37
Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 1 Gebäudehülle des Plus-Energie-Gebäudes Dieser Lernbaustein enthält Teile der Gesamtdarstellung „Planung, Errichtung und Betrieb eines Einfamilienhauses mit Plus-Energie-Technik“, ergänzt um Aufgabenstellungen für den Unterricht und das Selbststudium. In diesem Lernbaustein werden die im Beispielgebäude gewählten Konstruktionen der Gebäudehülle detailliert dargestellt. Darüber hinaus werden die Gründe und Überlegungen erläutert, die zur Auswahl der jeweiligen Konstruktionen und Lösungen geführt haben. Das Thema „Gebäudehülle“ wird nicht auf bautechnische Details beschränkt, sondern fachübergreifend dargestellt; dementsprechend werden auch die Fassadenintegration von Solarthermie sowie die Dachintegration von Photovoltaik behandelt. Ebenso werden Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des konkreten Beispielgebäudes dargestellt. Am Ende des Lernbausteins finden sich Aufgaben sowie didaktische Vorschläge. Lösungen und Lösungsvorschläge finden Sie in einem eigenen Lösungsheft oder im Online-Lernpfad unter https://www.e-genius.at/fallbeispiele/plus-energie-gebaeude/hilfsmittel/ . Lernziele - Konstruktionen für die Außenwand von hocheffizienten Gebäuden aufzählen - Geeignete Vorschläge (Entwürfe) für die Gebäudehülle des Beispielgebäudes erarbeiten - Kriterien aufzählen, die bei der Auswahl der Fenster für das Beispielgebäude beachtet wurden - Einflussfaktoren für das sommerliche Verhalten eines Gebäudes erklären - Aspekte nennen, die bei der Integration einer Photovoltaikanlage am Dach zu beachten sind - Aspekte nennen, die bei der Integration einer Solarthermieanlage in die Fassade zu berücksichtigen sind - Die Integration der Solarthermieanlage im Beispielgebäude darstellen und erklären - Wärmebrücken am konkreten Objekt identifizieren und die Maßnahmen, die im Beispielgebäude zur Optimierung getroffen wurden, erklären - Aspekte der Luftdichtheit nennen, die bei der Planung des Beispielgebäudes beachtet wurden

Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

  • Upload
    others

  • View
    5

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 1

Gebäudehülle des Plus-Energie-Gebäudes

Dieser Lernbaustein enthält Teile der Gesamtdarstellung „Planung, Errichtung und Betrieb

eines Einfamilienhauses mit Plus-Energie-Technik“, ergänzt um Aufgabenstellungen für den

Unterricht und das Selbststudium.

In diesem Lernbaustein werden die im Beispielgebäude gewählten Konstruktionen der

Gebäudehülle detailliert dargestellt. Darüber hinaus werden die Gründe und Überlegungen

erläutert, die zur Auswahl der jeweiligen Konstruktionen und Lösungen geführt haben.

Das Thema „Gebäudehülle“ wird nicht auf bautechnische Details beschränkt, sondern

fachübergreifend dargestellt; dementsprechend werden auch die Fassadenintegration von

Solarthermie sowie die Dachintegration von Photovoltaik behandelt. Ebenso werden

Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit

behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des konkreten Beispielgebäudes dargestellt.

Am Ende des Lernbausteins finden sich Aufgaben sowie didaktische Vorschläge. Lösungen

und Lösungsvorschläge finden Sie in einem eigenen Lösungsheft oder im Online-Lernpfad

unter https://www.e-genius.at/fallbeispiele/plus-energie-gebaeude/hilfsmittel/ .

Lernziele

- Konstruktionen für die Außenwand von hocheffizienten Gebäuden aufzählen

- Geeignete Vorschläge (Entwürfe) für die Gebäudehülle des Beispielgebäudes erarbeiten

- Kriterien aufzählen, die bei der Auswahl der Fenster für das Beispielgebäude beachtet wurden

- Einflussfaktoren für das sommerliche Verhalten eines Gebäudes erklären

- Aspekte nennen, die bei der Integration einer Photovoltaikanlage am Dach zu beachten sind

- Aspekte nennen, die bei der Integration einer Solarthermieanlage in die Fassade zu berücksichtigen sind

- Die Integration der Solarthermieanlage im Beispielgebäude darstellen und erklären

- Wärmebrücken am konkreten Objekt identifizieren und die Maßnahmen, die im Beispielgebäude zur Optimierung getroffen wurden, erklären

- Aspekte der Luftdichtheit nennen, die bei der Planung des Beispielgebäudes beachtet wurden

Page 2: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 2

Inhaltsverzeichnis

1. Wie wurde die Gebäudehülle im Plus-Energie-Gebäude ausgeführt? ............................ 3

2. Außenwand .................................................................................................................... 3

2.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-Gebäude .. 5

3. Dach ............................................................................................................................... 8

3.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-Gebäude .. 8

4. Bodenplatte und Kellerdecke .........................................................................................11

4.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-Gebäude ..12

5. Fenster ..........................................................................................................................14

6. Wärmebrückenoptimierung ...........................................................................................17

7. Luft- und Winddichtheit ..................................................................................................18

Arbeitsblatt Außenwand .......................................................................................................22

Aufgabe 1 Was kennzeichnet die Gebäudehülle und Konstruktion der Außenwand?........22

Aufgabe 2 Konstruktion der Außenwand ..........................................................................23

Aufgabe 3 Detail Zwischendecke–Außenwand .................................................................24

Aufgabe 4 Sommerliches Raumklima ...............................................................................25

Arbeitsblatt Dach ..................................................................................................................26

Aufgabe 5 Konstruktion des Daches .................................................................................26

Aufgabe 6 Detail Fenster–Dach ........................................................................................27

Arbeitsblatt Bodenplatte .......................................................................................................28

Aufgabe 7 Konstruktion der Bodenplatte ...........................................................................28

Aufgabe 8 Detail Bodenplatte–Terrassentür .....................................................................29

Arbeitsblatt Fenster ..............................................................................................................30

Aufgabe 9 Auswahl und Anschluss der Fenster ................................................................30

Arbeitsblatt Wärmebrückenoptimierung ................................................................................31

Aufgabe 10 Was ist hinsichtlich der Wärmebrücken zu beachten? ...................................31

Aufgabe 11 Wärmebrückenoptimierung des Sockels ........................................................32

Arbeitsblatt Luft- und Winddichtheit ......................................................................................33

Aufgabe 12 Luftdichtheit ...................................................................................................33

Abbildungsverzeichnis ..........................................................................................................34

Impressum ...........................................................................................................................36

Page 3: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 3

1. Wie wurde die Gebäudehülle im Plus-Energie-Gebäude

ausgeführt?

Grundsätzliches …

… zur Gebäudehülle

Die Gebäudehülle eines Passivhauses wird so ausgeführt, dass die Heizlast und der

Heizwärmebedarf den Anforderungen des PH-Standards entsprechen. Für die Planung

bedeutet das, dass die thermische Hülle hochwertig gedämmt wird mit einem U-Wert

möglichst deutlich unter 0,15 W/m2K. Die Konstruktion muss wärmebrückenarm sein und

luftdicht ausgeführt werden.

