{"id":1136,"date":"2020-04-08T14:44:29","date_gmt":"2020-04-08T12:44:29","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/solararchitektur\/?p=1136"},"modified":"2020-05-15T11:36:28","modified_gmt":"2020-05-15T09:36:28","slug":"gebaeudetechnik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/solararchitektur\/gebaeudetechnik\/","title":{"rendered":"Geb\u00e4udetechnik"},"content":{"rendered":"
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Zusatzheizung ohne aktive W\u00e4rmeverteilung<\/h3>\n

Das Einfamilienhaus Br\u00fcbar in Paspels bleibt im Dezember und Januar ohne direkte Solarstrahlung, da im S\u00fcden ein Wald das Haus beschattet. Nichtsdestotrotz ist es die \u00fcbrige Zeit ein solares Direktgewinnhaus und verf\u00fcgt \u00fcber einen 6-kW-Pelletofen im Erdgeschoss, der die W\u00e4rmeversorgung auch in der strahlungsfreien Zeit sicherstellt. Bei der W\u00e4rmeverteilung \u00fcber die Luft gilt es ein paar Punkte zu beachten.<\/p>\n

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Abbildung 69: Die S\u00fcdfassade sieht im Dezember und Januar keine Sonne.<\/div>\n
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Abbildung 70: Die Holzsch\u00fcrze beim Treppenloch und die raumhohen Zimmert\u00fcren garantieren eine gute W\u00e4rmeverteilung durch die Warmluft des Aufstellpelletofens.<\/div>\n
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Abbildung 70 zeigt wichtige Details: Die erw\u00e4rmte Luft steigt an die Decke und w\u00fcrde durch die Treppen\u00f6ffnung nach oben str\u00f6men. Um dies zu vermindern und um die warme Luft unter der Decke zu verteilen, kann man sie mittels einer Sch\u00fcrze \u00abaufstauen\u00bb. Damit die warme Luft in die Zimmer str\u00f6men kann, sollten die Zimmert\u00fcren raumhoch sein. L\u00e4sst man die Zimmert\u00fcre geschlossen, stellt sich im entsprechenden Zimmer eine um etwa 2\u00b0C tiefere Lufttemperatur ein.<\/p>\n

Dies bedingt allerdings eine gute H\u00fclle. Auf diese Weise l\u00e4sst sich ganz einfach eine leichte Temperaturzonierung erreichen. Dieses Haus ist ein kosteng\u00fcnstiges Holzelementhaus ohne Unterkellerung. F\u00fcr eine bessere Tr\u00e4gheit sorgen die durch den Bauherrn ausgemauerten Holzst\u00e4nderzwischenw\u00e4nde und die Holz-Beton-Verbunddecke. Diese dunkle, unbewehrte Betonauflage wird bei Sonnenschein von oben aufgeladen und gibt in der \u00dcbergangszeit auch nach unten W\u00e4rme ab.<\/p>\n

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Abbildung 71: Um die Unregelm\u00e4ssigkeit in der Abwasserw\u00e4rme auszugleichen, empfiehlt es sich, das Abwasserrohr in ein Sandbett einzulegen.<\/div>\n
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Direktgewinn und Sole-Wasser-W\u00e4rmepumpenboiler<\/h3>\n

Im Einfamilienhaus Br\u00fcbar wurde zur Wassererw\u00e4rmung und zum Betrieb eines Badradiators ein Sole-Wasser-W\u00e4rmepumpenboiler eingesetzt. Als W\u00e4rmequelle dient eine einfache Abwasserw\u00e4rmer\u00fcckgewinnung. Um die schwallweise anfallende Abwasserabw\u00e4rme \u00abauszugl\u00e4tten\u00bb und zwischenzuspeichern, kann ein Sandspeicher um die Abwasserleitung aus Polyethylen angelegt werden (Abbildung 71). Die Soler\u00f6hrchen sollen dann in den Sand verlegt werden, denn die W\u00e4rmepumpe zieht \u00fcber Stunden die W\u00e4rme wieder ab. Auf diese Weise schafft die kleine W\u00e4rmepumpe immerhin eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,2. Nach demselben Konzept wurde auf 1100 m.\u2009\u00fc.\u2009M. eine Rampenheizung gebaut, die zur Frostfreihaltung ausreicht, die Schneer\u00e4umung muss dennoch gemacht werden. Das in diesem Fall 70 m lange Soler\u00f6hrchen kann auch in der Hinterf\u00fcllung von Kellern und Fundationen verlegt werden.<\/p>\n

