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Inhaltsverzeichnis

Das Passivhaus Kranichstein im Winter 2022/23 besonders sparsam heizen

Seit 2016 wird die gesamte Wohneinheit auf der Westseite des Passivhauses in Darmstadt Kranichstein allein mit einem sog. „Mini-Split-Gerät“ beheizt. Wie das installiert wurde ist hier dokumentiert: Installation eines Splitgerätes. Seit 6 Jahren wird das Gerät mit laufenden Aufzeichnungen messtechnisch verfolgt, eine Publikation zur den Ergebnissen gibt es hier: [Feist 2022] Heizen mit dem Klima-Splitgerät. Kurz gefasst: das funktioniert durchaus sehr gut, im Sommer wie im Winter und die Stromverbrauchswerte des Mini-Split-Gerätes sind im Passivhaus extrem gering; das ist also eine sehr kostengünstige Heiz-Variante.

2022 wurde auf Grund der Kriegssituation (in Europa!) eine weltweite Erdgas-Krise ausgelöst, die insbesondere Deutschland schwer getroffen hat; dies war der Fall, weil Deutschland gerade bei der Heizung in sehr hohem Maß von Erdgas abhängig war und noch ist: etwa 50% des Heizenergiebedarfs wurde über fossiles Gas gedeckt; diese Gas kam zu einem sehr hohen Prozentsatz (um 66%) ziemlich kostengünstig aus Russland - und diese Lieferung fiel im Zuge des Jahres 2022 schließlich vollständig aus. Das erklärt eine ziemlich ernste Folgekrise, verbunden mit extremen Steigerungen der Kosten für das fossile Gas aber auch für andere Endenergieträger. Allein schon wegen des Mengengerüstes, aber auch wegen der Kosten, war deshalb ein besonders sparsames Verhalten, gerade bei der Raumwärme, angesagt. Nun ist schon allein durch die geringe Heizleistung im Passivhaus und durch die Wärmepumpe im Splitgerät der Stromverbrauch dieses Gerätes im vorliegenden Fall extrem gering:

zwischen 700 und 1100 kWh/Jahr für die gesamte Wohnung
entspr. Kosten von unter 400 € im gesamten Jahr.

Das heißt um 5,5 kWh/(m²a) Stromverbrauch für die Heizung. Davon ist heute schon weniger als die Hälfte fossil erzeugt, weniger als ein Sechstel mit Erdgas. Das gilt bei mittleren Innentemperaturen im Winter von rund 21,5 °C, die dabei dauerhaft gehalten wurden (in fast allen Räumen). Trotzdem nahmen wir die diesjährige Situation als Anlass für eine weitere Untersuchung: Wenn wir durch systematisch verbessertes Kleidungsniveau auch im Passivhaus ein besonders sparsames Nutzerverhalten umsetzen - wie weit kommen wir damit auch hier noch mehr im Wärmepumpen-Stromverbrauch herunter? Dazu sind die folgenden Aufzeichnungen jeweils aktuell dokumentiert worden - die folgenden Absätze sind daher im Präsenz geschrieben und geben die jeweils zeitnah vorliegende Situation wieder.

Vor dem 5. Dezember 2022: Keine Heizung

Die elektronisch aufgezeichneten Temperaturen an den Tagen vor der Inbetriebnahme: Bis zum 26. November lagen die gemessenen Temperaturen in allen Zonen des Gebäudes zwischen 21 und 23 °C (vollständig ohne Heizung). Immer, wenn direkte Solarstrahlung auf der Südseite einfallen konnte (so z.B. am 26. und 27. November) hat sich das Haus dadurch wieder erkennbar erwärmt1).Seit dem 28. November kam die Sonne dann allerdings nicht mehr hinter den Wolken hervor - und bei Außentemperuren zwischen 3 und 6°C2) beträgt der Wärmeverlust dann um 9 kWh jeden Tag. Mit der Wärmekapazität der Innenwände und Decken entspricht das einer mittleren Temperaturabnahme von rund 0,3 Grad täglich. Das ist dann immer noch ein paar Tage 'durchzuhalten'; irgendwann würde es dann aber ungemütlich kalt; bevor das passiert, werden wir das Klima-Split-Gerät einsetzen, um weitere Verluste zu kompensieren.

Am 5. Dezember 2022: das Mini-Split-Gerät im Erdgeschoss in Betrieb genommen

Morgens fanden wir im Esszimmer (Standort der Inneneinheit des Splitgerätes) eine „Raum“-Temperatur von 19,4 °C vor. Das ist in einem Passivhaus eine durchaus noch komfortable Temperatur, wenn ein Pullover getragen wird, eine warme Hose und Hausschuhe mit dicken Sohlen. Behaglich ist es dann vor allem, weil es kaum Unterschiede zwischen den Temperaturen im Raum gibt: Stühle, Tischplatten, Innenwände und selbst die Außenwände und der EG-Fußboden haben davon maximal um ein paar Zehntel Grad abweichende Temperaturen: Es gibt also keine Strahlungstemperatur-Asymmetrie und auch keinen thermischen Antrieb für Zugerscheinungen. Weitere Temperaturabsenkungen wären hier durchaus auch noch auszuhalten, allerdings müsste dazu eine weitere Kleidungsanpassung erfolgen.

Weil die generelle Vorgabe für Büros in der öffentlichen Hand in Deutschland zu diesem Zeitpunkt bei 19°C liegt, sehen wir bei Temperatur-Sollwerten in diesem Bereich jetzt eine sinnvolle Zielsetzung für unseren neuen Selbstversuch: In diesem Intervall zwischen 19 und knapp über 20°C wollen wir die Räume in dieser Jahreszeit halten und beobachten, was es dazu an Energieaufwand benötigt.

Das Splitgerät war zuletzt am 31.8. 2022 in Betriebsbereitschaft, dabei für die Kühlung, gewesen und wurde um 9:29 MEWZ am 5.12. im Betriebszustand:

„Heizung, automatischer Volumenstrom, interne thermostatische Regelung auf 21°C“

 Temperaturentwicklung am 5.12.2022: Das Klimagerät zieht die Temperaturen in Esszimmer und Küche schnell hoch: Das Arbeitszimmer im Dachgeschoss folgt nur wenig später. Ein Gleichgewicht ist dabei noch nicht erreicht, insbesondere benötigen die Wärmekapazitäten der Betondecken mehrere Tage, bis sie sich im Niveau eingestellt haben. Der gewünschte Komfort ist aber schon nach 1 Stunde gewährleistet - und das bei nur extrem geringer elektrischer Leistung (siehe Text).  Abb. 1 in Betrieb genommen. Das erfolgt ganz einfach über Freigabe des Netzstroms über einen Schalter. Die Einstellungen werden dann über die original-Fernbedienung vorgenommen, das ist intuitiv und nicht wesentlich anders als die Bedienung eines Thermostatventils3). Das Gerät lief sofort an und zog in den ersten 30 Minuten (auch zum Anheizen der Geräteteile) zwischen 424 und 1140 Watt elektrisch. Um 10:00 lag dann die Raumtemperatur im Aufstellraum bereits bei 19,6 °C. Wie wir schon au den vorausgehenden Jahren wissen, werden über die folgenden Tage durch das hier vorhandene offene Treppenhaus auch alle anderen Räume Zug um Zug „mitgenommen“. Das System aus Heiztechnik und Gebäude ist sehr träge - deshalb warten wir auch nicht bis die Temperaturen überall unter 19° liegen sondern fangen schon jetzt an, dem Temperaturabfall ein wenig gegen zu steuern. Die Räume, in denen wir uns jeweils aufhalten, liegen in den Temperaturen dann noch einmal um ein paar Zehntel Grad über dem Mittel, weil jede Person eben auch selbst nennenswert4) zum Warmhalten beiträgt - solche Leistungen spielen in gut wärmegedämmten Gebäuden eben dann bereits eine Rolle, und selbst die wenigen Watt, die als passiv solare Einstrahlung5) durch die Fenster dazu kommen, helfen, tagsüber 2 bis 3 Zehntel Grad 'mehr' zu erhalten als am frühen Morgen.

Der Stromverbrauch am ersten Tag (bis 6.12. 9:29) war 10,7 kWh entsprechend einer durchschnittlichen 24-h-Leistung von rund 350 Wel. Daraus erzeugt die Wärmepumpe im Splitgerät in der vorliegenden Konfiguration etwa 800 Wtherm an Heizwärme („thermisch“). Das ist auch etwa die Leistung, die dieses Haus im Durchschnitt gerade braucht, um die Netto-Verluste nach außen6) auszugleichen7).

Einordnung: Der mittlere Stromverbrauch für alle übrigen Anwendungen (wie Kühlschrank, Licht, Spülmaschine, Arbeitsplatzrechner etc.) betragen in dieser Wohnung rund 350 Wel im Winter8). Der aktuelle Verbrauch der Klimageräte-Heizung ist durchaus ein realitätsnaher Dezemberwert: Er verdoppelt etwa die aus dem Netz entnommene Leistung gegenüber dem Jahresdurchschnitt9); obwohl der Heizenergieverbrauch in der Jahressumme im Passivhaus10) nur rund ein Viertel des gesamten Endenergieverbrauchs ausmacht: Heizung ist eben eine „Wintersache“, das ist eigentlich bekannt, es wird leider sehr oft verdrängt. In nicht so gut gedämmten Häusern sind die erforderlichen Leistungen (sehr) viel höher: Gegenüber den 350 W können es locker 2000 bis 4000 W sein. Und das sind dann Durchschnittsleitungen eines Haushalts, die 6 bis über 10mal höher liegen als bisher gewohnt.
Diese konkreten Werte illustrieren, wie Energieeffizienz, Umstellen auf elektrische Systeme mit hoher Effizienz (Wärmepumpen) und Erneuerbare Energiekonzepte erfolgreich zusammenwirken, um uns auf Dauer von fossiler Energie unabhängig zu machen.

Am 7. Dezember: Zeitweise schaut die Sonne hinter den Wolken hervor

Ab und zu ein paar Sonnenstrahlen auch im Dezember: Es wird hell in den Südräumen, es liefert Wärme, welche dann bereits die Verluste der Verglasungen etwa wieder wett machen - und, es wird ein wenig Strom erzeugt, momentan tatsächlich 350 W; wenn das Wetter im Dezember immer so sonnig wäre, ginge der Betrieb auch dann fast autark((in einem Passivhaus)). Das ist aber nur maximal ein Viertel des Tages und auch leider im Durchschnitt weniger als 10 Tage des Monats.Abb. 2 Zunächst das Ergebnis vom 6. Dezember: Da war es schon nicht mehr ganz „so dunkel“ am Himmel wie am Tag zuvor, auch unsere PV-Anlage hat nun fast 4 W11) geliefert; das ist immer noch wenig gegenüber dem typischen Winterstromverbrauch (bereits erwähnt um 35o W)12).
Die mittlere gemessene elektrische Leistungsaufnahme unseres als alleinige Heizung verwendeten Klima-Split-Raumgerätes lag bei

rund 312 Wel.

Trotz niedrigerer Außentemperaturen etwas weniger als am Vortag: Das liegt daran, dass das Gebäude jetzt etwas näher am neuen Fließgleichgewicht ist. Insbesondere die Betondecke über dem EG-Raum mit dem Klimagerät hat sich nun bereits etwas erwärmt - und die Heizanforderung des Gerätes wird dadurch geringer. Allerdings: Bis im gesamten Haus ein Gleichgewicht erreicht wird, dazu werden noch ein paar Tage vergehen - und die werden möglicherweise gleich wieder gestört, denn die Wetterdienste kündigen für die kommende Woche einen Einfall von sibirischer Kaltluft an. Es bleibt spannend.

Stundenwerte der elektrischen Leistungsaufnahme des Splitgerätes: Tendenz abnehmend, weil sich allmählich ein Fließgleichgewicht einstellt. Ja, es sind im Durchschnitt 'nur' rund 320 Watt.Abb. 3Abb. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der stündlich gemessenen elektrischen Durchschnittsleistung. Das sind rund 104 Watt für jede Person - für den Betrieb der Wärmepumpe zur Heizung, in der Größenordnung noch einmal die gleiche Leistung, die diese Personen auch durch ihren Kalorien-Grundumsatz abgeben. Im Passivhaus ist das für die Winterperiode typisch: Die Leistungen liegen in derselben Größenordnung wie die originelle Leistungsfähigkeit der Personen, wir sind bei menschlichen Maßstäben. Natürlich kommt da der Basis-Stromverbrauch (in gleicher Größenordnung für Computer, Licht, Kühlschrank etc.) dazu. Und der Verbrauch für die Mobilität - der im konkreten Fall aber extrem gering ist, denn wir sind seit gut 2 Jahren vor allem zu Fuß, mit dem Fahrrad und ab und zu mit der Straßenbahn unterwegs. Die Nahrungsaufnahme hat dann noch einmal etwa ein solches Niveau.

Bleibt das so? Eine kritische Frage aus den Medien, berechtigt

Heute, am 8. Dezember, ist das Wetter ein wenige kälter und es kommen nur seltener ein paar Sonnenstrahlen. Die Innentemperaturen haben sich in einem Bereich im 20 °C (plus oder minus einige Zehntel Grad) eingependelt. Da wissen wir schon aus den Jahren zuvor, dass das so bleibt - denn, selbst bei einem Kälteeinbruch ist das Klimagerät in der Lage, auch rund die doppelte Heizleistung dauerhaft zu liefern; die Regelung, mit der das derzeit passiert, ist allerdings nicht optimal - aber sie funktioniert. Wer Genaueres zu diesen Erfahrungen wissen möchte, findet dies in der Publikation [Feist 2022].
Die Freisetzung von Wärme im Winter 2019/20: Ganz oben und rot die Heizwärme aus dem Splitgerät; dazu kommen die Personen (orange), die Abwärme der Elektrogeräte wie z.B. unsere Homeoffice-Computer und ein paar andere Quellen.Abb. 4Da finden sich dann auch detaillierte Messdaten zur Wärmeerzeugung, den Stromverbrauchswerten und zur Effizienz des verwendeten Splitgerätes. Welche Wärmemengen im Winter 2019/20 vom Splitgerät und von den inneren Wärmequellen wie Personen, Warmwasserleitungen und Stromverbrauchern erzeugt wurde, zeigt Abb.4. Typischerweise ist die benötigte Heizleistung des Splitgerätes im Dezember am höchsten, im dargestellten Jahr um 600 Watt im Durschnitt), obwohl das nicht der 'kälteste Monat' ist. Wie schon erwähnt, ist für Gebäude dieses Dämmstandards und ausreichenden Fenstern für gutes Tageslicht die Solareinstrahlung mindestens genauso wichtig. Ab Mitte März spätestens ist daher auch „mit Heizen Schluss“ im Passivhaus in Kranichstein. Die elektrische Leistungsaufnahme des Splitgerätes für die Erzeugung dieser Wärme ist um den Faktor des „COP“ (Coefficient Of Performance - 'Arbeitszahl', d.h. das Verhältnis der bereitgestellte Wärme zum eingesetztem Strom) geringer. Für unser Gerät liegt diese Leistungsaufnahme dann im Durchschnitt knapp unter 300 Wel. Das passt zu den Werten, die wir in den letzten Tagen dieses Dezembers gemessen und hier dokumentiert hatten.
Merkpunkt: Selbst in einem hocheffizienten Gebäude wie dem Passivhaus ist von etwa Dezember bis Februar der Energieverbrauch für die Heizung immer noch dominant; das führt zu sehr ungleichmäßigen Jahres-Bedarfs-Verläufen. Der Wert (um die 600 Watt im Durchschnitt im Dezember) liegt allerdings im Passivhaus in einer beherrschbaren Größenordnung. Mit Wärmepumpe braucht es im Schnitt um 300 Watt herum zusätzlich, und das ist für das Netz immer verkraftbar, selbst „wenn das alle machen würden“. Wichtig bleibt aber, dass die entsprechenden erneuerbaren Stromerzeuger auch gebaut werden.

9. Dezember: Trotz Kälte nur wenig Wärmeverluste

Am 9. Dezember war es schon wieder etwa 2 °C kälter im Außenbereich - dadurch erhöhen sich natürlich die Wärmeverluste. Die sind tatsächlich näherungsweise proportional zur Differenz aus Innen- und Außentemperatur(en13) ). Der Faktor $ H_e $, mit dem die Wärmeverlustleistung aus der Temperaturdifferenz durch Multiplikation erhalten wird, nennt sich der „spezifische Wärmeverlust“ des Gebäudes. In der Normung wird14) beschrieben, wie dieser sich aus den Wärmeverlustkoeffizienten, den Flächen der Außenbauteile, den Glasflächen und dem Luftaustausch berechnen lässt. Das kann z.B. für unser hier vorliegendes Gebäude mit dem PHPP berechnet werden; es ergeben sich etwa $ H_e $= 82 W/K im vorliegenden Fall15). Rechnen wir beispielhaft die Gesamtwärmeverluste $ \dot{Q} $ in den letzten Tagen, bei um 3°C außen und 20,4°C innen aus:

$ \dot{Q}=H_e \cdot ( \theta_i - \theta_e ) = $ 82 W/K $ \cdot $ (20,4 - 3 ) K = 1427 W

Diese Wärmeverlustleistung ist bedeutend höher als die vom Splitgerät bereitgestellte Heizwärme von um 720 Watt. Der Rest der Verluste wird durch die von Personen und Geräten und Wasserleitungen16) abgegeben Wärme und durch den, wenn auch derzeit geringen, passiv solaren Beitrag durch die Fenster kompensiert.

In unserem Passivhaus muss die Heizanlage, in diesem Fall das Klima-Splitgerät, offensichtlich nur weniger als die Hälfte der Wärmeverluste kompensieren - der ganze Rest wird durch die Personen selbst, die Abwärme z.B. der Beleuchtung und der Computer sowie der durch die Fenster eingestrahlten Sonnenwärme gedeckt. Weil insbesondere heute, am 9. Dezember 2022, ein recht sonniger Tag war, werden wir morgen etwas zur Solarenergie - aktiv und passiv - berichten.

Passiv solare Gewinne: In Gebäuden mit gutem Wärmeschutz bedeutend

Heute (10. Dezember) ein kleiner Ausflug zum Thema solare Energie - mitten im Dezember, in Deutschland. Das ist der typischerweise strahlungsärmste Monat im Jahr in Mitteleuropa - aber auch dann ist die solare Einstrahlung nicht Null, sie liefert (ein wenig) Energie.

