Passivhaus
Ein Passivhaus ist ein Gebäude, das die höchste Stufe der betrieblichen Energieeffizienz durch konsequente Wärmedämmung, kontrollierte Lüftungsanlage sowie die Vermeidung von Wärmebrücken erreichen und so weitgehend auf ein klassisches Heizsystem verzichten kann. Der Gebäudestandard ist ein Baukonzept, das durch den minimalen Energieverbrauch und die Einsparung fossiler Brennstoffe die laufenden Betriebskosten senken kann, während gleichzeitig die gebäudebezogenen CO₂-Emissionen während der Nutzungsphase auf ein Minimum reduziert werden können. Für eine ganzheitliche Klimabilanz muss jedoch auch die Graue Energie für die Herstellung und spätere Entsorgung der Dämm- und Baustoffe berücksichtigt werden.
Da der überwiegende Teil der benötigten Energie für die Erzeugung von Wärme indirekt oder „passiv“ durch externe Quellen wie die Sonne gewonnen wird, hat sich der Begriff Passivhaus durchgesetzt. Den geringen Betriebsenergieverbrauch erreichen die Gebäude durch zahlreiche optimierte Parameter wie Dämmung, Wärmerückgewinnung, Wärmeabstrahlung oder Nutzung erneuerbarer Energien (zum Beispiel Sonnenenergie).
Ein erhöhter Bedarf von Heizenergie an kälteren Tagen wird durch eine zusätzliche Heizung gedeckt. Passivhäuser unterscheiden sich von Niedrigenergiehäusern durch ihren Heizwärmebedarf. Dieser liegt bei Niedrigenergiehäusern bei weniger als 50 kWh/qm und Jahr, während Passivhäuser höchstens 15 kWh/qm im Jahr verbrauchen dürfen. Dieser theoretische Wert wird vom Passivhaus-Institut Darmstadt festgelegt, kann sich jedoch je nach realem Nutzerverhalten in der Praxis verändern. Im Prinzip handelt es sich bei Passivhäusern um die energetische Weiterentwicklung der Niedrigenergiehäuser.
Funktionsweise
Im Wesentlichen nutzen Passivhäuser zwei Strategien: eine möglichst hohe Reduktion der Energieverluste und die passive Nutzung von Wärmequellen.
Wärmeverluste reduzieren
Wärmeeinsparungen werden durch die besondere Wärmedämmung der Wände, des Daches und der Fenster realisiert. So erzielen sie eine größere Wärmerückgewinnung aus der Abstrahlwärme von elektrischen Geräten und Bewohnern und verhindern gleichzeitig das Entweichen von Wärme nach außen im Winter und ein zu starkes Aufheizen im Sommer. Für eine ganzheitliche Ökobilanz ist hierbei die Wahl recyclebarer und schadstofffreier Dämmstoffe entscheidend. Der Wärmeverlust wird darüber hinaus durch eine Lüftungsanlage verringert, die auch für die Frischluftzufuhr verantwortlich ist. Die Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung macht einen Großteil der Abwärme nutzbar, benötigt für den Dauerbetrieb jedoch permanent elektrischen Strom
Solarenergie optimal nutzen
Passivhäuser sind darauf ausgelegt, größtmögliche solare Wärmegewinne zu erzielen. Dafür werden häufig große Fenster und Glasdächer verbaut, was im Sommer ein durchdachtes, passives Verschattungskonzept erfordert, um sommerliche Überhitzung ohne energieintensive Klimaanlagen zu vermeiden. Für den rechnerischen Primärenergieverbrauch des gesamten Gebäudes gilt ein Maximalwert von 60 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr.
Restenergiebedarf nachhaltig decken
Um den dennoch vergleichsweise geringfügig verbleibenden Energiebedarf zu decken, wird oftmals auf erneuerbare Energien zurückgegriffen. Konkret werden hier häufig elektrische oder thermische Solaranlagen oder Pelletheizungen installiert. Zwar verbrauchen Passivhäuser trotz aller Energieeffizienz zumeist mehr elektrische Energie als Häuser, die auf konventionellem Wege beheizt werden. Bei einem Passivhaus kommt es im direkten Betrieb jedoch kaum noch zu Kohlendioxid-Emissionen – vorausgesetzt, der benötigte Haushalts- und Betriebsstrom stammt vollständig aus erneuerbaren Quellen.
Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) eines Gebäudes nach Passivhaus-Standard darf den Wert von 0,15 Watt je Quadratmeter und Kelvin nicht überschreiten.
Die wichtigsten Bauelemente
Dämmung
Passivhäuser können den Transmissionswärmeverlust durch Bauteile mit geringem Wärmedurchgangskoeffizienten reduzieren. Die thermische Hülle der Gebäude variiert je nach Ausführung in ihrer Stärke und kann bis zu 40 cm betragen. Auch die Fenster sind ein wichtiger Bestandteil der Gebäudehülle, die den Heizwärmebedarf erheblich reduzieren können. Deshalb kommen hier in der Regel dreifachverglaste Wärmeschutzfenster zum Einsatz. Diese erfordern durch ihre aufwendige Produktion und Materialzusammensetzung einen erhöhten Energieaufwand bei der Herstellung, weisen dafür aber hohe solare Energiegewinne bei gleichzeitig guten Isolationseigenschaften auf.
Vermeidung von Wärmebrücken
Wärmebrücken entstehen an Stellen, bei denen die Gebäudehülle beispielsweise durch Anschlüsse, Kabelkanäle, Rohre und Ähnliches durchbrochen wird. Hier kann viel Wärme entweichen, was den Heizwärmebedarf erhöht. Um das zu verhindern, müssen Konstruktionen und Materialien verwendet werden, die einen geringen Wärmedurchgangskoeffizienten haben.
Lüftung
In bewohnten Räumen entstehen bei der Nutzung Feuchtigkeit und Kohlendioxid, beispielsweise direkt durch die Bewohner:innen und deren Lebensgewohnheiten (Kochen etc.). Um ein vergleichsweise ausgeglichenes Raumklima zu schaffen, muss es einen Luftaustausch geben. Herkömmliches Lüften über das Öffnen der Fenster erweist sich aber vor allem in der kalten Jahreszeit als eher ineffizient, da es die Räume auskühlt. Spezielle Lüftungsanlagen sorgen für einen kontrollierten Luftaustausch, gewinnen aber zusätzlich die Wärme aus der Abluft zurück. Das macht sie energieeffizienter im Vergleich dazu.
Um die Wärmerückgewinnung zu realisieren, verfügt die Lüftungsanlage über einen Wärmetauscher. Durch die Lüftung kann unter optimalen Bedingungen zwischen 80 und 95 Prozent der Wärme aus der Abluft zurückgewonnen werden. Sie wird anschließend auf die frische Zuluft übertragen. Der reale Wirkungsgrad im Alltag hängt stark von einer regelmäßigen Wartung und fachgerechtem Filterwechsel ab.
Heizung
Da der Wärmebedarf in Passivhäusern eher niedrig ist, verfügen sie meist über kleine Heizsysteme, die weniger Energie verbrauchen. In der Regel reicht die Beheizung der Zuluft, um den ohnehin geringen Wärmebedarf zu decken. Als zusätzliche Heizsysteme werden in kleinen Gebäuden oftmals Gas-Brennwertkessel, Wärmepumpen-Kompaktgeräte oder Pelletöfen integriert.
Pufferspeicher sammeln die Wärme aus den unterschiedlichen Quellen im Haus und leiten sie über Heizkreise in die Räume. Dort werden meist kleine, statische Heizflächen betrieben. Klassische Heizkörper sind deshalb nicht mehr notwendig.
