Vom Niedrigenergiehaus zum Passivhaus -
Erfahrungen mit Gebäuden ohne Heizung

Dr. Wolfgang Feist, Passivhaus Institut in Darmstadt, 1997, { kommentiert 2007 }
{ Dieser Artikel ist mehrfach auch von anderen Herausgebern in das Internet gestellt worden.
Er enthällt bis auf eine fett gekennzeichnete Stelle Erkenntnisse, die so auch heute noch gelten.
Allerdings sind viele der im Artikel benannten weiterfühernden Projekte inzwischen durchgeführt
und es liegen publizierte Erkenntnisse aus ihnen vor. Deshalb gibt der Autor den Beitrag hier mit gekennzeichneten
Kommentaren und weiterführenden Links noch einmal heraus (erstellt 2006/2007, Originaltext unverändert) }

1. Vorbemerkung

Die ersten Nullenergiehäuser, die schon in den 70er Jahren gebaut wurden, erforderten noch komplizierte und teure technische Systeme. Heute führt die Erfahrung mit Niedrigenergiehäusern jedoch auf einen einfachen und praktikablen Weg: Kostengünstige hochgedämmte Häuser ohne Heizsystem, genannt Passivhäuser, bilden den Standard von morgen. Passivhäuser sind einfach, betriebssicher, nutzerfreundlich und komfortabel. Daß die Lösung der Umweltprobleme beim Energieeinsatz für die Raumheizung so einfach sein könnte, wurde noch vor kurzer Zeit selbst von den Experten nicht erwartet. Auch das energieautarke Haus ist vor diesem Hintergrund realisierbar geworden - wenngleich der Aufwand derzeit noch sehr hoch ist: Weitere Fortschritte sind aber absehbar. { 2006: bedeutende Fortschritte, insbesondere bei den Fenstern und bei der Lüftungstechnik hat es bereits in der kurzen seit 1997 vergangenen Zeit gegeben. Weitere Entwicklungen sind auf dem Weg. Immer noch ist das energieautarke Haus in Gebieten, in denen eine Stromversorgung vorhanden ist, zu teuer und zu aufwendig. }

2. Das Niedrigenergiehaus

Das "Nullenergiehaus" ist ein Ziel, an dessen Verwirklichung sich schon in den siebziger Jahren einige Architekten und Wissenschaftler versucht haben (KORSGAARD 1976, HÖRSTER 1980, SHURCLIFF 1981). Den gesamten Energieverbrauch eines Hauses auf Null zu senken, ist aber eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe, die auch heute nur von wenigen teuren Pilotprojekten gelöst wurde. { Das hat sich auch 2006 nicht geändert: Nullenergie ist zwar technisch möglich, aber derzeit ökonomisch nicht in der Breite umsetzbar. } Die Erfahrung führte zu einer etwas bescheideneren Zielsetzung: Das Niedrigenergiehaus (NEH) erwies sich als ein einfacher, kostengünstiger und rasch einführbarer Standard. In Schweden waren bereist am Anfang der achtziger Jahre zahlreiche Niedrigenergiehäuser in Forschungs- und Demonstrationsprojekten gebaut worden. Dieser Standard hat sich dort so bewährt, daß schon Mitte der achtziger Jahre überwiegend in Übererfüllung der Baunorm Niedrigenergiehäuser gebaut wurden. Mit dem "Nybyggnadsregler" wurde 1991 der NEHStandard in Schweden obligatorisch. { 2006: In Schweden ist es inzwischen zum politischen Ziel erklärt worden, das Land vom Öl unabhängig zu machen. } Auch in Deutschland soll das Niedrigenergiehaus laut Forderung des Bundesrates und Erklärung der Bundesregierung bis Ende der neunziger Jahre zum allgemein verbindlichen Baustandard werden. { 2006: Die Energieeinsparverordnung (EnEV) trat 2002 in Kraft. Allerdings ist das Anforderungsniveau eher mäßig, es bleibt jedenfalls weit hinter den in Schweden schon seit 1980 gültigen Werten zurück.Aber auch in Deutschland wird heute oft schon besser gebaut als es die staatliche Verordnung fordert. }

Sehr geringer Heizwärmebedarf

Niedrigenergiehäuser haben einen Jahresheizwärmebedarf unter 70 kWh/(m²a) bezogen auf die Wohnfläche. Der Heizenergieverbrauch von Niedrigenergiehäusern ist damit um mindestens 30% geringer als der von Wohnhäusern nach der novellierten Wärmeschutzverordnung von 1995.