Elektrische Leistung der PV-AnlageAbb. 5Um eine Vorstellung von den Energiemengen zu bekommen, werfen wir einen Blick auf die Aufzeichnungen der Photovoltaik-Anlage: Da wurde jeden Tag Strom produziert, Abb. 5 zeigt den Verlauf der erzeugten elektrischen Leistung. Die war vom 3. bis 5. Dezember nur sehr spärlich - das ist typisches bewölktes Winterwetter in Darmstadt. Am 10. Dezember dagegen, erreichte die PV-Stromerzeugung durchaus kurzzeitig 550 Watt. Diesen nicht ganz wolkenlosen, aber relativ strahlungsreichen Dezembertag werden wir jetzt genauer anschauen. Die Messdatenerfassung zeigt ein Strahlungsangebot auf die Südfassade von rund 1,2 kWh/(m²d) an diesem Tag17). Das sind auf die rund 20 m² verglaste Fläche im Süden fast 24 kWhsolar. Allerdings, die kommen nicht alle wirklich „herein“ durch das Fenster; da gibt es Verschattung durch die Nachbargebäude, durch die Balkonbrüstung, es gibt eine Verschmutzung der Scheiben, Strahlung wird teilweise reflektiert, teilweise absorbiert18) - es kommen tatsächlich nur etwa 4,8 kWh wirklich im Innenraum an19). Das sind aber für die gesamte Wohnung durchaus etwa 200 Watt über 24-Stunden gemittelte Dauerleistung. Ein messbarer Beitrag zur Energiebilanz, der bei insgesamt nur 1427 Watt Wärmeverlusten in dieser Wohnung20) mit gutem Wärmeschutz auch nennenswert etwas beiträgt, nämlich etwa ein Siebtel21).

Temperaturerhöhung im Dachgeschoss-Raum Südost an einem strahlungsreichen Dezembertag (10.12.2022)Abb. 6Dieser Beitrag der Sonne kann tatsächlich in den Temperaturaufzeichnungen gesehen werden. In Abb. 6 ist das für das östlichen Südzimmer dokumentiert; dort erkennbar ein „steiler“ Temperaturanstieg ab 10:30 um in der Spitze bis zu 1,4 °C. Da ist es jetzt richtig angenehm warm, durch gratis-Lieferung von der Sonne. Und weil die Verluste in diesem Gebäude so gering sind, hält das hier sogar bis 3:00 in der Folgenacht an! So lang liegt die Temperatur über dem gewählten Sollwert. 'Passiv solar' funktioniert, auch im Dezember! Vorausgesetzt werden muss allerdings, dass die Nutzer das auch zulassen, d.h., nicht etwa bei jedem Sonnenstrahl die außenliegende Jalousie schließen im Winter. Das setzt natürlich voraus, dass als Blendschutz22) ein alternatives, innen aufgestelltes System verfügbar ist. Das spart dann in so einem Gebäude immerhin ca. 17% der Heizwärme im Kernwinter ein; in schlecht gedämmten Gebäuden ist der absolute Beitrag (2 bis 5 kWh/(m²a)) gleich hoch, aber im Vergleich zu den hohen Verlusten relativ wenig bedeutend.

Bedeutung für die Energiebilanz

 Monatsbilanzen mit dem PHPP. Da wird anschaulich klar, warum wir im Winter zuheizen müssen; aber auch, dass das in einem gut gedämmten Gebäude nicht dramatisch sein muss und dann die passiv solaren Gewinne sogar im Dezember noch etwas beitragen. Die hier dargestellte Berechnung erfolgte mit dem Darmstädter Durchschnitts-Klima und einer Innentemperatur von 20 °C; aktuell im Jahr 2022 war es im November sehr viel wärmer, so dass in diesem Monat noch gar nicht geheizt werden musste.Abb. 7Mit dem Passivhaus-Projektierungspaket kann die Bilanz aus Wärmeverlusten und -Gewinnen monatsweise ermittelt werden. Abb. 7 zeigt das für derzeitiges mitteleuropäisches Durchschnittsklima23). Sehr gut ist erkennbar, wie die solaren Gewinne24) insbesondere im Winter drastisch abnehmen - und dafür die Wärmeverluste stark zunehmen25). Ausgerechnet im Dezember ist der Solareintrag am geringsten bei dann außerdem hohen Wärmeverlusten; gut, in unserem Fall sind diese gar nicht sehr hoch, denn das Gebäude ist sehr gut geschützt. In einem ungedämmten Bestandsgebäude können die Verluste 5 bis 10mal so hoch sein. Schon ab Februar nimmt das solare Angebot wieder zu - und deckt dann einen Großteil der Verluste.

Fazit

  1. Passiv solar bringt's, auch im Winter; es setzt aber in Europa ein gut gedämmtes Gebäude voraus, wenn der Beitrag wirklich relevant sein soll.
  2. Voraussetzung ist, dass die Nutzer die Sonne auch „zulassen“ und nicht etwa aussperren.
  3. „Passiv solar“, das sind in unserem Fall an einem strahlungsreichen Dezembertag fast 200 W Heizungsbeitrag im 24-h-Mittel. Im Vergleich dazu liefert die 4-kW-peak-PV-Anlage am gleichen Tag etwa 50 Wattel Durchschnittleistung über den ganzen Tag. Das reicht auch bei uns nicht weit - kann aber immerhin z.B. den Betrieb der Lüftungsanlage26) abdecken.

Sonntag, 11. Dezember 2022: Sibirische Kälte angekündigt

 Etwas Reif auf der benachbarten Wiese. Abb. 8Gemerkt haben wir von der aber noch nicht viel: Gut heute Nacht waren die Wiesen in der Umgebung und das Gras auf dem Dach bereift: Diese Oberflächen mit nur geringen Wärmekapazitäten strahlen ihren Wärmeinhalt schnell in den kalten Nachhimmel ab und kühlen sich so sogar unter die Lufttemperatur ab27). Deswegen sind übrigens auch die äußeren Oberflächentemperaturen vieler Bauteile im Winter oft28) kälter als die Außenluft - wir werden in einem späteren Beitrag das noch genauer darstellen. Die Bauteile sind auf der Innenoberfläche trotzdem warm - denn, wegen des guten Wärmeschutzes fließt kaum Wärme ab und alle Oberflächen zum Innenraum haben Temperaturen, die nur wenig von der Raumlufttemperatur abweichen (max. 3 K bei den Fenstern, weniger als 1 K bei Wänden und Dächern). Das sind sehr gute Voraussetzungen für gute thermische Behaglichkeit: solange das Temperaturniveau zur Kleidung und Aktivität passt.

Apropos Temperaturniveau: Das hält sich jetzt im Intervall zwischen 19,7 und 21,3 °C; bis auf den Raum, den wir derzeit bewusst so wenig ankoppeln, wie es geht29), da geht es dann schon zeitweise auf 19,2 °C herunter (Obergeschoss NO). Die elektrische Leistungsaufnahme des Splitgerätes, unsere einzige Heizung derzeit, liegt dabei immer noch im 24-h-Durchschnitt unter 400 Watt.

Ganz entspannt heute: Die Sonne scheint!(12. Dezember)

Jetzt herrschen zwar draußen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt - aber das kann das Außenteil des Klimagerätes30) ohne weiteres ab. Natürlich sinken dann die Arbeitszahlen31)- immer noch bei Werten deutlich höher als 1 und die Leistung des Gerätes reicht nach wie vor mehr als aus, das ganze Haus warm zu halten. Auf der Südseite kommt unterstützend die Sonneneinstrahlung dazu, wie schon im Blog vom 10. Dez. beschrieben.

Sicher fragen sich gerade die, die von Heizungstechnik ein bisschen mehr verstehen, wie das denn überhaupt sein kann, dass ein 156 m² Reihenendhaus komplett aus einem Mini-Splitgerät mit maximal 3,6 kW Heizleistung, wandhängend in einem Erdgeschossraum (EG), komfortabel beheizt werden kann. Und Skepsis ist hier angebracht, denn solche Ansätze „Heizen aus nur einem Wärmeerzeuger mit Wärmeabgabe im EG“, das war doch historisch schon einmal gescheitert, nämlich mit dem in der Mitte des 19. Jahrhunderts oftmals eingebauten „Warmluftkachelofen“; abschließendes Urteil war dazu: Klar, im Haupt-Aufstellraum (meist Wohnzimmer) war es dann 'mollig warm', aber insbesondere in anderen Geschossen, gar im 2. OG, da kam regelmäßig nicht genug Wärme an und wenn, dann zog es ordentlich. Die wasserführende Zentralheizung mit Heizkörpern in jedem Raum trat dann auch in Deutschland den Siegeszug an - das war zuverlässig, bequem und komfortabel32).

Wieso soll das jetzt auf einmal funktionieren? Und dann auch noch mit einer Mini-Wärmepumpe (3,6 kW maximal) statt einem Kachelofen mit über 10 kW? Der Schlüssel heißt hier: Erhebliche Reduktion der Wärmeverluste! Die sind in diesem Gebäude nur noch etwa ein Achtel (12,5%) so hoch wie in einem typischen Altbau zur Zeit der Kachelöfen. Deswegen wird schon einmal sehr viel weniger Heizleistung benötigt - weniger als ein Zehntel der früheren Werte, denn die frei verfügbare Wärme ist wegen der größeren Fenster ein bisschen höher geworden. Die verfügbare Leistung der Mini-Split-Wärmepumpe ist sogar doppelt so hoch wie die hier maximal auftretende Heizlast.

Dann bleibt aber immer noch die Frage: Wenn die gesamte Leistung aus einer Quelle in nur einem Raum im EG freigesetzt wird - wie kann es dann im ganzen Haus vernünftig warm werden?

Schnitt durch das Passivhaus: Die gute Dämmung sorgt dafür, dass die thermische Kopplung zwischen den Räumen sehr viel bedeutender ist als der lokalisierte Abtransport von Wärme nach außen. Das erzwingt, zumindest im längeren Mittel, im gesamten Haus zumindest 'ähnliche' Temperaturen.Abb. 9

Abb. 9 gibt die Auflösung: Entscheidend ist der sehr gute Wärmeschutz dieses Gebäudes. Nach außen fließt nur sehr wenig Wärme ab, wir hatten das in einem der letzten Blog-Beiträge schon behandelt33). Von dieser Wärme wird nahezu die Hälfte dezentral durch Personen und Geräte und ein wenig Licht durch die Fenster ersetzt - der verbleibende „Rest-Verlust“ muss natürlich auch gedeckt werden, sonst wird es trotz allem irgendwann kälter als gewollt. Von der Leistung her kann das Mini-Split-Gerät das „locker“ - und, weil es im Erdgeschoss angebracht ist, kann sich diese Energie auf ganz natürlichem Weg im ganzen Haus ausbreiten. Über einen Mechanismus, der bei den Heizkörper-Raumheizungen als „Warmluftwalze“ bekannt ist; nur, dass das hier eine ganze „Hausluftwalze“ ist, vom EG bis in das zweite Obergeschoss, wie in der Abbildung illustriert. Entgegen kommt uns dabei, dass es sich bei diesem Entwurf um einen sogenannten „offenen Grundriss“ handelt: D.h., das zentrale Treppenhaus ist vollständig offen zum „Ein-Raum“-Erdgeschoss aus Ess- bis Wohnbereich mit zentral integrierter Küche. Wenn wir jetzt die Türen zum Treppenhaus in allen den Räumen offen stehen lassen, die wir mit beheizen wollen - dann funktioniert das!

Dass das tatsächlich funktioniert, kann in dieser Publikation nachgelesen werden: [Feist 2022]Heizen mit dem Klima-Splitgerät. Es wird auch aus den hier im Blog dokumentierten diesjährigen Erfahrungen erkennbar, die Temperatur im EG ist in etwa 1 °C höher als z.B. im Dachgeschoss. Das ist gerade noch „wahrnehmbar“, je nach Priorität ist es dann im EG „etwas wärmer“34) oder im Dachgeschoss „ein wenig kühler“35). Das Niveau, auf dem diese Temperaturspreizung 'aufsitzt', können wir uns noch aussuchen. In den vergangenen Jahren waren das komfortable 21 bis 23 °C im Winter. Im Erdgas-Krisen-Winter testen wir jetzt den Betrieb zwischen 19 und 21 °C.

Die „Hausluftwalze“ darf jetzt nicht so verstanden werden, dass da eine Art „Warmluft-Taifun“ durch das ganze Treppenhaus rauscht. Die Luftgeschwindigkeiten liegen überall unter 0,15 m/s (!!) und sind nicht wahrnehmbar36). Dass es Schritt für Schritt wärmer wird, wenn ich die Treppe hinunter steige, das allerdings kann ich tatsächlich wahrnehmen.

Ganz entscheidend für eine Einschätzung: In einem solchen Objekt mit drei Ebenen kann das mit nur einem Gerät natürlich nur mit der sehr guten Dämmung eines Passivhauses funktionieren und auch das nur mit einem offenen Grundriss. In einem sanierten Altbau sind aber Lösungen mit zwei (oder auch drei) solchen Raumklima-Split-Geräten denkbar. Das ist dann immer noch eine recht kostengünstige Lösung. Überraschend mag sein, dass dennoch solche Raumklima-Split-Geräte als Ergänzung zu einer bestehenden Heizung einen ziemlich großen Anteil der Raumheizung übernehmen können, selbst in einem Altbau. Das ist ein ernst zu nehmender Ansatz in der Erdgas-Krise - denn, diese Geräte sind sehr kostengünstig, eine Installation ist weitaus leichter zu organisieren als eine Erneuerung der ganzen Heizanlage37) - und, evtl. können später weitere Geräte ergänzt werden. Oder aber, der Wärmeschutz wird verbessert, dann reicht das eine Gerät für einen immer größeren Anteil, bis die alte Heizung überflüssig geworden ist38).

Frostig kalt (13. Dezember)

Eisblumen - wer kennt das noch? Früher bei strenger Kälte an fast allen Fenstern, auf der Innenseite, solange das noch Einfach-Verglasungen waren. Wie unsere Verglasungen im NordvorbauAbb. 10Die Kälte ist angekommen.

Aber nur außen - denn innen bleibt es warm; würde es selbst dann, wenn wir jetzt nicht heizen könnten. Letzteres können wir aber, denn die Split-Wärmepumpe läuft, ganz problemlos, auch bei Minusgraden im Außenraum. Natürlich ist die Arbeitszahl dann geringer, aber immer noch deutlich 'über 1'. Und die elektrische Leistungsaufnahme liegt immer noch bei nur um 400 Watt; das ist weder für das regionale Netz noch für die Stromerzeugung ein Problem, auch dann nicht, wenn das „alle machen würden“.

Erstmal zurück zum Außenklima: Eisblumen wachsen! Auf der Innenseite unseres Glasvorbaus auf der Nordseite des Hauses. Auf der Innenoberfläche der Einscheibenverglasung. Woher kommt das Wasser? Aus der Luft im Glasvorbau. Warum gibt es da Wasser? Das kommt derzeit aus den im Vorbau gelagerten Materialien, die auch jetzt noch höhere Temperaturen haben (leicht über 0°C) - da wird Feuchtigkeit, die darin in Poren gebunden ist, verdunstet. Und: Von uns, immer wenn wir da durchkommen und als Personen natürlich Feuchtigkeit ausatmen. Die Innenoberfläche der Einfachverglasung hat aber Temperaturen unter 0°C. Die Luft aus dem Raum kühlt sich an der Oberfläche ab… und kann dann soviel Feuchtigkeit nicht mehr halten. Der Überschuss an Wasser - bleibt auf der Oberfläche, und in diesem Fall dann natürlich als Eis. Das Resultat: langsam wachsende Kristallstrukturen (Abb. 10). Wer genauer verstehen möchte, wie sich das erklärt, findet hier die Grundlagen dazu: Physik zur feuchten Luft, insbesondere: Was ist eigentlich relative Luftfeuchtigkeit?

Auch heute scheint hier die Sonne, und das ist in Mitteleuropa kein Zufall: Die Kälte kommt hier überwiegend durch einen Übergriff des (sibirischen) Kontinentalklimas (Hochdruckgebiet!) auf Europa. Das ist dann jedoch ziemlich trockene Luft - und daher ist der Himmel dann, abgesehen von Bodennebel, klar. Das macht es einerseits noch kälter39) und lässt andererseits der Sonne, auch wenn sie nur wenige Stunden über dem Horizont steht, eine Chance. In einem Gebäude mit gutem Wärmeschutz tankt das dann regelmäßig eine Menge passiv solar verfügbarer Energie. In den meisten Passivhäusern wird daher bei solch kalten Wetterlagen gar nicht mehr geheizt als an einem trüben Novembertag40).

Nachtrag (um 14:00): Ein durchgehend klarer Wintertag! Und das bringt soviel Sonnenenergie in den Raum, dass ich jetzt im Arbeitszimmer schon seit Stunden über 22°C messe. Trotz einem Sollwert, der nur bei um 20° liegt. Klar, das erhöht auch (ein wenig) die Wärmeverluste, aber es ist wirklich sehr, sehr angenehm - ab und zu mal „Wärme zum auftanken“, und das bei dem ausgesprochen kalten Wetter. Das Haus tankt dabei auch Wärme, das merken wir dann in den folgenden Tagen, wenn trotz der Kälte nicht viel Strom für die Wärmepumpe gebraucht wird.

Erster Schnee? (3 mm :-) (14.12.2022)

Tiefstehende Sonne trifft die Südfassade im Dezember Abb. 11Und so sieht das dann innen aus: Strahlungsabsorption am Fußboden. So gelangt die Wärme in den Estrich.Abb. 12Erst ein Nachtrag zum „Sonne tanken“ am gestrigen Dienstag. Abb. 11 zeigt, wie das dann von außen aussieht. Das gibt auch die Stimmung gut wieder: Die Sonne steht tief, auch mitten am Tag41). Die Strahlung kommt durch die Verglasungen, denn für den sichtbaren Teil des Spektrums sind die transparent42). Und mit dem Licht kommt Energie ins Haus. Diese Strahlungsenergie wird an den Flächen, auf die sie innen auftritt, zum Teil reflektiert43). Abb. 12 zeigt den „Lichtfleck“, der durch die Verglasung bis tief über die Mitte des Grundrisses hinaus in das Haus gelangt - 'passiv solar', das ist keinesfalls eine neuen Idee, das wird schon Sokrates im klassischen Altertum zugeschrieben („Sonnenhaus des Sokrates“).

Bringt das Energie ins Haus? Sicher, und wieviel das ist, das lässt sich anhand von Abb. 13 ein wenig einschätzen. In der Spitze (11:00 bis 12:00) lag die Globalstrahlung auf der Südfassade durchaus bei über 800 W/m². Der helle Tag ist nur kurz - und in der Summe werden es dann 2 kWh/m²/d an so einem sonnigen Tag44). Schön wäre es ja, wenn wir diese Energie komplett nutzen könnten; dazu ist aber selbst die modernste Passivhaus-Technik nicht vollständig in der Lage; es ist eher nur ein Viertel davon45), das durch fast 20 m² Südverglasungsfläche „durchgereicht“ wird. 10 kWh am Tag ist die hier bewusst grob gehaltene Abschätzung. Diesen Anteil an den Verlusten müssen wir dann schon nicht heizen - wobei, wg. der Kälte, die Verluste eben insgesamt doch höher waren. Das Splitgerät dann aber weiterhin nicht wesentlich mehr zu tun hatte: 425 Wel am gestrigen Tag im Durchschnitt; und, ja, das ist jetzt mehr als nochmal so viel wie der sonst benötigte Haushaltsstrom. Das wird somit schon eine nennenswerte Gesamtlast im Stromnetz, wenn künftig überwiegend mit Wärmepumpen geheizt werden soll, selbst wenn es alles energiesparende Gebäude sind. Wenn sie das nicht sind, dann wird diese Last 5 bis 10mal so hoch - und das wird so schnell nicht ohne weiteres für alle verfügbar sein können: Effizienz und Erneuerbare ergänzen sich aber perfekt: Mit den geringen Lasten, die wir hier haben, ist das darstellbar.

