User:Alek14/Nullheizhaus

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Ein Nullheizhaus oder das nahezu Null-Heizenergie Haus (nZHB – nearly zero heating building) ist ein Gebäude mit im Wesentlichen Null-Heizbedarf, definiert als Heizbedarf, Q’NH, weniger als 3 kWh/(m2a). Das Nullheizhaus ist für den Einsatz in wärmedominierten Bereichen vorgesehen. Der Zweck des Nullheizhaus s besteht darin, die in der EU als Standard vorgeschlagenen Netto-Nullenergiegebäude zu ersetzen. Das Nullheizhaus spricht die Unzulänglichkeiten des Netto-Null -Energiegebäudes an: die Anforderung für die saisonale Energiespeicherung, in einigen Fällen schlechten Wohnkomfort und enge Gestaltungsmöglichkeiten.

Die Null-Heizenergie Bibliothek in Nord Odal, Norwegen (2020). Q-Air® 6-Scheiben-Verglasung von Reflex, Slowenien, Ug Wert von 0,26 W/(m2K)

Konzept und Ansatz[edit]

Synthetisierter halbstündliche häuslicher und nicht-häuslicher GB-Wärmebedarf für Januar bis Dezember 2010 und tatsächlicher GB-Strombedarf[1]
Fast Nullheizhaus in Rakvere, Estland (2014)[2]
Das Nullheizhaus -Bürogebäude in den Niederlanden (2017). Q-Air® 6-Scheiben-Verglasung von Reflex, Slowenien, Ug Wert von 0,26 W/(m2K)

Jahreszeitenbedingtes Energiespeicherproblem[edit]

In Gebieten, in denen ein erheblicher Heizbedarf besteht, es ist schwierig, diesen Bedarf mit erneuerbarer Energie zu decken, da in der Heizsaison Solarstrom knapp ist. Das bedeutet, dass die Heizung in stark bewohnten Gebieten direkt oder indirekt in einem großen Teil aus fossilen Quellen betrieben wird. Rund 2000 TWh saisonaler Energiespeicherung werden benötigt, um den Winterwärmebedarf der EU zu decken,[3] die aber ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern will. Da die Heizung teilweise durch Strom (z.B. Wärmepumpen) betrieben wird, besteht auch ein deutlicher Bedarf an saisonaler Stromspeicherung. Allein in Deutschland werden rund 40 TWh saisonbedingte Speicher benötigt.[4] Das Nullheizhaus überwindet die Notwendigkeit großer gesellschaftlicher Infrastrukturveränderungen, die von den Netto-Null-Energie-Gebäuden gefordert werden und geht damit auf die wichtigsten Bedenken ein.[5]

Nullheizhaus als Fortsetzung des Passivhauses[edit]

Nullheizhaus werden ähnlich wie Passivhäuser gebaut und profitieren dabei zusätzlich von den jüngsten Entwicklungen bei ultraniedrigen U-Wert-Verglasungen. Es zeigte sich[6] dass der Heizbedarf bei Gebäuden mit Fenster-U-Werten von 0,3 W/(m2K) abnimmt. Auf diese Weise benötigt das Gebäude keine Winterenergiereserve, und es würde natürlich keine saisonale Energiespeicherung benötigen. Gebäude, die nach Passivhausstandard gebaut werden, können die Entfernung des Zentralheizungsgeräts mit nur einer kleinen Zusatzheizung in der Lüftungsanlage ermöglichen.

Erste Beispiele[edit]

1995 demonstrierte Wolfgang Feist, dass Nullheizhaus mit einem Verglasungs-U-Wert von 0,3 W/(m2K) realisiert werden konnten.[6] Der erste zweckgemäße Gebäude mit (fast) Nullheizhaus ist ein Bürogebäude, gebaut in Rakvere, Estland im Jahr 2014.[2]

Seit 2015 wurden weitere Beispiele auf Basis der neuartigen ultra-niedrigen U-Wert-Verglasung gebaut.[7]

Weiterentwicklung des Nullheizhaus[edit]

