Energie sparen am Bau: das Passivhauskonzept von Ines Clarissa Schuster

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°CELSIUS hat sich mit Laszlo Lepp vom Passivhaus Institut und Prof. Rainer Pfluger von der Universität Innsbruck, Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen, getroffen, um mehr über das Konzept des Passivhauses zu erfahren. In der EU entfallen derzeit rund 40% der Gesamtenergie und 36% Prozent der Treibhausgasemissionen auf Gebäude. Dies verteilt sich vor allem auf die Phasen Bau, Nutzung, Renovierung und Abriss.6 Daher gibt es hier eine enorm große Stellschraube, um positive Wirkung auf den Klimawandel zu haben.

Es ist möglich, Gebäude zu errichten, die nur einen Bruchteil der Energie eines konventionellen Gebäudes verbrauchen. Seit 30 Jahren1 werden solche Passivhäuser und Niedrigstenergie-Gebäude geplant und auch gebaut. In der Passivhaus-Datenbank2 sind mit Stand 13.05.2022 weltweit 5323 Projekte dokumentiert, davon 1978 qualitätsgesichert zertifiziert. Durch verschiedene Studien konnte gezeigt werden, dass es wirklich funktioniert, den Energieverbrauch auf 10% zu reduzieren.3 Anfänglich waren alle notwendigen Teile händisch selbst herzustellen, anzupassen oder zusammenzubauen. Heute sind alle Produkte und Komponenten sowie Berechnungsinstrumentarien am Markt verfügbar.

Laszlo Lepp
Rainer Pfluger

Warum sind die behördlichen Vorgaben für Sanierungsmaßnamen so niedrig?

Hier spielen wirtschaftliche Partikularinteressen eine Rolle. Energieversorger sind abhängig von langfristigen Gasverträgen. Ein Wohngebäude mit hohem Verbrauch ist ein „Gas-Abo“-Kunde. Das ganze Jahr wird durchgängig Gas gebraucht, insbesondere natürlich in der Heizsaison, aber auch für die Warmwasserbereitung. Diese gesicherte Gasabnahme scheint gewollt zu sein. Es wurden Gasverträge mit einer Laufzeit bis 2040 abgeschlossen. Würde der Verbrauch nun rasch sinken, laufen die Verträge trotzdem weiter. Was macht man dann mit dem ganzen Gas?

Was ist ein Passivhaus?

Das Passivhaus-Konzept wurde von dem Physiker Wolfgang Feist entwickelt, der 1996 auch das Passivhaus Institut gründete. Die Idee besteht darin, eine thermisch hochwertige Gebäudehülle zu bauen, um die Verluste zu minimieren. Hohe Luftdichtheit und Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung ergänzen das Konzept. Das Passivhaus Institut ist ein unabhängiges Forschungsinstitut für energieeffizientes Bauen.

Im Gegensatz zu verbreiteten Meinungen geht es beim Passivhaus nicht um autarke Gebäude. Sondern man entwickelt kostengünstige Gebäude, die so gut gebaut sind, dass ihre thermischen Verluste sehr gering sind und man kaum Energie in das Gebäude einbringen muss. Laszlo Lepp: „Wir reduzieren den Heizwärmebedarf von Bestandsgebäuden um 90%. In solchen intelligent errichteten Gebäuden, also Passivhäusern, ist es fast egal, woher die Energie kommt.“

Die Definition eines Passivhauses kann über zwei Eigenschaften erfolgen:

  1. Der Heizwärmebedarf ist kleiner als 15 kWh/(m²a) (Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr). Zum Vergleich: Ein typischer Altbau braucht ca. 250 kWh /(m²a) und ein konventioneller Neubau ca. 35 kWh / (m²a).
  2. Die Heizlast ist kleiner als 10 W/m² (Watt pro Quadratmeter). Das heißt, man kann eine 4-Zimmer-Wohnung von 100m² mit der Leistung eines kleinen Haarföns (ca. 1 kW) heizen.

