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Bei energiesparenden Häusern wird die gesamte Gebäudehülle hervorragend wärmegedämmt. Die Gebäudehülle besteht aus allen Bauteilen, die den Innenraum vom Außenraum trennen. Im Innenraum soll behagliches Klima herrschen - außen bestimmt das Wetter.
Weil in Mitteleuropa die Wetterverhältnisse von Mitte Oktober bis Ende April meist kalt und niederschlagsreich sind, ist die Temperatur innerhalb der Gebäudehülle meist höher als außen. Deshalb fließt über die Hülle Wärme ab. Werden diese Verlustwärme nicht ersetzt, so wird es innen relativ schnell so kalt wie außen. Es ist daher sinnvoll, den Wärmeabfluss zu begrenzen - genau das ist die Aufgabe des Wärmeschutzes.
→ Bei allen Bauweisen ist ein guter Wärmeschutz möglich und auch bereits erfolgreich eingesetzt worden: Massivbau, Holzbau, Fertigbauteile, Schalungselementetechnik, Stahlbau und alle Formen von Mischbau.
→ Eine sehr gute Wärmedämmung ist auch bei bestehenden Gebäuden nachträglich möglich.
Aus den Erfahrungen bei energiesparenden Neubauten kann ein wichtiges Prinzip abgeleitet werden:
„Wenn schon, denn schon“ - beim Wärmschutz nicht an der Dämmdicke sparen. Das wird bei Passivhäusern ernst genommen - denn ein guter Wärmeschutz ist ein sehr wirtschaftlicher Weg, Energie einzusparen.
![]() | Das wichtigste Prinzip für das energiesparende Bauen: eine ohne Unterbrechungen rund um das Gebäude gelegte wärmedämmende Hülle (gelb) verringert die Wärmeverluste wie ein warmer Mantel. Da die meisten Wärmedämmstoffe nicht luftdicht sind, muss es neben der dämmenden Hülle auch noch eine luftdichte Hülle (rote Linie) geben. Sehr wichtig ist die Vermeidung von Wärmebrücken, für die eine eigene Planungsmethode, das „wärmebrückenfreie Konstruieren“, entwickelt wurde. |
Die Hülle eines Passivhauses |
Tatsächlich ist die Wärmedämmung wichtig, und nicht die Wärmespeicherung, siehe Dämmen oder Speichern. Dass sich sehr gute Wärmedämmung immer wieder gut bewährt hat, dazu erfahren Sie mehr auf der folgenden Seite: Wirksamkeit der Wärmedämmung.
Die Wärmeverluste durch Außenwände und Dächer sind in bestehenden Gebäuden für mehr als 70% der gesamten Wärmeverluste verantwortlich. Daher ist die Verbesserung der Wärmedämmung die wichtigste Maßnahme zur Energieeinsparung. Sie führt zudem noch zu höherer Behaglichkeit und besserem Bautenschutz (vgl. weitere Informationen zur Wärmedämmung). Bessere Wärmedämmung wird heute durch Förderkredite der KfW-Förderbank großzügig gefördert; sie ist aber nicht nur deswegen wirtschaftlich, wie eine sorgfältige Analyse zeigt.
Die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) von Außenwänden, Bodenplatten und Dachflächen liegen im Bereich 0,10 bis 0,15 W/(m²K) (Klima in Mitteleuropa). Diese sind Spitzenwerte bei allen Bauweisen und sind zugleich bei den heutigen Energiepreisen die wirtschaftlichsten Werte.
Dadurch wird der Wärmeverlust im Winter vernachlässigbar gering. Zudem ist dann die Temperatur der Innenoberflächen nahezu gleich der Lufttemperatur, und zwar weitgehend unabhängig von der Art der Heizung. Das führt zu sehr guter Behaglichkeit und zur sicheren Vermeidung von luftfeuchtebedingten Bauschäden.
Auch im Sommer bildet eine gute Wärmedämmung einen Schutz gegen Hitze. Für die Behaglichkeit im Sommer sind zusätzlich ein guter Sonnenschutz bei den Fenstern und eine ausreichende Lüftung wichtig.
In Passivhäusern haben sich die gute Wärmedämmung und das luftdichte Bauen hervorragend bewährt. Ein weiteres Grundprinzip ist das "wärmebrückenfreie Konstruieren": Die Dämmung wird ohne Schwachstellen rund um das gesamte Gebäude gelegt. Dadurch verbleiben weder kalte Ecken noch überhöhte Wärmeverluste. Auch dies ist ein Beitrag zum hochwertigen, behaglichen und schadensfreien Bauen.
Der Wärmeverlust durch ein Regelbauteil, also eine Außenwand, einen Fußboden, eine oberste Geschossdecke oder ein Dach, wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten oder U-Wert1) gekennzeichnet (früher: k-Wert). Dieser Wert gibt an, wieviel Wärme pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit des Bauteils nach außen übertragen wird, wenn die Temperaturdifferenz gerade ein Grad (1 K, „Kelvin“) beträgt. Die Maßeinheit des U-Wertes ist daher „W/(m²K)“.
