Passivhaus

Dieser Artikel oder Abschnitt bedarf einer Überarbeitung. Näheres ist auf der Diskussionsseite angegeben. Hilf bitte mit, ihn zu verbessern, und entferne anschließend diese Markierung.

Der Begriff Passivhaus beschreibt einen bestimmten Energiestandard eines Gebäudes. Die präzise Definition lautet:
"Ein Passivhaus ist ein Gebäude, in welchem die thermische Behaglichkeit (ISO 7730) allein durch Nachheizen oder Nachkühlen des Frischluftvolumenstroms, der für ausreichende Luftqualität (DIN 1946) erforderlich ist, gewährleistet werden kann - ohne dazu zusätzlich Umluft zu verwenden."

Ein Passivhaus ist so gut wärmegedämmt, dass es keine Heizungsanlage im herkömmlichen Sinn mehr benötigt. Der Heizenergiebedarf wird zu großen Teilen aus Wärmegewinnen durch Sonneneinstrahlung, der Abwärme von Personen und technischen Geräten gedeckt. Der verbleibende Heizenergiebedarf kann durch eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit Zuluftnachheizung erfolgen. Das Ergebnis ist ein hoher Wohnkomfort gekoppelt mit einem niedrigen Energieverbrauch. Die Bauweise ist nicht auf bestimmte Gebäudetypen beschränkt, es gibt z.B. auch Umbauten und Sanierungen, bei denen der Passivhausstandard erreicht wurde.

Passivhaus-Energiestandard

Die genauen Anforderungen an ein Passivhaus sind im Passivhaus-Energiestandard beschrieben. Dieser ist die 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 umgerechnet etwa 1,5 Liter Heizöl pro Quadratmeter Wohnfläche im Jahr.

Abb.1 Schematischer Aufbau Passivhaus

Funktionsprinzip

Ein typisches Passivhaus verfügt über die im Abbildung 1 dargestellten Konstruktionsmerkmale. Abweichungen sind an praktisch jedem Punkt möglich, die dargestellte Form ist jedoch die häufigste.

Wärmedämmung

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), eine weitgehend dichte Gebäudehülle und eine kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung aus der Abluft. Bei allen Öffnungen und Durchbrüchen muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass keine Wärmebrücken oder Undichtigkeiten entstehen. Dies gilt insbesondere auch bei den Anschlüssen zwischen beheizten und unbeheizten Bauteilen. Diese müssen thermisch getrennt ausgeführt werden. Eine kompakte Bauweise hilft, ein günstiges Verhältnis von Volumen zu Oberfläche zu erreichen. Die Fenster sind dreifach verglast, haben selektive Schichten zu jedem Scheibenzwischenraum und sind mit dem Edelgas Argon oder Krypton gefüllt. Obwohl derartige Fenster immer einen schlechteren Wärmedämmwert aufweisen als gut wärmegedämmte Wände, sorgt doch ein wenig verschattetes Südfenster dieser Qualität durch solare Energiegewinne selbst im Winter für eine positive Energiebilanz.

Lüftung

Zur Minimierung der Lüftungswärmeverluste benötigen Passivhäuser eine kontrollierte Wohnraumlüftung. Diese sorgt für einen notwendigen Luftaustausch, bei dem etwa alle 3 bis 4 Stunden die Luft im Haus ausgetauscht wird. Bei diesen geringen Luftaustauschmengen sind weder Luftbewegung, Zugluft oder Geräusche wahrnehmbar. Die frische Zuluft den Wohn- und Schlafräumen zugeführt, gelangt von dort über Überstromöffnungen durch die Flure oder Leitungskanäle in Küchen und Bäder, aus denen dann die Luft wieder abgeführt wird.

Passiv

Das Herzstück der Wärmerückgewinnung ist ein Gegenstrom-Wärmeübertrager. 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 Luftvorwärmung wird oft ein Erdwärmetauscher vorgeschaltet. Hierzu wird ein Rohr unterirdisch verlegt, das die Zuluft im Winter vorwärmt und im Sommer vorkühlt. Damit kann ohne zusätzliche Vorheizung Kondensatbildung in der Wärmerückgewinnung vermindert werden. Auch hydraulische Erdwärmetauscher haben sich gut bewährt.

Aktiv

Die sehr geringe Heizlast eines Passivhauses erlaubt eine Beheizung ausschließlich über die Lüftungsanlage. Dies erfolgt häufig über einen Wasser-Luft-Wärmeüberträger oder die direkt integrierte Wärmepumpe.

Heizung

Ein großer Teil des Heizwärmebedarfes wird in Passivhäusern immer über innere Gewinne, die Abwärme von Personen und Geräten und über solare Gewinne (Wärmeeintrag über die Fenster) gedeckt.

