Das Passivhaus

Die Funktionsweise eines Passivhauses

Hausverstand.com projektieren in Österreich und Deutschland „Wohngebäude“  in Passivhausqualität und führen nachhaltige Sanierungen in Richtung Passivhaus durch. In der (u.A.) Abbildung sind Funktionsweise und Konstruktionsmerkmale eines typischen Passivhauses schematisch dargestellt. Die Funktionsweise eines Passivhauses ist im Prinzip einfach zu erklären. Aufgrund einer sehr gut wärmegedämmten Außenhülle kann auf eine konventionelle Heizungsanlage verzichtet werden. Der Heizenergiebedarf kann durch die Abwärme der Bewohner und der technischen Geräten sowie über die einstrahlende  Sonnenenergie weitestgehend gedeckt werden. Der Restheizenergiebedarf wird durch eine Wohnraumlüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und Zuluftnachheizung zugeführt. Das Ergebnis ist eine hohe Behaglichkeit bei gleichzeitig verschwindend niedrigem Heizenergieverbrauch. Auch bei Umbauten oder Sanierungen kann Passivhausqualität erreicht werden.

• Behaglichkeit durch konstante Innentemperaturen

Die wesentliche und besondere Eigenschaft eines Passivhauses ist die konstante Innentemperatur. Das gilt sowohl über das Jahr gesehen als auch über einen Tag sowie für einzelne Räume. Die Oberflächen innerhalb des Hauses fühlen sich niemals kalt an, alle Wände und Böden haben dieselbe Temperatur, dies gilt ebenfalls für den Keller, wenn er innerhalb der thermischen Hülle liegt. Es gibt keine unbehaglich kalten Außenwände oder Fußböden, Schimmelbildung ist niemals ein Problem. Die so genannten Warmfenster strahlen nicht kalt ab, sondern gewährleisten ein hohes Maß an Behaglichkeit – auch direkt vor den Fenstern. Es gibt kein unangenehmes Temperaturgefälle von der Verglasung zum Rauminneren hin. Im Sommer sorgen die Wärmedämmung und der Erdwärmetauscher dafür, dass das Gebäude relativ kühl bleibt.

• Niedrigenergiehaus oder Passivhaus?

Die Haustechnik bei einem Passivhaus (Lüftung + Wärmepumpe) ist ungefähr gleich teuer wie bei einem konventionellen Haus ohne Lüftung (Heizkörper + Heizung). Die Baukosten erhöhen sich effektiv um den Betrag, den die bessere Wärmedämmung kostet (Fenster, Isolation), erfahrungsgemäß um etwa 8%. Die CEPHEUS-Studie kommt zu dem Schluß, dass die kapitilisierten Gesamtkosten über 30 Jahre bei einem Passivhaus nicht höher sind als bei einem konventionellen Neubau (den ab dem ersten Tag höheren Kapitalkosten stehen die ab dem ersten Tag niedrigeren Energiekosten gegenüber). Unterm Strich bleiben der Vorteil der höheren Wohnqualität durch die Lüftung und die Sicherheit gegenüber zukünftigen Energiepreiserhöhungen. Die Außenwände von Neubauten sind prinzipiell wenig luftdurchlässig. Um Probleme mit zu hoher Luftfeuchtigkeit (wie z.B. Schimmel) zu vermeiden sollten Lüftungsanlagen eingebaut werden, in Niedrigenergiehäusern sind Abluftanlagen fast schon selbstverständlich geworden. Gleichzeitig ist eine gute Wärmedämmung wünschenswert, um die Energiekosten niedrig zu halten. Bei einem Passivhaus wird die Wärmedämmung so ausgelegt, dass die Lüftung als Heizung ausreicht. Dadurch wird die konventionelle Heizung (und die damit verbundenen Anschaffungskosten) überflüssig. Die Passivhaus-Norm ist gerade auf diesen Punkt hin ausgerichtet. Die durch Luft übertragbare Wärmemenge ist begrenzt (oberhalb einer gewissen Temperatur setzt Staubverschwelung ein, die Luftmenge sollte nicht zu hoch gewählt werden um Probleme mit zu niedriger relativer Luftfeuchte zu vermeiden). Die Wärmedämmung muss so ausgelegt werden, dass diese maximale Wärmemenge am kältesten Tag ausreicht, um die Innentemperatur auf 20°C zu halten. In Deutschland und Österreich ergibt sich aus diesen Randbedingungen der durchschnittliche Heizenergiebedarf von 15 kWh/(m2a).

