Meßtechnische Untersuchung und Auswertung; Kostengünstiger Passivhaus-Geschoßwohnungsbau Kassel Marbachshöhe

CEPHEUS1)-Projektinformation Nr. 15: 84 Seiten, 55 Abbildungen, 25 Tabellen
Autoren: Rainer Pfluger, Dr. Wolfgang Feist; Passivhaus Institut; Juni 2001

Das Bauvorhaben in Kassel-Marbachshöhe umfaßt insgesamt 40 Wohneinheiten und stellt das erste Passivhaus-Projekt im öffentlich geförderten sozialen Geschoßwohnungsbau in Deutschland dar. Zum einen unterscheidet sich das Nutzerklientel dieses Vorhabens von den bislang erstellten Eigentümerwohnungen. Zum anderen erschweren auch die städtebaulichen Bedingungen (keine optimale Südausrichtung, dichte Bebauung, Verschattung) die Einhaltung der Heizenergiekennwerte.

Der CEPHEUS-Bericht-Nr.15 zur meßtechnischen Untersuchung bei diesem Geschoßwohnungsbau zeigt, daß das Passivhauskonzept auch unter diesen Umständen realisierbar ist. Neben einer objektiven Bewertungsmöglichkeit des Nutzereinflusses bieten die Meßdaten eine Möglichkeit zur detaillierten Überprüfung des projektierten Heizwärmeverbrauchs. Typisch für den Geschoßwohnungsbau sind thermische Kopplungseffekte zwischen einzelnen Wohneinheiten über die Geschoßdecken und Trennwände. Die Meßdaten wurden daher auch für den Vergleich mit einem Mehrzonenmodell zur Untersuchung des Gesamtverhaltens des Gebäudes eingesetzt.

Eine umfassende Meßtechnik wurde nur im westlich gelegenen Baukörper (Baulos 1) installiert. Dieses Gebäude wurde ausgewählt, weil hier insgesamt 23 Wohneinheiten mit ähnlichen Grundrissen realisiert wurden. Statistische Auswertungen sind für diesen Baukörper demnach aussagekräftiger. Das Baulos 2 weist dagegen 17 Wohneinheiten mit sehr unterschiedlichen Grundrissen auf.

Die Meßergebnisse zeigen, daß der Heizwärmeverbrauch mit 17,1 kWh/(m²a) im ersten Jahr geringfügig über den Werten der a priori-Berechnung (13,4 kWh/(m²a)) lag. Zum Teil ist dies durch die höheren Raumlufttemperaturen (Mitteltemperatur 21 °C), vor allem aber durch die Austrocknung der Baufeuchte im ersten Jahr zu erklären. Insbesondere zur Klärung dieser Fragestellungen wird eine Fortsetzung der Messungen durchgeführt.

Der gemessene Heizwärmeverbrauch ist um 82 % geringer als der Verbrauch eines ansonsten gleichen Gebäudes, wenn es entsprechend der gültigen Wärmeschutzverordnung von 1995 gebaut worden wäre (siehe Abbildung links). Auch für den sozialen Geschoßwohnungsbau in verschatteter Lage und mit nicht solaroptimierter Orientierung ist damit der Beweis erbracht, daß das Passivhauskonzept funktioniert und tatsächlich zu extrem niedrigen Verbrauchswerten und entsprechend niedrigen Energiekosten führt.


Abb. links: Heizenergieverbrauch gemessen in der ersten Heizperiode sowie zum Vergleich theoretisch ermittelt für ein äquivalentes Gebäude nach Standard der Wärmeschutzverordnung 1995; Abb. rechts: Gemessene und berechnete monatliche Verbrauchswerte der ersten Heizperiode

