1. Einleitung

Passivhäuser haben in den letzten 10 Jahren eine beispiellose rasante Entwicklung genommen. Ausgehend von den ersten Passiv-Reihenhäusern wurden alle Kategorien von Wohnhäusern und mehreren Gebäuden im Passivhausstandart errichtet. Sogar Altbausanierungen im Passivhausstandart wurden realisiert.

Gleichermaßen rasant entwickelt hat sich auch das Angebot an Passivhaus geeigneten Komponenten und Bausystemen. Wärmedämmsysteme, Superfenster mit gedämmten Rahmen, effiziente Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung und Nachheizung für den Restwärmebedarf sind bereits von zahlreichen Herstellern erhältlich. Einen großen Innovationsschub gab es auch im Bereich der Holzbausysteme, auf die in diesem Referat Näher eingegangen wird.

Das Passivhaus

Das Standardheizsystem in Mitteleuropa ist eine zentrale Warmwasserheizung mit Radiatoren, Rohrleitungen und zentralen Öl- oder Gaskesseln. Typischerweise haben bestehende Gebäude maximale Heizleistungen von um 100 W/m² (d.h. 10 kW für eine 100 m²-Wohnung).

Niedrige Oberflächentemperaturen bedingt durch schlechte Wärmedämmung mindern die Behaglichkeit erheblich. Der Strahlungswärmeverlust des Menschen muss durch warme Heizkörper ausgeglichen werden Fensterlüftung und Fugen in der Gebäudehülle führen zu Zuglufterscheinungen.

Heizung im Gebäudebestand

mangelhafte Wärmedämmung
schlechte Luftqualität
Heizanlage mit ca. 100 W/m²

Die Kernidee des Passivhauses ist schnell erklärt

Die Wärmeverluste werden derart stark verringert, dass die separate Heizung gar nicht mehr erforderlich ist. Passive Wärmequellen wie Sonne, Mensch, Haushaltsgeräte, Raumluft (Abluft) decken einen Großteil des Wärmebedarfs. Die noch erforderliche kleine “Restheizung” kann dann leicht über eine Nacherwärmung der Zuluft zugeführt werden kann, wenn die maximale Heizlast weniger als 10 W/m² (Wohnfläche) beträgt. Die Wärme wird in diesem Fall über ein Nachheizregister der Zuluft des Lüftungssystems zugeführt.

Meist reicht die Zuluftnachheizung als alleinige Wärmequelle aus. Aufgrund der angenehmen Oberflächentemperaturen von Wänden und Fenstern ist aktiver Strahlungswärmeausgleich durch Heizkörper nicht erforderlich.

Wenn die Zuluftnachheizung als alleinige Wärmequelle ausreicht, nennen wir ein Gebäude ein Passivhaus – eben, weil es kein aktives Heizsystem (und auch keine Klimaanlage) braucht.

Heizung im Passivhaus

hochwertige Wärmedämmung
kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung
Nachheizung der Zuluft mit ca. 10 W/m²

Die Realisierung von Passivhäusern stellt hohe Ansprüche an die verwendeten Komponenten

Bei der Wärmedämmung: U-Werte unter 0,15 W/(m²K)
wärmebrückenfreie Ausführung bei Bezug auf das Außenmaß
durch Drucktest nachgewiesene, ausgezeichnete Luftdichtheit, Drucktestluftwechsel bei 50 Pa Druckdifferenz kleiner 0,6 h^-1
Verglasungen mit U_V-Werten unter 0,8 W/(m²K) bei hohem Gesamtenergiedurchlassgrad (g> 50 %), so dass auch im Winter Netto-Wärmegewinne möglich sind
Fenster mit U_F-Werten unter 0,8 W/(m²K), d. h. gedämmter Fensterrahmen wärmebrückenfrei eingebaut (Ein “normaler” Holz Fensterrahmen reicht i.d.R. nicht aus!)
hocheffiziente Lüftungswärmerückgewinnung (>75 %) bei niedrigem Stromverbrauch (<0,45 W/m³)
niedrigste Wärmeverluste bei der Brauchwasserbereitung und Verteilung: gedämmte warmwasserführende Rohrleitungen, Dämmdicke: mind. einfacher Nenndurchmesser, gut gedämmter Warmwasserspeicher
hocheffiziente Nutzung von elektrischem Haushaltsstrom: möglichst stromsparende Elektrogeräte und Stromsparlampen verwenden

Die Punkte 1-6 kann ein erfahrener Architekt bzw. Bausachverständiger mit geringem Aufwand überprüfen.