Das Passivhauskonzept basiert auf 5 Säulen:

  1. Ausreichender Wärmeschutz durch Gebäudedämmung
  2. Passivhaustaugliche Fenster: Glas ist thermisch ca. sechs Mal schlechter als Wände4. Es lässt also mehr thermische Energie hinaus als eine Wand. Allerdings lässt Glas bei direkter Sonneneinstrahlung auch mehr Energie ins Gebäude hinein. Im Idealfall orientiert man ein Gebäude und die Glasflächen so, dass man übers Jahr mehr Energie gewinnt als verliert. Im Idealfall ist also die Hauptfassade nach Süden ausgerichtet.
  3. Luftdichtheit: Es ist wichtig, dass die Gebäudehülle luftdicht ist, damit sie die thermischen Verluste minimieren kann. Laszlo Lepp: „Die Wände müssen nicht atmen. Menschen müssen atmen.“ Leckagen sind also weder zur Lüftung noch zur Feuchteabfuhr geeignet, hierfür wird wie nachfolgend beschrieben die Komfortlüftung eingesetzt.
  4. Kontrollierte Wohnraumlüftung über eine mechanische Komfortlüftungsanlage: Da im Passivhaus aufgrund der luftdichten Gebäudehülle eine Lüftungsanlage ohnehin notwendig ist, kann die Abwärme direkt genutzt werden. Die Abluft wird über einen Wärmetauscher geführt. Dieser besteht aus Lamellen, in denen die Abluft ihre Wärme an die Zuluft abgibt. So kann Luft, die außen zum Beispiel 0°C hat, bereits auf ca. 18° aufgewärmt werden, bis sie im Gebäude ankommt.
  5. Wärmebrückenfreie Anschlüsse: Es wird darauf geachtet, dass zum Beispiel dort wo Wand an Zwischendecke oder Wand an Boden, oder Wand an Dach schließt keine Wärmebrücken entstehen. Wärmebrücken verursachen große Verluste.

Warmwasser und Strom im Passivhaus

In einem Gebäude ist natürlich nicht nur Raumwärme notwendig. Die Bewohner:innen bzw. Nutzer:innen brauchen auch Warmwasser und Strom. Die Passivhaus-Zertifizierung berücksichtigt auch den Hilfs- und Haushaltsstrom. Es werden alle elektrischen Geräte im Gebäude so effizient wie möglich gehalten. Küchengeräte, Waschmaschine und auch die Lüftungsanlage dürfen nur einen limitierten Strombedarf haben.

Im konventionelle Neubau ist der Energiebedarf für die Raumwärme üblicherweise genauso hoch wie der für die Warmwasserbereitung. Dies ist auch im Passivhaus der Fall. Jedoch ist der Energiebedarf für beides sehr gering: 15 kWh/m². Die Energie für das Warmwasser wird durch drei Methoden minimiert:

  1. Der Warmwasserbedarf wird durch den Einsatz von Wasserspararmaturen verringert. Das Passivhaus Institut empfiehlt zum Beispiel Wassersparduschköpfe die ungefähr 6 bis 9 Liter pro Minute durchlassen. Standardduschköpfe verbrauchen 15 bis 18 Liter pro Minute.
  2. Leitungen, Speicher, Flansche werden intensiv gedämmt, um Verluste zu minimieren. Verluste aus Warmwasserleitungen sind im Sommer besonders kontraproduktiv, da sie auch zur Überhitzung des Gebäudes beitragen. Im Winter sind solche ungeregelten Verluste ebenfalls nicht vollständig nutzbar. Bei Prüfungen mit Infrarotkameras in den Technikzentralen des Gebäudes (dort, wo die Leitungen zusammenlaufen, der Pufferspeicher und der Wärmeerzeuger steht) sieht man oft, dass nicht ordentlich gedämmt wurde. Mit einfachen Mitteln können große Verbesserungen erzielt werden.
  1. Weiters kommt die Wärmerückgewinnung ins Spiel. Insbesondere das Abwasser der Dusche. Diese Wärme ist besonders praktisch da sie gleichzeitig mit der Nutzung abgegeben wird. Mit modernen Anlagen, kann man 50% der Abwärme aus dem Duschwasser rückgewinnen.

In der Abbildung unten von Rainer Pfluger (Universität Innsbruck) sind die Energieflüsse sowie die Verluste eines Reihenhauses aus 4 Einzelwohneinheiten abgebildet.

