Was versteht man unter „Integraler Planung“? - e

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Grundlagen Passivhaus
Abstract / Zusammenfassung des Lernfelds
Ziel des Passivhausbaus ist es, Gebäude mit hohem Nutzungskomfort bei gleichzeitiger
Optimierung des Primärenergiebedarfs zu erzielen. Wichtige Planungskriterien dafür sind
eine optimierte Gebäudegeometrie und Ausrichtung sowie die Auswahl von Konstruktionen
für die Gebäudehülle mit hervorragendem Wärmeschutz in Verbindung mit hochwertigen
Fenstern. Die Errichtung des Gebäudes sollte sehr sorgfältig erfolgen mit Qualitätssicherung
hinsichtlich der Komponenten, der Behaglichkeit und der hochwertigen Ausführung, z. B. in
Bezug auf Luftdichtheit und Wärmebrückenminimierung. Ein Lüftungssystem mit
Wärmerückgewinnung minimiert die winterlichen Lüftungswärmeverluste, und die Heizung
kann in sehr einfacher und kostengünstiger Form ausgeführt werden. Wie all diese Faktoren
zusammenspielen und wie überprüft werden kann, ob ein Gebäude schließlich dem
Passivhaus-Standard entspricht, wird in diesem Lernfeld behandelt.
1
Inhaltsverzeichnis
1.
LERNZIELE ..................................................................................................................................... 5
2.
ZUM NACHDENKEN ... .................................................................................................................. 5
3.
WAS VERSTEHT MAN UNTER DEM PASSIVHAUS-STANDARD? ............................................ 6
3.1. Passivhaus-Komponenten ....................................................................................... 6
3.2. Wichtige Aspekte der Passivhaus-Planung .............................................................. 7
3.3. Behaglichkeit und Komfort ....................................................................................... 8
3.4. Planungskriterien ..................................................................................................... 9
3.5. Zum Üben …...........................................................................................................10
4.
WAS VERSTEHT MAN UNTER „INTEGRALER PLANUNG“? .................................................. 11
4.1. Interdisziplinäres Planungsteam..............................................................................11
4.2. Qualitätskontrollplan................................................................................................11
4.3. Zum Üben …...........................................................................................................12
5. WIE BEEINFLUSSEN DAS GRUNDSTÜCK, DESSEN LAGE UND DIE
GEBÄUDEAUSRICHTUNG DEN GEBÄUDEENERGIEBEDARF?..................................................... 13
5.1. Lage auf dem Grundstück und Ausrichtung.............................................................13
5.2. Städtebauliche Anforderungen ................................................................................13
5.3. Windbelastung ........................................................................................................14
5.4. Zum Üben …...........................................................................................................14
6.
WELCHE FORM IST BESONDERS GÜNSTIG FÜR EIN PASSIVHAUS? ................................. 15
6.1. A/V-Verhältnis .........................................................................................................15
6.2. Kompaktheit ............................................................................................................15
6.3. Auswirkung der Form auf die solaren Gewinne .......................................................16
6.4. Wie sollten die Räume in einem Passivhaus angeordnet sein? ...............................17
6.5. Zum Üben ... ...........................................................................................................18
7.
GEBÄUDEHÜLLE ......................................................................................................................... 19
7.1. Wand ......................................................................................................................19
7.2. Dach .......................................................................................................................19
7.3. Bodenplatte und Kellerdecke ..................................................................................20
7.4. Zum Üben ... ...........................................................................................................20
2
FENSTER IM PASSIVHAUS – WIE DIMENSIONIERE ICH RICHTIG? ...................................... 21
8.
8.1. Zum Üben ... ...........................................................................................................23
9.
SOMMERLICHER WÄRMESCHUTZ UND VERSCHATTUNGSSYSTEME ............................... 24
9.1. Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes ....................................................24
9.2. Natürlicher Sonnenschutz .......................................................................................24
9.3. Kontruktiver Sonnenschutz .....................................................................................25
9.4. Zum Üben ... ...........................................................................................................26
10.
WAS IST EINE WÄRMEBRÜCKE?.......................................................................................... 27
10.1. Erfassung der Wärmebrücken bei der energetischen Berechnung ..........................27
10.2. Wärmebrückenarten................................................................................................28
10.3. Planungs- und Baupraxis ........................................................................................28
10.4. Planungshilfen – Wärmebrückenvermeidung ..........................................................29
10.5. Zum Üben ... ...........................................................................................................30
WIE PLANE ICH DIE „LUFTDICHTE EBENE“? ..................................................................... 31
11.
11.1. Vorteile hoher Luftdichtheit ......................................................................................31
11.2. Planungsgrundsätze für Luftdichtheit ......................................................................31
11.3. Problembereiche .....................................................................................................32
11.4. Blower-Door-Test ....................................................................................................33
11.5. Zum Üben ... ...........................................................................................................34
12.
LÜFTUNG.................................................................................................................................. 35
13.
GEBÄUDETECHNIK IM PASSIV- UND PLUS-ENERGIE-HAUS ............................................ 36
14.
ES?
WELCHE INSTRUMENTE ZUR BERECHNUNG DES PASSIVHAUS-STANDARDS GIBT
37
14.1. Passivhaus Projektierungs Paket ............................................................................37
14.2. Zum Üben ... ...........................................................................................................38
15.
FAZIT ......................................................................................................................................... 39
16.
AUSBLICK ................................................................................................................................ 40
17.
QUELLEN .................................................................................................................................. 41
18.
ÜBERSICHT AUFGABEN ........................................................................................................ 42
19.
ABBILDUNGSVERZEICHNIS .................................................................................................. 44
3
20.
TABELLENVERZEICHNIS ....................................................................................................... 45
21.
IMPRESSUM ............................................................................................................................. 46
4
1. Lernziele






Planungskriterien für Passivhäuser benennen
Planungsgrundlagen für Passivhäuser von denen herkömmlicher Gebäude
unterscheiden
Wärmebrückenfreies Anschlussdetail zwischen einer massiven Außenwand und einer
Geschoßdecke zeichnen
Passivhaus-Planungen nach technischen Maßstäben analysieren
Checkliste für die Planung von Passivhäusern zur Vermeidung häufiger
Planungsfehler erstellen
Qualität der ausgeführten Standards zweier unterschiedlicher Passivhäuser anhand
der zugehörigen Planungsunterlagen bewerten
2. Zum Nachdenken ...
Aufgabe 1: Die Planung eines Passivhauses umfasst zahlreiche Aspekte. Welche könnten
das sein? Was muss bei der Planung berücksichtigt werden?
Aufgabe 2: Wer ein Passivhaus bauen möchte, braucht ein interdisziplinäres Team. Was
könnte das in der Praxis bedeuten? Wie kann man sich eine solche Zusammenarbeit
vorstellen? Was muss dabei berücksichtigt werden?
Abbildung 1: Passivhausbau – Integrale Planung (Quelle: Stefan Prokupek, GrAT)
5
3. Was versteht man unter dem Passivhaus-Standard?
Schauen Sie nach auf YouTube!
Dieses Video wurde von klima:aktiv erstellt
und ist eine gute Einführung zu den
Standards im Passivhausbau!
Dauer: 2:03 min.
Quelle:
http://www.youtube.com/watch?v=PZXjP2_hHJo
Ziel des Passivhaus-Standards, der vom Passivhaus Institut in Darmstadt definiert wurde, ist
es, ein Gebäude zu planen, das derart wenig Energie für die Heizung benötigt, dass man auf
eine konventionelle Heizungsanlage verzichten kann.
Um diesen Standard messbar zu machen, wurden folgende Werte festgelegt, die ein
Gebäude erfüllen muss, um als Passivhaus bezeichnet zu werden:


Jährlicher Heizwärmebedarf in Bezug auf die Wohnfläche von maximal 15 kWh/m²a
oder Begrenzung der Heizlast auf ≤ 10 W/m²
Gesamter Primärenergiebedarf von maximal 120 kWh/m²a
3.1. Passivhaus-Komponenten
Vor allem geht es darum, Gebäude mit einer hohen Behaglichkeit zu erstellen und zudem ein
wirtschaftlich sinnvolles und zukunftsfähiges Gebäudekonzept zu erstellen. Die Techniken
zum Erreichen dieser Ziele werden in den Kapiteln dieses Lernfelds zusammengestellt und
umfassen insbesondere folgende Aspekte:

