Effizientes Bauen in Passivhausqualität.

Shortened English Version at the End. 




Bauen mit vor Ort gefertigten Großteilen.

Es ist inzwische unumstritten,  dass sehr gute Wärmedämmung sowohl beim Heizen, als auch beim Kühlen von Wohnhäusern nötig ist.

Die Energieeinsparverordnung EnEV 2014 sieht ständig steigende Dämmwerte vor.

Ab dem Jahr 2016 ist der U-Wert U <= 0,28 W/m²K vorgesehen. Das ist zu wenig.

  • Man benötigt Passivhaus - Qualität.  (U < 0,15 W/m²K)

  • Die Passivhaus-Qualität soll  billiger kommen, als übliche Standardbauweise sodass man nicht über Rentabilität nachdenken muss.
    Das leistet EcoEFH. 

Unser Beitrag besteht in der Entwicklung eines preiswerten Bausystems mit Außenwänden in Passivhausqualität.   

Die Technologie bietet zudem dem Bauherrn umfassende Möglichkeiten für Eigenleistung.

Es handelt sich nicht um ein neues Bausystem, das eine Typenprüfung benötigt. Alle Bauleistungen können normal ausgeschrieben und vergeben werden.

Neu ist lediglich unser Hebegerät.


Wände.

Unsere Außenwand ist zweischalig mit einer Außenschale aus Beton.

Bild 1 aDie Außenschale besteht aus tragenden Stahlbetonteilen 1, sowie 8 cm starken aussteifenden Ausfachungen 2. Die Tragelemente 1 werden vorzugsweise als Kurzwandstücke (Länge >= 4* Dicke) ausgeführt.

b: Fertige Außenwand. Die Wand wird ergänzt durch eine mindestens 20 cm starke Dämmschicht 4, Dampfsperre (>100m) Installationsraum und handelsüblichen Trockenbau. Vor den Tragelementen ca. 10cm überlappend "Superdämmung" 5 Lambda < 0,024 (kurz 024). Die Randelemente 1a werden über Eck miteinander verbunden und z.B. durch Ausschäumen abgedichtet. Man kann eine Schlankheit unter 25 erreichen, was für unbewehrten Beton ausreicht. Die gleichwohl vorhandene Bewehrung ist konstruktiv.

c: Tragende einschalige massive Innenwand. Verbindung mit der Außenwand durch Metallteile V4A. Thermische Trennung durch feuerfestes auch akustisch wirksames Trennmaterial. (Ytong, Schaumglas, Perlitebeton)

d. Zweischalige Trennwand für Doppelhaushälften.

e. Zweischalige Trennwand für Reihenhäuser. Brandabdichtung durch Metallwinkel nach DIN 4102, Teil 2.

Zur Bauphysik:  Die Wand bleibt bei Normbedingungen (Innen 20°C; Luftfeuchtigkeit 50%; außen -10°; LF 80% ) bis zu einer Dicke der Außenschale von 5cm taupunktfrei. Bei 8cm Beton ist der Tauwasserausfall mit 0,004 kg/m² weit unter den zulässigen 0,5 kg/m². Er trocknet im Sommer wieder weg.

Bild 1f. Nach Aufstellung der Außenteile arbeitet man unter Dach: Man legt die Holzständer zwischen den Kantenbereichen auf Querbalken 4, die man lösbar mit den Ständern verbindet. Dann nacheinander die Fensterumrahmungen und die Dampfbremse. Stöße der Dampfbremsfolie werden mit OSB-Platten 3 hinterlegt. Jetzt befestigt man Plasticnägel 1, deren Fuß man vorher gelocht hat, und legt die Mineralwolle so auf, dass sie durch die Plasticnägel gegen Abrutschen gesichert ist.


Aufrichten: Geschoßhohe Teile kann man von Hand aufrichten. Bei höheren Teilen ist ein einfacher Heber 5 sinnvoll. Sein Haken greift an einem Aussteifungsbrett 2 an, das mit U-Winkeln an den Querbalken 4 anfasst.  Der Heber 5 muss etwas niedriger sein, als das Werkstück. Wenn genug Platz ist, kann man das Hub- und Fahrgerät nach Bild 2 mit einer Verlängerung versehen und einsetzen, wobei man es so vorwärstschiebt, dass es senkrecht bleibt. Ab etwa 70° Aufrichtung von Hand. 

Alufolien an der Dampfbremse  verstärken sie und mindern Strahlungsverluste.