Auf der Basis der gemessenen Verbrauchsdaten und der Innentemperaturen im Passivhaus als sozialer Geschoßwohnungsbau in Kassel-Marbachshöhe wird im Bericht die Frage der Verbrauchsschwankungen zwischen den einzelnen Wohnungen diskutiert: Diese betragen für den Januar 2001 bis zu -99% und +160% vom Mittelwert. Zu beachten ist dabei allerdings auch, daß es sich selbst beim höchsten Verbrauch noch um einen im Vergleich zu üblichen Neubauten extrem geringen Wert handelt. Es stellte sich heraus, daß eine einfache Korrelationsanalyse zwischen gemessenen Raumlufttemperaturen und den individuellen Verbräuchen zur Erklärung der Verbrauchschwankungen nicht ausreicht. Verwendet man allerdings ein stationäres Mehrzonenmodell zur Berechnung der individuellen Wärmebedarfswerte der Wohnungen auf der Basis der gemessenen Temperaturen, so ergibt sich bereits ein Korrelationskoeffizient von 0,65. Die Verbrauchsunterschiede sind daher durch die unterschiedlichen äußeren Wärmeverluste (12%) und vor allem durch die Querwärmeströme zwischen den Wohnungen (33%) erklärbar. Diese Erklärung gelingt allerdings nur, wenn die physikalischen Zusammenhänge im Mehrzonenmodell adäquat abgebildet sind.

Die individuellen Verbrauchsunterschiede sind daher auf Grund der gewünschten unterschiedlichen Temperaturniveaus durch die thermische Kopplung zwischen den Wohnungen genau in der meßtechnisch nachgewiesenen Höhe zu erwarten. Die gemessenen und erklärten Verbrauchsunterschiede erweisen sich als für die Funktion des Passivhauskonzeptes nicht bedeutend. Im Mittel führt die Verbrauchsstreuung icht zu einem nennenswerten Mehrverbrauch, da zusätzliche Verluste einer Wohnung durch geringere Verluste einer anderen Wohnung ausgeglichen werden. Passivhäuser funktionieren somit trotz der vorhandenen hohen nutzungsbedingten Streuung; die Technik des Passivhauses ermöglicht sogar ein besseres Eingehen auf "extreme" individuelle Nutzer, z.B. solche mit einem sehr hohen geforderten Temperaturniveau - im Sozialwohnungsbau in Kassel gibt es Wohnungen mit mittleren Temperaturen über 23°C im Januar.
 

Inhaltsverzeichnis CEPHEUS-Projektinformatuion Nr. 15 (Messung Kassel)
 
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9.9
9.10
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Vorwort: Sind Passivhäuser im Geschoßwohnungsbau funktionstüchtig? 
Zusammenfassung und Schlußfolgerungen 
Heizwärmebilanz nach dem Passivhaus-Projektierungspaket (PHPP)
Das Meßkonzept 
Aufbau der Meßtechnik 
Wärmemengenzähler 
Warm- und Kaltwasserzähler 
Raumlufttemperaturen 
Stromzähler 
Lüftungszentrale 
Wetterstation 
Übersicht über die Meßstellen 
Meßstellen der kontinuierlichen Meßdatenerfassung 
Zusätzliche Messungen über Datalogger 
Übersicht über die Meßergebnisse 
Ergebnisse der Messungen im Passivhaus Kassel-Marbachshöhe 
Energieverbrauch 
Thermische Behaglichkeit 
Heizlasten 
Projektspezifische Meßdatenauswertung 
Feuchtebilanz 
Verlauf von Raumluft-, Zuluft- und Solltemperaturen 
Heizleistungen 
Heizwärmeverbräuche 
Vergleich mit der Berechnung: Läßt sich die Streuung bei den Verbrauchswerten erkären? 
Das stationäre Auswertemodell 
Sind die Verbrauchsunterschiede in Altbau-Mehrfamilienhäusern geringer?
Wie wichtig ist die thermische Abtrennung zum Treppenhaus? 
Schlußfolgerungen zu den Ergebnissen des Mehrzonenmodells
Warmwasserverbrauch, Speicher- und Verteilverluste
Lüftungsanlage
Raumluftfeuchte
Auswertung zusätzlicher Temperaturmessungen
Auswertung der Meßdaten bis zum 31.5.01
Literatur
Anhang: Format Sheets for Energy Saving in Buildings

1) CEPHEUS: Cost Efficient Passive Houses as European Standards; die wissenschaftliche Begleitung und Auswertung der Sommersituation wurde gefördert durch das Hessische Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft und Forsten (AZ VI 3.1-78a78/49 07).