Passivhäuser sind Musterbeispiele für eine sehr gute Wärmedämmung. Es sind Häuser im warm gedämmten Kleid.

Beispiel für ein hervorragend wärmegedämmtes Traufdetail mit vorbildlich wärmebrückenfreiem Anschluss (CEPHEUS-Projekt Horn/Österreich, Architekt Treberspurg/Wien).

Beispiele von für das Passivhaus geeigneten besonders gut gedämmten Außenwand-Aufbauten.

Wärmebildaufnahme am Fußpunkt einer Passivhaus-Außenwand von der Innenseite: Es gibt keine kalten Flecken mehr (Aufnahme: PHI). Guter Wärmeschutz führt automatisch zu warmen Innenoberflächen: Das verbessert den Bautenschutz, weil die Material-Feuchtigkeit dadurch abnimmt und es erhöht die Behaglichkeit.

Außenthermographie eines Altbaus (oben) im Vergleich zu einem Passivhaus (Aufnahmen: PHI). Beim Passivhaus ist die Außenwandoberfläche gleichmäßig kalt (blau, um 5°C), in etwa so kalt wie frei stehende Objekte (z.B. Balkonbrüstung). Beim Altbau sind die Flächen dagegen "bunt" mit Oberflächentemperaturen bis zu 9°C. Entsprechend hoch sind die Wärmeverluste. Auf dieser Seite finden Sie noch mehr Beispiele.

Link zu Informationen zum Passivhaus:
Passivhaus-Grundlagen.

Link zur Homepage der Passivhaustagung:
Passiv Haus Konferenz.

Link zur Homepage des Passivhaus Institutes:

Wärmedämmung ist die wichtigste Maßnahme, mit der in Gebäuden viel Energie gespart werden kann. Gleichzeitig wird der Komfort erhöht und der Bautenschutz verbessert. Das ergibt sich dadurch, dass eine gut gedämmte Konstruktion an der inneren Oberfläche warm und deshalb auch trocken bleibt. Guter Wärmeschutz ist tausendfach erbrobt und hat sich hervorrragend bewährt.

Der gute Wärmeschutz ist deshalb auch der entscheidende Schlüssel zur Funktion des Passivhauses. Jedes Passivhaus ist ein konkreter Beweis für die Wirksamkeit von Wärmeschutzmaßnahmen. Passivhäuser könnten gar nicht funktionieren, wenn die Wärmeverluste durch die Außenbauteile nicht sehr gering wären. Nur unter dieser Vorraussetzung kann die Heizlast auch am kältesten Tag so klein werden, dass eine Heizung allein mit der Frischluft möglich wird: So, wie es in Passivhäusern ganz selbstverständlich funktioniert. Verständlich wird dies durch die Aufstellung einer Energiebilanz für das Gebäude. Solche Bilanzen wurden in vielen Hundert Projekten detailliert nachgemessen. Bei diesen Messungen wurde die Gültigkeit der physikalischen Gesetze der Wärmeleitung immer wieder bestätigt.

Der Wärmeverlust durch ein Regelbauteil, also eine Außenwand, einen Fußboden, eine oberste Geschossdecke oder ein Dach, wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten oder U-Wert ¹) gekennzeichnet (früher: k-Wert). Dieser Wert gibt an, wieviel Wärme pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit des Bauteils nach außen übertragen wird, wenn die Temperaturdifferenz gerade ein Grad (1 K, "Kelvin") beträgt. Die Maßeinheit des U-Wertes ist daher "W/(m²K)“.

Will man den Wärmeverlust durch eine Wand berechnen, so muss man den U-Wert mit der Fläche und mit der Temperaturdifferenz multiplizieren.²) Ein typisches Einfamilienhaus hat beispielsweise eine Außenwandoberfläche von 100 m². Bei strengen winterlichen Temperaturverhältnissen liegen in Mitteleuropa außen -12°C und innen 21°C vor. Bei unterschiedlichen U-Werten ergeben sich die folgenden typischen Wärmeverlustleistungen durch die Außenwand im "Auslegungsfall":

Der Wärmeverlust ist ein entscheidender Teil der Energiebilanz eines Gebäudes. Jeder Wärmeverlust muss durch einen entsprechenden Wärmegewinn ausgeglichen werden - sonst würde die Temperatur im Haus sinken.