( 2006: Vergleich der Primärenergiekennwerte verschiedener Energiestandards. EnEV-Häuser verbrauchen i.a. mehr als die hier dargestellte Säule für das Niedrigenergiehaus. Die Stapelsäulen für das Passivhaus stellen die Messwerte aus dem Passivhaus Darmstadt Kranichstein dar. Wenn energieeffiziente Haushaltsgeräte verwendet werden, sind diese Werte typisch auch für heutige Passivhäuser der 3. Generation. }

Dabei sind Niedrigenergiehäuser mit bewährten Methoden zu planen und wirtschaftlich zu errichten: Entscheidend sind ein sehr guter Wärmeschutz, Vermeidung von Wärmebrücken, Luftdichtheit, Wärmeschutzverglasungen und eine kontrollierte Wohnungslüftung (FEIST 1996B). Für den Standard von Niedrigenergiehäusern kommt man noch mit einfachen und kostengünstigen Abluftanlagen aus, wobei (kalte) Frischluft durch Außenwanddurchlässe nachströmt.{ 2006: Leider sind in den letzten Jahren auch viele luftdichte Neubauten ohne kontrollierte Wohnungslüftung gebaut worden. Das führt zu unnötig belasteter Innenraumluft - das PHI hat schon immer bei Neubauten und Sanierungen den Einbau einer Lüftung empfohlen. }

Niedrigenergiehaus als Standard

Weil alle Komponenten von Niedrigenergiehäusern ausschließlich verbesserte Varianten ganz gewöhnlicher, in jedem Neubau erforderlicher Bauteile darstellen, ist das Niedrigenergiehaus ohne besonderen Zusatzaufwand zu errichten. Erste Projekte wurden bereits 1986 vom Hessischen Umweltministerium gefördert und erwiesen sich als sehr erfolgreich (FEIST 1988). Es folgten Förderprogramme anderer Bundesländer und besonders engagierter Gemeinden. Mitte der neunziger Jahre ist der Standard in Deutschland bereits so weit entwickelt, daß gute Niedrigenergiehäuser zu gleichen oder sogar geringeren Baukosten am Markt angeboten werden wie gewöhnliche Wohnbauten (RASCH 1995).

Die Erfahrungen mit den gebauten Niedrigenergiehäusern waren durchweg positiv: Der Baustandard ist in der Praxis ohne weiteres umzusetzen, die Nutzer sind mit ihren Wohnungen zufrieden und die erwarteten niedrigen Energieverbräuche stellen sich regelmäßig ein (FEIST 1994, LOGA 1996).{ 2006: in [Feist 1997] wurden die Messergebnisse statistisch ausgewertet und diese Aussage auf hohem Signifikanzmaß bestätigt. Vgl. auch Passivhaus-Praxisergebnisse }

Innovationen bei Architekten und Produkten

Für die breite Umsetzung des Standards ist nun vor allem eine qualitativ hochwertige Weiterbildung von Architekten, Fachingenieuren und Handwerkern erforderlich { 2006: Auch das gilt heute noch. Aber es bezieht sich vor allem auf die Kenntnisse zum Bau von Passivhäusern }. Auch das Angebot innovativer Bauprodukte (Verglasungen mit niedrigen k-Werten { 2006: U-Werten }, gedämmte Fensterrahmen, vorgefertigte Bauteile zur Vermeidung und Reduzierung von Wärmebrücken) werden die rasche Einführung dieses Standards erleichtern.

3. Der Passivhaus-Standard

Die konsequente Weiterentwicklung des Niedrigenergiehauses ist das Passivhaus. Auch das Passivhaus bezeichnet einen Baustandard, nicht eine bestimmte Bauweise (FEIST 1989/1994).

Ein Passivhaus ist ein Gebäude, in welchem der Heizwärmebedarf so gering ist, daß ohne Komfortverlust auf ein separates Heizsystem verzichtet werden kann; dies ist in Deutschland bei einem Jahresheizwärmebedarf unter 15 kWh/(m²a) bezogen auf die Wohnfläche der Fall. { 2006: Auch das gilt heute noch.}

Haus ohne Heizsystem

Der Verzicht auf das separate aktive Heizsystem ermöglicht es, Passivhäuser kostengünstig zu realisieren. Entscheidend war die Erkenntnis, daß für den Verzicht auf eine Heizwärmeverteilung und separate Heizflächen der Wärmebedarf nicht Null sein muß: Ist die maximale Heizlast kleiner als 10 W/m², so kann die von Zeit zu Zeit noch erforderliche extrem geringe Nacherwärmung ohne zusätzlichen Aufwand über die Zuluft erfolgen. Weder muß dazu die Luftmenge erhöht werden, noch liegt dann die Luftaustrittstemperatur jemals über 30^oC. { 2006: Hier ist heute eine Korrektur erforderlich, die den Bau von Passivhäusern erleichtert: Wir wissen heute, dass sogar Austrittstemperaturen bis 50 °C kein Problem darstellen. Dadurch ändern sich die Grundsätze nicht - aber in der Praxis werden Planung und Ausführung vereinfacht.Vgl. dazu auch klimaunabhängige Passivhaus-Definition }

{ Die Abb. vergleicht den Altbau (inks) mit dem Passivhaus (rechts) }.