Zur Berücksichtigung geometrischer Wärmebrücken wird die Dampfsperre im Kantenbereich

unmittelbar hinter der Trockenbauschicht verlegt. 

(Herkömmlich sind Innendämmungen problematisch, weil Innenwände und Geschossdecken mit der Tragwand verbunden sind und dadurch Wärmebrücken entstehen. Bei uns werden solche Wärmebrücken vermieden.)

Die Bemessungsnomogramme von Heft 220 DAStb erlauben Schlankheiten sk/d < 58. Das erlaubt 5m hohe tragende Außenwände und damit dreidimensionale Gestaltung des Innenraums als Wohnhalle.

Hinweis. In einer leichteren Form kann man die Außenwände auch als Fassadenteile zur Altbausanierung anwenden: Bis ca. 14m hohe in einer Feldfabrik gefertigte Teile werden mit Mobilkran an der Wand  befestigt. Das Verfahren arbeitet mit Mineralwolle und Dampfsperre. Es vermeidet die Nachteile heutiger Wärmedämmverbundsysteme.  

Herstellung.

Es ist klar, dass man die Betonteile nur liegend herstellen kann: Man legt gem. Bild 1a Hartschaumschichten 3 auf eine Unterlage, die Platz für die Rippen 1 frei lassen.

Die Rippen selbst trennt man durch Trennmittel von der Unterlage.

Aus technischen und optischen Gründen sollte eine Außenwand aus einem Stück bestehen. Dies erreicht man durch Teile, die zwei Geschosse hoch (5m) und bis 15 m lang sind. 

Zum Aufrichten braucht man ein spezielles Hubgerät.  Um nicht immer wieder Ausschalfristen abwarten zu müssen fertigt man alle Teile in einem Stapel und richtet sie in einem Zuge auf.

Das Hubgerät sowie flankierende Vorrichtungen und Verfahren sind der Gegenstand der Entwicklung.

Einfamilienhäuser.

Einzelhäuser, Doppel- und Reihenhäuser. 

Man kann  Einfamilienhäuser mit einem einzigen Gerät zur Aufrichtung von Wänden bauen.

 

Vorläufer sind handbetriebene Heber, die mit einem Flaschenzug arbeiten, dessen untere Rollen an mehreren Punkten einer liegend vor Ort gefertigten Wand angreifen. Mit mehreren Hebern kann man beliebig lange Wände aufrichten.

Wir haben damit eine Reihenhausanlage errichtet und genügend Erfahrungen mit dem Aufrichten von Wänden gesammelt.

Der Grundgedanke ist, die Baustelle zur Fertigteilfabrik zu machen. Man spart dadurch nicht nur die Fabrik, sondern auch den Straßentransport, der die Größe der Teile begrenzt. Die Heber bilden den Baukran. Sie wirken direkt am Hebeschwerpunkt.   Die beiden hier gezeigten Heber konnten 12 t schwere Wände aufrichten!

Mobilkrane, die mit Auslegung arbeiten müssen, sind da schnell am Ende ihrer Kräfte.

Die Heber haben keine Auslegung. Man muss sie an ihren jeweiligen Hebeschwerpunkt befördern. Die handbetriebenen Heber wiegen 40 kg, sind also leicht von Hand zu bewegen.

Weitergehende Überlegungen  Der Vorteil beliebiger Größe wird nicht voll genutzt: Man sollte auch zweigeschossige Teile heben können. Um die Biegemomente bei Heben klein zu halten muss die Kraft nicht an der Oberkante der Wand, sondern an optimierter innerer Stelle angreifen. Dabei verbietet sich Handbetrieb schon aus Sicherheitsgründen. Die Seiltechnik der Flaschenzüge erweist sich bei  rauem Baustellenbetrieb als problematisch.

Bild 2. Ein hydraulischer Wandheber.

Bild 2a.  Handelsübliche Teleskopzylinder für LKW-Kipper haben hinreichend Hubkraft. Addiert man zwei solche Heber erreicht man Hubhöhen über 5m.  Die Hubkraft beginnt  hier mit 38t und sinkt mit kleiner werdenden Querschnitt auf 10,9 t. Das reicht, um mit einem Heber alle Anwendungsfälle zu beherrschen. (Mehr in der Bildergalerie)

Bild 2b.  Kraft und Hubhöhe kosten natürlich Gewicht. Der Heber wiegt jetzt ca. 300 kg.             Man braucht ein handbetriebenes Hub- und Fahrgerät um ihn zum Einsatzort zu bringen.

