Abb. 1 Übersicht von Verbrauchsmessungen: In diesem Diagramm sind Heizwärme-Verbrauchsmessungen aus vier Siedlungen zusammengestellt: Einer Niedrigenergiesiedlung (links) und drei Passivhaus-Siedlungen.
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Abb. 2 Verbrauchsstatistik bei einer Niedrigenergie-Siedlung: Die Siedlung mit 41 Niedrigenergiehäusern in Niedernhausen wurde 1992 bezogen. Die Verbrauchsmessungen wurden von T. Loga und M. Großklos durchgeführt [Loga 1997]. Der mittlere Verbrauch von 65 kWh/(m²a) stimmt mit dem berechneten Bedarf von 68 kWh/(m²a) [PHPP] im Rahmen der erreichbaren Genauigkeit überein. (Die eingefügte Kurve ist die zugehörige Gaußverteilung - Anmerkung für mit der Mathematik Vertraute²)

Abb.3 Verbrauchsstatistik für die Passivhaus-Siedlung Wiesbaden: Die Siedlung mit 22 Passivhäusern wurde 1997 gebaut. Der mittlere Verbrauch von 13,4 kWh/(m²a) stimmt mit dem berechneten Bedarf von 13 kWh/(m²a) [PHPP] sehr gut überein. (Anmerkung für mit der Mathematik Vertraute²)

Abb. 4 Verbrauchsstatistik für die Passivhaus-Siedlung Hannover-Kronsberg: Die Siedlung mit 32 Passivhäusern wurde 1999 bezogen. Der mittlere Verbrauch im dritten Betriebsjahr (2001/2002) lag bei 12,8 kWh/(m²a). Der berechnete Bedarf nach [PHPP] beträgt 13,5 kWh/(m²a). (Anmerkung für mit der Mathematik Vertraute²)

Abb. 5 Verbrauchsstatistik für die Passivhaus-Siedlung Stuttgart/Feuerbach: Die Siedlung mit 52 Passivhäusern wurde im Jahr 2000 fertiggestellt (Architekturbüro Rudolf). Der mittlere Verbrauch lag bei 12,8 kWh/(m²a). Der berechnete Bedarf nach [PHPP] beträgt 13,5 kWh/(m²a) (Anmerkung für mit der Mathematik Vertraute²).

Anmerkungen:

¹) Zur Einheit: 1 kWh (Kilowattstunde) ist eine Energieeinheit. Ein Liter Heizöl EL oder 1 m³ Erdgas haben ziemlich genau einen Heizwert von 10 kWh.

Hier wird durchgängig der Heizwärmekennwert q_H für den Vergleich herangezogen: q_H = Q_H / A_EBF.

Q_H ist der gemessene Heiz(nutz)wärmeverbrauch. Gemessen wurde bei allen Messprojekten an der Wärmeübergabestelle der Heizwärmeverteilung (in der Regel mit Wärmezählern; genaueres dazu ist in den jeweils zitierten wissenschaftlichen Berichten beschrieben).

Beispiel: Wärmezähler mit m-Bus Ausgang, die in allen 32 Reihenhäusern der Passivhaussiedlung Hannover Kronsberg verwendet wurden. Die gesamte Messtechnik wird in [Peper/Feist 2001] beschrieben. Zusätzlich gibt es zur Kontrolle einen Gesamtwärmezähler der Zentralversorgung für jede Hausreihe.

Diese Messung enthält Verteilverluste und Wärmeübergabeverluste mit. Die Messung enthält jedoch keine Verluste des Wärmeerzeugers.

A_EBF ist die Energiebezugsfläche. Bei allen hier aufgeführten Ergebnissen ist dies die beheizte Wohnfläche; es wurde somit der Flächenbezug gewählt, der auch der Heizkostenabrechnung und allen veröffentlichten Statistiken zu Grunde liegt. Zu beachten ist, dass die Fläche A_N nach dem Rechengang der EnEV ca. 20 bis 30% größer ist als die Wohnfläche. Auf A_N bezogene Energiekennwerte sehen daher deutlich niedriger aus als sie es in Wahrheit sind. Deshalb wird von uns konsequent die wirkliche Wohnfläche als Bezug verwendet.