Abbildung 1: Schnitt durch das Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer)

2. Außenwand

Für die Konstruktion der Außenwand von hocheffizienten Gebäuden gibt es eine Reihe

möglicher Konstruktionen, die im Folgenden jeweils mit kurzen Hinweisen zu ihren Vor- und

Nachteilen im Fall des Plus-Energie-Gebäudes beschrieben werden. Die detaillierte

Beschreibung dieser Konstruktionen befindet sich im Modul „Dämm- und Fassadensysteme“

auf www.e-genius.at.

Holzständer- bzw. Holzrahmenbau ermöglicht schlanke Konstruktionen mit sehr

günstigen U-Werten, gute Nachhaltigkeitskriterien in Verbindung mit Dämmstoffen

Page 4: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 4

aus nachwachsenden Rohstoffen sowie vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten

für den Architekten.

Holzmassivbau mit außenliegender Dämmung verbindet die Vorteile der

Holzständerkonstruktionen mit den Dämmsystemen mit Außendämmung, die

bauphysikalisch besonders günstige Rahmenbedingungen ohne Wärmebrücken

ermöglichen.

Massive Außenwandkonstruktionen mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS)

stellen im Allgemeinen die kostengünstigste Form hocheffizienter

Außenwandsysteme dar. Die Außendämmung sorgt für bauphysikalisch optimale

Bedingungen. Beachtet werden vor allem die Eigenschaften der gewählten

Dämmung und die Ausführung des Oberputzes, um Algenbildung möglichst zu

vermeiden.

Tipp …

Informationen zu Algenbildung auf Fassaden siehe:

http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/Mauerwerk-Algen-und-Pilze-an-

Fassaden_1311081.html

Außenwandkonstruktionen mit Vorhangfassade sind aus bauphysikalischer Sicht

mit der WDVS-Lösung grundsätzlich vergleichbar, da beide in der Außendämmung

zum Einsatz kommen. Allerdings müssen bei Vorhangfassaden die

Wärmebrückeneffekte des Befestigungssystems minimiert und in der U-Wert-

Berechnung berücksichtigt werden. Ein großer Vorteil liegt in der freien Auswahl der

Dämm- und Bekleidungsmaterialien sowie den daraus resultierenden

Gestaltungsoptionen. Zudem können Vorhangfassaden bei richtiger Materialwahl

eine hohe Haltbarkeit mit geringem Wartungsaufwand aufweisen.

Einschalige Außenwandkonstruktionen mit porosiertem1 Steinmaterial bzw. mit

ausgedämmten Hohlkammern ermöglichen die Ausbildung der Außenwand in

hergebrachter Bauweise, die nur noch den Innen- und Außenputz als abschließende

Arbeitsgänge benötigt. Zu beachten sind die statischen Aspekte, der Schallschutz

sowie die Wärmebrücken, die an den einbindenden Bauteilen entstehen.

Zweischalige Außenwandkonstruktionen werden in Österreich eher selten

ausgeführt, sie kommen vor allem in Regionen mit hoher Schlagregenbelastung zum

Einsatz, wie z. B. in Norddeutschland, den Niederlanden und Dänemark. Eigentlich

handelt es sich bei der Außenschale um eine Vorhangfassade. Sie wird jedoch

massiv als Mauerwerk, z. B. mit einer Wanddicke von 11,5 cm hergestellt. Der

Wärmeschutz wird mittels Kerndämmung erzielt, deren Dicke durch den

Schalenabstand von im Allgemeinen maximal 20 cm begrenzt wird.

1 Entsteht durch Zusatz von Porosierungsmaterial wie zum Beispiel Zellulosefaser, welches beim

Herstellungsprozess verbrennt, wodurch kleineste Hohlräume entstehen.

Page 5: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 5

2.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im

Plus-Energie-Gebäude

Die Konstruktionen für das Plus-Energie-Gebäude wurden mit dem Bauherrn ausführlich

diskutiert und dann aufgrund der individuellen Situation festgelegt: Die Südwand wurde in

Holztafelbauweise ausgeführt, weil in den wesentlichen Bereichen eine

Solarthermieanlage integriert werden sollte und deshalb eine möglichst schlanke

Konstruktion erforderlich war. Die Verglasungen der Fenster und der Kollektorabdeckungen

sollten miteinander harmonieren und in der gleichen Konstruktionsebene liegen. Zugleich

sollte die Wand hochwertig gedämmt werden und nicht zu viel Raum verloren gehen. Die

Dämmung erfolgte mit Zellulose. Der resultierende U-Wert beträgt 0,11 W/m2K. Die

Verkleidung erfolgte zum Teil mit einer Putzträgerplatte, die verputzt wurde, zum Teil wurde

eine thermische Solarthermieanlage in die Holzkonstruktion integriert.

Abbildung 2: U-Wert-Berechnung der Außenwand in Holztafelbauweise mit dem Konstruktionsaufbau und dem resultierenden U-Wert von 0,11 W/m

2K (PHPP)

Auf den sonstigen Seiten des Gebäudes besteht die Außenwand aus

Kalksandsteinmauerwerk mit einer Dicke von 17,5 cm. Ausschlaggebend für die Auswahl

waren der gute Schallschutz und die Vorteile durch das Speicherverhalten beim

sommerlichen Wärmeschutz sowie die günstigen Kosten für die Erstellung der

Gesamtkonstruktion. Die Wand wird gedämmt mit einem Wärmedämmverbundsystem

(WDVS) mit 30 cm Dämmdicke und = 0,035 W/mK. Die Konstruktion weist einen U-Wert

von 0,11 W/m2K auf.

Abbildung 3: U-Wert-Berechnung der massiven Außenwand, ebenfalls mit einem U-Wert von 0,11 W/m

2K (PHPP)

Teilf läche 1 [W/(mK)] Teilf läche 2 (optional) [W/(mK)] Teilf läche 3 (optional) [W/(mK)] Dicke [mm]

Gipskartonplatten 0,250 13

OSB Platte 0,130 15

Dämmung 0,040 Holzständer 0,130 260

DWD 0,130 18

WDVS 0,035 100

Außenputz 0,700 15

Flächenanteil Teilf läche 2 Flächenanteil Teilf läche 3 Summe

9,6% 42,1

U-Wert: 0,112 W/(m²K)

Teilf läche 1 [W/(mK)] Teilf läche 2 (optional) [W/(mK)] Teilf läche 3 (optional) [W/(mK)] Dicke [mm]

Gipsputz 0,510 15

Kalksandstein 1,4 0,700 175

WDVS 0,035 300

Außenputz 0,700 15

Flächenanteil Teilf läche 2 Flächenanteil Teilf läche 3 Summe

50,5

U-Wert: 0,111 W/(m²K)

Page 6: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 6

Abbildung 4: Detailschnitt im Bereich Decke über Erdgeschoß zur Außenwand mit Darstellung des Fensters im Erdgeschoß und des Solarthermiekollektors im Brüstungsbereich Obergeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer)

Abbildung 5: Holzkonstruktion auf der Südseite und Massivwände an den sonstigen Fassaden (Quelle: Burkhard Schulze Darup)

Page 7: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 7

Abbildung 6: Südseite nach Aufbringen des Wärmedämmverbundsystems (Quelle: Burkhard Schulze Darup)

Page 8: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 8

3. Dach

Die Konstruktion des Daches wird zunächst durch die Festsetzungen des Bebauungsplans

mitbestimmt. Im Fall des Plus-Energie-Gebäudes war es möglich, entweder ein sehr flach

geneigtes Pultdach mit First im Norden oder ein Flachdach auszuführen.