Bild 2c. Die ganze Vorrichtung passt auf einen PKW-Anhänger. Sie ist nicht nur billiger als ein herkömmlicher Kran, sie muss auch nicht ständig anwesend sein: Die Fertigteile werden in einem Stapel am Boden hergestellt. Dann kommen die Aufrichter als fliegende Kolonne und fahren zur nächsten Baustelle weiter.     


Bauablauf.

Unsere Technologie ist industrielles Bauen auf der Baustelle.



Bild 3: Fertigteilstapel in Schnitt und Seitenansicht. (unterschiedliche Maßstäbe)

Zunächst macht man eine Bodenplatte nach Statik auf Frosttiefe. (Wo Drainage nötig ist im Innenbereich eine Unterlage aus Dränvlies und einer wasserdurchlässigen Schicht aus Einkornbeton mit Abflußrinnen. Zusätzlich Grundleitungen und Aussparungen für Versorgungsleitungen) Statt der gezeigten Punktfundamente alternativ durchgehendes Streifenfundament mit zusätzlichem Frostschutz.

Das ist unsere Fertigteilfabrik.

Darauf fertigt man die Außenwände und das Dachgeschoss.  Die Dachflächen sind Scheiben , die die Abtriebskräfte zu  Front- und Innenscheiben ableiten.

 Bild 4: Montage. Oben: Zunächst richtet man das Dachgeschoss in eine schräge Position auf und stützt es ab. Dann richtet man eine Stirnwand auf , verbindet sie mit dem Dachteil und steift mit Schrägstützen aus.



Unten: Dann werden beide Teile zusammen in die Endposition aufgerichtet und justiert.

Jetzt kann man die zweite Stirnwand aufrichten. Weitere Schrägstützen dienen als zusätzliche Sicherheit. Zuletzt richtet man die Seitenwände auf. (nicht gezeigt)
Durch die Betonbauweise benötigt man - anders als bei anderen Technologien - keinen Sockel oder Keller, der das Bauwerk vom Erdreich trennt. Man spart die hohen Kosten solcher Bauten.

Wo Erddruck berücksichtigt werden muss, verstärkt man den Betonteil nach Statik.

Nach Montage der Gebäudehülle kann der Bauherr in Eigenregie weiterarbeiten. Die Außenwände in UG und OG benötigen statisch keine Verbindung mit der EG-Decke.

Das macht die Innenaufteilung flexibel: Der Bauherr gewinnt die Freiheit, zunächst das Raumgefühl einer Wohnhalle zu genießen und Raumaufteilungen erst vorzunehmen, wenn bekannt ist, was man wirklich braucht. Ändern sich die Bedürfnisse, kann man nachbessern.

Bild 4a. Schema einer Wohnhalle.

Mit weniger Geld kann man mehr Wohnerlebnis schaffen.

 Bild 5. Natürlich kann man auch herkömmlich aufteilen.

links: Der Bautyp ist unten zwei Geschosse massiv, oben leicht. Das Dach ist beliebig, auch Satteldach.  Das Beispiel zeigt ein Doppelhaus auf einem 18m breiten Grundstück. Kein Keller, dafür AR in  der Garage, die nach BayBO 9m lang sein darf. Dämmung gegen Erdreich U<0,2 z.B. durch unter Estrich verlegbare mindestens 12 cm starke "Superdämmung" 024. Aus Kostengründen zweite Wahl.          Fundamente auf Frostiefe mit innerer Dämmung gegen Frostdurchgriff.

Mitte: Die unteren zwei Geschosse sind zunächst nicht aufgeteilt. (vgl. Fig. 1, 4)

Rechts: Das Dachgeschoss trägt OG-Decke und Dach. Es muss durch Querwände aufgeteilt sein, um machbare Spannweiten zu erzielen.   Holzwerkstoff und schubfeste Verbindung mit EG- und OG-Decke als Träger, sodass man unten ohne störende Stützen auskommt.




(Ein DG darf nur auf 2/3 der Grundfläche höher als 2,3m sein. Man erreicht dies, indem man einen Teil entsprechend niedrig macht. Wo nur E+D zugelassen sind, macht man aus dem unteren Geschoss  einen bewohnbaren Keller, indem man die Decke auf 1,2m über Null absenkt. )

Man erzielt mehrfache Zukunftssicherheit:

Bewohnbarkeit: Geringer Heizbedarf.

Finanziell:        Geringe Baukosten.

