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Effizienzhaus Plus

Speicherfähigkeit der Bodenplatte weiter erhöht

Ökologisches Bauen

Optimiert werden die Speicherwerte des Effizienzhaus Plus durch eine massive Gebäudehülle aus Hebel Porenbeton. Durch eine homogene Materialstruktur und ein durchdachtes, aufeinander abgestimmtes System lässt sich damit eine optimal abgedichtete, wärmebrückenfreie Gebäudehülle erstellen.

Bad Orb (ABZ). – Das IfU (Institut für Umweltenergie) hat das sogenannte Effizienzhaus Plus entwickelt, das aktuell als hebelHAUSEffizienz plus im Markt etabliert wird. Es speichert Energie in der Bodenplatte. In Kombination mit einem intelligenten Energiemanagement verspricht das Konzept dem Bauherren CO2-Neutralität und Energie-autarkie. Bei einem Musterhaus in Bad Orb kam jetzt das weiterentwickelte Konzept zum Einsatz. Dabei wurde die Speicherfähigkeit der Bodenplatte durch die Zugabe von mikroskopisch kleinen Kunststoffkügelchen mit Wachskern (Micronal PCM) im Beton weiter erhöht. Die Wirkung wird im Rahmen des Forschungsprojektes PCM DE-MO 2 getestet: Unter Praxisbedingungen liefert das Haus seit September drei Jahre lang Energiemessdaten, die durch die Universität Kassel ausgewertet und dokumentiert werden.

Zentrale Herausforderung beim Bau energieeffizienter Häuser ist die Reduzierung des Transmissionswärmeverlustes und des Primärenergiebedarfes. In der Praxis hat sich dabei die Kombination von drei Komponenten bewährt: Die optimierte Gebäudehülle, der Einbau intelligenter Hautechnik und die Nutzung solarer Gewinne.

Ganz neue Ansätze verfolgt jetzt das IfU Institut für Umweltenergie gGmbHi. G. aus Kassel, das sich mit seinem Knowhow auf die Entwicklung praxisnaher Lösungen für die Verwendung regenerativer Energien und energieeffizienter Bauweisen spezialisiert hat: Das in Kooperation mit der Traditionsmarke hebelHAUS im Markt unter dem Namen hebelHAUS Effizienz Plus eingeführte Haus wandelt elektrische Energie aus PV-Anlagen auf dem Dach in thermische Energie um, die in den Bauteilen des Hauses gespeichert wird. Dabei werden konsequent die Energiespeicherkapazitäten der Bodenplatte genutzt und mit dem hochwärmedämmenden Baustoff Porenbeton für Wände und Massivdach kombiniert. Hinzu kommt ein intelligentes Energiemanagementsystem, das alle Stromerzeuger und Verbraucher im Haus misst, steuert und regelt. Im Ergebnis wird so eine weitgehende Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen und steigenden Energiekosten erreicht.

Aktuell wird vom IfU Institut in Bad Orb der Bau eines Musterhauses begleitet, das auf einer Weiterentwicklung des Konzeptes beruht: Dabei wurden dem Beton für die Bodenplatte mikroskopisch kleine Kunststoffkügelchen beigemischt, die in ihrem Kern ein Speichermedium aus Wachsen enthalten. Im Forschungsprojekt PCM DEMO 2 wird das Haus unter Praxisbedingungen drei Jahre lang Energiemessdaten liefern, die durch die Universität Kassel ausgewertet und dokumentiert werden.

Basis des Konzeptes ist eine sogenannte Thermo-Bodenplatte, die so gut gegen das Erdreich isoliert ist, dass sie die Wärme speichert. "Entscheidend ist der Aufbau des Unterbaus," erläutert Norbert Orth, Kompetenzbereichsleiter Effizienzhaus Plus. "Die Energie verschwindet über die Bodenplatte ins Erdreich ebenso schnell wie über unzureichend gedämmte Wände in die Luft. Daher muss von unten besser und vor allem richtig gedämmt werden."