Ein Nullheizhaus wird als Eckpfeiler einer marktakzeptablen Lösung für das Problem der CO2 Minderung durch Verringerung des Bedarfs an saisonaler Energiespeicherung vorgeschlagen. Neben der Reduzierung des Bedarfs an Energiespeicherung wird keine Beschattung notwendig und die Heizungsanlagen können kleiner sein. Der Verzicht auf nun übliche modulierte Außenbeschattungen und die Umstellung auf kostengünstigere Mehrscheiben-Verglasungen mit eingebautem Sonnenschutzglas erhöht etwas den Kühlbedarf. Das Nullheizhause sollte so konzipiert sein, dass der Kühlbedarf, Q’NC, weniger als 20 kWh/(m2a) für Bürogebäude und weniger als 15 kWh/(m2a) für alle anderen Gebäudetypen ausmacht. Nach der Realisierung der Auswirkungen des nahezu Nullheizhaus s kann man ein solches Gebäude weiter mit Photovoltaik ausrüsten, um so etwas wie ein winterpositives Energiegebäude zu erhalten, die im Prinzip die Linderung gesellschaftlicher Energieprobleme beschleunigen könnten, indem sie rechtzeitig zusätzlichen Strom bereitstellen. Der verbleibende Kühl- und Lüftungsbedarf kann so günstig mit der Sonneneinstrahlung synchronisiert werden, wobei die maximale Photovoltaik-Erzeugung fast mit der maximalen Leistung übereinstimmt, die für die Kühlung benötigt wird.[8]

Standards[edit]

Im Jahr 2020 wurde ein Konsortium von Partnern: Reflex, Fakultät für Maschinenbau - Ljubljana, Passivhaus Institut, Tallinn University of Technology (TalTech) und Norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU) gegründet, um an der Normung, Standardisierung, Entwicklung und Förderung der Nullheizhaus zu arbeiten.

Baukosten[edit]

Die Vierfachverglasung, als Hauptzusatzkomponente des Passivhauses, kostet im Wesentlichen so viel wie die Dreifachverglasung plus eine weitere Zwischenglasscheibe mit ca. 10 EUR/m2 Aufpreis. Da die Vierscheibeneinheiten einen U-Wert der Verglasung von weniger als 0,4 W/(m2K) ermöglichen, können außenliegende modulierte Sonnenschutz und dessen erheblichen Kosten ohne Verlust der Energieeffizienz weggelassen werden.[9] Die tatsächlichen Preise sind im Moment sehr verschieden. Da es keine langjährige Erfahrung, keine Konstruktionsrichtlinien und keine etablierten Bewertungsnormen gibt, besteht die Tendenz, Vierfachverglasungseinheiten zu einem Preis von Vierfacheinheit zuzüglich der Kosten der dreifachen Einheit zu preisen, nur für den Fall, wenn etwas später ernsthaft schief geht, was einen Austausch von Gebäudeverglasungen erfordert.

Merkmale der Nullheizhaus[edit]

Marktfähigkeitsanalyse[edit]

Das Marktfähigkeitsversagen energieeffizienter Gebäude und die Ineffizienz bei integriertem Planungsansatz sind die Hauptursachen für die geringe Marktdurchdringung energieeffizienter Gebäude. Im Vergleich zur bloßen Fokussierung auf die Energieeffizienz-Verbesserung wird die Erhöhung der Anzahl energieeffizienter Gebäude mit einer besseren Marktfähigkeit durch Verbesserung ihrer ästhetischen Merkmale (Produktdifferenzierung) als Ansatz zur Senkung des Energiebedarfs im Gebäudesektor vorgeschlagen. Die bisherigen empirischen Erkenntnisse zeigen deutlich, dass die Verbesserung ästhetischer Merkmale und der Fenstergestaltung ein ergänzender Ansatz sein kann, um die Überwindung der aktuellen Marktbarrieren wie die hohen Anfangskosten, ein niedriger Marktwert und eine mangelnde Marktnachfrage nach energieeffizienten Gebäuden zu erreichen.[10] Die Forschung hat eine erhöhte Verglasungsfläche als die wichtigste gewünschte architektonische Produktdifferenzierung identifiziert. Wenn neben den Funktionalitäten, wie Wartungskosten, Wartungszuverlässigkeit und Mieterkomfort auch einige spezifische Unterscheidungsmerkmale wie die Innenluft-Qualität, natürliche Lichtverteilung und Frischluftzirkulation in die Marketing-Mitteilungen eingebunden werden, würde die Wahrscheinlichkeit der Entscheidung für grüne Gebäude wahrscheinlich steigen.[11]

Gestaltungsfreiheit[edit]

Aufgrund der außergewöhnlich niedrigen U-Werte der verwendeten Verglasung sind verglaste Flächen aufgrund des Energiebedarfs nicht in der Fläche beschränkt. Ein nZHB Gebäude kann mit 100% verglasten Wänden realisiert werden.[12] Dadurch werden einige Einschränkungen beseitigt, die der Gebäudegestaltung durch die Doppel- und Dreischeibenverglasung auferlegt werden. Vor allem muss ein Nullheizhaus nicht gezielt als passives Solargebäude gebaut werden.

