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Titelaufnahme

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Zusammenfassung (Deutsch)

Mit der Anwendung im Studierendenwohnheim findet das vom Wohnungsbau bis zur Produktionshalle umgesetzte Prinzip des Passivhauses in einer weiteren Gebäudetypologie Anwendung. Besonders sind vor allem die hohe Belegungsdichte und die Aufhebung der im Wohnungsbau üblichen Nutzungszonierungen: Wohnen, Arbeiten und Schlafen finden innerhalb eines Zimmers statt. Auch die Nutzerstruktur ist spezifisch: junge Bewohner im ersten eigenverantwortlich geführten Haushalt sowie hohe Fluktuation sind prägende Elemente. Die Arbeit analysiert mehrere als Passivhaus umgesetzte Studierendenwohnheime. Bei den detailliert untersuchten Gebäuden handelt sich um Bauten mit Prototypencharakter – die Bildungsherberge Hagen, 2002 als erstes Wohnheim in passivhausbauweise errichtet, die Neue Burse in Wuppertal, im Jahr 2002 umgebaut, als größte Passivhaus- Sanierung im Wohnungsbau, das 2005 in der Wiener Molkereistraße fertiggestellte Wohnheim als eines der größten Passivhaus- Wohngebäude und erstes Passivhaus- Wohnheim in Österreich. Gegenstand der Analysen ist, wie sich die Anwendung von passivhaus-typischen Merkmalen, also hochwertiger Wärmeschutz der Gebäudehülle, ventilatorgestützte Lüftung mit Wärmerückgewinnung und umfangreiche Nutzung interner und solarer Gewinne im Kontext der eingangs genannten Besonderheiten darstellt. Der Fokus liegt auf der technischen Gebäudeausrüstung, d.h. der Lüftung sowie der Wandlung, Verteilung und Bereitstellung von Wärme für Heizung und warmes Trinkwasser. Zentrale Fragen sind: - Zeigen sich im Betrieb der Passivhaus- Wohnheime typische Problemstellungen? - Werden planerische Zielwerte erreicht? Ergeben sich Handlungsempfehlungen? - Wie wird das Wohnen im Passivhaus von den Nutzern angenommen? Die Untersuchung basiert im Wesentlichen auf vier Methoden: 1. Erfassung von Betriebsdaten über ein mehrjähriges Monitoring, 2. Kurzzeitmessungen, 3. Nutzerbefragungen, 4. dynamischer Gebäudesimulation. Das Monitoring stützt sich auf messtechnisch erfasste Daten, die in unterschiedlichem Detaillierungsgrad aus verschiedenen Zeiträumen vorliegen. Im Anschluss an die technische Bewertung stehen die Bewohner im Vordergrund: Der Komfort in Sommer und Winter ist Gegenstand messdatengestützter Analyse und mit Hilfe von Nutzerbefragungen überprüftem subjektiven Empfinden. Die Auswertung von Verbrauchsdaten verdeutlicht den Einfluss der hohen Belegungsdichte: durch Reduktionen bei der Heizwärme wird der Wärmeverbrauch der Trinkwassererwärmung zur dominierenden Größe. Die Energiekennwerte der untersuchten Objekte liegen zwar deutlich unter dem Niveau des zum Vergleich ermittelten Durchschnitts anderer Wohnheime, in der Planungsphase berechnete Daten werden jedoch überschritten. Die Messungen zeigen Gründe für den Mehrverbrauch aber auch Grenzen der eingesetzten Technik. Zentrale Ergebnisse sind: - Herausforderungen in der Betriebsführung: Durch die stark verringerten Heizlasten gewinnen Verteil- und Bereitstellungsverluste einen hohen Stellenwert und zeigen oft deutliches Optimierungspotential. - Nicht angepasstes Nutzerverhalten: Unkenntnis über die technische Anlagen und hohe Fluktuation der Nutzer stellen hohe Anforderungen an die Haustechnik. - Dominanz der Trinkwassererwärmung: Der Energieverbrauch zur Bereitstellung warmen Trinkwassers kann den Heizwärmeverbrauch bis um den Faktor zwei übersteigen. Erkenntnisse des realen Betriebs bilden den Hintergrund für die Erstellung von Nutzungsprofilen, die als Grundlage für simulationsgestützte Analysen dienen. Die Variation zentraler Parameter beantwortet Fragestellungen aus realen Beobachtungen und untersucht qualitativ Varianten des Einsatzes verschiedener Techniken. Durch hohe Lastwechsel stößt das funktionale Kriterium des Passivhauses, die Beheizbarkeit über die nötige Frischluft, in Studierendenwohnheimen an seine Grenzen. Größtes Einsparpotential, auch primärenergetisch gesehen, zeigt sich bei einer anwesenheitsgesteuerten Lüftung, die Heizwärme und den Bedarf der Hilfsenergie reduziert. Die Aussagen aus dem Simulationsmodell werfen bei der praktischen Umsetzung aber vor allem konstruktive Fragen auf, die im Modell nicht berücksichtigt und bei einer realen Planung zu prüfen sind.

