DE102012021440A1

DE102012021440A1 - Niedrigenergiehaus

Info

Publication number: DE102012021440A1
Application number: DE201210021440
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-04-30

Abstract

Ein Niedrigenergiehaus mit Außenwänden, die zumindest teilweise aus einer Außenhülle und einer inneren Isolierhülle bestehen, wobei zwischen Außenhülle und Isolierhülle ein erster Hohlraum mit einer Luftschicht angeordnet ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Hauses aus einer äußeren Bodenplatte und einer inneren Isolierplatte mit einem dazwischen liegenden zweiten Hohlraum besteht, dass die äußere Bodenplatte mit der Außenhülle zur Bildung eines Außenhauses und die Isolierplatte mit der Isolierhülle zur Bildung eines Innenhauses so verbunden sind, dass der zweite Hohlraum mit dem ersten Hohlraum zur Bildung eines durchgehenden, gemeinsamen Hohlraums verbunden ist, und dass das Außenhaus zumindest teilweise in das umgebende Erdreich eingelassen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Niedrigenergiehaus mit Außenwänden, die zumindest teilweise aus einer Außenhülle und einer inneren Isolierhülle bestehen, wobei zwischen Außenhülle und Isolierhülle ein erster Hohlraum mit einer Luftschicht angeordnet ist.
Die Bezeichnung Niedrigenergiehaus wird sowohl für Neubauten als auch für besonders gut sanierte Altbauten verwendet. Mit diesem Energiestandard ist im Allgemeinen kein bestimmter Baustil gemeint, sondern vielmehr die Tatsache, dass das Haus so geplant bzw. saniert wurde, dass der Energieverbrauch so gering wie möglich ist. Niedrigenergiehäuser zeichnen sich nicht durch außergewöhnliche Maßnahmen zum Energiesparen aus. Ausschlaggebend für die Kategorisierung in ein Niedrigenergiehaus ist, ob die Höhe des Primärenergiebedarfs eingehalten wird. Der Primärenergiebedarf berechnet sich aus der Energie, die durch alle zur Verfügungen stehenden Energiequellen eines Hauses entsteht. Wärmebrücken sollten vermieden werden und die Außenwände sowie das Hausdach sollten eine gute Isolierung aufweisen.
Die Gebrauchsmusterschrift DE 295 16 813 U1 zeigt ein Niedrigenergiehaus gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Hauptanspruchs. Außenwände und Dachflächen bestehen bei diesem Haus aus einer Außenhülle und einer inneren Isolierhülle. Zwischen der Außenhülle und der Isolierhülle ist ein eine Luftschicht ausbildender Hohlraum angeordnet, der mit einem außen am Haus umlaufenden Luftkanal verbunden ist. Bei der hier beschriebenen Ausgestaltung des Hauses wird eine Umspülung des Kernhauses durch temperierte Luft erzeugt, wobei die Energie zur Erwärmung der Luft aus der Sonneneinstrahlung auf eine verglaste Dachfläche sowie einen vorgelagerten Wintergarten gewonnen wird. Der Dachspeicherbereich und der Wintergarten sind dabei mit dem umlaufenden Luftkanal und dem die Isolierhülle umgebenden Hohlraum verbunden.
Dieses Niedrigenergiehaus hat durch den zweischaligen Aufbau der Außenwände schon einen gegenüber konventioneller Bauweise sehr stark reduzierten Energiebedarf. Durch die ausschließliche Nutzung von Sonnenenergie zur Erwärmung der Luftschicht ist jedoch gerade in sonnenarmen Regionen sowie bei jahreszeitlich bedingt geringer Sonneneinstrahlung ein verstärkter Einsatz konventioneller Heizenergie erforderlich.
Die vorliegende Erfindung hat gegenüber diesem vorbekannten Stand der Technik den Vorteil auch bei geringer Sonneneinstrahlung eine Erwärmung der Luftschicht über das Niveau der Außentemperatur zu ermöglichen, wobei selbstverständlich bei vorhandener Sonnenenergie auch diese genutzt werden kann.
Dies gelingt bei dem Niedrigenergiehaus gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, dass der Boden des Hauses aus einer äußeren Bodenplatte und einer inneren Isolierplatte mit einem dazwischen liegenden zweiten Hohlraum besteht, dass die äußere Bodenplatte mit der Außenhülle zur Bildung eines Außenhauses und die Isolierplatte mit der Isolierhülle zur Bildung eines Innenhauses so verbunden sind, dass der zweite Hohlraum mit dem ersten Hohlraum zur Bildung eines durchgehenden, gemeinsamen Hohlraums verbunden ist, und dass das Außenhaus zumindest teilweise in das umgebende Erdreich eingelassen ist.
Bei dem Niedrigenergiehaus gemäß der vorliegenden Erfindung ist also insbesondere die Grundfläche, sprich der Boden des Gebäudes mit in das Grundkonzept der Zweischaligkeit eingebunden. Die Umspülung des Kernhauses durch temperierte Luft endet also nicht wie beim Stand der Technik an der Bodenplatte sondern schließt diese mit ein. Durch das Einlassen des Außenhauses in das Erdreich kann zur Temperierung der Luftschicht in dem Hohlraum die Erdwärme genutzt werden.
