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Zusammenfassung - Passivhaus-Verkaufsstätten

Passivhaus-Verkaufsstätten: Auf die Nutzung kommt es an

Das Passivhaus steht für wirtschaftliche Lösungen, die den Energieverbrauch bei gleichem Nutzwert auf einen Bruchteil verringern – und dies zu wirtschaftlich vertretbaren Bedingungen. Welche konkreten Maßnahmen dafür erforderlich sind, hängt naturgemäß von der Art des geforderten Nutzwertes ab. Für die Aufgaben „Wohnen“, „Büronutzung“ und „Schulen“ haben sich dafür bereits praktikable Konzepte, Regeln und Komponenten gefunden.

Da es energetisch gesehen sehr unterschiedliche Verkaufsstätten bzgl. der Nutzwerte gibt, ist es zweckmäßig, sie zunächst in verschiedene Gruppen zu unterteilen. Sinnvoll erweist sich hier die Einteilung nach der Nutzung in zwei Hauptgruppen:

  • Verkaufsstätten mit Warenkühlung (z.B. Lebensmittelmarkt) und
  • Verkaufsstätten ohne Warenkühlung (z.B. Lampenladen).

Bei Verkaufsstätten mit Warenkühlung steht regelmäßig der Energieverbrauch für die Warenkühlung im Vordergrund. Erst dann folgen Beleuchtung und Lüftung. Der Energiebedarf aufgrund von Transmissions-Wärmeverlusten über die Gebäudehülle spielt in solchen Gebäuden eine eher untergeordnete Rolle, sollte aber aus verschiedenen Gründen trotzdem nicht außer Acht gelassen werden:

  • Erstens kann sich die Nutzung innerhalb der Lebensdauer der Gebäudehülle verändern. Auch wenn das geschieht, soll die Hülle trotzdem noch grundsätzlich funktionieren. Zur Beheizung z.B. auf ineffiziente Beleuchtung zu setzen und eine ungedämmte bzw. schlecht gedämmte Gebäudehülle zu bauen, ist schon heute nicht angemessen und wird sich in naher Zukunft nicht mehr durchsetzen lassen.
  • Zum Zweiten kann eine erhöhte Wärmeabfuhr im Sommer gut durch eine verstärkte freie Lüftung realisiert werden, sei es nachts oder am Tag. Setzt man einen dreifachen Luftwechsel an, so führt eine verbesserte Wärmedämmung bereits in allen im Artikel Lüftung und Energiebilanz bei Verkaufsstätten im Passivhaus-Standard untersuchten Fällen nicht mehr zu höheren Gesamtverbräuchen. Dennoch ist eine Begrenzung der internen Wärmegewinne prioritär, einerseits aufgrund des direkten Stromverbrauchs, andererseits aber auch, um leichter ein komfortables Raumklima ohne Zugluft und mit ausreichender Luftfeuchte im Winter erreichen zu können.
  • Drittens kann durch eine gut gedämmte Gebäudehülle ein hoher Komfort erreicht werden, für Kunden und für das Personal.


Energieeinsparung in Verkaufsstätten mit Warenkühlung: Effiziente Kühlung

Da die Warenkühlung der energieintensivste Bereich bei diesem Typ Verkaufsstätte ist, lassen sich hier auch die größten Einsparungen erzielen. Dass hier tatsächlich enorme Potentiale bestehen – in der Größenordnung von bis zu 90 %, zeigt der Artikel Lebensmittelkühlung in Verkaufsstätten. Dies ist gleichzeitig eine Herausforderung an die Hersteller von Kühlmöbeln, denn vor allem sie entscheiden, wie viel herkömmliche Anwender von diesem Potential tatsächlich umsetzen können. Neben dem Einfluss auf die Optimierung von Installation, Wartung sowie Bedienung der Geräte haben die Betreiber die Möglichkeit, die effizientesten Geräte nachzufragen und so Verbesserungen anzustoßen.