Grundsätzliches …

… zum Dach

Für das Dach kommen folgende Konstruktionen infrage:

- Holzkonstruktion, flach geneigt als Pultdach:

Diese Standardkonstruktion findet sich in vielen Passivhäusern und ermöglicht eine sehr

kostengünstige Konstruktion, insbesondere wenn durch die hohen Tragprofile kein

Zwischenauflager erforderlich ist und statische Vorteile mit der erforderlichen Höhe für die

Dämmung verbunden werden können. Oberhalb können preisgünstige Standardaufbauten

für geneigte Dächer verwendet werden, unterhalb kann mit üblichen Trockenbautechniken

gearbeitet werden.

- Holzkonstruktion Flachdach:

Diese Konstruktion kann weitestgehend von der vorherigen abgeleitet werden. Der

Unterschied liegt in der Abdichtung, die durch einen Flachdachaufbau als Warmdach oder

hinterlüftetes Dach erfolgen kann.

- Stahlbetondecke als Warmdach:

Der Vorteil einer Stahlbetondecke über dem obersten Geschoß liegt einerseits in der hohen

Masse der Konstruktion, die sich günstig auf den sommerlichen Wärmeschutz auswirkt, und

andererseits in der sehr einfach erzielbaren Luftdichtheit zwischen gemauerter Außenwand

und Decke. Der Flachdachaufbau mit dem erforderlichen Gefälle und der Abdichtung durch

Folie oder Bitumenaufbau wird beim Warmdach direkt auf die Stahlbetondecke aufgebracht.

- Stahlbetondecke mit Kaltdach:

Wird auf die Stahlbetondecke eine Dämmung aufgebracht, nach oben hin eine

Hinterlüftungsebene eingezogen und darüber dann eine Schalung mit der Dachabdichtung

montiert, handelt es sich um ein Kaltdach. Der Aufwand für die Gesamtkonstruktion sowie

die erforderliche Aufbauhöhe sind aufgrund der Hinterlüftungsebene etwas höher.

3.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im

Plus-Energie-Gebäude

Auf Basis der Vorgaben des Bebauungsplans kam für den Bauherrn nur die

Flachdachlösung infrage. Die Photovoltaik sollte vollflächig auf die Dachebene

aufgebracht werden. Ein nach Süden geneigtes Pultdach mit etwa 15 Grad Dachneigung

wäre die energetisch effizienteste Lösung gewesen. Dies entsprach jedoch nicht den

Anforderungen des Bebauungsplans. Die Dachkonstruktion wurde als minimal geneigtes

Page 9: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 9

Pultdach mit einer Neigung von 4 Grad nach Süden als hinterlüftetes Flachdach, also als

Kaltdach, ausgeführt. Die Sparren wurden als Stegträger mit minimierter Konstruktionsbreite

und 40,5 cm Höhe ausgeführt. Die Dämmung besteht aus 40,5 cm Zelluloseflocken mit einer

Wärmeleitfähigkeit = 0,040 W/mK und führt zu einem hervorragenden U-Wert von

0,10 W/m2K.

Abbildung 7: Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion mit Berechnung des U-Wertes von 0,10 W/m

2K (PHPP)

Abbildung 8: Detailschnitt Außenwand–Dach auf der Südseite (Quelle: Benjamin Wimmer)

Teilf läche 1 [W/(mK)] Teilf läche 2 (optional) [W/(mK)] Teilf läche 3 (optional) [W/(mK)] Dicke [mm]

Gipskarton 0,250 1

Lattung 0,343 56

Dämmung 0,040 TJI 0,180 405

Holzweichfaster 0,050 22

Luftraum 0,434 Längsbalken 0,130 80

Schalung 0,130 25

Flächenanteil Teilf läche 2 Flächenanteil Teilf läche 3 Summe

3,0% 58,9

U-Wert: 0,096 W/(m²K)

Page 10: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 10

Abbildung 9: Erstellen der Dachkonstruktion (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)

Abbildung 10: Detailfoto von Holzwand, Massivwand und Dach als Innenansicht im Ausbaustadium (Quelle: Burkhard Schulze Darup)

Page 11: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 11

4. Bodenplatte und Kellerdecke

Grundsätzliches …

… zu Bodenplatte und Kellerdecke

Die untere thermische Begrenzung eines Gebäudes kann in unterschiedlicher Form

ausgeführt werden.

Ist das Haus unterkellert, sollte im Allgemeinen die Kellerdecke als thermische Hülle

ausgebildet werden und der Keller kalt ausgeführt werden. Aus energetischer Sicht ist es die

ungünstigere Variante, den Keller in den warmen Bereich einzubeziehen, weil fast immer die

erforderliche Heizenergie pro BewohnerIn steigen wird. Zudem ist die Erstellung von

Kellerräumen sowohl kostenträchtig als auch oft mit der Verwendung von Materialien

verbunden, die eher nicht die günstigsten Nachhaltigkeitskennwerte aufweisen.

Grundsätzlich gibt es folgende Konstruktionen für die Kellerdecke:

- Kellerdecke als Stahlbetondecke mit Dämmung oberhalb:

Die einfachste und kostengünstigste Konstruktion sieht eine Dämmung auf der Kellerdecke

unter dem Unter-/Oberboden vor. Es kann kostengünstiges Material verwendet werden. Als

Nachteil ergeben sich die erhöhte Wandhöhe im Erdgeschoß, um die Dämmhöhe

auszugleichen, und die Anforderung, die unterste Steinlage des Mauerwerks aus

Steinmaterial mit geringer Wärmeleitung auszuführen, um die Wärmebrücken zur

Kellerdecke zu minimieren.

- Stahlbetondecke mit Dämmung unterhalb:

Die Konstruktion ist analog zur vorherigen Variante. Der Unterschied besteht meist darin,

dass die Befestigung des Dämmmaterials unter der Decke kostenträchtiger ist.

- Holzbalkendecke:

Bei Holzbauten wäre die Ausführung einer Kellerdecke in Holzbauweise konsequent. Es

spricht aus Holzbausicht vieles für diese Lösung, wenn jegliche Feuchteprobleme im

Kellerbereich ausgeräumt werden können.

Aus rein energetischer Sicht ist der Verzicht auf einen Keller sinnvoll. Zum einen wird die

Fläche des Gebäudes auf die tatsächlichen Erfordernisse begrenzt und die (meist deutlich

kleineren) Nebenräume werden im Gebäude integriert oder als Nebengebäude angefügt.

Zum anderen entfällt das Problem des Kellerabgangs, der möglichst außerhalb des

beheizten Bereichs des Gebäudes liegen sollte und regelmäßig bei Unterkellerungen zu

einem hohen baulichen Aufwand führt.

Bodenplatten können folgendermaßen ausgeführt werden:

- Stahlbetonbodenplatte mit Dämmung unterhalb:

Die wärmebrückentechnisch beste Lösung sieht die vollständige Dämmung unterhalb der

tragenden Bodenplatte vor. Aus statischer Sicht ist diese Lösung fast immer realisierbar.

