Von der Energieschleuder zum Plusenergiehaus? - Die neue ...
Von der Energieschleuder zum Plusenergiehaus? - Die neue ...
Von der Energieschleuder zum Plusenergiehaus? - Die neue ...
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
1/2013<br />
– 41 –<br />
Haustechnik<br />
<strong>Von</strong> <strong>der</strong> Energieschleu<strong>der</strong> <strong>zum</strong> <strong>Plusenergiehaus</strong>?<br />
Teil 1: Heizungsumbau in einem MFH mit Passivhausziel<br />
Bei <strong>der</strong> Haustechnik eines Mehrfamilienhauses im Altbau-<br />
Passivhaus-Standard, <strong>der</strong> vom Passivhaus-Institut nun den Namen<br />
„EnerPHit“ bekommen hat, gibt es vieles zu beachten.<br />
Eine beson<strong>der</strong>e Herausfor<strong>der</strong>ung ist die effiziente Bereitstellung<br />
von Heizwärme und Warmwasser. Dabei gibt es mehrere<br />
Wege, die jeweils ihre Vor- und Nachteile haben. Vor allem<br />
geht es um die Begrenzung von Verlusten, die können am<br />
Ende mehr ausmachen, als <strong>der</strong> eigentliche Bedarf.<br />
Autor:<br />
Friedemann Stelzer,<br />
Ingenieurbüro Energiebuendel,<br />
Reutlingen<br />
Im letzen Jahr hat <strong>der</strong> Autor<br />
ein Mehrfamilienhaus energetisch<br />
mo<strong>der</strong>nisiert, das 1903<br />
als Fabrikantenvilla gebaut,<br />
im Krieg ausgebombt und<br />
danach mit einfachen Mitteln<br />
wie<strong>der</strong> aufgebaut wurde.<br />
Neben den vielen Wärmebrücken-<br />
und Luftdichtheits-<br />
Details und dem Einbau von<br />
Lüftungstechnik ist eine beson<strong>der</strong>e<br />
Herausfor<strong>der</strong>ung die<br />
Mo<strong>der</strong>nisierung <strong>der</strong> 8 Heizungen<br />
gewesen. <strong>Die</strong> Umsetzung<br />
durch einen kompetenten und<br />
engagierten Fachbetrieb war<br />
Voraussetzung für das gute<br />
Gelingen. Nunmehr wird zentral<br />
mit solarer Unterstützung<br />
geheizt.<br />
Ausgangsbasis:<br />
7 Gasetagenheizungen<br />
Im Altbau gab es 4 Kamine<br />
für die ehemaligen Kohleöfen<br />
und Etagen-Heizungen. <strong>Die</strong> 7<br />
Gas-Kombithermen (Baujahre<br />
von 1994 bis 2008) hingen in<br />
den Bä<strong>der</strong>n bzw. Küchen und<br />
waren an zwei <strong>der</strong> Kamine<br />
angeschlossen. Entsprechend<br />
gab es für jede Wohnung<br />
eigene Gaszähler. Eine Wohnung<br />
war sogar noch mit<br />
Gaseinzelöfen und einem<br />
Gasdurchlauferhitzer für<br />
Warmwasser ausgestattet.<br />
Eine Wohnung im Dachgeschoss<br />
hatte allerdings schon<br />
eine Brennwert-Therme.<br />
Ein <strong>der</strong>artiger Versorgungsmischmasch<br />
ist in MFH mit<br />
Privateigentümern weit verbreitet<br />
– beson<strong>der</strong>s wenn sie<br />
gebaut wurden, bevor die<br />
Zentralheizung Usus wurde.<br />
<strong>Die</strong> Umrüstung auf wohnungsweise<br />
Warmwasserheizung<br />
(meist ab den 60er<br />
Jahren) hatte für die Vermieter<br />
Vorteile. Ein Kochgasanschluss<br />
war oft schon vorhanden<br />
und so konnten die Wohnungen<br />
nach und nach, z.B.<br />
bei Mieterwechsel, heiztechnisch<br />
mo<strong>der</strong>nisiert werden<br />
und die entsprechenden Mieterhöhungen<br />
ließen sich leicht<br />
am Wohnungsmarkt realisieren.<br />
Außerdem ist <strong>der</strong> Verwaltungsaufwand<br />
für den Eigentümer<br />
minimal: Er hat nichts<br />
mit <strong>der</strong> Heizkostenabrechnung<br />
zu tun. Das Gas wird von den<br />
Mietern direkt mit dem Versorger<br />
abgerechnet. <strong>Die</strong> auf<br />
Dauer relativ hohen Wartungskosten<br />
stören den Besitzer<br />
auch nicht, sie werden<br />
umgelegt. Allerdings sind die<br />
Investitionskosten auf Grund<br />
<strong>der</strong> begrenzten Haltbarkeit<br />