Zusammenfassung (Englisch)

By applying it to student dormitories, the passive house principle, used from residential buildings to production halls, finds its implementation in yet another building typology. The specific characteristics are high occupant density and the absence of common zoning. Living, working and sleeping take place within a single room. Additionally the user structure is particular: young inhabitants in their first independently-run household as well as high fluctuation are typical. The paper analyzes student dormitories realized as passive houses. The in-depth reviewed objects are buildings with a prototypical character – the “Bildungsherberge” in Hagen built in 2002, was the first student hostel executed as a passive house. The “Neue Burse” in Wuppertal, renovated in 2002, the largest passive house refurbishment in residential construction. And finally the “Molkereistrasse” in Vienna, completed in 2005 as one of the largest residential passive house buildings and the first passive house student residence in Austria. Subject of this analysis is how the phenotypic passive houses attributes, i.e. high-quality thermal insulation of the building envelope, mechanical ventilation with heat recovery and extensive use of internal and solar gains, present themselves in the context of the aforementioned characteristics. The focus is on the technical building equipment: ventilation as well as conversion, distribution and supply of thermal energy for space heating and hot water. Central questions are: - Do typical problems occur during operation of passive house residences? - Are planning targets reached? Do recommendations for action arise? - How is the acceptance of the inhabitants? The investigation is based on four main methods: 1. collection of operational data on a perennial monitoring, 2. short-term measurements, 3. user surveys, 4. dynamic building simulation. The monitoring is based on measured data, acquired in varying degrees of detail and from different periods. After technical evaluation the focus lies on the inhabitants: the summer and winter comfort is the subject of measured-data analysis and user perception is checked with the help of surveys. The analysis of consumption data illustrates the influence of high occupancy density: by reductions in space heating, the heat consumption for domestic hot water becomes the dominant load. The specific values for energy consumption in the studied objects are well below the level of the average of other residences, calculated values from the planning phase are however exceeded. The measurements indicate reasons for the increased consumption but also show the limits of the technology applied. Central conclusions are: - Challenges in building operations: due to the highly reduced heating loads, distribution and supply losses becoming a major concern and often show clear potential for optimization. - Unsuitable user behavior: lack of knowledge about the technical equipment and high fluctuation rates place high demands on the building services. - Domination of domestic hot water: the energy consumption to provide warm water can exceed that of space heating by factor two. Knowledge of the building performance sets the background for the definition of user profiles, which serve as a basis for simulation-based analysis. The variation of central parameters answers questions derived from real observations and explores qualitative variations of the use of different techniques. The functional criterion of a passive house, the ability to be heated via the necessary fresh air supply, reaches a limit in student dormitories due to high load changes. The biggest savings, also in matters of primary energy, are seen with presencecontrolled mechanical ventilation, as it reduces space heating and auxiliary energy demand. Results from the simulation raise questions for the practical implementation and especially the construction, the virtual model does not take into account and which must be examined for planning.