Sinnvolle städtebauliche Einbindung des Gebäudes mit günstiger solarorientierter
Lage und Ausrichtung auf dem Grundstück

Wahl einer sinnvollen Gebäudegeometrie und optimierte Anordnung und Orientierung
der Räume

Gebäudehülle mit hochwertiger Dämmung der opaken Bauteile und einem U-Wert
≤ 0,15 W/m²K für die Bauteile
6

Fenster mit hochwertiger Dreischeibenverglasung und gedämmten Rahmen mit
einem Uw-Wert ≤ 0,80 W/m²K

Sommerlicher Wärmeschutz mit einer geringen Übertemperaturhäufigkeit von unter
10 % im Sommer

Minimierung der Wärmebrücken

Luftdichtheit der Gebäudehülle mit einem n50-Wert ≤ 0,6 1/h

Lüftungsanlage als Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung und einem
Wärmebereitstellungsgrad von mindestens 75 %. Die Heizung kann bei einem
Passivhaus über diese Lüftungsanlage erfolgen. Alternativ kann das Heizsystem
aufgrund der niedrigen Heizlast sehr kostengünstig ausgeführt werden.

Die energetische Berechnung erfolgt mit dem Passivhaus Projektierungs Paket, um
ein reproduzierbares Ergebnis für den Gebäudebetrieb zu erzielen.
3.2. Wichtige Aspekte der Passivhaus-Planung
Die wichtigsten Planungsparameter für ein Passivhaus in der Praxis sind:
1. Die sehr starke Dämmschicht für die gesamte Gebäudehülle
2. Angemessen große Fensteröffnungen in der Südfassade, nach Osten und Westen
aus Gründen des sommerlichen Wärmeschutzes eher zurückhaltende Fenstergrößen
3. Nordseitig kleine Fenster mit Wärmeschutz-Verglasung oder gar keine Fenster
4. Die Gebäudehülle ist absolut luftdicht ausgeführt
5. Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz, wie z. B. Verschattung der Fenster
6. Massive Materialien wirken im Sommer günstig für die tägliche Wärme-Amplitude
7. Die Dämmschicht wird (nach Möglichkeit) überhaupt nicht durchstoßen und wird im
Idealfall wärmebrückenfrei rund um das Gebäude gezogen
8. Lüftungsanlage als Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung und hohem Komfort
für die BewohnerInnen
Abbildung 2: Passivhaus mit Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung (Quelle: Schulze Darup)
7
Diese „Fundamente“ des Passivhaus-Standards werden im Folgenden genauer analysiert
und dargestellt. Für die ausführenden PlanerInnen und ArchitektInnen bietet sich ein
umfassendes Instrumentarium, um die „Gesamtperformance“ ihres Passivhaus-Entwurfs zu
optimieren. Das bedeutet, mit kreativen Entwurfsansätzen und möglichst geringem
Investitionsaufwand ein rundum gutes Ergebnis in Bezug auf Gestaltung, Wohnkomfort und
den Energiebedarf zu erreichen. Zudem stellt das Passivhaus die sinnvolle Grundlage zum
Einsatz erneuerbarer Energien und zum Erreichen des Plus-Energie-Standards dar.
3.3. Behaglichkeit und Komfort
Passivhäuser zeichnen sich vor allem durch hohe Behaglichkeit und Komfort aus. Hoch
wärmegedämmte Außenbauteile erfüllen die bauphysikalische Anforderung einer hohen
inneren Oberflächentemperatur, die nahe an der Raumlufttemperatur liegt.
Tauwasserniederschlag und mithin Schimmelprobleme treten bei solchen Konstruktionen
nicht auf. Insbesondere für die Fenster mit einem U-Wert unterhalb 0,8 W/m²K gilt, dass
hervorragende Behaglichkeitskriterien gegeben sind, ohne durch Heizflächen einen
Ausgleich schaffen zu müssen.
Strahlungs-Asymmetrien werden in Passivhäusern auf ein sehr komfortables Maß minimiert.
Als Folge der geringen Thermik und der minimalen Heizlast liegen auftretende
Luftgeschwindigkeiten deutlich unter der Anforderungsschwelle von 0,15 m/s, in den meisten
Bereichen unter 0,05 m/s. Die Lüftungsanlage erzeugt nur in sehr kleinen Einblasbereichen
eine erhöhte Luftgeschwindigkeit, die bei richtiger Planung aufgrund der geringen
stündlichen Luftmengen keinerlei Zugempfinden aufkommen lässt.
Sehr wesentlich für das Wohlbefinden ist die ständig erneuerte Frischluft. Dies hat nicht nur
Vorteile für die Raumluftqualität. Es stellt sich auch eine kontinuierlich angemessene
Raumluftfeuchte ein, da eine ständige Abfuhr der anfallenden (Wohn-)Feuchte im Gebäude
sichergestellt ist. Aufgrund des relativ geringen erforderlichen Luftwechsels von etwa 30 m³/h
pro Person fällt bei richtiger Planung an kalten Tagen die Raumluftfeuchte dennoch nicht in
zu trockene Bereiche.
Diese Planungsfaktoren führen zu Wohlbefinden und besten hygienischen und
gesundheitlichen Raumklimabedingungen. Dies schlägt sich nicht nur beim Wohnen in
positiven Kommentaren der BewohnerInnen nieder – gerade bei gewerblichen Objekten ist
eine Betrachtung dieser „weichen“ Komfortfaktoren sinnvoll: Durch gute Arbeitsbedingungen
aufgrund der hohen bauphysikalischen Behaglichkeit mit der Folge eines niedrigeren
Krankenstandes amortisieren sich nicht nur die geringen Mehrinvestitionen sehr schnell.
Obendrein stimuliert ein komfortables Arbeitsumfeld ein positives Arbeitsklima.
8
3.4. Planungskriterien
Schauen Sie nach auf YouTube!
Interview mit Ing. Günter Lang zum Thema
„Was zeichnet ein Passivhaus aus?“
Dauer: 1:23 min.
Quelle:
http://www.youtube.com/watch?v=ytEuw5UvjIU
Einige Kriterien, die sich auf die bereits dargestellten Komponenten der Passivhaus-Planung
beziehen und den Energiebedarf des Gebäudes wesentlich beeinflussen können, werden in
folgender Auflistung vorgestellt:
Planungskriterium
Wichtige Stichworte
Grundstücks- und
Gebäudeausrichtung
Südlage und südseitige
Ausrichtung; Vermeiden von
Verschattung
Erreichen eines möglichst
günstigen A/V-Verhältnisses;
günstige Gebäudegeometrie,
angemessene Gebäudetiefe
Solare Gewinne, Überhitzung
Raumtiefe, natürliche Belichtung,
Schallschutz
Natürlich / konstruktiv
Wärmebrückenfreiheit
Einfache Anschlusslösungen,
wenige Bauteilübergänge,
Detailplanung
Kompaktheit
Fensterausrichtung
Raumaufteilung
Sonnenschutz
Bauteil-Konstruktion
Luftdichtheit
Tabelle 1: Planungskriterien für Passivhäuser (Quelle: GrAT)
Diese Kriterien können und sollten als einflussnehmende Faktoren in der Planungsphase
des Passivhauses möglichst intensiv genutzt werden, um
a) die baulichen Maßnahmen möglichst wirtschaftlich durchführen zu können,
b) den Komfort für die Nutzer des Gebäudes möglichst hoch zu gestalten,
c) den Heizenergieverbrauch des Gebäudes dauerhaft niedrig zu halten.
9
3.5. Zum Üben …
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 3: Was ist denn eigentlich passiv am Passivhaus? Und warum ist das so
erstrebenswert?
Aufgabe 4: Nennen Sie die wichtigsten Eigenschaften eines Passivhauses.
Aufgabe 5: Nennen Sie die wichtigsten Planungskriterien für ein Passivhaus.
10
4. Was versteht man unter „Integraler Planung“?
Um ein möglichst gutes Ergebnis in der Ausführung eines Passivhauses zu erzielen, sollten
die planenden ArchitektInnen zu Anfang der Vorentwurfsphase überprüfen, für welche
Leistungen sie selbst qualifiziert sind und welche Aufgaben durch FachplanerInnen
eingebracht werden müssen. Während bei einem Einfamilienhaus in den meisten Fällen nur
für geringe Leistungsspektren externe Leistungen einbezogen werden, kann sich bei
komplexen Bauvorhaben die Notwendigkeit für ein sehr umfangreiches Team aus
interdisziplinären PlanerInnen ergeben.
4.1. Interdisziplinäres Planungsteam
Die Einbindung der Fachleute muss zu Beginn des Planungsprozesses in Abstimmung mit
dem Bauherrn/der Bauherrin erfolgen. Ein gezielt ausgewähltes Planungsteam, das alle
beteiligten FachplanerInnen und IngenieurInnen umfasst, bringt viele Vorteile. Bei dieser Art
von Planung spricht man von einer integralen Planung, quasi einem „runden Tisch“, an
dem alle Planungsschritte mit allen ExpertInnen besprochen und entschieden werden
können.
Bei der Auswahl sollte einerseits bedacht werden, dass alle Kompetenzen verfügbar sind,
auf der anderen Seite aber die Anzahl der Beteiligten möglichst niedrig gehalten wird. Vor
allem muss sich das gesamte Team auf die gemeinsame Zielstellung einlassen und sollte
bereits Erfahrungen im Bau von Passivhäusern besitzen.
4.2. Qualitätskontrollplan
Ein integrales Planungsteam benötigt vor allem eine klare Struktur für die Zusammenarbeit
und Arbeitsteilung. Dafür sind „Fahrpläne“ mit genau definierten Zwischenschritten sinnvoll,
die einerseits die Pflichtleistungen festlegen (baubehördliche Vorgaben,
NutzerInnenwünsche, Einschränkungen durch das Budget etc.) und die andererseits auch
die speziellen Ziele des Konzepts (Heizungs- und Lüftungskonzept, Energiebereitstellung,
Fensterlösungen etc.) berücksichtigen.
Mithilfe sogenannter Qualitätskontrollpläne können diese einzelnen Anforderungen und
Ziele für das Team übersichtlich dargestellt und überprüft werden.
11
Nummer Wichtige Stichworte
Verantwortlich
1.
Maximaler jährlicher Energieverbrauch
Gesamtes Team
1.1
Heizwärmebedarf < 15 kWh/m²a
Gesamtes Team
1.1 a)
Kompakte Gebäudeform, keine zu großen
Fensterflächen (v.a. an Nordseite)
ArchitektIn
1.1 b)
Einteilung in thermische Zonen (bzgl. Auslegung des
Heizsystems)
ArchitektIn /
InstallateurIn
1.1 c)
Gut isolierte und luftdichte Gebäudehülle, U-Werte
< 0,15 W/m²K, minimierte Wärmebrücken, Luftdichtheit
n50 < 0,6 1/h
ArchitektIn /
BauphysikerIn
1.4
Gebäuderegelung
Gesamtes Team
1.4.1
Rahmenbedingungen: 12h belegt / 5 Tage die Woche /
52 Wochen im Jahr
GebäudetechnikProjektantIn
1.4.2
Regelkonzept
GebäudetechnikProjektantIn
1.5
Klimatisierung nicht erforderlich
Gesamtes Team
1.5 a)
Effiziente temporäre Verschattung, g-Wert < 0,2
ArchitektIn
Tabelle 2: Beispiel für einen Qualitätskontrollplan (Quelle: klima-aktiv IED Leitfaden)
Mit einem Planungsteam, das aus einer gezielten Auswahl von ExpertInnen verschiedener
Fachrichtungen besteht, können sämtliche einflussnehmenden Planungskriterien effektiv
analysiert und optimal umgesetzt werden.
4.3. Zum Üben …
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 6: Was versteht man unter „integraler Planung“, und wie kann eine
Qualitätssicherung gewährleistet werden?
12
5. Wie beeinflussen das Grundstück, dessen Lage und die
Gebäudeausrichtung den Gebäudeenergiebedarf?
Jedes Gebäude steht auf einem Grundstück, welches möglicherweise eine Neigung aufweist
und Vorgaben für die Ausrichtung des Baukörpers aufweist. In Alpentälern ist sehr deutlich
erkennbar, dass auf Südhängen wesentlich mehr gebaut wurde als auf Nordhängen. Grund
für das häufigere Bauen am Südhang ist, dass der Sonnenverlauf von Ost über Süd nach
West geht und die Südseite eines Gebäudes länger von der Sonne angestrahlt wird.
5.1. Lage auf dem Grundstück und Ausrichtung
In unserer Klimazone, dem gemäßigten Klima, ist die Herausforderung für PlanerInnen, das
Gebäude so auszurichten, dass es möglichst viel an Sonnenenergie einfängt und speichert,
um mit dieser passiven Solarnutzung einen bedeutenden Teil der Heizwärme bereitzustellen
und ein angenehmes Raumklima zu gewährleisten. In wärmeren Klimazonen müssen
aufgrund der klimatischen Bedingungen andere Planungskriterien berücksichtigt werden.
Was sollte also in jedem Fall bezüglich der Gebäudelage und -ausrichtung beachtet werden?