von ca. 15 Jahren durch häufiges<br />
Takten <strong>der</strong> Geräte nicht<br />
zu unterschätzen.<br />
Nachteilig sind Etagenheizungen<br />
auch aufgrund <strong>der</strong><br />
vielfachen Verluste <strong>der</strong><br />
Wärmebereitstellung für die<br />
Heizung. Ein Außentemperaturfühler<br />
ist meist nicht vorhanden.<br />
Sofern die Mieter/<br />
innen nicht z.B. bei Abwesenheiten<br />
am Tag die Nachtabsenkung<br />
einschalten, läuft die<br />
Heizung und auch die Umwälzpumpe<br />
durch. Bei dem<br />
schlechten Dämmstandard<br />
damals auch über weite Zeiträume<br />
des Jahres.<br />
<strong>Die</strong> geringen Vorhalte-Verluste<br />
für Warmwasser sind dagegen<br />
günstig, denn dieses<br />
wird in den üblichen Kombithermen<br />
nur bereitet, wenn<br />
gezapft wird. Der im Gerät<br />
integrierte Speicher ist sehr<br />
klein – wenn überhaupt vorhanden.<br />
Abb. 1:<br />
Eine stattliche Fabrikantenvilla<br />
Ansichtsplan von 1903, im Krieg ausgebombt,<br />
als Mehrfamilienhaus wie<strong>der</strong><br />
aufgebaut und 60 Jahre später<br />
mit einer energetischen Grundsanierung<br />
fit gemacht für die Zukunft.<br />
<strong>Die</strong> Heizkörper und Leitungsnetze<br />
waren in allen<br />
Wohnungen unterschiedlich,<br />
<strong>zum</strong> Teil gab es Zweirohrsysteme,<br />
teils Einrohrnetze und<br />
sogar eine Mischung aus<br />
beiden.<br />
Auf dem Weg zur<br />
Energiewende vor Ort<br />
Bei <strong>der</strong> Entscheidung für<br />
ein <strong>neue</strong>s Heizsystem sind<br />
gerade bei Mehrfamilienhäusern<br />
mit einer wärmetechnischen<br />
Sanierung, die dem<br />
Passivhaus-Niveau nahe<br />
kommt, die möglichen Verteilungsstrategien<br />
und notwendigen<br />
Temperaturen entscheidend,<br />
wenn man die<br />
Verluste klein halten will.<br />
Außerdem ist natürlich die<br />
Frage wichtig, welche Energieträger<br />
bzw. Heizsysteme<br />
eingesetzt werden können und<br />
sollen.<br />
Grundsätzlich ist es das<br />
Ziel, das Gebäude erst auf
Haustechnik – 42 –<br />
1/2013<br />
Abb. 2:<br />
Verteilung <strong>der</strong> Heizleitungen über<br />
alte Kamine und Anschluss an das<br />
vorhandene Wohnungsnetz<br />
Abb. 3:<br />
Neue Heizzentrale mit Pufferspeicher,<br />
alter Brennwert-Therme und<br />
Warmwasserbereiter über externen<br />
Wärmetauscher. Erst in Bau, dann<br />
sind die Heizleitungen in <strong>der</strong> Deckendämmung<br />
verschwunden.<br />
einen sehr geringen Energiebedarf<br />
zu bringen und dann<br />
den Restwärmebedarf möglichst<br />
auf er<strong>neue</strong>rbare Energien<br />
umzustellen. Als Wege<br />
dahin gibt es zwei Möglichkeiten:<br />
a) die Umrüstung auf einen<br />
Holz-Pellets-Kessel und<br />
b) eine gasbetriebenes BHKW<br />
mit <strong>der</strong> Nutzung von Biogas,<br />
wenn solches zukünftig<br />
nachhaltig erzeugt zur<br />
Verfügung steht.<br />
Aus zwei Gründen wurde<br />
Variante b) gewählt. Zum<br />
einen sind vor<strong>der</strong>gründig die<br />
Kosten entscheidend, da in<br />
diesem Fall durch die Reduktion<br />
des Wärmebedarfs vorerst<br />
eine <strong>der</strong> vorhandenen Thermen<br />
für die Erzeugung des<br />
gesamten Wärmebedarfs für<br />
Heizung und Warmwasserbereitung<br />
ausreichend ist. Gewählt<br />
wurde natürlich die<br />
Brennwert-Therme. Zum an<strong>der</strong>en<br />
ist eine spätere Nachrüstung<br />
eines Micro-BHKW<br />
möglich, was auch den vor<br />
Ort generierten er<strong>neue</strong>rbaren<br />
Stromanteil deutlich erhöhen<br />
würde. Eine Deckung des<br />
Gebäudeenergiebedarfs aus<br />
100 % er<strong>neue</strong>rbaren Energien<br />
ist möglich.<br />
Aus 8 mach 1: Wärmeerzeugung<br />
und -verteilung<br />