²) In die Diagramme haben wir auch die zugehörigen Gauß- oder Normalverteilungen eingezeichnet:

1/_{(σ√2√π)}∫ e ^{- ½ (x-μ)²/&sigma²},

genau genommen deren Inverse, also die Funktion, die in Tabellenkalkulationsprogrammen mit "Norminv" verfügbar ist. Dabei bezeichnen
μ den Mittelwert und
σ die Standardabweichung.

Zusätzlich haben wir die Anzahl n der jeweiligen Gebäude in der Stichprobe angegeben. Schon ein Blick auf die Diagramme zeigt, dass die Heizwärmeverbrauchswerte baugleicher Objekte sehr gut durch eine Normalverteilung approximiert werden. Genaueres findet sich dazu im CEPHEUS-Endbericht [Schnieders/Feist 2001] (Chi-Quadrat-Test; Kolmogoroff-Smirnov-Test). Dort wird auch diskutiert, welche Auswirkung es hat, dass die Verteilung de facto bei Null abgeschnitten wird.

Link zur Startseite der Informationen zum Passivhaus: Passivhaus-Grundlagen.

Link zur Homepage der Passivhaustagung:
Passiv Haus Konferenz.

Link zur Homepage Passivhaus Institut:

Diese Internet-Information beruht auf publizierten wissenschaftlichen Berichten. Die Quellen sind angegeben und die Berichte sind jedermann zugänglich. Die zugehörigen Feldmessungen wurden von drei unabhängigen Instituten durchgeführt: Dem Passivhaus Institut (PHI), dem Institut Wohnen und Umwelt (IWU) und dem Fraunhofer Institut für Bauphysik (ibp). Die hier dargestellten Ergebnisse werden gestützt von weiteren Feldmessungen, die das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) durchgeführt hat.

Über tatsächliche Erfahrungen bei der Nutzung von Passivhäusern kann sich darüber hinaus jede(r) selbst informieren. Jeweils Anfang November eines Jahres veranstaltet die IG-Passivhaus den "Tag des Passivhauses". An diesem Tag öffnen zahlreiche Passivhäuser ihre Tür für Besucher. Sie können dann die Bewohner selbst über ihre Erfahrungen befragen.

Die sehr hohe Energieeinsparung von Passivhäusern geht nicht auf Kosten der Behaglichkeit: Ganz im Gegenteil, im Passivhaus gibt es immer ausreichend frische Luft und ein sehr angenehmes Wohnklima. Lesen Sie nach unter: Passivhaus-Behaglichkeit.

Ist das Passivhaus eine Extremvariante des energiesparenden Bauens?

Viele denken, dass ein Passivhaus wegen der hohen Energieeinsparung auch ein besonders teures Haus sein muss. Das ist aber nicht der Fall: Die Effizienz wird nämlich an den Bauteilen verbessert, die beim Neubau eines Hauses ohnehin benötigt werden. Dadurch ist es möglich, mit einem Passivhaus schon von Anfang an eine niedrigere Kostenbelastung zu haben als mit einem gewöhnlichen Neubau. Das ist vor allem dadurch möglich, dass das Passivhaus die versprochenen Energieeinsparungen auch wirklich erreicht - wie es die hier dokumentierten Siedlungen zeigen. 

Der Heizwärmebedarf eines Gebäudes wird rechnerisch ermittelt - der tatsächliche Verbrauch hängt von vielen zusätzlichen Einflüssen, wie z.B. dem Nutzerverhalten und dem Wetter ab. Für Passivhäuser liegen langjährige Erfahrungen und statistisch gesicherte Messergebnisse von tatsächlichen Verbrauchswerten vor. Mit diesen Ergebnissen kann die Zuverlässigkeit des Passivhaus-Konzeptes beurteilt werden.

