K.: „Erhöhter Glaseinstand kann Gefahr von thermisch induzierten Scheibensprüngen reduzieren“; | ||
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+ | **[Feist 1999]** Feist, Wolfgang (Hrsg.): „Passivhaus Sommerfall“; | ||
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+ | **[Peper/ | ||
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+ | **[Kirtschig 1998]** Kirtschig, Thomas; Werner, Johannes; Feist, Wolfgang: „Thermische Behaglichkeit im Passivhaus Kranichstein - eine Wohneinheit als Nullheizenergiehaus: | ||
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+ | **[Knissel 1998]** Knissel, Jens: „Validierung des Simulationsprogramms TAS; Vergleich mit Messergebnissen aus dem Passivhaus Damstadt-Kranichstein“; | ||
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+ | **[Kolmetz 1996]** Kolmetz, S.; „Thermische Bewertung von Gebäuden unter sommerlichen Randbedingungen – Ein vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung von Raumtemperaturen in Gebäuden im Sommer und deren Häufigkeit“; | ||
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+ | **[PHPP 2007]** Feist, W.; Pfluger, R.; Kaufmann, B.; Schnieders, J.; Kah, O.: Passivhaus Projektierungs Paket 2007, Passivhaus Institut Darmstadt, 2007 | ||
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+ | **[Schneider 2006]** Schneider, U.: Grünes Licht; im Tagungsband der 10. Passivhaustagung, | ||
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+ | **[Wang 1996]** Wang, Zhiwu: „Controlling Indoor Climate“; Dissertation, |