<strong>Die</strong> bislang genutzten<br />
Kamine konnten stillgelegt<br />
und für die Leitungsführung<br />
<strong>der</strong> Heizwärmeverteilungen<br />
genutzt werden. Ein bislang<br />
ungenutzter Kamin wurde<br />
durch die Umstellung auf<br />
Brennwert-Nutzung sehr kostengünstig<br />
so auf den Stand<br />
gebracht, dass darin auch die<br />
Solarleitungen verlegt werden<br />
konnten.<br />
<strong>Die</strong>se Konfiguration setzt<br />
einen Pufferspeicher voraus,<br />
weil die Anlage für 12 Personen<br />
ausgelegt wurde. <strong>Die</strong><br />
vorhandene 24 kW-Therme<br />
kann zwar das 7-Familienhaus<br />
mit Heizwärme versorgen,<br />
aber keine ausreichende<br />
Leistung für die Warmwasser-<br />
Erzeugung bereit stellen. Hierzu<br />
passt eine thermische<br />
Solaranlage, die neben <strong>der</strong><br />
WW-Bereitung gerade bei den<br />
niedrigen Vorlauftemperaturen<br />
für die PH-Heizung einen<br />
relevanten Beitrag leisten<br />
kann. Dazu mehr im zweiten<br />
Teil.<br />
<strong>Die</strong> größte Schwierigkeit ist<br />
dann die Notwendigkeit für<br />
eine <strong>neue</strong> Zentralheizung mit<br />
Warmwasser-Versorgung das<br />
Leitungsnetz hinsichtlich <strong>der</strong><br />
Druckverluste und <strong>der</strong> Temperaturen<br />
zu optimieren. Vorhanden<br />
waren die wohnungszentralen<br />
Verteilsysteme mit<br />
Heizung und Trinkwarmwasserverteilung.<br />
Und diese<br />
sollten auch bleiben, da die<br />
Wohnungen weiter bewohnt<br />
wurden.<br />
Heizungsverteilung<br />
optimieren<br />
Nun gibt es in den Wohnungen<br />
zwei notwendige<br />
Temperaturniveaus für die<br />
Heizung. Zum einen für die<br />
Heizung im Winter (unter<br />
10°C Außentemperatur) mit<br />
einer Vorlauftemperatur von<br />
40°C bei 0°C Außentemperatur<br />
für die alten Heizkörper und<br />
<strong>zum</strong> an<strong>der</strong>en für die ganzjährige<br />
Warmwasser-Bereitung<br />
(46 °C). Gerade die Zirkulationsverluste<br />
für die Bereitstellung<br />
<strong>der</strong> Wärme sind relevante<br />
Größen.<br />
Für die Heizung wurde eine<br />
möglichst tiefe Außentemperatur<br />
für das Einschalten <strong>der</strong><br />
Pumpe gewählt, damit diese<br />
nicht zu lange im Jahr läuft,<br />
wenn keine Wärme in den<br />
Wohnungen abgenommen<br />
wird. Eine Innentemperatursteuerung,<br />
wie das im Einfamilienpassivhaus<br />
sinnvoll<br />
sein kann, ist im Mehrfamilien-Haus<br />
nicht angebracht.<br />
Geschossweise sind sehr unterschiedliche<br />
Heizleistungen<br />
nötig. Passive Solargewinne<br />
(und ihr Fehlen bei zeitweisen<br />
Verschattungen) erfor<strong>der</strong>n bei<br />
niedrigen Wärmeverlusten individuelle<br />
Anpassungen. Deshalb<br />
ist kein Führungsraum<br />
für eine zentrale Steuerung<br />
definierbar.<br />
Ein weiteres Problem waren<br />
die unterschiedlichen 1- und<br />
2-Rohrsysteme in den Wohnungen.<br />
Hierzu konnte keine<br />
Lösung gefunden werden, weil<br />
<strong>zum</strong> einen die Mieter durch<br />
Fenstertausch und Lüftungseinbau<br />
ausreichend belastet<br />
waren, <strong>zum</strong> an<strong>der</strong>en auch<br />
kostenseitig eine komplett<br />
<strong>neue</strong> Heizungsverteilung inkl.<br />
Heizkörpern nicht akzeptabel<br />
gewesen wäre. Deswegen<br />
muss das Heizungswasser lei<strong>der</strong><br />
mit relativ hohem Druck<br />
umgewälzt werden, da dies<br />
für die Einrohrsysteme notwendig<br />
ist. Hier wäre ein weiteres<br />
Einsparpotential.<br />
Warmwasser: Zirkulationsverluste<br />
minimieren<br />
Beim Warmwasser kann<br />
man auf verschiedene Strategien<br />
zur Reduktion <strong>der</strong> Zirkulationsverluste<br />
zurück<br />
greifen.