Schnee - na ja.Abb. 13Nun aber zum „ersten Schnee“, wenn wir das so nennen wollen. OK, dafür, dass jetzt eine dünne Puderschicht auf den PV-Paneelen auf dem Dach liegt, hat's gereicht. Bei Einstrahlung wird die schnell wieder verschwinden, Einstrahlung gibt es heute aber nur wenig: Es sieht nach einem eher „dunklen Tag“ aus, die Außentemperaturen aber immer noch unter dem Gefrierpunkt. Ein wenig Wind kommt auf, das wird die erneuerbare Stromerzeugung heraufsetzen, so dass unsere Wärmepumpe ab jetzt mit weniger CO2-Vorbelastung aus dem Stromnetz betrieben wird46).

Das Innere des Hauses, die Wände und Decken, haben sich gestern so um etwa ein Drittel Grad durch die solare Gratiswärme erwärmt. Das konnten wir am Morgen feststellen - die Messwerte der Raumtemperaturen auf der Südseite lagen sogar um gut ein halbes Grad über denen des Vortages. Mit der Zeit verteilt sich die Wärme im Haus, sie reicht aber derzeit nicht, um die Wärmeverluste des ganzen Hauses zu kompensieren - auch in einem Passivhaus nicht. Da hilft dann, dass diese Verluste eben sehr viel geringer sind als bei schlecht gedämmten Gebäuden - diese um 1000 Watt, die gerade als Netto-Verlust bleiben, das ist auf vielen unterschiedlichen Wegen leicht nachhaltig zu decken; die Wärmepumpe ist ein Weg davon, richtig nachhaltig wird das aber auch erst, wenn die Stromversorgung aus erneuerbarer Energie wirklich ausgebaut sein wird.

Ein ganz anderes Thema: Durchbruch bei der Kernfusion (Blog 15.12.2022)

Wir sollten immer das Gesamtbild im Auge behalten: Wie wichtig die Energieversorgung für unseren heutigen Wohlstand ist, das sollte allen in den letzten Monaten angesichts der erneuten Energiekrise, diesmal ein Krise des fossilen Gases, klar geworden sein. Gerade wenn es draußen so richtig kalt ist - da weiß ich doch einen gut beheizten Raum zu schätzen. Wie das geht, auch ohne die letzten fossilen Kohlestoffatome in Form von CO2 wieder in die Atmosphäre zu versetzen, das ist der Kerngegenstand dieser Seiten auf Passipedia.

Die Fusion leichter Atomkerne (wie Wasserstoff, Deuterium oder Tritium) zu schwereren ist ein physikalischer Weg, Energie ohne Kohlenstoffverbrennung zu gewinnen47). Dass die Kernfusion das kann, muss nicht mehr bewiesen werden: Die Sterne machen das jeden Tag und tatsächlich ist das heute die bei weitem überwiegende Energiequelle im gesamten Kosmos. Auch auf der Erde ist uns das schon gelungen: Edward Teller war derjenige, der es voran getrieben hat - es war bisher nur leider auf militärische „Anwendung“ begrenzt.

Die Erreichung einer positiven lokalen Energiebilanz durch das LLNL, das IST ein wichtiger Durchbruch. Und ich will da auch ganz ehrlich sein: Das ist eine erfreuliche zukünftige Perspektive, denn ich bin auch da sicher, schrittweise wird diese Technologie sich weiter entwickeln lassen und sie wird den Menschen ganz neue Möglichkeiten erschließen, z.B. die interstellare Raumfahrt.

Bis dahin wird wohl leider noch viel Zeit vergehen. Das haben die Wissenschaftler am LLNL selbst betont. Ich muss das nicht im Detail erläutern, denn das hat Anton Petrov in seinem Youtube-Video bereits sehr gut gemacht: Hier der ehrliche wissenschaftliche Hintergrund zum aktuellen Durchbruch bei der Kernfusion: Anton Petrov macht das sehr gut verständlich.



Ein Hinweis noch: Wenn Fusionsenergie z.B. in 30 Jahren in großem Maßstab verfügbar wird, dann wird sie zur Stromerzeugung verwendet.

Auch dann bleibt es also dabei: Die Heizung der Gebäude, unsere Fahrzeuge, … alles das muss dann auf Strom umgestellt werden. Etwas, was wir unabhängig von der gewünschten künftigen Primärenergiequelle ohnehin tun müssen.

Wir sind also gut beraten: auf Wärmepumpen umstellen, so, wie es z.B. mit dem hier im einzelnen beschriebenen Klima-Split-Gerät geht. Alles, was dazu gehört, damit das auch vernünftig funktioniert, das wird ebenfalls gebraucht - ob über Kernfusion oder über z.B. Windkraft betrieben. Damit die Netze das aushalten ist der Schlüssel dafür eine bedeutend verbesserte Effizienz. So, wie wir das hier beschreiben und über die Erfahrungen berichten.

Das wirklich Gute daran

Diese Technologie steht bereits zur massenhaften Anwendung zur Verfügung - sie ist erprobt und bewährt und extrem kostengünstig, sogar im Vergleich mit den immer noch billig verkauften fossilen Energieträgern. Sie kann überall angewendet werden und einen Einstieg kann jeder selbst vollziehen: Bauliche Maßnahmen zur Energieeffizienz.

Und wie sieht es im Haus gerade aus?

Für treue und neugierige Verfolger unseres Blogs aber auch noch die Daten des letzten Tages: Zwischen -2 und -8°C lagen die Außentemperaturen gestern - und es war durchgehend dicht bewölkt, im Maximum nicht einmal 50 W/m² auf der Außenseite der Südfassade. Es ist kälter als im Durchschnitt im Dezember, aber schon noch „typisches Dezemberwetter“. Die Temperaturen zwischen 19,2 und 21 °C wurden im Haus eingehalten, dafür war die Split-Wärmepumpe im Betrieb. 461 Wel hat sie dabei gezogen (aus dem Stromnetz, für die Heizung für alle 3 Personen zusammen), die solare Stromerzeugung lag dagegen bei nur 8,5 W im Durchschnitt. Und dazu im Vergleich der Bericht zum Durchschnitt in Deutschland: Etwa 880 W/Person wurde aus dem Stromnetz gezogen und das war leider überwiegend fossil erzeugte elektrische Energie 48). Die Gasverbrauchswerte sind ebenfalls seit Tagen auf Spitzenniveau: So hoch, dass die Bundesnetzagentur wiederholt ein sparsameres Verhalten angemahnt hat: Es waren über 4 TWh am Tag49), ziehen wir die 1 TWh/d temperaturunabhängigen Verbrauch (aus dem August) ab, so sind das auf 24 h gemittelt um 1500 W je Person in Deutschland50). Wenn Erdgas ungefähr die Hälfte der Heizwärme deckt, sind es im Gesamten sogar 3 kW Heizlast je Person in einer solchen Kälteperiode im Dezember. Das summiert sich auf eine gewaltige Leistung, die die Dimension der Aufgabe transparent macht: Diese Heizwärmeverluste, das müssen erheblich weniger werden, wenn wir eine Chance haben wollen, das mit nachhaltigen Energieträgern zu decken. Immerhin: In einem typischen Passivhaus, wie hier dokumentiert, ist es nur ein Zwanzigstel; und dafür reichen auch im Winter Wind und Sonne sowie Backup durch Biomasse-Kraftwerke aus, auch „wenn das alle so machen“51).

Schall? Nicht unwichtig für die Praxis einer Wärmepumpe (am 16.Dez.)

Bei unserer Wärmepumpe handelt es sich um ein „ganz normales“ Raumklimasplitgerät52). Eines der „kleinsten“, die es zu diesem Zeitpunkt gab, unter dem Namen „Mini-Split“ beworben. Vielen in Deutschland sind Splitgeräte aus dem Mittelmeerurlaub bekannt - wo sie in nahezu jeder Eisdiele im Sommer für eine kühle Pause sorgen; oder aus manchen Chef-Büro-Etagen auch in Deutschland - dort allerdings werden die so häufig gar nicht oft betrieben, weil die Geräte älterer Bauart nämlich einen 'Höllenlärm' machen. Das ist einer der Gründe, warum sich diese Technik in Deutschland zunächst nicht besonders ausgebreitet hat: Die paar heißen Tage lassen sich zur Not ertragen, wenn nur die Wahl zwischen „zu warm“ und „zu laut“ besteht. Daher müssen wir uns mit der Frage der Schallbelästigung befassen.

Die gute Nachricht gleich zu Beginn: Gute neue Geräte sind nicht mehr derart extrem laut. Das gilt auch schon für unser Gerät - und, es besteht durchaus die Chance, dass das in der künftigen Weiterentwicklung sogar noch besser wird. Allerdings: Es gibt ein breites Spektrum unterschiedlicher Geräte von verschiedenen Herstellen. Am besten ist es, wenn es unabhängig bestätigte Messwerte zur Schallleistung gib; in der PHI-Zertifizierung sind die beispielsweise enthalten.

Die modernen Geräte haben meistens auch einen sog. „Flüster-Modus“ mit bewusst reduzierten Luftvolumenströmen. Das setzt die Ventilationsgeräusche drastisch herab. Allerdings, der geringere Luftvolumenstrom erzwingt auch, dass für gleiche Wärmeleistung die Lufttemperatur erhöht werden muss. Und das geht nur bei höherer Kondensationstemperatur im Innenteil des Gerätes53). Dadurch sinkt der COP des Gerätes - und der Strombedarf steigt. Das ist übrigens der wichtigste Grund, warum unser Gerät im Winterdurchschnitt keine wirklich hohe saisonale Arbeitszahl erreicht; wir lieben es leise - für konzentriertes Arbeiten ist das einfach angenehmer. Hier wird deutlich, warum Fortschritte beim Schallschutz54) zugleich auch Fortschritte bei der Energieeffizienz bedeuten.

Das Schallschutzlabor der Universität Innsbruck hat die Chance wahrgenommen, sowohl innen- als auch außenseitig an dem bei uns eingesetzten Gerät die Schalldruckwerte zu messen. Das war am 25. März 2017, als das Innengerät 'wie üblich' installiert war und der Messkanal für die genaue thermische Messung des Betriebsverhaltens noch nicht vorhanden war; der Kanal nimmt natürlich weiteren „Schall weg“ - denn die verwendeten Stützventilatoren sind ganz extrem leise55). Das Messen der Schallwerte war weder innen noch außen „einfach“, weil es überall und immer Störgeräusche gab, die nur sehr schwer „abstellbar sind“. Z.B. musste die „Bahnhofsuhr“ im Esszimmer entfernt werden, deren Sekundenzeiger-Ticken sonst die Messung spürbar beeinflusst; und der Kühlschrank in der Küche für ein paar Stunden vom Netz getrennt, denn wenn der anspringt, wirkt sich das ebenfalls aus. Diese Bemerkungen zeigen auch bereits, dass die Schallleistung des Gerätes im „Flüsterbetrieb“ tatsächlich nicht extrem hoch ist; aber deutlich hörbar ist das Gerät dann schon noch - subjektiv würde ich da nicht von „Flüstern“ reden.

Nun aber zu den Messwerten:

Betriebsweise Messwert dB(A) Kommentar
Referenz: Splitgerät aus, Wohnungslüftung auf „normal“ 17(±1) Unsere Lüftung ist extrem leise; auch die ist, wenn niemand redet und die Küchenuhr entfernt ist, gerade noch eben „hörbar“. Ein Unterschied zu „Lüftung aus“ lag innerhalb der Fehlergrenzen der Messung. Der Nachbar muss nur einen Stuhl verrücken, und es waren weitere 5 Min Messung nicht mehr auswertbar56)
Splitgerät „Quiet, Heating“ 22(±1) Das ist schon recht „leise“, aber es ist immer noch gut wahrnehmbar. Im Schlafzimmer würde das für manche immer noch einen Tick lauter sein, als sie es sich vorstellen können.
Splitgerät „Stufe 1, Heizen“ 28(±1) Das ist deutlich wahrnehmbar, es stört aber eine normale Unterhaltung nicht.

Und das sind die Messwerte für das Außengerät, in dem auch der Kompressor der Wärmepumpe eingebaut ist:

Betriebsweise Messwert dB(A) Kommentar
Splitgerät im Heizbetrieb 40(±4) Gemessen etwa 3 m entfernt vom Gerät auf gleicher Höhe über Grund, ohne abschirmende Gegenstände. Der normale Hintergrundpegel lag im Messzeitraum zwischen 30 und 42 dB(a); es muss aber nur ein Vogel zwitschern, dann gehen die Werte kurzzeitig auch mal auf 60 dB herauf. Der normale Hintergrund: Blätterrauschen und (weiter entfernter) Fahrzeugverkehr

Wir sind somit bereits nahe dran an den extrem guten Werten der zertifizierbaren Passivhaus-Lüftung. Deren Werte um rund 20 dB(A) zeigen auch, dass gute Geräte tatsächlich außerordentlich leise sein können; tatsächlich gibt es sehr leise Geräte auch bereits am Markt - einziges Problem ist, welcher Verlass auf die Angaben in den Herstellerprospekten wirklich besteht.

Möchte jemand selbst eine Eindruck bekommen? Tonaufzeichnungen aus dem Innenraum bei um 20 dB(A) bringen da nichts, weil uns da einfach die „Referenz“ fehlt. Aber das Geräusch außen, nun allerdings aus nur 1 m Entfernung vom Gerät, davon kann ein gewisser Eindruck vermittelt werden. Es handelt sich tatsächlich im wesentlichen um das Rauschen des großen Lüfters. Um die „Ecke“ des Gebäudes, gleichgültig ob im Norden oder Süden dieser Westgiebelwand, ist das bereits beim besten Willen nicht mehr zu hören. Im Foto (Abb. 15) ist erkennbar, dass das Gerät (selbstverständlich!) schallentkoppelt aufgestellt ist; das ist überhaupt nicht schwierig, die zugehörigen Bauelemente sind leicht beschaffbar und auch nicht teuer, sie sind ihren Preis Wert. Bedenke: Die Akzeptanz solcher Geräte hängt ganz entscheidend daran, dass sie eben nicht störend laut sind - und das ist mit etwas Achtsamkeit und bei sorgfältiger Auswahl heute durchaus zu erreichen.

Abb. 14 Das Außengerät, 2022 war es 6 Jahre in Betrieb - ohne Probleme bisher Abb. 15

Aktueller Bericht

Am Ende eines wunderschönen Sonnentages mitten im Dezember; im Bild ist die Nachbar-Niedrigenergiehaus-Zeile, mit Gründach. So ein grünes Dach hat die Passivhauszeile auch. Abb. 16Jetzt liegt die Außenluft-Temperatur im Mittel schon um -6°C. Aber der 16. Dezember ist bisher in Darmstadt ein sonniger Tag - und die Temperaturen in unseren Südräumen sind bereits auf um 22 °C angestiegen. Da kann ich den Pullover wieder ausziehen! Die 24-gemittelte elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe am gestrigen Tag (kalt aber ohne Sonne!) lag bei 462 W. Etwa 6 W/m² spezifische Heizleistung57) ist da das Ergebnis - und das innerhalb der 14 Tage des Jahres, in denen die Sonne am tiefsten steht58). Wenn sich das Wetter so abwechselt - immer mal wieder ein sonnenreicher Tag zwischendurch - ist das geradezu Idealwetter für ein Passivhaus. In Deutschland normalerweise häufiger sind aber atlantische Dezember-Tiefdruckgebiete; da ist es dann trüb und nass - auch da bleiben die Heizleistungen in einem Passivhaus oder einer EnerPHit-Sanierung in Grenzen, aber für die Stimmung ist der Sonnenschein natürlich viel besser.

Habe ich es schon erwähnt? Praktische Schritte in Richtung auf so niedrige Verbrauchswerte können überall gegangen werden, mit ganz einfachen Dingen können alle anfangen:Eine gedämmte Heizkörpernische, eine Fensterfolie, ein paar verbesserte Heizleitungen,... oder auch so ein Split-Klimagerät.



Wie hältst Du's mit den Klimagasen? (17. Dez.)

Ziel der Umrüstung auf Wärmepumpen ist letztlich die Verringerung von Klimagas-Emissionen. Da die Wärmepumpe vor Ort mit Strom betrieben wird, entsteht beim Betrieb kein CO2, und so wird das gern oft kommuniziert. Natürlich ist es in Wahrheit etwas komplizierter - aber nicht so kompliziert, dass es nicht in unserem Blog verständlich gemacht werden kann. Wir machen das in „kleinen Schritten“, so dass transparent wird, welche Daten wo eingehen und wo sich Einschätzungen auch anders treffen ließen.

Der Strom kommt aus der Steckdose? Oder?

Ja, und das wird fast überall im Dezember in privaten Haushalten so sein - denn die PV-Eigenstromerzeugung im Dezember, auch bei einer sehr großen Anlage, wird in Mitteleuropa für den Betrieb einer Wärmepumpe nicht verfügbar sein - die reicht, selbst bei sehr sparsamen Verbrauch, noch nicht einmal für die Deckung des Verbrauchs von den ganzjährigen üblichen Haushaltsanwendungen59). Für den Betrieb von Wärmepumpen muss somit von der verfügbaren Stromerzeugung im öffentlichen Netz ausgegangen werden.

Beginnen wir mit der Situation heute: Vom Strom im Netz wird derzeit etwa die Hälfte nicht aus fossiler Energie erzeugt, der erst noch immer in Kohle-, Gas- und Ölkraftwerken - und diese setzen CO2 frei. Blenden wir die aktuelle Situation mit wieder erhöhtem Kohle-Anteil aus und gehen von den durchschnittlichen Emissionen des Jahres 2021 aus, so waren das im Resultat

420 g/kWhel .

Unsere Wärmepumpe kommt im Winter auf eine mittlere monatliche System-Arbeitszahl (inkl. aller Hilfsenergie) von 2,2560). Damit kommen wir für die Emissionen im Betrieb je kWhtherm Heizwärme auf

Split-Geräte-Heizung wie gemessen: 187 g/kWhtherm .