(Geringe Bau- und Heizkosten sowie niedrige Zinsen ermöglichen weitgehende Finanzierung allein durch Vermietung)

Ein etwa notwendiger Brandschutz im OG lässt sich mit Trockenbau oder massiv realisieren. Beton - Hohlsteinwände kann man mit Schraubverbindungen an die untere Wand anschließen.

Unkonventionelle Häuser.

Bild 6 .Die Betonbauweise macht auch schräge Außenwände möglich.    

Durch Begrünung kann man z.B. Ferienhäuser in grüne Hügel verwandeln.




Kosten

Wer ein Haus baut  wird sich immer über irgendetwas ärgern.

Das ist unvermeidlich und jeder, der gebaut hat, wird es bestätigen.

Das nachhaltigste Ärgernis sind hohe Kosten. Sie mindern Lebensstandard und Lebenssicherheit.  Schon mancher, der durch irgendwelche Schicksalsschläge Raten nicht mehr aufbringen konnte, hat alles verloren.

Die geringsten Kosten hat man, wenn man in Eigenregie arbeitet, teils mit professionellen Firmen, teils in Eigenarbeit.

EcoEFH ist hierfür besonders gut geeignet, weil es nicht nur an sich billiger ist, sondern auch, weil es weniger Facharbeiter benötigt. Nach Aufrichtung von Dach und Wänden hat man Trockenbauarbeiten unter Dach, die Bauherren in eigener Regie selbst ausführen oder ausführen lassen können.


DIN 276 unterscheidet Kostengruppen KG: 100 = Grundstück; 200=Herrichten und Erschließen; 300=Baukonstruktion; 400= Technische Anlagen; 500 = Außenanlagen; 600 = Ausstattung und Kunstwerke; 700 = Baunebenkosten.

Bauwerkskosten (BWK)  sind die Gruppen 300  +  400

Für Mehrfamilienhäuser, energiesparend, ökologisch kostet Gruppe 300    81,6%; Gruppe  400   18,4%  der BWK. Die anderen ab KG200 haben zusammen 25,8%.

EcoEFH liefert KG330 Außenwände mit 24,5% der BWK;  KG340 Innenwände mit13,1% der BWK und KG350 Geschossdecken mit 18,9 % der BWK, zusammen 56,5%.

Im folgenden wird herkömmlich und ecoEFH anhand der statistischen Kostenkennwerte nach BKI 2014 Teil 3 (Positionen) verglichen.

Systematik: Positionen aus BKI: z.B. 13/19 = LB013; Nr. 19

1. Außenwände. KG 330   d = ca. 40cm

Zeile   Herkömmlich von  mittel  bis               EcoEFH             von  mittel  bis

23/33 Innenputz          14  16  19               39/19 Trockenbau          32  34,5  39,5             

12/54 KS-Wand            58  64  74               39/61 Dämmung 220mm  16  18      18

23/64 WDVS 20cm 035      44                      13/112 Stahl 5kg             6     7,5  8,5

23/70 Armierungsputz        15                      13/17 Beton 15cm          21   25   35

23/75 Oberputz           12   15   16              13/59 Randsch.0,6*0,8m/m² 5  7    9

*** Stürze, Leib usw          10                       39/61 Dampfsp.                5   6   8

34/28 Anstrich außen    8   10   12                  34/26 Anstr. außen          8  10  12

34/21          innen         5   6    8                     34/31     innen          5     6    8    

                                                                    Aufrichten                      15

 U=0,16                  166  180  199  €/m²                    U<0,14   114   129    157

12/51 LHLZ 36,5cm       114                         Ersparnis  gegenüber:                            

Putz+Anstrich i + a         38                         herkömml. Passivwand: 50.-

U = 0,45                         152 €/m²                      LHLZ - Wand:   € 23.-

"Idealinvestition": Die Passivwand ist billiger als die einfache LHLZ-Wand. 



2. Innenwände KG 340 

herkömmlich             von  mittel  bis                                EcoEFH    von  mittel  bis

13/30Wand Stahlbeton   88   96  104                              13/17 Wand 21cm     30  35   48

12/15 KS-R 24cm           64   71   79                         13/22 Randsch.50%          4    6     9

                                                                             Trennmittel+Heberloch       3    3     3

Stahl                                   5                                                                               5

                                                                                                                                                                            Anheben,mont.          15

€/m²                                                                                                       57    64    80

            

                                                                                                                         Ersparnis   7 bis 34 €/m²


Geschossbau.