Komfort[edit]

Kaltluftabfall von 0,4 m vom Fenster berechnet für Doppelscheiben-, Dreischeiben- und Krypton-gefüllte Vierfachscheibenverglasung in angezeigten Verglasungshöhen [7]

Das Wohlbehagen der Bewohner eines Gebäudes ist ein wichtiger Parameter, der durch die Umweltqualität des Innenraums bestimmt wird. Begrenzter oder fehlender Kontakt mit der Umwelt und das Wohnen und Arbeiten mit minimalem Tageslicht sind oft eine Folge dynamischen Sonnenschutzes. Im Gegensatz dazu bietet die Vielscheibenverglasung einen ununterbrochenen Kontakt mit der Umwelt. Niedrige, saisonal selektive solare Energieeinträge[7] bieten Sommerkomfort, während ein System-U-Wert von ca. 0,3 W/(m2K) bietet im Winter auch in Skandinavien nahezu null Heizbedarf. Ein niedriger System-U-Wert hält die Glastemperaturen im gesamten Jahr auf einem gleichen Niveau. Darüber hinaus entsteht eine noch nie dagewesene Kaltluftabfall-Freiheitszone um die Panoramaverglasung.

Siehe auch[edit]

Einzelnachweise[edit]

  1. ↑ Watson, S.D.; Buswell, R.A. (March 2019). "Decarbonising domestic heating: What is the peak GB demand?". Energy Policy 126: 533–544. doi:10.1016/j.enpol.2018.11.001. 
  2. ↑ a b Thalfeldt, Martin; Kurnitski, Jarek; Mikola, Alo (December 2013). "Nearly zero energy office building without conventional heating". Estonian Journal of Engineering 19 (4): 309–328. doi:10.3176/eng.2013.4.06. 
  3. ↑ "Energy consumption in households, Eurostat 2018". Energy consumption in households, Eurostat 2018. Retrieved 24 December 2020. 
  4. ↑ Sinn, Hans-Werner (October 2017). "Buffering volatility: A study on the limits of Germany's energy revolution". European Economic Review 99: 130–150. doi:10.1016/j.euroecorev.2017.05.007. 
  5. ↑ Alter, Lloyd. "The Problem With Net Zero: The Grid Is Not a Bank". Treehugger. Retrieved 24 December 2020. 
  6. ↑ a b Feist, Wolfgang (1995). Erfahrungen mit Häusern ohne aktives Heizsystem. Darmstadt: IBK-Institut für das Bauen mit Kunststoffen. 
  7. ↑ a b c Kralj, Aleš; Drev, Marija; Žnidaršič, Matjaž; Černe, Boštjan; Hafner, Jože; Jelle, Bjørn Petter (May 2019). "Investigations of 6-pane glazing: Properties and possibilities". Energy and Buildings 190: 61–68. doi:10.1016/j.enbuild.2019.02.033. 
  8. ↑ Drev, Marija; Černe, Boštjan; Žnidaršič, Matjaž; Geving, Atle; Kralj, Aleš (2017). Nearly independent, near-zero energy building. Helsinki, Finland: PHN17 8th Nord. Passiv. House Conf. pp. 255–260. 
  9. ↑ Vanhoutteghem, Lies; Skarning, Gunnlaug Cecilie Jensen; Hviid, Christian Anker; Svendsen, Svend (September 2015). "Impact of façade window design on energy, daylighting and thermal comfort in nearly zero-energy houses" (PDF). Energy and Buildings 102: 149–156. doi:10.1016/j.enbuild.2015.05.018. 
  10. ↑ Cihat Aydin, Yusuf; Mirzaei A., Parham; Akhavannasab, Sanam (May 2019). "On the relationship between building energy efficiency, aesthetic features and marketability: Toward a novel policy for energy demand reduction". Energy Policy 128: 593–606. doi:10.1016/j.enpol.2018.12.036. 
  11. ↑ Elaine Haddock‐Fraser, Janet; Tourelle, Marielle (December 2010). "Corporate motivations for environmental sustainable development: exploring the role of consumers in stakeholder engagement". Business Strategy and the Environment 19: 527–542. doi:10.1002/bse.663. 
  12. ↑ Domjan, Suzana; Arkar, Ciril; Begelj, Žiga; Medved, Sašo (August 2019). "Evolution of all-glass nearly Zero Energy Buildings with respect to the local climate and free-cooling techniques". Building and Environment 160. doi:10.1016/j.buildenv.2019.106183. 


[[Kategorie:Energiestandard]] [[Kategorie:Dämmung]]

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