1/2013<br />
– 43 –<br />
Haustechnik<br />
Infokasten<br />
Abb. 4:<br />
Wohnungsübergabe-Station<br />
Bei dem Gebäude handelt<br />
es sich um eines <strong>der</strong> ersten<br />
Grün<strong>der</strong>zeitgebäude, die<br />
mit einer Holz-Zellulose-<br />
Bauweise in Passivhaus-<br />
Bauweise saniert wurde.<br />
<strong>Die</strong> Wanddämmung besteht<br />
Tabelle: U-Werte<br />
U-Werte W/(m 2 K)<br />
Dach 0,10<br />
Außenwand 0,12<br />
Fenster 0,77<br />
Kellerdecke 0,11<br />
aus Holzstegsträgern (300 mm, mit Einblasdämmung) und<br />
60 mm Holzfaserdämmplatten.<br />
Im Dach sind die partiellen Überreste <strong>der</strong> Mineralfaser durch<br />
Zellulose-Zwischensparrendämmung ersetzt worden, die mit<br />
OSB, ebenfalls ausgeflockten 300 mm Holzstegträgern und<br />
3,5 cm Holzfaserplatte ergänzt wurde.<br />
Luftdichtheitsebene ist <strong>der</strong> alte Außenputz und im Dach die<br />
OSB-Platte. <strong>Die</strong> IV 92 Holzfenster mit Dreifachverglasung<br />
wurden in Leibungskästen vor die alte Fassade in die<br />
Dämmebene gesetzt (vgl. Beitrag in Heft 5-2009, S. 13 ff.).<br />
<strong>Die</strong> Kellerdecke wurde mit 280 mm Mineralfaser (Brandschutz)<br />
gedämmt. Hinzu kommen eine Sockeldämmung und<br />
eine <strong>neue</strong> Haustüre.<br />
Beson<strong>der</strong>heiten sind z.B. die fensterindividuelle Optimierung<br />
von U- und g-Werten <strong>der</strong> Gläser und die Anmutung <strong>der</strong><br />
originalen Fassadenoptik mit Bögen am Fenstersturz.<br />
Dahinter befinden sich Sonnenschutzjalousien und kostengünstige<br />
rechteckige Fenster.<br />
<strong>Die</strong> Wärmebrücken wurden im ersten Schritt in <strong>der</strong> Summe<br />
mit einem Wert von DU WB<br />
=0,02 W/(m 2 K) angesetzt.<br />
Der PHPP-Heizwärmebedarf im Endzustand von<br />
25 kWh/(m 2 a), entspricht dem vom Passivhaus-Institut<br />
für Altbauten definierten EnerPHit-Niveau.<br />
Sparsame Temperatursteuerung<br />
Zum einen kann die Zirkulations-Solltemperatur<br />
unterhalb <strong>der</strong> Warmwasser-<br />
Solltemperatur und mit einer<br />
größeren Hysterese gewählt<br />
werden. <strong>Die</strong> Zirkulationstemperatur<br />
hat dann z.B. nur<br />
40°C. Wenn diese Temperatur<br />
erreicht ist, wird die Zirkulation<br />
gestoppt und erst wie<strong>der</strong><br />
eingeschaltet, wenn die<br />
Temperatur eine Grenze von<br />
z.B. 35°C unterschritten hat.<br />
Damit läuft die Zirkulation<br />
nur wenige Mal pro Tag.<br />
Impulssteuerung beim<br />
Zapfen<br />
Eine an<strong>der</strong>e Variante wäre<br />
eine reine Pulssteuerung, bei<br />
<strong>der</strong> die Zirkulation nur auf<br />
Anfor<strong>der</strong>ung läuft. Sie springt<br />
also für wenige Minuten an,<br />
sobald jemand Warmwasser<br />
zapft, was ein Pulsgeber erfasst.<br />
Der Nutzer zapft kurz,<br />
stellt das Wasser wie<strong>der</strong> ab<br />
und kann dann nach kurzer<br />
Zeit gewohnt Warmwasser<br />
zapfen. <strong>Die</strong>s ist weniger<br />
