Die Geschichte des Passivhauses

Seit jeher sind kreative Erfinder von der Idee fasziniert, Häuser zu bauen, die keine externe Wärmequelle benötigen.

1965:
Das MIT-Haus stand für eine ganze Generation von Objekten der 60er Jahre mit großen Wasserspeichern, in die man über Solarkollektoren Wärme einspeisen wollte, um sie dann als Heizwärme über den Winter zu bringen. Keines der Objekte funktionierte zufriedenstellend.

1980:
Der Isorast-Erfinder Manfred Bruer war von der Idee des Hauses mit Solarheizung nicht minder fasziniert:

• Er entwickelte preiswerte Solarkollektoren, die er auf seine Dachdämmplatte montierte und mit handelsüblichen Glasbausteinen abdeckte.
• In der Bodenplatte des Kellers wurden Fußbodenheizungsrohre verlegt.
• Mit einer Umwälzpumpe wurde die Sommerwärme in der Kellerbodenplatte und dem darunter liegenden Erdreich gespeichert.
• Diese Wärme sollte dann im Winter über eine Erdwärmepumpe abgerufen werden und das Haus über die Fußbodenheizung heizen.

Etwa 20 Objekte wurden mit dieser Technik ausgestattet. Der große Marktdurchbruch scheiterte, weil die Technik zu zeitaufwendig und wartungsintensiv war.

• Gewonnene Erkenntnis: Eine Zukunftstechnologie muss ohne großen technischen Aufwand dauerhaft funktionieren!

1985:
Der deutsche Bauphysiker Wolfgang Feist wird vom damaligen hessischen Umweltminister Joschka Fischer an das Darmstädter Institut für Wohnen und Umwelt berufen. Die Forschungsaufgabe war die Beantwortung der Frage: “Sind Fast-Null-Energie-Häuser in mitteleuropäischen Breitengraden realisierbar?”

1988:
Wolfgang Feist hat eine Computer-Simulation entwickelt. Er legte die Erkenntnisse des schwedischen Bauphysik-Gurus Prof.-Dr. Bo Adamson zugrunde, der nach der damaligen Ölkrise von der schwedischen Regierung den Auftrag zur Entwicklung eines „Fast-Null-Energiehauses“ erhalten hatte. Ein derartiges Objekt verwirklichte er dann testweise in der milden Klimazone von Indien. Die Messdaten aus diesem Objekt adaptierte dann Wolfgang Feist auf die mitteleuropäische Region.

Merkmale des Passivhauses

Was ist ein Passivhaus?

• Ein Passivhaus ist ein Gebäude, bei dem der Jahres-Heizwärmebedarf nicht über 15 kWh/m² beheizter Wohnfläche liegt.
• Ein Passivhaus ist ein Gebäude, das ein herkömmliches Heizsystem nicht mehr benötigt. Die notwendige Wärme wird über die vorhandene Lüftungsanlage in die Räume transportiert.
• Bei einem Passivhaus ist das gesamte Gebäude Solarkollektor.

Erläuterung der Grafik

Der entscheidende Unterschied zum Niedrigenergiehaus besteht in den Verlusten, die so minimiert werden, dass letztlich nur eine Kleinstheizung über die Zuluft notwendig wird:

• Fast 90 % der Lüftungsverluste werden gespart! Die Frischluftversorgung erfolgt im Winter über eine Zuluft-Vorwärmung über Erdwärme und eine Lüftungsanlage mit modernster Wärme-Rückgewinnung.
• Die Wärmeverluste über die äußere Gebäudehülle werden durch dicke Dämmschichten minimiert: Im Dach ca. 40 cm, in den Außenwänden ca. 30 cm.
• Die Wärmeverluste über die Fenster werden durch 3scheibige Spezialgläser und großformatige und hochgradig gedämmte Blend- und Flügelrahmen minimiert.
• Die Gebäudehülle wird kompakt gestaltet.
• Die große Fensterfassade wird nach Süden, die kleine nach Norden ausgerichtet.

Bericht eines Besuchers des Darmstädter Passivhauses im Nov. 1996

„Es war Anfang November, klirrend kalt, so um die null Grad. Ich stieg zusammen mit einer Besuchergruppe über die vereisten Pfützen des Baugebietes und fror trotz meines dicken gefütterten Wintermantels.

