Projekt 13886/01

Planung eines Naturpark Informationshauses als ökologisch optimiertes Nullenergiehaus in Holzbauweise – Vorphase

Projektdurchführung

Naturpark Bayerischer Wald e. V.
Infozentrum 3
94227 Zwiesel

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Mittelpunkt des Vorprojektes ist die Untersuchung der Möglichkeiten, ein Büro und Ausstellungsgebäude durch Optimierung der Dämmung mittels aktiver und passiver Sonnenenergienutzung zu beheizen und dabei die Balance zwischen aktiven und passiven Systemen zu finden. Bestehende Bautechniken, insbesondere im Bereich des Holzbaus, sollen gemäß den Möglichkeiten der regionalen Bauwirtschaft unter Verwendung regional verfügbarer Baustoffe weiterentwickelt werden. Es sollen Holzfenstersysteme untersucht werden, die den Anforderungen eines Passivhausstandards entsprechen, insbesondere deren Einbindung in die Fassade. Es soll der Einfluss eines nicht hinterlüfteten Fassadenkollektors auf den effektiven k-Wert einer zum Süden gerichteten Leichtbauwand bei normaler Nutzung des Kollektors für die Beheizung des Gebäudes untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenBerechnung der Energiebilanz verschiedener Entwürfe des Gebäudes, mit verschiedenen Dämmstandards nach prEN832. Bewertung von Wärmebrücken (auch Fensteranschlüssen) mit Hilfe zweidimensionaler Berechnungen nach DIN EN ISO 10211. Bewertung der Fassadensysteme nach prEN 10077-2. Abschließende thermische Simulation des optimierten Gebäudes für Sommer- und Winterfall. Verschiedene Holzfenstersysteme sollen mittels Thermographie mit Infrarotaufnahmen verglichen werden. Der Mehraufwand für die Herstellung eines Garant MF-Fensters soll mit der erzielten Einsparung von Heizenergie verglichen werden, um eine ökologische Bewertung der eingesetzten Systeme zu ermöglichen. Für die Fassadenkollektoren soll ein Versuchswandelement aufgebaut werden, um das Temperaturverhalten der Wand zu messen, insbesondere um die Spitzentemperaturen bei Stillstand der Anlage zu erfassen. Die Leistung der Solaranlage soll über das Jahr simuliert werden, um den Energieertrag mit den Primärenergieinhalten der Bauteile zu vergleichen. In Zusammenarbeit mit der Universität in Karlsruhe soll für das gesamte Objekt ein Energie- und Stoffflusskonzept zur ökologischen Bilanzierung erarbeitet werden.


Ergebnisse und Diskussion

Das Naturpark-Informationshaus in Zwiesel ist als Minimalenergiehaus mit Solarfassade geplant. Der Jahresheizwärmebedarf beträgt ca. 5.000 kWh pro Jahr. Bei einer Nutzfläche von 950 m² ergibt sich ein Heizwärmebedarf von 5 kWh/m² Jahr. Das ist ungefähr ein Drittel der Minimalanforderung des Passivhausstandards. Die primärenergetischen Betrachtungen zur Baukonstruktion ergeben, dass eine Erhöhung des Dämmstandards den Heizenergiebedarf weiter senken würde. Die Erhöhung der Dämmung am Hauptdach um 5cm (k-Wert 0,084 auf 0,078 W/m²K) ergibt über die Gebäudelebensdauer von 80 Jahren eine Einsparung von 9.920 kWh Heizenergie und einen Mehrverbrauch von 956 kWh Primärenergieinhalt Gebäude. Holzkonstruktionen, die mit Zellulose gedämmt sind, ermöglichen sehr gute k-Werte bei niedrigen Primärenergieinhalten.
Ein Gebäude mit 950 m2 Nutzfläche ist mit nur 110 m² thermischen Solarkollektoren ganzjährig solar zu beheizen. Dafür ist nicht ein Saisonspeicher notwendig, sondern es reicht ein Wasserspeicher mit 32 m³ Inhalt aus. Der Heizwärmebedarf wird auch im Dezember und im Januar von der Wintersonne gedeckt. Ab Februar produziert die Anlage schon Überschüsse. Dieses Gebäude mit Strom zu beheizen würde in etwa 40.000 kWh Primärenergie verbrauchen, eine Ölheizung ca. 13.000 kWh und die Solarheizung verbraucht ca. 2.200 kWh Primärenergie nicht erneuerbar pro Jahr. Mit dieser Studie konnte der Vorteil der Solaren Gebäudeheizung zweifelsfrei nachgewiesen werden. Der Fassadenkollektor bringt im Vergleich zum Dachkollektor 40% mehr Ertrag im Dezember.
Die Lüftungsanlage mit Regenerativwärmetauscher reduziert den Wärmeverlust um 40.000 kWh/Jahr. Der Erdreichwärmetauscher erhöht den Wirkungsgrad der Anlage um ca. 3% und verhindert zuverlässig eine Vereisung der Anlage. Zusätzlich ist im Sommer eine Kühlung des Gebäudes möglich.
Auf Grund der großen Glasfassaden auf der Südseite und an der Ost- und Westseite ist im Sommer eine Verschattung notwendig. Der Energieeintrag in das Gebäude entsteht allein durch die Größe der Glasflächen, hat aber nichts mit den k-Werten der Gebäudehülle zu tun.
Die Pfosten-Riegel-Fassade erreicht einen k-Wert von 0,6 W/m²K ohne zusätzliche Rahmenüberdämmung mit PU-Schäumen. Die Holzfenster haben in dieser Einbausituation einen k-Wert von 0,85 W/m²K. Sie sind durch Glas und Aluminium vor Bewitterung geschützt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Projekt wird auf Vorträgen, auf Fachmessen, in Fachzeitschriften und im Internet präsentiert. In Zusammenarbeit mit dem Bayerischen Rundfunk ist eine filmische Dokumentation geplant.


Fazit

Die Vorstudie Naturpark-Informationshaus hat ergeben, dass es sinnvoll ist, Gebäude auf Passivhausstandard zu dämmen und zeigt Möglichkeiten auf, Gebäude ganzjährig solar zu beheizen. Für diese Techniken sind keine Spezialkenntnisse nötig. Mit einfachen Holzrahmenbaukonstruktionen lässt sich ein Minimalenergiehaus realisieren. Das ökologische Optimum liegt weit über den heute üblichen Dämmstandards. Das Naturpark-Informationshaus zeigt Wege auf, wie die Auswirkungen des Bauens auf die Umwelt minimiert werden können, ohne dass auf eine anspruchsvolle Formensprache in der Architektur oder auf eine uneingeschränkte Nutzung des Gebäudes verzichtet werden muss. Der Holzbau eröffnet völlig neue Möglichkeiten, multifunktionale Gebäude ökologisch zu optimieren.