Bei Geschossbauten fertigt man die tragenden Teile eines Geschosses in einem Stapel. Die Außenwände können bereits Balkone oder andere dreidimensionale Elemente enthalten. Je nach Einbauhöhe  werden sie auf die Fundamente gestellt oder angehängt.

Man kann auch andere Fassadensysteme verwenden.

Bild 7.

a. Stapel bestehend aus Tragwänden, Geschossdecke, Treppenhaus- und Außenwänden. (von unten nach oben). Die als untere Schalung dienende Geschossdecke muss zusätzlich gestützt werden.

b. Hebezeug bestehend aus Hydraulikzylindern, an denen oben Verbindungen zur Decke angebracht sind. Der Fuß ist durch mindestens einen Haken verbunden.            d.Die Verbindungen reichen spinnenförmig von der Zylinderspitze zur Decke.       e.Man benötigt mindestens drei Hubzylinder sowie horizontale Führungen.               c.Die Verbindungen greifen mit Krallen in Aussparungen der Decke.

Montagevorgang. Man hebt die Decke etwas über die Endhöhe und sichert sie. Dann werden die Tragwände aufgerichtet, vermörtelt und  die Decke abgelassen. Die Aussparungen korrespondieren mit Verbindungselementen der Wände.

Jeder Zylinder hebt eine Fläche von 80 bis 100 m². Man kann jede Woche ein Geschoß bauen. Beim Heben hat der Beton bereits etwa das halbe Schwindmaß hinter sich. Dies erlaubt größere monolithische Teile, als bei Ortbeton.

zum Bautempo: Geschossdecken müssen beim Montieren besser ausgehärtet sein, als Wände. Das kann sich auf das Tempo negativ auswirken. Durch Wärmebehandlung kann man beschleunigen: Man betoniert die Wände auf einer ca. 5cm starken Schicht aus Hartschaum-Großteilen. (ca. 1,25m breit) Den Stoß deckt man durch vorgefertigte ca 3cm dicke Betonstreifen ab, die auch als Stahl-Abstandhalter dienen. Oben deckt man mit Hartschaum ab. Die Decke wird möglichst bald betoniert und gemeinsam mit der Wand abgedeckt.  Bei Lufttemperaturen über 0°C  dürften Temperaturen für schnelle Festigkeitsentwicklung des Betons nach DIN EN 13670 erreichbar sein.

Die Gebäudehöhe ist nicht beschränkt, da man die Tragwände beliebig dick und-oder durch Stützen in Ortbeton verstärken kann. 

Bild 8. Bei Gewerbebauten kann man ähnlich wie in Bild 5 zwei Geschossdecken schubfest mit der dazwischenliegenden Tragwand verbinden und auf diese Weise hohe Träger mit entsprechender Tragweite erzielen. Man erhält abwechselnd Groß- und Kleinraumbüros. Dies lässt sich auch so gestalten, dass sich beide Raumtypen im selben Geschoss befinden. Man kann das Bautempo  auf zwei Geschosse pro Woche erhöhen.

3. Baukosten Geschoßbau nach BKI 2014 

DIN 276 unterscheidet Kostengruppen KG: 100 = Grundstück; 200=Herrichten und Erschließen; 300=Baukonstruktion; 400= Technische Anlagen; 500 = Außenanlagen; 600 = Ausstattung und Kunstwerke; 700 = Baunebenkosten.

Bauwerkskosten (BWK)  sind die Gruppen 300  +  400

Für Mehrfamilienhäuser, energiesparend, ökologisch kostet Gruppe 300    81,6%; Gruppe  400   18,4%  der BWK. Die anderen ab KG200 haben zusammen 25,8%.

EcoEFH liefert KG330 Außenwände mit 24,5% der BWK;  KG340 Innenwände mit13,1% der BWK und KG350 Geschossdecken mit 18,9 % der BWK, zusammen 56,5%.

Im folgenden wird herkömmlich und ecoEFH anhand der statistischen Kostenkennwerte nach BKI 2014 Teil 3 (Positionen) verglichen.

