Einfamilienhäuser (EFH)

Verfahren und Kosten bei EFH sollen genauer beschrieben werden, um auch weniger sachkundigen Bauherren die Einfachheit des Verfahrens zu zeigen.


Alternativen: Freistehendes Einzelhaus (EH), Doppelhaus (DH), Reihenhaus (RH)
Satteldach, Flachdach, Keller, Grauwassernutzung, Solaranlage.
Das Baukosteninformationszentrum Deutscher Architektenkammern veröffentlicht alljährlich statistische Kostenkennwerte nach DIN 276. (Baukostenindex BKI)
Für ein freistehendes 125-m^2-Haus ergibt sich für das Jahr 2006 (vgl. „Baukosten“ unten)



Baukosten pro Quadratmeter Wohnfläche:  EUR                         %
1 Nach BKI Energiesparhaus                         1330                         141
2 Nach BKI Einfacher Standard                        940                         100
3 Öko500 bei Vergabe                                        800                           85
4 Öko500 in Eigenregie                                     470*                          50
5 Zusatzkosten nach BKI im Mittel                   332                            35

(* Bestehend aus EUR 250.- für Material und EUR 220.- für Arbeit.)
Der BKI zeigt das ökologische Dilemma herkömmlichen Bauens: Das Energiesparhaus kostet rund EUR 400.-/m^2 bzw. EUR 50.000.- mehr, als einfacher Standard.
Dies ist zumindest unmittelbar unrentabel.
Energiesparen wird dadurch zu einer Sache von Idealisten mit entsprechend kleiner Marktnische.
Öko500 rentiert sich dagegen unmittelbar und hat damit die Chance zu allgemeiner Anwendung.


„Mein Heim, meine Burg“. Richtig gilt dies erst, wenn man keine Schulden mehr hat.
Unser Haus kann in zehn Jahren abgezahlt sein.
Man sollte es aber auch verkaufen können. Käufer von Häusern sehen natürlich auch darauf, was sie ein Neubau kosten würde. Sie werden unnütz hohe Preise nicht akzeptieren.
Öko500 sichert verlustfreien Verkauf.




Statische Vorbemessung für das o.g. 125-m^2-Haus, E+1, nicht unterkellert. 7*11m

1. Tragende Aussenwände . Kurzwandstücke 2 : 13*53 cm; Einzugsbereich 3,5m
Lasten: aus Dach 2 kN/m^2 ->3,5*1,5*2 = 10,5; Eigengewicht 29 -> Ned= -0,04MN
Windsog 0,8 kN/m^2 -> Med1 = 0,011 MNm
Tafel 11b:  = 140; Beton C30/37 ->fck=30; fcd=17; fyd=435 -> ed=-0,035; ed1=0,073
-> tot = 0,2 -> Astot = 5,2 cm^2

Die Aussenwände sind statisch zweigeschossig. Der Bauherr hat die Wahl, ob er eine EG-Decke einziehen will, oder ob er in einer Wohnhalle wohnen will, die er nach Bedarf mit Emporen ergänzt. Das bedeutet höhere Effizienz des Innenausbaus durch mehr Gestaltungsfreiheit. Wer einmal in einer Wohnhalle gewohnt hat, wird ihre Grosszügigkeit nicht mehr missen wollen. Weniger Aufwand kann mehr Wohnqualität sein.



Punktfundamente unter Kurzwänden: Last = 40kN + EG-Decke 13 +EG-Boden 5 + Eigengewicht 10 = 68 kN; Bodenbelastbarkeit 200/m^2 -> 0,6*0,6m auf Frosttiefe.

Mittenstützen. Einzugsbereich 3,5*4m: Dach + EG-Decke -> 63kN
Tragfähigkeit NHC24 (Tafel 9.20a Z2) 14*14cm -> 141 kN > 63
Fundament wie vor, 30 cm tief

Windkräfte auf Feld. (erhöhte Eckwerte durch erhöhtes p=0,8 berücksichtigt) Lit:S. 5.54 Stützungsart 2.2: ly =5; lx=3,8->mfy=0,3 kNm ; mfx=0,6; h=4cm ->As=0,6cm^2
Verwendet: d=1cm mit e=0,83m -> As =0,95cm^2 > 0,6
Schub am Auflager < 0,03 kN/cm^2 < 0,6
Die Felder tragen nur Eigengewicht und Windlast. Sie sind daher „nicht tragend“.