Steuerungstechnik
Über gebäudeeigene Steuerungstechnik kann der Wärmegewinn der verschiedenen Wärmequellen (Bewohnende, elektrische Geräte u.s.w.) im Haus genutzt werden, allerdings unter der Voraussetzung, dass verschiedene Einzelkomponenten wie Feuchtigkeitssensoren und Thermometer sowie CO2-Messgeräte in das zentrale Steuerungssystem integriert werden, um das Lüftungs- und Heizsystem effizienter zu regulieren. Diese komplexe Elektronik verursacht einen zusätzlichen Standby-Stromverbrauch und erhöht den Wartungs- sowie Entsorgungsaufwand des Gebäudes.
Anforderungen an Energiestandards
Der Passivhaus-Energiestandard legt Richtwerte und Anforderungen an die Gebäude folgendermaßen fest:
- Der Heizenergiebedarf darf maximal 15 kWh pro Quadratmeter und Jahr betragen.
- Der restliche Primärenergieverbrauch für Warmwasser, Lüftung und Strom darf maximal 60 kWh pro Quadratmeter und Jahr betragen.
- Die Luftwechselrate* der Gebäudehülle darf den Wert von n50=0,6/h nicht überschreiten.
- Die Wärmerückgewinnung aus der Abluft muss mindestens 75 Prozent betragen.
*Die Luftwechselrate gibt an, wie oft die Luft in einem geschlossenen Raum ausgetauscht werden muss, um ein gesundes Raumklima zu gewährleisten.
Bau- und Betriebskosten
Für Passivhäuser können im Vergleich zu konventionellen Häusern oder Niedrigenergiehäusern höhere Baukosten anfallen. Diese belaufen sich auf etwa 5 bis 15 Prozent im Vergleich zu einem konventionell gebauten Haus nach Gebäudeenergiegesetz (GEG). Zurückzuführen ist das vor allem auf die deutlichen Mehrkosten, die die spezielle Wärmedämmung, Fenster und Lüftungsanlage verursachen können. Andererseits entfallen zumeist die Baukosten für einen Schornstein und die Energiekosten sind niedriger als bei konventionellen Bauweisen. Das führt wiederum dazu, dass die Energiekosten eines Passivhauses deutlich unter denen eines konventionell beheizten Gebäudes liegen, wobei im Betrieb regelmäßige Kosten für die Wartung und den Filterwechsel der Lüftungsanlage berücksichtigt werden müssen.
Faktoren für Mehrkosten
- Materialkosten für höhere Wärmedämmung
- Lüftungstechnik mit Wärmerückgewinnung
- Fenster mit guten Dämmeigenschaften (Dreifach-Wärmeschutzverglasung)
- Maßnahmen zur Umsetzung einer luftdichten Gebäudehülle
Gründe für Minderkosten
- klassische Heizungen wie Wand- oder Fußbodenheizungen werden in Hauptwohnräumen oft nicht mehr benötigt
- geringere laufende Kosten für Warmwasser und Heizungsanlage
- kein Schornstein und damit keine Kehrkosten
Anforderungen an den Gebäudestandard
Für den Passivhaus-Standard gelten Deutschlandweit Richtwerte, die in etwa äquivalent sind. Auf Basis der Zertifizierungskriterien des Passivhausinstituts Darmstadt darf ein Gebäude nach Passivhaus-Standard einen jährlichen Heizwärmebedarf von insgesamt 15 Kilowattstunden pro Quadratmeter nicht überschreiten. Darüber hinaus darf der Primärenergiebedarf der Gebäude höchstens 120 Kilowatt pro Quadratmeter und Jahr betragen.
Zur Qualitätssicherung gibt es Zertifizierungen in Anlehnung an die Energiestandards auf gesetzlicher sowie Normen-Basis.
PHPP-Standard nach Passivhaus Institut
Der PHPP-Standard (Passivhaus-Projektierungspaket) legt hierzu die grundlegenden Rahmenbedingungen fest:
-
Energiekennwert Heizwärme max. 15 kWh/(m²·a) oder Heizwärmelast max. 10 W/m²
-
Drucktestluftwechsel n50 max. 0,6 h−1
-
Energiekennwert der gesamten Primärenergie max. 60kWh/(m²·a) inkl. Haushaltsstrom gemäß den aktuellen Zertifizierungsklassen
Passivhaus Energiestandard
In Deutschland gibt es zusätzlich einen genormten Energiestandard für Gebäude. Er gilt als Weiterentwicklung der Standards für Niedrigenergiehäuser. Dessen Einhaltung wird allerdings nicht von einer staatlichen Prüfstelle überwacht. Um dennoch eine Zertifizierung zu erreichen, können unabhängige Institutionen wie das Passivhaus Institut (PHI) Gebäude auf freiwilliger Basis prüfen und zertifizieren.
