5.5. Standardhaus, Energiebedarfsrechnung für Gebäude
zum Rechenschema "Standardhaus"Statistische Betrachtungen und Pauschalisierungen führen auf den Begriff Standardhaus, welcher nicht etwa bedeutet, dass künftig alle Häuser gleich aussehen sollen. Er kann aber helfen, allgemeine Fragen zu klären, z.B. zur Machbarkeit von Heliogaia-Heizsystemen.
Wie funktioniert das Heizen mit niedrigen Vorlauftemperaturen und wie aufwendig ist es?
Welche Dämmung ist nötig, um die geforderte Minderung an Heizleistung und Vorlauftemperatur zu erreichen?
Welche Dachflächen, Fassadenflächen, Wohnflächen ... stehen pro Kopf und überhaupt zur Verfügung?
Wie müssen Baukörper unter Wärme-Aspekten zueinander stehen und wie müssen sie beschaffen sein?
Die Geometrie eines Bauwerkes ist gegenwärtig verstärkt auch unter energetischen Gesichtspunkten zu betrachten. Kompakte, organische Bauformen sind jenen vorzuziehen, die äußerlich eher an Kühlrippen erinnern. Die runde, abgeeckte Form toppt Spitzchen und Erker.
Um Fragen der letztendlichen Bauform geht es hier aber weniger. Sie bleiben der Architektur vorbehalten.
Zwei grundsätzlich gegenläufige Tendenzen sind
- einerseits die energetisch sinnvolle Zusammenlegung von Baukörpern und
- andererseits der Drang zur Individualisierung und Vereinzelung.
Diese Tendenz ist im letzten Jahrhundert bis zum Exzess vorangetrieben worden. Menschen leben dicht gedrängt in riesigen Wohneinheiten, in Proletenregalen, wie es der Volkswitz treffend formuliert hat.
Viele Familien möchten dagegen das eigene Häuschen, um dort eigenverantwortlich leben und gestalten zu können.
Ist das in Zukunft überhaupt noch möglich und energetisch verantwortbar?
Die Rechnung am pauschalisierten Modell "standardhaus002.html" hat gezeigt, dass selbst die extremste Form der Vereinzelung mit einem Aufwand von ca. 25.000 €/Kopf den in Heliogaia angesetzten Wert von 80 kWh/a/m² erreichen kann. Für kompaktere Bauformen verringert sich der Aufwand bis etwa zur Hälfte.
Die kleinste sinnvoll denkbare Zelle ist der 2-Personen-Haushalt auf bundesdurchschnittlicher Wohnfläche von 46,7 m²/Kopf. (Die durchschnittliche Personenzahl pro Haushalt in Deutschland beträgt 1,94.)
Hier hätte das eingeschossige nicht unterkellerte Standardhaus mit Flachdach eine Bruttofläche von
2 x 46,7 x 1,15 m²= 107 m². Die Geschosshöhe von 2,6 m führt zu einer Bauwerkshöhe von etwas über 3 m. Um den angestrebten Wert von 80 kWh/a/m² zu erreichen, bedarf es guter Fenster mit 3-Scheiben-Verglasung (U=0,65 W/K/m²) und bei vorhandener 36-iger Ziegelwand einer zusätzlichen Dämmung von 6 cm an Außenmauer und Bodenplatte sowie 20 cm unter Dach mit handelsüblichem, nachhaltigem Dämmstoff. Im Neubau ist die Zahl noch einfacher zu erreichen (z.B. durch Holz, Schaumbeton,...).
Ein solches "Häuschen" ließe sich durch jede Flächenheizung (Fußboden, Wand, Decke), mit einer Auslegungsleistung von 40 W/m² auf der vorhandenen Wohnfläche bei einem Jahresaufwand von 8600 kWh/a ausreichend beheizen.
Auslegungsleistung: für extreme Kälteperioden maximal nötige Leistung, Verdopplung der Durchschnittsleistung.
Die Warmwasserbereitung mit 1400 kWh/a und der Elektroenergieverbrauch könnten einen Teil bereits abdecken, werden hier jedoch nicht abgezogen.
40 W/m² lassen sich z.B. mit einer Fußbodenheizung bei 35°C mittlerer Wassertemperatur und 20°C Zimmertemperatur gut erreichen. Der Verlegeabstand der Heizleitungen wäre 250mm, auch unter Teppich [90]. Analoges gilt für Wand- oder Deckenheizungen.
Kein Neubau sollte mehr errichtet werden, ohne eine Art von Flächenheizung für die komplette Niedertemperaturbeheizung wenigstens vorzusehen. Später nur sehr aufwendig zu realisierende Nachrüstungen sind dadurch zu vermeiden. Auch andere Heizungsarten arbeiten mit Flächenheizungen am effektivsten.
Der nötige Luftaustausch von 30 m³/h/Person verursacht 16% der Heizaufwendungen. Er bedarf keiner technischen Besonderheiten, sofern die Bauhüllen/Fenster entsprechend ausgelegt sind. Nötigenfalls kann man kurz und situationsgerecht per Hand lüften.
Das Standardhaus (in der Tabelle unter 1) stellt pro Person eine Dachfläche von 53,5 m² zur Verfügung, worauf real 15.000 kWh/a/Kopf solarthermisch eingesammelt werden könnten. Vergleicht man das mit dem Bedarf für Heizung und Warmwasser (4300+700) kWh/a/Kopf, so sieht man reichlich überdimensioniertes Potential. Große Kollektorflächen auf freiem Feld wären nicht nötig.
Aufgrund der jeweils gegebenen Bebauungssituation wird in anderen Kapiteln dennoch oft ein externes Kollektorfeld einbezogen und der Platz dafür hypothetisch beansprucht. Es besteht aber viel Gestaltungsspielraum.
Drei Varianten der Zusammenlegung von Standardhäusern als Reihen- und/oder mehrgeschossige Häuser in Tabelle "standardhaus002.html" zeigen, wie der Aufwand an Dämmung und Hüllfläche zurück geht und wie sich jeweils Heizenergiebedarf und Dachflächen/Solarenergieangebot ändern. Fassadenflächen wurden hier für thermische Kollektoren nicht in Betracht gezogen.
Ergebnis der Abschätzung:
Die positive Grundaussage der Machbarkeit eines Heizsystems nach Heliogaia bleibt überall erhalten, selbst wenn nicht Röhrenkollektoren mit 529 kWh/a/m² sondern teils auch Flachkollektoren mit pauschal 300 kWh/a/m² eingesetzt würden.
Eine etwas modifizierten Kalkulation ergab, dass sogar nahezu unsanierte Gebäude der Größe "Standardhaus" mit einem Wärmebedarf bis 180 kWh/m²/a durch die 40°C- Vorlaufleitung des Heliogaia-Systems nach Einbau einer Flächenheizung komplett versorgt werden können. (Tabelle "Durchschnittshaus")
Bauwerke bis zu dieser Verbrauchskennzahl können also ohne weitere Vorlaufleitung im Durchschnitt der 80 kWh/m²/a enthalten sein.