Fig. 11 Herstellung.

A: Sauberkeitsschicht im frostfreien Bereich und Punktfundamente auf Frosttiefe. Umlaufend Platz für Drainage.
B: Auf die Sauberkeitsschicht legt man zwei Lagen 5 cm starke Hartschaumplatten. Die untere Lage lässt Kurzwandstücke und umlaufende Rippen frei. Trennmittel: Folien, Schlämmkalk o.Ä. Die obere Lage lässt zusätzlich die Nebenrippen frei. Keine Trennmittel. Verbindung der Lagen mit Plasticnägeln. (sog. Christbäume) Fensteraussparungen mit Rahmen aus Dachlatten. Jetzt kann man Eisen einlegen, die Seitenschalungen anbringen und betonieren.



C: Die Wände sind hausgross. Sie werden in einem Stapel auf der Sauberkeitsschicht gefertigt. Sie liegen so, dass sie durch Aufrichten in die Endposition kommen. Dadurch ist ein Teil meist nicht die vollständige Unterlage für das nächste. Die Zwischenräume füllt man mit Hartschaum aus, der später bei der Bodendämmung eingesetzt wird.
D: Als Abschluss der Vorarbeiten stellt man auch das Dach her. Es erhält mindestens 30 cm Dämmung 040. Akustisch gesehen ist es ein Leichtdach mit federnd angehängter Innenschale. Eine Wand und ein Dachteil werden gemeinsam aufgerichtet. Die Dachteile montiert man mit Hilfe der „Wandreiter“.

Fig. 12. Liegende Herstellung des Dachs.
Das Dach ist akustisch zweischalig. Die obere Abdeckung 1 (z.B. 19mm V100-Platten und Bitumenabdichtung) liegt auf Längsbalken 2, die ihrerseits an Aussenwänden bzw. inneren Hauptbalken 3 befestigt sind. Abstandklötzchen 4 gewährleisten einen Abstand für Entlüftung. Vorgeschaltet: Schallabsorber 5. Wandseitig: Verbindung mit Stirnholz 20.

Die untere Schale 6 (z.B. GK) hängt an Dachlatten 7, die an den Balken 2 federnd befestigt sind. Dampfsperre hinter Installationsraum 10.
Zusätzlich Alufolie auf Lücke zwischen Dämmschichten. Wandseitig: Stirnholz 21.
Es ragt nach unten über und bildet Anschlag für Ständer.

Arbeitsablauf:
- Positionieren der Latten 7. Anbringen von Elt-Dosen an GK. Auflegen und Befestigen der GK-Platten. Die entstehenden Teile umdrehen und auf Abstandhölzer 11 legen. Überlaschen von Stössen.
- Elt-Rohre einlegen, Mineralwolle und Dampfsperre
- Befestigen der Stirnhölzer 21 ausserhalb der Dampfsperre
- Vorbereiten der Hauptbalken 3 durch Anbringen der Auflagerlatten 15 und Klötzchen4 Auflegen und befestigen an herausnehmbaren Klötzen.
- Vorbereiten der Stirnhölzer 20. Auflegen auf Montageklötze.
- Ablängen und Einsetzen der Balken 2. Befestigen.
- Verbinden von 9 und 2 durch Federelemente 17.
- Einbringen der Mineralwolle.
- Anbringen der Platten 1. Bitumenabdeckung.



Fig. 13. Montage.
a Zunächst werden die Wände aufgerichtet und miteinander verschraubt.
Dachteile richtet man zusammen mit Wänden auf.
Applikationen, z.B. Balkone, Erker, Dekore befestigt man vor dem Aufrichten.
b Das Dach kann aus einem oder mehreren Teilen bestehen. Es wird angehoben, gedreht und in die Endposition gezogen. Verschraubung mit den Wänden. Winddichte Ausschäumung der Fugen. Punktweise wärmebrückenfreie Auflagerung einer Kellerdecke auf den Wänden.
Eine Verbindung einer EG-Decke mit den Wänden ist statisch nicht nötig, da man sie auf den Ständern der EG-Wand auflegen kann.

