Monitoring Passivhäuser China

In ZhuoZhou, Provinz Hebei (70 km südlich von Peking) wurde im Mai 2015 der Neubau eines Bürogebäudes (3.000 m²) und eines Arbeiterwohnheimes (2.300 m²) fertig gestellt. Beide Gebäude wurden in Passivhausstandard hergestellt. Bauherr und Auftraggeber ist die Firma Hebei Xinhua Curtain Wall Co. Ltd. in ZhuoZhou 70 km südlich von Peking. Baufertigstellung war im Juli 2015. Das Gebäude wurde von Chinesischen Firmen erstellt.

Die Entscheidung, das Gebäude als Passivhaus zu bauen, wurde erst nach Baubeginn und nach der offiziellen Erteilung der Baugenehmigung getroffen. Daher konnten einige Details, insbesondere Wärmebrücken im Gründungsbereich und die Kanalführung der Lüftungsanlage im Dachbereich nicht vollständig optimiert werden. Trotzdem konnte dank der Unterstützung des Planungsteams durch Schöberl & Pöll und Passivhaus Institut das Gebäude zu einem gut funktionierenden Passivhaus gemacht werden. Die Nutzer des Gebäudes sind seit der Inbetriebnahme sehr zufrieden und die Daten des Monitorings während der Messzeit konnten wertvolle Hinweise für die Betriebsoptimierung der haustechnischen Einrichtungen − Lüftung, Heizung und Kühlung – geben. Die Messungen der Energieverbräuche für Heizung und Kühlenergie stimmen bis auf eine erklärbare und akzeptable Differenz mit den vorher berechneten Energiebedarfswerten (PHPP) überein.

Ausgangssituation, Motivation, Inhalte und Zielsetzungen

Seit der Baufertigstellung im Spätsommer 2015 wurde in den beiden Gebäuden ein Monitoring durchgeführt. Der Energieverbrauch und die Komfortparameter der Gebäude wurden über zwei Jahre bis Mitte März 2017 im Detail vermessen: Temperaturen und relative Luftfeuchte in den Innenräumen, Luftzustände vor und nach den Lüftungs- und Heiz-Kühl-Geräten, Außenluftzustände, das Wettergeschehen am Standort, und nicht zuletzt die Energieverbräuche der beiden Gebäude.

Ziel dieses Monitorings war es erstens, nachzuweisen, dass das Gebäude funktioniert wie intendiert und geplant, d.h. dass in den Innenräumen sommers wie winters ein komfortables Raumklima herrscht. Zweitens sollte gezeigt und nachgeprüft werden, dass der Energieverbrauch der Gebäude ebenfalls wie geplant und bei Passivhäusern üblich sehr niedrig liegt. Drittens war das Nachprüfen der korrekten Funktion und die Messung dieser Daten ein Teil der umfassenden Qualitätssicherung an den Gebäuden. Überprüfung der Planungsdetails und eine sorgfältige Bauüberwachung wurden während der Realisierung durchgeführt. Die korrekte Funktion, insbesondere der haustechnischen Einrichtungen, konnte mit Hilfe der genannten Messungen eingehend überprüft und zum Teil optimiert werden.

Methodische Vorgehensweise, Ergebnisse

Die ersten Messergebnisse standen ab August 2015 zur Verfügung. Die Auswertung der laufend erhobenen Messergebnisse wurde seither bis Mitte März 2017 durchgeführt. Verschiedene während dieser Zeit erhobene Zwischenergebnisse und Auswertungen konnten für Betriebsoptimierungen verwendet werden: so war direkt nach der Inbetriebnahme der Air-Conditioning-Anlagen (AC) im Sommer 2015 ursprünglich ein Sollwert für die Innenraumtemperatur von 22 °C eingestellt. Dies ist eine deutlich zu niedrige Innentemperatur für die Kühlperiode und erhöhte nicht nur den Energieverbrauch in der ersten Zeit, sondern die resultierende relative Luftfeuchte in den Innenräumen wurde aus diesem Grund sehr hoch und erreichte kritische Werte von über 75 % rF über einen längeren Zeitraum.