Würden wir die Heizwärme weiter aus dem zentralen mit Erdgas betriebenen Brennwertkessel beziehen, dessen Gesamtsystemwirkungsgrad inkl. der Verteilung gemäß der Messergebnisse in den Jahren 2000-2015 bei rund 92% liegt, so ergeben sich bei einem GWP61) von 250 g/kWhErdgas

Erdgas-Brennwertkessel wie gemessen: 272 g/kWhtherm .

Das sieht immer noch gut aus! Die Wärmepumpe erlaubt damit nicht nur eine Umstellung auf einen höheren Anteil erneuerbarer Energie, sondern bereits heute eine CO2 Reduktion im Betrieb von rund 30%. Und selbstverständlich wird erheblich weniger Erdgas dafür gebraucht. Das sind gute Gründe, die Umstellung auf Wärmepumpen zu empfehlen.

Es gibt jedoch immer noch einen Tropfen Wasser in den Wein: Denn, die meisten heute eingebauten Wärmepumpen laufen mit klimaschädlichen Kältemitteln. Das ist solange kein „Riesenproblem“, solange diese Kältemittel nicht freigesetzt werden, deswegen muss bei Befüllung und auch bei der Außerbetriebnahme bzw. dem Ersatz von Wärmepumpen darauf geachtet werden, dass so wenig wie möglich Kältemittel freigesetzt wird.

Überschlagen wir es kurz im vorliegenden Fall: Da sind 1,05 kg R410A an Kältemittel eingefüllt, dieses hat einen GWP-Faktor von 2088 gegenüber CO2. Gehen wir von einer Betriebszeit von 12 Jahren und einem vollständigen Kältemittel-Verlust aus, so wären das immerhin ein Beitrag von 117 g/kWh auf jede Kilowattstunde erzeugte Heizwärme. Mit dieser Klimagas-Belastung wäre die Split-Wärmepumpe dann sogar ein wenig klimaschädlicher als der alternative Gaskessel. Was wir daraus erkennen: Es ist wirklich wichtig, dass wir auf umweltfreundlichere Kältemittel umsteigen. Schon mit R32 sieht es besser aus (nur noch +38 g/kWh) und letztlich können Wärmepumpen dieser Leistungsklasse auch mit Propan (R290) betrieben werden, denn unter 150 g Kältemittelmenge können bei nur 2 kW geforderter Leistung durchaus erreicht werden. Damit ist das Thema Treibhausgas bzgl. des Kältemittels „erledigt“, denn die beim einem GWP von 3,3 verbleibenden umgerechnet 0,026 g/kWh sind vernachlässigbar gering. Hier wird deutlich, warum wir empfehlen:

  • Moderne Splitgeräte zur Heizungsunterstützung einsetzen: Ja, das ist schon heute sinnvoll,
  • aber auf R32 als Kältemittel achten (oder, wenn möglich, gleich R290)
  • und: erstmal nur ein solches Splitgerät für den „wichtigsten Raum“, damit können dann immerhin schon einmal 30 bis 40% der Energie aus Gas oder Öl eingespart werden, wenn ansonsten eine brennstoffbetriebene Zentralheizung läuft62).
  • … weitere Splitgeräte können nachgerüstet werden, wenn (hoffentlich in wenigen Jahren) die verbesserten Systeme mit klimafreundlicheren Kältemittel in großer Auswahl am Markt verfügbar sind. Die werden dann auch effizienter im Heizbetrieb sein, denn dafür sind die heutigen Systeme noch nicht wirklich optimiert.
  • Vor allem immer darauf achten, dass Kältemittelverluste gering gehalten werden.

Nun wollen wir aber auch noch einen Blick in die Zukunft wagen: Denn, so wie heute wird die Situation bei der Stromerzeugung sicher nicht bleiben - der Kohleausstieg ist vereinbart und ein Zubau von erneuerbarer Stromerzeugung ist ziemlich sicher. Das wird insgesamt die mittlere äquivalente Klimagas-Emission von Wärmepumpenstrom auf rund

198 g/kWhel reduzieren,

im Durchschnitt des im Winter für den Betrieb entnommenen Stroms über die kommenden 30 Jahre; bei einem relativ 'optimistischen' Szenario für die künftige Stromerzeugung. Das ist nur etwa die Hälfte der heutigen Emissionen. Damit reduzieren wir künftig mit solchen Splitgeräte-Heizungen die Emissionen für die Raumwärmebereitstellung um etwa einen Faktor 3. Das ist der eigentliche Grund, warum wir das empfehlen. Dazu erforderlich ist aber

  • Ein zügiger Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung, insbesondere der Windkraft: Denn nur Windenergieanlagen können im Winter in der geforderten Menge erneuerbaren Strom direkt erzeugen63).
  • Ein engagiertes Gebäude-Modernisierungsprogramm: Denn bei den jetzt vorliegenden Heizlasten wäre die mittlere Last im Stromnetz allein durch die zusätzlichen Wärmepumpen im Winter mehr als verdoppelt; das wäre weder für das Netz noch für die Erzeugung noch für das ebenfalls erforderliche Backup leistbar. Bei einer Reduktion auf etwa 33 bis 40%, so wie das mit den Tipps für die schrittweise Verbesserung der Gebäude möglich ist, kann es aber alles gelingen, dann auch mit einem vertretbarem Aufwand für die Umstellung.

Bericht aus dem Haus

Nach dem sonnigen Tag gestern scheint auch heute wieder die Sonne und das zieht die Temperaturen im Haus nach oben. Die mittlere elektrische Leistung der Wärmepumpe lag gestern nur noch bei 422 Wattel64). Das hat in den dafür zu betreibenden Kraftwerken immerhin etwa 5,9 kg COäq freigesetzt. Heizung ist schon immer noch ein bedeutender Klimagas-Erzeuger, selbst in einem Passivhaus; daran ändert sich dann etwas, wenn erneuerbare Energie, insbesondere Windkraft, zügig ausgebaut wird - etwas Zeit benötigt das aber schon. Welcher Zeitmaßstab hier anzulegen ist, das werden wir in einem künftigen Beitrag auch noch beleuchten. Für heutige durchschnittliche Gebäude mit heute üblichen Heizungen lagen die Emissionen gestern gut 12mal so hoch! Es ist völlig klar, dass dies sich ändern muss: Es geht nicht lange gut, wenn wir nur für einen Tag Heizen in jeder Wohnung die Masse einer Person an Klimagasen freisetzen.




Verdampfer zugefroren? (18. Dezember)

Reif auf der Oberfläche des Wärmetauschers am Außengerät. Die Automatik taut das ab, sobald der Strömungswiderstand zu groß wird. Abb. 17Abb. 17 zeigt das Außengerät heute Vormittag mit einer Reifschicht - die ist zum Zeitpunkt der Aufnahme noch nicht besonders dick und die Außenluft wird vom Gebläse da immer noch durchgezogen, das Kältemittel in den Rohren des Verdampfers zieht auch bei -9 °C65) immer noch Wärme aus dem Luftstrom heraus. Wird der Strömungswiderstand bei dicker werdender Eisschicht zu groß, dann schaltet das Gerät automatisch in den Abtaumodus; das hat es in der Nacht mehrmals getan, ohne dass wir davon irgendwie Notiz genommen haben. Ein Problem gab es deswegen noch nie - auftreten tut diese Situation dann, wenn die Luftfeuchtigkeit außen so hoch ist, dass die unterkühlte Fläche des Verdampfers die Taupunkttemperatur unterschreitet66). Das kam in den 7 Jahren des Betriebes nur an einzelnen Tagen vor. Dass das derzeit passiert, kündigt einen Wetterwechsel an: Die relative Luftfeuchtigkeit ist gestiegen, feuchtere Luft eines atlantischen Tiefdruckgebietes ist auf dem Weg zu uns: Die Folgen, wenn das auf jetzt eiskalte Böden trifft, haben die Wetterdienste bereits seit Tagen angekündigt: Glatteis!

Eine Konsequenz hat die Reifschicht und die Notwendigkeit zum Abtauen schon: Das reduziert den COP67) unseres Gerätes; der liegt allerdings auch heute immer noch deutlich über eins: Es ist also sinnvoll, die Wärmepumpe zu betreiben, sie zieht nach wie vor einen bedeutenden Teil der benötigten Heizwärme aus der Außenluft. Auch bei dieser Kälte, und trotz des Energieaufwandes für das Abtauen von Zeit zu Zeit.

Die Temperaturen lagen in der Nachts bei -1 bis -10 °C, es gab rasche Luftmassenwechsel; es ist, als ob der „atlantische Einfluss“ (feuchter, wärmer) mit dem „asiatischen Einfluss“ (kälter, klarer, trockener) „kämpft“. Der Stromverbrauch am gestrigen Tag lag bei 426 Watt im Durchschnitt für das Splitgerät, da ist der Aufwand für das Abtauen (von Zeit zu Zeit) bereits enthalten. Die Temperaturen im Innenraum wurden gehalten - bzw. in den Südräumen war es zeitweise sogar angenehm sonnig warm (bis über 22 °C).

Spiegelglatt heute (19. Dez.)

Das Wetter ist wie angekündigt: Feuchte atlantische Luft, die sich über und in die Kaltluft am Boden einmischt. Richtig geregnet hat es hier bisher noch nicht: Aber der Boden, durchgefroren von den vergangenen Tagen, hat eine spiegelglatte Eisoberfläche. Bedeckt von einer hauchdünnen Schicht aus flüssigem Wasser - das ist Spaß für die Kinder, da lässt sich schön „Schlittern“. Auf Beton, Asphalt oder Steinbelägen mit normalem Schuhwerk - keine Chance, das ist dann, wie wenn Dir jemand den Boden unter den Füßen wegzieht. Da muss ich dann wohl die Schuhspikes zum überziehen raussuchen, die wir für die Gletscherquerung einmal besorgt hatten.

Das Splitgerät arbeitet weiter ohne Murren und einwandfrei; 10,33 kWhel waren es gestern insgesamt. Die Temperaturen im Haus halten sich auf dem gewünschten Niveau. Nach dem Wetterumschwung werde ich dann die Daten der sehr kalten Woche insgesamt auswerten und dokumentieren. Klar ist schon jetzt: Auch in einer solchen Wetterlage arbeitet das Splitgerät zuverlässig; und die Strombedarfswerte lagen immer in einem Bereich, der für das Netz und die (künftige) erneuerbare Erzeugung noch akzeptabel sind. Ebenso klar ist aber auch, dass dafür die Heizlast nicht so hoch bleiben darf wie im durchschnittlichen Bestand - und, dass dafür ein erheblicher Ausbau der erneuerbaren Erzeugung erfolgen muss, insbesondere bei der Windenergie.

Die Kälteperiode: Aufgezeichnete Daten (20. Dez)

Abb. 18 zeigt den Verlauf von Solareinstrahlung und atmosphärischer thermischer Strahlung (sog. atmosphärische Gegenstrahlung) im Zeitraum des Hochdruckeinflusses. Sehr schön ist in Abb. 19 erkennbar, wie die Temperatur am 12. Dezember steil abfällt, dann typische Tag-Nachtgänge zeigt und wie die Kaltluftmasse ab 18. Dezember 8:00 wieder durch das atlantische Tief durch warme, feuchte Luft verdrängt wird. Nur zwei der 7 kalten Tage waren strahlungsarm (Nebel); sonst zeigt sich der typische Verlauf von Solarstrahlung auf die Südfassade (gelb), in Ostorientierung (rot) und von Westen (blau) sowie horizontal (grün) und nordseitig (grau), am 16. Dezember nahezu bilderbuchmäßig. Hier wird deutlich erkennbar, warum wir südorientierte Fenster empfehlen. Die solare Einstrahlung wirkt sich unmittelbar auf den Temperaturverlauf in den Südräumen aus, auch wieder am 16. Dezember am klarsten erkennbar: Im Dachgeschoss Südost (gelb) an diesem Tag auf über 23 °C - das Passivhaus ist in der Lage, die Gratiswärme lang im Gebäude „zurück“ zu halten, denn die Wärmeverluste sind nur gering; natürlich verteilt sich die Wärme mit der Zeit tiefer in die Bauteile (z.B. Decken) hinein und auch weiter bis in den Nordbereich des Hauses. Der Nordraum im Erdgeschoss („EG_Esszimmer, violett“) ist der Standort des Splitgeräte-Innenteil68). Wärmer sind nur die Feuchträume in EG und OG (blau, das sind kleine Räume mit extrem geringem Wärmeverlust), weil hier die WW-Zirkulation endet. Alle Innentüren stehen offen, bis auf die zum Raum OG_Zi-NE (orangerot); diesen seltener genutzten Raum haben wir hier ganz bewusst „abgekoppelt“. Dort sind die Temperaturen dann auch tatsächlich bis auf rund 18,5 °C abgesunken. Überall sonst liegen die Temperaturen dauerhaft zwischen 19,2 °C und 21,4 °C, in dem für „sparsamen Heizbetrieb“ angestrebten Band.

Die entsprechenden Verläufe in den Jahren 2017-2021 liegen im Durchschnitt gut 1 Grad höher, das Niveau ist allein eine Frage der Einstellung der Sollwerte an der Steuerung des Klima-Splitgerätes.

Verlauf der wichtigsten Kenngrößen des Außenklimas in der Wetterperiode vom 11.12. bis zum 20.12.2022. Ein typischer Zeitraum mit kontinentalem Hochdruckeinfluss in Darmstadt. Oberes Diagramm: Die Strahlungsdaten. Unteres Diagramm; Außenlufttemperatur- und Feuchtigkeit. Eigene Messwerte mit individuell laborkalibrierten Sensoren. Diskussion im Text Abb. 18

Verlauf der gemessenen Raumtemperaturen. Fühler 1,15 m über dem jeweiligen Fußboden neben der Raumeingangstür über dem Lichtschalter. Oft wird tiefer gemessen: hier ganz bewusst nicht, weil, in dieser Höhe gibt es für keinen der Fühler zu irgendeinem Zeitpunkt direktes Sonnenlicht, das hier auftreffen könnte. Auch diese Fühler sind einzeln kalibriert.  Abb. 19


Wieviel Energie in der Kälteperiode? (Blog vom 21.12.2022)

Die gemessene elektrische Leistungsaufnahme des Klimagerätes, das als alleinige Heizung für die 156 m² Wohnfläche eingesetzt wurde - Stand 19. Dezember 2022.Abb. 20Zu den obigen Temperaturverläufen werden hier jetzt auch noch die „gezapften“ Energiemengen dokumentiert. Versorgt wird das Gerät aus dem deutschen Stromnetz; angegeben im Diagramm ist die gesamte elektrische Leistung (inkl. alle „Hilfsenergie“-Verbrauchswerte wie Ventilatoren, Regelung, Abtauprozesse u.a.m.) im Mittelwert über 24 h. Über die Kälteperiode insgesamt gemittelt sind es um 442 Wattel und das ist der Gesamtverbrauch für die Heizung in diesem Haus - womit die Temperaturen im Raumtemperaturdiagramm dargestellten Intervall gehalten werden konnten; das waren 19,2 bis 21,4 °C, ein Bereich, der mit angemessener Innenraum-Winterkleidung komfortabel ist. Mit rund 150 Wattel je Personen liegt dies um nur 50% über dem Energieumsatz der drei Personen in dieser Wohnung. Würden alle 84 Millionen69) so heizen, mit Gebäuden der hier vorliegenden Effizienz, so würde sich das auf 12,6 GWel summieren. Die in diesem Zeitraum tatsächliche mittlere Leistung aus Windkraft lag bei um 9 GW70). In nur durchschnittlich wärmegedämmten Gebäuden wäre die betreffende in der Kälteperiode benötigte Leistung 5 bis 8 mal so hoch; das korrespondiert auch zu den Erdgasmengen, die im betreffenden Zeitraum in Deutschland gezapft wurden.

Diese Analyse zeigt: Mit Wärmepumpen ist der überwiegende Teil der Gebäude gesichert im verfügbaren Stromnetz beheizbar, wenn der Wärmeschutz der Gebäude auf einem guten Niveau liegt71).Auch dafür wird ein bedeutender Ausbau der erneuerbaren Energiegewinnung benötigt, insbesondere bei der Windenergie. Alle genannten Voraussetzungen sind erfüllbar:

  • Eine Umrüstung auf (weitgehend) Wärmepumpen innerhalb der nächsten ca. 25 Jahre
  • Die Verbesserung des Wärmeschutzes auf EnerPHit-Niveau im etwa gleichem Zeitraum (Das entlastet dann auch die Gasversorgung, in den Objekten, die noch nicht auf Wärmepumpen umgerüstet sind)
  • Der Ausbau der Windkraft, die allerdings zügiger und mit ehrgeizigeren Zielen (nämlich rund +10 GW/a Nennleistung) erfolgen muss.
  • Für Flauten wird auch eine Backup-Leistung benötigt. Auch das ist bei gering bleibenden Gesamtlasten machbar, dafür könnten z.B. GUD-Kraftwerke bereit gehalten werden, die mit Gas aus erneuerbarer Energie, zwischengespeichert in den schon heute vorhandenen Methan-Speichern, betrieben werden können. Das ist der bei weitem teuerste Teil er Lösung. Bei zu hoher maximaler Gesamtheizlast würde dieser Teil des Konzeptes unbezahlbar.


Gute Nachrichten: Auch unsere selbst ausgeführten Innendämm-Maßnahmen in den Institutsräumen bewähren sich (22.12.)

Dämmkeile werden angebracht.Abb. 21Dass die Wärmedämmung von Hüllflächen der Gebäude bedeutend den Verbrauch an Heizenergie reduziert, das wird an den Ergebnissen in diesem Blog zum „Heizen mit nur einem einzelnen Splitgerät“ für ein richtig gut gebautes Wohnhaus deutlich. Auch bestehende Gebäude können mit verbessertem Wärmeschutz nachgerüstet werden, das ist ein entscheidender Teil zum Gelingen der Energiewende. Auf den Seiten zu Energieeffizienz-Jetzt geben wir dazu konkrete Anleitungen, die auf dem gesammelten Know-how zehntausender realisierter Neubauten und Bestandsgebäude beruhen. Diese Anleitungen beruhen immer auf dem Stand der Erkenntnis der Bauphysik - dort sind die entscheidenden Fakten zur korrekten Ausführung zusammengefasst. Die Anleitungen betreffen immer solche Maßnahmen, die wir konkret selbst ausgeführt haben: D.h., auch die Erfahrung der praktischen Ausführbarkeit72) ist gegeben. Es lohnt sich in jedem Fall, sich diese Sammlung konkreter Maßnahmen an zu sehen.

Dass diese ausgeführten Maßnahmen das leisten, das durch die Bauphysik von ihnen versprochen wird, ist durch wissenschaftlich begleitete Projekte, die z.T. schon Jahrzehnte erfolgreich in praktischer Nutzung sind, belegt. Dennoch nehmen wir die Gelegenheit war, die in der unmittelbaren Umgebung des Institutes ausgeführten Maßnahmen ebenfalls messtechnisch zu begleiten.