Direktgewinn und Luft-Wasser-W\u00e4rmepumpenboiler<\/h3>\n

Als W\u00e4rmequelle wird in diesem Konzept Innenluft verwendet. In der \u00dcbergangszeit ist dies kein Problem, da W\u00e4rme im \u00dcberfluss vorhanden ist. W\u00e4hrend Heizphasen muss die Zusatzheizung rund zwei Drittel der Warmwasserenergie aufbringen. Im Sommer steht so noch etwa 1 kW K\u00e4lteleistung pro Wohnung zur Verf\u00fcgung, weil der W\u00e4rmepumpenboiler den R\u00e4umen W\u00e4rme entzieht. Auch hier kann nach Wunsch ein Radiator f\u00fcrs Bad angeh\u00e4ngt werden. Da ein solches Ger\u00e4t etwa 400\u2009m3<\/sup>\/h Luft umsetzt, sollte der Ort der R\u00fcckgabe der gek\u00fchlten Luft sorgf\u00e4ltig gew\u00e4hlt werden, um keine Komfortprobleme zu verursachen (z.\u2009B. Treppenbereich, Erschliessung, etc.). Zudem sind Vibrations- und Schalld\u00e4mpfung zu beachten. Zusammen mit einem Aufstellofen ist dies eine echte Bedarfsl\u00f6sung, die auch f\u00fcr Wohnungen denkbar ist. Dieses Konzept weist auch das Einfamilienhaus Casa Felice auf (Seite 58<\/a>).<\/p>\n

Kombination Komfortl\u00fcftung mit Luftheizung<\/h3>\n

Luftheizungen in Kombination mit einer Komfortl\u00fcftung setzen hohe Luftmengen und ein komplett w\u00e4rmeged\u00e4mmtes Kanalnetz voraus. Sinnvoll einsetzen kann man eine Luftheizung zum Beispiel in einem Schulzimmer, denn die dort notwendigen 600 m3<\/sup> Luftmenge pro Stunde bringen bei 40\u00b0C Frischlufttemperatur eine Heizleistung von 3,5 kW, die zum Aufw\u00e4rmen des Schulzimmers vor Unterrichtsbeginn gen\u00fcgen. Danach reichen normalerweise die Abw\u00e4rme der Sch\u00fcler und die Sonneneinstrahlung. So realisiert im Schulhaus Vella, das als Direktgewinn-optimiertes Schulhaus dokumentiert ist. Eine Luftheizung macht nur in R\u00e4umen mit sehr hoher Personenbelegung Sinn. Es sei hier daran erinnert, dass baubiologische Bauten nur relativ geringe Luftmengen ben\u00f6tigen. Denn es muss lediglich der Hygiene Gen\u00fcge getan werden. Es m\u00fcssen keine Schadstoffe von Baumaterialien oder unangenehme Ger\u00fcche abgef\u00fchrt werden, wie das in konventionellen Bauwerken \u00fcblich ist.<\/p>\n

Radiatoren- oder Bodenheizung<\/h3>\n

In solaren Direktgewinnh\u00e4usern kommen selten Zentralheizungen zum Einsatz. Wenn doch, sollten ausschliesslich reaktionsschnelle Heizungen mit Radiatoren oder masselose Wandheizungen verbaut werden. Abzuraten ist vom Einsatz einer Bodenheizung, denn diese ist viel zu tr\u00e4ge und besetzt Masse, die f\u00fcr die Aufnahme von Sonnenw\u00e4rme reserviert bleiben muss. Ausserdem ist die komfortabelste W\u00e4rme jene W\u00e4rmestrahlung, die den K\u00f6rper trifft. In Spezialf\u00e4llen kann bei grossen Haustiefen auch eine Rohrschlange im s\u00fcdfensternahen Steinboden zur W\u00e4rmeumverteilung nach Norden benutzt werden, falls kein offener Grundriss m\u00f6glich ist. Abgaberohre im Norden sollten in eine Zwischenwand verlegt werden. In diesem speziellen Fall soll auch eine Bauteilaktivierung integriert sein, da im Norden keine Sonnenw\u00e4rme anf\u00e4llt.<\/p>\n