Page 12: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 12

Falls keine Unterkellerung vorhanden ist, muss die Frostsicherheit der Konstruktion durch

eine kapillarbrechende Schicht bis in Frosttiefe sichergestellt werden. Gegebenenfalls kann

in diesem Zusammenhang eine Ausführung mit mineralischen Dämmstoffen gewählt werden,

z. B. mit Glasschaumschotter. Da die Dämmmaterialien unterhalb der Bodenplatte

kostenträchtiger sind als die Optionen oberhalb, kann auch eine Mischvariante ausgeführt

werden mit Teilung der Dämmfunktion oder- und unterhalb.

- Bodenplatte mit Streifenfundamenten und Dämmung oberhalb:

Wenn aus statischer Sicht Streifenfundamente erforderlich sind, ist wie bei der Kellerdecke

die einfachste und kostengünstigste Lösung die Dämmung auf der Bodenplatte. Es kann dort

kostengünstiges Material verwendet werden. Allerdings entsteht der Nachteil, dass die

Wandhöhe im Erdgeschoß erhöht ist und die unterste Steinlage des Mauerwerks mit

porosiertem Steinmaterial ausgeführt werden sollte mit minimierter Wärmeleitung zur

Bodenplatte.

- Holzbalkenkonstruktion aufgeständert:

Die günstigste Lösung hinsichtlich der Grauen Energie ergibt sich durch eine aufgeständerte

Konstruktion für den Boden des Erdgeschoßes in Holzbauweise.

4.1 Detaillierte Darstellung der gewählten Konstruktionen im Plus-Energie-

Gebäude

Beim Plus-Energie-Gebäude erfolgte die Gründung mittels einer tragenden Stahlbeton-

Bodenplatte mit 25 cm Konstruktionsdicke auf einer durchgehenden Dämmlage aus

geschlossenzelligem Polystyrol mit 20 cm Höhe und einem Lambda-Wert von 0,035 W/mK.

Eine geringe Dämmhöhe von 4 cm wurde zusätzlich als Estrichdämmung oberhalb der

Bodenplatte untergebracht. Der U-Wert der Gesamtkonstruktion ist nicht ganz so niedrig wie

bei den sonstigen Konstruktionen, da der Wärmeverlust aufgrund des niedrigeren

Temperaturfaktors nach unten bei dem Gebäude um etwa 40 % geringer ausfällt. Es wurde

ein U-Wert von 0,14 W/m2K erreicht.

Abbildung 11: U-Wert-Berechnung mit Aufbau der Bodenplatte

Teilf läche 1 [W/(mK)] Teilf läche 2 (optional) [W/(mK)] Teilf läche 3 (optional) [W/(mK)] Dicke [mm]

Bodenbelag 1,300 10

Zementestrich 1,400 50

ESP Dämmung 0,035 40

Stahlbeton Bodenpl. 2,300 250

XPS Dämmung 0,035 200

Flächenanteil Teilf läche 2 Flächenanteil Teilf läche 3 Summe

55,0

U-Wert: 0,139 W/(m²K)

Page 13: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 13

Abbildung 12: Detailschnitt mit Darstellung der Bodenplatte und der Terrassentür (Quelle: Benjamin Wimmer)

Abbildung 13: Bodenplatte: Sicht auf die fertig gegossene Platte und die Dämmlage mit 20 cm Höhe (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)

Page 14: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 14

5. Fenster

Die solaren Einträge durch die Fenster waren bei der Gebäudeplanung ein wesentlicher

Faktor. Dennoch wurden die Fensterflächen bewusst am unteren Ende der

Größenauslegung gehalten, um zwar einen möglichst hohen Eintrag zu erhalten, zugleich

aber die teure Fensterfläche auf ein wirtschaftliches Maß zu begrenzen. Der jährliche

Wärmeeintrag liegt beim Plus-Energie-Gebäude bei 17,5 kWh/m2a, bezogen auf die beheizte

Fläche des Gebäudes.

Abbildung 14: Bilanzierung des solaren Wärmeangebots nach PHPP

Bei der Wahl der Fenster wurden folgende Aspekte besonders beachtet:

Optimierung der Fensterflächen, Maximierung der Fläche auf der Südseite des

Gebäudes

Optimierung der verglasten Fläche gegenüber dem Rahmenanteil durch wenige

Fensterteilungen und große Fensterformate

Einsatz eines hochwärmedämmenden Rahmens mit Uf = 0,74 W/m2K; im Bereich der

Südfenster wurde eine Pfosten-Riegel-Konstruktion mit möglichst filigranen Profilen

eingesetzt.

Verglasung mit Ug ≤ 0,5 W/m2K

Möglichst hoher Energiedurchlassgrad mit einem g-Wert von 53 %

Wärmebrückenminimierter Randverbund der Verglasung mit einem thermisch

optimierten Abstandshalter und einem günstigen Verlustkoeffizienten Ψg im Bereich

von 0,032 W/mK

Wärmebrückenreduzierung beim Einbau durch hohe Rahmenüberdeckung mit

Dämmung

Der resultierende UW-Wert liegt im Mittel unter 0,75 W/m2K inklusive Einbau

Ausrichtung Abminderungsfaktor g-Wert Fläche Globalstr. Heizzeit

der Fläche vgl. Blatt Fenster (senkr. Einstr.)

m² kWh/(m²a) kWh/a

1. Nord 0,36 * 0,53 * 2,61 * 137 = 68

2. Ost 0,21 * 0,53 * 1,45 * 214 = 35

3. Süd 0,63 * 0,53 * 16,78 * 366 = 2036

4. West 0,43 * 0,53 * 5,21 * 224 = 265

5. Horizontal 0,00 * 0,00 * 0,00 * 331 = 0

kWh/(m²a)

Wärmeangebot Solarstrahlung QS Summe 2404 17,5

Page 15: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 15

Abbildung 15: Detailschnitt Fensterbrüstung auf der Südseite mit Anschluss zum Solarthermiekollektor im Brüstungsbereich (Quelle: Benjamin Wimmer)

Abbildung 16: Fenstermontage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)

Page 16: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 16

Abbildung 17: Fenstereinbau in der Holzkonstruktion (Quelle: Burkhard Schulze Darup)

Abbildung 18: Einbausituation von innen (Quelle: Burkhard Schulze Darup)

Page 17: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 17

6. Wärmebrückenoptimierung

Grundsätzliches …

… zu Wärmebrücken

An Wärmebrücken treten gegenüber der sonstigen Fläche erhöhte oder verminderte

Transmissionswärmeverluste aufgrund von geometrischen Situationen, Materialwechseln

oder Durchdringungen auf. Daraus kann sich ein erhöhter Heizenergiebedarf ergeben.

Zudem kann eine verringerte Oberflächentemperatur der Wandinnenseite die Folge sein, die

zu Kondensation (Tauwasserbildung) in diesem Bereich und möglicherweise

Schimmelbildung führen kann.

Es ist eine Voraussetzung für die Passivhaus-Planung, Wärmebrücken zu erfassen und

Details in möglichst optimierter Form auszuführen, welche die aufgeführten Probleme sicher

vermeiden. Dazu werden bei der Plus-Energie-Gebäude-Planung die Wärmebrücken in der

PHPP-Berechnung exakt bilanziert und in der Bilanzierung der Transmissionsverluste

einbezogen.

Durch optimierte Detaillösungen konnte für das Plus-Energie-Gebäude in der Summe ein

Bonus hinsichtlich der Wärmebrückensituation gegenüber dem aus den Flächen

berechneten Heizwärmebedarf ermittelt werden.