Wärmebild von innen: Durch die Keile bleiben auch alle Temperaturen am Rand der Innendämmung über 18 °C.Abb. 22Eine besonders wirksamere Dämmung von Außenwänden erfolgt natürlich von der Außenseite - und bei Gelegenheit werden wir das hier noch einmal im Detail mit Messergebnissen darstellen. Aus den unterschiedlichsten Gründen ist eine außenliegende Dämmung aber nicht überall möglich. In solchen Fällen ist - fast immer73) eine innenliegende Dämmung besser als gar keine Dämmung. Für diese Innendämmungen gibt es sogar eine Fülle unterschiedlicher Ausführungsmöglichkeiten, die alle gute Ergebnisse versprechen. Die beiden entscheidenden Merkmale sind: (1) Die Dämmschicht muss gegenüber der Raumluft luftdicht sein, damit konvektiv nicht große Mengen an Raumluftfeuchtigkeit an die dann kalte alte Oberfläche gelangen kann, und (2) schädliche Wärmebrücken mit zu niedrigen raumseitigen Innenoberflächen müssen entschärft werden - und wie das genau geht74), das beschreiben wir detailliert in den jeweiligen Anleitungen.

Sechs unterschiedliche Varianten zur Innendämmung haben wir konkret mit modernen Werkzeugen in den eigenen Räumlichkeiten im Jahr 2022 ausgeführt - und da wird auch jeweils nochmals gemessen und der Erfolg kontrolliert. Auch darüber wird noch im Einzelnen berichtet werden. Soviel kann allerdings schon jetzt verraten werden: Bisher, Messungen bis zum 20. Dezember berücksichtigt, funktionieren alle sechs Varianten genau wie zuvor erwartet. Abb. 22 zeigt das Wärmebild an einer Innenecke zur Geschossdecke; dabei waren es um 22°C Innentemperatur und um 0°C außen). Das Bild zeigt: Es gibt einen sicheren Abstand zur Taupunkttemperatur (die hier um 9°C liegt); keine Gefahr für erhöhte Feuchtigkeit und ohnehin kein Tauwasser; das geht somit auch mit Innendämmung - wenn die Randbereiche wie beschrieben mit Dämmkeilen 'entschärft' werden. So, wie beschrieben, kann das somit gemacht werden - und es spart jeweils eine Menge Energie, CO2 und Geld.


Innenraumqualität: relative Luft-Feuchtigkeit (23. Dezember)

Das war ein enormer Temperatursprung im Außenbereich: Von nur um -8°C auf deutlich über 9°C, verbunden mit einer Zunahme der relativen Feuchtigkeit der Außenluft auf nahezu 100%; jetzt, da es regnet, sehr nahe dran. Wie wirkt sich das auf den Innenraum aus? Nun, die Temperaturen haben sich kaum geändert, dafür ist das thermostatisch geregelte Split-Heizgerät ja da; weniger als ein halbes Grad macht der Außeneinfluss auch in den entlegenen Räumen im Dachgeschoss aus. Der Verbrauch dafür geht, wie zu erwarten, spürbar zurück, nur noch um 300 Wattel nimmt das Gerät jetzt im Durchschnitt auf; dabei unterstützt auch noch, dass bei kleineren Leistungen die Temperaturdifferenzen an den Wärmeübertragern geringer werden und die Wärmequelle der Wärmepumpe, die Außenluft, soviel wärmer ist: auch das „Abtauen“ kommt jetzt nicht mehr vor.

Ein wenig deutlicher werden die Unterschiede durch das Außenklima bei den Messwerten zu den Raumluftfeuchten: Die lagen in der Kälteperiode zwischen 36% und 43% (jeweils immer noch ideal für die Bedürfnisse der Menschen und völlig unproblematisch bzgl. potentieller Feuchtebelastungen der Bauteile), sie liegen jetzt zwischen 45% und 51% (weiter im optimalen Bereich für uns Menschen - und weiter unkritisch für die Bausubstanz); diese Unterschiede sind aber in den Messergebnissen klar zur verfolgen. Auch 100% relative Feuchte Außenluft hat, bei 10° Frischluftemperatur, hereingeholt als Zuluft75) nur noch eine relative Feuchtigkeit von 52,5%. Wen das verwundert - diese Zusammenhänge sind leicht zu verstehen und können z.B. hier: "Grundlagen feuchte Luft" nachgelesen werden.


Heiligabend (24. Dez. 2022)

Die traditionelle Feier eines Festes der Freude: Schon die Alten wussten sehr wohl, dass es der Frieden ist, der den Menschen gut tut - der großen Mehrheit der Menschen zumindest. Wir wünschen allen Lesern ein friedliches Fest - und die Besinnung auf die Schönheit und Einzigartigkeit der uns umgebenden Natur. Wir Menschen sind ein Teil dieser Natur - und unser Leben hängt mit den Bedingungen unseres Ökotops untrennbar zusammen. Diese haben unsere Art seit Beginn ihrer Existenz eine beispiellose Entwicklung ermöglicht. Wir müssen bedenken, dass nicht wir es sind, die diese Bedingungen geschaffen haben - und wir sollten uns nicht anmaßen, diese Bedingungen so zu verändern, dass es nicht nur für uns, sondern für viel zu viele mit uns in Synergie lebende Arten ungemütlich wird auf dem Planeten.

Lassen Sie mich aus Carl Sagans „Kosmos“ zitieren: „…Es gibt vielleicht keine bessere Veranschaulichung der Torheit der menschlichen Überheblichkeit als das ferne Bild unserer winzigen Welt. Für mich unterstreicht es unsere Verantwortung, freundlicher miteinander umzugehen und den blassblauen Punkt, das einzige Zuhause, das wir je gekannt haben, zu bewahren und zu schätzen.“

Carl Sagan: "The Pale blue dot"



Zielführend: Verlustreduktion auf nahe Null; hier die Außenwand (26. Dezember)

In den bisherigen Berichten wurde deutlich, wie extrem gering der Energieverbrauch für die Heizung auch bei strenger Kälte in diesem Gebäude noch ist - und das bei Innentemperaturen, die im Komfortbereich liegen. Dass das hier so möglich ist, dahinter steckt kein Geheimnis: der Grund ist offensichtlich. Es ist der bereits im Blog vom 9. Dezember erwähnte sehr niedrige spezifische Wärmeverlust durch die Hülle des Hauses in die kalte Umgebung: wir hatten diesen schon mit um 82 W/K76) angegeben; bei den um -8 °C mittleren Außentemperaturen in der Frostperiode aber immer noch um 20°C innen sind es

$ \dot{Q} = H \cdot \left( \theta_i - \theta_e \right) = $ 82 W/K ( 20 - (-8) ) K = 2296 W

Ein bedeutender Beitrag zu diesen Verlusten ist auch in diesem Gebäude immer noch der Wärmestrom durch die Außenwände - einfach weil diese die weit überwiegende Fläche für den Wärmeaustausch darstellen (etwa 140 m²). Dabei sind unsere Außenwände tatsächlich sehr gut wärmegedämmt - mit einer Gesamtdämmstärke von rund 27,5 cm und einem konventionellen Dämmstoff77).
Temperturverlauf im Querschnitt der westlichen Außenwand - in der Frostperiode sowie beim Übergang zum milden Winterwetter Abb. 23Abb. 23 zeigt die gemessenen Temperaturen an den Oberflächen und im Inneren der westlichen Außenwand in der gerade vergangenen Periode vom 13 bis zum 25.12.2022. Die Lage der hier verwendeten Temperatursensoren78) gehen aus dem mit dargestellten Querschnitt hervor. Wir konzentrieren und zunächst auf drei Sensoren: Den an der inneren Oberfläche des Innenputzes79), den an der Außenseite im Außenputz80) und den an der Grenzfläche des gemauerten tragenden Teils der Wand zum Dämmstoff81).
Die Temperaturen der Innenoberfläche sind nur ganz wenig verschieden von denen der Raumluft im betreffenden Raum82). Das allein zeigt schon, dass über die Wand nur wenig Wärme abfließt. Aber wir können das noch klarer durch den Vergleich der Verläufe bei den drei ausgewählten Sensoren sehen:
Wie die beiden schwarzen Pfeile zeigen, ist die Temperaturdifferenz zwischen der Innenoberfläche und der Grenzfläche zwischen der gemauerten Wand und der außenliegenden Dämmung nur gering; im Mittel über den gesamten Zeitraum sind es gerade 0,66°C83). Dagegen ist die Temperaturdifferenz zwischen der Grenzfläche Mauer/Dämmung und dem Außenputz hoch, nämlich im zeitlichen Mittel 18,5°C. Es ist also so, dass fast der gesamte Abfall der Temperatur innerhalb der Dämmschicht stattfindet. Dort allerdings ist Wärmeleitfähigkeit gering, so wird der Wärmeabfluss begrenzt. Der Temperaturabfall über der tragenden Mauer ist nur ca. ein 29stel der gesamten Temperaturdifferenz. Ohne die Dämmschicht müsste die Temperatur fast vollständig über der Mauer abgebaut werden. Entsprechend der sehr viel höheren Wärmeleitfähigkeit des dort verwendeten Kalksandsteins ergibt sich dann ein um nahe am Faktor 29 liegender höherer Wärmeverlust. Abb. 23 macht die enorme Wirkung dieses verbesserten Wärmeschutzes unmittelbar erkennbar. In unserer Nachuntersuchung zum 25jährigen Jubiläum dieses Hauses haben wir aber auch die Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffes noch einmal im Labor nachgemessen. Das hatte auf einen Wert von 0,0412(12) W/(mK) geführt84). Ein Ergebnis, das im Rahmen der Messgenauigkeit den Literaturwerten für das Material im Neuzustand entspricht. Der volle Bericht zu dieser Nachuntersuchung kann hier auf Passipedia nachgelesen werden [Feist, Pfluger 2016][Feist 2022].

Nicht nur die Außenwände sind in dieser Weise gut wärmegedämmt: Das gilt auch für das Dach, die Kellerdecke und selbst die Fensterrahmen. Das „Einpacken in verpackte Luft“ funktioniert an allen Bauteilen so wie geplant85) und reduziert uns die Verluste des Hauses um eine Größenordnung eines Faktors 4. Da aber die inneren Wärmequellen und die passiv solare Gratisenergie auf nahezu dem gleichen Niveau bleiben wie in einem durchschnittlichen Gebäude, reduzieren sich dadurch die noch erforderlichen Heizleistungen sogar um Faktoren 8 bis 12 (je nach Wetterlage). Das also ist das (gar nicht so geheime!) Geheimnis für den Erfolg.
Die gute Nachricht: Auch in bestehenden Gebäuden lassen sich die Wärmewiderstände der Bauteile nachträglich bedeutend reduzieren - in einer Reihe von Fällen ist das sogar bis zum Passivhaus-Standard gelungen. Oft wäre es zu aufwändig, das für alle Bauteile und Anschlüsse auch im Bestand um zu setzen - hier greift dann „EnerPHit“-Standard, eine auf die vorgefundene Situation bei Bestandsgebäude angepasste Methodik, nach der auch dort sehr geringe Verbrauchswerte erreicht werden können; Faktoren 3 bis 8 gegenüber dem ursprünglichen Zustand sind auch dann möglich. Und damit nahezu alle Vorteile, die sich aus den hier beschriebenen Erfahrungen ergeben.


Erneuerbare Energie für alle (27. Dezember)

Heute früh mit einer kurzen Periode Sonnenschein verwöhnt. Die Außentemperaturen sind aber nach wie vor sehr mild, die Wärmeverluste daher weiterhin gering. In den vergangenen Tagen lag die elektrische Aufnahmeleistung der Split-Wärmepumpe wieder bei nur rund 270 W. Jetzt kommt der Strom auch bereits überwiegend aus erneuerbarer Erzeugung, dafür sorgt das jetzt hohe Windenergie-Angebot.

Eine rückblickende Betrachtung zur Frostperiode: Da lag die elektrische Leistung zum Betrieb der Wärmepumpe bei um 430 Watt. Würde jede in Deutschland ansässige Person eine dem entsprechende Leistung86) zusätzlich aus dem Stromnetz beanspruchen, dann kämen dabei etwa 12 GW87) Dauerleistung über die 10 Tage88) dazu. Das ist in etwa ein Sechstel (17%) mehr als die tatsächlich in diesem Zeitraum über das Stromnetz verteilte Leistung. Im gleichen Zeitraum wurden durchschnittlich etwa 9 GW Windstrom erzeugt, der natürlich an anderer Stelle wirklich gebraucht wurde. Allein für die Deckung des nur noch sehr geringen Heizwärmebedarfs von Passivhäusern wäre für eine vollständige Deckung in einer solchen 10-Tages-Flaute mehr als die heutige Windkraftleistung zusätzlich erforderlich. Das illustriert, dass ein vollständig erneuerbares Energiesystem selbstverständlich ein „Backup“ durch in solchen Zeiten einsetzbare gespeicherte Energie benötigt. Im folgenden Abschnitt beschrieben wir eine Möglichkeit, wie das klappen kann - es gibt noch eine ganze Reihe weiterer, uns erscheint die dargestellte als die naheliegendste.

Biomasse ist ein leicht lagerfähiger Energieträger - dieser wird auch heute schon für die Stromerzeugung eingesetzt, allerdings bisher überwiegend in der sog. Grundlast. Biomasse lässt sich z.B. als Biogas erzeugen und dann problemlos so wie heute das Erdgas in den schon vorhandenen Erdgas-Speichern aufbewahren. Wir erzeugen heute etwa 5,5 GWel „Strich“ das ganze Jahr hindurch. Die Stromerzeugung daraus ließe sich in der Zukunft mehr und mehr auf die Monate November bis Februar konzentrieren; die Leistung von Gas-Kraftwerken dafür steht sogar bereits zur Verfügung: etwa 24 GWel lieferten diese zeitweise in diesem Dezember bereits: Für die tatsächlich von Flauten beherrschten Zeiträume würde schon das auch für den Leistungsbedarf von Wärmepumpen - auf dem Niveau der Passivhaus-Effizienz - ausreichen. Anders, wenn die nachgefragte elektrische Durchschnittsleistung das 8fache des Wertes im Vergleich zur Passivhaus-Effizienz wäre (so, wie das derzeit etwa für konventionelle Altbauten im Durchschnitt zutrifft). Die dann allein für die Haushalte für die Wärmepumpen benötigte Backup-Leistung läge dann bei etwa 100 GWel; das ist in etwa die Höhe der heutigen gesamten verfügbaren Leistung zur Stromerzeugung in Deutschland. Diese würde einerseits als zusätzlich installierte Windleistung (für die Zeiten außerhalb der Flauten) und zusätzlich mit Backup-Erzeugern benötigt. Solche Ausbaupläne liegen bisher nicht vor und sie würden auch ziemlich teuer werden.

besipielhafte Modernisierung mit Passivhaus-Komponenten. Der Vergleich der Wärmebilder illustriert den Erfolg.Abb. 24Das heißt aber nicht, dass eine erneuerbare Zukunft schwierig oder gar unmöglich wäre: Denn, die erforderlichen Leistungen lassen sich auch in den bestehenden Gebäuden stark reduzieren, denn die Techniken der Passivhaus-Effizienz haben sich bereits im Einsatz bei der Gebäudemodernisierung bewährt - sie führen dort regelmäßig zu einer Verringerung der Heizlast um etwa einen Faktor 4 [Bastian 2022]. Dann treffen sich die erforderliche Leistung für die Wärmepumpen (dann noch um +25 GW Durchschnittsleistung in einer Frostperiode) mit den Windkraft-Ausbauzielen und einem leicht ausgebauten Backup an mit Biomethan89) betriebenen GUD-Kraftwerken90).

Die Energiewende kann so funktionieren - und, so wie gerade beschrieben, sogar mit nahezu ausschließlich in Mitteleuropa gewonnener erneuerbarer Energie. Ein ganz entscheidender Beitrag dazu ist die erheblich verbesserte Energie-Effizienz, vor allem im Bestand der Gebäude. Dass das geht, wurde durch bereits vorliegende tausendfache Umsetzung belegt. Es kann sogar schrittweise angegangen werden, wie unsere detaillierten Beschreibungen unter „Energieeffizienz JETZT“ zeigen. Das ermöglicht nicht nur die künftige nachhaltige Versorgung für alle, es spart auch heute bereits umfassend fossile und teure Energie; und die Emissionen, die bei deren Verbrennung entstehen. Es gibt somit Perspektiven der erneuerbaren Energie Versorgung für alle - und die sind sogar innerhalb weniger Jahrzehnte realisierbar, sogar mit bereits heute verfügbarer kostengünstiger Technik.


Mildes Wetter zum Jahresausklang (28. Dezember 2022)

Die Außentemperaturen sind außergewöhnlich hoch für den Kernwinter in Mitteleuropa (zwischen 4 und 12 °C). Das führt natürlich zu niedrigen Wärmeverlusten - das gilt für gewöhnliche Gebäude ebenso wie für unser Passivhaus. Für die vielen schlecht gedämmten Gebäude im Bestand bedeutet es, dass wir ziemliches Glück haben diesen Winter nach den enormen Preiszunahmen beim Heizöl und Erdgas - aus denen immer noch der weit überwiegende Teil der Heizwärme gewonnen wird91). Im Passivhaus liegt die mittlere elektrische Leistung zum Betrieb unseres Splitgerätes seit Tagen im Bereich von etwa 260 Watt; und dabei haben die Temperaturen in den Innenräumen jetzt sogar wieder leicht zugenommen, sie liegen im Durchschnitt sogar etwas über 20 °C; immer, wenn die Sonne einmal hinter den Wolken herausschaut, erfüllen sich die Räume zusätzlich mit Licht und Wärme.


Nachrichten aus der Realität - die Lösungen sind gar nicht so schwer (am 30. Dez. 2022)

Wissen wir eigentlich wirklich "sicher", dass es ein Klimaproblem gibt?

Ja, das ist wissenschaftlich mit einer sehr hohen Zuverlässigkeit belegt. Ist das absolut sicher? Aussagen über die reale Welt können in einem mathematisch strengen Sinn niemals absolut sicher sein; im praktischen Leben würde dennoch kaum ein Mensch einen Pfad wählen, der mit 99,8% Wahrscheinlichkeit zum Absturz führt. Ich werde hier auf spezielle Einwände und Details nicht eingehen, weil das Klimawissenschaftler an anderer Stelle unübertreffbar gut machen (z.B. Prof. Stefan Rahmstorf). Einen generellen Umstand bei dieser Frage will ich aber erwähnen: Die historisch verfolgbaren Belege für eine weltweite Veränderung des Klimas sind unabhängig voneinander in verschiedenen Disziplinen der Wissenschaft aufgefallen; ob das der Rückgang der Gletscher, das Ansteigen der Meeresspiegel, die Abnahme des Meereises, die Zunahme von Waldbränden, die Abnahme des PH-Wertes von Meerwasser, die Wanderung von Arten oder die Chemie der Atmosphäre ist. Alle diese Auswirkungen sind jeweils auf die klimatischen Veränderungen zurückführbar - und dass diese Auswirkungen vorliegen, davon kann sich jede Person leicht selbst überzeugen. Ich habe meine Studenten in Innsbruck z.B. zu einer Gletschertour eingeladen; vielmehr einer Tour durch das, was von den „Fernern“ in Tirol noch übrig ist. Einige konnten von ihren Großeltern alte Fotos bekommen - auf denen gut zu sehen ist, wie weit die Ausdehnung des Eises vor einigen Jahrzehnten noch war92).