Auch bei baugleichen Häusern gibt es deutliche Verbrauchsunterschiede durch das Nutzerverhalten. Daher muss der Verbrauch für eine ausreichende Anzahl von baugleichen Häusern gemessen werden, damit sich die nutzungsbedingten Einflüsse herausmitteln und ein Vergleich der Gebäudequalität möglich wird. Abb.1 auf der linken Seite zeigt eine Übersicht von Messwerten aus 41 Niedrigenergie- und insgesamt 106 Passivhäusern. Aus diesen Messergebnissen lassen sich eine Reihe von Erkenntnissen gewinnen.

Niedrigenergiesiedlung

Zum Vergleich wird die Niedrigenergiesiedlung in Niedernhausen mit 41 Reihenhäusern herangezogen. Die Einzelwerte der Wärmezählerablesungen für das Jahr 1994 sind in Abb. 2 dargestellt (Messung: [Loga 1997]). Deren Mittelwert beträgt 65,56 kWh/(m²a). (Anmerkungen zur Einheit 1)

Dieser Mittelwert ist deutlich geringer als der durchschnittliche Heizwärmeverbrauch im Wohnungsbestand in Deutschland, der etwa 160 kWh/(m²a) beträgt. Der Verbrauch in der Niedrigenergiesiedlung liegt damit um etwa 60% unter dem Durchschnittsverbrauch. Übrigens: Der Baustandard dieser Siedlung, obwohl schon1991 gebaut, ist besser als das Anforderungsniveau der heute gültigen Energieeinsparverordnung (EnEV). Abb. 2 zeigt auch, dass die Einzelwerte nutzungsbedingt um den Mittelwert herum streuen. Der Einfluss der Nutzer auf den Verbrauch ist unbestreitbar - er ist sogar ziemlich hoch. Das ist aber nicht nur bei energiesparenden Häusern so, sondern auch bei schecht gedämmten Häusern. Die Standardabweichung (ein Maß für die mittlere Abweichung der Einzelwerte zum Mittelwert) beträgt für diese Siedlung 13,6 kWh/(m²a) bzw. 21% des mittleren Verbrauchswertes.

Bildet man den Mittelwert, so mitteln sich die Abweichungen durch die unterschiedlichen Nutzer weitgehend heraus - umso besser, je größer die Zahl der baugleichen Einheiten ist. Der mittlere Verbrauchswert ist bei dieser Siedlung statistisch auf ±2 kWh/(m²a) genau bestimmt. Es ist daher statistisch gesichert, das der Niedrigenergiestandard zu einer bedeutenden Energieeinsparung (60% ± 1%) gegenüber durchschnittlichen früher gebauten Häusern führt.

Passivhaussiedlung Wiesbaden/Dotzheim

Es handelt sich um die erste deutsche Passivhaussiedlung (Baujahr 1997, Bauträger Rasch&Partner) mit 22 Häusern. In Abb. 3 sind die Wärmezählermesswerte der Heizperiode 1998/99 dokumentiert. Der Mittelwert ergibt 13,4 kWh/(m²a). Damit liegt der Verbrauch in der Passivhaus-Siedlung um 80% unter dem der Niedrigenergie-Siedlung Niedernhausen.

Passivhaussiedlung Hannover/Kronsberg

Passivhaussiedlung Stuttgart/Feuerbach

Die Passivhaussiedlung Stuttgart Feuerbach ("Schelmenäcker Weg") mit insgesamt 52 Reihen- und Doppelhäusern wurde im Jahr 2000 vom Architekturbüro Rudolf fertiggestellt. In Abb. 5 sind die Verbrauchswerte der Heizperiode 2001/2002 dokumentiert. Der Mittelwert beträgt 12,8 kWh/(m²a) [Reiß/Erhorn 2003]. Bei dieser Siedlung gibt es wenige Ausreißer, die klar als solche zu erkennen sind.

Abb. 6 Diese Grafik zeigt zusammenfassend den Vergleich der Verbrauchsmessungen in der Referenzsiedlung (links, 65 kWh/(m²a))
und in den drei Passivhaus-Siedlungen (jeweils etwa 13 kWh/(m²a)).