Dieser qualitative Sprung vom guten Niedrigenergiehaus zum Haus ohne aktive Heizung - eben zum Passivhaus - erfolgt gerade beim Restheizwärmebedarf von 15 kWh/(m²a). { 2006: Das ist natürlich nur näherungsweise gültig, und auch nur für Wohngebäude in Mitteleuropa. Inzwischen sind auch viele andere Gebäude mit unterschiedlichen Nutzungen als Passivhaus gebaut worden - mit entsprechend anderen Kennwerten. Auch in anderen Klimazonen gibt es inzwischen Passivhäuser, die der oben aufgeführten klimaunabhängigen Definition entsprechen.}

Erste gebaute Passivhäuser zeigen, daß ein solcher Wert immer noch mit den bewährten, weiter verbesserten Komponenten des Niedrigenergiehauses erreichbar ist:

{ 2006: Dies ist inzwischen durch Tausende gebaute Passivhäuser bestätig worden, siehe z.B. Beispiele_Passivhaus . Heute können wir in Anlehnung an das weiter oben zu findende Statement sagen: "Dabei sind Passivhäuser mit bewährten Methoden zu planen und wirtschaftlich zu errichten: Entscheidend sind ein wirklich sehr guter Wärmeschutz, Vermeidung von Wärmebrücken, Luftdichtheit, 3-Scheiben-Wärmeschutz-Verglasungen im gedämmten Fensterrahmen und eine kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung }

Erfahrungswerte

- einem sehr guten Wärmeschutz (k-Werte unter 0,15 W/(m²K))
{ 2006: heute empfehlen wir eher noch bessere U-Werte um 0,1 bis 0,13 W/(m²K) weil sich diese einfach und kostengünstig erreichen lassen und die gute Wärmedämmung sich sehr gut bewährt hat.}

- Vermeidung von Wärmebrücken
{ 2006: In der Zwischenzeit wurde das Prinzip des "wärmebrückenfreien Konstruierens" entwickelt.}

- hoher Luftdichtheit (n₅₀ Werte unter 0,6 h^-1)
{ 2006: es ist bei diesem Grenzwert geblieben. Wir empfehlen inzwischen sogar eine noch bessere Dichtheit, die von erfahrenen Architekten auch regelmäßig und problemlos erreicht wird, vgl. Link "luftdicht" . }

- Superfenstern (Fenster-k-Werte unter 0,8 W1(m²K) bei Gesamtenergiedurchlaßgraden über 50%)
{ 2006: es ist bei diesem Grenzwert geblieben. Heute bezeichnet man diese Fenster als Warmfenster oder Passivhausfenster "Warmfenster". Natürlich gelten für andere Klimata andere Anforderungen. }

- Einer Lüftungsanlage mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung aus der Abluft (einschließlich Erdreichvorerwärmung und Latentwärmerückgewinnung)
{ 2006: die Erdreichvorerwärmung wird heute nur noch selten ausgeführt, bei den jetzt verfügbaren sehr guten Wärmerückgewinnungsgeräten braucht man den Erdwärmetauscher nicht mehr "Wärmerückgewinnung". }

Eine genaue Darstellung der Grundlagen für die Gestaltung von Passivhäusern findet sich in der Literatur (FEIST 1996A).{ 2006: dieses Buch hat inzwischen eine zweite Auflage. Literatur ist auch unter www.passiv.de zu finden. }

4. Erfahrungen mit dem Passivhaus-Forschungsgebäude in Darmstadt

Das Projekt Passivhaus wurde im Mai 1988 bei einem Forschungsaufenthalt des Autors an der Universität Lund zusammen mit dem Gastgeber Prof. Bo Adamson (Fachgebiet Baukonstruktionslehre) definiert. Zur Vorbereitung des Baus der ersten Passivhäuser in Hessen wurde eine wissenschaftliche Arbeitsgruppe gegründet, die vom Institut Wohnen und Umwelt (IWU) geleitet und von der Hessischen Landesregierung finanziert wurde; die Arbeitsgruppe mit 21 Mitgliedern begleitete acht bauvorbereitende Forschungsprojekte, in denen die entscheidende Entwicklung für die innovativen Komponenten von Passivhäusern stattfand. Diese Forschungsprojekte sind abgeschlossen; die Ergebnisse flossen unmittelbar in den Bau des ersten Passivhauses in Darmstadt-Kranichstein ein.

Weiterentwicklung einzelner Baukomponenten

Eine private Bauherrengemeinschaft beauftragte die Architekten Prof. Bott/Ridder/Westermeyer mit der Planung eines Vierfamilienhauses mit reihenhausähnlich angeordneten Wohnungen, das den Kriterien der Passivhausbauweise genügen sollte. Für das Passivhaus wurden eine Reihe von Baukomponenten weiterentwickelt, deren Vorläufer sich bereits in Niedrigenergiehäusern bewährt haben. Diese Komponenten sind jeweils für sich auch für den Einsatz in künftigen Niedrigenergiehäusern interessant und erlauben so eine hohe Energieeinsparung in der Breite. Erst die Kombination aller Maßnahmen führt dazu, die ehrgeizige Zielsetzung eines nahezu verschwindenden Heizenergiebedarfs zu erreichen.

Der Schwerpunkt der Maßnahmen liegt beim Passivhaus bei der Wärmebewahrung: Wärmeschutz und Wärmerückgewinnung sind die Komponenten mit den entscheidenden Beiträgen zur Zielsetzung. Darüber hinaus werden Sonnenkollektoren für die Warmwasserbereitung und ein Erdreichwärmetauscher (sehr kostengünstige jahreszeitliche Wärmespeicherung) für die Vorerwärmung der Frischluft eingesetzt.