Beim Effizienzhaus Plus wird das Gründungspolster der Bodenplatte nicht wie üblich aus einer Kies- oder Schotterschicht, sondern aus einer hochwärmedämmenden Schaumglasschüttung hergestellt. Schaumglas wird durch upcycling von recyceltem Altglas hergestellt. Das Material verfügt über eine hohe Tragfähigkeit und zersetzt sich nicht. Daher kann es jederzeit wieder verwendet werden und belastet die Umwelt nicht.

Auf die Schaumglasschicht wird ein Splitt-ähnliches Material als Feinschicht aufgetragen. Darauf kommt eine 18 mm dicke, lastabtragende Perimeter-Dämmung mit einem U-Wert von 0,12 W/(m²K). Der Aufbau wird komplettiert durch eine Abdichtung nach DIN 18195 Teil 4, Fußbodenheizungsrohre, Stahlbewehrung für die Bodenplatte und einer 25 cm dicken Betonschicht als Abschluss. Diese kann, sobald der Beton vollständig ausgehärtet ist, direkt mit dem gewünschten Oberbelag belegt werden. Ein Estrich ist nicht mehr erforderlich.

"Mit diesem Aufbau," erklärt Orth, "kann die Bodenplatte als überdimensionaler Energiespeicher genutzt werden." Orth zufolge speichert 1 m³ (2600 kg) Beton bei einer Überwärmung des Betonkerns um 4 Kelvin über der gewünschten Raumtemperatur eine Energiemenge von 2912 W ab, das entspricht ca. 3 kWh.

Eine 100 m² große Grundfläche mit 25 cm dicker Betonschicht kann demzufolge 75 kWh Energie abspeichern. "Damit allein kann das Haus," so Orth, "bei kaltem Wetter etwa drei Tage lang ausreichend gewärmt werden, ohne dass zusätzlich geheizt werden muss." Werden die Energiespeicherkapazitäten der Decke hinzugerechnet, ergibt sich eine Gesamtspeicherkapazität von130 kWh – laut Orth genug Energie, um auch bei Minusgraden bis zu einer Woche ohne zusätzliche Heizung auszukommen.

Wird, wie beim Musterhaus in Bad Orb, der Beton der Bodenplatte zusätzlich mit mikroskopisch kleinen Kunststoffkügelchen mit Wachskern (Micronal PCM) als latenter Wärmespeicher an-gereichert – es handelt sich dabei umsogenannte Phasenwechselmaterialien, engl. 'Phase Change Material' oder kurz (PCM) – kann die Speicherfähigkeit der Bodenplatte auf 150 kWh erhöht werden. "Die Menge reicht aus," weiß Orth, "um ein normales Einfamilienhaus zehn Tage lang zu beheizen." Dabei ist das Funktionsprinzip einfach: Steigt die Temperatur, schmilzt das Wachs und nimmt dabei Wärme auf. Sinkt die Temperatur, erstarrt das Wachs und gibt Wärme frei. "Übrigens," ergänzt Achim Hoppmann, Geschäftsführer des IfU-Instituts, "kann das System im Sommer auch zur Kühlung eingesetzt werden." Laut IfU Institut ist Beton mit Micronal PCM im Gegensatz zu einer Klimaanlage wartungsfrei und kostenlos im Betrieb. "Im strengen RAL Gütezeichen PCM-Belastungstest," so Hoppmann, "wurde eine dauerhafte Funktion des PCM-Wirkstoffs mit 10 000 Zyklen nachgewiesen. Dies entspricht einer Funktion im Gebäude von mindestens 30 bis 50 Jahren." Optimiert werden die Speicherwerte des Effizienzhaus Plus durch eine massive Gebäudehülle aus Hebel Porenbeton. Der auf Basis der mineralischen und natürlichen Rohstoffe Sand, Kalk, Zement und Wasser hergestellte hochwärmedämmende Baustoff verfügt über Millionen feiner Luftporen und bietet dadurch optimale Eigenschaften im Hinblick auf Wärmedämmung und Wohngesundheit. Durch eine homogene Materialstruktur und ein durchdachtes, aufeinander abgestimmtes System lässt sich damit eine optimal ab-gedichtete, wärmebrückenfreie Gebäu-dehülle erstellen. Ein Wärmedämmverbundsystem ist überflüssig. "Der Trend geht ohnehin weg vom Wärmedämmverbundsystem", hat Ralf Kreppenhofer, Geschäftsführer der Kreppenhofer Bau-, Verlags- und Vermittlungsgesellschaft mbH aus Wächtersbach, die das Musterhaus erstellt hat, beobachtet. Kreppenhofer ist Partner in einem Netzwerk ausgewählter regionaler Partner, die das Effizienzhaus Plus in ihrer Region umsetzen und sich gegenüber dem IfU Institut dazu verpflichtet haben, sich dabei streng an die "IfU-Qualitätskriterien" zu halten.