Ein typisches Passivhaus-Kompaktheizsystem kann problemlos etwa 1000 W Heizleistung bereitstellen (Das ist die typische Leistung eines Haartrockners). Wenn nicht allein die Außenwand bereits erhebliche Anteile dieser Leistung aufzehren soll, so muss der U-Wert der Wand wirklich sehr gering sein: der Bereich von 0,1 bis 0,15 W/(m²K) ist im Allgemeinen angemessen.

Was bedeutet das für die wärmedämmende Gebäudehülle? Zum einen ist klar, dass derart niedrige U-Werte nur mit wirklich gut wärmedämmenden Materialien hergestellt werden können. Die folgende Tabelle zeigt, wie dick ein Außenbauteil sein muss, das allein aus dem aufgeführten Material besteht, um einen typischen Passivhaus-U-Wert von 0,13 W/(m²K) zu erreichen:

Die Tabelle zeigt anschaulich: Gebäudehüllflächen mit vernünftigen Bauteildicken sind nur möglich, wenn die wesentliche Dämmwirkung von einem guten Wärmedämmstoff herrührt. Dazu können alle Materialien „unter dem Doppelstrich“ verwendet werden (fett). Selbstverständlich sind kombinierte Aufbauten mit anderen Baustoffen möglich und in vielen Fällen notwendig: Z.B. die außen gedämmte Betonwand oder die monolithische Wand aus Porenbeton und Mineralschaum-Dämmplatten. Die Aufbauten werden umso dünner, je niedriger die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Dämmstoffes ist. Bereits mit einer Strohballenwand üblicher Dicke (50 cm und mehr) ist die Eignung für das Passivhaus gegeben. Mit typischen konventionellen Dämmstoffen (Mineralwolle, Polystyrol, Zellulose) liegt die Dicke um 30 cm. Mit marktüblichen Polyurethanschaumdämmstoffen kann die Dämmdicke sogar auf um 20 cm reduziert werden. Auch Vakuumdämmstoffe können in Deutschland bereits im Bauwesen eingesetzt werden. Mit ihnen ergeben sich richtig schlanke hochgedämmte Bauteile. Ein ebenfalls bereits erfolgreich umgesetzter etwas anderer Ansatz besteht in "semitransluzenten Hüllflächen". Dabei wird die Globalstrahlung ein Stück weit gezielt in die gedämmte Konstruktion hineingeleitet, um so die Temperaturdifferenz zu verringen und einen niedrigen äquivalenten U-Wert zu erreichen.

Wie steht es um die Wirtschaftlichkeit?

Eine weit verbreitete Ansicht ist, so dicke Dämmungen, wie sie für Passivhäuser gebraucht werden, würden sich nicht lohnen. Lassen Sie uns nachrechen! Dazu bitte noch einmal einen Blick auf die Tabelle ganz oben werfen. Dort sind nämlich in der dritten Spalte auch die gesamten, über das Jahr auftretenden Jahreswärmeverluste je m² Bauteilfläche angegeben. Die sind ganz einfach zu ermitteln: Nämlich U-Wert mal mittlerer Temperaturdifferenz in der Heizzeit mal Dauer der Heizzeit; oder, einfach U-Wert mal Heizgradstunden - das sind 78000 Gradstunden für ein mittleres mitteleuropäisches Klima. Geheizt wird mit Erdgas, Heizöl, Fernwärme oder Strom - günstiger als für 5,5 €Cent je kWh ³) jedenfalls wird Heizwärme derzeit und in der Zukunft kaum zu bekommen sein, 2006 waren die Energiepreise vielmehr generell höher. Damit errechnen sich Jahresheizkosten allein zum Ausgleich der Wärmeverluste durch die Außenwand (100 m²), wie sie in der letzten Spalte angegeben sind. Hier noch einmal ein Ausschnitt der Tabelle:

In der ersten Zeile (dunkelrot) stehen jetzt die Werte für eine typische Altbauwand, und zwar eine noch gar nicht einmal so schlecht gedämmte. Etwa 536 € müssen die Bewohner jährlich allein dafür ausgeben, den Wärmeverlust durch 100 m² dieser Wand auszugleichen. Mit einer nachträglichen Wärmedämmung auf Passivhausniveau (grün) sinkt der Wärmeverlust um einen Faktor 10; die Jahreskosten für den Energieverlust der Außenwand sinken auf unter 54 €/a. Das bedeutet:

482 €/a Heizkosteneinsparung.