Zusammenfassung (Französisch)

L´utilisation pour la construction de foyers d´étudiants du principe transposé de la maison passive, de la construction de logements jusqu´aux hangars de production, trouve une application dans une autre typologie de bâtiments. On y trouve notamment deux particularités: la densité d´occupation de l´espace et l´absence de frontières entre les différentes zones de l´habitat. Vivre, travailler, manger se font dans le même espace. Le profil de l´utilisateur est aussi spécifique: la jeunesse de l´habitant, le fait que ce soit le premier budget ménager à gérer soi-même et les hautes fluctuations sont des éléments importants. Le travail présenté ici s´attache à analyser les foyers d´étudiants suivants le modèle de la maison passive. Les constructions étudiées sont toutes des prototypes: la «Bildungsherberge» à Hagen, premier foyer construit sur le modèle passif en 2002, la «Neue Burse» à Wuppertal, la plus importante rénovation en mode passif d´un foyer (réalisée en 2002), le foyer dans «Molkereistraße» de Vienne (2005), une des plus grandes constructions passives et premier foyer passif en Autriche. L´objet de l´analyse est de définir la place de l´utilisation des caractéristiques de la construction passive tels que la haute isolation thermique de la couverture du bâtiment, la ventilation avec récupérateur de chaleur et la vaste utilisation des bénéfices internes et solaires, dans le contexte des particularités citées au début ; en particulier, l´équipement technique des bâtiments, c´est-à-dire la ventilation et les transformation, distribution et mise à disposition de la chaleur pour le chauffage et l´eau. Les principales questions sont: - Des problèmes typiques apparaissent-ils dans l´utilisation de foyers construits en passif? - Les objectifs planifiés sont-ils atteints? - Comment est accepté l´aspect passif du foyer? L´examen se base essentiellement sur quatre méthodes: 1. L´enregistrement des données de fonctionnement sur un monitoring de plusieurs années, 2. des mesures à court terme, 3. des sondages d´utilisateurs, 4. des simulations dynamiques dans des bâtiments. Le monitoring s´appuie sur des données métrologiques faites à partir de divers degrés de détails à différents espaces temporaires. Les habitants se trouvent en premier plan à la suite de l´évaluation technique: le confort en été et en hiver est l´objet d´analyses de résultats de mesure et de sondages de la sensation subjective et contrôlée des utilisateurs. L´évaluation des données de consommation explicite l´influence de la densité d´occupation: par une réduction du chauffage, on voit une importante augmentation de l´utilisation de l´eau chaude. Les données énergétiques de l´objet étudié se trouvent certes en-dessous de la moyenne observée dans les foyers classiques mais on dépasse les données planifiées. Les mesures montrent des causes à cette surconsommation mais aussi les limites de la technique employée. Les principaux résultats sont: - Enjeux pour la gestion du système: la forte diminution des charges de chauffage fait que les pertes liées à mise en disposition et à la distribution de la chaleur gagnent une grande importance, ce qui représente un grand potentiel d‘optimisation. - Utilisation non adaptée: la méconnaissance de l´installation technique et la haute fluctuation des utilisateurs mettent à l´épreuve le système du bâtiment. - Le facteur dominant du chauffage de l´eau potable: la consommation d´énergie pour la mise à disposition de l´eau chaude peut dépasser le facteur 2 de la consommation d´énergie. La connaissance réelle du système forme le fond de l´établissement de profil d´utilisation qui sert de base pour les analyses de simulation. La variation de paramètres centraux répond à des questionnements basés sur de réelles observations et examine des variantes qualitatives de l´emploi de différentes techniques. Par de trop grandes fluctuations de l´utilisation, le critère fonctionnel de la maison passive, à savoir le chauffage par l´air frais nécessaire, trouve ses limites dans les foyers étudiants. Le plus grand potentiel d´économie d´énergie, énergies primaires incluses, est le réglage de la ventilation en fonction de la présence qui réduit le besoin en chauffage et en énergie auxiliaire. Les témoignages venant du modèle de simulation soulèvent, dans son application pratique, des questions constructives qui ne sont pas prises en considération dans le modèle mais qui sont à contrôler dans une planification réelle.

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