Wenn diese Effizienzpotentiale ausgeschöpft werden (die Kälte also in den Kühlmöbeln gehalten wird), ohne große Verluste zu erzeugen, profitiert das Gesamtsystem gleich mehrfach. Dies wurde anhand von thermischen Gebäudesimulationen verschiedener Szenarien im Artikel Lüftung und Energiebilanz bei Verkaufsstätten im Passivhaus-Standard erläutert und die Vorteile werden hier zusammengestellt:

1. Niedrigere direkte Stromkosten bei der eigentlichen Anwendung (Kühlung)

2. Wenig Wärmeentzug aus dem Gebäude. Im Winter muss dagegen nicht zusätzlich angeheizt werden. Aber es gibt auch keinen bedeutenden Wärmeeintrag in das Gebäude: Das reduziert den Klimatisierungsbedarf, in ausgewogenen Fällen muss auch im Sommer nicht zusätzlich aktiv klimatisiert werden.

3. Erhöhter Nutzerkomfort vor den Kühltheken, da die Temperaturen vor den Kühlregalen nicht mehr so stark absinken.

4. Eine Nutzung der Abwärme aus der Kälteanlage als Wärmequelle für Warmwasserbereitung oder Raumheizung wird möglich.

Eine solche gezielte Abwärmenutzung für die Raumheizung wurde in einer Passivhaus-Verkaufsstätte bereits umgesetzt, siehe den Artikel Pilotprojekt Passivhaus-Supermarkt Tesco Tramore, Irland. Voraussetzung dafür ist freilich, dass die Kälteerzeuger (Kompressoren) nicht einfach im Verkaufsraum stehen (dann ist die Abwärme ohnehin viel zu hoch und es resultiert ein nahezu ganzjähriger Klimatisierungsbedarf).

Beleuchtung

Nach der Lebensmittelkühlung ist in allen Verkaufsstätten die Beleuchtung der größte Energieverbraucher.

Einerseits kann Tageslichtnutzung diesen Verbrauch reduzieren. Dies allerdings nur, wenn bei Tageslicht auch tatsächlich die künstliche Beleuchtung entsprechend zurückgefahren wird und dieses Zurückfahren auch mit einer Energieeinsparung verbunden ist; in vielen Fällen kann die Beleuchtung zwar vom Nutzer gedimmt werden, jedoch ist der Stromverbrauch trotzdem oft fast unverändert. In Verkaufsstätten sollte als Tageslicht nur Nordlicht eingesetzt werden, um Blendung zu vermeiden. Diese begrenzt die hier vorliegenden Potentiale, es sei denn, es werden exotische bzw. sehr komplexe Systeme eingesetzt. Ein Teil davon kann jedoch sehr wohl einfach in die Praxis umgesetzt werden: Die Erhöhung der Reflexionsgrade der Oberflächen im Raum verbessert die Beleuchtungsstärke und damit die Nutzbarkeit des Tageslichtes (und übrigens auch aller anderen Lichtquellen): Helle Oberflächen der Raumumfassungsflächen – und auch der übrigen Einrichtungen – sind daher eine sehr wirksame Energiesparmaßnahme bzgl. der Beleuchtung.

Andererseits kann energieeffiziente künstliche Beleuchtung den Energieverbrauch reduzieren helfen. Interessante Entwicklungen sind sogenannte Abluftleuchten, siehe die Artikel Lebensmittelkühlung in Verkaufsstätten und Lüftung und Energiebilanz bei Verkaufsstätten im Passivhaus-Standard, sowie der künftige Einsatz von LEDs und OLEDs. Diese Technologien zeigt der Beitrag Tages- und Kunstlicht von Wilfried Pohl im Protokollband Nr. 40 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser). Er gibt außerdem einen Überblick über die üblicherweise eingesetzten Leuchtmittel und Lampen und zeigt auch den Weg auf, der sich für die Zukunft in diesem Bereich im Bezug auf Energieeffizienz abzeichnet.

Gebaute Beispiele

Die im Protokollband Nr. 40 des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser gezeigten gebauten Passivhaus-Verkaufsstätten (Pilotprojekt Passivhaus-Supermarkt Tesco Tramore, Irland, Sporthaus Timm und Möbelhaus Kohler) verfügen alle über Passivhaus-übliche Dämmstärken: Es werden 3-fach-verglaste Fenster eingesetzt und alle opaken Bauteile sind wärmegedämmt. Alle Gebäude sind darüber hinaus luftdicht gebaut. Bislang wurde der Wärmeschutz in Verkaufsstätten nicht nur vernachlässigt, sondern oft sogar kritisch gesehen: In der Literatur wird oft behauptet, dass bei Gebäuden mit sehr hohen internen Wärmelasten eine gute Wärmedämmung nicht zielführend sei und dass besser absichtlich hohe Transmissionsverluste vorliegen sollten, um den Kühlbedarf zu reduzieren.

