Bild 1: Passivhäuser sind Musterbeispiele für sehr gute Wärmedämmung. Es sind Häuser im warmen Federkleid.

Bild 2: Beispiel für ein hervorragend wärmegedämmtes Traufdetail (CEPHEUS-Projekt Horn/Österreich, Architekt Treberspurg/Wien).

Bild 3: Beispiele von für das Passivhaus geeigneten besonders gut gedämmten Außenwand-Aufbauten.

Bild 4: Wärmebildaufnahme am Fußpunkt einer Passivhaus-Außenwand von der Innenseite: Es gibt keine kalten Flecken mehr. (Aufnahme: PHI).

Bild 5: Außenthermographie eines Altbaus (oben) im Vergleich zu einem Passivhaus (Aufnahmen: PHI).

Wärmedämmung von Passivhäusern

Beim guten Wärmeschutz liegt der Schlüssel zur Funktion des Passivhauses. Wärmeverluste durch nicht lichtdurchlässige Bauteile (auch „opake Bauteile“ genannt) müssen vernachlässigbar gering sein. Nur dann kann die Heizlast auch am kältesten Tag so gering sein, dass eine Heizung allein mit der Frischluft möglich wird. Der Wärmeverlust durch ein Regelbauteil, also eine Außenwand, einen Fußboden, eine oberste Geschossdecke oder ein Dach, wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten oder U-Wert gekennzeichnet (früher: k-Wert). Dieser Wert gibt an, wieviel Wärmeenergie pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit des Bauteils nach außen übertragen wird, wenn die Temperaturdifferenz gerade ein Grad (1 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. Ein typisches Einfamilienhaus hat beispielsweise eine Außenwandoberfläche von 100 m². Bei winterlichen Temperaturverhältnissen liegen außen -12°C und innen 21°C vor. Bei unterschiedlichen U-Werten ergeben sich die folgenden typischen Wärmeverlustleistungen durch die Außenwand:

U-Wert   Wärmeverlust
W/m²K            W
  1,00           3300
  0,80           2640
  0,60           1980
  0,40           1320
  0,20             660
  0,15             495
  0,10             330

Ein typisches Passivhaus-Kompaktheizsystem kann problemlos etwa 1000 W Heizleistung bereitstellen. 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 aus allein dem aufgeführten Material sein muss, um einen typischen Passivhaus-U-Wert von 0,13 W/(m²K) zu erreichen:

Material          Wärmeleit-    Schichtdicke
                      fähigkeit        für U=0,13 W/(m²K)
                      W/mK                m  
Normalbeton    2,100             15,80
Vollziegel         0,800               6,02
Hochlochziegel 0,400               3,01
Nadelholz         0,130               0,98
Porenziegel,
Porenbeton      0,110               0,83
===========================
Stroh               0,055              0,410
typischer
Dämmstoff       0,040              0,300
hochwertiger
konventioneller
Dämmstoff       0,025              0,188
Nanoporöse
"Superdämmstoffe"
Normaldruck    0,015              0,113
Vakuum-
dämmstoff
(Kieselsäure)  0,008               0,060
Vakuum-
dämmstoff
(Hochvakuum) 0,002               0,015

Die Tabelle zeigt unmissverständlich: Gebäudehüllflächen mit vernünftigen Bauteildicken sind nur möglich, wenn die wesentliche Dämmwirkung von einem guten Wärmedämmstoff herrührt. Dazu können die Materialien „unter dem Doppelstrich“ verwendet werden. Selbstverständlich sind kombinierte Aufbauten mit den 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 typische konventionellen Dämmstoffen (Mineralwolle, Polystyrol, Zellulose) braucht man Dicken um 30 cm. Mit marktüblichen Polyurethanschaumdämmstoffen kann die Dämmdicke auf um 20 cm reduziert werden. Auch Vakuumdämmstoffe sind in Deutschland bereits im Bauwesen eingesetzt worden. Mit ihnen ergeben sich richtig schlanke hochgedämmte Bauteile. Ein bereits erfolgreich umgesetzter weiterer 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. Auch diese Technik wird auf der Begleitausstellung zur 7. Passivhaustagung gezeigt werden.

Die Erfahrung beim Bau von Passivhäusern hat gezeigt, dass die hohen Dämmdicken auch bei konventionellen Dämmstoffen in den meisten Fällen kein Problem darstellen:

• 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 ohne weiteres handhabbar. Richtig angewendet ist der Aufwand für die Ausführung kaum höher als bei geringeren Dämmstärken. Es bleibt der Mehrpreis für die größere Dämmstoffmenge – Dämmstoffe sind jedoch ein vergleichsweise kostengünstiges Material. Wie eine vernünftige passivhausgeeignete Konstruktion mit den verschiedenen Baustoffen aussieht, wird auf der Begleitausstellung der 7. Passivhaustagung an 1:1-Modellen gezeigt.
• Alle heute in Deutschland bauüblichen Konstruktionen für Gebäudehüllen lassen sich auch in Passivhaus geeigneten Varianten ausbilden. Dies ist bereits vielfältig in gebauten Passivhäusern demonstriert worden: Da gibt es Mauerwerksbau (zweischalig oder mit Wärmedämmverbundsystem), Leichtbetonfertigbauteile, Betonfertigbauteile, Holzkonstruktionen (klassisch oder mit Leichtbauträgern), Schalungselementetechnik und semitransluzente Wandaufbauten.
• Messungen in gebauten Passivhäusern zeigen, dass die Dämmwirkung der „dicken Dämmschichten“ perfekt den Erwartungen entspricht. Die Wärmeverluste sind somit tatsächlich so gering, wie sie nach der Berechnung sein dürfen und die Häuser bleiben tatsächlich mit den genannten extrem kleinen Heizleistungen warm. Unmittelbar erkennbar ist dies an den hohen inneren Oberflächentemperaturen, die mit thermografischen Aufnahmen sichtbar gemacht werden können. 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 gerichteten Strahlungstemperaturen im Raum gering, eine gute Voraussetzung für eine sehr gute Behaglichkeit. Die hohen Innenoberflächentemperaturen führen zudem zu einer Verringerung des Tauwasserrisikos. Im Passivhaus kann bei wohnraumüblicher Nutzung Oberflächentauwasser an Außenbauteilen praktisch ausgeschlossen werden.
• Im Sommer liegt die innere Oberflächentemperatur ebenfalls nahe an der Raumlufttemperatur, d.h. sie ist geringer als bei schlecht gedämmten Bauteilen, die Wärme in größerem Maß von außen nach innen transportieren. Für das dynamische Verhalten des Außenbauteils haben hochgedämmte Konstruktionen auch bei nur geringen Massen (z.B. einer doppelten Gipswerkstoffplatte) eine hohe Temperaturamplitudendämpfung. Diese ist so groß, dass weitere Verbesserungen praktisch nicht mehr bedeutend sind. Wichtig ist jedoch die lange Gebäudezeitkonstante, die durch die gute Dämmung resultiert und für welche eine thermisch gut zugängliche innere Gebäudemasse weitere Vorteile bringt. Dadurch kann ein Passivhaus durch Nachtlüftung gut gekühlt werden und die Kälte tagsüber sehr gut halten – vorausgesetzt, die solare Last ist auf ein vernünftiges Maß begrenzt.
• Hochgedämmte Bauteile verzeihen in einem gewissen Ausmaß noch vorkommende Wärmebrücken eher als mäßig gedämmte. 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 der Regelkonstruktion durch und durch warm. Wärmebrücken bis zu einem gewissen Ausmaß können dem nicht schaden – ist die Regelkonstruktion aber ohnehin schon kalt, wird mit zusätzlichen Wärmebrücken der Taupunkt schnell unterschritten. Selbstverständlich führen Wärmebrücken auch im Passivhaus zu u.U. bedeutenden zusätzlichen Wärmeverlusten. Daher empfehlen wir auch, trotz der höheren Fehlertoleranz, ein bewusst wärmebrückenfreies Konstruieren.

Auf der 7. Passivhaus-Tagung werden neueste Erkenntnisse und Erfahrungen mit hochwärmegedämmten Konstruktionen in Arbeitsgruppe XIII "Gebäudehülle" behandelt. Die Architekten Michael Trykowski und Karin Tollkühn geben einen Erfahrungsbericht zur Frage von Öffnungen in der Gebäudehülle des Passivhauses. Die Vakuum-Dämm-Technologie zeigt im Vergleich zu den verschiedenen konventionellen Wärmedämmstoffen eine um den Faktor 5 bis 8 verringerte Wärmeleitfähigkeit. Im Beitrag von Ekkehard Nowara und Wolfgang M. Willems werden verschiedene Ansätze und Materialien für die praktische Umsetzung dieser Technologie in ein baurelevantes Produkt vorgestellt. Für Passivhäuser in Holzbauweise gibt es eine neue Broschüre im Holzbauhandbuch: Typische Konstruktionen werden von Helmut Zeitter und Berthold Kaufmann dargestellt. Die Dämmung im Kellerbereich muss speziellen Anforderungen genügen, z.B. Druckwasserfestigkeit und dauerhafte Stauchungssicherheit. Details für Wärmebrückenfreie Lastabtragungen werden von Architekt Christoph Thiel dargestellt. Auch Lösungen für die Abdichtung und die Luftdichtheit werden vorgeschlagen. Wärmebrücken am Fuß eines Gebäudes werfen oft konstruktive Probleme auf. In manchen Fällen ist es möglich, die Bodendämmung zu reduzieren, weil das Erdreich, auf dem das Gebäude steht, eine hohe Wärmekapazität hat. Hierzu werden von Gerhard Lude und Johannes Werner neue Lösungsmöglichkeiten für den Fußpunkt und für erdberührte Flächen vorgestellt. Die Wärmeleitfähigkeit von Holzwerkstoffen in Plattenebene wird von Gerrit Horn, Herrmann Heinrich und Karl Heinz Dahlem diskutiert. Im Rahmen eines Forschungsprojektes werden neue Daten präsentiert, welche einen signifikanten Unterschied der Wärmeleitfähigkeit von Holzwerkstoffen senkrecht bzw. parallel zur Plattenebene erkennen lassen.
Vollständige Konstruktionsbeispiele von Bauteilen für das Passivhaus im Maßstab 1:1 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.
• Semitransluzente Außenbauteile zur effektiven Nutzung von passiver Solarenergie auch bei opaken Bauteilen.

(veröffentlicht: 30.12.2002   © Passivhaus Institut; unveränderte Wiedergabe unter Angabe der Quelle gestattet)

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