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Passivhaus-Konzept

Der Passivhausstandard in Wohngebäuden zielt zunächst auf den Energiebedarf für die Raumheizung, der bei Bestandsgebäuden dieses Typs dominiert und planerisch gut zu beeinflussen ist. Hinzu kommt die Anforderung an den Primärenergiebedarf für sämtliche Energieanwendungen einschließlich Haushaltsstrom. Bei Verkaufsstätten spielt die Raumwärme eine eher untergeordnete Rolle, weitaus größere Einsparungen lassen sich in anderen Bereichen erzielen. Diese werden im Folgenden kurz angesprochen, anschließend soll wieder der Bogen zur Raumheizung geschlagen werden.

Energieeffiziente Lebensmittelkühlung

Im Lebensmitteleinzelhandel ist der Stromverbrauch für die Lebensmittelkühlung allein für etwa die Hälfte des gesamten Stromverbrauchs verantwortlich. Dieser Bereich weist ein erhebliches Einsparpotenzial auf; aus technisch-physikalischer Sicht erscheint – ähnlich wie bereits bei der Heizwärme im Wohngebäude realisiert – insgesamt ein Faktor 10 erreichbar!

Die Kühlregale entziehen dem Raum in erheblichem Maße Wärme, die üblicherweise zumindest zum Teil durch eine sogenannte Verbundkälteanlage mit zentraler Kälteerzeugung nach außen abgeführt wird. Damit fallen auch die durch die Kälteerzeugung selbst entstehenden Wärmelasten nicht innerhalb der thermischen Hülle an. Vor allem im Tiefkühlbereich sind aus praktischen Gründen (geringe Investitions- und Betriebskosten, höhere Warensicherheit beim Ausfall einer einzelnen Truhe, dadurch geringere Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Einzelgeräts, räumliche Flexibilität, leichte, auch saisonale Anpassung an geänderte Anforderungen) steckerfertige Kühltruhen populär. Diese Geräte setzen ihre Abwärme direkt am Aufstellort frei. Ist das richtige Verhältnis beider Arten von Kühlung gegeben, kommt der Markt – trotz der hohen Beleuchtungslasten, s.u. – im Sommer ohne aktive Kühlung aus. Gleichzeitig sinken die Temperaturen vor den Kühlregalen nicht so stark ab, dass der Komfort der Kunden beeinträchtigt wird.

Die Abwärme aus Verbundkälteanlagen kann als Wärmequelle für die Warmwasserbereitung oder die Raumheizung genutzt werden.

Energieeffiziente Beleuchtung

EN 12464 schreibt für den Verkaufsbereich eine Beleuchtungsstärke von 300 lx vor. Das ließe sich beim aktuellen Stand der Technik mit einer installierten Leistung von etwa 5 W/m² gewährleisten. Um die Waren (vermeintlich oder tatsächlich) optimal zu präsentieren, liegen die real installierten Leistungen mit um 30 W/m² oft deutlich höher, die Beleuchtungsstärken können durchaus mehr als 1000 lx betragen. In Lebensmittelmärkten führt das dazu, dass rund ein Viertel des gesamten Stromverbrauchs für die Beleuchtung eingesetzt wird, in anderen Verkaufsstätten kann der Anteil noch höher sein.

Gewöhnlich werden nicht die effizientesten Leuchten und Leuchtmittel eingesetzt, sondern solche, die eine optimale Warenpräsentation versprechen. Zeitweilige Tageslichtnutzung, die sich angesichts der Öffnungszeiten prinzipiell anzubieten scheint, kann man in der Praxis fast nie beobachten. Selbst wenn Tageslicht verfügbar ist, wird die künstliche Beleuchtung nicht reduziert, sei es aus technischen Gründen oder um die Warenpräsentation nicht zu beeinträchtigen. In Lebensmittelmärkten wird die Tageslichtnutzung dadurch erschwert, dass offene Lebensmittel bei direkter Solarstrahlung wesentlich schneller verderben.

Durch intelligente Planung sind auch im Beleuchtungsbereich bedeutende Einsparungen möglich. Sofern die Wärmelasten aus der Beleuchtung nennenswert zu einem Bedarf an aktiver Klimatisierung beitragen, ist eine effiziente Beleuchtung doppelt interessant. Selbst wenn der Stromverbrauch für die Beleuchtung nicht reduziert werden kann, sollte über Lösungen nachgedacht werden, die im Sommer möglichst wenig Wärme im Verkaufsraum abgeben, etwa Abluftleuchten oder außerhalb der thermischen Hülle installierte Vorschaltgeräte.

Wärmeschutz

Wie andere Effizienzmaßnahmen auch fristet der Wärmeschutz in Verkaufsstätten bislang eher ein Mauerblümchendasein. Teilweise wird er nicht nur vernachlässigt, sondern sogar kritisch gesehen: In Gebäuden mit hinreichend hohen internen Wärmelasten stellt sich die Frage, ob eine gute Wärmedämmung überhaupt zielführend ist oder ob man besser absichtlich möglichst hohe Transmissionsverluste erzeugen sollte, um den Kühlbedarf zu reduzieren. In der Tat ist eine weitere Verbesserung des Wärmeschutzes spätestens dann zwecklos und führt allenfalls zu einem erhöhten Kühlbedarf, wenn die internen Wärmegewinne die maximale Heizlast decken.

Da die internen Gewinne eine entscheidende Einflussgröße für das Konzept der baulichen Hülle sind, wird ihre Zusammensetzung hier näher betrachtet. Wie stark Wärmegewinne im Einzelhandel schwanken können, illustriert Abbildung 2.