Was muss dafür getan werden, diese Einsparung zu erreichen? Unser Vorschlag: Sie warten, bis es soweit ist, dass die Außenwand einmal wieder gestrichen, der Putz ausgebessert werden muss - das kann nicht allzu lange dauern, es sei denn, Sie haben das gerade gemacht. Dann fallen die Kosten für das Gerüst und für den Fassadenanstrich ohnehin an. Das würde Sie etwa 2500 € kosten. Nun fragen Sie Ihre Bank, wie hoch das Volumen eines Hypothekenkredites ist, den Sie mit einer Jahreszahlung von 480 €/a an Zins und Tilgung abzahlen können - über 20 Jahre. Das Kreditvolumen wird bei den derzeitigen Zinsen so etwa bei 6300 € liegen. Zusammen mit den 2500 € ohnehin-Verschönerungskosten stehen dann 8800 € für die Maßnahme an der Außenwand zur Verfügung. Dafür wird sich eine Top-Dämmung der Außenwand erreichen lassen; im Neubaufall sicher noch sehr viel günstiger.

Sie meinen, das sei ja nur ein Nullsummenspiel? Das ganze eingesparte Geld stattdessen für Handwerksleistungen ausgegeben? Nicht ganz, denn

1. Wahrscheinlich sind die Energiekosten in den nächsten Jahren noch höher als hier geschätzt. (Bemerkung vom September 2006: Das ist bereits eine ganze Weile so).
   
2. Die Wärmeschutzmaßnahme "hält" mindestens 40 Jahre, auch wenn man die Fassade nach 15-25 Jahren vielleicht wieder streichen muss - wie eine ungedämmte Wand übrigens auch. Die Dämmung bringt ihren Dienst, die Energiekosteneinsparung, nach Ablauf der 20 Jahre Kreditlaufzeit völlig kostenlos. Bei Investitionen in Kraftwerke u.ä. nennt sich dies "das goldene Ende".
   
3. Die übrigen Vorteile des besseren Wärmeschutzes bekommen Sie "gratis" mitgeliefert: Keine kalten Ecken mehr, kein Schimmel hinter dem Schrank, ein behagliches Wohlfühlklima ohne kalte Strahlung und ohne Kaltluftsee am Boden.
   
4. ...und, wenn es sich um einen Neubau handelt oder eine umfassende Modernisierung, kommen Sie auf diesem Weg einen Schritt näher an das Passivhaus, das Ihnen dauerhaft Behaglichkeit garantiert.
   
5. Ganz zuletzt: Der Staat fördert diese Maßnahmen mit einem zinsgünstigen Kredit der KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau); das haben wir bei der obigen Beispielrechnung noch gar nicht einbezogen. Diese Förderkredite sind ganz besonders attraktiv: Sie liegen mehr als 2% unter den Marktzinsen.

Fazit: es lohnt sich. "Wenn schon, denn schon" lautet die Devise, beim Neubau und bei der Modernisierung.

Erfahrungen

Die Erfahrung beim Bau von Passivhäusern hat gezeigt, dass die hohen Dämmdicken, die sich bei konventionellen Dämmstoffen ergeben, meist ohne weiteres realisiert werden können:

• Bei den meisten Bauaufgaben ist der Platz für die Dämmung vorhanden. Wenn der Platz fehlt oder teuer erkauft werden muss, kann man auf höherwertige Dämmstoffe zurückgreifen.
  