Will man den Wärmeverlust durch eine Wand berechnen, so muss man den U-Wert mit der Fläche und mit der Temperaturdifferenz multiplizieren2). Bei strengen winterlichen Temperaturverhältnissen liegen in Mitteleuropa außen -12°C und innen 21°C vor.
Will man den Jahresheizwärmeverlust berechnen, so muss man den U-Wert mal mittlerer Temperaturdifferenz in der Heizzeit mal Dauer der Heizzeit nehmen oder einfacher U-Wert mal Heizgradstunden - das sind 78000 Gradstunden für ein mittleres mitteleuropäisches Klima.
Am Beispiel eines kleinen Einfamilienhaus mit einer Außenwandoberfläche von 100 m² wurden folgende Werte für unterschiedliche U-Werte berechnet:
U-Wert W/m²K | Wärmeverlustleistung W | Jahresheizwärmeverlust kWh/a | Jahreskosten 3) nur Außenwand €/a |
---|---|---|---|
1,00 | 3300 | 7800 | 515,- |
0,80 | 2640 | 6200 | 409,- |
0,60 | 1980 | 4700 | 310,- |
0,40 | 1320 | 3100 | 205,- |
0,20 | 660 | 1600 | 106,- |
0,15 | 495 | 1200 | 79,- |
0,10 | 330 | 800 | 53,- |
Der Wärmeverlust ist ein entscheidender Teil der Energiebilanz eines Gebäudes. Jeder Wärmeverlust muss durch einen entsprechenden Wärmegewinn ausgeglichen werden - sonst würde die Temperatur im Haus sinken.
Ein typisches Passivhaus-Kompaktheizsystem kann problemlos etwa 1000 W Heizleistung bereitstellen (Das ist die typische Leistung eines Haartrockners). Wenn nicht allein die Außenwand bereits erhebliche Anteile dieser Leistung aufzehren soll, so muss der U-Wert der Wand wirklich sehr gering sein: der Bereich von 0,10 bis 0,15 W/(m²K) ist im Allgemeinen angemessen.
Was bedeutet das für die wärmedämmende Gebäudehülle?
Derart niedrige U-Werte können nur mit wirklich gut wärmedämmenden Materialien hergestellt werden. Die folgende Tabelle zeigt, wie dick ein Außenbauteil sein muss, das allein aus dem aufgeführten Material besteht, um einen typischen Passivhaus-U-Wert von 0,13 W/(m²K) zu erreichen:
Material | Wärmeleitfähigkeit W/mK | erforderliche Schichtdicke für U=0,13 W/(m²K) m |
---|---|---|
Stahlbeton | 2,3 | 17,30 |
Vollziegel | 0,80 | 6,02 |
Hochlochziegel | 0,40 | 3,01 |
Nadelholz | 0,13 | 0,98 |
Porenziegel, Porenbeton | 0,11 | 0,83 |
Bestwerte Porenz/beton | 0,08 | 0,60 |
Stroh | 0,055 | 0,41 |
typischer Dämmstoff | 0,040 | 0,30 |
hochwertiger konventioneller Dämmstoff | 0,025 | 0,19 |
Nanoporöse Superdämmstoffe Normaldruck | 0,015 | 0,11 |
Vakuumdämmstoff (Kieselsäure) | 0,008 | 0,06 |
Vakuumdämmstoff (Hochvakuum) | 0,002 | 0,015 |
Die Tabelle zeigt anschaulich:
→ Bereits mit einer Strohballenwand üblicher Dicke (50 cm und mehr) ist die Eignung für das Passivhaus gegeben.
→ Mit typischen konventionellen Dämmstoffen (Mineralwolle, Polystyrol, Zellulose) liegt die Dicke um 30 cm.
→ Mit marktüblichen Polyurethanschaumdämmstoffen kann die Dämmdicke sogar auf ca. 20 cm reduziert werden.
→ Auch Vakuumdämmstoffe können in Deutschland bereits im Bauwesen eingesetzt werden.
Mit ihnen ergeben sich richtig schlanke hochgedämmte Bauteile.
→ Ein ebenfalls bereits erfolgreich umgesetzter etwas anderer Ansatz besteht in „semitransluzenten Hüllflächen“.
Dabei wird die Globalstrahlung ein Stück weit gezielt in die gedämmte Konstruktion hineingeleitet, um so die
Temperaturdifferenz zu verringern und einen niedrigen äquivalenten U-Wert zu erreichen.
Eine weit verbreitete Ansicht ist, so dicke Dämmungen, wie sie für Passivhäuser gebraucht werden, würden sich nicht lohnen. Lassen Sie uns nachrechen!
Dazu bitte noch einmal einen Blick auf die Tabelle ganz oben werfen. Dort sind nämlich in der vierten Spalte auch die gesamten, über das Jahr auftretenden Kosten zur Deckung der Wärmeverluste über die Außenwand angegeben.