Wissen wir eigentlich wirklich, dass es die Kohlendioxid-Emissionen sind?

Ja, auch das weiß die Wissenschaft mit hoher Zuverlässigkeit. Es ist nicht allein das CO2, CH4 (Methan) hat ebenfalls einen sehr hohen Anteil. Wieder ist das im Grundsatz leicht nachvollziehbar93). Die Absorptionsbanden des CO2 im Infraroten sind seit mehr als einem Jahrhundert bekannt, die Strahlungsdurchlässigkeit der Atmosphäre lässt sich messen, und sogar die thermische Abstrahlung können wir inzwischen aus dem Weltall messen.

Wissen wir eigentlich wirklich, dass das zusätzliche CO2 aus der Verbrennung fossiler Energiequellen kommt?

Ja, das ist mit außerordentlich hoher Zuverlässigkeit bekannt94): Die Mengengerüste stimmen95), keine andere Emissionsquelle kann derzeit Mengen in dieser Höhe erreichen96). Der entscheidende Beleg ist, dass die Isotopenzusammensetzung stimmt. Fossiler Kohlenstoff hat ein wohlbekanntes anderes Isotopengemisch97) als der Kohlenstoff aus dem biologischen Kreislauf. Es ist die Verbrennung und es ist der fossile Kohlenstoff.

Ist die Verbrennung fossiler Energie nicht unverzichtbar, wenn wir den Wohlstand halten wollen?

Das ist ein sehr weit verbreiteter Mythos. Der auf einem konkreten Kern beruht: Denn, dass wir innerhalb weniger Jahrzehnte eine sehr hohe Steigerung des Wohlstandes erreicht haben, das ist tatsächlich von einem massiv gesteigerten Einsatz von fossiler Energie begleitet worden.

Ein Irrtum ist aber, dass der Wohlstand nur auf diesem Weg erreichbar oder gar nur so zu halten wäre. Vielmehr liegen in allen Anwendungsbereichen bereits heute gut gangbare alternative Lösungen vor - sei es die Elektrotraktion beim Straßenverkehr oder die photovoltaische Stromerzeugung. Richtig ist allerdings, dass wir in vielen Jahrzehnten technische Strukturen aufgebaut haben, von denen das ökonomische System in seiner Normalfunktion entscheidend abhängt: So lässt sich ein Verlust von 600 TWh Erdgas-Lieferung nicht innerhalb weniger Monate durch neue dezentrale Erzeugung aufwiegen - der Aufbau dieser Strukturen hat Jahrzehnte benötigt, die 'normal' ablaufende Umstellung auf andere Strukturen benötigt Zeiträume in der gleichen Größenordnung. Das lässt sich rein technisch gesehen etwas beschleunigen - dann stellt sich aber die Frage nach der vorzeitigen Aufgabe von vorhandenen ökonomischen Werten. Gebäude (und zwar deren Energieverbrauch im Betrieb) machen gut ein Drittel dieser Struktur aus. Wir haben auf den Seiten von Passipedia.de umfassend dokumentiert, wie sich der fossile Verbrauch der Gebäude systematisch auf nahe Null reduzieren lässt - auch schrittweise, wenn die Umstände so liegen. Einen Wohlstandsverzicht gibt es dabei nicht - im Gegenteil, der Komfort wird dadurch sogar verbessert und die Gesamtkosten reduzieren sich. Ein erheblich höherer Anteil der Wertschöpfung würde dadurch in Europa liegen.

Welcher technologische Pfad von einer Gesellschaft eingeschlagen wird, hängt von vielen psychologischen, sozialen, ökonomischen und politischen Randbedingungen ab; diese Pfade sind keinesfalls (z.B. durch die Technologieentwicklung) vorgezeichnet. Nehmen wir ein Beispiel, Individualfahrzeuge: Das erste Auto (https://de.wikipedia.org/wiki/Benz_Patent-Motorwagen_Nummer_1) baute gut erkennbar auf Fahrradtechnologie auf. In der weiteren Entwicklung wurden die Autos dann aber immer größer und schwerer - der „Entwicklungsdruck“ in diese Richtung kam von gesellschaftlichen Prioritäten, nicht aus technischer Notwendigkeit. Ermöglicht wurde es durch die Überzeugung, dass der Treibstoff (aus Erdöl) extrem billig ist und auch so billig bleibt und auch ansonsten keinerlei ernste Probleme bereitet. Schon 1881 gab es Prototypen ähnlicher Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb; eine Alternative, die ebenfalls wegen des vermeintlich billigen Erdöls mit nur wenig Nachdruck verfolgt wurde.

Ist das alles vor allem ein Verbrauch der Industrie?

Der Endenergieverbrauch in Deutschland nach Anwendungen (2019; Datenquelle: BMWi, eigene Grafik.Abb. 24Das ist ein ebenfalls sehr weit verbreiteter Mythos. Natürlich verbraucht die Industrie nennenswerte Energiemengen, in Deutschland sind das rund 28% des Energieverbrauchs. Weit entscheidender für die Lösungen ist, wofür die Energie genau eingesetzt wird - da liegt die Prozesswärme in der Summe bei rund 21%98). Der größte Brocken ist inzwischen der Energieverbrauch im Verkehr mit 30%; ganz überwiegend ist das Kraftstoff für Personenkraftwagen. Dicht gefolgt vom Verbrauch für die Raumheizung99) mit 27%. Ohne eine bedeutende Reduktion der Verbrauchswerte bei den höchsten Brocken kann die Energiewende nicht gelingen. Auch für die anderen Anwendungsfelder ist die Erhöhung der Effizienz vorrangig - und in weiten Bereichen möglich, so dass eine Versorgung aus erneuerbaren Quellen möglich wird. Ein geringerer Verbrauch an nicht aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnenen Materialien100) kann ebenfalls zur Zielerreichung beitragen. Dabei stehen längere Nutzungsdauern, verbesserte Wiederverwendung und Umstellung auf weniger energieintensive Materialien im Vordergrund. Der bei weitem überwiegende Teil der fossilen Energie wird aber gar nicht für die Rohstoffumwandlung eingesetzt, sondern, wie schon ausgeführt, für Verkehr, Heizung, Warmwasser, Klimatisierung und viele weitere Anwendungen, deren Verbrauchswerte sich aufaddieren. So ist eine Verbesserung bei dem oft „graue Energie“ genannten Teil ein wichtiger Beitrag - jedoch nicht der entscheidende und schon gar nicht ausreichend für eine Lösung der Krise.

Perspektiven der Hoffnung: Doch, es ist immer noch lösbar

Zu oft höre ich, von verschiedenen Seiten, dass es „jetzt ja zu spät sei“ daran noch etwas ändern zu wollen. Diese Einschätzung ist grundfalsch. Wir Menschen sind es, die die Probleme aktiv erzeugen - und an vielen Stellen würde es einfach ausreichen, wenn wir solche Aktivitäten, die eigentlich wirklich niemand braucht, einfach einstellen würden. Ja, das fällt oft wegen der Macht der Gewohnheiten schwer. Aber: Das ist leistbar, denn für die wirklich essentiellen Dinge des Lebens versorgen uns die Sonne und der Planet Erde mit allem, was wir brauchen. Es ist an vielen Stellen sogar noch einfacher: Die Dienstleitung, die uns so wichtig ist (wie z.B. das Kühlen von Nahrungsmitteln) können sogar auf gleichem Niveau mit nur einem Viertel des bisherigen Aufwandes gewährleistet werden - und die Umstellung solcher Infrastruktur ist, wenn wir das gezielt angehen, in weniger als einer Dekade zu leisten101). Alle können zu einer solchen Umstellung beitragen, auch und insbesondere „in den eigenen vier Wänden“. Der zweite Beitrag, von der Versorgungsseite her, ist durchaus ebenfalls schon ein wenig in Gang gekommen - wenn auch die heutigen Neuinstallationen von Photovoltaik und Windgeneratoren bei weitem nicht ausreichen, um schnell genug von fossiler Energie los zu kommen. Auch in diesem Bereich muss erheblich mehr geschehen und das ist auch möglich. Ein dritter Bereich ist der verschwenderische Materialumlauf: Längere Nutzungsdauern von z.B. Fahrzeugen, Möbeln, Elektronik - das ist kein technisches Problem, sondern allein eine Frage des bewussteren Umgangs. Selbst bei der Ernährung102) ist die Umstellung bei weitem nicht so schwer, wie es manchmal vermittelt wird: Im Grunde kommt es nur darauf an, Schritt für Schritt weniger tierische Nahrung zu konsumieren und zugleich die Verschwendung von Nahrungsmitteln zu vermeiden (eine gute Zusammenfassung dazu findet sich hier: https://ourworldindata.org/environmental-impacts-of-food).

Ja, das sind durchaus bedeutende Umstellungen - interessanterweise viel weniger bedeutend für unser tägliches Leben, bei dem es auch nach der Umstellung für alle alles gibt, was Menschen für ein gutes Leben wünschen, sondern vor allem für die Art, wie wir uns diese Annehmlichkeiten aus der Umwelt „besorgen“: Räuberisch 'ohne Rücksicht auf Verluste', so wie es jetzt viele Jahrzehnte lang ausgebaut wurde ODER durch Eingliederung in ökologische Kreisläufe, die in der Lage sind, uns dauerhaft alles zu liefern, was wir für ein gutes Leben benötigen. Eine der Ängste scheint zu sein, dass das ja auf eine „Stagnation“ hinaus liefe103). Das ist aber nicht so: Denn, die Effizienz unserer Techniken des Eingliederns in bestehende Kreisläufe, ohne diese zu schädigen, hat über die Jahre, Jahrzehnte und Jahrhunderte sehr stark zugenommen - das ist der Fortschritt, den wir hatten und den wir auch künftig haben können. Künftig kann in dem Ausmaß, indem diese 'Eingliederungs'effizienz gesteigert wird, durchaus auch der materielle Wohlstand104) jeweils im nachhaltigen Maß weiter zunehmen. „Wohlstand“ besteht aber auch nicht nur aus materiellen Gütern; Kunst und Erkenntnis sind Teile der Kultur, sogar ganz zentrale Teile. Deren Wachstum ist nahezu unbegrenzt möglich105).

Die Aussichten sind gar nicht so trübe, wie es mancherorts dargestellt wird. Nur eines ist allerdings klar: Einfach „weiter so wie bisher“, das kann nicht funktionieren. Die erforderlichen Änderungen müssen aber letztlich nicht wirklich schmerzhaft sein106).

31. Dezember; es ist vereinbart, dass da das Jahr 2022 zu Ende geht

Jahresrückblicke und Reflexionen sind jetzt überall zu lesen. Häufig sind es Versuche, mit dem oftmals Unfassbaren umzugehen, das uns 2022 begegnet ist. Längst vergessene (oder verdrängte?) Zeiten scheinen zurückgekehrt. Es ist schon richtig: Wir waren, zumindest gefühlt, schon einmal weiter. Weiter in der Erkenntnis, dass die Gewalt die Lage nicht verbessert. Weiter in der Erfahrung, dass es 'keine Probleme gibt' sondern Aufgaben, die es zu lösen gilt. Bei Letzterem wollen wir bleiben, zumindest hier auf http://passipedia.de.

Da ging es konkret konstruktiv zu: Zig Seiten kamen hinzu, die beschreiben, wie wir konkret zumindest die aktuelle Energiekrise abmildern können: Energieeffizienz Jetzt. Und auch die Seiten zum Hintergrund konnten erweitert werden, z.B. mit leicht verständlichen Erklärungen zum Thema Luftfeuchtigkeit und Taupunkt. Das wird im nächsten Jahr fortgesetzt - das ist unser Verständnis von offener Wissenschaft: Diese muss verständlich sein für alle, die sie anwenden. Es geht nicht allein um praktische Anleitungen, sondern auch darum, die grundlegenden Prinzipien zu verstehen. Denn, das ist nicht so schwierig, wie es oft angenommen wird. Menschen mit solchem Verständnis - denen können so leicht auch keine Scheinlösungen angeboten werden; denn, natürlich lässt sich das alles107) relativ einfach nachrechnen.

Zu oft wurde ich in den vergangenen Jahren mit dem Argument konfrontiert: „Das ist ja alles schön - aber das kommt doch jetzt sowieso alles zu spät“.

Kaum eine Aussage ist so grundfalsch wie diese! Die dargestellten Maßnahmen zur Energie-Effizienzverbesserung sind, jede für sich, in wenigen Stunden bis maximal Tagen im eigenen Umfeld umsetzbar. Vieles kann selbst gemacht werden - und wer das nicht kann oder dafür keine Zeit hat, kann sich kompetente Hilfe holen. 'Lohnen' werden sich diese Maßnahmen auch, in aller Regel mindestens dreifach: 1) Es werden Energiekosten gespart. 2) Es bleibt der Komfort erhalten oder er wird sogar verbessert. 3) Die Belastung für die Umwelt nimmt ab, und zwar dramatisch. Werden alle alles schon im nächsten Jahr machen? Sicher nicht; aber Schritt für Schritt und Jahr für Jahr kann es nahezu überall umgesetzt werden. Dazu ist vor allem wichtig, dass die Ergebnisse dokumentiert und berichtet werden - auch dazu wird es noch mehr auf diesen Seiten zu lesen geben; es ist aber auch schon einiges da, wie z.B. die dokumentierte Nachuntersuchung zu einer Innendämmung aus dem Jahre 1986: Innendämmung 36 Jahre erfolgreich.

Allen Interessierten ein gutes Jahr 2023; die gemeinsame Hoffnung, dass wir es schaffen werden, die Krisen zu überwinden.

Übrigens: So warm wie heute war es im Dezember seit langem nicht mehr. Wir haben heute sogar zusammen auf der Terrasse gefrühstückt. Der Heizwärmeverbrauch ist unter solchen umständen gering: um 5 kWh$_{el}$ wurde für das Splitgerät nur gebraucht und die Temperaturen in den Südräumen waren eine Zeit lang um 22 °C. Wenngleich das eine schöne Pause mit Sonne im Winter darstellt - es erinnert doch daran, wie wir seit Jahrzehnten mit dem Planeten, insbesondere seiner Atmosphäre, umgehen. Es wird wirklich Zeit, dass sich das ändert - noch ist es dafür nämlich nicht zu spät, siehe oben.

2. Januar 2023: Immer noch extrem warm für die Jahreszeit

Seit 2 Wochen ist es in Deutschland mehr als 10 Grad wärmer als typisch für diese Jahreszeit. Die Medien diskutieren die spektakulären Dezember-Höchst-Temperaturen. Das wirklich Ungewöhnliche aber ist dieser lange Zeitraum mit erheblich überhöhten Temperaturen. Die Wahrscheinlichkeit für eine solche Periode ist im mitteleuropäischen Klima gering; ohne Klimaveränderungen müssten wir damit kaum rechnen. Subjektiv freut uns das in der gegenwärtigen Situation sogar: Denn, da wird sehr viel weniger Heizwärme gebraucht, nicht nur in einem Passivhaus108). Die hohen Temperaturen lassen z.B. den Bedarf an fossilem Gas stark einbrechen - die Gasspeicher füllen sich jetzt sogar wieder und die Preise für das Gas purzeln.

Es wäre aber ein Irrtum zu glauben, dass solche Wetterlagen von nun an die „neue Normalität“ werden. Es handelt sich hier um ein Extrem-Wetter-Ereignis. Diese Extrem-Ereignisse nehmen in einer Welt mit höherem CO2-Gehalt der Atmosphäre zu; das ist eine einfache Folge der höheren Inneren Energie. Wie der arktische Lufteinbruch in den USA zeigt, kann extremes Wetter auch in genau die andere Richtung gehen: So, wie wir uns derzeit auf dem Planeten verhalten, verstärken wir die Extreme. Das ist keine neue Erkenntnis, es ist schon seit Jahrzehnten aus den Berichten des IPCC bekannt.

Oft wird gesagt: „Was soll's. Wir müssen uns einfach an die neuen Bedingungen anpassen.“. Das ist sicher nicht im biologisch-genetischen Sinn gemeint, denn solche Anpassungen dauern viel zu lang. Gemeint ist wohl, dass wir unsere Infrastruktur, z.B. die Straßen, Energiesysteme und Häuser anpassen müssen. Dazu sind dann aber grundlegende Änderungen an diesen Systemen erforderlich: Gebäude müssen dann gegen stärkere Stürme, kälteres und heißeres Wetter und Starkregen besser geschützt werden. Das bedeutet vor allem Änderungen an den Gebäudehüllen; und den Einbau von Klimaanlagen, über die bisher nur wenige Gebäude in Deutschland verfügen. Das alles benötigt Zeit - denn die Arbeitskraft dafür ist begrenzt ebenso wie die Verfügbarkeit der dafür benötigten Komponenten; die Umstellzeit misst sich in Jahrzehnten. Doch, ja, das würde für die meisten von uns schon immer noch rechtzeitig gehen.

Eben genau solche Verbesserungen der Gebäudehüllen und der Einbau wärmepumpenbasierter Systeme würde uns gerade auch dabei helfen, die Ursachen für die Klimaveränderungen zu reduzieren: Mit etwas besserem Wärmschutz lassen sich sowohl winterliche Wärmeverluste als auch sommerliche Hitzelasten verringern - und, wenn wir sowieso schon dran sind, am betreffenden Bauteil, dann ist das noch nicht einmal teuer109). Natürlich „dauert“ auch das die eben aufgeführten Jahrzehnte - bei gutem Willen geht es vielleicht umfassend in 15 Jahren. Es würde überdies erlauben, auch die vorbeugenden Schutzmaßnahmen schneller einzuführen - denn, der bessere Wärmeschutz kostet ja kaum zusätzliche Investitionen, er erlaubt aber permanente Einsparungen bei den Betriebskosten. Damit „rechnen“ sich viele der Maßnahmen, die sonst einfach nur Zusatzkosten darstellen würden.

In den Anleitungen werden wir dieses Jahr auf einiger dieser Mehrfach-Nutzen-Verbesserungen eingehen. Damit lässt sich, in einem Zug,

  • Geld sparen
  • Energie sparen
  • CO2-Emission sparen
  • Komfort verbessern
  • Schutz vor Extremwetter verbessern

Es ist eben nicht richtig, dass es für all das 'ohnehin schon zu spät' sei. Jeder fossile Kohlenstoff, den wir damit nicht mehr verbrennen müssen, reduziert die globale Temperaturerhöhung; doch, 1,7°C mehr wäre leichter zu ertragen als 2°C mehr; und 2°C immer noch leichter als 3°C - bei letzteren Werten wird es dann allmählich fragwürdig, ob das überhaupt noch ertragbar sein wird.