Guter Wärmeschutz

Das Haus hat einen extrem guten Wärmeschutz (vgl. unten aufgeführte Tabelle). Die Wärmeversorgung erfolgt über Warmwasser-Vakuum-Flachkollektoren, die Nachheizung über eine Erdgas-Brennwerttherme. Die Mehrkosten gegenüber einem konventionellen Gebäude wurden vom Hessischen Umweltministerium zu 50% gefördert.

Geringe Belastung durch Baustoffe

Das Gebäude mit vier reihenhausähnlich angeordneten Wohnungen wurde im Oktober 1991 fertiggestellt und ist seither von vier Familien bewohnt. Die verwendeten Bau- und Dämmstoffe eignen sich für einen breiten Einsatz im Wohnungsbau, insbesondere für Niedrigenergiehäuser. Bei den im Innenraum verwendeten Baustoffen wurde auf möglichst geringe Belastung der Innenluft geachtet. Die Dämmstoffe sind (wie es bei einer bauphysikalisch guten Ausführung sein muß) vom Innenraum luftdicht abgeschlossen (Außenwandaußendämmung durch durchgehenden Innenputz; Dachdämmung durch lückenlose PE-Dampfbremse).

( 2006: Ansichten des Passivhauses in Darmstadt Kranichstein; Foto: Feist, 2006 }

Für gleichbleibend ausreichende Frischluftzufuhr sorgt eine kontinuierlich betriebene wohnungsweise Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. In der Grundstufe werden je Wohnung 100 m³/h Frischluft den Wohn- und Schlafräumen zugeführt. In der starken Stufe sind es 160 bis 185 m³/h. Abluft in entsprechender Menge wird aus den Feuchträumen (Küche, WC und Bädern) abgesaugt.

Die Zielsetzung des Forschungsprojektes im Passivhaus war es vor allem zu überprüfen, wie weit der Energieverbrauch in Wohngebäuden durch ausschließlich passive Maßnahmen gesenkt werden kann.

Nach der Auswertung von vier Meßjahren (Meßdaten von Oktober 1991 bis September 1995) erfüllt das Haus die Erwartungen in Bezug auf die Energieeffizienz. Gegenüber dem Durchschnitt deutscher Wohngebäude ist der gemessene Heizenergieverbrauch mit um 10 kWh/(m²a) auf ungefähr ein Zwanzigstel gesenkt.
{ 2006: Die Erfahrungen mit dem Haus in Da-Kranichstein erstrecken sich jetzt schon über 15 Jahre. Die Lüftungswärmerückgewinnung und alle passiven Maßnahmen funktionieren bis heute wie projektiert. Der Heizenergieverbrauch ist unverändert auch in kalten Jahren geringer als 10 kWh/(m²a). Siehe: Passivhaus Kranichstein. }

Gesamtenergiekennwert um 90% gesenkt

In der Summe betrug der gemessene Gesamtenergiekennwert (Haushaltsstrom, Gemeinschaftsstrom, Kochgas, Lüftung, Warmwasser und Heizung) im Passivhaus im ersten Meßzyklus 43,3 kWh/(m²a), im zweiten bis vierten Meßzyklus unter 33 kWh/(m²a) { 2006: bei diesem Wert blieb es bis heute } . Damit wurde der angestrebte Zielwert von 30 kWh/(m²a) nur geringfügig überschritten. Wie in der Zielsetzung angestrebt, ist der gesamte Energieverbrauch im Passivhaus geringer als allein der Haushaltsstromverbrauch in durchschnittlichen deutschen Gebäuden (bezogen auf die Wohnfläche){ dieser liegt um 36 kWh/(m²a) für Strom }. Damit ist der Gesamtendenergiekennwert des Passivhauses um fast 90% geringer als in vergleichbaren bestehenden Einfamilienhäusern. Dies ist bei den noch vorliegenden extrem geringen Energieverbrauchswerten insoweit ein bedeutender Erfolg, als das Haus normal bewohnt wird.

Auf den ersten Blick mag überraschen, daß derart geringe Verbrauchswerte allein auf dem beschriebenen einfachen Weg von extrem verbessertem Wärmeschutz und optimierter passiv solarer Nutzung möglich sind. Entscheidend ist eben, daß die erforderlichen baulichen und haustechnischen Qualitäten in der Praxis wirklich erreicht werden. Dies setzt gewissenhafte Planung und sorgfältige Bauausführung voraus.{ 2006: das kann aus heutiger Sicht unterstrichen werden. }

Erfahrungen

Die Erfahrungen mit dem Demonstrationsgebäude in Darmstadt können wie folgt zusammengefaßt werden:

- Die eingesetzten Techniken haben sich bewährt, insbesondere die extrem gute Wärmedämmung von Wand, Dach und Kellerdecke, die Dreifachwärme-Schutzverglasung und die Lüftungswärmerückgewinnung.

- Die vier Familien fühlen sich im Passivhaus ausgesprochen wohl (Rohrmann 1994). Die größte Überraschung für die Bewohner war, daß das Leben im Passivhaus völlig normal ist.{ 2006: Inzwischen wurden zahlreiche systematische sozialwissenschaftliche Untersuchungen in Passivhaussiedlungen und Passivhaus-Geschosswohnungsbauten durchgeführt. Die thermische Behaglichkeit ist signifikant besser als in Vergleichshäusern. }

- Der gute Wärmeschutz im Passivhaus ist verbunden mit:

 - gutem Schallschutz,

 - angenehmem sommerlichen Klima,

 - jederzeit ausreichender Frischluft und damit gesundem Raumklima,

 - im Winter warmen Bauteiloberflächen und damit verbesserter Behaglichkeit,

 - dauerhafter Vermeidung von Tauwasserbildung und damit verbesserten hygienischen Bedingungen    und dem Schutz der Bausubstanz.

