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Abschlussbericht 2½ Jahre Velux LichtAktiv Haus in Hamburg

(13.7.2014) Hohe Wohnzufriedenheit bei den Bewohnern und eine im Großen und Gan­zen gute Performance von Gebäude und Technik - dies sind die wichtigsten Ergebnis­se des zweieinhalbjährigen, wissenschaftlich begleiteten Wohnexperiments im Velux LichtAktiv Haus. Damit bestätigt die in dieser Form erstmals durchgeführte interdiszi­plinäre Untersuchung eines als Nullenergiehaus konzipierten Gebäudes die theoreti­schen Planungen und Berechnungen des von Velux im Rahmen des internationalen Model Home 2020 Experiments modernisierten typischen Siedlerhauses aus den 50er Jahren.

„Mit unserem auf zweieinhalb Jahre angelegten Wohnexperiment im LichtAktiv Haus wollten wir zeigen, dass bereits mit den heute verfügbaren Kenntnissen und Bauma­terialien CO₂-neutrale Gebäude errichtet werden können, ohne dabei Kompromisse bei Wohnqualität einzugehen“, erklärt Dr. Sebastian Dresse, Geschäftsführer Velux Deutschland GmbH. „Die nun vorliegenden Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleit­forschung bestätigen unsere Annahmen grundsätzlich und zeigen, dass sich höchs­ter Wohnwert und eine komfortable Nutzung erneuerbarer Energien auch bei der Mo­dernisierung von Bestandsgebäuden verwirklichen lassen.“

So liegen die regenerativen Energieerträge durch die Photovoltaik-Module und Solar­thermie-Kollektoren über den Erwartungen. Auch Wohnkomfort und Raumklima über­zeugten: Die behaglichen Raumtemperaturen sowie das viele Tageslicht und die fri­sche Luft im Haus werden von allen Mitgliedern der im Dezember 2011 eingezogenen Testfamilie als äußerst positiv empfunden. Die Testfamilie fühlt sich in ihrem moderni­sierten, tageslichtdurchfluteten Eigenheim auf Zeit sogar so wohl, dass sie das Licht­Aktiv Haus kaufen und dort wohnen bleiben möchte.

Wärmepumpensystem trübte die Bilanz

Einzig der zu hohe Stromverbrauch des eingesetzten Wärmepumpensystems trübt die positive Bilanz. Er lag auch 2013 über den theoretischen Berechnungen, so dass das Ziel „Nullenergie“ im modernisierten Siedlerhaus nicht erreicht werden konnte. Si­mulationen der TU Braunschweig mit einem alternativen Wärmepumpensystem haben jedoch ergeben, dass die ursprünglich kalkulierten Verbrauchswerte nicht nur einge­halten, sondern sogar unterschritten werden könnten. Aus diesem Grund ist geplant, die installierte Wärmepumpe im Verlauf des Sommers (gegen eine neue von Stiebel Eltron) auszutauschen und die Verbrauchswerte des neuen Systems für ein weiteres Jahr zu erfassen und auszuwerten.

Sozialwissenschaftliches Monitoring

Parallel zu den physikalischen Messungen haben Soziologen der Humboldt-Universität zu Berlin die Erfahrungen der LichtAktiv Haus-Bewohner untersucht. Ziel des Wissen­schaftsteams war es, das Gebäude von der Nutzerperspektive her zu evaluieren und so einen Bezug zwischen wahrgenommenem Komfort und Wohlbefinden der Testfamilie und den quantitativen Messwerten herzustellen. Gleichzeitig sollten die Untersuchun­gen im LichtAktiv Haus auch dazu dienen, mehr über die subjektive Wahrnehmung und Beurteilung von Wohnkomfort zu erfahren und ein standardisiertes Messinstrument zu dessen Erfassung zu entwickeln.

Hierfür wurde Wohnkomfort als mehrdimensionales Konstrukt konzeptualisiert und in Anlehnung an das Einstellungsmodell von Rosenberg und Hovland (1966) zwischen ...

  • einer affektiven (Fühlen),
  • einer kognitiven (Denken) und
  • einer konativen (Handeln) Komponente unterschieden.

Für die Datenerhebung wurde auf eine Reihe gängiger Instru­mente aus der empirischen Sozialforschung zurückgegriffen - von persönlichen Interviews über Fragebögen bis hin zur Mög­lichkeit der Bewohner, ihre Erfahrungen in einem Logbuch fest­zuhalten. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse konnten die Wissenschaftler der Humboldt Universität mittels Skalentests und Faktorenanalysen zehn relevante Dimensionen des Wohnkomforts ermitteln.

Beschrieben werden können diese mit „emotionaler Verbundenheit“, „Größe“, „Moder­nität“, „Helligkeit“, „Nachbarschaft“, „Temperaturregulierung“, „Energieverbrauch“, „Feuchtigkeit“, „Schlafbedingungen“ und „Belüftung“. Damit hat das Wissenschafts­team einen großen Schritt hin zu einem standardisierten Messinstrument zur Erfas­sung des Wohn-Wohlbefindens gemacht. So ein Erhebungsinstrument ist die Voraus­setzung, um zum Beispiel mit Hilfe allgemeiner Bevölkerungsumfragen Aussagen zum Wohlbefinden von Bewohnern energieeffizienter Gebäude machen zu können und die­se mit den Ergebnissen aus anderen Wohnumgebungen vergleichen zu können. In ei­nem nächsten Schritt soll nun das entwickelte Instrument in einer größeren Untersu­chung getestet und angewendet werden.