• Der Passivhaus-Energiestandard

ist eine Weiterentwicklung des Standards für Niedrigenergiehäuser. Nach dieser vom Passivhaus-Institut Darmstadt entwickelten Definition muss ein Passivhaus folgende Kriterien erfüllen:

• Jahresheizwärmebedarf < 15 kWh/(m²a)
• Heizlast < 10 W/m² – Luftdichtigkeit n50 < 0,60/h
• Primärenergiebedarf < 120 kWh/(m²a) (inkl. aller elektrischen Verbraucher)

Die bedeutendste Einsparung im Vergleich zum konventionellen Wohnungsbau wird beim Heizenergiebedarf mit höchstens 15 kWh/(m²a) erzielt. Dies entspricht etwa 1,5 Liter Heizöl pro Quadratmeter Wohnfläche im Jahr.

• Wärmedämmung, kompakte Bauweise, Warmfenster

Der Schwerpunkt bei der Energieeinsparung im Passivhaus ist die Minimierung der Energieverluste durch Transmission und Lüftung. Dies wird erreicht durch eine gute Wärmedämmung aller Umfassungsflächen (Dach, Kellerwände, Fundamente, Fenster) und eine möglichst dichte Gebäudehülle. Bei allen Öffnungen und Durchbrüchen muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass keine Wärmebrücken oder Undichtigkeiten entstehen. Eine kompakte Bauweise hilft, ein günstiges Verhältnis von Volumen zu Oberfläche zu erreichen. Die sogenannten Warmfenster sind dreifach verglast und mit Spezialgas gefüllt. Obwohl derartige Fenster immer noch einen schlechteren Wärmedämmwert aufweisen als gut gedämmte Wände, sorgen Verglasungen in der richtigen Lage selbst im Winter für solare Energiegewinne und eine insgesamt positive Energiebilanz.

• Kontrollierte Wohnungslüftung

Die kontrollierte Wohnungslüftung erfüllt in einem Passivhaus zwei Funktionen: Sie sorgt für eine gute Luftqualität und übernimmt gleichzeitig im Winter die Funktion der Heizung. Die Anlagen arbeiten mit einem im Vergleich zu Klimaanlagen geringen Luftdurchsatz, deswegen können sie normalerweise so ausgelegt werden, dass keine Zugluft wahrnehmbar ist. Das Herzstück der passiven Wärmegewinnung ist ein Gegenstrom-Wärmeüberträger. Die Abluft gibt darin etwa 80-95% ihrer Wärme an die Zuluft ab. Im normalen Betrieb (ohne aktive Heizung) verbraucht die Anlage ca. 40 – 50 Watt (für ein Einfamilienhaus). Zur Verbesserung des Wirkungsgrades wird oft ein Erdwärmetauscher eingesetzt. Hierzu wird eine Rohrschlange im Erdreich verlegt, die die Zuluft im Winter vorwärmt und im Sommer vorkühlt. Auf die passiven Komponenten folgen aktive, welche die Zuluft bei Bedarf weiter erwärmen, dabei aber Energie verbrauchen. Grundsätzlich kann in einem Passivhaus jede beliebige Wärmequelle verwendet werden (z.B. Fernwärme, Erdgas, Holz..). Am häufigsten kommen Wärmepumpen zum Einsatz, welche der Abluft Wärme entziehen, und der Zuluft zuführen. Diese Aggregate sind den Kompressionskältemaschinen aus Kühlschränken sehr ähnlich, nur soll im Passivhaus eine höhere Innentemperatur gegenüber der kälteren Umwelt erreicht werden. Bauform, Betriebsart und Wartungsaufwand sind durchaus vergleichbar. Häufig wird die Wärmepumpe mit der Warmwasserbereitung in einem Kompaktaggregat kombiniert, manche Geräte bieten noch eine aktive Klimaanlage geringer Leistung (indem die Wärmepumpe rückwärts betrieben wird). Es gibt inzwischen eine vielfältige Auswahl von verschiedenen Herstellern.

• Sonnenkollektoren und alternative Heizungskonzepte

Eine weitere passive Wärmequelle, die in Passivhäusern bei entsprechendem Warmwasserbedarf Sinn macht, sind Sonnenkollektoren. Der geringe Wärmebedarf eines Passivhauses kann prinzipiell durch beliebige Quellen bereitgestellt werden (z.B. Erdgasheizung, Fernwärme oder Kaminofen). Unabhängig von der Wahl der Heizmethode ist der Aufwand wegen der sehr geringen erforderlichen Leistung viel kleiner als bei anderen Gebäuden (für ein Einfamilienhaus wird in der Regel ein Maximum von 6 kW installiert, tatsächlich benötigt werden weniger als 2 kW). Heizkörper oder sonstige Heizflächen sind nicht notwendig.

• Kosten

Die Auswertungen gebauter Passivhausprojekte zeigen, dass die Herstellung heute im Mittel etwa 8% teurer als ein konventionell gebautes Haus ist. Wie bei allen Neubauten gibt es ein breites Kostenspektrum.