{2006: Das wurde inzwischen in Tausenden weiteren Passivhäusern bestätigt.}

4. Kostengünstige Passivhäuser

Der nächste Schritt wird die Entwicklung und der Bau von kostengünstigen Passivhäusern sein. Bereits 1996 sollen erste Passivhäuser der zweiten Generation mit Unterstützung des Hessischen Umweltministeriums gebaut werden. Für diese Häuser werden vorgefertigte Bauprodukte weiterentwickelt.
{ 2006: Diese Häuser der 2. Generation wurden 1997 bis 1999 tatsächlich gebaut. Es liegen inzwischen Messergebnisse aus diesen Projekten vor, vgl. z. B. CEPHEUS }

Weiterentwicklung der Bauprodukte

- hochgedämmte wärmebrückenfreie Hüllflächen unterschiedlicher Bauweise, aber generell mit k-Werten unter 0,15 W/(m²K):{U-Werte}

   - Wärmedämmverbundsysteme mit großformatigen, paßgenauen Dämmblocks,

   - Holztafelelemente mit ultraleichten Doppel-T-Trägern,

   - PU-Fertigbauteile,

   - hochgedämmte Styropor-Betonschalungssteine.

- Weiter verbesserte Superverglasungen mit noch geringeren Wärmeverlusten, aber hohem Gesamtenergiedurchlaßgrad.

- Fensterrahmen aus statisch verstärkten PU-Integralschaumteilen mit k-Werten unter 0,7 W/(m²K)

- Kompakt-Haustechniksysteme mit Gegenstromwärmetauscher für die Lüftung, Warmwasserbereitungssystem und einfacher, kostengünstiger Notheizung.

{ 2006: Alle diese Produkte gibt es heute - und noch weit mehr. Man findet sie z.B. unter www.passiv.de , dort die Kategorie "zertifizierte Produkte" anklicken. Das Passivhaus hat zu einer Innovationswelle insbesondere bei kleinen und mittleren Betrieben geführt. Der Innovationsprozess hält nach wie vor an. }

Ein Arbeitskreis "Kostengünstige Passivhäuser" bringt unter der Trägerschaft des Hessischen Umweltministeriums, der Stadtwerke Hannover AG und der Preußen Elektra AG diese Entwicklungen voran und begleitet die Planung und Realisierung der Häuser an vier Standorten (Hannover, Geisenheim, Neukirchen und Naumburg).

{ 2006: Dieser Arbeitskreis hat inzwischen 33 Protokollbände herausgebracht. Es wurden systematisch die Brennpunkte der Entwicklung zur Energieeffizienz in Gebäuden behandelt und strittige Themen geklärt. Genaueres unter www.passiv.de , dort "Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser" anklicken. Viele Informationen sind in Kurzfassungen aufbereitet im Internet bereitgestellt worden. Die Protokollbände sind über das Passivhaus Institut zu erhalten. }

Bereits Anbieter auf dem Markt

Die Möglichkeit, kostengünstige Passivhäuser in breitem Umfang zu errichten, eröffnet sich derzeit. Bereits heute gibt es einige Anbieter am Markt, die Niedrigenergiehäuser (Heizwärmebedarf < 70 kWh/(m²a)) kostengleich mit normalem Wohnungsbau anbieten (VEBA Bauen&Wohnen, Rasch&Partner, Architekturbüro EFEM Hans Eek, Architekt Johannes Brucker/Stuttgart). Einige dieser Häuser reichen baulich bereits nah an den Passivhaus-Standard heran; erreicht haben ihn bereits die Planungen des Architekturbüros für ökologischen Städtebau und energieeffiziente Planungen R. u. H. Rudolf (RUDOLF 1994) und die Reihenhäuser von Rasch&Partner (RASCH 1995).

{ 2006 Alle genannten Planer sind dem Passivhaus treu geblieben. Inzwischen sind es aber Hunderte Architekturbüros, die sich auf den Bau von Passivhäusern verstehen. Genaueres unter www.ig-passivhaus.de }

Passivhaus kann Standard werden

Die zusätzlich erforderliche bessere Dämmung erzeugt bei der gewählten Vorfertigung nur sehr geringe bzw. keine Zusatzkosten. Mehrkosten entstehen durch die notwendige, wesentlich verbesserte Fensterqualität. Für die entscheidenden Komponenten - Verglasung und Rahmen - gibt es inzwischen hochwertige industriell gefertigte Produkte, die die Fenster-Mehrkosten auf einen vertretbaren Betrag begrenzen. Unverzichtbar ist die hocheffiziente Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und Erdreichwärmetauscher.