Der geringe Restwärmebedarf kann prinzipiell durch beliebige Quellen bereitgestellt werden (z.B. Erdgasheizung, Fernwärme, thermische Solaranlage oder Pelletofen). Die benötigte Heizleistung ist mit höchstens 10 Watt / m² sehr gering. Die erforderliche Leistung des Wärmeerzeugers bemisst sich dagegen am Warmwasserenergiebedarf der Bewohner, der in einem Passivhaus anteilig größer ist als der Heizenergiebedarf.

Wohngefühl

konstante Innentemperatur

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 Innentemperatur ändert sich nur sehr langsam - bei ausgeschalteter Heizung sinkt im Passivhaus um weniger als 0,5 °C am Tag (im Winter, wenn keine Sonne scheint). Alle Wände und Böden haben dieselbe Temperatur, dies gilt ebenfalls für den Keller, wenn er innerhalb der thermischen Hülle liegt. Es gibt keine "kalten" Außenwände oder Fußböden, Schimmelbildung ist dadurch ausgeschlossen. Im Sommer sorgen sowohl die Wärmedämmung als auch ein möglicherweise vorhandener Erdwärmeübertrager dafür, dass das Gebäude angenehm kühl bleibt, und somit keine Klimaanlage notwendig ist.

Lüftung

Die kontrollierte Wohnungslüftung eines Passivhauses nimmt, wie beschrieben, zwei Aufgaben wahr: sie stellt eine gute Luftqualität sicher und übernimmt die Funktion einer Heizung. Die Raumluftqualität wird im Vergleich zu konventionellen Wohnungen erheblich verbessert, verbrauchte Luft, Gerüche, Schadstoffe (Wohngifte) usw. stetig abgeführt. Ein zusätzliches Lüften ist möglich, aber im Grunde nicht notwendig.

Die zu beobachtende niedrige relative Luftfeuchte besonders bei niedrigen Außentemperaturen im Winter kann durch eine Reduzierung der Luftwechselrate angehoben werden, es werden auch Geräte mit einer integrierter Feuchterückgewinnung angeboten. ^[1].

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 für Warmwasser und 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 je nach Bauart in etwa 2,3 - 4,7 kWh Heizleistung um. Die Leistungsrate wird als COP in den Anlagenbeschreibungen ausgewiesen. Der gesamte Stromverbrauch (Warmwasser, Licht, Heizung etc.) eines Passiv-Einfamilienhauses mit 160 m² Gesamtfläche kann mit etwa 6400 kWh im Jahr angenommen werden ^[2]. 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.

Förderung

In Deutschland werden Passivhäuser durch ein zinsvergünstigtes Darlehen der Kreditanstalt für Wiederaufbau gefördert. Darüber hinaus gibt es in vielen Bundesländern regionale Förderprogramme. In Österreich werden Passivhäuser welche alle Bestimmungen erfüllen mit bis zu 10% der Baukosten gefördert. Das Land Tirol fördert Passivhäuser im zuge der Wohnbauförderung mit einer Zusatzförderung für energiesparende Bauweise mit 14 Punkten. Die Förderungshöhe eines Punktes ergibt sich aus der förderbaren Wohnnutzfläche (m²) X € 8,--. Beispiel: Förderungswerber Fam. mit 4 Personen, maximale geförderte WohnNFL 110 m² x 8,-- ist € 880,-- pro Punkt X 14 Punkte = € 12.320,-- Zusatzförderung (Stand Juni 2007).(energie-tirol.at)

Vergleich

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 kaptialisierten Gesamtkosten über 30 Jahre bei einem Passivhaus nicht höher sind als bei einem konventionellen Neubau^[3] (den ab dem ersten Tag höheren Kapitalkosten stehen die ab dem ersten Tag niedrigeren Energiekosten gegenüber). Unter dem Strich bleiben der Vorteil der höheren Wohnqualität durch die Lüftung, und die Sicherheit gegenüber zukünftigen Energiepreiserhöhungen.

Rückblick und Ausblick

Konzept

Die Außenwände von Neubauten sind prinzipiell wenig luftdurchlässig. In Folge dessen ist ausreichender natürlicher Luftaustausch bei geschlossenen Fenster nicht mehr gewährleistet. Deshalb werden heute, nicht nur bei Passivhäusern, Lüftungsanlagen eingebaut die für den Abtransport von verbrauchter Luft und Wasserdampf und damit für ein angenehmes Raumklima sorgen. Gleichzeitig ist eine gute Wärmedämmung wünschenswert, um die Energiekosten niedrig zu halten. Bei einem Passivhaus wird nun die Wärmedämmung so ausgelegt, dass die Lüftung als Heizung ausreicht. Die durch Luft übertragbare Wärmemenge ist begrenzt, bei etwa 50 Grad setzt Staubverschwelung ein. Die Wärmedämmung wird so ausgelegt, dass die Wärmemenge durch Lüftung auch am kältesten Tag ausreicht, um die Innentemperatur auf 20°C zu halten. In Deutschland ergibt sich aus diesen Randbedingungen der durchschnittliche Heizenergiebedarf von 15 kWh/(m²a) ^[4].