Vorbemessung. Ständer NHC24 6*6cm: Tragfähigkeit bei lef/a=40: Nmax = 3,36 kN
Bei lef/a =30 (Einspannung) = 5,92 kN (Lit Tafel 9.20 a)


Fig. 14. Doppelhäuser, Reihenhäuser
Bei aneinandergereihten Häusern kommen Schall- und Brandschutz hinzu.
a In der hier gezeigten Variante besteht eine Haustrennwand aus zwei tragenden Betonteilen der Brandschutzklasse F90-A, die durch zweite Schalen der Klasse F30 ergänzt werden. Bei mehr als zweigeschossigen Häusern verbindet man Haustrennwand und Aussenwand durch ein leichtes Tragelement aus Holzwerkstoff, wo man das Dach auflegt und gegebenenfalls die EG-Decke anhängt.



Fig. 15. Details.
a: Haustrennwand. (z.B. nach BayBO). Innenschale des Dachs F90. Rauchdicht angebrachtes federndes Blech 1; bedämpfter Helmholtzresonator 2. In diesem Beispiel hat die Trennwand einen Versatz, um eine Grundstücksgrenze 3 durchlaufen zu lassen. Wo man darauf verzichten kann, können die Wandflächen durchlaufen.
b: Bei Häusern ohne Keller ist herkömmlich eine teure Frostschürze nötig. Diese kann hier entfallen. 1. Ende des frostgefährdeten Bereichs. 2 Sauberkeitsschicht. 3 Bodenbalken.
4 Aussenwand. 5 Schlussstein. 6 Ständer. 7 Kantholz. (Frostsichere Punktfundamente)

Vorbemessung Haustrennwand.
Brandschutz: 1. Schale Beton 13 cm DIN 4102-4; Tab.35 -> F90A
2. Schale Gipskarton Tab 49 ->F30B
Dämmschichtdicke 40mm Min.Wolle >1000°C; 30kg/m^3
Schallschutz: Betonschale 299kg/m^2 ->49dB (DIN 4109, Beiblatt 1 )
Vorsatzschale ohne Flankenübertragung Tab. 7, Zeile 2 -> 15 dB
Grundwert der Schalldämmung 64 dB; Vorhaltemass 2dB -> 62 dB
Vorgeschrieben 57 dB

Gestalterische Effizienz. Da man praktisch keine Baustelleneinrichtung und Organisation benötigt, kann man ohne finanzielle Nachteile RH – Zeilen individuell wachsen lassen.
Man kann so den Wünschen der verschiedenen Bauherren besser gerecht werden und vermeidet die bekannte Öde herkömmlicher RH – Siedlungen.
( Das zuletzt gebaute RH macht man mit leichten Teilen 3 winterfest.)

Weitere Ökotechnik.
Klemmt man Fenstervorhänge nachts unten fest, dass die Kaltluft nicht ausströmen kann, lassen sich die Fensterverluste stark vermindern. Weiter verbessern lässt sich dies, wenn der fensterseitige Vorhang alu-beschichtet ist. Er dient dann zugleich zum Hinausspiegeln unerwünschter Wärme im Sommer.

Grauwassernutzung. Sammelt man das relativ saubere Abwasser aus Dusche und Waschmaschine (Grauwasser), kann man das WC-Spülwasser sparen und Brauchwasser zu Lauwasser vorwärmen. (Zukünftig: Nutzung von Fäkalien statt kostenintensiver Entsorgung).

Mit den hochwärmedämmenden Aussenwänden erreicht man nicht nur Verminderung der Wärmeverluste. Der damit verbundene Wärmestau führt zu einer gleichmässigen Temperaturverteilung innerhalb des Hauses. Das sog. „indirekte Heizen“, also Wärmeerzeugung an nur einer Stelle und Wärmeverteilung über geöffnete Türen reicht aus. Die bei älteren Häusern gelegentlich auftretenden Schimmelschäden sind durch die hohe Wärmedämmung ausgeschlossen.
Kostspielige Wärmeverteilungsanlagen werden überflüssig.