{ 2006: Zur Wirtschaftlichkeit vergleiche Dämmung-Wirtschaftlichkeit - geändert haben sich vor allem die Randbedingungen, weil Energie inzwischen nahezu den realen Grenzkostenpreis erreicht hat. Mit diesem Ölpreis, der maßgeblich ist für die Nutzungsdauer eines heute gebauten Hauses, hätte man eigentlich schon immer rechnen müssen. Es ist aber auch heute immer noch schwierig, den langfristigen Grenzkostenpreis zu bestimmen. Vgl. Energiepreis. }

Der entscheidende Punkt ist nun: Wird die wärmetechnische Verbesserung bis zur Qualität des Passivhaus-Standards gebracht, so kann nach den vorliegenden Erfahrungen auf ein separates Heizsystem vollständig verzichtet werden. Die Werte für die Restwärmelast sind nämlich dauerhaft so gering, daß die Wärme hygienisch einwandfrei, ohne Luftmengenerhöhung und ohne zusätzliche Kanäle über die Zuluft zugeführt werden kann. Die Einsparung des Heizsystems verringert die Kosten beträchtlich, das Lüftungszusatzgerät bedingt demgegenüber kaum zusätzliche Kosten. Insgesamt kann ein Passivhaus dieser Qualität in absehbarer Zukunft praktisch baukostengleich zum gewöhnlichen Standard errichtet werden: Bauliche und lüftungstechnische Mehrkosten können durch die Kostenersparnis beim Heizsystem in etwa ausgeglichen werden.

{ 2006: Die dafür erforderlichen Komponenten sind heute am Markt erhältlich. Es ist nicht sinnvoll, auf einem höheren Energieverbrauchsstandard hängen zu bleiben - das Passivhaus ist wirtschaftlicher. }

6. Null-Heizenergie-Häuser

Das Passivhaus kann durch zusätzliche Maßnahmen zu einem "Nullheizenergiehaus" weiterentwickelt werden:

Ein Nullheizenergiehaus ist ein Gebäude, dessen Jahresheizwärmebedarf in einem durchschnittlichen Jahr definitionsgemäß 0 ist. In einem solchen Haus darf daher auch am kältesten Tag kein Bedarf an Notheizung anfallen.

Weiterentwicklung mit erhöhtem Aufwand verbunden

Erfahrungsgemäß wird die fortgesetzte Energieeinsparung mit zunehmend verbesserten Standards immer aufwendiger. So ist es vergleichsweise einfach, ausgehend von einem gewöhnlichen Neubau (125 kWh/(m²a) den Niedrigenergiestandard mit 70 kWh/(m²a) zu erreichen. Die Einsparung der nächsten 55 kWh/(m²a) zum Passivhaus fällt schon schwerer, ist aber gleichfalls noch mit traditionellen Mitteln möglich. Die letzten 15 kWh/(m²a) erfordern jedoch einiges an Aufwand, der derzeit wohl wirtschaftlich noch nicht zu vertreten ist: Weitere Investitionen lassen sich nämlich nicht mehr einsparen, weil schon beim Passivhaus der Verzicht auf das Heizsystem ohne weiteres möglich ist. { 2006: Das gilt heute unverändert weiter, auch bei den sehr viel höheren Energiepreisen. }

Im Passivhaus Darmstadt-Kranichstein wurde dennoch erstmals demonstriert, daß auch das Nullheizenergiehaus mit noch vertretbarem Mehraufwand allein durch weitere passive Maßnahmen bereits heute erreichbar ist. 1994 wurden in einer der vier Wohneinheiten des Hauses zusätzlich Dämmschiebeläden eingebaut, die im Winter nachts geschlossen werden und den Fenster-k-Wert dann auf unter 0,3 W/(m²K) reduzieren.

Montage von Dämmschiebeläden 1994
( Im Bild, Mitte, Karl-Heinz Fingerling (†), der Entwickler der Läden.
Ganz oben rechts: Wolfgang Feist, der Autor dieses Aufsatzes }

Auch das Notheizsystem konnte nach dieser zusätzlichen Reduzierung der Wämeverluste vollständig abgeschaltet werden: Das Haus "heizt" sich allein durch die passive Solarenergienutzung und die ohnehin vorhandenen (spärlichen) inneren Wärmequellen (FEIST 1995).

( Ganz ohne Heizung geht es auch in Deutschland bei noch besserem Wärmeschutz: technisch ist das heute durchhaus möglich, wie die Messungen 1994/95 im zum Nullheizenergiehaus umgebauten Passivhaus Kranichstein beweisen. Der Aufwand ist aber auch heute, 2006, für eine weit gestreute Einführung definitiv noch zu hoch; der weitere Vorteil ist sogar fraglich. }

Mit fortschreitender Weiterentwicklung der Passivhauskomponenten wird es in Zukunft immer leichter fallen, Nullheizenergiehäuser zu bauen. Diese Entwicklung kann sich zwanglos an den Passivhausstandard anschließen. Freilich kann man sich fragen, ob die weitere Reduzierung von praktisch bedeutungslosen 15 kWh/(m²a) auf "exakt" Null eine ökonomische oder ökologische Bedeutung hat. ( 2006: Daran hat sich auch heute nichts geändert. Zumal: Den Stromanschluss braucht das Haus weiterhin, denn auf Kühlschrank, Wasch- und Spülmaschine und das Internet (!) will niemand verzichten. }

7. Energieautarke Häuser - vollständige Null-Energie-Häuser

Noch schärfer stellt sich die ökonomische Frage für den strengsten aller hier behandelten Standards, für das "Energieautarke Haus".