Der Wandbau ist bevorzugt in Skelettbauweise oder auch in Massivbauweise mit niedrigem K-Wert so zu gestalten, dass der konstruktive Aufbau im Keller- und Geschossbereich identisch ist und somit zur Kostenreduktion aufgrund reduzierter Anzahl von Materialien bzw. Montageprozessen bei reduziertem Zeitaufwand beiträgt.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Niedrigenergiehauses ist vorgesehen, dass die äußere Bodenplatte mit einer Öffnung zum Ein- bzw. Ausströmen von Luft in den bzw. aus dem Hohlraum versehen ist, und dass insbesondere das Außenhaus in seinem in das Erdreich eingelassen Abschnitt von einer luftdurchlässigen Drainageschicht umgeben ist, durch die die Luft angesaugt bzw. abgegeben werden kann. Die Außenhülle des Gebäudes kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung im Bereich des Dachfirsts mit einer Öffnung zum Ein- bzw. Ausströmen von Luft in den bzw. aus dem Hohlraum versehen sein.
Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass eine Strömung der Luft in dem das Innenhaus umgebenden Hohlraum von der Unterseite des Gebäudes, also von der Kellersohle bis zum Dachfirst hin oder umgekehrt stattfinden kann.
So ist es etwa möglich, dass die beispielsweise an der Unterseite des Gebäudes angesaugte Luft durch die Erdwärme des umgebenden Erdreichs insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen auf ein Temperaturniveau erwärmt wird, das bereits über dem Niveau der Außentemperatur liegt.
Ein besonderer Vorteil dieser Konstruktion besteht auch darin, dass das gleiche Konzept bei hohen Außentemperaturen etwa im Sommer wegen der dann im Verhältnis dazu niedrigeren Temperatur des Erdreichs auch zur Kühlung eingesetzt werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Niedrigenergiehauses ist vorgesehen, dass ein Ventilator zum Erzeugen eines Luftstromes durch den Hohlraum zwischen Innenhaus und Außenhaus vom Boden zum Dach des Hauses oder umgekehrt vorhanden ist.
Durch einen diffusionsoffen ausgeführten Wandaufbau zumindest bezüglich der Isolierhülle, wie er gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Niedrigenergiehauses vorgesehen ist, ist es möglich, den Wand-, Decken- und Dachaufbau so zu gestalten, dass Wasserdampf gemäß dem Fick'schen Diffusionsgesetz durch sein natürliches Dampfdruckgefälle und sein Konzentrationsgefälle von innen nach außen durch die Wand aus dem Raum abgeführt wird, ohne dass der Wasserdampf in der Wand zu Tauwasser kondensieren kann. Im Vergleich zu üblichen Niedrigenergie- und Passivhäusern, bei denen an der Innenseite des Hauses Dampfsperren oder Dampfbremsen angebracht sind, um zu vermeiden, dass der durch die Atmung der Bewohner und sonstiger mit Wasser umgehenden Tätigkeiten produzierte Wasserdampf in die Wand gelangen kann, kann dadurch die Luftwechselrate einer Lüftungsanlage zum Austausch der Raumluft deutlich reduziert werden, da nur noch für die notwendige Menge an Frischluft zu sorgen ist, und nicht für die ansonsten erforderliche Entfeuchtung der Raumluft, da die Feuchtigkeit ja durch die Oberflächen des Gebäudes diffundiert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Niedrigenergiehauses ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und werden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
1 Eine schematische Darstellung einer ersten, komplett doppelschaligen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Niedrigenergiehauses in einem Längsschnitt
2 Eine schematische Darstellung einer alternativen, nur partiell und zwar im unteren Gebäudebereich doppelschaligen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Niedrigenergiehauses in einem Längsschnitt
Die aus 1 ersichtliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Niedrigenergiehauses zeigt ein mehrgeschossiges Gebäude, im Beispiel als 3-geschossig inklusive Keller ausgeführt, das aus einem durch eine innere Isolierhülle 2 und eine bodenseitige Isolierplatte 5 gebildeten Innenhaus, einem durch eine Außenhülle 1 und eine äußere Bodenplatte 4 gebildeten Außenhaus und einem durch einen durchgehenden, gemeinsamen Hohlraum 3, 6 zwischen Innenhaus und Außenhaus gebildeten luftumspülten Zwischenraum besteht. Das Innenhaus beinhaltet ein Skelett etwa aus Holz, Stahl oder Beton oder auch aus Massivbauweise welches für die Statik des Gebäudes verantwortlich ist. Des Weiteren besteht der Wandaufbau der inneren Isolierhülle 2 aus diffusionsoffenen Materialien wie Plattenwerkstoffen und Isoliermaterialien oder auch