Abbildung 1: Energiebilanz eines Passivhauses (Near Zero Energy Building with Waste Water Heat Recovery). Quelle: Rainer Pfluger

Energieausweis vs. Passivhaus Projektierungspaket (PHPP)

Bei Verkauf, Vermietung oder Verpachung eines Gebäudes muss in Österreich und Deutschland ein Energieausweis vorgelegt werden, der Auskunft über den Energiebedarf eines Gebäudes gibt, unter anderem über den Heizwärmebedarf. Die Berechnungsmethoden sind gesetzlich normiert, doch das Ergebnis hat mit der danach tatsächlichen gemessenen Heizenergie oft wenig zu tun. Das Passivhaus Institut sieht dies problematisch, denn man sollte auf Klimaschutzziele bewusst hinplanen. Es sollten bessere Werkzeuge genutzt werden, die möglichst nah an der Realität sind. „Wir wollen so planen, dass wir mit unseren reellen Messergebnissen die Planwerte erreichen.“ Das wissenschaftlich mehrfach validierte Berechnungstool PHPP (Passivhaus Projektierungspaket) sollte neben dem klassischen Energieausweis auch als offizielles Berechnungstool zugelassen sein. Lepp: „Dafür setzen wir uns ein.“ Das PHPP ermittelt basierend auf den standortbezogenen Gebäudeeigenschaften eine Energiebilanz und den jährlichen Energiebedarf. Es werden únter anderem der Heizwärmebedarf (kWh/(m²a)) und die maximale Heizlast (W/m²), das Sommerverhalten und der erneuerbare Primärenergiebedarf ermittelt. Die Monatsbilanz der Energieverbräuche ist ausreichend genau und stabil.

Viele in der Energiewirtschaft denken, dass es nicht nur um die Energie in Summe geht, sondern um den Spitzenbedarf zu einem bestimmten Zeitpunkt. Allerdings haben extrem energieeffiziente Gebäude einen großen Vorteil: Sie haben hohe Zeitkonstanten. Wann man die Heizleistung zuführt, ist über einen Tag gesehen egal. Wir können sie dann zuführen, wenn es momentan für das Energiesystem optimal ist. So ein Gebäude regiert so langsam, dass selbst wenn die Heizung kaputt wird, die Bewohner es erst nach mehreren Tagen merken. Rainer Pfluger: „Es ist träge wie ein Ozeandampfer.“

„Wenn man etwas ändern will – muss man es messen“, sagt Pfluger. Wir führen in unseren Gebäuden ein detailliertes Monitoring durch, um den tatsächlichen Energieverbrauch mit dem vorab errechneten zu vergleichen. Wir sehen, dass die Planung mit dem PHPP sehr gut passt. Die Planungsaufgabe muss sorgfältig durchgeführt werden und das Gebäude muss „as planned“ ausgeführt werden. Hier ist es natürlich wichtig, die Umsetzung zu testen. „Wenn es Abweichungen zwischen Planung und Ausführung gibt, müssen diese genutzt werden, um die Planung zu verbessern.“

Abbildung 2: Vergleich zwischen PHPP-Berechnung (rot) und tatsächlichem Energieverbrauch (blau). Links ein Niedrig-Energie-Projekt, rechts drei Passivhaus-Projekte.
Quelle: https://link.springer.com/article/10.1007/s12053-020-09855-7/figures/12

Ist ein Passivhaus im Sommer zu heiß?

Nein! Auch im Sommer sind Passivhäuser aufgrund der guten Dämmung viel gutmütiger. Durch die starke Trägheit kann der Bewohner den Kühlungseffekt durch nächtliches Lüften den ganzen Tag spüren. Auch wird die Wohnraumlüftung verwendet, um tagsüber die Temperatur der einströmenden Luft zu reduzieren. Natürlich versucht man, die Wärmeeinträge im Sommer durch passive Maßnahmen zu minimieren. Besonders wichtig ist die externe Beschattung durch Rollos, um die Überhitzung zu vermeiden.

Sanierung von Bestand

Die meisten Gebäude wurden bereits gebaut und sind natürlich ineffizienter als Neubauten. Um ihren Energiebedarf zu reduzieren, sind Sanierungen erforderlich. Der Passivhausstandard in der Sanierung (EnerPHit-Standard) hat sich ebenfalls bereits seit vielen Jahren bewährt, die Komponenten und Prinzipien sind ähnlich oder gleich wie im Neubau.5

Pfluger weist nochmals auf die hohe Bedeutung der Sanierungstiefe hin. Wir hören von der Politik: „Wir müssen mit der maximalen Geschwindigkeit sanieren was das Zeug hält.“ Sie wollen die Sanierungsrate auf 3-5% steigern. Dies scheint schwierig zu realisieren, da die Sanierungsrate derzeit um 1% liegt. Der Grund liegt in verschiedenen „bottlenecks“:

  1. Es gibt nicht genug Fachkräfte und auch nicht genug Materialien. Gerade in letzter Zeit haben sich Engpässe ergeben. Das heißt, wir müssen junge Leute ausbilden.
  2. Sanierungen sind nur dann wirtschaftlich durchführbar, wenn bestimmte Gebäudeteile tatsächlich an ihrem Lebensende angekommen sind und sie ohnehin ausgetauscht werden müssen. Würde man eine vierprozentige Sanierungsrate erreichen, würde dies auf Kosten von Gebäudeteilen gehen, die noch gut sind, also Restwerte zerstören.

Wichtig ist auch darauf hinzuweisen, dass, selbst wenn saniert wird, noch heute meist nur die minimalen Anforderungen umgesetzt werden und nicht, was technologisch und ökonomisch bestmöglich ist. In der österreichischen Bauordnung sind Vorschriften enthalten, wie gut mindestens saniert werden muss. Doch man kann auch etwas, was übers Minimum hinausgeht, immer noch ökonomisch rentabel umsetzen. In den meisten Fällen wäre das in der Investition nicht viel teurer, würde aber zu großen Einsparungen im Betrieb führen. Die meisten Menschen sind allerdings weder Gebäude- noch Energieexperten und vertrauen darauf, dass der Gesetzgeber gute Vorschriften erlässt. Dies ist eine große Gefahr. Wenn ein Hausbesitzer heute 15 cm Dämmung aufbringt, wird er nicht nach 10 Jahren nochmal eine Baustelle errichten, um weitere 10 cm anzubringen, sondern der Status quo wird 20 Jahre oder länger so bleiben (Lock-In-Effekt). Wenn jetzt eine neue Gastherme eingebaut wird, bleibt sie für die nächsten 20-40 Jahre.

Ein großes Problem ist das „Investor-Nutzer-Dilemma“. Es gibt viele einfache, günstige Methoden, den Energieverbrauch zu reduzieren. Die Einsparungen kommen jedoch dem Mieter zugute und selten dem Investor. Hier müssen wir neue Finanzierungsmodelle entwickeln. Beispielsweise sollte die Wohnung inklusive Raumwärme bzw. Raumkühlung vermietet werden. Dann hat der Hausherr direkten Nutzen von seinen Investitionen und eine größere Motivation, ein effizientes Gebäude und nachhaltiges Energiesystem zu beauftragen.

Auf die Frage, ob durch so ein Modell, die Bewohner ermutigt werden verschwenderisch mit der Energie umzugehen, weil sie ja nichts kostet antwortet Rainer Pfluger: „Der Einfluss der Mieter wird überschätzt. Der bewegt sich etwa zwischen +/-4 kWh/(m²a), beim Passivhaus bewegst sich der Heizwärmeverbrauch also etwa zwischen 12 kWh/(m²a) und 20 kWh/(m²a). Das ist tatsächlich vernachlässigbar. In einem Wohnhaus wird einer etwas mehr brauchen und ein anderer etwas weniger, im statistischen Mittel liegen die Verbräuche dann – wie in zahlreichen Studien nachgewiesen – tatsächlich beim berechneten Heizwärmebedarf von 15 kWh/(m²a) oder darunter. Bei Niedrigenergiehäusern ist der Nutzereinfluss absolut gesehen deutlich höher, da liegt der Verbrauch zum Beispiel zwischen 40 und 100 kWh/(m²a).“

Gesichtet: Martin Auer
Titelbild: Wohnanlage Falkenweg Dornbirn. Ignacio Martinez, CC BY-ND


1 https://link.springer.com/article/10.1007/s12053-020-09913-0

2 https://passivehouse-database.org/#s_4ba13b176715c83aad67895ed55cc401

3 https://link.springer.com/article/10.1007/s12053-020-09855-7

4 Eine Wand hat U-Werte (U-Wert = Wärmedurchgangskoeffizient eines Bauteils) zwischen 0-10 – 0,15, Glas: 0,50 – 0,70.

5 https://link.springer.com/article/10.1007/s12053-020-09913-0

6 https://ec.europa.eu/info/news/focus-energy-efficiency-buildings-2020-lut-17_de

Titelbild: Wohnanlage Falkenweg Dornbirn. Foto: Ignacio Martinez, CC BY-ND



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