• Die hohen Dämmdicken sind baupraktisch gut zu handhaben. Richtig angewendet ist der Aufwand für die Ausführung kaum höher als bei geringeren Dämmstärken. Es bleiben die Kosten für die größere Dämmstoffmenge – Dämmstoffe sind jedoch ein vergleichsweise kostengünstiges Material. Wie eine vernünftige passivhausgeeignete Konstruktion mit den verschiedenen Baustoffen aussieht, wurde auf der Begleitausstellung der 11. Passivhaustagung und bei der Exkursion am 21. Mai gezeigt.
  
• Alle heute in Deutschland bauüblichen Konstruktionen für Gebäudehüllen lassen sich auch als Passivhaus geeignetes Bauteil ausbilden. Dies ist bereits vielfältig in gebauten Passivhäusern demonstriert worden: Da gibt es Mauerwerksbau (zweischalig oder mit Wärmedämmverbundsystem oder mit vorgehängter Fassade), Leichtbetonfertigbauteile, Betonfertigbauteile, Holzkonstruktionen (klassisch oder mit Leichtbauträgern), Schalungselementetechnik, Metallbau-Bauteile und semitransluzente Wandaufbauten.
  
• Messungen in gebauten Passivhäusern zeigen, dass die Dämmwirkung der „dicken Dämmschichten“ ganz genau den Erwartungen entspricht. Die Wärmeverluste sind tatsächlich so gering, wie sie nach der Berechnung sein dürfen und die Häuser bleiben mit den genannten extrem kleinen Heizleistungen warm. Unmittelbar erkennbar ist dies an den hohen inneren Oberflächentemperaturen, die mit thermografischen Aufnahmen sichtbar gemacht werden können (siehe Innenthermographie auf der linken Seite). Hochwärmedämmende Bauteile, wie sie im Passivhaus verwendet werden, haben bedeutende Vorteile gegenüber üblichen schlecht oder mittelmäßig gedämmten Gebäudehüllen.
  
  • Durch den geringen Wärmeverlust ergeben sich automatisch hohe Innenoberflächentemperaturen im Winter – auch ohne Bauteilheizflächen. Dadurch ist die Differenz zwischen den Strahlungstemperaturen aus verschiedenen Richtungen im Raum gering, eine gute Voraussetzung für eine ausgezeichnete Behaglichkeit. Die hohen Innenoberflächentemperaturen führen zudem zu einer Verringerung der Feuchtigkeit an der Bauteiloberfläche. Im Passivhaus können bei wohnraumüblicher Nutzung luftfeuchtebedingte Feuchteschäden an Außenbauteilen praktisch ausgeschlossen werden. Das hat sich ebenfalls in der Praxis bestätigt.
    
  • Im Sommer liegt die innere Oberflächentemperatur ebenfalls nahe an der Raumlufttemperatur, d.h. sie ist geringer als bei schlecht gedämmten Bauteilen. Bei letzteren wird Wärme in größerem Maß von außen nach innen transportiert. Für das zeitveränderliche Verhalten des Außenbauteils haben hochgedämmte Konstruktionen auch bei nur geringen Massen (z.B. einer doppelten Gipswerkstoffplatte) eine hohe Temperaturamplitudendämpfung. Diese ist so groß, dass allein dadurch ein optimales Sommerverhalten des Bauteils erreicht wird. Wichtiger ist jedoch die lange Gebäudezeitkonstante, die durch die gute Dämmung entsteht und die eine thermisch gut zugängliche innere Gebäudemasse erst richtig nutzbar macht. Dadurch kann ein Passivhaus in Mitteleuropa durch Nachtlüftung gut gekühlt werden und die Kälte tagsüber sehr gut halten – vorausgesetzt, die solare Last ist auf ein vernünftiges Maß begrenzt. Der "Sommerfall" sollte genauso geplant werden wie die Wintersituation: Dazu ist das Passivhaus Projektierungs-Paket ein ausgezeichnetes Instrument.
    