Die Messergebnisse wurden für die verschiedenen Räume und Bereiche ausgewertet und in Tabellen und Grafiken dargestellt. Die Messwerte des Energieverbrauchs für Heizung und Kühlung (Heizwärme und Nutzkälte plus jeweils Wärmeverteilverluste) in den beiden Gebäuden wurden verglichen mit den Berechnungsergebnissen aus dem PHPP. Dabei zeigt sich, dass die Energieverbräuche etwas höher liegen als geplant. Die Abweichungen können jedoch aus dem Nutzerverhalten – gewählte Innenraumtemperaturen, Luftmengen – und dem Wettergeschehen während der Messzeit erklärt werden.

Zusammenfassung, Schlussfolgerung und Ausblick

Die oben genannten Betriebsoptimierungen konnten erfolgreich abgeschlossen werden. Entweder wurden entsprechende Hinweise aus der Ferne gegeben, oder die Umsetzung wurde nach und nach bei Besuchen vor Ort am Gebäude veranlasst und durchgeführt.

Seit Mitte März 2017, d.h. nach mehr als einem vollen Sommer und zwei Wintern Messzeit, sind das Gebäude und die haustechnischen Einrichtungen in einem weitgehend optimierten Zustand, der mit der Planung und vom Passivhaus-Konzept her beabsichtigt war. Es konnten außerdem noch ergänzende Messungen zur Absicherung durchgeführt werden.

Die Luftführung der Lüftungsanlage im obersten Geschoss musste außerhalb der Gebäudehülle geführt werden, weil die schon bestehende Baugenehmigung eine Umplanung – größere Deckenhöhen im obersten Geschoss – nicht mehr zuließ. Dies führt unter anderem zu einer Reduktion der Wärmerückgewinnung der Lüftungsgeräte, obwohl die Lüftungsleitungen gut wärmegedämmt sind. Das ist ein weiterer Grund, warum die gemessenen Wärmeverbräuche höher liegen als geplant. Dieses Problem kann zwar für das Gebäude ZhuoZhou nicht mehr geändert werden, aber die Messungen zeigen sehr klar, dass die Forderung nach einer guten Lüftungsanlage für das Passivhaus sehr wohl begründet ist. Daher ist diese Erfahrung für zukünftige Projekte sehr wichtig.

Eine über die Monitoring-Zeit hinaus fortlaufende Überwachung der Betriebsparameter zur Sicherung eines optimalen Betriebs ist angeraten: die messtechnischen Einrichtungen laufen derzeit über die zwei Jahre hinaus weiter, so dass ggf. Fehlfunktionen und Ausfälle schnell erkannt und wieder behoben werden können. Eine derartige Betriebsüberwachung ist für moderne Wohn- und Nichtwohngebäude generell angeraten, schon um die Energieeinsparziele dauerhaft sicherzustellen [Peper 2001], [Kaufmann 2001], [Peper 2009], [Peper/Feist 2009], [AkkP 52]. Die Messtechnik verbleibt im Gebäude und kann im Prinzip auch über die geplante Zeit von zwei Jahren Daten liefern.

Das Know-How über das Passivhaus-Konzept im allgemeinen und die Optimierung der Inbetriebnahme wurden weitgehend an den Betreiber und die Ingenieure des Planungsteams weitergegeben, so dass mit Hilfe der Daten der laufende Betrieb ständig überwacht werden kann. So können auch später noch womöglich auftretende Fehlfunktionen sicher erkannt und schnell wieder behoben werden. Die Erfahrung aus entsprechenden Langzeit-Beobachtungen in europäischen Projekten zeigt, dass dies auf jeden Fall angeraten ist.

• Schöberl & Pöll GmbH Bauphysik, Wien
  DI Helmut Schöberl, Dawid Michulec
• Passivhaus Institut, Darmstadt und Innsbruck
  Dr. Berthold Kaufmann, Dr. Jürgen Schnieders, Dipl. Ing. Huijun Jiang