Lüften und Heizen in Passivhäusern: Variantenvergleich auf Basis von Behaglichkeit und Nachhaltigkeit

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Das Passivhaus-Konzept beruht auf der Idee, die Transmissionswärmeverluste so gering zu halten, dass eine behagliche Raumtemperierung allein durch die Nacherwärmung der hygienisch erforderlichen Frischluftmenge möglich ist. Im mehrgeschossigen Wohnbau wird aber in Österreich bislang selten eine Luftheizung umgesetzt. Mögliche Einsparpotenziale bei der Haustechnik werden somit nicht völlig ausgeschöpft.

Inhalte und Zielsetzungen

Mit Hilfe einer Umfrage wurde das in der Baupraxis vorherrschende Meinungsbild zum Thema Luftheizung erhoben. Die Messdaten von bereits abgeschlossenen PH-Monitoring Projekten wurden speziell in Hinblick auf mögliche Behaglichkeitsunterschiede ausgewertet. Auf Basis von dynamischen Gebäudesimulationen wurden die Unterschiede in Bezug auf Behaglichkeit systematisch quantifiziert und analysiert.

Die Kostenunterschiede aus realisierten Passivhaus-Projekten wurden recherchiert, ausgewertet und eine Lebenszyklusanalyse auch in Bezug auf Nachhaltigkeit angefertigt. Ziel dieser Arbeit war es, die strittigen Fragen der unter Fachleuten kontrovers geführten Diskussionen, über das Für und Wider von luft- bzw. wassergeführten Heizsystemen näher zu beleuchten und mit Fakten zu hinterlegen.

Methodische Vorgehensweise

Es wurden telefonische Befragungen mit fünf Zielgruppen durchgeführt:

• Energieinstitute der Bundesländer
• Techniker der Wohnbauförderung
• Bauträger
• Haustechnikplaner
• Facility Manager

Dabei standen folgende Aspekte im Vordergrund:

• grundsätzliche Meinung zum Thema Luftheizung
• konkrete Hintergründe für eine Empfehlung/Entscheidung für bzw. gegen eine Luftheizung
• Erfahrungen bezüglich der Kostenaspekte
• Erfahrungsstand der Befragten zum Thema Passivhaus

Für die Messdatenauswertung wurden 20 Wohneinheiten aus mit Luftheizung und 22 Wohneinheiten aus mit Heizkörper bzw. Fußbodenheizung ausgestatteten Wohnanlagen herangezogen.

Die dynamische Gebäudesimulation basiert auf einem realen Wohnungsgrundriss mit einer Fläche von 76 m². Das Wohn-, Schlaf- und Kinderzimmer wurde entweder mit Luft- (LH), Heizkörper- (HK) oder Fußbodenheizung (FH) simuliert. Dabei wurde versucht die aktuell gängigste Baupraxis abzubilden, daher wurden die LH und die FH zentral mittels PI-Regler (auf die Flurtemperatur), die HK raumweise mittels Thermostatventil geregelt.

Der Flur- und Eingangsbereich blieb, abgesehen von indirekter Wärmeabgabe, unbeheizt, während das Bad für diese Untersuchungen mit einer Idealheizung modelliert wurde. Die vom Nutzer gewünschte Behaglichkeitstemperatur wurde im Referenzmodell mit 22°C angenommen.

Um den realen Nutzereingriff abzubilden wurde eine regelmäßige (1x wöchentlich) „Nachjustage“ der Solltemperatureinstellung am Regler durch den Nutzer abgebildet. Um auch den Einfluss der Luftströmungsverhältnisse im Raum auf die Behaglichkeit zu berücksichtigen, wurden für das Wohnzimmer numerische Strömungssimulationen (CFD) für den Volllast-Heizfall (maximale Heizlast) durchgeführt.

Die mittleren Investitionskosten (Material und Lohn) der relevanten Komponenten (wohnungsintern) wurden aus bereits realisierten Passivhaus-Wohnbauprojekten ermittelt und in einer Lebenszykluskostenanalyse gegenübergestellt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Diese Studie zeigt, dass in Passivhäusern (Fokus auf mehrgeschossigen Wohnbau) ein luftgeführtes Heizsystem ebenso die strengste Behaglichkeitsklasse erfüllt wie ein wassergeführtes. Dies gilt für den Wohnbereich (bzw. jenen Raum wo der Temperatursensor positioniert ist).

Sollen auch die Schlafräume durchgehend die strengste Behaglichkeitsklasse erfüllen, bedarf es einer raumweisen Temperaturregelung. Bei einer wohnungsweisen Regelung (wie üblicherweise bei der Luft- und Fußbodenheizung implementiert) können je nach Randbedingung und Nutzerverhalten unerwünschte Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Räumen entstehen. Eine erhöhte planerische Sorgfalt ist in diesen Fällen erforderlich.

Die Kostenrecherche zeigt, dass bei aktueller Baupraxis bei einer Luftheizung (mit wohnungsweiser Regelung) von 800 € bzw. 1100 € Einsparung gegenüber der Radiatorheizung bzw. der Fußbodenheizung ausgegangen werden darf.

Mögliche Passivhaus-bedingte Einsparpotentiale (kostenoptimierte Positionierung und kleinere Heizflächen) können diese Kostenunterschiede noch verringern. Für eine raumweise Regelung (ein Heizregister pro Raum) sind derzeit für die Luftheizung ähnliche Kosten wie für die Heizkörperlösung (mit Thermostatventil) anzusetzen.

Ausblick

Wie diese aktuelle Studie gezeigt hat, ist der klassische Heizkörper mit Thermostatventil aufgrund der hohen Stückzahlen nur geringfügig teurer als die Luftheizung und ermöglicht problemlose Einzelraumregelung.

Gegenüber der klassischen Heizkörperinstallation unter dem Fenster, ermöglicht das Passivhaus die praktisch beliebige Anordnung und damit reduzierte Kosten für das Verteilnetz. Neben dieser klassischen hydraulischen Heizwärmeverteilung spielt in der Sanierung bei nachträglichem Einbau von Lüftungsanlagen die Möglichkeit der aktiven Überströmung eine wichtige Rolle, wenn auf Zuluftkanäle und Deckenabhängung weitgehend verzichtet werden soll.

Hier könnte die Luftheizung künftig in Form von aktiven Überströmern mit Heizfunktion einen interessanten Einsatzbereich finden.

Projektleitung

Universität Innsbruck - Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften, Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

• AEE - Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC)
• Verein Komfortlüftung.at

Universität Innsbruck
Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften
Rainer Pfluger
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