Im Passivhaus dann mollige Wärme: Das Thermometer zeigte 21°C. Die Hausherrin versicherte uns, dass sie sehr kälteempfindlich sei und immer gut warm haben müsse.

Ein Besucher entdeckte nun aber den einzigen, kleinen Heizkörper des Geschosses, in der Hoffnung, dass dieser wohl einen entscheidenden Heizbeitrag leistet. Doch weit gefehlt: Er war nicht in Betrieb. Auf dem Thermostatventil las man die Anzeige: „off“. Die Hausherrin versicherte uns, dass die Heizung in der zweiten Jahreshälfte noch nicht in Betrieb gewesen sei. Alle Besucher schüttelten den Kopf und sprachen von einem Wunder …“

Anforderungen an die Gebäudehülle eines Passivhauses

Ein mängelbehaftetes Bauen führt zu hohen Verlusten von Heizenergie. Dieses gilt es von Anfang an zu verhindern. Das Passivhaus stellt hohe Ansprüche an den Planer und die ausführenden Gewerke.

Nachfolgende Kriterien sind maßgeblich für die Effizienz des Gebäudes. Die Erfüllung der Anforderungen ist die Grundlage für energetische Einsparungen auf höchstem Niveau:

Anforderung: Kompaktheit

Ein Passivhaus sollte so kompakt wie möglich gestaltet sein. Je weniger Gebäudehülle bei gleicher Wohnfläche nötig ist, umso geringer ist der Wärmeverlust. Auskragende Erker und Anbauten sind ungünstig. Sie sollten außerhalb der thermischen Gebäudehülle angeordnet werden.

Abbildung rechts: Umfang bei verschiedenen Gebäudeformen bei gleichen 100m²-Flächen.

Anforderung: Wärmedämmung

Das Passivhausinstitut empfiehlt für Außenwände U-Werte von mindestens 0,15 W/m²K. Nach unserer Erfahrung benötigen Außenwände folgende U-Werte:

• Reihen-/Mehrfamilienhäuser 0,13-0,15
• Einfamilienhäuser 0,10-0,13

Das entspricht Dämmschichtdicken von 20 bis 30 cm! Diese Dämmschichtdicken sind heute für Deutschland noch ungewöhnlich, für Nordeuropa aber Normalität (siehe Grafik).

Anforderung: Keine Wärmebrücken

Beim Passivhaus gibt es eine einfache Regel zur Berücksichtigung von Wärmebrücken:

• Zur Berechnung des Wärmeverlustes werden die Außenabmessungen verwendet. Damit ist die Hülle etwas übermessen, denn es müsste ja die Innenhülle genommen werden. Ein Anschluss beim Passivhaus darf also nur so wenig Energie verbrauchen, dass der Wärmeverlust mit der geringfügigen Übermessung ausgeglichen ist, nämlich weniger als 0,01 WK pro m Anschluss. Anschlüsse, die diese Anforderung erfüllen, sind mit „Passivhaus geeignet“ gekennzeichnet. Wird der Wert überschritten, so ist zusätzlich vermerkt: „WBV zu berücksichtigen“ 

Anforderung: Luftdichtheit

Zitat aus dem Buch „Grundlagen Passivhäuser“: „Gebäude-Außenhüllen müssen luftdicht sein. Dieser Leitsatz ist festgelegt in der einschlägigen Baunorm DIN 4108 – und trotzdem sind um keine andere Eigenschaft der Gebäudehülle mehr erbitterte Kämpfe geführt worden als um die Dichtheit.

Der Kern der Auseinandersetzung wird durch die fehlgeleitete Vorstellung genährt, dass durch Gebäudefugen eine ausreichende Be- und Entlüftung von Wohnungen gewährleistet werden kann.

Der Luftaustausch durch Außenfugen ändert sich allerdings mit dem Winddruck und dem Temperaturauftrieb in einem extrem weiten Bereich: Selbst bei sehr undichten Gebäuden, in denen es bei mäßigem Wind bereits beträchtlich zieht, ist in windstillen Perioden der Luftaustausch unzureichend.