W\u00e4rmepumpen \u2013 6 Punkte<\/h3>\n

Die Effizienz der W\u00e4rmepumpe ist nur teilweise durch die maschineninterne Kon\u00adstruktion verbesserbar. Ein Grossteil der Effizienz ist im wahrsten Sinne des Wortes \u00abhausgemacht\u00bb. Eine um 1\u2009K h\u00f6here Quellen\u00adtemperatur oder eine um 1\u2009K tiefere Vorlauftemperatur verbessern die Strom\u00ad\u00adeffizienz um je 2% bis 5% pro K (Abbildung 72). Aus diesen Zusammenh\u00e4ngen sind folgende Forderungen formulierbar:<\/p>\n

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  • Leistungsbedarf durch Optimierung der Geb\u00e4udeh\u00fclle minimieren.<\/li>\n
  • Auf eine gute Einbindung der Technik in das Geb\u00e4ude achten.<\/li>\n
  • Prim\u00e4renergieverbrauch durch hohe Stromeffizienz minimieren, den Rest regenerativ erzeugen.<\/li>\n<\/ul>\n

    Um ein Geb\u00e4ude nicht nur zur Effizienz zu f\u00fchren, sondern auch effizient zu planen, ist eine fr\u00fche enge Zusammenarbeit von Architekt, Statiker, Bauphysiker und Haustechnikspezialist notwendig. In Bezug auf die W\u00e4rmepumpe sehen die Herausforderungen im Detail wie folgt aus:<\/p>\n

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    Abbildung 72: Die Arbeitszahl (COP) einer W\u00e4rmepumpe h\u00e4ngt von der Vorlauftemperatur ab (Quelle: Fawa).<\/div>\n

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    1. Rechnen statt sch\u00e4tzen
    \n<\/strong>Sch\u00e4tzen f\u00fchrt in der Regel zu erheblich gr\u00f6sseren Anlagen als notwendig. Das bringt Nachteile auf der ganzen Linie. Passend ausgelegte Anlagen weisen folgende Vorteile auf:<\/p>\n

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    • W\u00e4rmequellenanlage wird g\u00fcnstiger respektive f\u00fchrt zu h\u00f6heren Temperaturen auf der Kaltseite mit reduziertem Stromverbrauch und verringertem Verschleiss.<\/li>\n
    • Die W\u00e4rmepumpe wird kleiner und damit g\u00fcnstiger.<\/li>\n
    • Die W\u00e4rmeverteilung und -abgabe wird g\u00fcnstiger respektive die Temperaturen auf der Warmseite werden gesenkt \u2192 geringerer Stromverbrauch und reduzierter Verschleiss durch tieferen Druck im K\u00e4ltemittel und weniger Ein- und Ausschaltungen.<\/li>\n
    • Die Wassererw\u00e4rmung wird g\u00fcnstiger und die Temperaturen auf der Warmseite werden gesenkt \u2192 geringerer Stromverbrauch.<\/li>\n
    • Kleinere Ger\u00e4te erzeugen weniger L\u00e4rm respektive erfordern geringere Schallschutzmassnahmen.<\/li>\n<\/ul>\n

      2. Solare Entlastung berechnen und anwenden
      \n<\/strong>Geb\u00e4ude mit einem erheblichen Anteil an passivsolarer Nutzung (entsprechende Ausrichtung, Einstrahlungsdauer \u00fcber 4 bis 6 Stunden, etc.) profitieren vom Umstand, dass die Tr\u00fcbung durch Nebel und Wolken bei sehr kalter Witterung entf\u00e4llt. Dies gilt vor allem f\u00fcr den alpinen Raum (Regionen ohne Inversionslagen). In der Norm SIA 382\/3 ist dies enthalten durch die Berechnung spezifischer Heizlasten in den Punkten \u00abklar\/kalt\u00bb (z.\u2009B. Chur \u2013\u20097\u00b0C) oder \u00abtr\u00fcb\u00bb (z.\u2009B. \u2013\u20093\u00b0C). Dies entlastet den Leistungsbedarf eines Geb\u00e4udes um bis zu einem Drittel und l\u00e4sst auch in der Gewinnung, Erzeugung und Verteilung von W\u00e4rme entsprechende Reduktionen zu. Die Folge ist eine Kostenreduktion sowohl bei den Investitionen als auch im Betrieb.<\/p>\n