Positionen aus BKI: z.B. 13/19 = LB013; Nr. 19

1. Außenwände. KG 330   d = ca. 40cm

Zeile   Herkömmlich von  mittel  bis               EcoEFH             von  mittel  bis

23/33 Innenputz          14  16  19               39/19 Trockenbau        32   34,5    39,5             

12/54 KS-Wand            58  64  74                39/61 Dämmung 220mm 16  18      18

23/64 WDVS 20cm 035      44                      13/112 Stahl 5kg             6     7,5  8,5

23/70 Armierungsputz        15                       13/17 Beton 15cm          21   25   35

23/75 Oberputz           12   15   16               13/59 Randsch.0,6*0,8m/m²5  7    9

*** Stürze, Leib usw          10                       39/61 Dampfsp.            5   6   8

34/28 Anstrich außen    8   10   12                  34/26 Anstr. außen          8    10    12

34/21          innen         5   6    8                     34/31     innen          5     6    8    

                                                                    Aufrichten                      15

 U=0,16                  166  180  199  €/m²                    U<0,14   114   129    157

12/51 LHLZ 36,5cm       114

Putz+Anstrich i + a         38

U = 0,45                         152 €/m²



2. Innenwände KG 340   ohne Stahl

herkömmlich         von  mittel  bis               EcoEFH             von  mittel  bis

13/30Wand Stahlbeton   88   96  104     13/19 Wand 20cm     35   41   44

                                                   13/22 Randsch.50%          4    6     9

                                                   Trennmittel+Heberloch       3    3     3

                                                              Stützjoch               3     3      3

                                                                Anheben,mont.          15

€/m²                    88  96   104                                              60    68    74


3. Geschoßdecke KG 350  (18,9% BWK)

herkömmlich         von  mittel  bis               EcoEFH            von  mittel  bis

13/73 Elementdecke  56   64   73          13/17 Beton 18cm          25  30  41

                                                                Trennm.                        3    

ohne Stahl                                                Ausp.schließen                2

                                                               Anheben+Mont.             15

€/m²    ohne Stahl   56  64   73                                               45     50    61

Bruttoersparnis €/m²:

Aussenwand      23.......51

Innenwand                28

Geschossdecke           14

Man kann auch mit herkömmlichen Filigrandecken arbeiten und nur Außen- und Innenwände mit EcoEFH.


4. Schluss.

Es wird eine Bauweise vorgestellt, die erhebliche Kostenvorteile bringt.

Darüberhinaus benötigt sie weniger qualifiziertes Personal und weniger Bauausrüstung der Unternehmen.

Der Innenausbau wird vereinfacht. Selbstbauer können einen größeren Teil der Arbeiten übernehmen und dadurch die Kosten weiter senken.

Die Betonoberfläche der Außenwände  ist unempfindlich gegen Erddruck. Man kann den Keller ebenso gut dämmen, wie den oberirdischen Teil des Gebäudes. 

Spechte werden nicht angelockt.

Anhang

1. Was bringt Passivhausdämmung ein?

Der vorgeschriebene Mindestwert ist ab 2016   U = 0,28 W/m²K.

Passivhausdämmung hat ca. 0,14; die Differenz ist 0,14 W/m²K

Nach EnEV kostet jedes W/K   66 kWh pro Jahr; Passivhausdämmung spart also 9,2 kWh pro m² und Jahr. Bei heutigen Energiepreisen von 6 C/kWh sind das € 0,55 pro Jahr, Tendenz steigend.

Bei einem Zinssatz von 3,5% würde dies einen Mehrpreis der Passivhauswand von      €16.-/m² rechtfertigen.  

Tatsächlich ist unsere Wand ca. € 50.-/m² billiger, als herkömmliche Außenwände.

(Ein Vergleich: 1 Hektar Bioenergiepflanzen, wie Pappeln oder spezielles Gras bringt die Energie von ca. 8000 Litern Heizöl, d.h. 8 kWh/m². Passivhausdämmung spart mit 9,2 kWh/m² mehr Energie ein, als die gleiche Fläche Bioenergiepflanzen einbringt. Sparen ist effizienter, als Erzeugen.  Man sieht aber ebenfalls, dass auch die sehr gute Passivhausdämmung immer noch mehr Energie kostet, als die gleiche Fläche Energiepflanzen bringt. Weitere Einsparungen kann nur die Verminderung der Außenflächen bringen. Stichwort: Kompaktheit 

2. Kosten der Firmenausrüstung.

Schalungen und Krane bilden für Baufirmen eine schwere finanzielle Belastung, wenn sie nicht in Betrieb sind. Personal kann man entlassen oder Kurzarbeit beantragen, Bauausrüstung kostet Zinsen und Lagerplatz.

Unsere Hebezeuge sind preiswert und nicht an die Baustelle gebunden. Als fliegende Kolonne kann die Bedienungsmannschaft simultan mehrere Baustellen bedienen; der Kapitaleinsatz sinkt entscheidend.