Vorbemessung indirektes Heizen. Ein Raum habe 30m^2 Aussenflächen U=0,15
und 2,5 m^2 Fenster mit (nachts) U=0,8; Temperaturdifferenz 20K
-> Heizbedarf = 20*(30*0,15+2,5*0,8) = 130 W
Spez. Wärme von Luft = 1250 Ws/m^3K; thermische Strömungsgeschwindigkeit >0,2m/s;
Strömungsquerschnitt = 1/3einer Türfläche = 0,5m^2 -> Leistung = 0,5*0,2*1250 = 125 W/K. Die Temperatur des indirekt beheizten Raums liegt 130/125 = 1° unter der des beheizten Raums. ( praktisch nicht spürbar )

Vorbemessung Energieverbrauch nach Energieeinsparverordnung (EnEV)
Unser 125-m^2-Haus hat Ve = 424 m^3 umbauten Raum mit 20m^2 Fenstern UF=1,1 und g=0,5; U-Wand = U-Boden = 0,16; U-Dach = 0,14. Die vereinfachte Berechnung ergibt Wärmeverluste Hat = 90 W/K zuz. Hv = 69 W/K für Lüftung bei nachgewiesener Abdichtung Daraus ergibt sich qh = 51 kWh/m^2. Der Gesamtverbrauch ist nach Abzug von Einstrahlungsgewinnen durch Fenster und internen Quellen:
Qh = 6868 kWh, davon 4556 kWh für Lüftung.
Im Energiepass nach EnEV 2007 käme man auf einen Vergleichswert von 60% des Referenzwerts.

Vorbemessung Lüftung. Errechnet man aus dem Lüftungswert nach EnEV die stündliche Frischluftmenge ergibt sich: 69 * 3600 /1250 = 199 m^3/h.
Die biologisch benötigte Luftmenge ergibt sich daraus, dass der CO2-Gehalt der Luft unter 0,15% bleiben sollte. DIN 1946 gibt pro Person 20 m^3/h an bzw. für Wohnungen mit max. 6 Personen 120 m^3/h. Der höhere Wert von EnEV dürfte weitere Luftverschmutzungen, z.B. Rauchen oder energieverschwendendes Kochen berücksichtigen.
Es liegt nahe, die Lüftungsverluste durch Wärmetauscher zu verringern. Ihre Wirksamkeit wird jedoch durch die unbekannte Falschluftmenge verringert. Die Lüftungsverluste von EnEV beziehen sich ausdrücklich auf abgedichtete Wohnungen, sonst sind sie 20% höher.
Es sieht so aus, dass WT die Lüftungsverluste nicht entscheidend vermindern können.

Überlegungen zur Heizung.
Bei grösseren Wohnanlagen sind Blockheizkraftwerke (BHKW) sinnvoll. Holz und andere Biomasse wird man dort als Holzgas bzw. Biogas in Zukunft zur Stützung heranziehen und dies anlagetechnisch vorbereiten. Solartechnik ist dann Fotovoltaik, die man auch in Kraft-Wärmekopplung betreiben kann, bzw. Luft - Solarheizung.
Bei Einfamilienhäusern lohnt sich das nicht. Der geringe Heizbedarf lohnt aber auch nicht die Kosten für automatische Heizungsanlagen (Pellets, Gas, Öl) zumal deren Preise unkontrollierbar steigen.
Bei einem 30-m^2 Heizkollektor und Anpassung des Lüftungsbedarfs an die niedrigeren Werte der DIN 1946 beträgt die erforderliche Restheizung ca. 2500 kWh/Jahr. Es ist sinnvoll, einen Holzofen zu betreiben, der bei längeren sonnenlosen Perioden das Haus, den Solarwasserspeicher und über einen Ventilator auch den Solarheizspeicher aufheizt.
Die Heizung läuft dann halbautomatisch: Solarwärme automatisch, Holzheizung mit mehrtägigen Abständen zur Auffüllung der Speicher.
Wassererwärmung geschieht am effizientesten mit drucklosen Schwerkraftsystemen, wie sie in Mittelmeerländern üblich sind. Im Winter entleert man die Kollektoren.
Nur gelegentlich wird man Lauwasser elektrisch erwärmen müssen.
(Holzbedarf: 1 Ster Holz mit 75% Wirkungsgrad  1300 kWh)
Ähnlich wie beim Bauverfahren wird auch bei der Heizung höchste Effizienz durch Einfachheit erreicht.