      3. Jahresverbrauch: Verh\u00e4ltnis von Heizung und Warmwasser<\/strong>
      \nW\u00e4hrend der Verbrauch der Raumheizung r\u00fcckl\u00e4ufig ist, steigt der Energieaufwand f\u00fcr die Wassererw\u00e4rmung an. Eine W\u00e4rme\u00aderzeugung ist nicht mehr \u00abRaumheizung\u00bb mit der Nebenfunktion \u00abWarmwasser\u00bb. Das urspr\u00fcngliche Verh\u00e4ltnis in der Gr\u00f6s\u00adsenordnung 10:1 tendiert gegen 1:1. Dies bedingt konstruktiv, vor allem aber planerisch, eine andere Ausrichtung in Bezug auf die Erzeugung und Speicherung, insbesondere bei der W\u00e4rmepumpe. Die Wassererw\u00e4rmung soll den Temperaturhub von 10\u2009K auf die Nutztemperatur nicht als 1\u2009Hub mit dem schlechtesten COP bewerkstelligen, sondern in mehreren seriellen Stufen. Das Hochziehen einer Charge von etwa 10\u00b0C bis zur Nutztemperatur in mehreren Umg\u00e4ngen f\u00fchrt in der Regel zu einer deutlich h\u00f6heren Arbeitszahl (z.\u2009B. 4 statt 3).<\/p>\n

      Forderung:<\/strong> Gen\u00fcgend grosse Speicher, intelligentes, w\u00e4rmepumpengerechtes Erw\u00e4rmen um 40\u2009K bis 50\u2009K, Nutzung von heissgasgek\u00fchlten Kompressoren.<\/p>\n

      4. Speicher- und Leitungsverluste<\/strong>
      \nJe geringer der Heizw\u00e4rmebedarf ausf\u00e4llt, desto bedeutsamer werden die Speicher- und Leitungsverluste. Diese gilt es zu vermeiden oder zu optimieren:<\/p>\n

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      • Erzeuger, Speicher und Leitungsnetz innerhalb der thermischen H\u00fclle platzieren oder eine sehr gute D\u00e4mmung der Ober\u00adfl\u00e4chen realisieren.<\/li>\n
      • Aussenluftleitungen innerhalb der thermischen H\u00fclle vermeiden oder gut d\u00e4mmen.<\/li>\n
      • Ausstoss- und Zirkulationsverluste von Warmwasserleitungen minimieren, insbesondere ausserhalb der thermischen H\u00fclle.<\/li>\n<\/ul>\n

        5. JAZ (Jahresarbeitszahl)<\/strong>
        \nEine hohe JAZ allein reicht nicht. Was z\u00e4hlt, ist ein geringer Verbrauch bei einer hohen Jahresarbeitszahl. Eine JAZ von 4 (konventionelle Erdsonden-W\u00e4rmepumpe) ist besser als eine JAZ von 10 bei drei\u00adfachem Verbrauch (schlecht ged\u00e4mmtes Haus mit hohem spezifischem Verbrauch). Zudem kann eine tiefe Vorlauftemperatur meist nur mit einem geringen spezifischen Verbrauch realisiert werden.<\/p>\n

        Forderung:<\/strong> Tiefer spezifischer Verbrauch, tiefe Betriebstemperaturen.<\/p>\n

        6. COP (Coefficient of Performance)<\/strong>
        \nWenn zwei Systeme dieselbe Jahresarbeitszahl (JAZ) aufweisen, so ist jenes System interessanter, das den besseren COP-Wert an kalten oder tr\u00fcben Tagen aufweist. Dies wird offensichtlich, wenn sich die Witterung im Strompreis abbildet (Strom teurer bei geringer Produktion respektive gr\u00f6sserer Nachfrage).<\/p>\n

        Forderung:<\/strong> Die Nutzung von Abw\u00e4rme oder des Kaltspeichers \u00abErdreich\u00bb ist den Anwendungen \u00abAussenluft\u00bb vorzuziehen. Oft unbeachtet bleibt bei der Nutzung von \u00abAussenluft\u00bb der Umstand, dass die Auslegungstemperatur f\u00fcr W\u00e4rmebedarf und W\u00e4rmeverteilung (z.\u2009B. Chur \u2013\u20097\u00b0C) nicht identisch ist mit den Extremwerten der Aus\u00adsenluft, die im Merkblatt SIA 2028 als 1-Stunden-Wert deklariert werden (z.\u2009B. Chur \u2013\u200914\u00b0C). Bei diesen Temperaturen haben Luft-Wasser-W\u00e4rmepumpen oft die Einsatzgrenze unterschritten respektive die Abtauung ist \u00fcberfordert, insbesondere dann, wenn der Aussenluft-W\u00e4rmetauscher bei tiefen Temperaturen Wind ausgesetzt ist.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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