Realisierung

Eines der ersten Passivhäuser in Darmstadt

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 derzeit weltgrößte Passiv-Bürogebäude Energon wurde 2002 in Ulm errichtet. Das erste Passivhaus in den USA wurde 2003 in Urbana, Illinois als privates Wohnhaus von Katrin Klingenberg errichtet. In 2006 wurden ein weiteres Passivhaus im Rahmen des sozialen Wohnungsbaus in Urbana und die "BioHaus" Schule in Bemidji, Minnesota für das „Deutsch-als-Fremdsprache-Programm Waldsee“ fertiggestellt. Das Projekt in Waldsee wurde mit Hilfe der Deutschen Bundesstiftung Umwelt und mehreren deutschen Firmen finanziert.

Inzwischen sind über 6000 Passivhäuser (Stand 2006) in Deutschland, Österreich, 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 Polystyrolsteinhaus. Inzwischen wurden auch Bürogebäude, Heime, Schulen, Turnhallen und sogar Industriegebäude mit Passivhausstandard gebaut. Europas erstes großes Bürogebäude im Passivhausstandard mit Solar-Saisonspeicher entstand 1998 als Firmenzentrale eines Unternehmens in Cölbe bei Marburg.

Modernisierung bestehender Gebäude mit Passivhaus-Komponenten

In jüngster Zeit gibt es zunehmend Bestrebungen auch ältere Gebäude auf Passivhausstandard umzurüsten. Im Wesentlichen gelten dabei die gleichen Voraussetzungen wie beim Neubau, allerdings ist die planerische und handwerkliche Umsetzung ungleich aufwändiger.

Ein erstes Projekt wurde erfolgreich in Hannover umgesetzt. Sehr gut dokumentiert sind die "Modernisierungen mit Passivhaus-Komponenten" in Nürnberg ^[5], Ludwigshafen und Frankfurt a.M.. Bei diesen Umbauten wurde der Energieverbrauch für Heizung jeweils um mehr als 85% verringert. Verwendet wurden dabei die gleichen Prinzipien und Bauteile, die für den Neubau von Passivhäusern entwickelt worden sind.

Literatur

Wolfgang Feist: Gestaltungsgrundlagen Passivhäuser. Verlag Das Beispiel, Darmstadt
Passivhaus Projektierungspaket (PHPP). Passivhaus Institut, Darmstadt
Aktiv für mehr Behaglichkeit: Das Passivhaus. Bauherrenbroschüre der Informationsgemeinschaft Passivhaus. Passivhaus Institut,
Passivhaus Institut: Protokollbände des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser Nr. 2- 33, (1996-2006). Passivhaus Institut,
Passivhaus Institut: Tagungsbände der Passivhaustagungen 1 - 10 (1996-2006)
Fred Ranft / Doris Haas-Arndt: „Energieeffiziente Altbauten - Durch Sanierung zum Niedrigenergiehaus“, hrsg. vom Fachinformationszentrum Karlsruhe, BINE Informationsdienst, TÜV Verlag 2004, ISBN 3-93-459555-3
Anton Graf Neue Passivhäuser. Callway, München 2003 ISBN 3-76-671568-2
Passivhaus Kompendium 2007, Laible Verlagsprojekte, Allensbach 2006, ISBN 3-00-020230-7,
Carsten Grobe: Passivhäuser Planen und Bauen. Callway Verlag-München 2002, ISBN 3-7667-1515-1,
CEPHEUS Projektinformaionen. Pro Klima, Hannover und Passivhaus Institut, Darmstadt
Krapmeier/Drössler: CEPHEUS Wohnkomfort ohne Heizung; Springer WienNewYork, ISBN 3-211-83720-5,
Stefan Oehler: Große Passivhäuser. Kohlhammer, 2004, ISBN 3-17-017271-9,
Heinz-Jörn Moriske, Michael Wensing: Untersuchungen zur raumlufthygienischen Situation in energietisch sanierten Altbauten und in einem Passivhaus. Gefahrstoffe, Reinhaltung Luft 67(3), S. 85 – 90 (2007), ISSN 0949-8036