Fig. 16 Solarheizung im Eigenbau.
Wegen der Frostgefahr ist Luft der geeignete Wärmeträger. Sie eignet sich besonders für den Eigenbau, da sie unempfindlich gegen Imperfektionen ist.



a Der Kollektor 4 besteht aus einfacher Verglasung mit dahinterliegender rauer Absorberfläche, z.B. Heraklith. (Die Luftströme müssen turbulent sein) Er bildet die Südwand und wird über sie hinaus vergrössert. Die Neigung beträgt aus praktischen Gründen 75° bis 90°. Der Kollektor sollte mindestens 20 m^2 gross sein. (weniger lohnt den Aufwand nicht) Im sommerlichen Leerlauf wird er entlüftet.
(Möglichkeit: Die oben ausströmende Warmluft kann für den Betrieb einer solaren Darre verwendet werden. Da in Zukunft auch Holz knapp wird, kann man alle vorkommenden Biomassen zu torfartigen "Briketts" pressen und hier trocknen)
b Der Pufferspeicher muss möglichst gross sein. Er wird über der Bodendämmung eingerichtet und besteht aus Wannen 7, deren Wände 8 aus Beton durch Teichfolie abgedichtet sind.
Zwischen den Wannen befinden sich Luftkanäle 9. Ein Ventilator 10 bläst die im Kollektor erwärmte Luft durch diese Kanäle.
Die Wärmeabgabe geschieht teils direkt an den Fussboden (vgl. Vorb. unten), teils schwerkraftgetrieben durch Luftkanäle 12, die man einzeln für jedes Zimmer einrichten kann.
Vorbemessung: Überschlägige Berechnung und Preisanfrage ergaben für den Ventilator ca: Leistung 300 W; Kosten EUR 350.

Masse: Als Einfamilienhaus ist unser Haus ein Leichtbau, da die Betonteile nicht zur Temperaturstabilisierung beitragen. Bei DH kommt die Masse einer halben Trennwand, bei RH die einer ganzen Trennwand hinzu. Masse ist in Übergangszeiten nützlich, um Tageswärme für die Nacht zu speichern. Sie ist im Winter schädlich, da sie Einsparungen durch Temperaturabsenkung behindert. Ohne Berechnungen kann man sich kein Bild machen. Vorbemessung: Das Haus verliert durch Wände, Dach, Fenster und Lüftung die Leistung
H= 90 W/K. Die wirksame Masse beträgt ca: EH: Wände, Decken GK 12,5mm, Böden Spanplatte 21mm =>6600 kg; DH = 17000kg; RH = 27 000 kg
Spezifische Wärme ca. 1000 Ws/kgK
EH DH RH
=>Wärmekapazität C (kWh/K)=                                          1,8                 4,7                 7,2
Zeitkonstante T = C/H (Stunden h)                                    20                  50                   80
Temperaturrückgang in 12 h bei Temp.-Diff. = 10K     4,5°                 2,1°                 1,4°
Im Winter Temperaturdifferenz =20K                               9°                   4,2°                  2,8°

Vorbemessung direkte Wärmeabgabe aus Heizspeicher: Abgabefläche 60m^2;  Dämmung 5cm PSE 15  = 0,04 => Abgabe = 60*0,04 / 0,05 = 48 W/K, d.h. der Heizspeicher kann beliebig aufgeladen werden.
Dies nützt nur vor Beginn der Heizperiode, wo es Wärmeüberschüsse gibt.
Die Stärke der Dämmung muss man anhand von Kollektorgrösse und Klimadaten optimieren.
(Mit einem 60-m^3-Speicher und sparsamen Betrieb kann man ganz ohne Zusatzheizung auskommen. "Passivhaus")