Dafür hat der Luftaustausch einige bedenkliche Nachteile:

• Wird die Fuge von außen nach innen durchströmt, so kann der Winddruck Schlagregen in die Konstruktion einblasen.
• Verläuft die Strömung von innen nach außen, so sind die Folgen weit katastrophaler: Warme, feuchte Raumluft kühlt sich auf dem Weg durch die Fuge ab. Sie kann die Feuchtigkeit nicht mehr halten, da in kalter Luft nur wenig Wasserdampf löslich ist. Das überschüssige Wasser taut in der Fuge aus. Die Konstruktion wird durchfeuchtet.

Ein sehr hoher Prozentsatz der Bauschäden wird durch undichte Gebäudehüllen verursacht.“ Ende des Zitates aus dem Buch von Dr. Feist.

Als luftdicht gelten alle Innenputze, die Dachfolien, die Estrichfolien und auch die Vollbetondecken. Schwieriger ist es, alle diese Bauteile luftdicht miteinander zu verbinden. Die Details sind bereits im zweiten Teil dieses Technik-Handbuchs „MONTAGE“ ausführlich dargestellt worden:

• Innenputz muss direkt auf die Bodenplatte oder Rohdecke geführt werden.
• Hinter Treppen muss verputzt werden, auch wenn man das nicht sieht.
• Die Folie der Dachdichtung muss mit dem Putz verbunden werden: Mit Butyl-Klebeband an isorast ankleben, Putz-Trägerband aufkleben und anschließend überputzen.
• In gleicher Weise muss die Estrichfolie mit der Wand verbunden werden.

Die Folie der Dachdichtung muss mit dem Putz verbunden werden:

Hier wird das alte isorast-System gezeigt: Die Stege waren an den Enden. Dort entstand dann eine durchgehende Fuge.

Beim neuen System wurde besonderen Wert darauf gelegt, dass die Außenwand von vornherein luftdicht ist: An den Trennstellen ist durchgehender Beton.

Abbildung: Blower-Door-Gerät

Die Dichtheit eines Gebäudes sollte beim Passivhaus – wenn man später keine unliebsamen Überraschungen erleben möchte – gemessen werden. Dazu dient der Blower-Door-Test.

Das Gerät besteht aus einer dicken Kunststofffolie, die mit einem Rahmen in eine Türöffnung eingeklemmt wird. In der Folie ist ein Gebläse befestigt, das das Gebäude mit Unterdruck versieht.

Das Gerät sollte man noch vor dem Innenputz anschließen: Dann kann man mit der bloßen Hand einströmende Kaltluft von außen an undichten Stellen fühlen und so Schadstellen noch vor der Beschichtung mit Innenputz nachbessern.

Nach Aufbringen des Innenputzes ermittelt dann das Gerät einen endgültigen Messwert, den sog. n50-Wert.

Der n50-Wert
gibt an, wie oft das gesamte Luftvolumen eines Hauses entweichen kann bei einem Luftdruck-Unterschied von 50 Pascal.

• Der n50-Wert beim Passivhaus muss unter 0,5 liegen. Anm.: Bei Nicht-Passivhäusern gilt ein n50-Wert zwischen 2 und 3 als gang und gäbe. Inzwischen liegen die Ergebnisse von mehr als 50 vermessenen isorast-Passivhäusern vor. Alle haben die Passivhaus-Anforderung z.T. erheblich unterschritten. Nachfolgend die Ergebnisse vom isorast-Musterhaus in Taunusstein-Wehen:
• n50-Wert Rohbau bei angeschlossenen Folien: 0,31
• n50-Wert nach dem Innenputz: 0,24

Auszug aus einer Stellungsnahme des bekannten Bauphysik-Labors ebök aus Tübingen: „Hier setzt isorast offenbar neue Maßstäbe an Qualität und Verarbeitungssicherheit.“

Das vollständige Kapitel PASSIV-HAUS-TECHNIK unseres Handbuch Technik können Sie in unserem Download-Bereich als PDF herunterladen oder bei uns bestellen. 

Weitere Informationen zum Passivhaus-Bau erhalten Sie beim Passivhaus Institut, dem unabhängigen Institut für höchste Energieeffizienz in Gebäuden.