aus Massivbauweise mit einem U-Wert < 0,2 W/m²K ohne Dampfbremsen oder Dampfsperren. Wärmebrücken zwischen Innenhaus und Außenhaus werden durch geeignete Konstruktionsmittel vermieden. Die Außenhülle 1, die auf Abstand zu der inneren Isolierhülle 2 montiert wird, besteht aus Wind abweisenden, diffusionsoffenen Materialien, die natürlich auch isolierende Wirkung (U-Wert < 0,5 W/m²K) haben, wobei wiederum keine Dampfbremsen oder Dampfsperren verwendet werden. Zusammengefasst besteht das Gebäude mit aus einem Innenhaus mit dem U-Wert UI (typisch < 0,2 W/m²K) und einem Außenhaus mit dem U-Wert UA (typisch < 0,5 W/m²K), die durch eine Luftschicht bei einem Abstand von wenigen Zentimetern getrennt sind. Diese Luftschicht des Zwischenraumes ist im Kellerbereich an den Wandseiten des Außenhauses, also an der Außenhülle 1 durch eine Perimeterdämmung mit dem U-Wert UA gegenüber dem umgebenden Erdreich 7 isoliert. Die äußere Bodenplatte 4 dagegen ist thermisch an den darunter liegenden Bereich des Erdreichs 7 gekoppelt. Das gesamte Außenhaus in seinem in das Erdreich 7 eingelassen Abschnitt von einer luftdurchlässigen Drainageschicht 9 umgeben, durch die die Luft angesaugt oder abgegeben werden kann. Die Luft des Zwischenraumes kann mittels eines Ventilators mit einer intelligenten Steuerung in zwei Richtungen transportiert werden: Über die Drainageschicht 9 und eine z. B. durch ein Rohr gebildete Öffnung 8 zum Luftein-/austritt in der äußeren Bodenplatte 4 über den Zwischenraum zum Luftein-/austritt 10 des Dachfirstes und umgekehrt.
Ein Heizungssystem sorgt bei kalten Temperaturen für eine angenehme Wohnraumtemperatur TW (typ. 20°C) im gesamten Innenhaus. Damit ist die Funktionsweise des Fick'schen Diffusionsgesetzes im gesamten Gebäude gesichert. Sowohl das Innenhaus als auch das Außenhaus sind luftdicht auszuführen, welches aber durch geeignete Plattenwerkstoffe oder auch durch geeignete Massivbauweise ohne zusätzliche diffussionsoffene Folien zu erzielen ist. Ein Lüftungssystem mit minimaler Luftaustauschrate sorgt für ausreichende Frischluft.
Die folgende thermische Betrachtung zeigt einen wesentlichen der vielfältigen Vorteile des gewählten Wandaufbaus. Da der Abstand zwischen dem Innenhaus und dem Außenhaus wenige Zentimeter beträgt, sind die Bedingungen für einen stark belüfteten Zwischenraum erfüllt. Bei einem Verhältnis der U-Werte des Außenhauses zum U-Wert des Innenhauses UA/UI von ca. 4:1 und der Nichtberücksichtigung von Erdwärme (Erdtemperatur TE) ergibt sich in der sehr kalten Jahreszeit bei einer Außentemperatur von TA = –20°C und ein Wohnraumtemperatur TW = 20°C eine negative Zwischenraumtemperatur von TZ = TA. Typischerweise beträgt die Erdtemperatur in Mitteleuropa in den Wintermonaten 3 m unter der Erdoberfläche +8 bis +12°C. Bei einer Grundflächen G der äußeren Bodenplatte 4 von G > 100 m² beträgt die Wärmeleistung des Erdreiches einige 100 W/K (Watt/Temperaturdifferenz in K). Je nach Höhe der U-Werte (beispielsweise UI = UA/4 = 0,1 W/m²K) erhöht die Erdwärme die Zwischenraumtemperatur TZ auf positive Temperaturen. Diese erwärmte Luft des Zwischenraumes sorgt dafür, das im Innenhaus immer eine Temperatur oberhalb des Taupunktes des Wasserdampfes herrscht und das Innenhaus, beruhend auf den Baustoffen mit offener Dampfdiffusion und Wärmedämmmaterialien, ist in der Lage, Wasserdampf durchzulassen, sogar ohne Verwendung von Dampfbremsen oder Dampfsperren.
Die in 2 dargestellte, alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Niedrigenergiehauses unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform darin, dass das im wesentlichen identische, mehrgeschossige Gebäude nur in seinem in den Erdboden eingelassenen Bereich in der Weise zweischalig ausgeführt ist, dass es dort aus einem durch eine innere Isolierhülle 2 und eine bodenseitige Isolierplatte 5 gebildeten Innenhaus, einem durch eine Außenhülle 1 und eine äußere Bodenplatte 4 gebildeten Außenhaus und einem durch einen durchgehenden, gemeinsamen Hohlraum 3, 6 zwischen Innenhaus und Außenhaus gebildeten luftumspülten Zwischenraum besteht. Die Außenhülle 1 und damit auch der gemeinsame Hohlraum 3, 6 enden hier also etwa auf Höhe der Erdoberfläche. Die Außenhülle 1 ist hier um das Gebäude umlaufend verschlossen und an einer Stelle mit einer Öffnung 10 zum Luftein- oder -austritt versehen. In seinem oberirdischen Bereich ist das Gebäude im wesentlichen einschalig in der im unterirdischen Bereich durch das Innenhaus vorgegebenen Bauweise erstellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 29516813 U1 [0003]