Die zusätzlichen Stützjoche von Fig. 7 und 8 benötigen Schwerlaststützen, die man bei nur gering variierenden Geschosshöhen aus Holz herstellen kann. 

Die entscheidend sinkenden Investitionen in die Bauausrüstung erlauben auch kleinen Firmen, sich an Großbaustellen zu beteiligen. 

3. Frischluftvorwärmung.

Man benötigt pro Person und Stunde ca. 20 m³ Frischluft, die erwärmt werden müssen. Bei sehr guter Wärmedämmung spielt die dafür benötigte Energie eine große Rolle.       

(1 m³ Luft/Stunde hat den Wärmeverlustwert 0,36W/K entsprechend ca 2,5m² Passiv-Wand. Dem steht die Körperwärme gegenüber. Bis zu einer Temperaturdifferenz von 14 K gleicht sich das aus. Z.B. innen 20°; außen 6°C)

Es liegt nahe, sie mit Hilfe eines Wärmetauschers WT an der Fortluft vorzuwärmen.

Die Praxis zeigt jedoch folgendes:

a. Unvermeidliche Undichtigkeiten, Stoßlüftung sowie gelegentliches Öffnen von Türen und Fenstern führen zu Falschluft, die vom WT nicht erfasst wird. Da Dichtungen durch Alterung schlechter werden, vergrößert sich der Falschluftanteil.

b. Bei Frost kann der WT einfrieren. Man muss die Frischluft z.B. in einer Erdstrecke vorwärmen. Dies verteuert den WT so, dass die Energieeinsparung zwar den Betrieb des WT finanzieren kann, nicht jedoch seine Baukosten.

c. Der WT benötigt Ventilatoren, die etwa 0,4 W/m² WF benötigen. Man braucht also Strom ausgerechnet im Winter , wo es kaum Solarstrom gibt.     Wenn Ventilatoren altern, werden sie laut.

4. Solarwärme.

EnEV sieht 3% bis 4 % der Wohnfläche als Solarenergienutzung vor. Die einfachsten Anlagen arbeiten mit Schwerkraft und werden z.B. in der Türkei sehr preiswert angeboten.                (Ein Reiseleiter sagte mir einmal, seine Anlage habe incl. Montage € 375.- gekostet.)                 Die Anpassung an Frostgefahr ist einfach.

Als Zukunftstechnologie z.B. auf flachen Dächern kann man Solarenergie mit Schwerkraftbetrieb in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) betreiben. Man bündelt mit Zylinderspiegeln ca. auf das zwanzigfache. Vorbemessungen ergeben, dass die Wärme mit geringer Temperaturspreizung abgeführt werden kann.( Reynoldszahlen im Blasiusbereich) Die höchsten fotovoltaisch im Labor erreichten Wirkungsgrade liegen z.Z. bei 30% (Theoretische Höchstgrenze über 60%). Die Nachführung ist eindimensional und muss genauer sein, als die bekannten Nachführungen. Gesamtwirkungsgrade von über 80% sind denkbar.

5. Grauwassernutzung.

Im Wohnungsbau lohnt sich das Sammeln von warmem Abwasser in einem Zwischenbehälter und Verwendung zur WC-Spülung.     Hauptnutzen ist die Wasserersparnis, Nebennutzen ist Wärmegewinn aus dem Abwasser und Vermeidung von Wärmeverlusten aus unerwünschter Erwärmung des WC-Spülwassers  auf Raumtemperatur.

6. Schuttbeton.

Insbesondere nach Katastrofen, aber auch allgemein zur Materialersparnis kann bei Wänden die Verwendung von nicht normengerechtem Beton aus Bauschutt oder verfestigten  Erden sinnvoll sein. Hierfür wurde eine Traverse entwickelt, die die Wand mit Hilfe ihres Eigengewichts so presst, dass die beim Aufrichten auftretenden Biegemomente überdrückt werden. Stahleinlagen z.B. gegen Erdbeben, wie sie im mediterranen Raum üblich sind, können mit bekannten Verfahren gegen Rost geschützt werden.

Shortened English Version

Energy saving Building with very large  concret-Sheets built in situ.

It is well known , that very high heat insulatioin is needed for heating or cooling of buildings.

We need so called passive-house - Quality U < 0,15 W/m²K

To become everywhere useful, this Quality should be cheaper, than normal Quality.

To reach further price reductions the method should be available not only for outer walls, but for the whole building.

This is my humble contribution to modern efficient  building technique. 