Insbesondere wurden folgende Wärmebrückensituationen betrachtet:

Sockel: Durch die Ausführung der Dämmung unterhalb der Bodenplatte konnte eine

lückenlose Dämmebene von dort in das Wärmedämmverbundsystem der

Außenwand hochgezogen werden. Die Bodenplatte und Außenwände wurden jeweils

bis zur Außenkante der Konstruktion für die U-Wert-Berechnung bemessen. Dadurch

ergibt sich für diesen Bereich eine negative Wärmebrücke von = –0,06 W/mK.

Innenwände zur Bodenplatte: Die Dämmung unterhalb der Bodenplatte umfasst

eine Dämmdicke von 20 cm, oberhalb wurden zusätzlich 4 cm aufgebracht. Dadurch

ergibt sich im Bereich der Erdgeschoßwände eine geringfügig ungünstigere Situation

als im ungestörten Bereich. Um diese Wärmebrücke nochmals zu reduzieren, wurde

deshalb die unterste Lage der Erdgeschoßwände mit porosiertem Material gemauert.

In diesem Bereich ist eine kleine Wärmebrücke von = 0,02 W/mK gegeben.

Gebäudeecke: Die Gebäudeaußenecke verliert in der Bilanz weniger Energie, als die

U-Wert-Berechnung mit Außenmaßbezug ergibt. Deshalb ist in diesem Bereich eine

negative Wärmebrücke von = –0,05 W/mK gegeben.

Attika: Die Attika stellt eine etwas kompliziertere Konstruktion als die sonstigen

Außenecken dar. Dadurch liegt die Wärmebrücke in diesem Bereich bei = –0,02

W/mK im Bereich des Holzwandanschlusses und bei = –0,04 W/mK beim

Anschluss an das WDVS.

Fensteranschlüsse: Die Wärmebrücken der Fensteranschlüsse werden nicht im

Arbeitsblatt „Flächen“ des PHPP ermittelt, sondern im Arbeitsblatt „Fenster“. Die

Kennwerte für das Plus-Energie-Gebäude liegen in Abhängigkeit von der

Konstruktion bei Werten von = 0,01 W/mK.

Page 18: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 18

7. Luft- und Winddichtheit

Grundsätzliches …

… zur Luft- und Winddichtheit

Die wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes muss dauerhaft

luftundurchlässig abgedichtet werden.

Die Mindestanforderung an die Luftdichtheit von Passivhäusern beträgt n50 ≤ 0,6 1/h. Das

bedeutet, bei einer Druckdifferenz von 50 Pascal dürfen pro Stunde nur 60 Prozent der Luft

eines Gebäudes ausgetauscht werden.

Hochwertige luft- und winddichte Ausführungen bewirken zahlreiche Vorteile:

- Vermeidung von baukonstruktiven Schäden: Werden undichte Bauteile von innen

nach außen mit Luft durchströmt, kondensiert der Wasserdampf aufgrund der Abkühlung in

der Konstruktion und fällt im Bauteil in Tröpfchenform an mit der Folge von Bauschäden.

- Funktion der Wärmedämmung: Bei Durchströmung der Dämmschicht wird die

Wärmedämmfähigkeit der Konstruktion in der Praxis deutlich herabgesetzt.

- Luftschallschutz: Jede Leckage verschlechtert den Luftschallschutz. Gute

Luftdichtheit ist daher Bestandteil des Schallschutzkonzepts.

- Optimierte Lüftung: Bei Undichtheiten erfolgt der Luftaustausch durch Winddruck

oder Thermik, die sehr stark von der Wettersituation abhängig sind. Es stellen sich genau

dann überhöhte Luftwechsel ein, wenn sie nicht erwünscht sind: bei starkem Wind und in

sehr kalten Witterungsperioden. Während der üblichen austauscharmen Witterung weisen

fast alle standardmäßigen Neubauten unabhängig von ihrer Dämmung und dem

energetischen Standard nur einen Luftwechsel von etwa 0,10 1/h auf. Eine Lüftung über

Undichtheiten ist also bei weitem nicht ausreichend. Für den sinnvollen Betrieb von

Lüftungsanlagen muss das Gebäude luftdicht ausgeführt sein.

- Thermischer Komfort: Durch Undichtheiten einströmende Kaltluft führt zu

Zugerscheinungen, Kaltluftseen mit der Folge von Fußkälte und zu einer unangenehmen

vertikalen Temperaturschichtung in den einzelnen Räumen sowie dem gesamten Gebäude.

- Verringerter Heizenergieverbrauch: Aus den beschriebenen Gründen führt die

Dichtheit eines Gebäudes zu einer deutlichen Energie- und Kosteneinsparung. Zum

Vergleich: Die Verringerung der lüftungsbedingten Wärmeverluste, die durch die

Verbesserung von 3 1/h auf 0,6 1/h erreicht wird, entspricht ca. der Dämmwirkung von 10 cm

zusätzlicher Dämmschicht.

(Siehe: Modul „Grundlagen Passivhaus“ auf www.e-genius.at)

Page 19: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 19

Bei der Planung des Plus-Energie-Gebäudes mussten vor allem

folgende Aspekte der Luftdichtheit beachtet werden:

Die Gebäudegeometrie wurde möglichst einfach gewählt.

Möglichst wenig Materialwechsel, zunächst war aus diesem Grund eine

Stahlbetondecke als oberste Geschoßdecke im Gespräch, die dann jedoch aus

Kostengründen nicht ausgeführt wurde.

Die Länge der Anschlüsse wurde minimiert und möglichst homogene Flächen

festgelegt, das heißt, die luftdichtenden Ebenen setzen sich zusammen aus:

o Außenwänden mit Innenputz als luftdichtender Ebene

o Bodenplatte aus Stahlbeton als luftdichtender Ebene

o Südwand und Dachkonstruktion als Holzrahmenkonstruktion mit der

inneren Beplankungsebene mit luftdichtender Schicht

Durchdringungen wurden in konstruktiver Hinsicht vermieden und bei der

Gebäudetechnik auf ein Minimum reduziert.

Bei der Südwand und der Dachkonstruktion wurde zum Teil eine Installationsebene

eingeplant.

Es wurden Konstruktionsdetails präzise geplant und mit den Handwerkern in den

Bauteambesprechungen abgestimmt sowie die Materialien für die luftdichtenden

Ebenen und fugendichtende Materialien und Montagetechniken abgestimmt.

Die folgende schematische Abbildung weist in einer Übersicht auf die möglichen

Problemstellen für die luftdichtende Ebene hin (Bauteilstöße und -durchbrüche):

Abbildung 19: Wesentliche Aspekte für die Erzielung der Luftdichtheit (Quelle: Benjamin Wimmer, bearbeitet)

Die Luftdichtheitsprüfung wurde durchgeführt, als die luftdichtenden Ebenen fertig montiert

und noch zugänglich waren. Dazu wurde die Blower-Door in der Haustür luftdicht eingebaut

und eine Druckdifferenz erzeugt, die in Stufen auf 50 Pascal hochgefahren wurde.