Förderungen
In Deutschland werden effiziente Gebäude wie Passivhäuser oder KfW-Effizienzhäuser über Bundesprogramme (wie den „Klimafreundlichen Neubau“) durch zinsvergünstigte Kredite und Zuschüsse unterstützt. Ergänzend bieten viele Bundesländer und Kommunen eigene Förderprogramme an.
Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) schreibt keinen bestimmten Haustyp wie das Passivhaus vor, es legt lediglich gesetzliche Mindeststandards für die Energieeffizienz und den Einsatz erneuerbarer Energien beim Neubau oder der Sanierung fest. Der Bau eines Passivhauses geht diesen gesetzlichen Mindestanforderungen in der Regel freiwillig voraus.
Die Bundesregierung hat die Rahmenbedingungen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) sowie die Fördermittel für klimafreundliche Heizungssysteme grundlegend reformiert.
Unser Förderservice unterstützt Sie dabei, den Überblick über die aktuellen Förderprogramme und Richtlinien zu behalten.
Wichtig: Der Förderantrag muss bei der KfW eingehen, bevor die Arbeiten beginnen. Wer vorher startet, verliert den Förderanspruch. Nach der Zusage bleiben 36 Monate Zeit, das Vorhaben umzusetzen.
Vor- und Nachteile
Eine der Besonderheiten und Haupteigenschaften von Passivhäusern gegenüber anderen Gebäuden ist die konstante Innentemperatur, die ein angenehmes Raumklima schafft. Alle Räume, Wände und Böden haben die gleiche Temperatur, sofern sie innerhalb der thermischen Gebäudehülle liegen. Dadurch ist die Gefahr von Schimmelbildung nahezu ausgeschlossen. Besonders im Winter ist diese Eigenschaft vorteilhaft.
Im Sommer dagegen sorgt ein Erdwärmeüberträger für die Vorkühlung des Gebäudes, was idealerweise durch eine konsequente Verschattung ergänzt wird, um sommerliche Überhitzung zu vermeiden. Diese Eigenschaft wird von einigen Menschen bevorzugt, andere hingegen bevorzugen die klassische getrennte Temperierung unterschiedlicher Wohnräume.
Ein weiteres Merkmal der Gebäude ist die gute Luftqualität der Raumluft, die durch die Luftfilter gegeben ist. Manuelles Lüften über die Fenster ist möglich, aber nicht zwingend erforderlich.
Vorteile im Überblick
- Bis zu 75 Prozent geringerer Heizenergieverbrauch im Vergleich zu konventionellen Neubauten
- hocheffiziente Dämmung und Wärmeversorgung
- staatliche Förderungen für Bau und Sanierung möglich
- Umbau zum Passivhaus ist auch bei Bestandsgebäuden möglich
- Schimmelbildung unwahrscheinlich
- geringere Temperaturschwankungen über die Jahreszeiten
- keine Zugerscheinungen durch Lüften über Fenster
- Steigerung der Unabhängigkeit bezüglich fossiler Energieträger
Nachteile im Überblick
- hohe Amortisationszeit beim Bauen ohne finanzielle Förderung
- erhöhter Aufwand an grauer Energie durch Verwendung bestimmter Materialien und den Energieverbrauch bei deren Herstellung
- Energieverbrauch von Standardhäusern hat sich über die Jahre wesentlich verringert, weshalb auch sie deutlich effizienter wurden
- Baukomponenten von Passivhäusern werden mittlerweile auch im Neubau eingesetzt
- Nutzungsänderungen der Räume erfordern theoretisch eine Neukonfiguration der Lüftungsanlage
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