  • Hochgedämmte Bauteile verzeihen in einem gewissen Ausmaß noch vorkommende Wärmebrücken eher als mäßig gedämmte - gerade für Altbau-Sanierungen ist das wichtig. Dies widerspricht der landläufigen Auffassung, ist aber in zahlreichen konkreten Fällen bewiesen und kann leicht verstanden werden: Weil die tragende Konstruktion und die innere Bauteilschicht hinter einer dicken Dämmung liegen, sind diese in den ungestörten Bereichen durch und durch warm. Wärmebrücken bis zu einem gewissen Ausmaß können dem nicht schaden – ist ein großer Teil der Konstruktion aber ohnehin schon kalt, wird mit zusätzlichen Wärmebrücken der Taupunkt schnell unterschritten. Selbstverständlich führen Wärmebrücken auch im Passivhaus zu zusätzlichen Wärmeverlusten. Daher empfehlen wir, trotz der höheren Fehlertoleranz, ein bewusst wärmebrückenfreies Konstruieren.

Vollständige Konstruktionsbeispiele von Bauteilen für das Passivhaus gibt es auf der begleitenden Fachausstellung. Vertreten sind u.a.:

• Mauerwerkskonstruktionen mit Wärmedämmverbundsystem und wohlüberlegten Details zum Fußpunkt, zum Fenstereinbau und zum Dachanschluss.
  
• Schalungselementetechnik mit einem Komplettkatalog wärmebrückenfreier Anschlüsse sowie Erkenntnissen zur luftdichten Konstruktion.
  
• Holztafelbau inklusive aller relevanten Anschlussdetails mit unterschiedlichen Konstruktionen.

¹) Manchmal wird Kritik an der stationären Berechnung (der U-Wert-Rechnung) der Wärmeleitung geübt. Auf der Seite "Wärmedämmen oder Wärmespeichern" wird diese Frage genauer diskutiert. Hier nur soviel vorab: Der U-Wert hat sich tatsächlich als die entscheidende Größe für den Wärmeverlust erwiesen. Die gebauten und funktionierenden Passivhäuser sind der beste Beleg dafür. Diese Häuser verbrauchen nur ein Zehntel der bisher üblichen Brennstoffmengen für die Heizung: etwa 1,5 Liter Heizöl pro Quadratmeter Wohnfläche im Jahr statt mehr als 15 Liter/(m²a). So geringe Verbrauchswerte sind im winterkalten Mitteleuropa nur durch eine sehr gute Wärmedämmung möglich.

²)  Wärmestrom = Fläche · U-Wert · Temperaturdifferenz
Diese Gleichung gilt übrigens nicht nur dann, wenn die Temperaturdifferenz konstant ist, wie es zunächst bei der Definition des U-Wertes zur klaren und einfachen Festlegung der Randbedingungen vorausgesetzt wird. Vielmehr gilt diese Gleichung immer dann streng für die Mittelwerte von Wärmestrom und Temperaturdifferenz, wenn der Endzustand des betrachteten Bauteils sich von seinem Anfangszustand nicht unterscheidet (gleiche Temperaturverteilung im Bauteil) - z.B. zwischen Anfang Oktober und dem gleichen Zeitraum des folgenden Jahres. Aber selbst wenn die Temperaturen nicht exakt gleich sind, gilt die Beziehung immer noch in sehr guter Näherung für die Mittelwerte, wenn der Zeitraum der Mittelung lang gegenüber der Zeitkonstante der Bauteile ist. Für in Deutschland übliche Bauteile ist das bei Mittelungszeiträumen von mehr als einem Monat meist erfüllt.

³) Hier wurde ein Wärmepreis von 5,5 €Cent/kWh zugrunde gelegt (der Artikel wurde Anfang 2005 geschrieben). 2006 gallopierte die Energiepreissteigerung und die Wärmepreise sind bereits bei über 6 €Cent/kWh. Dadurch ist die Wirtschaftlichkeit der Dämmmaßnahmen noch etwas besser als hier dargestellt. Eine umfassendere Darstellung zur Wirtschaftlichkeit finden Sie hier. Das Passivhaus Institut geht allerdings davon aus, dass die Energiepreise künftig im Mittel nicht mehr wesentlich ansteigen werden. Schon beim jetztigen Energiepreis gibt es genügend Alternativen, die es erlauben, den Einsatz von teuren fossilen Brennstoffen zu ersetzen. Die bessere Wärmedämmung ist eine sehr wichtige Alternative.

(zuletzt bearbeitet: 24.11.2006 Dr. Wolfgang Feist 
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