Auch Restenergie aus regenerativen Quellen

Ein Energieautarkes Haus bedarf keinerlei Endenergielieferungen von außerhalb des Grundstücks - bis auf die ohnehin einfallenden natürlicher Energieströme (Sonnenstrahlung, Wind, gegebenenfalls Grundwasser).

Die Energieautarkie bezieht sich hier nicht nur auf die Heizwärme, sondern auf alle Energieanwendungen im Gebäude: Auch die Warmwasserversorgung, die Ventilation und der Haushaltsstromverbrauch müssen daher autark sichergestellt werden. Es gibt keine Netzanschlüsse und keine Brennstofflieferungen. Daß ein solches Gebäude technisch heute realisierbar ist, wurde mit dem Energieautarken Solarhaus des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg bewiesen (STAHL, VOSS 1992). Dieses Haus gewinnt die thermische Restenergie für die Warmwasserbereitung aus Sonnenkollektoren, den Strom aus einer Photovoltaikanlage sowie im Winter über Brennstoffzellen, die im Sommer elektrolytisch erzeugten und auf dem Grundstück gespeicherten Wasserstoff verbrennen.

( Zur Illustration ein Bild dieses Hauses:

Energieautarkes Solarhaus des ISE in Freiburg. }

Stimmt die Kosten-Nutzen-Rechnung?

Auch wenn - wie das Beispiel zeigt - Energieautarke Häuser heute technisch realisierbar sind, so muß doch bezweifelt werden, ob sie in absehbarer Zeit relevant werden können für die Praxis: Wie auch immer die vollständig regenerative Versorgung vom eigenen Grundstück gestaltet werden soll - sie setzt eine Überdimensionierung der Energiegewinnung und eine saisonale Speicherung voraus. Beides ist nicht nur im ökonomischen Sinn unwirtschaftlich, sondern auch ökologisch zweifelhaft, da für alle Zusatzsysteme zunächst eine nicht unbedeutende energetische Investition erforderlich ist. Dies gilt so lange, wie es für ein Gebäude die Möglichkeit gibt, sich mit vertretbarem Aufwand an ein Energienetz (z.B. Strom) anzuschließen. Das Netz kann nämlich zahlreiche Aufgaben problemlos und kostengünstig übernehmen, die autark auf dem Grundstück nur mit unvertretbarem Aufwand zu leisten sind:

- das Netz gleicht Schwankungen der Energienachfrage durch statistische Verteilung der Verbraucher aus;

- das Netz kann Überangebote aufnehmen und an andere Verbraucher oder Speicher mit häufigeren Zyklen weiterleiten;

- am Netz können regenerative Stromerzeuger in ökonomisch sinnvollen Einheiten (z.B. 1 MW Windkraftanlagen, Biomasse-Blockheizkraftwerke) betrieben werden;

- die jahreszeitliche Speicherung ist, wenn überhaupt, in großen Speichereinheiten wirtschaftlicher als in kleinen für Einzelhäuser.

Es scheint daher auch in fernerer Zukunft sinnvoller, Häuser nicht autark zu betreiben, sondern netzgekoppelt und gegebenenfalls so, daß überschüssig erzeugte regenerative Energie ins Netz eingespeist wird.
( 2006: Das gilt heute eher noch stärker, zumal sich heraus stellt, dass zunehmend regenerativ erzeugter Strom in das Netz eingespeist wird. Dieser Trend wird sich künftig noch verstärken. Es wurden daher kaum energieautarke Häuser gebaut, aber durchaus "Energieüberschusshäuser", die auf dem Grundstück Energie erzeugen (z.B. durch Photovoltaik) und diese in das Netz einspeisen - sowie ab und zu Energie aus dem Netz entnehmen, im Jahresverlauf aber insgesamt mehr einspeisen als entnehmen. Vergleiche auch diesen Fachbeitrag zum kumulierten Primärenergieaufwand.}

Koppelung ist sinnvoll

Es bleibt allerdings festzustellen daß mit dem Standard des Passivhauses so extrem geringe Gesamtverbrauchswerte erreicht werden, daß eine regenerative Energieversorgung technisch möglich und (netzgekoppelt) ökonomisch nicht völlig unakzeptabel wird.

( 2006: Das ist inzwischen vielfach demonstriert worden: Die klimaneutrale Passivhaussiedlung in Hannover auf dem Kronsberg hat sich Anteile an einer Windstromanlage für umgerechnet je Haus 2500 € zugekauft. Damit wird der gesamte Energieverbrauch der Häuser durch erneuerbare Energieerzeugung kompensiert (natürlich nur im Jahresmittel). Die Messbegleitung hat für diese Siedlung verifiziert, dass sie tatsächlich klimaneutral ist. }

Die Voraussetzung für die Versorgung mit regenerativ erzeugter Energie ist also eine sehr hohe Energieeffizienz. Weil diese auch beim Passivhaus in Bezug auf den Stromverbrauch immer noch weiter verbesserbar ist, steigen die Chancen für erneuerbare Energien künftig immer mehr. Wenn in einem guten Passivhaus am Ende gerade noch 2000 kWh Strom im Jahr verbraucht wird, so wäre es als einzige Energiekostenbelastung eines Haushaltes sogar ökonomisch vertretbar, wenn künftiger Photovoltaikstrom für 1 DM/kWh bezogen würde.