Die bloße Zusammenstellung Passivhaus geeigneter Einzelkomponenten reicht allerdings noch nicht aus, um ein Gebäude zum Passivhaus zu machen. Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile. Die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten machen eine integrale Planung notwendig, mit welcher der Passivhausstandard erst erreicht werden kann.

Dies ist der Fall, wenn rechnerisch nachgewiesen wird, dass die Passivhausgrenzen eingehalten werden, d. h.

Energiekennwert Heizwärme < 15 kWh/(m²a)
Drucktestluftwechsel n₅₀< 0,6 h^-1
Energiekennwert Primärenergie < 120 kWh/(m²a)

Dann kann eine Beheizbarkeit über die Lüftungsanlage erreicht werden.

Aus dynamischen Simulationsrechnungen ergibt sich nun, dass die Heizlast von 10 W/m² im mittel- europäischen Klima gerade dann unterschritten wird, wenn der jährliche Energiebedarf für Raumheizung maximal 15 kWh/(m²a) beträgt. Das ist weniger als ein Zehntel dessen, was im Gebäudebestand derzeit verbraucht wird. Wird die Grenze von 15 kWh/(m²a) unterschritten, berechnet nach PHPP 1999, so handelt es sich von der Gebäudehülle her um ein Passivhaus. Darüber hinaus sind im Passivhaus aber auch der Verbrauch für die Warmwasserbereitung und der Haushaltsstromverbrauch verringert. Insgesamt lautet die Zielsetzung, den gesamten Endenergieverbrauch für alle Haushaltsanwendungen um 75% zu reduzieren.

Wie lässt sich dieser ausgesprochen geringe Wärmebedarf erreichen?

Der Querschnitt durch das erste Prototyp- Passivhaus in Darmstadt zeigt die wesentlichen Merkmale:

Passivhäuser sind “supergedämmt” mit Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,15 W/(m²K) für alle Außenbauteile (Dach, Wand, Kellerdecke bzw. Bodenplatte). Das bedeutet, dass die Dämmstoffdicken zwischen 25 und 40 cm liegen, natürlich wärmebrückenfrei und luftdicht.
Dreifachverglasungen mit 2 Beschichtungen sorgen für passiv solare Gewinne, welche die Wärmeverluste sogar in den Wintermonaten übersteigen (um 0,7 W/(m²K); g-Wert 50-60%).
Eine kontrollierte Wohnungslüftung sorgt für regelmäßige Lufterneuerung und verwendet eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung, um Lüftungswärmeverluste zu reduzieren
Überraschend ist vielleicht, dass diese drei Maßnahmen bereits ausreichen, um den Passivhaus-Standard zu erreichen (Der in der Abbildung dargestellte Erdwärmetauscher ist nicht zwingend erforderlich.). Im Grunde sind alle drei Technologien aus dem Niedrigenergiehausbau hinreichend bekannt. Es kommt nur noch darauf an, alle Details so sorgfältig zu kombinieren, dass eine funktionstüchtige Gesamtlösung resultiert.

Zwischenzeitlich wurden eine Vielzahl von für das Passivhaus geeigneten Außenwandkonstruktionen entwickelt:

Ein neuartiges Außenwandwärmedämm- Verbundsystem (30 cm Dämmstärke), bei welchem die Dämmplatten zuerst gestellt werden und dann erst dagegen gemauert wird.
Verlorene Schalungen aus EPS-Hartschaum, die auf der Baustelle mit Beton verfüllt werden. Es stellt kein besonderes Problem dar, die EPS-Außenschale um einige Zentimeter zu verstärken, um den Passivhausstandard zu erreichen.
Vorgefertigte Mehrschicht-Wandelemente mit Polyurethandämmung.
Holztafelbau-Elemente mit Doppel-T-Leichtbauträgern und mehr als 30 cm Wärmedämmung.
Low-Tech-Version: Strohballenbauweise, die sich in Nordamerika einer wachsenden Beliebtheit erfreut.
High-Tech-Version: Vakuum-Superisolierung, mit welcher die erforderlichen niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten schon bei Dicken von 2,5 bis 4 cm erreicht werden können.

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