Fig. 1a. The outer shell has bearing parts 1 and stiffening parts 2.

b. Complete outer wall.                                    c. Bearing inner wall.

d. Inner wall with two Shells for double houses.  e. Inner wall with two Shells for row houses.

Building Physics: The wall has with DIN-Conditions (Inside 20°C; air moisture 50%; outside -10C; 80% until a size of 5cm concrete no dew point. (Moisture barrier 100m) With 8cm we will get 0,004 kg water per m². That is far smaller than  the allowed 0,5 kg.

Conventional inner heat insulation is problematic because of heat bridges. We avoid such bridges. 

Production.

It is clear, that you can produce the Sheets only lying. You put due to Fig. 1a rigid foam 3 on a surface, which lets room for the ribs 1. For the ribs itself you may use separating devices, for example  lime sludge or  plastics.

An outer wall of a house should consist of only one sheet. You reach that with  up to 15 * 5 m great sheets. All Sheets of a house should be produced in a staple and erected in one day.

The erecting device is the subject of my devellopment.

One Family Houses.

One Family houses may be produced  with only one wall erecting device. Multy storey buildings need also devices for ceilings.

Fig.2 Prototype of a wall erector. 

Fig. 2a. The complete equipment including current supply may be transported wth a Trailer.

Fig 2b. With a simple transporting device you may bring the erecting machine (weight ca. 250 kg) to its place of Action. You go with the Trailer to the edge of the building pit. Here the transporting device takes it.

Fig. 2c: The erecting device consists mainly of commercially available hydraulic telescopic cylinders.

Fig.2d The connection between the head of the erector to the sheet consists of comercially available elements. 

Building Procedure

Fig.3 On a flat ground you build the outer walls of concrete and the complete Roof.

Fig. 4.  Montage: First you bring the Roof into a sloping Position. Then you erect one end wall and connect the two Sheets bei diagonal elements.  Then both Sheets will be erected togetether. The last step is  erection of the side walls. (not shown)

 

Multy storey buildings.

Fig. 5.

a. Here the ground of a staple is the ceiling of a storey. The staple Contents bearing walls, then a large ceiling sheet . On the ceiling sheet the outer walls descripted above and stair Sheets. The upper Sheets may content three dimensional elements for example stairs, balkonies or solar collectors. 

c. Lifting procedure: First you lift the ceiling a little higher than the height of the storey. Then the bearing walls will be lifted and the ceiling will be lowered on the wall.

d. The connections  reach as  a spider to the ceiling sheet.

e. You need at least three erection elements for stability.

Each element may carry about 80 to 100 m² ceiling. You may build one storey in a week. You may  build any number of storeys.

Fig. 6. For Commercial buildings you may connect two ceilings with a bearing wall to  a high girder. You get alternating greater and smaller rooms which may be lokated at the same storey.  The tempo may be accelerated to two storeys in a week.

cost savings for multy storey buildings according to BKI

Outer walls     29%                   (7,1% of complete building costs)

Inner walls      38%                 (4,6%                "                      )

ceilings           30%                 (5,8%                "                     )

                                             17,7 %                                      

Summary.

High efficient method and machinery for the building of low energy  houses. Cost Reduction for the whole building according to the German Index of costs (BKI) 17%

Appendix.

1. What helps passive house quality?

In Germany the worst insulation will be beginnig in 2016   U = 0,28 W/m²K.

Passive house is 0,14; the Difference is 0,14 W/m²K

Due to EnEV each W/K   costs  in Germany 66 kWh per year; Passive house saves 9,2 kWh per m² and year. With energy prices 6 C/kWh that means € 0,55 per year, trend growing.

With interests 3,5% this would justify a higher Price of    €16.-/m² .  

In reality our Wall is ca. € 50.-/m²  cheaper.

(For comparisn: 1 Hektar Bioenergy plants bring the Energy of ca. 8000 Liter Oil, i.e. 8 kWh/m². Passive house quality saves with 9,2kWh/m²  more energy than the same surface of energy plants.  Saving is more efficient than producing.) 

2. Costs of equipment.

Formwork and cranes are a big financial load when they are not working. Personal may be dismissed, equipment costs interests and yards.

Our Equipment is cheap and can serve several building sites simultaneously. The costs of machinery sink decisive.  That enables small compoanies to participate at big projects.

6. Concret with rubble.

After catastrofs or generally for saving material it may be wise to build walls with concrete which is not due to the rules. For that purpose we constructed a traverse which overpresses the bending moments during the erection. Steel, for example against earth quakes, may be rost protected in well known manner .