( 2006: Und das ist inzwischen ein durchaus erreichbares Ziel; "Plusenergiehäuser" gehen diesen Weg. }

8. Zusammenfassung und Schlußfolgerungen

Niedrigenergiehäuser werden bereits in wenigen Jahren der allgemein eingeführte Mindeststandard bei Neubauten in Deutschland werden. Für ihre breite Einführung kommt es heute vor allem auf Weiterbildungsangebote für alle Baubeteiligten an. Das Passivhaus ist ein extremes Niedrigenergiehaus, bei welchem durch guten Wärmeschutz gerade die Schwelle unterschritten wird, bei der kein separates Heizwärmeverteilsystem mehr benötigt wird (15 kWh/(m²a)). Passivhäuser werden schon in den nächsten Jahren einen zunehmenden Anteil an den Neubauten haben.

( 2006: Das ist so eingetreten. }

Nullheizenergiehäuser führen gegenüber dem Passivhaus zu spürbar höherem baulichen Aufwand, ohne die Umwelt bedeutend mehr zu entlasten. In Zukunft könnte sich der Aufwand jedoch durch Fortschritte vor allem bei den Fenstern reduzieren. Energieautarke Häuser werden jedoch auch in absehbarer Zukunft keinen erkennbaren Umweltvorteil gegenüber Konzepten aufweisen, die einen geringen Restverbrauch noch aus dem bestehenden Netz beziehen und etwa erzeugte regenerative Energie in das Netz einspeisen. Die Chancen für regenerative Energieträger steigen im übrigen, je besser die Energieeffizienz der Nutzungssysteme und Gebäude ist.

Literaturverzeichnis

ELMROTH, A.; LEVIN, P.: Air Infiltration Control in Housing - A Guide to International Practice; Swedish Council for Building Research, Stockholm D2:1983

FEIST, Wolfgang: Forschungs- und Demonstrationsgebäude Niedrigenergiehaus Schrecksbach; Institut Wohnen und Umwelt, 1988

FEIST, Wolfgang: Forschungsprojekt Passive Häuser; Institut Wohnen und Umwelt,1. Auflage 1989, 2. Auflage 1994

FEIST, Wolfgang; WERNER, Johannes: Gesamtenergiekennwert < 32 kWh/(m²a); Baubl, Februar 1994, S.106-11O

FEIST, Wolfgang: Erfahrungen mit Häusern ohne aktives Heizsystem; in: IBK, Jubiläumstagung 200, "Stahlbeton" ohne Stahl? Wärmedämmung "statt" Heizung?; Darmstadt 1995

FEIST, Wolfgang: Grundlagen der Gestaltung von Passivhäusern; Verlag Das Beispiel, Darmstadt,1996a

FEIST, Wolfgang (Hg.): Das Niedrigenergiehaus; Karlsruhe, 4. Auflage 1996b

[Feist 1997] FEIST, Wolfgang: Messergebnisse zur Nutzerstreuung des Energieverbrauchs bei ausgewählten Bauprojekten; in: Protokollband Nr. 9 des Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser, Darmstadt, PHI, 1. Auflage, November 1997

FINGERLING, Anne: Eine neue Fenstergeneration; glas+rahmen 18/1995, S. 970-972

HESSISCHES MINISTERIUM FÜR UMWELT, Energie und Bundesangelegenheiten; Institut Wohnen und Umwelt: Passivhaus Darmstadt Kranichstein; Dokumentation, Wiesbaden, 1. Auflage 2/91; 3. Auflage 10/93

HÖRSTER, H. (Hg.): Wege zum energiesparenden Wohnhaus, Hamburg 1980

KORSGAARD, V.; BYBERG, M.R.; ESBENSEN, T.V.; BILDE, K.; HARBOE, K.P.; HELWEG-LARSEN, K.; NYGAARD, I.; KJERULF-JENSEN, P.: DTH-Nul-Energihus; Danmarks Tekniske HOjskole 1976

LOGA, Tobias: BHKW für Niedrigenergiehäuser - das Beispiel Niedernhausen; Institut Wohnen und Umwelt, 1996

RASCH & PARTNER: Ökologischer "Weitblick" am Rheinhöhenweg; Rasch & Partner, Steubenplatz 12, Darmstadt, 1995

ROHRMANN, Bernd: Sozialwissenschaftliche Evaluation des Passivhauses in Darmstadt; Institut Wohnen und Umwelt, Darmstadt 1994

RUDOLF, H.; RUDOLF, R.: Haus ohne Heizung. Deutsche Bauzeitung (db) 128 (1994) Nr.12, S. 122-126

SHURCLIFF, William A.: Super Insulated Houses and Double Envelope Houses; Andover, Massachusetts,1981

STAHL, Wilhelm; VOSS, Karlo: Das Energieautarke Solarhaus; Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg 1992

     
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(aktualisiert 12.06.2007 Autor: Dr. Wolfgang Feist 
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