In der Tat ist eine weitere Verbesserung des Wärmeschutzes in einem Heizklima spätestens dann zwecklos und führt allenfalls zu einem Kühlbedarf, wenn unvermeidbare interne Wärmegewinne auch bereits die maximale Heizlast decken. Dies ist gerade der Fall beim sog. „Nullheizenergiehaus“ – für ein solches Konzept wird die Regelung der Raumtemperierung zu einer komplexen Aufgabe. Dies ist einer der entscheidenden Gründe, warum das Passivhaus den Schritt zu „0 W/m²“ Maximallast nicht vollzieht, vielmehr bei um 10 W/m² inne hält. Diese funktionale Definition erlaubt bei gegebenen Nutzungsbedingungen (und evtl. dadurch bestimmten unvermeidbaren inneren Lasten) die Projektierung einer passenden Gebäudehülle, welche dann evtl. auch eine weniger gute Wärmedämmung besitzt.

In der Charakterisierung „unvermeidbare“ im letzten Abschnitt steckt allerdings ein wichtiger Hinweis: Die Freisetzung von innerer Wärme ist bei den heute überwiegend vorliegenden Quellen keinesfalls unvermeidbar – sie ist vielmehr die Folge extrem geringer Energieeffizienz dieser Quellen. Ein Beispiel wurde bereits ausführlich behandelt – Kühlgeräte (zum Artikel Lebensmittelkühlung in Verkaufsstätten); hier wurde zweierlei gezeigt:

1. Die Effizienz dieser Geräte kann ganz erheblich – um Faktoren 4 bis 8 – verbessert werden, so stark, dass die dann noch verbleibenden inneren Wärmefreisetzungen nicht mehr ausgesprochen hoch sind.

2. Durch die Trennung von Kühlung und der zugehörigen Kälteerzeuger (die eigentlichen Quellen der Wärmefreisetzung) kann die Quelle damit außerhalb der thermischen Hülle platziert werden und ihre Wärmeabgabe für sinnvolle Zwecke, jenseits der Heizung des zugehörigen Raumes, genutzt werden.

Wirklich „unvermeidbar“ ist die Wärmeabgabe der Personen; höchste Belegungsdichten liegen dabei in Gebäuden wie Schulen und Hörsaalzentren vor – in Arbeitskreis 33 „Passivhaus-Schulen“ wurde der typische mittlere innere Wärmequellenstrom bei 7h werktäglicher Nutzung zu 2,8 W/m² bestimmt. Das ist überraschenderweise nicht bedeutend verschieden von den typischen inneren Wärmequellströmen in Wohngebäuden. Diese Analyse zeigt, dass tatsächlich „unvermeidbare“ innere Wärmequellen in der überwiegenden Anzahl der Anwendungen nicht dramatisch über denen der typischen Wohnanwendung liegen müssen: Wodurch sich die Hüllflächenlösung für diese Gebäude ebenfalls nicht bedeutend gegenüber den schon bekannten Passivhaus-Lösungen verändern muss.

Es zeigt sich damit auch: Die sehr gut gedämmte Passivhaus-Gebäudehülle ist sinnvoll für Verkaufsstätten und sollte in der Regel auch hier umgesetzt werden. Verschiedene Aspekte können hierbei zu Einsparungen bezüglich Aufwand und Kosten herangezogen werden. Sie seien hier kurz genannt, im Artikel Wärmeschutz und Lüftungskonzeption bei großen Hallen wird darauf genauer eingegangen.

Besonderheiten von großen Hallen, und um solche handelt es sich bei Verkaufsstätten oft, sind die Ausbildung der Bodenplattendämmung sowie die Behandlung der Wärmebrücken. Gerade bei der Dämmung der Bodenplatte sind verschiedenste Ausführungen denkbar, bis hin zur bloßen Randdämmung, so dass das Erdreich unter der Bodenplatte wie ein dynamischer Wärmespeicher arbeitet. Natürlich funktioniert diese sehr kostengünstige Lösung nur, wenn kein Grundwasser in geringer Tiefe vorhanden ist.