Außenwand mitWDVS,Luftdichtheitsebene:Innenputz

Außenwand alsHolzrahmenbauLuftdichtheitsebene:Beplankung innen,Sauber verkleben

Fenster:luftdichte Verklebungdes Rahmens zur Wand

Bodenplatte StahlbetonLuftundichtheitenbei Durchdringungen

Dach:Holzrahmenbau,luftdichter Anschlussan die Wände

Holzbauteile:luftdichte Verarbeitung in der Fläche

Durchdringungen luftdicht ausführen

Page 20: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 20

Die beteiligten Handwerker standen bereit, um eventuell auftretende Luftundichtheiten zu

beheben. Dies erfolgte im Zusammenhang mit der Überprüfung der Konstruktionen mittels

Anemometer (Luftgeschwindigkeitsmesser) innerhalb einer relativ kurzen Zeit von knapp

zwei Stunden. Die gemessenen Werte wurden daraufhin aufgelistet und in ein

Koordinatensystem (Volumenstrom/Druckdifferenz) abgetragen. Der Schnittpunkt bei 50

Pascal sowohl für die Unterdruck- als auch für die Überdruckmessung ergab ein Ergebnis für

den n50-Wert von 0,4 1/h, das um ein Drittel unter dem Anforderungswert für Passivhäuser

liegt.

Abbildung 20: Luftdichter Anschluss Holzwand zur Decke über EG (Quelle: Burkhard Schulze Darup)

Page 21: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 21

Abbildung 21: Luftdichtende Ebene im Holzbaubereich (Quelle: Burkhard Schulze Darup)

Abbildung 22: Unterputzdose in luftdichter Ausführung in der massiven Außenwand (Quelle: Burkhard Schulze Darup)

Page 22: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 22

Arbeitsblatt Außenwand

Aufgabe 1 Was kennzeichnet die Gebäudehülle und Konstruktion der Außenwand?

Notwendige Hilfsmittel: Internet

Vorschlag zur Durchführung: Projektarbeit

Dauer

Die Gebäudehülle eines Passivhauses/Plus-Energie-Gebäudes muss sehr sorgfältig geplant und ausgeführt werden.

a. Was sind die Anforderungen (z. B. hinsichtlich U-Wert) an die Gebäudehülle bei einem Plus-Energie-Gebäude? Gibt es diesbezüglich spezielle Erfordernisse?

ca. 20 min

Für die Konstruktion der Außenwand von hocheffizienten Gebäuden gibt es eine Reihe von Möglichkeiten.

b. Recherchieren Sie, welche Konstruktionen grundsätzlich infrage kommen und welcher U-Wert (bei einem Passivhaus) erreicht werden muss, um einen Heizwärmebedarf (HWB) von 15 kWh/m2a zu erreichen.

c. Wenn Zeit bleibt, zeichnen Sie geeignete Aufbauten.

Tipp: Details zu unterschiedlichen Aufbauten finden sich unter: https://www.e-genius.at/lernfelder/baustoffe-und-fassadensysteme/

ca. 30 min

d. Wenn eine Solarthermieanlage in die Fassade integriert werden soll, welche Aspekte sind bei der Planung zu berücksichtigen? Wie wurde die Integration der Solarthermieanlage im Beispielgebäude gelöst?

Tipp: Befragen Sie diesbezüglich SchülerInnen aus anderen Schulen und/oder Fachrichtungen.

ca. 30 min

Page 23: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 23

Aufgabe 2 Konstruktion der Außenwand

Notwendige Hilfsmittel: Internet

Vorschlag zur Durchführung: Projektarbeit

Dauer

Die Außenwand des Beispielgebäudes besteht aus Kalksandsteinmauerwerk mit einer Dicke von 17,5 cm. Die Wand wurde mit einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS) mit 30 cm Dämmdicke

und = 0,035 W/mK gedämmt.

Tabelle 1: Aufbau der massiven Außenwand

a. Berechnen Sie den U-Wert dieser Konstruktion.

ca. 20 min

b. Recherchieren Sie Vor- und Nachteile der Baustoffe Kalksandstein und Tonziegel und notieren Sie die Für und Wider.

Tipp: Benützen Sie für Ihre Recherchen auch die Baubook-Deklarationszentrale, zu finden unter www.baubook.at.

Hinweis: Geben Sie für alle Daten und Informationen eine Quelle an.

ca. 20 min

Teilf läche 1 [W/(mK)] Teilf läche 2 (optional) [W/(mK)] Teilf läche 3 (optional) [W/(mK)] Dicke [mm]

Gipsputz 0,510 15

Kalksandstein 1,4 0,700 175

WDVS 0,035 300

Außenputz 0,700 15

Flächenanteil Teilf läche 2 Flächenanteil Teilf läche 3 Summe

50,5

U-Wert: 0,111 W/(m²K)

Page 24: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 24

Aufgabe 3 Detail Zwischendecke–Außenwand

Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 23 (Detail Zwischendecke-Außenwand)

Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit

Dauer

Das Detail zeigt den Anschluss der Zwischendecke an die Außenwand und ebenso den Fensteranschluss.

a. Was wird im Detail dargestellt? Was fällt Ihnen hinsichtlich Wärmebrücken und Wärmedämmung auf?

Abbildung 23: Detail Zwischendecke–Außenwand (Quelle: Benjamin Wimmer)

ca. 20 min

Page 25: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 25

Aufgabe 4 Sommerliches Raumklima

Notwendige Hilfsmittel: Internet

Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit

Dauer

a. Wovon hängt das sommerliche Verhalten eines Gebäudes ab?

Tipp: Lesen Sie dazu Kapitel 9 „Sommerlicher Wärmeschutz und Verschattungssysteme“ im Modul „Grundlagen Passivhaus“: https://www.e-genius.at/lernfelder/energieeffiziente-gebaeudekonzepte/passivhaus/

ca. 15 min

b. Wie kann ein gutes Raumklima in einem Passivhaus auch im Sommer gewährleistet werden? Wie konnte dies im Beispielgebäude erreicht werden, ohne dass aktive Kühlung eingesetzt wurde?

ca. 20 min

Page 26: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 26

Arbeitsblatt Dach

Aufgabe 5 Konstruktion des Daches

Notwendige Hilfsmittel: Internet

Vorschlag zur Durchführung: Gruppenarbeit, Referat

Dauer

Die Konstruktion des Daches wird in erster Linie durch die Festsetzungen des Bebauungsplans mitbestimmt. Wichtiges Entscheidungskriterium hinsichtlich der Konstruktion vor allem bei einem Plus-Energie-Gebäude kann auch die Anbringung der Photovoltaik am Dach sein.

Welcher U-Wert muss bei der Dachkonstruktion der a.Passivhausbauweise erreicht werden?

Welche Dachkonstruktionen kommen beim Passivhaus/Plus-Energie-b.Gebäude infrage, wenn ein Steildach nicht in Erwägung gezogen wird?

Worauf ist zu achten, wenn eine Photovoltaikanlage am Dach geplant c.ist?

Tipp: Kontaktieren Sie für die Beantwortung der Frage c. KollegInnen einschlägiger Fachrichtungen aus den HTLs Hollabrunn, Waidhofen/Ybbs etc. (z. B. über Facebook) oder lesen Sie auf www.e-genius.at im Modul „Integration von Photovoltaikanlagen in Gebäude“ (https://www.e-genius.at/lernfelder/erneuerbare-energien/gebaeudeintegrierte-photovoltaik/ ) das entsprechende Kapitel.

ca. 45 min

Falls Zeit bleibt: Entwerfen Sie mit einem Zeichenprogramm eine d.passende Dachkonstruktion mit integrierter Photovoltaikanlage und beachten Sie dabei die Erfordernisse hinsichtlich Dämmung sowie Integration der PV.

ca. 50 min

Präsentation der Ergebnisse. e.ca.