Bericht aus dem Haus: In meinem 'Homeoffice'-Zimmer liegen die Temperaturen jetzt schon seit Tagen zwischen 20,6 und 22,2 °C, ohne Heizung. Ist das sehr aufwändig, so ein Betriebsverhalten zu erreichen? Inzwischen haben Zehntausende ihre Gebäude so gebaut und Tausende bereits Bestandsgebäude so nachgerüstet; Passivhaus-Komponenten zu verwenden, das ist weit weniger ungewöhnlich, als oft gedacht wird. Nehmen wir die Fenster als Beispiel: Gute Passivhausfenster unterscheiden sich äußerlich kaum von gewöhnlichen Komponenten, die Verbesserungen liegen in der dritten Scheibe, dem nicht-mehr-Aluminium-Randverbund und dem besseren inneren Rahmenaufbau. Das macht diese Fenster nicht bedeutend teurer als die oft eingesetzten Billig-Komponenten. Dafür halten die wirklich tauwasserfreien Fenster auch länger, bieten zusätzlich verbesserten Komfort und exzeptionellen Schallschutz. 'Nebenbei' zahlen sich evtl. Mehrinvestitionen rasch durch eingesparte Energiekosten zurück; bei den gerade extremen Energiepreisen sowieso - und auch künftige Energiekrisen braucht der Nutzer nicht mehr zu fürchten; denn eingespart wird ja nicht nur „ein bisschen was“, vielmehr sind Passivhaus-Fenster in den meisten Himmelsrichtungen „Netto-Wärmegewinn-Fenster“. Sie helfen auch in der kalten Jahreszeit mit, die Verluste anderer Hüllflächen auszugleichen. Dass wir auch diese umfassend verbessern können sei nochmals angemerkt.

6.Januar 2023 und eine Bemerkung zum sogenannten "Rebound"

Die Außentemperaturen liegen weiter zwischen 5 und 12°C; und weiter lugt ab und zu die Sonne zwischen den Wolken hervor. Unter diesen Umständen ist der Verbrauch für die Heizung im Passivhaus extrem niedrig: um die 160 Watt wurde im Durchschnitt für die Split-Wärmepumpe eingesetzt. Dabei wurde es im Haus deutlich wärmer: zwischen 21,5 und 22,5°C liegen die Raum-Temperaturen jetzt; wir könnten die Wärmepumpe also auch ausschalten. Weil der Strom derzeit aber weit überwiegend aus Windkraft kommt und wegen der hohen Lufttemperaturen auch die Verdampfertemperatur der Wärmepumpe und damit der COP110) hoch sind, tanken wir ein wenig Wärme für eine angekündigte kältere Periode ein.

Und eine bittere Erfahrung aus der menschengemachten Umgebung: Das Bestehen auf der Ausweitung der Braunkohlenutzung spaltet die Gesellschaft. Immerhin ist in der Wahrnehmung etwas passiert: Immer mehr Menschen verstehen, dass wir mit dem Verbrennen von Kohlenstoff Probleme erzeugen. Irrtümlich halten viele die aber für wenig bedeutend. Denn die Gründe, die für das immer längere Fortsetzen der Verbrennung angeführt werden, sie kommen nicht entfernt an die Probleme heran, die wir uns durch den fortgesetzten Betrieb einhandeln. Welche Alternativen dazu bestehen, ist allerdings vielerorts ebenfalls nicht verstanden: Es ist schon richtig, dass der Umbau der Versorgungsseite Zeit benötigt - aber es ist ebenso richtig, dass das bei gutem Willen deutlich schneller gehen könnte. Die zusätzliche Nutzung der seit Jahrzehnten brach liegenden Effizienzpotentiale würde uns noch schneller von der fossilen Energie unabhängig machen. Das ist aber offensichtlich noch viel weniger verstanden und auch da werden Scheinprobleme kommuniziert, wie z.B. der Mythos des „Rebound-Effektes“.

Der besteht darin, dass in einem Markt Waren, die günstiger werden111) sozusagen automatisch dafür in höherem Umfang konsumiert werden. Für manche Waren dürfte das auch zutreffen; nur sehr wenig allerdings bei Dienstleistungen, die wir ohnehin schon in der Nähe der Sättigung oder des Überflusses konsumieren. Wenn ich meine Räume im Winter dann über 23°C beheizen sollte, fängt der Komfort sogar an, wieder abzunehmen. Zusätzlichen Wohnraum könnte ich beheizen - müsste den dafür aber erstmal schaffen. Unsere Erfahrungen in messtechnisch begleiteten Projekten zeigen, dass ein Rebound-Effekt hier kaum wirksam wird. In den Messergebnissen der Passivhaus-Siedlungen112) liegen die Verbrauchswerte immer um 15 kWh/(m²a)113) und das enthält jeden evtl. vorhandenen Mehrverbrauch durch Mehrkomfort bereits mit. Mehr Wohnfläche pro Kopf114) gibt es insbesondere in den Sozialwohnbauprojekten bei den Passivhäusern auch nicht. Die Bewohner haben deutlich geringere Ausgaben für Heizenergie und damit mehr von ihrem Einkommen verfügbar, das sie wahrscheinlich alternativ ausgeben werden; wofür, dazu können wir nur Annahmen machen - von denen die wahrscheinlichste das „Durchschnitts-Konsumverhalten“ darstellt. Das erzeugt je Euro erheblich weniger CO2-Emissionen als die eingesparte Heizung; bei dieser handelt es sich nämlich um nahezu 100% fossilen Energieverbrauch. Hinweis: Unter folgenden Link wird der Rebound-Effekt für eine andere Dienstleistung, nämlich 'Kunstlicht' diskutiert: Rebound-Effekt bei der Beleuchtung. Bei dieser Anwendung ist der Effekt tatsächlich von einer etwas größeren Bedeutung; allerdings bliebt auch da der weit überwiegende Teil des Einspareffektes erhalten.

16. Januar: Die erste Januarhälfte war viel zu warm

Derzeit sind die Außentemperaturen etwas gefallen, liegen aber immer noch über dem langjährigen Mittel. Bei derart hohen Temperaturen ist der Wärmeverlust stark reduziert. Die mittlere elektrische Leistungsaufnahme der Split-Wärmepumpe lag bei um 160 Wel, für die Beheizung der gesamten Wohnung; und dabei liegen die Raumtemperatruen jetzt tagsüber über 21 °C.


21. Januar: Die zweite Frostperiode in diesem Winter - Thema: Dauerlast der Wärmepumpen

Jetzt ist Winter: Die Temperaturen messen derzeit (na ja, wenig) unter 0°C; aber: es liegt sogar ein bisschen Schnee(Foto). Weil aber die Solarstrahlung wegen der länger werdenden Tage schon wieder etwas höher ist als im dunklen Dezember, liegt die elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe jetzt bei nur rund 300 Wattel. weniger als die Maximallast, die bei rund 450 Wattel lag. Um es nochmal zu wiederholen: Das ist die Leistung für die ganze Wohnung, für 3 Personen mit akzeptablem Innenklima (20°C). Wenn das alle so machen, wir hatten es schon mal behandelt, wären das in ganz Deutschland etwa 12,6 GW (Gigawatt) und das wäre auch im Winter überhaupt kein Problem; das gibt der angekündigte Wind- und PV-Ausbau ohne weiteres auch noch zusätzlich zum heutigen Stromverbrauch her.

Nun sehen unsere bestehenden Gebäude aber ganz anders aus. Die haben im Durchschnitt in etwa den 8fachen (in Worten: acht) Wärmeverlust wie das hier dokumentierte Passivhaus. Weil es auch nicht nur Wohnungen sind, kommt insgesamt pro Kopf sogar etwa ein Faktor 10 mehr heraus - das sind dann insgesamt (zum mitrechnen):

  • Der Heizwärme- und Warmwasserverbrauch in Deutschland beträgt etwa 620 TWh/a (Quelle: Energiedaten BMWi, Blatt7, Terawattstunden pro Jahr)
  • aus den Volllaststunden von rund 1500h für die Durchschnitts-7-Tage-Kälteperiode, ergibt sich
  • eine Heizwärmelast von 413 GW (Gigawatt)115)
  • wovon nur 80% letztlich mit Wärmepumpen gedeckt werden müssen (es bleiben andere Heizquellen, z.B. Fernwärme), das macht dann
  • 330 GWtherm thermische Leistung116).
  • Bei einer Arbeitszahl von 3117) sind das 110 GWel an dauerhaft über rund 10 Tage Kälteperiode vorzuhaltender Stromerzeugung allein für die Wärmepumpen118).
  • Zum Vergleich: Das allein ist mehr als die gesamte derzeitige Kraftwerkskapazität (fossil,nuklear &erneuerbar).

Hieran wird deutlich: Diese Last wäre sowohl für das Netz, als auch für die primären Erzeuger119) als auch für das notwendige Backup zu hoch120). Diese Last muss runter, und das geht mit besserem Wärmeschutz auch und gerade im Bestand. Wie wir zu Anfang gesehen haben, geht das - im Passivhaus ist es nämlich nur ein Zehntel dieser Leistung. Freilich, so gut werden nicht alle Altbauten letztendlich werden - es bleiben sogar rund 10% der Bauten, bei denen z.B. wegen Denkmalschutz immer noch hohe Lasten übrigbleiben. Wenn wir im Schnitt auf eine Größenordnung von 40 GW runter wollen, dann müssen die meisten übrigen Gebäude auf etwa ein Drittel des heutigen Wärmeverlustes verbessert werden. Mit schrittweisen EnerPHit-Konzepten geht das. Das kommt aber nur dann rechtzeitig, wenn wir mit den Maßnahmen jetzt anfangen; das kann eben nicht alles innerhalb von ein paar Jahren ausgeführt werden - innerhalb von ca. 15 Jahren schon.

24. Januar: Schnee-Thermographie

Schneee-Themographie eines "gewöhnlichen" Gründaches bei einer Reihenhauszeile. Die Wohnungstrennwände sind bis unter die Dachhaut hochbetoniert, durch den hohen Wärmestrom an dieser Wärmebrücke schmilzt der Schnee hier viel schneller weg. Diese Konstruktion ist nach gültiger Verordnung in Deutschland zulässig - und so wird es denn auch üblicherweise gemacht. Abb. 26 Eine so schöne Gelegenheit, Thermographie zu machen OHNE Thermographie-Kamera gibt es nicht oft: Wir haben Tauwetter; der Schnee schmilzt, aber er schmilzt dort natürlich schneller, wo ihm von oben (Warmluft) und unten (Wärmeleitung) Wärme zugeführt wird. Daher stellen sich jetzt Unterschiede in der Dämmwirkung sehr schön dar. Im Foto rechts ist es das Gründach einer Nachbar-Reihenhauszeile. Das ist ein durchaus recht gut gebautes Objekt, es ist eine der ersten Niedrigenergiehaussiedlungen in Deutschland, gebaut Ende der achtziger Jahre. Diese Häuser sind vom Wärmeschutz her sogar etwas besser121) als es der heutigen Verordnungslage entspricht. Die Wärmebrücken, die hier erkennbar sind, werden üblicherweise auch heute noch so realisiert: Der Beton-Ringanker ist aus Brandschutzgründen bis unter die Dachhaut geführt. Natürlich „müsste“ das nicht Beton sein, für den Brandschutz würde es auch eine Lage Porenbetonsteine tun - und die Wärmebrücke ist dann praktisch weg. Teurer wird das auch nicht - das Einzige, das dafür gebraucht wird, ist das Know-how. Das scheint aber den meisten am Bau zu lästig zu sein, sich damit zu befassen.


So geht es auch: Das Dach im Passiv-Reihenhaus. Auch hier gibt es Trennwände, deren Brandschutz-Trennung ist aus nichtbrennbarem Dämmstoff. Zudem ist, gut im Vergleich zum Nachbarn links erkennbar, die Dämmung auch insgesamt verbessert. Abb. 27 Abb. 27: So sieht es auf dem Dach des Passivhauses Darmstadt Kranichstein (Baujahr 1990) aus. Auch das ist ein Reihenhaus, zwei Oberansichten von Trennwänden sind hier im Bild - aber halt, da sehen wir ja gar nichts. Wie kann das sein? Gut, wir wussten das schon damals bei der Planung und haben eine brandschutztechnische Trennung mit Mineralwolle erreicht. Mehrinvestition dadurch: Null (klar, weil das ein Massivbau ist, gibt es einen Ringanker trotzdem; der ist nur unwesentlich „billiger“ (weil weniger hoch). Zudem ist auch gut erkennbar, dass insgesamt weniger Schnee abgeschmolzen ist, als beim Nachbarhaus. Das liegt an der insgesamt dickeren Dämmung - der U-Wert des Daches liegt im Passivhaus bei um 0,1 W/(m²K). Hier ist der Dachaufbau beschrieben, es handelt sich um Einblas-Dämmstoff. Investitionskosten: Das sind etwa 15 cm mehr als üblich, bei um 80 €/m³ Einblaskosten summiert sich das auf 12 €/m² zusätzliche bauliche Investition. Pro Jahr und m² spart das etwa 1 € ein und 'halten' wird das - Jahrhunderte. Es hat sich schon jetzt längst zurückgezahlt, auch ohne fossile Gaspreiskrise.

Noch zwei Bemerkungen:

  1. Ja, so etwas lässt sich kostengünstig praktisch nicht nachrüsten. Mit den so geplanten und ausgeführten Wärmebrücken werden wir somit leben müssen - in alle Zukunft. Das ist einer der Gründe122), warum im Bestand nachträglich Passivhausstandard meist nicht erreichbar ist; wir empfehlen da den EnerPHit-Standard, und der lässt sich überall erreichen, mit vertretbarem Aufwand (wird dann so um 25 bis 35 kWh/(m²a) liegen; das ist immer noch weniger als ein Viertel des derzeitigen Durchschnittswertes der deutschen Bausubstanz123), es gibt also ein sehr großes Potential).
  2. Wegen der Nicht-Nachrüstbarkeit kommt es beim Neubau daher umso mehr darauf an, diese Dinge von Anfang an besser zu machen („Wenn schon, denn schon“). Am Anfang kostet das nämlich sehr wenig (ja, eine etwas aufmerksamere Planung). Dieser Typ von Detail kommt bei jedem massiven Neubau auch noch an anderen Stellen vor: Beim Mauerwerksfußpunkt z.B.. Und auch da kann die Wärmebrücke ohne besonderen Aufwand nahezu vollständig vermieden werden, wenn die Planer nur gelernt haben, wie. Das sind dann übrigens alles CO2-Reduktionskosten von unter Null €/Tonne - denn, diese Maßnahmen lohnen sich durch die Energiekosteinsparung, ihre Lebenszykluskosten sind geringer als die der durchgezogenen Betonwand.

25. Januar: Minimale Wärmeverluste des Daches

Ein Tag später: Auf allen anderen Dächern ist der Schnee jetzt schon ganz verschwunden. Nur auf dem Passivhaus-Dach hälts sich auch heuet noch ein wenig weißer Zauber.Abb. 28 Weil mir das heute beim Spaziergang aufgefallen ist: Da liegt doch tatsächlich immer noch Schnee auf dem Dach unseres Passivhauses124) - während der Schnee sonst überall (z.B. das Dach links im Bild) nahezu vollständig weggetaut ist. Hier zeigt sich wieder die ausgezeichnete Wärmedämmung dieses Daches - es strömt von unten nur sehr wenig Wärme nach, daher erfolgt der Auftauprozess nur von „oben“, von der jetzt wärmeren Außenluft. Führt die längere Zeit der Schneebedeckung zu einer längeren Temperatur-Absenkung auf um 0°C (Bereich des Gefrierpunktes) und so zu einem höheren Wärmeverlust? Ja, das ist tatsächlich so - über ca. einen Tag ist die Temperatur auf dem Dach auf um 0°C quasi stabilisiert, während andernorts hier wohl eher um 1°C herrschen. Wegen der kleinen Differenz (weniger als ein Grad) und der Kürze der Zeit (24 h) ist der quantitative Einfluss auf den Wärmeverlust allerdings völlig unbedeutend. Dazu kommt, dass der Effekt, dass auf den anderen Dächern ein höhere Anteil der Schmelzwärme des Schnees vom Dach her (also mit Heizenergie) aufgebracht wird, das überkompensiert.

Diese Details sind alle nicht besonders bedeutend; sie zeigen aber, wie komplex die Vorgänge an solchen Außenoberflächen letztlich doch sein können - übliche Simulationsprogramme für die Gebäude-Simulation berücksichtigen Schneefall, Schneeauflage und Abtauen von Schnee in aller Regel nicht; auch nicht die durch den Schnee geringere Absorption von Himmelsstrahlung. Daraus resultieren bei gut gedämmten Bauteilen keine bedeutenden Fehler für die Jahres-Energiebilanzen; aber: Abweichungen zwischen den Temperaturverläufen an den Dachoberflächen an Tagen wie dem heutigen im Bereich von einigen Kelvin können dadurch schon auftreten.

Stresstests mit besonders hoch auflösenden Algorithmen für diese Art Vorgänge wurden aber durchaus durchgeführt: Dabei stellte sich heraus, dass der Einfluss aller solchen Effekte (Auch z.B. „Regen auf die Dachhaut“) die Verluste im zeitlichen Integral alle immer noch zusätzlich ein wenig erhöhen; der Gesamteffekt liegt aber deutlich unter 1% der „wie normativ eingeführt“ berechneten Wärmeverluste125).

Zurück zu Praxis bzgl. der Wärmedämmung von Dächern: Unsere Schnee-Thermographie illustriert sehr anschaulich, wie stark die Wärmeverluste eines Daches durch eine wirklich gute Wärmedämmung reduziert werden; bei U-Werten um 0,1 W/(m²K) sind die noch verbleibenden Verluste vernachlässigbar gering. Derart gute U-Werte sind heutzutage bei jedem Neubau leicht und ohne hohe zusätzliche Baukosten erreichbar und auch bei einer Sanierung im Bestand ist das meist kein Problem, es sei denn, Regelungen bzgl. maximaler Firsthöhe stehen dem im Weg; das wäre dann aber wohl ein starker Hinweis, dass solche Regeln geändert werden sollten. 15 cm mehr Höhe für einen dadurch beachtlich reduzierten Wärmeverlust sollten in den allermeisten Fällen schwer genug wiegen: Schließlich geht es bei der CO2-Reduktion um eine für uns Menschen existentielle Aufgabe. Die Regelungsänderung könnte evtl. sogar noch viel weiter gehen: Vielerorts wären auch Aufstockungen um ein oder sogar zwei Geschosse möglich - das spart dann nicht nur Energie, sondern es würde es auch erlauben, Wohnraum zu schaffen ohne neue Flächen versiegeln zu müssen; das ist sehr oft Wohnraum in den Lagen, in denen dieser auch knapp ist. Die Stadt Zürich hat auf diesem Weg schon seit Jahrzehnten „Bauen im Bestand“ ermöglicht - mit enormen Vorteilen in vielerlei Hinsicht.