• Mehrkosten beim Passivhaus

Besonders gute Wärmedämmung – Materialkosten für den Dämmstoff (nach Volumen)

• Lüftungstechnik mit Wärmerückgewinnung
• Sehr hoch dämmende Fenster mit Dreifach-Wärmeschutzverglasung
• Aufwändigere Detaillösungen für die Abdichtung (luftdichte Hülle notwendig)

In manchen Fällen Aufwand bei Sonderlösungen (beispielsweise für eine Katzenklappe)

• Minderkosten beim Passivhaus

Kaminzüge nicht notwendig (bei Wärmepumpe) keine Heizkörper, Wand- oder Fußbodenheizung und dazu zugehörige Technik

• Eigener Heiz- oder Brennstofflagerraum nicht notwendig
• Geringere Unterhaltungskosten gegenüber konventioneller Heizung, keine Kaminkehrerkosten
• Unterhaltungskosten

Da im Normalfall als Heizung eine Wärmepumpe zum Einsatz kommt, die Strom verbraucht, wird der Strombedarf insgesamt höher. Dafür fallen keine gesonderten Heizungskosten an. Die Wärmepumpen wandeln 1 kWh elektrische Energie in etwa 3 kWh Heizleistung um. Der gesamte Stromverbrauch (Warmwasser, Licht, Heizung etc.) eines Passiv-Einfamilienhauses mit 160 m2 Gesamtfläche kann mit etwa 6400 kWh im Jahr angenommen werden. Etwa jeweils die Hälfte davon ist Wärmebedarf (Heizung/Warmwasser) und sonstiger Verbrauch (Licht/Küchengeräte etc.). Der Wartungsaufwand für die Haustechnik entspricht dem eines normalen Wohnhauses.

• Förderungen

In Österreich und Deutschland wird der Bau von Passivhäusern staatlich gefördert. In Österreich werden Passivhäuser welche alle Bestimmungen erfüllen mit bis zu 10% der Baukosten gefördert. In Deutschland vergibt die Kreditanstalt für Wiederaufbau zinsvergünstigte Darlehen. Darüber hinaus gibt es in vielen Bundesländern regionale Förderprogramme.

Die Geschichte des Passivhauses

Das erste Passivhaus in Deutschland wurde 1991 in Darmstadt-Kranichstein von Dr. Wolfgang Feist gebaut. Der Heizenergieverbrauch der vier Reihenhauseinheiten beträgt durchschnittlich 10 kWh/m2a und ist seitdem konstant geblieben. Das erste freistehende Passiv-Wohnhaus wurde von oehler faigle archkom 1998 in Bretten gebaut. Das erste deutsche Mehrfamilien-Passivhaus befindet sich seit 1999 in Freiburg, Stadtteil Vauban. Es folgten ganze Passivhaussiedlungen in Wiesbaden (21 Häuser), Hannover-Kronsberg (32 Häuser) und Stuttgart (52 Häuser) und in den Jahren 1999 – 2001 wurden im Rahmen von CEPHEUS weitere 221 Wohneinheiten in 5 EU-Ländern (D-S-F-CH-A) an 14 Standorten errichtet – alle mit intensiven Messprogrammen, welche die vollständige Erfüllung der Erwartungen bestätigen. Das zur Zeit weltgrößte Passiv-Bürogebäude Energon wurde 2002 in Ulm errichtet. Das erste Passivhaus in den USA wurde 2006 in Bemidji, Minnesota für das „Deutsch- als-Fremdsprache-Programm Waldsee“ gebaut. Das Projekt in Waldsee wurde mit Hilfe der Deutschen Bundesstiftung Umwelt und mehreren deutschen Firmen finanziert. Inzwischen sind unzählige Passivhäuser in Deutschland (über 8.000)  und in Österreich (über 2.500), sowie der Schweiz und in Italien (Südtirol) bewohnt, davon mehrere Großsiedlungen, in denen der niedrige Verbrauch und die gute Behaglichkeit durch wissenschaftliche Begleitstudien bestätigt wurde (CEPHEUS). Es gibt Passivhäuser als Massiv-, Holz– und in Schalungstechnikbauweise. Wir bevorzugen in jedem Fall eine ökologische Bauweise. Inzwischen wurden auch Bürogebäude, Heime, Schulen, Turnhallen und sogar Industriegebäude im Passivhausstandard gebaut. In jüngster Zeit gibt es zunehmend Bestrebungen auch ältere Gebäude auf Passivhausstandard umzurüsten. Wir haben uns darauf spezialisiert. Im Wesentlichen gelten dabei die gleichen Voraussetzungen wie beim Neubau, allerdings ist die planerische und handwerkliche Umsetzung ungleich aufwändiger. DI Winfried Schuh