Die Ergebnisse des physikalischen Monitorings im Überblick

Im Rahmen des Wohnexperiments wurden seit Januar 2012 kontinuierlich alle Daten zu Energieerzeugung und -verbrauch sowie das Außenklima und die entsprechenden Innenraumwerte quantitativ erfasst und dokumentiert. Im Einzelnen lassen sich fol­gende Ergebnisse festhalten:

Innenraumklima und Luftqualität
Die Raumtemperaturen betragen im Mittel 22 bis 23°C und sorgen ganzjährig für Be­haglichkeit. Außerdem gewährleistet die natürliche Querlüftung in den Sommermona­ten auch bei Außentemperaturen von annähernd 40° C noch Temperaturen von 25 bis 28° C im Gebäudeinneren, die aufgrund der Luftbewegung als angenehm empfun­den werden. Die relative Raumluftfeuchte ist insbesondere in der Heizperiode im gu­ten Bereich. Im Sommer ist die Luft manchmal etwas zu feucht, was zu einer leich­ten Einschränkung der Behaglichkeit führen kann. Die Luftqualität (CO₂-Gehalt) ist überwiegend gut, im Sommer besser, im Winter etwas schlechter. Zurückzuführen ist das einerseits darauf, dass die Bewohner die automatische Fensteröffnung in der Nacht abschalten. Zudem wird im Winter hin und wieder die Automatik deaktiviert, um Zugerscheinungen beispielsweise beim Fernsehen zu verhindern.

Wärmebedarf
Der Heizwärmebedarf im Gebäude ist geringer als vorausberechnet – und das, obwohl die Innenraumtemperatur im Winter durchschnittlich rund zweieinhalb Grad über den nach Norm kalkulierten Werten lag. Dieses Ergebnis zeigt, dass ein niedriger Energie­verbrauch auch mit einer bedarfsgerechten natürlichen Lüftung ohne Wärmerückge­winnung erzielt werden kann.

Trinkwarmwasserbereitung
Der Anteil der Trinkwarmwasserbereitung am Gesamtwärmeverbrauch ist sehr gering. Insgesamt liegt der Verbrauch deutlich unter der Kalkulation und zeigt, dass die Be­wohner sparsam mit Warmwasser umgehen. Der Warmwasserverbrauch liegt bei etwa 15 Litern pro Person und Tag.

Solarthermie und Geothermie
Die solarthermische Anlage ist mit ca. 19 m² deutlich überdimensioniert. Die nicht nutzbaren bzw. im Wasserspeicher nicht speicherbaren Erträge wurden ursprünglich über die Außeneinheit der Wärmepumpe abgeführt. Im Laufe des Jahres 2013 sind zwei Doppel-U-Erdsonden mit einer Länge von jeweils 50 Metern in die Gebäudever­sorgung eingebunden worden. Hierdurch ist es nun möglich, bei hohen Speichertem­peraturen das Erdreich als Wärmesenke bzw. -speicher zu nutzen. Dadurch entfällt einerseits der Stromverbrauch, der bislang für die Rückkühlung der solarthermischen Überschüsse notwendig war. Zudem kann nun im Winter eine höher temperierte Wär­mequelle als die Außenluft genutzt werden, was ebenfalls zu einer Reduzierung des Stromverbrauchs führt.

Photovoltaik
Der Jahresertrag der Photovoltaik-Anlage lag 2013 10 Prozent über den berechneten Werten und mit 7.692 kWh auf dem Niveau von 2012. Der regenerative Deckungsan­teil am Gesamtstromverbrauch durch die PV-Anlage betrug 56 Prozent (Endenergie) bzw. 66 Prozent (Primärenergie). Die Verringerung des regenerativen Deckungsan­teils gegenüber 2012 ist auf den nochmals gestiegenen Verbrauch der Anlagentech­nik sowie das Elektrofahrzeug als zusätzlichen Verbraucher zurückzuführen.

E-Mobilität
Seit Februar 2013 ergänzt ein Elektroauto das Wohnexperiment und erhöht die Eigen­nutzungsquote der solar gewonnenen elektrischen Energie. Die gemessenen Daten be­legen eine regelmäßige Nutzung des Fahrzeugs. Insgesamt wurde das Auto mit 2.816 kWh Strom am Haus geladen. Bei einem durchschnittlichen Verbrauch von 17,8 kWh pro 100 Kilometer entspricht das einer Fahrleistung von etwa 15.800 Kilometern.

Wasserverbrauch
Der Verbrauch an Frischwasser ist mit etwa 85 Litern pro Person und Tag gering im Vergleich zum Bundesdurchschnitt in Höhe von ca. 120 Liter Frischwasserverbrauch pro Person und Tag. Dies ist unter anderem auf Regenwassernutzung zurückzuführen, durch die ca. 30 Prozent der Frischwassermenge eingespart werden.

Energieperformance
Das Ziel „Nullenergiehaus" wurde in 2013 nicht erreicht. Dieses ist vor allem darauf zu­rückzuführen, dass die Anlagentechnik deutlich mehr Strom verbraucht als kalkuliert. Die Abweichungen des gemessenen Stromverbrauchs der Anlagentechnik gegenüber dem nach EnEV kalkulierten Verbrauch betragen etwa 65 Prozent. Auch nach einer Normalisierungsberechnung des Verbrauchs, mit deren Hilfe abweichende Raumtem­peraturen und Witterungsbedingungen gegenüber der EnEV-Auslegung bereinigt wer­den, lag der Stromverbrauch der Anlagentechnik etwa 48 Prozent über der ursprüng­lichen Kalkulation.

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