Besondere Lage des Grundstücks auf Hügelkuppe, in Talsohle mit den daraus
resultierenden topografischen Anforderungen
Verlauf des Sonnenstands in Sommer und Winter auf dem Grundstück und
Ausrichtung des Gebäudes wenn möglich in südlicher Richtung
Einschränkungen durch bereits gegebene Verschattungen durch Bäume, Gebäude,
topographische Gegebenheiten etc. mittels eines optimierten Entwurfs minimieren
Berücksichtigt man diese Punkte in Bezug auf die Gebäudeausrichtung und -platzierung auf
dem Grundstück, können bereits wichtige Einsparungspotenziale genutzt werden, die der
Energiebilanz kostenlos zugutekommen.
5.2. Städtebauliche Anforderungen
Im Allgemeinen sind es besonders die städtebaulichen Festsetzungen, die für die
Ausrichtung und Positionierung sowie für die Gebäudeform Grenzen beinhalten. Die
Festsetzungen der Bebauungspläne wie Baugrenzen und Baufelder, Ausrichtung des
Baukörpers und Festlegungen zur Gebäudeform können starke Einschränkungen für einen
energetisch sinnvollen Entwurf beinhalten.
Grundsätzlich müssen beim Entwurf diese städtebaulichen Anforderungen sinnvoll
einbezogen und mit der Planung das Stadtbild bzw. im ländlichen Bereich das
Landschaftsbild positiv gestaltet werden. Dennoch gibt es nicht selten Einschränkungen im
Bebauungsplan, bei denen es sich lohnt, sie zu hinterfragen und mit den zuständigen
Amtsstellen Optimierungen herbeizuführen. Wenn dies auf konstruktive Weise geschieht, ist
oft eine große Offenheit zur Änderung der Festsetzungen gegeben und es werden
gemeinsam gestalterisch und energetisch sinnvolle Lösungen gefunden.
13
5.3. Windbelastung
Windige Standorte haben in der kalten Jahreszeit eine negative Auswirkung auf die
erforderliche Heizenergie, da das Gebäude durch die vorbeiströmende kalte Luft schneller
auskühlt als an einem windgeschützten Standort. Der Unterschied ist für Standardgebäude
beträchtlich, aber auch für Passivhäuser kann ein Mehrverbrauch von 2–3 kWh/m²a gegeben
sein.
In windreichen Gegenden kann durch einen (natürlichen oder gebauten) Windschutz die
Luftströmung deutlich verringert und damit Heizenergie eingespart werden. Allerdings muss
dabei berücksichtigt werden, dass solch ein baulicher Aufwand möglicherweise deutlich
höher ist als eine einfache bauliche Lösung durch eine verbesserte Luftdichtheit des
Gebäudes. Eine einigermaßen dichte Bepflanzung auf der windzugewandten Seite weist
einen ähnlichen Effekt auf wie die Verbesserung des n50-Wertes von 0,6 auf 0,4 1/h.
Abbildung 3: Windbarriere durch natürlichen Baum- und Strauchbestand (Quelle: Stefan Prokupek,
GrAT)
5.4. Zum Üben …
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 7: In welcher Weise beeinflussen der Standort und die Gebäudeausrichtung den
Energiebedarf eines Gebäudes?
Aufgabe 8: Analysieren Sie die Lage und Ausrichtung eines ausgewählten Gebäudes (z. B.
Ihres Wohnhauses) und zeichnen Sie den Sonnenverlauf auf. Diskutieren Sie die IstSituation und zeigen Sie Verbesserungsvorschläge auf.
14
6. Welche Form ist besonders günstig für ein Passivhaus?
Neben der optimalen südseitigen Ausrichtung des Gebäudes muss auch die Gebäudeform
berücksichtigt werden. Je weniger Oberfläche von der Sonne beschienen wird, desto
schlechter ist der solare Ertrag des Gebäudes, also die Heizenergiemenge, die man durch
Sonneneinstrahlung gewinnt.
Neben der optimalen südseitigen Ausrichtung des Gebäudes hat auch die Gebäudeform
Auswirkungen auf den Energiebedarf.
6.1. A/V-Verhältnis
Das Flächen-Volumen-Verhältnis (abgekürzt A/V-Verhältnis) hat einen wichtigen Einfluss auf
den Energiebedarf eines Gebäudes. Das A/V-Verhältnis gibt an, wie viel Fläche A (Wand-,
Decken-, Dach- und Fensterfläche) im Verhältnis zum Gebäudevolumen V und mithin zur
dabei erzielten Wohnfläche erreicht wird. Je größer im Verhältnis die Oberfläche ausfällt,
also je höher der Wert für A/V ist, umso höher ist der Heizenergiebedarf pro m² Wohn-/
Nutzfläche bei gleichen Effizienzmaßnahmen.
6.2. Kompaktheit
Beim A/V-Verhältnis spricht man auch von der „Kompaktheit“ eines Gebäudes. Baukörper
mit einfacher geometrischer Form, z. B. Quader oder Würfel, haben weniger Fläche im
Vergleich zum Volumen und weisen daher ein günstigeres A/V-Verhältnis auf als solche mit
vielen Vorsprüngen, Erkern und Gaupen. Die Kugelform ermöglicht ein optimales A/VVerhältnis. Das ist der Grund dafür, dass diese Form z. B. bei den halbkugelförmigen Iglus
der Inuit genutzt wird. Allerdings macht es wenig Sinn, diese gebäudegeometrische
Idealform mit unseren Techniken zu bauen, da der konstruktive Aufwand deutlich erhöht ist.
Einfacher und kostengünstiger sind andere Maßnahmen wie z. B. eine geringfügige
Verbesserung der Dämmdicke.
Größere Gebäude weisen ebenfalls eines geringeres und mithin günstigeres A/V-Verhältnis
auf als kleinere Gebäude. Für Einfamilienhäuser liegen typische A/V-Werte zwischen 0,8 und
1,0, große Bauten erreichen niedrige Werte von bis zu 0,2. Für Passivhäuser sollten die
Werte für Einfamilienhäuser unter 0,8 liegen. Ein höheres A/V-Verhältnis muss durch unnötig
hohe Dämmdicken ausgeglichen werden, um den geforderten Heizenergiekennwert von
15 kWh/m²a zu erreichen.
Die folgenden Skizzen zeigen unterschiedliche (Gebäude-)Formen und die jeweilige
„Kompaktheit“ in Bezug auf das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen (A/V-Verhältnis).
15
Abbildung 4: links: Kugelform (< 0,3); Mitte: Würfel (ca. 0,5), rechts: großer Oberflächenanteil (> 0,8)
(Quelle: Stefan Prokupek, GrAT)
Faustregel: 10 % mehr Gebäudeumfang erfordern 2 cm mehr Dämmung, 20 % mehr
Gebäudeumfang erfordern 4 cm mehr Dämmung.
Abbildung 5: S-HOUSE Böheimkirchen (Quelle: GrAT)
Das S-HOUSE in Niederösterreich liegt auf einem Grundstück mit leicht nach Süden und
nach Osten abfallendem Gelände. Das Gebäude ist mit der Längsseite nach Süden
ausgerichtet. Im Querschnitt ist es annähernd quadratisch. Der Bruttorauminhalt (umbauter
Raum) beträgt ca. 1.200 m³. Durch die einfache Formgebung sowie das große umbaute
Volumen erreicht das S-HOUSE einen für den Passivhaus-Standard geeigneten A/V-Wert
von 0,6.
6.3. Auswirkung der Form auf die solaren Gewinne
Neben der Optimierung des A/V-Verhältnisses gilt es beim Entwurf eine Lösung zu finden,
die zu einer günstigen solaren Nutzung führt. So kann ein Baukörper mit eher geringer
16
Gebäudetiefe durchaus einen Vorteil hinsichtlich des Gesamtkonzepts bieten, wenn alle
relevanten Aufenthaltsräume direkt nach Süden ausgerichtet werden. Ein Vergleich mit
einem Gebäude gleicher Kubatur und günstigerem A/V-Verhältnis hängt dann davon ab, wie
die Fenster orientiert werden können. Das gilt sowohl für den Wohnungsbau als auch für
Gewerbebauten wie z. B. bei Bürogebäuden. Besonders dort stellt die Beleuchtung eine
weitere wichtige Kenngröße dar, die einen starken Einfluss auf die Primärenergiebilanz
haben kann.
6.4. Wie sollten die Räume in einem Passivhaus angeordnet sein?
Durch die Anordnung der Räume können energetische Optimierungen erzielt werden. Diese
Aspekte müssen neben allen anderen Entwurfsanforderungen integral in den
Planungsprozess einbezogen werden. Folgende Punkte können dabei von Bedeutung sein:





Ausrichtung: Aufenthaltsräume sollten möglichst auf der Südseite positioniert
werden, um direkte passive Solargewinne nutzen zu können.
Zonierung: Da die Temperatur innerhalb der thermischen Hülle sehr ausgewogen ist,
können in Passivhäusern keine großen Temperaturunterschiede erzielt werden. Wird
die Restheizwärme jedoch gezielt in einen Raum geführt, z. B. am frühen Abend in
das Wohnzimmer, stellt sich für einige Stunden eine erhöhte Temperatur ein, die sich
während der folgenden Nacht zum Teil auf das Gesamtgebäude überträgt. Auf
diesem Weg kann in abgetrennten Schlafzimmern auch in Passivhäusern eine
Temperatur von 18 bis 19 °C gehalten werden, während im Wohnbereich 20 bis
21 °C herrschen.
Belichtung: Durch die gezielte Anordnung von Räumen zur gewünschten
Himmelsrichtung können tageszeitliche Nutzungen mit Sonnenlicht begünstigt
werden. Wichtig dafür ist eine sinnvolle Ausbildung der Fenster mit möglichst hohem
Einstrahlwinkel, d. h. die Fenster sollten möglichst bis unter die Decke reichen.
Belüftung: Eine sinnvolle Zuordnung von Zulufträumen, Überströmbereichen und
Ablufträumen führt zu einer sinnvollen Lüftungsauslegung mit möglichst geringen
Luftvolumina.
Belichtung von innenliegenden Räumen: Verglaste Trennwände oder Fenster zu
innenliegenden Räumen mit geringem Lichtbedarf, wie z. B. Nebenräumen oder
Fluren, ermöglichen direkte Beleuchtung von Bereichen, die sonst ausschließlich mit
Kunstlicht beleuchtet werden können.
17
Abbildung 6: S-HOUSE – Innenverglasung (Quelle: GrAT)
Verglaste Innenwände in der Nord-Süd-Achse eines Gebäudes lassen das natürliche
Tageslicht weit ins Gebäudeinnere herein. Das Foto zeigt das Obergeschoß des S-HOUSE
in Böheimkirchen, wo dieses Prinzip umgesetzt wurde.
6.5. Zum Üben ...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 9: Welche Gebäudeformen sind für ein Passivhaus besonders geeignet? Kann
durch die Gebäudeform die Dämmstärke beeinflusst werden, und wenn ja, wie?
Aufgabe 10: Berechnen Sie das A/V-Verhältnis verschiedener einfacher Gebäudeformen und
vergleichen Sie es mit den angeführten Werten eines Quaders, eines Würfels und einer
Kugel.
Aufgabe 11: Berechnen Sie den Umfang verschiedener Grundrisse und geben Sie an, wie
viel cm mehr an Dämmung zur Erreichung derselben Heizenergiekennzahl im Vergleich zu
einem quadratischen oder rechteckigen Grundriss erforderlich sind.
Aufgabe 12: Zählen Sie die wichtigsten Aspekte auf, die bei der Planung der Raumaufteilung
in einem Passivhaus beachtet werden müssen.
18
7. Gebäudehülle
Die Qualitätsanforderung erfordert für Passivhäuser einen U-Wert für opake (nichtlichtdurchlässige) Bauteile von U ≤ 0,15 W/m²K. Die gute Wärmedämmung ist
Grundvoraussetzung für wirtschaftliche energieeffiziente Gebäude. Eine Prämisse für die
Planung dieser Bauteile liegt darin, die erhöhte Dämmdicke möglichst ohne zusätzlichen
konstruktiven Aufwand zu implementieren. Die erhöhte Dämmung allein ist in nahezu allen
Fällen hoch wirtschaftlich, selbst bei recht hohen Dämmdicken. Die Kosten für eine
eingesparte Kilowattstunde durch erhöhte Dämmstandards liegen somit bis weit hinein in
den Passivhaus-Standard bei 0,01 bis 0,05 €/kWh und damit deutlich unterhalb der aktuellen
und vor allem zukünftigen Energiegestehungskosten – egal ob auf fossiler oder erneuerbarer
Basis bereitgestellt.
Darüber hinaus ist der gute Wärmeschutz Grundvoraussetzung für eine hohe Behaglichkeit.
7.1. Wand
Die Wahl des Wandsystems hat hohe Auswirkungen auf die energetische Qualität und die
Kosten eines Gebäudes. Zudem steht eine hohe Auswahl an Ausführungsvarianten zur
Verfügung. Außenwandkonstruktionen in Passivhaus-Qualität lassen sich in nahezu allen
Konstruktionsformen erstellen:


Außenwände aus Holzkonstruktionen
o Holzständer- und Holzrahmenbau
o Holzmassivbau mit außenliegender Dämmung
Außenwände aus Massivbaustoffen
o Außenwandkonstruktionen mit Wärmedämmverbundsystem
o Außenwandkonstruktionen mit Vorhangfassade
o Einschalige Außenwandkonstruktionen
o Zweischalige Außenwandkonstruktionen
Eine detaillierte Beschreibung zur Ausführung dieser Konstruktionen befindet sich im
Lernfeld „Dämm- und Fassadensysteme“ auf www.e-genius.at.
7.2. Dach
Im Dachbereich ist es im Allgemeinen besonders einfach, einen hervorragenden
Wärmeschutz zu realisieren.
Bei Holzkonstruktionen sollten die Sparren- bzw. Trägerhöhen mit einem schlanken und
hohen Profil gewählt werden, sodass ein hoher Querschnitt für die Dämmung mit 30 bis über
40 cm Höhe gegeben ist. Das erzeugt etwas höhere Kosten bei diesen Profilen, kann in den
meisten Fällen jedoch dadurch kompensiert werden, dass durch die hohe statische
Wirksamkeit dieser Tragbalken an Zwischenauflagern gespart werden kann. Das führt oft zu
Vereinfachungen, weil insbesondere Anschlussdetails von Pfetten etc. eher aufwendig
auszuführen sind.
19
Bei Flachdächern gilt sinngemäß das Gleiche: Der erhöhte Dämmaufbau schlägt nur mit
eher geringen Mehrinvestitionen zu Buche, sodass insbesondere im Dachbereich sehr
wirtschaftliche Lösungen mit hervorragenden U-Werten realisierbar sind.
7.3. Bodenplatte und Kellerdecke
Die Dämmung der Bodenplatte bzw. Kellerdecke kann verhältnismäßig aufwendig sein,
sodass bereits in der Vorentwurfsplanung eine möglichst einfache Lösung für die Ausführung
der thermischen Gebäudehülle nach unten gesucht werden sollte. Dabei ist zu bedenken,
dass der Wärmeverlust nach unten mit einem Beiwert von 0,6 bis hinunter zu Werten um 0,2
bei sehr großflächigen Gebäuden gegeben ist. Entsprechend kann die Wärmedämmung
konfiguriert werden.
Konstruktiv am einfachsten auszuführen ist eine hochwärmegedämmte Bodenplatte.
Idealtypisch ist eine tragende Bodenplatte, die vollflächig auf der gesamten Dämmlage liegt,
die am Rand mit vollem Dämmquerschnitt in die Wanddämmung übergeht. Da diese
Dämmung aufgrund der Feuchtebelastung als Perimeterdämmung ausgeführt und sie zudem
für erhöhte Druckbelastungen geeignet sein muss, ist sie im Allgemeinen eher teurer.
Deshalb kann als Alternative eine Splittung der Dämmung unterhalb und oberhalb der
Bodenplatte als Dämmlage unter dem Estrich ausgeführt werden. Bei der letztgenannten
Lösung sind allerdings die Wärmebrücken der aufgehenden Kellerwände bei der Planung zu
beachten.
Kellerdecken können sowohl unterhalb der Kellerdecke als auch oberhalb gedämmt werden.
Beim Neubau ist die Dämmlage auf der Kellerdecke unter dem Estrich in den meisten Fällen
die kostengünstigere Lösung. Wie bei der Bodenplattenlösung sind dabei die aufgehenden
Wände hinsichtlich ihrer Wärmebrückenwirkung besonders genau zu beachten.
7.4. Zum Üben ...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 13: Welche Dämmstärken können beim Dach eines Passivhauses angestrebt
werden?
Aufgabe 14: Was ist zu beachten, wenn eine Bodenplatte oder eine Kellerdecke von oben
gedämmt wird?
20
8. Fenster im Passivhaus – wie dimensioniere ich richtig?
Fenster lassen Licht und Sonnenwärme ins Haus. Beim Passivhaus mit seiner hohen
Effizienz liegt der wesentliche Effekt in der „passiven“ Nutzung der solaren Gewinne. Dieser
Vorgang der Energiegewinnung funktioniert nach dem Glashausprinzip.
Der jährliche Wärmeeintrag liegt bei 10 bis zu 20 kWh/m²a, bezogen auf die beheizte Fläche
des Gebäudes. Das heißt, die solaren Gewinne liegen bei gut geplanten und ausgerichteten
Gebäuden höher als die erforderliche Restheizwärme von 15 kWh/m²a.
Von Vorteil ist ein möglichst hoher Energiedurchlassgrad. Dies gilt vor allem für die
Südfenster, bei denen ein Wert von g ≥ 0,5 bis 0,6 anzustreben ist.
Grundsätzlich stellen die Fenster – auch im Passivhaus – das thermisch schwächste Bauteil
dar. Deshalb ist es wichtig, bei der Planung sehr genau zu analysieren, welche Fenstergröße
und -positionierung am optimalsten wirkt. Das lässt sich mit dem Passivhaus Projektierungs
Paket hervorragend berechnen. Nahezu alle Hersteller bieten Fenster mit PassivhausQualität an, ein großer Anteil dieser Fenster ist vom Passivhaus Institut zertifiziert.
Folgende Aspekte sind bei den Fenstern zu beachten:






Verglasung mit Ug ≤ 0,7 W/m²K
Wärmebrückenminimierter Randverbund der Verglasung mit einem thermisch
optimierten Abstandshalter aus Kunststoff oder Edelstahl (mit einer sehr geringen
Wandstärke unter 0,2 mm) und einem daraus resultierenden Verlustkoeffizienten Ψg
im Bereich von ≤ 0,035 W/mK
Rahmenausführung mit einem möglichst niedrigen Fensterrandverbundkoeffizienten
ΨF
Hoher Glaseinstand des Randverbundes in den Rahmen
Wärmebrückenreduzierung beim Einbau durch hohe Rahmenüberdeckung mit
Dämmung
Der resultierende UW-Wert soll unter 0,8 W/m²K liegen, im eingebauten Zustand unter
0,85 W/m²K.
Fensterrahmen und Verglasungen werden sich in den nächsten Jahren weiter verbessern.
Es gibt Dreischeibenverglasungen mit jeweils 2 mm dünnen Gläsern und einer Gesamtdicke
von 18 mm. Vakuumverglasungen sind noch teuer, werden aber in absehbarer Zeit auf den
Markt kommen. Passivhausfenster mit sehr schlanken Profilansichten führen zu einer
vergrößerten Glasfläche mit daraus resultierenden erhöhten Solarerträgen in Verbindung mit
verbesserten Uw-Werten zwischen 0,5 und 0,6 W/m²K.
21
Faustregel: Die Fensterqualität und der Fensteranteil haben einen wesentlichen Einfluss auf
die energetische Qualität: Passivhausfenster auf der Südseite mit hochwertiger 3-fachWärmeschutzverglasung führen bei zunehmender Verglasungsfläche zu einem sinkenden
Heizwärmebedarf. Ideal sind Fensterflächenanteile auf der Südseite zwischen 20 und 60
Prozent der Fassadenfläche. Wird die Fläche zu hoch, ergeben sich hohe Belastungen für
den sommerlichen Wärmeschutz. Zudem sind Fensterflächenanteile kostenintensiver als die
Ausführung einer opaken Fassade, sodass Gebäude mit hohen Fensterflächen eher
kostenintensiver sind.
Abbildung 7: Vergleich 3-fach Wärmeschutzverglasung mit 2-fach Isolierverglasung (Quelle: GrAT
nach Inhalten des Passivhaus Instituts Darmstadt)
22
Abbildung 8: Glasfassade des S-HOUSE (Quelle: GrAT)
Die Südseite des S-HOUSE wurde als großflächige Glasfassade ausgeführt.
8.1. Zum Üben ...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 15: Beschreiben Sie die unterschiedlichen Auswirkungen auf den Heizwärmebedarf,
die eine südseitige Verglasung eines Passivhauses mit 3-fach-Wärmeschutzgläsern und
a) 15 % Fensteranteil oder b) 100 % Fensteranteil hat.
Aufgabe 16: Wie würden Sie argumentieren, wenn ein/-e AuftraggeberIn wünscht, das
Gebäude auf der Süd-, Ost- und Westseite vollständig zu verglasen?
23
9. Sommerlicher Wärmeschutz und Verschattungssysteme
Die Sonne liefert in unseren Breiten bis zu 1.000 W pro m2. Im Winter benötigt das
Passivhaus eine Heizwärmeleistung von < 10 W/m2. Die Einstrahlungsleistung ist also bei
entsprechenden Fensterdimensionierungen beträchtlich größer als die benötigte
Heizleistung. Grundsätzlich verhalten sich Passivhäuser hinsichtlich des sommerlichen
Wärmeschutzes günstiger als schlecht gedämmte Gebäude. Eine thermisch ungünstige
Gebäudehülle ist nicht nur ungünstig für den Winter, sondern lässt auch im Sommer einen
Teil der Wärme ins Haus. Besonders gut zu beobachten ist dies bei schlecht gedämmten
Dachgeschoßen, z. B. in Einfamilienhäusern.
9.1. Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes
Die Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes lassen sich folgendermaßen
zusammenfassen:




Entwurfskonzept mit angemessenen Fenstergrößen; vor allem auf der Ost- und
Westseite sollten die Fensterflächen eher gering dimensioniert werden, weil die flach
stehende Sonne im Sommer die Räume auf diesen Seiten ansonsten sehr stark
aufheizt.
Hohe Masse des Gebäudes: Wirksam sind die Materialien der obersten 5 bis 10 cm
der begrenzenden Raumflächen.
Nachtlüftung: Senken der Raumlufttemperatur durch Nachtlüftung im Bereich eines
drei- bis über fünffachen Luftwechsels.
Verschattung gegenüber einstrahlender Sonne
9.2. Natürlicher Sonnenschutz
Während im Winter die Wärmeenergie der Sonne einen wichtigen Beitrag zur Abdeckung der
Heizlast liefert, ist ein besonders wichtiger Aspekt des sommerlichen Wärmeschutzes die
sinnvoll angebrachte Verschattung, um die Räume vor hohen Raumtemperaturen zu
schützen. Die planerische Aufgabe besteht daher darin, die Beschattung so zu gestalten,
dass im Winterhalbjahr die Sonnenstrahlen so weit und so lange wie möglich durch die
Glasflächen in das Gebäude gelangen und im Sommerhalbjahr daran gehindert werden.
Bei der Auswahl eines geeigneten Sonnenschutzes kann man die Natur bedingt einbinden.
Ein Laubbaum bietet in der warmen Jahreszeit durch seine Blätter Schatten. Im Herbst
verliert er sie und lässt einen Teil der Solarstrahlung durchscheinen. Dieser Effekt kann bei
bestehendem Baumbestand bzw. hinsichtlich einer langfristigen Betrachtung einbezogen
werden. Es ist allerdings zu bedenken, dass diese Art der Verschattung nur begrenzte
Einflussmöglichkeiten für die Nutzer beinhaltet. Zudem können Gebäude, die von einem
starken Baumbewuchs umgeben sind, durch eine starke Verschattung im Sommer dazu
neigen, so kühl zu bleiben, dass sie aufgrund der niedrigen Raumtemperatur eine erhöhte
Feuchtigkeit aufweisen.
24
Abbildung 9: links: sommerliche Verschattung durch Laubbaum; rechts: Nutzung der tiefstehenden
Wintersonne für Innenraumerwärmung durch fehlendes Laub (Quelle: Stefan Prokupek, GrAT)
Abbildung 10: S-HOUSE – natürliche Verschattung (Quelle: GrAT)
Die Bebauung im Südbereich um das S-HOUSE erfolgte unter Bedachtnahme und Schutz
der am Grundstück stehenden Bäume. Dadurch kann die natürliche Beschattung durch die
Laubbäume genutzt werden.
9.3. Kontruktiver Sonnenschutz
Konstruktive Verschattungen erfüllen mehrere Anforderungen:
a) Sie verhindern die Überhitzung des Innenraums durch direkte Sonneneinstrahlung.
b) Die Verschattung kann nach Tages- und Nutzungsrhythmus geregelt werden.
c) Sie kann eine indirekte Belichtung zur Aufhellung des Innenraums durch
lichtlenkende Elemente vor allem im oberen Bereich des Lamellensystems
ermöglichen.
25
Außenliegende Verschattungen wirken wesentlich effektiver als innen angebrachte
Varianten. Das liegt vor allem daran, dass Sonnenstrahlen bei innen angebrachter
Verschattung durch das Fensterglas treten können und danach zur Aufheizung des
Innenraums beitragen, egal ob dort (innenseitig) noch zusätzlich eine Verschattung
vorhanden ist.
Regelbare Verschattungssysteme sind fest installierten Lösungen grundsätzlich vorzuziehen.
Man unterscheidet insgesamt folgende Varianten der konstruktiven Verschattung:
1. Fixe Verschattung:
 Dachvorsprung
 Lamellen direkt vor Fenstern (vertikal/horizontal)
 Großflächige Vorhangfassade (Holz-/Metallgitter)
2. Bewegliche Verschattung:
 Jalousien (außen/innen)
 Jalousien zwischen den Fensterscheiben
 Markisen
 Steuerbare Fenstergläser
Abbildung 11: Beispiele für außenseitige konstruktive Verschattungen (Quelle: PHS 4.2 Folie 14)
9.4. Zum Üben ...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 17: Erklären Sie, warum ein guter Sonnenschutz bei jedem Gebäude wichtig ist.
Aufgabe 18: Beschreiben Sie die Problematik bei fehlendem konstruktiven Sonnenschutz.
Aufgabe 19: Kann man durch natürliche Sonnenschutzmaßnahmen ganz auf konstruktiven
Sonnenschutz verzichten? Wo liegen die Grenzen natürlicher Maßnahmen?
26
10. Was ist eine Wärmebrücke?
Diejenigen Bereiche der Gebäudehülle sind als Wärmebrücken zu betrachten, an denen
gegenüber der sonstigen Fläche erhöhte Transmissionswärmeverluste auftreten. Bei
mäßiger Detailausbildung liegt ihr Verlustanteil bei 10 bis 20 % – in ungünstigen Fällen bei
über 30 %.
Die Folgen von Wärmebrücken sind vor allem