Die Gebäudehülle wird ergänzt durch ein massives Dach aus Porenbetonplatten, das wie eine fünfte hochwärmedämmende Wand funktioniert und zudem als stabile und vor allem brandsichere Unterkonstruktion Vorteile für die Installation von Photovoltaik-Anlagen bietet. Dreifach verglaste Fenster (Uf bis 0,86 W/m²K), die hohe solare Gewinne zulassen, ergänzen den hohen Wärmeschutz der Gebäudehülle. Auch das vom IfU Institut entwickelte Energiekonzept des Effizienzhaus Plus ist ebenso einfach wieintelligent. Es basiert auf zwei Wärmepumpen. Eine Abluft-Wärmepumpe übernimmt dabei die kontrollierte Wohnungslüftung und sorgt für eine gleichbleibend gute Raumluftqualität im gesamten Haus. Die in der Abluft enthaltene Wärmeenergie wird effektiv zur Warmwasserbereitung genutzt. Eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe ist für das Heizen/Kühlen zuständig. Eine intelligente Regeltechnik mit Wetterdatensteuerung koordiniert das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten und teilt die Energie entsprechend ein. Der Strombedarf wird ganzjährig von einer leistungsstarken Photovoltaik-Anlage auf dem Dach gedeckt, die durch einen Batteriespeicher ergänzt wird. Weil diese sogar mehr Strom erzeugt, als die Wärmepumpentechnik und der Haushalt selbst im Jahr benötigen, erwirtschaftet das Effizienzhaus Plus einen Überschuss.

Die Kosten für ein Effizienzhaus Plus liegen laut IfU im Rahmen eines konventionellen Neubaus. "Das liegt an dem sehr einfachen, dafür aber gut durchdachten System," betont Geschäftsfüh-rer Hoppmann, "das im Gegensatz z. B. zu dem viel aufwendigeren Passivhaus mit einem deutlich geringen technischen Aufwand realisiert werden kann. Das schlägt sich dann in überschaubaren Kosten nieder." Hinzu kommen nach einer auf der Grundlage eines durchschnittlichen Vier-Personen-Haushalts durchgeführten Berechnung des IfU Instituts eine Stromkostenersparnis von32 360 Euro (über einen Zeitraum von 20 Jahren) sowie Erlöse durch den EEG-Stromverkauf (bei 12,60 Cent/kWh EEG-Einspeisevergütung) von 4753 Euro.

Umgesetzt wird das Konzept von einem Netzwerk ausgewählter regionaler Partner, die sich gegenüber dem IfU Institut dazu verpflichtet haben, sich streng an die IfU Qualitätskriterien zu halten. Zur Sicherheit für die Bauherren werden außerdem die eingesetzten Materialien, Produkte, Systeme und Technologien auf Funktionalität und fachgerechte Verarbeitung überprüft. Nach der Fertigstellung wird jedes "Effizienzhaus Plus" als Energiespeicherhaus vom Institut für Umweltenergie abgenommen und zertifiziert. Die Bauherren erhalten als Bestätigung ein vom IfU ausgestelltes Zertifikat für Ihr Haus.

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