Hygienischer Tauglichkeitsnachweis und Optimierung der bauphysikalischen Performance von Gebäuden in Passivbauweise

Abstract

Die vorliegende Dissertation beinhaltet Untersuchungen zu mehrgeschossigen Pas-sivhäusern und gliedert sich in zwei Hauptabschnitte, der Optimierung der bauphysikalischen Performance (Kapitel 2) und dem hygienischen Tauglichkeits-nachweis von Lüftungsanlagen (Kapitel 4). Ausgangspunkt war das Projekt "Anwendung der Passivtechnologie im sozialen Wohnbau" durchgeführt im Rahmen des Impulsprogramms "Haus der Zukunft", im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie. Das im Projekt untersuchte mehrgeschossige Passivhaus Utendorfgasse in Wien bildet die Grundlage der dargestellten Berechnungsbeispiele. Kapitel 1 beinhaltet Planungsziele zur Sicherstellung von Behaglichkeit und Gesund-heit im Innenraum sowie Anforderungen an die Konstruktion und die haus-technischen Anlagen. In Kapitel 2 wurde eine Methode zur Optimierung der bauphysikalischen Performan-ce, die sich aus dem Heizwärmebedarf, der Heizlast, dem Sommerverhalten und den Kosten zusammensetzt, erarbeitet. Aus der systematischen Variation der Eingangs-parameter für die Wanddämmstärke, für den Fenstertyp und die Fenstergröße wird eine bauphysikalisch und kostenmäßig optimierte Konfiguration eines mehrge-schossigen Passivhauses ermittelt. Diese Optimierungsmethode wird beispielhaft am mehrgeschossigen Passivhaus Utendorfgasse angewandt. In Kapitel 3 wurde untersucht, ob Glasdoppelfassaden eine wirtschaftliche Alternative zur in Kapitel 2 verwendeten gedämmten Fassade sind. Das Simulationsmodell der Strömung im Fassadenzwischenraum wurde anhand einer Messung an einem Ge-bäude mit einer Glasdoppelfassade validiert. Diese Messungen wurden für das Projekt "Thermisch-hygrisches Verhalten von Glasdoppelfassaden unter solarer Ein-wirkung- Theorieevaluierung durch Vorortmessung" ebenfalls im Impulsprogramm "Haus der Zukunft" durchgeführt. Im Zuge der Untersuchung wurden die energeti-schen Eigenschaften verschiedener Wandkonstruktionen mit bzw. ohne Glasdoppel-fassade berechnet. Der auf den Berechnungsergebnissen basierende Kosten-/Nutzenvergleich ergab, dass Glasdoppelfassaden beim Vergleich der Inves-titionskosten und der Aufwendungen für Heizen und Kühlen gedämmten Fassaden unterlegen sind. Kapitel 4 beinhaltet ein Verfahren zum Nachweis der hygienischen Tauglichkeit von Lüftungsanlagen in Passivhäusern. Zur Berechnung der Verhältnisse im Innenraum und an allen Bauteilen der Lüftungsanlage wurde ein dynamisches Simulationsmo-dell mit dem Programm Matlab und dem zugehörigen Programmaufsatz Simulink erstellt. Die Kriterien zur Beurteilung im Hinblick auf die Behaglichkeit und auf die hygienische Zuverlässigkeit sind die Oberflächentemperaturen und die Luftfeuchtig-keiten. Die zulässigen Grenzen nach VDI 6022 für die Luftfeuchtigkeiten am Zuluftfilter wer-den im berechneten Beispielpassivhaus, das nach den Ergebnisse von Kapitel 2 gestaltet ist, nicht eingehalten. Daher ist bei der untersuchten Lüftungsanlage das Verwenden einer zweiten Filterstufe nach dem Wärmetauscher notwendig.

The dissertation contains investigations on multi-story passive houses and is subdi-vided into the two main parts, the optimization of the building physical performance (chapter 2) and the hygienically reliability of ventilation systems (chapter 4). Starting point was the project "Anwendung der Passivtechnologie im sozialen Wohn-bau". This project is part of the program "Haus der Zukunft" by the Federal Ministry of traffic, innovation and technology. The passive house Utendorfgasse situated in Vi-enna is the basis for the presented sample calculations. In the first chapter planning goals to provide comfort and health for the inhabitants and requirements for the construction and for the ventilation system are presented. In chapter 2 a method for building physical performance optimization was made including heating requirements, heating load, summer behaviour and costs. Using a systematically variation of the input parameters for the thickness of the insulation of the walls, the types and the size of the windows an optimized configuration of a multi-story passive house is calculated. Chapter 3 contains an investigation whether glass cavity facades are an economical alternative to conventional facades. A simulation model for air ventilation in the cavity of the facade was validated by a measurement of a building with such a facade. Tho-se measurements were part of the project "Thermisch-hygrisches Verhalten von Glasdoppelfassaden unter solarer Einwirkung- Theorieevaluierung durch Vorortmes-sung", which was also part of the program "Haus der Zukunft". In this investigation the energetic characteristics of different wall constructions with and/or without glass cavity facade were calculated. A cost/benefit analysis of the examined variants was made with the computation results. Glass cavity facades have higher investment costs and higher expenditures for heating and cooling as normal facades. Chapter 4 describes a method to evaluate the hygienically reliability of ventilation systems. For the calculation of the interior climatically conditions and in all units of the ventilation system a dynamic simulation model with the programs Matlab and Simulink was generated. The surface temperatures and the humidity are the criteria to evaluate the comfort level and the hygienic reliability. In the calculated example the humidity in the supply air filter exceeds the permitted limits. Therefore a second filter situated behind the heat exchanger is necessary in the investigated ventilation system.