Auf der linken Seite sind vier Varianten für einen Lebensmittel-Vollsortimenter dargestellt. Die Variante “alt” zeigt einen Markt, dessen ineffiziente Beleuchtung (installierte Leistung ca. 25 W/m²) und sonstige Ausstattung zu einer mittleren Wärmeabgabe an den Raum von über 20 W/m² führen. Andererseits werden dem Raum durch offene Kühlmöbel mit schlechten Luftschleiern und ohne Nachtrollos im Mittel über 50 W/m² Wärme entzogen, so dass im Endeffekt interne Netto-Wärmeverluste von mehr als 30 W/m² anstehen. Der gesamte Stromverbrauch beträgt 640 kWh/(m²a). Eine zusätzliche sommerliche Klimatisierung ist nicht erforderlich, stattdessen muss fast das ganze Jahr gegen die Wärmeabfuhr aus dem Markt angeheizt werden.

Bei heutiger “Standard”-Ausstattung mit Nachtrollos vor den Kühlregalen und Beleuchtung mittels T8-Lampen mit 10 W/m² installierter Leistung liegt der Stromverbrauch nur noch bei 260 kWh/(m²a), und der Wärmeentzug ist bereits deutlich geringer. Noch leichter beherrschbar werden die Wärmeströme, wenn gemäß dem Szenario “gut” die besten heute verfügbaren Technologien eingesetzt werden – bei mäßigen Beleuchtungsstärken. Für die “Zukunft” darf man optimierte Kühlmöbel und verringerte Stromverbräuche für die Beleuchtung erwarten, selbst wenn die Beleuchtungsstärken weiter steigen sollten. Wenn sich auch bei der Bäckerei und den sonstigen Stromanwendungen die Effizienz verbessert, werden die internen Gewinne nur noch wenige Watt pro Quadratmeter betragen. Je nach Beleuchtungsstärke und Kühlmöbel-Anteil können sie positiv oder negativ ausfallen.

Wie erwähnt sind in vielen praktisch anzutreffenden Fällen nicht alle Kühlmöbel an die Verbundkälte angeschlossen. Häufig wird ein gewisser Anteil an steckerfertigen Truhen eingesetzt. Der in Abbildung 2 rechts dargestellte Discounter hat zwar nur eine vergleichsweise mäßige Beleuchtungsstärke, aufgrund der Steckertruhen ergeben sich aber positive interne Gewinne von 5 W/m².

Abbildung 2: Variationsbreite der internen Wärmegewinne


Werden keine gekühlten Waren angeboten, können die internen Gewinne bei hohen Beleuchtungsstärken auch über 20 W/m² liegen. Von einem gewissen Punkt an ist eine leistungsstarke Klimaanlage mit entsprechendem Energieverbrauch dann bereits zum Ausgleich der Tag-Nacht-Schwankungen erforderlich.

Bei der Frage nach dem angemessenen Wärmeschutzniveau sollten zwei Aspekte nicht aus dem Auge verloren werden: Die geplante Nutzung kann sich in der Lebensdauer der Gebäudehülle mehrfach ändern, zumindest muss man mit einer Anpassung der Verkaufskonzepte rechnen. Die Hülle soll dann trotzdem weiter funktionieren. Insbesondere für die Effizienz der Beleuchtung wird in den nächsten Jahren eine deutliche Verbesserung erwartet. Mit durchdachten Beleuchtungskonzepten lassen sich außerdem auch bei mäßigen mittleren Beleuchtungsstärken die Waren angemessen präsentieren.

Zum zweiten kann ein erhöhter Wärmeverlust im Sommer gut durch eine verstärkte freie Lüftung realisiert werden, sei es nachts oder am Tage. Setzt man einen dreifachen Luftwechsel an, so führt eine verbesserte Wärmedämmung bereits in allen hier untersuchten Fällen nicht mehr zu höheren Gesamtverbräuchen (Abbildung 3).

Abbildung 3: Auf der y-Achse aufgetragen ist der Nutzenergiebedarf eines typischen Verbrauchermarktes für Heizung und Kühlung bei unterschiedlichen internen Wärmequellen. Ein Wert von 0 auf der x-Achse bezeichnet das nach EnEV erforderliche Dämmniveau. Bei hohen internen Lasten und ohne Lüftung würde der Kühlbedarf überwiegen, mehr Dämmung wäre dann kontraproduktiv. Die Lösung stellt hier eine zusätzliche freie Lüftung im Sommer dar.


Dennoch ist eine Begrenzung der internen Wärmegewinne natürlich prioritär, erstens aufgrund des Stromverbrauchs selbst, zweitens um leichter ein komfortables Raumklima ohne Zugluft und mit ausreichender Luftfeuchte im Winter erreichen zu können.

Eingangsbereich

Die Eingangsbereiche von Verkaufsstätten werden ihrer Bestimmung gemäß oft stark frequentiert. Eine zweckmäßige Gestaltung, die den Luftaustausch pro Besucher minimiert, ist daher empfehlenswert. Windfänge und Türluftschleier, die nur im Bedarfsfall, d.h. bei Türöffnung, zugeschaltet werden, können dazu ebenso beitragen wie eine moderate Eingangshöhe. Schiebetüren sollten mit guten Türdichtungen ausgestattet werden (Luftdurchlässigkeit Klasse 2). In jedem Fall trägt eine gute Luftdichtheit der übrigen Gebäudehülle dazu bei, unnötigen Luftaustausch in den Eingangsbereichen zu verhindern.

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