Claims

Niedrigenergiehaus mit Außenwänden, die zumindest teilweise aus einer Außenhülle (1) und einer inneren Isolierhülle (2) bestehen, wobei zwischen Außenhülle (1) und Isolierhülle (2) ein erster Hohlraum (3) mit einer Luftschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Hauses aus einer äußeren Bodenplatte (4) und einer inneren Isolierplatte (5) mit einem dazwischen liegenden zweiten Hohlraum (6) besteht, dass die äußere Bodenplatte (4) mit der Außenhülle (1) zur Bildung eines Außenhauses und die Isolierplatte (5) mit der Isolierhülle (2) zur Bildung eines Innenhauses so verbunden sind, dass der zweite Hohlraum (6) mit dem ersten Hohlraum (3) zur Bildung eines durchgehenden, gemeinsamen Hohlraums verbunden ist, und dass das Außenhaus zumindest teilweise in das Erdreich (7) eingelassen ist.
Niedrigenergiehaus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwände nur in dem in das Erdreich (7) eingelassenen Abschnitt aus einer Außenhülle (1) und einer inneren Isolierhülle (2) bestehen und im oberirdischen Bereich einschalig ausgeführt sind.
Niedrigenergiehaus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwände insgesamt unter Einbeziehung der Dachflächen aus einer Außenhülle (1) und einer inneren Isolierhülle (2) bestehen.
Niedrigenergiehaus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die tragende Wandkonstruktion des gesamten Hauses in einer einheitlichen Skelettbauweise oder Massivbauweise erstellt ist.
Niedrigenergiehaus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Bodenplatte (4) mit einer Öffnung (8) zum Ein- bzw. Ausströmen von Luft in den bzw. aus dem gemeinsamen Hohlraum (3, 6) versehen ist.
Niedrigenergiehaus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenhaus in seinem in das Erdreich (7) eingelassen Abschnitt von einer luftdurchlässigen Drainageschicht (9) umgeben ist.
Niedrigenergiehaus nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (1) mit einer Öffnung (10) zum Ein- bzw. Ausströmen von Luft in den bzw. aus dem gemeinsamen Hohlraum (3, 6) versehen ist.
Niedrigenergiehaus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilator zum Erzeugen eines Luftstromes durch den gemeinsamen Hohlraum (3, 6) von der Öffnung (8) in der äußeren Bodenplatte (4) zur Öffnung (10) in der Außenhülle (1) oder umgekehrt vorhanden ist.
Niedrigenergiehaus nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Isolierhülle (2) diffusionsoffen ausgeführt ist.
Niedrigenergiehaus nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Außenhülle (1) diffusionsoffen ausgeführt ist.