15 min

Page 27: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 27

Aufgabe 6 Detail Fenster–Dach

Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 24 (Detail Fenster-Dach)

Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit

Dauer

Das nachfolgende Detail zeigt das Anschlussdetail der Außenwand-Fenster an das Dach.

Was wird im Detail dargestellt? Was fällt Ihnen hinsichtlich a.Wärmebrücken und Wärmedämmung auf?

Abbildung 24: Detail Fenster–Dach (Quelle: Benjamin Wimmer)

ca. 20 min

Page 28: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 28

Arbeitsblatt Bodenplatte

Aufgabe 7 Konstruktion der Bodenplatte

Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 25 (Bodenplatte)

Vorschlag zur Durchführung: Einzel- und Gruppenarbeit

Dauer

Die untere thermische Begrenzung eines Gebäudes kann unterschiedlich ausgeführt werden. Im Beispielgebäude erfolgte die Gründung mittels einer tragenden Stahlbeton-Bodenplatte mit 25 cm Konstruktionsdicke auf einer durchgehenden Dämmlage aus geschlossenzelligem Polystyrol mit 20 cm Höhe und einem Lambda-Wert von 0,035 W/mK. Eine geringe Dämmhöhe von 4 cm wurde zusätzlich als Estrichdämmung oberhalb der Bodenplatte untergebracht.

Der U-Wert der Gesamtkonstruktion ist nicht ganz so niedrig wie bei den sonstigen Konstruktionen, da der Wärmeverlust aufgrund des niedrigeren Temperaturfaktors nach unten bei dem Gebäude um etwa 40 % geringer ausfällt.

a. Berechnen Sie den U-Wert der ausgeführten Bodenplatte.

ca. 20 min

b. Beschreiben Sie den Aufbau der Bodenplatte, die im Foto dargestellt ist.

Abbildung 25: Bodenplatte (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner)

ca. 10 min

Page 29: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 29

c. Welche Konstruktionen kommen für die Ausführung einer Bodenplatte eines Passivhauses/Plus-Energie-Gebäudes noch infrage?

Tipp: Lesen Sie dazu das Kapitel 4.

ca. 15 min

d. Überlegen Sie, für welche Lösung Sie sich entschieden hätten, und begründen Sie Ihre Wahl.

ca. 20 min

Aufgabe 8 Detail Bodenplatte–Terrassentür

Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 26 (Detail Bodenplatte-Terrassentür)

Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit

Dauer

Die Abbildung zeigt einen Detailschnitt mit Darstellung der Bodenplatte und der Terrassentür.

Was fällt Ihnen im Detail hinsichtlich Wärmebrücken und a.Wärmedämmung auf?

Abbildung 26: Detail Bodenplatte–Terrassentür (Quelle: Benjamin Wimmer)

ca. 20 min

Page 30: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 30

Arbeitsblatt Fenster

Aufgabe 9 Auswahl und Anschluss der Fenster

Notwendige Hilfsmittel: Internet, Abbildung 27 (Detail Fensteranschluss)

Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit

Dauer

a. Recherchieren Sie, welche Aspekte bei der Auswahl der Fenster für das Beispielgebäude berücksichtigt wurden. Nennen Sie zumindest fünf Aspekte. Welches Kriterium könnte bei der Auswahl darüber hinaus eine Rolle spielen?

ca. 20 min

Nachfolgend ist das Detail des Fensteranschlusses abgebildet.

b. Was wird im Detail dargestellt? Was fällt Ihnen hinsichtlich Wärmebrücken und Wärmedämmung auf?

Abbildung 27: Detail Fensteranschluss (Quelle: Benjamin Wimmer)

ca. 20 min

Page 31: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 31

Arbeitsblatt Wärmebrückenoptimierung

Aufgabe 10 Was ist hinsichtlich der Wärmebrücken zu beachten?

Notwendige Hilfsmittel: Internet

Vorschlag zur Durchführung: Einzelarbeit

Dauer

Grundsätzliche Problematik (Auswirkungen) von Wärmebrücken: An Wärmebrücken treten gegenüber der sonstigen Fläche erhöhte oder verminderte Transmissionswärmeverluste aufgrund von geometrischen Situationen, Materialwechsel oder Durchdringungen auf. Die Folge kann an den entsprechenden Stellen eine verringerte Oberflächentemperatur der Wandinnenseite sein, die zu Kondensation (Tauwasserbildung) in diesem Bereich und möglicherweise Schimmelbildung führen kann.

a. Recherchieren Sie, wie Wärmebrücken vermieden werden können.

Tipp: Informationen dazu finden Sie im Lernfeld „Passivhaus“: https://www.e-genius.at/lernfelder/energieeffiziente-gebaeudekonzepte/passivhaus/

b. Welche Wärmebrückensituationen mussten im Beispielgebäude berücksichtigt werden und wie konnten diese gelöst werden?

ca. 50 min

Page 32: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 32

Aufgabe 11 Wärmebrückenoptimierung des Sockels

Notwendige Hilfsmittel: Abbildung 28 (Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude)

Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit

Dauer

a. Erläutern Sie anhand des Schnittes kurz, wie mit der Wärmebrückensituation des Sockels (Bodenplatte–Außenwand) umgegangen wurde. Welche Lösung kann beim Wärmeübertrag der Innenwände an die Bodenplatte angewendet werden?

Abbildung 28: Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer)

ca. 20 min

Page 33: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 33

Arbeitsblatt Luft- und Winddichtheit

Aufgabe 12 Luftdichtheit

Notwendige Hilfsmittel: Kapitel 7, Abbildung 29 (Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude)

Vorschlag zur Durchführung: Einzel- oder Gruppenarbeit

Dauer

a. Was ist die Mindestanforderung an die Luftdichtheit bei Passivhäusern?

ca. 10 min

b. Welche Aspekte hinsichtlich Luftdichtheit wurden bei der Planung des Beispielgebäudes beachtet? Lesen Sie dazu Kapitel 7. Nennen Sie zumindest vier Punkte.

ca. 15 min

c. Fügen Sie im Schnitt durch das Gebäude mögliche Problemstellen für die luftdichtende Ebene ein.

Abbildung 29: Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer)

ca. 15 min

d. Wann wurde die Luftdichtheitsprüfung im Beispielgebäude durchgeführt und welche Rolle spielten dabei die Handwerker?

ca. 10 min

Page 34: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 34

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Schnitt durch das Gebäude (Quelle: Burkhard Schule Darup/

Benjamin Wimmer) ................................................................................................................ 3

Abbildung 2: U-Wert-Berechnung der Außenwand in Holztafelbauweise mit dem

Konstruktionsaufbau und dem resultierenden U-Wert von 0,11 W/m2K (PHPP) .................... 5

Abbildung 3: U-Wert-Berechnung der massiven Außenwand, ebenfalls mit einem U-Wert von

0,11 W/m2K (PHPP) .............................................................................................................. 5

Abbildung 4: Detailschnitt im Bereich Decke über Erdgeschoß zur Außenwand mit

Darstellung des Fensters im Erdgeschoß und des Solarthermiekollektors im

Brüstungsbereich Obergeschoß (Quelle: Benjamin Wimmer) ................................................ 6

Abbildung 5: Holzkonstruktion auf der Südseite und Massivwände an den sonstigen

Fassaden (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ........................................................................ 6