Literatur

[Bastian 2022] Zeno Bastian, Jürgen Schnieders, William Conner, Berthold Kaufmann, Laszlo Lepp, Zack Norwood, Andrew Simmonds, Ingo Theoboldt: Retrofit with Passive House components; Energy Efficiency 1/2022 (online: Experience Retrofit)

[Feist 2022] Feist, W.: Heizen mit dem Klima-Splitgerät? Passivhaus Darmstadt Kranichstein – Experiment zum Heizen und Kühlen aus einer räumlich konzentrierten Quelle, innsbruck university press, 2022, ISBN 978-3-99106-078-9, Internet-Aufruf: Heizen mit dem Klima-Splitgerät

[Feist, Pfluger 2016] Feist,W.*; Pfluger, R.*; Peper, S.; Hasper, W.; Ebel, W.; Schulz, T., Saxer, A.*: Studie zur Dauerhaftigkeit von Energieeffizienzmaßnahmen - Erfahrungen nach 25 Jahren Passivhaus Darmstadt-Kranichstein; Passivhaus Institut, 2016 (*Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften)

[Feist 2020] Wolfgang Feist; Rainer Pfluger; Wolfgang Hasper: „Durability of building fabric components and ventilation systems in passive houses“ Energy Efficiency 13(3) Dec. 2020 DOI: 10.1007/s12053-019-09781-3; (direct link to full-text-publication: Durability Passive House)

[Johnston 2020] David Johnston, Mark Siddall, Oliver Ottinger, Soeren Peper und Wolfgang Feist: Are the energy savings of the passive house standard reliable? A review of the as-built thermal and space heating performance of passive house dwellings from 1990 to 2018; Energy Efficiency (2020) 13:1605–1631; https://doi.org/10.1007/s12053-020-09855-7

1)
um diese Jahreszeit empfinden wir als Nutzer Temperaturen von ab und an über 24°C als ausgesprochen angenehme Erinnerung an den Sommer. Natürlich ziehe ich dann z.B. eine Weste aus oder kremple die Ärmel hoch. Unkomfortabel empfinde ich das aber nie
2)
durchaus typisch für Dezember-Wetter in Darmstadt
3)
nur bequemer
4)
mit rund 100W
5)
selbst an einem so trüben Tag wie heute
6)
Wärmeverluste durch die Fenster, die Außenwände, das Dach u.a.
7)
Natürlich ist die Inbetriebnahme auch eine „instationäre“ Sondersituation. Da die Temperaturverteilung im Fließgleichgewicht in ein paar Tagen anders sein wird als jetzt, werden einige Wärmekapazitäten entladen (Trennwände z.B.), andere aufgeladen (Z.B. die Decke im Aufstellraum des Splitgerätes). Deshalb kann die Messung an einem einzelnen Tag auch nicht als vollkommen typisch angesehen werden - aber, die Größenordnung stimmt bereits. Wir werden weiter berichten.
8)
um 3000 kWh/a oder knapp unter 20 kWh/(m²a) bei 3 Personen im wesentlichen im „Home-Office“
9)
während die eingespeiste Leistung aus der PV-Anlage in der Zeit naturgemäß eher gering ist, am 5.12. waren es noch 1,25 Wel im 24 h-Durchschnitt
10)
und nur in einem solchen
11)
Watt, auf 24 h Tagesmittel umgerechnet
12)
Hier wird deutlich: für den Winter wird bei der Erneuerbaren Energie zwingend ein massiver Windkraft-Ausbau gebraucht; auch 10mal soviel PV würde im Dezember nicht viel weiterhelfen. Die PV ergänzt die Windkraft aber während Febr.-Okt. recht gut, so dass auch deren Ausbau wichtig ist.
13)
Streng genommen ist die Temperatur über dem Dach noch etwas geringer als die in der Umgebung der Südfassade, und auch im Haus unterscheiden sich die Temperaturen von Ort zu Ort ein wenig. Die Unterschiede sind aber im Vergleich zur Differenz zwischen innen und außen nicht sehr groß. Daher kann recht gut zur Vereinfachung von der mit dem strahlungsgeschützten und aktiv luftdurchströmten Außenthermometer auf halber höher der Nordfassade gemessenen Außenlufttemperatur (um 3°C) und einer wohnflächengemittelten Innentemperatur (jetzt um 20,4°C) gearbeitet werden.
14)
im Kern physikalisch korrekt, niedergelegt in ISO 13789. Wir erklären das im Einzelnen hier: Gebäude-Energiebilanz
15)
das ist für ein Gebäude mit 156 m² Wohnfläche ein extrem geringer spezifischer Wärmeverlust, alles auf die Hüllfläche umgerechnet sind das etwa 0,2 W/(m²K) inkl. der Lüftungswärmeverluste. Für typische Neubauten werden heute immer noch 3 bis 5mal so hohe Werte erreicht und ein durchschnittlicher Altbau kann auf gut das Zehnfache kommen.
16)
Warmwasser abzüglich Kaltwasser
17)
d=day, Tag
18)
das wird letztendlich beschrieben durch den sog. 'g-Wert'
19)
Solar-Enthusiasten sind meist sehr enttäuscht, wenn sie das zum ersten mal erkennen müssen: Der Hauptbeitrag zu dem „schlechten“ Energietransfer sind die banalen Dinge wie Einfallswinkel, Selbstverschattung (z.B. durch den Fensterrahmen), Schmutz auf den Scheiben, Rückreflexion (auch aus dem Raum),… Übrigens: 'Einfachverglasung' macht das nicht wirklich besser (vielleicht 30%), erhöht dann aber die Verluste um einen Faktor über 7; die Bilanz wird dann viel schlechter, trotz des höheren g-Wertes
20)
Siehe den Blog vom 9. Dezember
21)
In Altbauten mit noch schlechter Wärmedämmung, die oft das Zehnfache des Wärmeverlustes aufweisen, ist so ein Beitrag dann allerdings nur wenig bedeutend
22)
z.B. bei Arbeit am Computer im Home-Office
23)
In Abb. 7 sind das die rechnerischen Werte für die mittleren Außentemperaturen im vergangenen Jahrzehnt, also eine „theoretische Vorabberechnung“(a priori). Nach Ablauf des Winters werden wir mit den gemessenen Randbedingungen erneut nachrechnen (ex post) und dann mit den gemessenen Verbrauchswerten vergleichen
24)
gelbe Säulen
25)
türkise Linie mit Quadrat-Symbol
26)
das ist das wohl wichtigste elektrische Gerät in diesem Gebäude.
27)
Aus genau diesem Grund gibt es Reif auf den Windschutzscheiben der Kraftfahrzeuge.
28)
insbesondere in der Nacht und natürlich nicht, sollte die Sonne einmal direkt auf die Oberfläche scheinen. Im Winter überwiegt der Abstrahlungs-Auskühleffekt bei weitem
29)
Innentür dauernd geschlossen
30)
der arbeitet jetzt als sog. 'Verdampfer'
31)
inzwischen auch in Deutschland mehr und mehr als COP 'Coefficient Of Performance' bezeichnet
32)
… es hat auch zu einer enormen Steigerung des Energieverbrauchs beigetragen
33)
und sogar mit einem Wert belegt: so um die 1500 Watt
34)
Pulli ausziehen
35)
aber auch nur dann, wenn die Sonne gar nicht geschienen hat: Pulli wieder anziehen!
36)
leider übrigens auch schwer zu messen, und auch die Simulation (Computational Fluid Dynamics) tut sich mit sowas (freie thermisch induzierte Strömung) immer noch schwer. Wir gehen darauf an anderer Stelle noch ein.
37)
insbesondere bei Handwerker-Mangel
38)
Ach so: kühlen können diese Geräte natürlich auch. Dafür wurden sie ursprünglich einmal entwickelt.
39)
ungestörte Abstrahlung in das Weltall
40)
auch wenn dieser gar nicht so kalt ist
41)
die Haselnuss hatte 'irrtümlich' schon geblüht, nun aber doch fast alle Blätter verloren. Wer sagt da, wir könnten die Fenster auch mal reinigen? Hat ja recht…
42)
je klar, dafür sind sie doch da, wir wollen hinaus sehen. Die Hauszeilen stehen hier gerade soweit auseinander, dass es jeweils im Dezember auch im Erdgeschoss noch etwas Sonne geben kann - so haben das die Stadtplaner damals überlegt. Das führt interessanterweise immer noch zu einer hohen Bebauungsdichte, eben durch die Reihenhauszeilen mit jeweils tiefen Grundrissen.
43)
und so im ganzen Raum verteilt, wo sie dann an anderen Oberflächen letztlich doch noch absorbiert wird, manchmal nach mehreren Reflexionen. Bis auf einen kleinen Teil, der durch die Verglasung doch auch wieder hinaus geht. Deswegen kann z.B. die Zitrone an unserem Bäumchen auch von außen gesehen werden
44)
d=day, Tag, kWh je Quadratmeter und Tag
45)
das aber immerhin!
46)
wie diese Bilanz schlussendlich aussieht, das werde ich in einem künftigen Beitrag hier auch aufarbeiten.
47)
Einer von vielen: Windenergie macht das auch, Solarkollektoren aller Art und auch Kernspaltungsenergie
48)
Nur 26% Erneuerbare - eine schon seit einigen Tagen anhaltende Winter-Flaute; aber dazu bei Gelegenheit mehr. Hier nur soviel: Es wird offensichtlich, wie wichtig die Reduktion der Durchschnittslast der Heizungen ist.
49)
TWh = Tera-Watt-Stunden; T=1012=1 000 000 000 000
50)
winterliche Dauerlast fürs Heizen, allein für das Erdgas hier
51)
besser: nur, wenn es alle zumindest mit 'EnerPHit-schrittweise' machen, siehe den oben schon gegebenen Link. „Dämmen statt frieren“ lautet das Stichwort, und tatsächlich können da alle beitragen, jeweils nach ihren Fähigkeiten.
52)
Eines aus dem Jahr 2015, das waren schon technologisch ausgereiftere Modelle mit sog. Inverter-Betrieb und sorgfältiger durchdachtem Schallschutz
53)
bei Heizbetrieb; entspr. niedrigere Verdampfungstemperatur im Kühlbetrieb
54)
z.B. noch bessere Ventilatoren - oder größere Kondensatoroberflächen, Optimierung der Körperschalltrennung usw.
55)
Zum Messkanal aber mehr an anderer Stelle
56)
Es ist nämlich verdammt schwierig, solche „Ereignisse“ zu identifizieren und herauszuschneiden. Ganz zu schweigen von einem Güterzug, der auf der 30 m entfernten Bahnstrecke vorbeifährt - der führt am Ende innen auch nur auf 15 bis 20 dB(a) mehr, denn der Schallschutz des Hause ist sehr gut. Aber sowas stört eine Messung schon gewaltig.
57)
je m² Wohnfläche
58)
Nordhalbkugel
59)
in unserem Fall sind das um 110 Watt/Person im Jahresmittel, im Durchschnitt in Deutschland sind es 172 W/Pers
60)
Vgl. [Feist 2022] und ja, das ist etwas enttäuschend und wir sind sicher, dass sich künftig durchaus realistisch Werte um 3 auch im Dezember erreichen lassen, wir werden das weiter unten auch noch einmal so rechnen; für diese Rechnung müssen wir aber erst einmal von den faktisch gemessenen Werten ausgehen
61)
Global Warming Potential
62)
Das ist das Ergebnis unsere Analyse, vgl. "Einsatz von Raumklimageräten"
63)
Und Speichern über mehr als ein paar Tage wird immer sehr teuer bleiben
64)
im Mittel über 24 h
65)
so kalt war es heute früh
66)
Wer das genauer verstehen will: Hier gibt es eine Einführung dazu: Grundlagen "feuchte Luft"
67)
Coefficient Of Performance, Verhältnis der gelieferten Wärme zum benötigten Strom
68)
„Fancoil“
69)
Wohnbevölkerung derzeit in Deutschland
70)
Die selbstverständlich für ganz andere Anwendungen gebraucht wurden bei Gesamtlasten um 74 GW
71)
EnerPHit oder Passivhaus
72)
durch Personen, die sonst eher Schreibtisch-Jobs verrichten
73)
Ausnahmen werden unter Wärmeschutz durch Innendämmung behandelt
74)
es ist nicht schwierig: Stichwort Dämmkeil
75)
bei dann 20°C Raumtemperatur
76)
Watt/Kelvin
77)
mit rund 0,04 W/(mK) Wärmeleitfähigkeit; das ergibt einen Wärmedurchgangskoeffizienten von rund Uw = 0,14 W/(m²K). Die Verluste durch die Außenwände machen insgesamt etwa 25% aller Wärmeverluste dieses Gebäudes aus. In den meisten Altbauten sind die U-Werte erheblich höher, in der Größenordnung 10 mal so hoch.
78)
1/3-DIN Pt100 Messwiderstände
79)
rot
80)
blau, gestrichelt
81)
hellgrün
82)
diese ist dunkelrot dargestellt
83)
=0,66 Kelvin
84)
der Wert in Klammer gibt die Messunsicherheit in Höhe der letzten aufgeführten Ziffer an
85)
und jeweils gemäß den wohl etablierten Gleichungen für den Wärmetransport
86)
in der beschriebenen Wohnung leben 3 Personen
87)
Gigawatt
88)
vom 9.12. bis zum 19.12.
89)
oder/und mit EE-Methan, EE=aus Erneuerbarer Energie hergestelltes synthetisiertes Gas
90)
GUD = Gas- und Dampf-Prozess, Gaskraftwerke mit hohen Wirkungsgraden
91)
nämlich fast 75%
92)
Natürlich kann so etwas lokal auch durch regional begrenzte Veränderungen vorkommen. Der Rückgang der Gletscher ist aber ein weltweit beobachtetes Phänomen, siehe Retreat of Glaciers.
93)
So wie das für gesicherte Erkenntnis in den Naturwissenschaften gefordert ist: Mit einer Thermographiekamera und Trockeneis kann der Absorptionseffekt in einem Gefäß gut erkannt werden - Vorsicht! Nicht in geschlossenen Räumen damit hantieren, CO2 wirkt in hohen Konzentrationen narkotisierend.
94)
über 99,99%
95)
wir wissen in etwa wie viel wir emittieren
96)
…und es sind auch keine hohen solchen Emissionen 'entdeckt' worden, die könnten wir nämlich ebenfalls messen, wie das z.B. schon für Methan- und CO2-Emissionen von Müllkippen der Fall ist; diese tragen (zu einem kleinen Teil) zum anthropogenen Anteil bei
97)
Isotope sind Atome gleicher positiver Ladung im Atomkern; weil sie dann auch die gleiche Elektronen-Konfiguration in der Hülle haben, verhalten sie sich chemisch (sehr weitgehend) gleich. Weil sie unterschiedliche Neutronenanzahlen im Atomkern haben, ist die Atommasse und damit die Dichte unterschiedlich. Wieso ist aber die Isotopenzusammensetzung fossilen Kohlenstoffs anders gegenüber „modernem“ aus kürzlich oxidierter Biomasse? Ein Anteil ist leicht einsehbar: In der Atmosphäre entstehen durch kosmische Strahlung aus Stickstoff-N14-Kernen ständig neue Kohlenstoff C-14-Kerne. Die allerdings sind mit einer Halbwertszeit von um 5700 Jahren radioaktiv, d.h. instabil, vgl.https://de.wikipedia.org/wiki/Radiokarbonmethode. In fossilen Energieträgern findet sich daher praktisch kein C-14.
98)
Wir diskutieren das genauer unter Endenergieverbrauch in Deutschland
99)
auch im Sektor „Industrie“ gibt es Raumheizungsanteile
100)
vor allem Metall und Zement
101)
in diesem Artikel zur Energieeffizienz ist das genauer beschrieben
102)
so, wie wir es derzeit handhaben, ein rund 25% Beitrag zur Problemlage
103)
Insbesondere manche Ökonomen sehen das so und finden sich an Malthus erinnert.
104)
was immer das genau ist; sicher ist nicht richtig, dass sich das an der Menge des erzeugten Mülls misst
105)
jedenfalls im Rahmen der heutigen Vorstellungen; und natürlich nur dann, wenn die Kunst nicht ausgerechnet darin besteht, extreme Verschwendung zu kultivieren; was leider bei manchen heute als „großartig“ gefeierten Werken der Fall ist.
106)
Nicht jede Medizin muss bitter sein. Das ist eines der Vorurteile aus unaufgeklärten Zeiten. Zur Vorbeugung von Krankheiten die eigene Bewegung zu aktivieren und frisches Gemüse verstärkt auf den Speisplan zu setzen, das erhöht sogar den Lebensgenuss. In vielen anderen Bereichen ist es ganz ähnlich.
107)
meistens
108)
wo wir, wenn es noch ein paar Tage so weitergeht, die Heizung sogar komplett ausschalten könnten
109)
Maßnahmenkopplung ist das Stichwort und „wenn schon, denn schon“ die entscheidende Devise
110)
„Coefficient Of Performance“
111)
eben in unserem Beispiel die Energiedienstleistungen, weil sie ja durch höhere Effizienz billiger zu bekommen sind
112)
publiziert in [Johnston 2020]
113)
Messwert
114)
über das heute zugegeben durchschnittlich schon recht üppige Niveau hinaus
115)
Jahresarbeit = Maximallast $\cdot $ Vollbenutzungsstunden
116)
Das sind dann übrigens bei rund 48+15 m² beheizte Nutzfläche pro Person rund 60 W/m² spezifische Heizlast durchschnittlich.
117)
ja, das ist etwas optimistisch für die Spitzenlast bei Wärmepumpen, aber die werden sicher noch besser werden als der heutige Durchschnitt
118)
also auf den heutigen Strombedarf noch obendrauf
119)
im Grunde vor allem Windkraft
120)
sehr viel zu hoch!
121)
ja, besser!
122)
eigentlich der wesentliche Grund
124)
na ja, ganz wenig
125)
Dabei ist die Berücksichtigung von Solarstrahlung und von langwelliger thermischer Abstrahlung an der Dachhaut als „normativ eingeführt“ an zu sehen. Diese beiden Effekte können nämlich durchaus jeder zwischen -15% bis +15% der naiv berechneten Verluste ausmachen. Beide Effekte werden in guten Simulationsprogrammen (und auch im PHPP) daher grundsätzlich berücksichtigt.
beispiele/wohngebaeude/mehrfamilienhaeuser/winter_2022/23_besonders_sparsam_heizen.txt · Zuletzt geändert: 2023/01/25 15:50 von wfeist