In großen Gebäuden ist das A/V-Verhältnis meist klein. Unter diesen Umständen gibt es eine größere Toleranz für Details mit geringerer thermischer Qualität als unter normalen Umständen. Ein Beispiel sind die Ansprüche an die Wärmebrückenvermeidung: Diese sind hoch bei kleinen Gebäuden wie z.B. Einfamilienhäusern; oft ist hier die Verringerung der dort auch in hohem Anteil vorliegenden Wärmebrücken eine sehr wirtschaftliche Maßnahme. Bei Gebäuden mit kleinem A/V-Verhältnis sind Wärmebrücken einerseits weniger häufig in Bezug auf die Hülle und sie tragen andererseits nur relativ wenig zu den gesamten Wärmeverlusten bei. Hier können daher Details entwickelt werden, die preiswert sind und Bauschäden vermeiden, wenngleich sie nicht unbedingt „wärmebrückenfrei“ im Sinne der ursprünglichen PHI-Definition sind (≤ 0,01 W/(mK)).

Gestaltung, Projektierung und Wartung hochfrequentierter Eingangsbereiche

Der Artikel Hochfrequentierte Eingangsbereiche behandelt die verschiedenen Eingangstypen von Verkaufsstätten: Windfänge bzw. Türschleusen, Luftschleiersysteme sowie Karusselltüren. Er stellt außerdem Tabellen zur Verfügung, mit denen man den Luftaustausch und die Wärmeverluste für jeden dieser Eingangstypen abschätzen kann. Des weiteren wird der Zusammenhang zwischen luftdichtem Gebäudekonzept und Luftqualität hergestellt– und dies insbesondere für den Eingangsbereich. Das Ergebnis: Passivhaus Verkaufsstätten sollten über luftdichte Eingangstüren verfügen.

Wärmeverluste und Komforteinbußen lassen sich durch verbesserte Eingangsbereiche deutlich verringern. Solche Verbesserungen können die Gestaltung betreffen: Türschleusen helfen vor allem in windreichen Gegenden. Dazu muss der Abstand ausreichend groß gewählt werden, so dass sich die erste Tür schließt, bevor die zweite aufgeht.

Bei der Verwendung von Türluftschleiern ist nicht nur auf die korrekte Installation zu achten, sondern auch eine regelmäßige Wartung hilft, Energie zu sparen: Wenn der optimale Winkel des Luftstrahls eingestellt bleibt, ist der Luftschleier am wirkungsvollsten.

Attraktionen in Eingangsnähe sollten vermieden werden, damit vor allem im Kassenbereich die Behaglichkeit nicht eingeschränkt wird. Offenstehende Türen und Verzögerungen durch Schlangenbildung sowie häufiges Fehlauslösen können sich zu signifikanten Wärmeverlusten – und mangelndem Komfort - aufsummieren.

Lüftung, und die These: „Jeder Kunde bringt seine Luft selbst mit“

Im Artikel Hochfrequentierte Eingangsbereiche wurde auch der erforderliche Frischluftbedarf, den man gegebenenfalls über eine Lüftungsanlage einbringen muss, untersucht. Da jeder Kunde zweimal, beim Ein- und auch beim Austreten, einen Luftaustausch mit der Außenluft verursacht, gelangen mit jedem Kunden etwa 4 bis 8 m³ Frischluft in die Verkaufsstätte. Bei durchschnittlichen Aufenthaltsdauern von 15 bis 25 Minuten je Kunde sind die dadurch ausgetauschten Frischluftmengen eigentlich ausreichend, um für genügend frische Luft zu sorgen. Dies deckt sich sogar mit den Erfahrungen aus Verkaufsstätten mit CO2-geführten Lüftungsanlagen: Im Winter konnte der Außenluftanteil dort auf nahe Null zurückgefahren werden, so dass nahezu nur noch Umluftbetrieb zu Temperierungszwecken gefahren wurde. Einen guten Überblick über die Lüftung in Verkaufsstätten gibt der Artikel Lüftung und Energiebilanz bei Verkaufsstätten im Passivhaus-Standard, in dem auch der in jeder Verkaufsstätte vorhandene Eingangsluftwechsel behandelt wird.