Der Verbrauch in den Passivhäusern ist nach diesen Messwerten um 80% geringer als in bereits guten Niedrigenergiehäusren. Alle Durchschnittswerte stimmen mit den vorab berechneten Werten nach dem Passivhaus Projektierungs Paket (PHPP) ziemlich gut überein.

Schlussfolgerungen

Die Messungen in den realisierten Passivhaus-Siedlungen zeigen:

• Die einzelnen Maßnahmen, nämlich Wärmedämmung, Dreischeiben-Wärmeschutz-Verglasung und Wärmerückgewinnung sind wirksam. Abweichungen von mehr als etwa 1 kWh/(m²a) wären in den Mittelwerten bereits erkennbar, sie treten aber nicht auf.
  
• Das Berechnungsverfahren und die verwendeten Randbedingungen bewähren sich in der Praxis. Die Abweichungen zwischen der rechnerischen Bilanz und den Messwerten sind sehr gering.
  
• Zusätzliche Wärmeverluste, wie Wärmeübergabeverluste oder hohe Fensterlüftungsverluste können nach den vorliegenden Verbrauchsstatistiken keinen entscheidenden Einfluss haben; sie müssen innerhalb der mit ±1 kWh/(m²a) bestimmten Grenzen liegen und sind daher im Grunde vernachlässigbar.
  

Zusammenfassung

Verschiedene Nutzer haben, auch wenn sie in baugleichen Häusern wohnen, häufig deutlich unterschiedliche Verbrauchswerte: Abweichungen von ±50% vom Mittelwert sind keine Ausnahme. Das ist nicht nur in Passivhäusern so. Die bedeutendste Ursache besteht in unterschiedlichen Soll-Temperatureinstellungen in der Heizperiode. Aber auch die höchsten nutzungsbedingten Verbrauchswerte sind in Passivhäusern noch deutlich niedriger als die geringsten in gewöhnlichen Neubauten.

Das Passivhaus-Konzept führt nachweislich und reproduzierbar zu einer sehr hohen Heizenergieeinsparung, die gegenüber dem alten Gebäudebestand mehr als 90% und gegenüber den gesetzlichen Anforderungen an Neubauten immer noch durchschnittlich etwa 80% beträgt.

Literatur:

[Ebel 2003] Ebel, W.; Großklos, M.; Knissel, J.; Loga, T. und Müller, K.: Wohnen in Passiv- und Niedrigenergiehäusern – Eine vergleichende Analyse der Nutzungsfaktoren am Beispiel der „Gartenhofsiedlung Lummerlund“ in Wiesbaden-Dotzheim, Endbericht / Energie; Institut Wohnen und Umwelt; Darmstadt 2003.

[Feist/Loga/Großklos 2000] Feist, W.; Loga, T. und Großklos, M.:
Durch Messungen bestätigt – Jahresheizenergieverbrauch bei 22 Passivhäusern in Wiesbaden unter 15 kWh/m² Wohnfläche, in BundesBauBlatt, 3/2000, S. 23-27.

[Loga 1997] Loga, Tobias; Müller, Kornelia; Menje, Horst:
Die Niedrigenergiesiedlung Distelweg in Niedernhausen, Ergebnisse des Messprogramms, 1. Auflage, Institut Wohnen und Umwelt, 1997.

[Peper/Feist 2001] Peper, Sören; Feist, Wolfgang: Messtechnische Untersuchung und Auswertung - Klimaneutrale Passivhaussiedlung Hannover-Kronsberg; 1. Auflage, Proklima, Hannover 2001; dieser Bericht kann kostenlos bei proKlima bezogen werden.

[Peper/Feist 2002] Peper, Sören; Feist, Wolfgang: Klimaneutrale Passivhaussiedlung Hannover-Kronsberg Analyse im dritten Betriebsjahr;
1. Auflage, Proklima, Hannover 2002; dieser Bericht kann kostenlos bei proKlima bezogen werden.

[Reiß/Erhorn 2003] Reiß, Johann und Erhorn, Hans: Messtechnische Validierung des Energiekonzeptes einer großtechnisch umgesetzten Passivhausentwicklung in Stuttgart-Feuerbach, IBP-Bericht WB 117/2003, Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Stuttgart 2003.