komfortabel und im Mehrfamilienhaus<br />
unüblich.<br />
Im umgesetzten Fall wird<br />
eine Kombination aus beiden<br />
Möglichkeiten gewählt. In den<br />
Hauptnutzungszeiten läuft die<br />
Zirkulation nach Temperatur,<br />
ansonsten auf Pulsanfor<strong>der</strong>ung.<br />
<strong>Die</strong> Alternative:<br />
Übergabestationen<br />
Alternativ zu zwei getrennten<br />
Verteilungen für Heizung<br />
und Warmwasser gibt es sogenannte<br />
Wohnungsübergabestationen,<br />
die auch an den<br />
Plätzen <strong>der</strong> ehemaligen Thermen<br />
hätten installiert werden<br />
können. <strong>Die</strong>se vormontierten<br />
Module enthalten wohnungsweise<br />
alle notwendigen Armaturen<br />
inkl. Zähler. Über Wärmetauscher<br />
speisen sie sowohl<br />
die Heizung als auch die<br />
Trinkwarmwasser-Zapfstellen.<br />
Der Vorteil ist die größere<br />
Trinkwasser-Hygiene, weil das<br />
warme Trinkwasser nicht zirkuliert<br />
wird. Der Nachteil ist<br />
aber, dass die Heizwasser-Zirkulation<br />
ganzjährig mit relativ<br />
hohen Temperaturen (min.<br />
ca. 50°C) und quasi rund um<br />
die Uhr laufen muss, weil<br />
sonst die Verzögerungszeiten<br />
für die Warmwasserzapfung<br />
zu lange werden. Eine Pulssteuerung<br />
wäre aber auch hier<br />
denkbar.<br />
Zum Zeitpunkt <strong>der</strong> Entscheidung<br />
war den Beteiligten die<br />
Entstehung <strong>der</strong> <strong>neue</strong>n, jetzt<br />
aktuellen Trinkwasserverordnung<br />
nicht bekannt. Das<br />
gewählte System hat diesbezüglich<br />
den Nachteil, dass nun<br />
alle 3 Jahre das Warmwasser<br />
stichprobenartig auf Legionellen<br />
untersucht werden muss.<br />
Beim Alternativsystem würde<br />
dies entfallen.<br />
Fazit<br />
Vor allem aus den Aspekten<br />
<strong>der</strong> verschwen<strong>der</strong>ischen o<strong>der</strong><br />
sparsamen Verteilung von<br />
Wärme kann man sehr unterschiedliche<br />
Anlagenkonfigurationen<br />
wählen. Jedenfalls<br />
sind <strong>neue</strong> Heizungsanlagen,<br />
die hydraulisch richtig ausgeführt<br />
werden, viel sparsamer.<br />
Günstiger werden:<br />
die Investitionskosten, weil<br />
nicht für jede Wohnung<br />
komplette Anlagen vorgehalten<br />
werden müssen<br />
Wartungs- und Schornsteinfeger-Kosten<br />
Nutzung von Solarwärme<br />
Pumpenstrom, da nur eine<br />
Pumpe das ganze Gebäude<br />
versorgen kann<br />
Teurer dagegen werden<br />
Verluste <strong>der</strong> Trinkwasserzirkulation<br />
bzw. Bereithaltung<br />
des dafür notwendigen<br />
Heizungskreislaufes. Vor<br />
allem, wenn auf permanenten<br />
Schutz vor Legionellen<br />
geachtet wird.<br />
Untersuchungen nach <strong>der</strong><br />
<strong>neue</strong>n Trinkwasserverordnung,<br />
falls diese erfor<strong>der</strong>lich<br />
werden.<br />
Im zweiten Teil dieses<br />
Praxisberichtes geht es um die<br />
Solar- und Lüftungsanlagen<br />
und die Berechnung und Bewertung<br />
<strong>der</strong> Energiebilanz.