Abbildung 6: Südseite nach Aufbringen des Wärmedämmverbundsystems (Quelle: Burkhard

Schulze Darup)...................................................................................................................... 7

Abbildung 7: Konstruktionsaufbau der Dachkonstruktion mit Berechnung des U-Wertes von

0,10 W/m2K (PHPP) .............................................................................................................. 9

Abbildung 8: Detailschnitt Außenwand–Dach auf der Südseite (Quelle: Benjamin Wimmer) . 9

Abbildung 9: Erstellen der Dachkonstruktion (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup &

partner) ................................................................................................................................10

Abbildung 10: Detailfoto von Holzwand, Massivwand und Dach als Innenansicht im

Ausbaustadium (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ...............................................................10

Abbildung 11: U-Wert-Berechnung mit Aufbau der Bodenplatte ...........................................12

Abbildung 12: Detailschnitt mit Darstellung der Bodenplatte und der Terrassentür (Quelle:

Benjamin Wimmer) ...............................................................................................................13

Abbildung 13: Bodenplatte: Sicht auf die fertig gegossene Platte und die Dämmlage mit 20

cm Höhe (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner).................................................13

Abbildung 14: Bilanzierung des solaren Wärmeangebots nach PHPP ..................................14

Abbildung 15: Detailschnitt Fensterbrüstung auf der Südseite mit Anschluss zum

Solarthermiekollektor im Brüstungsbereich (Quelle: Benjamin Wimmer) ..............................15

Abbildung 16: Fenstermontage (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) ..............15

Abbildung 17: Fenstereinbau in der Holzkonstruktion (Quelle: Burkhard Schulze Darup) .....16

Abbildung 18: Einbausituation von innen (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ........................16

Abbildung 19: Wesentliche Aspekte für die Erzielung der Luftdichtheit (Quelle: Benjamin

Wimmer)...............................................................................................................................19

Abbildung 20: Luftdichter Anschluss Holzwand zur Decke über EG (Quelle: Burkhard

Schulze Darup).....................................................................................................................20

Abbildung 21: Luftdichtende Ebene im Holzbaubereich (Quelle: Burkhard Schulze Darup) ..21

Abbildung 22: Unterputzdose in luftdichter Ausführung in der massiven Außenwand (Quelle:

Burkhard Schulze Darup) .....................................................................................................21

Page 35: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 35

Abbildung 23: Detail Zwischendecke–Außenwand (Quelle: Benjamin Wimmer) ...................24

Abbildung 24: Detail Fenster–Dach (Quelle: Benjamin Wimmer) ..........................................27

Abbildung 25: Bodenplatte (Quelle: Arch Wimmer – schulze darup & partner) .....................28

Abbildung 26: Detail Bodenplatte–Terrassentür (Quelle: Benjamin Wimmer) .......................29

Abbildung 27: Detail Fensteranschluss (Quelle: Burkhard Schule Darup/

Benjamin Wimmer) ...............................................................................................................30

Abbildung 28: Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer) ..........32

Abbildung 29: Schnitt durch das Plus-Energie-Gebäude (Quelle: Benjamin Wimmer) ..........33

Page 36: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 36

Impressum

Herausgeber und für den Inhalt verantwortlich:

e-genius – Initiative offene Bildung in Technik und Naturwissenschaften

Postfach 16

1082 Wien

Österreich

E-Mail: info(at)e-genius.at

Projektleiterin: Dr. Katharina Zwiauer

E-Mail: katharina.zwiauer(at)e-genius.at

Autor: Dr. Burkhard Schulze Darup

Fachdidaktik: Dr. Katharina Zwiauer

Unter Mitwirkung von: Magdalena Burghardt MA, DI (FH) Sören Eikemeier, DI Karin

Reisinger

Fachliche Beratung: DI Johannes Fechner

Lektorat, mediendidaktisches Design und technische Umsetzung: Magdalena Burghardt MA

Wien, März 2014

Aktualisiert: August 2018

Finanziert durch:

Nutzungsbedingungen:

Alle Inhalte sind unter folgender Creative-Commons-Lizenz lizensiert:

Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Austria Lizenz.

Das bedeutet:

Page 37: Gebäudehülle des Plus Energie Gebäudes...Qualitätssicherung im Bereich der Wärmebrückenoptimierung sowie Luft- und Winddichtheit behandelt. Sämtliche Themen werden anhand des

Fallbeispiel Plus-Energie-Gebäude – Lernbaustein Gebäudehülle 37

Sie dürfen

das Werk bzw. den Inhalt vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich

machen,

Abwandlungen und Bearbeitungen des Werkes bzw. Inhaltes anfertigen.

Zu den folgenden Bedingungen:

Namensnennung — Sie müssen den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von

ihm festgelegten Weise nennen.

Keine kommerzielle Nutzung — Dieses Werk bzw. dieser Inhalt darf nicht für

kommerzielle Zwecke verwendet werden.

Weitergabe unter gleichen Bedingungen — Wenn Sie das lizenzierte Werk bzw.

den lizenzierten Inhalt bearbeiten oder in anderer Weise erkennbar als Grundlage

für eigenes Schaffen verwenden, dürfen Sie die daraufhin neu entstandenen Werke

bzw. Inhalte nur unter Verwendung von Lizenzbedingungen weitergeben, die mit

denen dieses Lizenzvertrages identisch oder vergleichbar sind.

Hinweise zur Namensnennung/Zitierweise:

Texte: AutorInnen des Moduls, Titel des Moduls. Hrsg.: Verein e-genius, www.e-genius.at

Bilder: Nennung der Rechteinhaberin/des Rechteinhabers und www.e-genius.at

Haftungsausschluss:

Sämtliche Inhalte auf der Plattform e-genius wurden sorgfältig geprüft. Dennoch kann keine

Garantie für die Richtigkeit, Vollständigkeit, Aktualität und Verfügbarkeit der Inhalte

übernommen werden. Der Herausgeber übernimmt keinerlei Haftung für Schäden und

Nachteile, die allenfalls aus der Nutzung oder Verwertung der Inhalte entstehen. Die

Zurverfügungstellung der Inhalte auf e-genius ersetzt keine fachkundige Beratung, die

Abrufbarkeit der Inhalte ist kein Anbot zur Begründung eines Beratungsverhältnisses.

e-genius enthält Links zu Webseiten Dritter. Das Setzen von Links ist ein Verweis auf

Darstellungen und (auch andere) Meinungen, bedeutet aber nicht, dass den dortigen

Inhalten zugestimmt wird. Der Herausgeber von e-genius übernimmt keinerlei Haftung für

Webseiten, auf die durch einen Link verwiesen wird. Das gilt sowohl für deren Verfügbarkeit

als auch für die dort abrufbaren Inhalte. Nach Kenntnisstand der BetreiberInnen enthalten

die verlinkten Seiten keine rechtswidrigen Inhalte, sollten solche bekannt werden, wird in

Erfüllung rechtlicher Verpflichtungen der elektronische Verweis umgehend entfernt.

Inhalte Dritter sind als solche gekennzeichnet. Sollten Sie trotzdem auf eine

Urheberrechtsverletzung aufmerksam werden, bitten wir um einen entsprechenden Hinweis.

Bei Bekanntwerden von Rechtsverletzungen werden wir derartige Inhalte umgehend

entfernen bzw. korrigieren.

Link zur Lernplattform: http://www.e-genius.at