Fazit

Das Primarenergie-Kriterium ist das Entscheidende, wenn es um Passivhaus-Verkaufsstätten geht: Die bei Wohn- und Bürogebäuden eingeführten 120 kWh/(m²a) zu unterschreiten ist jedoch bei Verkaufsstätten mit Warenkühlung in der Regel nicht möglich.

Für das Passivhaus bleiben wir aber dabei, die gesamten Energiebedarfswerte zu berücksichtigen – nicht nur den Heizwärmebedarf oder einzelne Anwendungsbereiche, für die gerade zufälligerweise Ergebnisse und Empfehlungen vorliegen. Angewendet auf die Verkaufsstätten bedeutet dies:

  • An einer Analyse und einer darauf aufbauenden Lösung für eine möglichst energieeffiziente Projektierung der Energieströme der maßgeblichen Anwendungen geht kein Weg vorbei. Jedes andere Vorgehen wäre unredlich.
  • Bei Verkaufsstätten mit Lebensmittelkühlung ist dies auch die maßgebliche Anwendung – mit weit höherer Bedeutung als die des Heizwärmebedarfs. Effizienzverbesserungen für die Lebensmittelkühlung sind in großem Umfang möglich (vgl. den Artikel Lebensmittelkühlung in Verkaufsstätten) – hierfür sind Pilotanlagen und Demonstrationsgebäude zu realisieren. Zum derzeitigen Zeitpunkt ist das Festlegen von Anforderungen hier noch nicht angemessen, aber es ist absehbar, dass gute Umsetzungen den Energiebedarf durchschnittlicher neuer Kühlregale um gut 50% unterschreiten können.
  • Bei allen Verkaufsstätten ist eine energieeffiziente Beleuchtung unverzichtbar. Hier geht es oft um spezifische Lösungen, die bisher übliche Präsentationsleuchten (oft auf Halogenlampen-Basis) durch effizientere Lichtquellen (das werden meist LED und OLED sein) ersetzen können, wobei die typischen spektralen Eigenschaften nicht verschlechtert werden. Einen weiteren Beitrag kann Regeltechnik leisten, mithin bis zum bewussten, gerichteten Einsatz von Tageslicht.

Der insgesamt daraus resultierende Primärenergiekennwert für alle Anwendungen sollte so gering wie möglich ausfallen. Genaue Grenzwerte können zu diesem Zeitpunkt noch nicht gegeben werden, diese werden sich vielmehr auch von Aufgabenstellung zu Aufgabenstellung unterscheiden. Es obliegt jedem Planer, durch die oben genannten Möglichkeiten der energieeffizienten Projektierung eine Optimierung des Entwurfs zu erreichen.

Zielführend ist es außerdem, neben dem Primärenergiekennwert auch Effizienzanforderungen für einzelne Komponenten heranzuziehen. Wenn Monitoring-Daten der Pilotprojekte von Verkaufsstätten vorliegen, kann deren Auswertung Hinweise auf konkrete Grenzwerte geben.

15 kWh/(m²a) Heizwärmebedarf bleiben ein guter Anhaltswert auch für die Planung der Verkaufsstätten. Sie dienen der Gebäudehüllen-Optimierung und resultieren, wenn die übrige Planung sorgfältig durchgeführt wird, in Dämmstärken, wie sie bei Passivhaus-Wohngebäuden oder Büros üblich sind. Vereinfachungen treten bei sehr großen, hallenartigen Verkaufsstätten vor allem bei der Dämmung gegen das Erdreich auf, so dass die Umsetzung leicht und kostengünstig realisiert werden kann.

Eine luftdichte Gebäudehülle bei Verkaufsstätten erfüllt mindestens einen n50-Wert von 0,6 1/h, orientiert sich aber an einem sehr guten q50-Wert. Ein Orientierungswert ist die Unterschreitung von 0,5 m/h für den q50-Wert (vgl. dazu auch den Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser Nr. 29 „Hochwärmegedämmte Dachkonstruktionen“, bei dem ein solcher Wert als Sicherheit bzgl. der Wasserdampfkonvektion abgeleitet wurde).

Siehe auch

planung/passivhaus_nichtwohngebaeude/passivhaus_verkaufsstaetten/zusammenfassung.txt · Zuletzt geändert: 2018/10/22 11:58 von cblagojevic