Geheizt wird mit Erdgas, Heizöl, Fernwärme oder Strom - günstiger als für 6,6 €Cent je kWh 4) jedenfalls wird Heizwärme derzeit und in der Zukunft kaum zu bekommen sein, 2006 waren die Energiepreise vielmehr generell höher. Damit errechnen sich Jahresheizkosten allein zum Ausgleich der Wärmeverluste durch die Außenwand (100 m²), wie sie in der letzten Spalte angegeben sind. Hier noch einmal ein Ausschnitt der Tabelle:
U-Wert W/m²K | Wärmeverlustleistung W | Jahresheizwärmeverlust kWh/a | Jahreskosten nur Außenwand €/a |
---|---|---|---|
1,250 | 4125 | 9750 | 644,- |
0,125 | 412 | 975 | 64,- |
In der ersten Zeile stehen jetzt die Werte für eine typische Altbauwand, und zwar eine noch gar nicht einmal so schlecht gedämmte. Etwa 644 € müssen die Bewohner jährlich allein dafür ausgeben, den Wärmeverlust durch 100 m² dieser Wand auszugleichen. Mit einer nachträglichen Wärmedämmung auf Passivhausniveau sinkt der Wärmeverlust um einen Faktor 10; die Jahreskosten für den Energieverlust der Außenwand sinken auf unter 64 €/a. Das bedeutet:
580 €/a Heizkosteneinsparung |
Was muss dafür getan werden, diese Einsparung zu erreichen?
Unser Vorschlag:
Sie meinen, das sei ja nur ein Nullsummenspiel? Das ganze eingesparte Geld stattdessen für Handwerksleistungen ausgegeben? Nicht ganz, denn
Die Erfahrung beim Bau von Passivhäusern hat gezeigt, dass die hohen Dämmdicken, die sich bei konventionellen Dämmstoffen ergeben, meist ohne weiteres realisiert werden können:
Durch den geringen Wärmeverlust ergeben sich automatisch hohe Innenoberflächentemperaturen im Winter – auch ohne Bauteilheizflächen. Dadurch ist die Differenz zwischen den Strahlungstemperaturen aus verschiedenen Richtungen im Raum gering, eine gute Voraussetzung für eine ausgezeichnete Behaglichkeit. Die hohen Innenoberflächentemperaturen führen zudem zu einer Verringerung der Feuchtigkeit an der Bauteiloberfläche. Im Passivhaus können bei wohnraumüblicher Nutzung luftfeuchtebedingte Feuchteschäden an Außenbauteilen praktisch ausgeschlossen werden. Das hat sich ebenfalls in der Praxis bestätigt.
Im Sommer liegt die innere Oberflächentemperatur ebenfalls nahe an der Raumlufttemperatur, d.h. sie ist geringer als bei schlecht gedämmten Bauteilen. Bei letzteren wird Wärme in größerem Maß von außen nach innen transportiert. Für das zeitveränderliche Verhalten des Außenbauteils haben hochgedämmte Konstruktionen auch bei nur geringen Massen (z.B. einer doppelten Gipswerkstoffplatte) eine hohe Temperaturamplitudendämpfung. Diese ist so groß, dass allein dadurch ein optimales Sommerverhalten des Bauteils erreicht wird. Wichtiger ist jedoch die lange Gebäudezeitkonstante, die durch die gute Dämmung entsteht und die eine thermisch gut zugängliche innere Gebäudemasse erst richtig nutzbar macht. Dadurch kann ein Passivhaus in Mitteleuropa durch Nachtlüftung gut gekühlt werden und die Kälte tagsüber sehr gut halten – vorausgesetzt, die solare Last ist auf ein vernünftiges Maß begrenzt. Der „Sommerfall“ sollte genauso geplant werden wie die Wintersituation: Dazu ist das Passivhaus Projektierungs-Paket ein ausgezeichnetes Instrument.
Hochgedämmte Bauteile verzeihen in einem gewissen Ausmaß noch vorkommende Wärmebrücken eher als mäßig gedämmte - gerade für Altbau-Sanierungen ist das wichtig. Dies widerspricht der landläufigen Auffassung, ist aber in zahlreichen konkreten Fällen bewiesen und kann leicht verstanden werden: Weil die tragende Konstruktion und die innere Bauteilschicht hinter einer dicken Dämmung liegen, sind diese in den ungestörten Bereichen durch und durch warm. Wärmebrücken bis zu einem gewissen Ausmaß können dem nicht schaden – ist ein großer Teil der Konstruktion aber ohnehin schon kalt, wird mit zusätzlichen Wärmebrücken der Taupunkt schnell unterschritten. Selbstverständlich führen Wärmebrücken auch im Passivhaus zu zusätzlichen Wärmeverlusten. Daher empfehlen wir, trotz der höheren Fehlertoleranz, ein bewusst wärmebrückenfreies Konstruieren.