ein erhöhter Bedarf an Heizenergie aufgrund der punktuellen Auskühlung,
eine verringerte Oberflächentemperatur der Wandinnenseite,
Kondensation (Tauwasserbildung) in diesem Bereich und
infolgedessen Schimmelbildung.
10.1. Erfassung der Wärmebrücken bei der energetischen Berechnung
Es ist eine Voraussetzung für die Passivhaus-Planung, Wärmebrücken zu erfassen und
Details in möglichst optimierter Form auszuführen. Dazu werden die Wärmebrücken in der
PHPP-Berechnung exakt bilanziert und in der Bilanzierung der Transmissionsverluste
einbezogen.
Bei der Heizwärmebedarfsberechnung werden alle wärmeübertragenden Flächen der
Gebäudehülle mit Außenmaßbezug berechnet. Wird ein Detailanschluss im Vergleich dazu
hinsichtlich des Wärmeverlustes betrachtet, ergibt sich als Differenzwert der
Wärmebrückenverlustkoeffizient (Ψ) längenbezogen in W/mK. Wird die Dämmung in voller
Dicke um eine Außenecke herumgeführt, ergibt sich aus dem geometrischen Vorteil ein
negativer Wert für Ψ. Optimierte Detaillösungen können deshalb für ein Gebäude zu einem
Bonus hinsichtlich der Wärmebrückensituation gegenüber dem aus den Flächen
berechneten Heizwärmebedarf führen.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass aus bauphysikalischer Sicht die Auswirkungen
ungünstiger Anschlussdetails bei schlecht gedämmten Gebäuden am gravierendsten sind,
während bei gut gedämmten Gebäuden die Folgen eher gering sind. Das liegt daran, dass
bei hohen Dämmdicken die Oberflächentemperatur auf der Innenseite der Bauteile höher
liegt. Dadurch entsteht zur Wärmebrücke hin ein Wärmestrom, der an der ungünstigsten
Stelle ebenfalls zu einer höheren – also günstigeren – Temperatur führt als bei einer
vergleichbaren Konstruktion mit geringerer Dämmung. Darin liegt auch die Begründung,
dass bei Passivhäusern kein Schimmel aufgrund dieses Effektes auftritt.
27
Abbildung 12: links: Vordach in massiver Ausführung mit vollflächiger Wärmebrücke; rechts:
wärmebrückenfreie Ausführung des Vordaches in leichter Stahlbauweise (Quelle: Manfred Büssem,
demozentrum-bau.de, Folien S. 25, 26)
10.2. Wärmebrückenarten
Man unterscheidet grundsätzlich zwischen mehreren Arten der Wärmebrücke:
1. Die sogenannte geometrische Wärmebrücke ergibt sich durch ein ungleichmäßiges
Verhältnis von Innen- zu Außenwandfläche (z. B. an der Hausaußenecke) in einem
ansonsten homogen ausgeführten Bauteil.
2. Die stoffbedingte Wärmebrücke entsteht bei der konstruktiven Anwendung
unterschiedlicher Materialien innerhalb einer Konstruktion. Ein einfaches Beispiel ist
der Einbau eines Brandriegels innerhalb eines Wärmedämmverbundsystems mit
abweichender Wärmeleitfähigkeit.
3. Konstruktive Wärmebrücken ergeben sich z. B. durch statische Anforderungen an
ein Bauteil, z. B. eine Stahlbetonstütze in einem einschaligen dämmenden
Mauerwerk.
Darüber hinaus ist zu beachten, dass Wärmebrücken im Wesentlichen längenbezogen an
Kanten, Anschlüssen und Übergängen auftreten. Ebenso können jedoch punktförmige
Schwachstellen, z. B. an Befestigungspunkten von Vordächern, Balkonen etc., gegeben
sein.
10.3. Planungs- und Baupraxis
Bereits in der Vorentwurfsphase sollten Planungslösungen angestrebt werden, die einfache
Anschlüsse und Wärmebrückendetails ermöglichen. Das gilt besonders für die erdberührten
Detailausbildungen.
In der Entwurfs- und Werkplanung müssen die Wärmebrückeneffekte berechnet und Details
gezeichnet werden, die möglichst geringe Wärmeverluste mit sich bringen und in der Praxis
einfach durchführbar sind.
Bei der Bauausführung muss von Anfang an eine Abstimmung zwischen Planenden und
Ausführenden erfolgen, um die geplanten Details stimmig in die gebaute Form zu bringen.
28
Dabei können Qualitätssicherungsmaßnahmen wie Infrarotthermografie hilfreich sein, um
den Erfolg der Maßnahme zu bestätigen bzw. Fehlstellen aufzudecken und nachzuarbeiten.
Abbildung 13: Thermografie eines Passivhauses (Quelle: Schulze Darup)
Abbildung 14: Fotografie des thermografierten Passivhauses (Quelle: Schulze Darup)
10.4. Planungshilfen – Wärmebrückenvermeidung
Zusammengefasst können folgende Regeln in der Planungsphase zur Verringerung des
Wärmebrückeneffekts dienen:



Vermeidungsregel: Wo möglich, die dämmende Hülle nicht durchbrechen.
Durchstoßungsregel: Wenn die Durchstoßung der Dämmschicht unvermeidbar ist,
so sollte der Wärmedurchgangswiderstand in der Dämmebene möglichst hoch sein.
Also z. B. Verwendung von dämmenden hochfesten Materialien, z. B. aus
verfestigten Dämmschäumen. Alternativ kann der Querschnitt so klein wie möglich
gehalten werden und in einem hochfesten, gering leitenden Material ausgeführt
werden, z. B. Edelstahlbefestigungen statt Aluminium.
Anschlussregel: Dämmlagen an Bauteilanschlüssen lückenlos ineinander
überführen – Anschluss in der vollen Fläche.
29
Punktuelle Wärmebrücken sind in der Regel weniger relevant als lineare
Wärmebrücken. Daher: Lineare Durchdringungen auf statisch notwendige
punktuelle Durchdringungen reduzieren.
Software zur Berechnung von Wärmebrücken
WaeBru – Berechnung von Temperaturverteilungen und Wärmeströmen in Bauteilen und
Baukonstruktionen
HEAT2 / HEAT3 / HEAT2R – Software zur Berechnung zwei- oder dreidimensionaler
Wärmebrücken
MatLab/SIMULINK – Simulationssoftware zur dynamischen Berechnung der
Gebäudeperformance
TRNSYS – instationäre Simulation von Anlagen und Gebäuden
10.5. Zum Üben ...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 20: Beschreiben Sie die besondere Problematik von Wärmebrücken in PassivhausKonstruktionen
Aufgabe 21: Erklären Sie, welche Arten von Wärmebrücken es gibt und wodurch sie sich
unterscheiden.
Aufgabe 22: Recherchieren und zeichnen Sie einen passivhaustauglichen Balkon-Anschluss
für ein massiv errichtetes Passivhaus (freie Wahl, ob Holz- oder Stahlkonstruktion).
30
11. Wie plane ich die „luftdichte Ebene“?
Die wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes muss dauerhaft
luftundurchlässig abgedichtet werden. Die Mindestanforderung an die Luftdichtheit von
Passivhäusern beträgt n50 ≤ 0,6 1/h. Das bedeutet, bei einer Druckdifferenz von 50 Pascal
dürfen pro Stunde nur 60 Prozent der Luft eines Gebäudes ausgetauscht werden.
11.1. Vorteile hoher Luftdichtheit
Eine luft- und winddichte Ausführung bewirkt für die NutzerInnen zahlreiche Vorteile:






Vermeidung von baukonstruktiven Schäden: Werden undichte Bauteile von innen
nach außen mit Luft durchströmt, kondensiert der Wasserdampf aufgrund der
Abkühlung in der Konstruktion und fällt im Bauteil in Tröpfchenform an mit der Folge
von Bauschäden.
Funktion der Wärmedämmung: Bei Durchströmung der Dämmschicht wird die
Wärmedämmfähigkeit der Konstruktion in der Praxis deutlich herabgesetzt.
Luftschallschutz: Jede Leckage verschlechtert den Luftschallschutz. Gute
Luftdichtheit ist daher Bestandteil des Schallschutzkonzepts.
Optimierte Lüftung: Bei Undichtheiten erfolgt der Luftaustausch durch Winddruck
oder Thermik, die sehr stark von der Wettersituation abhängig sind. Es stellen sich
genau dann überhöhte Luftwechsel ein, wenn sie nicht erwünscht sind: bei starkem
Wind und in sehr kalten Witterungsperioden. Während der üblichen austauscharmen
Witterung weisen fast alle standardmäßigen Neubauten unabhängig von ihrer
Dämmung und dem energetischen Standard nur einen Luftwechsel von etwa 0,10 1/h
auf. Eine Lüftung über Undichtheiten ist also bei weitem nicht ausreichend. Für den
sinnvollen Betrieb von Lüftungsanlagen muss das Gebäude luftdicht ausgeführt sein.
Thermischer Komfort: Durch Undichtheiten einströmende Kaltluft führt zu
Zugerscheinungen, Kaltluftseen mit der Folge von Fußkälte und zu einer
unangenehmen vertikalen Temperaturschichtung in den einzelnen Räumen sowie
dem gesamten Gebäude.
Verringerter Heizenergieverbrauch: Aus den beschriebenen Gründen führt die
Dichtheit eines Gebäudes zu einer deutlichen Energie- und Kosteneinsparung. Zum
Vergleich: Die Verringerung der lüftungsbedingten Wärmeverluste, die durch die
Verbesserung von 3 1/h auf 0,6 1/h erreicht wird, entspricht ca. der Dämmwirkung
von 10 cm zusätzlicher Dämmschicht.
11.2. Planungsgrundsätze für Luftdichtheit
Bei der Planung eines Gebäudes muss frühzeitig das Dichtheitskonzept erarbeitet werden.
Stichpunktartig einige wichtige Aspekte dazu:

Möglichst einfache Form der wärmeübertragenden Gebäudehülle mit wenig
Materialwechseln wählen
31






Lage der wind- und luftdichten Ebene festlegen, klare Abtrennung zu unbeheizten
Bereichen (z. B. Keller)
Länge der Anschlüsse minimieren, möglichst homogene Flächen festlegen
Einfache Konstruktionen wählen, Durchdringungen vermeiden (z. B. Zangen im
Dachstuhl)
Haustechnik-Durchdringungen minimieren; ggf. Installationsebene einplanen
Flächen- und fugendichtende Materialien und Montagetechnik festlegen
Präzise Detailplanung und Abstimmung mit den Handwerkern
Faustregel: Je mehr Bauteilstöße (Stellen, an denen verschiedene Bauteile
aufeinanderstoßen), desto mehr potenzielle Fehlstellen in der luftdichten Ebene!
11.3. Problembereiche
Die folgende schematische Abbildung weist in einer Übersicht auf die möglichen
Problemstellen für die luftdichte Ebene hin (Bauteilstöße und -durchbrüche):
Abbildung 15: Schnitt eines Passivhauses mit Darstellung der Problembereiche innerhalb der
luftdichten Ebene (Quelle: Schulze Darup, PHS 2.1 Folie S. 20)
32
11.4. Blower-Door-Test
Ein Verfahren zum Nachweis der Dichtheit eines Gebäudes ist der Blower-Door-Test. Dazu
wird ein Ventilator in der Haustür luftdicht eingebaut und eine Druckdifferenz erzeugt, die in
Stufen auf 50 Pascal hochgefahren wird. Das entspricht einem Druck von 5 mm
Wassersäule.
Die gemessenen Werte werden aufgelistet und in ein Koordinatensystem
(Volumenstrom/Druckdifferenz) abgetragen. Der Schnittpunkt bei 50 Pascal sowohl für die
Unterdruck- als auch für die Überdruckmessung wird abgelesen. Gewöhnlich liegen die
beiden Werte eng beieinander, sofern kein Klappenventil-Effekt einer Leckage vorliegt oder
die Windeinflüsse zu hoch sind. Der Mittelwert ist der gemessene n50-Wert, der den
Luftwechsel bei der Druckdifferenz von 50 Pascal angibt.
Der Test muss ausgeführt werden, sobald alle luftdichtenden Bauteile eingebaut sind, jedoch
bevor die darüberliegenden Verkleidungen ausgeführt werden, üblicherweise nach
Fenstereinbau, Ausführung der Dampfbremse und des Innenputzes. Es ist empfehlenswert,
die betroffenen Handwerker zur Messung einzuladen. Die Erfahrung zeigt, dass diese beim
Feststellen von Leckagen gerne bereit sind, sofort nachzuarbeiten – die
Abdichtungsmaterialien sollten sinnvollerweise auf der Baustelle sein!
Die Leckagen können durch ein Anemometer geortet werden, mit dem die
Luftgeschwindigkeit einströmender Luft an schadensträchtigen Stellen bei Unterdruck
gemessen wird. Alternativ kann ein Rauchgenerator in Form eines kleinen Röhrchens
genommen werden, mit dem Luftbewegungen sichtbar werden. Bei schwer zugänglichen
Leckagen kann auch ein Nebelgenerator gewählt werden: In Verbindung mit Überdruck wird
der Nebel an der Außenhülle an den Austrittsorten sichtbar.
Sollen die Leckage-Stellen dauerhaft visualisiert werden, ist Infrarot-Thermografie ein
aufwendigeres, aber wirkungsvolles Medium. Bei Unterdruck wird Außenluft angesaugt und
thermografisch die Eintrittsstellen festgehalten. Je höher die Temperaturdifferenz zwischen
innen und außen, desto wirkungsvoller ist diese Methode.
Abbildung 16: Blower-Door-Messung: Das Gerät wurde hier in ein Fenster eingebaut, weil die Haustür
eine hohe Wahrscheinlichkeit von Undichtheiten aufwies (Quelle: Schulze Darup)
33
11.5. Zum Üben ...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 23: Zählen Sie die wichtigsten konstruktiven Problembereiche auf, die in Bezug auf
die gewünschte Luftdichtheit auftreten können.
Aufgabe 24: Argumentieren Sie, wieso die Luftdichtheit in Bezug auf den Heizwärmebedarf
im Passivhaus notwendig ist.
34
12. Lüftung
Raumluftqualität hat oberste Priorität bei der Gebäudeplanung. Deshalb beinhaltet
Passivhaus-Planung zugleich die Anforderungen des gesundheitsverträglichen Bauens. Ziel
ist es, Schadstoffeinträge und gesundheitsbeeinträchtigende Einflüsse so gering zu halten,
dass der Luftwechsel durch den Kohlendioxidgehalt bestimmt wird, der dem Atemvorgang
der Nutzer entspricht. Der Pettenkofer-Wert von 0,1 Vol-% CO2 sollte nach Möglichkeit nicht
überschritten werden. Daraus ergibt sich die Anforderung von 30 m³ Frischluft pro Stunde für
jede Person bei normaler Betätigung.
Ventilatorgestützte Lüftungsanlagen dienen einem erhöhten Komfort und sorgen für eine
hygienisch einwandfreie Raumluft. Mittels Wärmerückgewinnung über einen
Wärmeübertrager („Wärmetauscher“) kann zudem Energie eingespart werden. Folgende
Parameter sind für eine passivhaustaugliche Lüftungsanlage Voraussetzung:





Wärmebereitstellungsgrad ηWRG,eff ≥ 75 %
Zulufttemperatur > 16,5 °C zur Erzielung von Behaglichkeit
Stromeffizienz pel < 0,45 Wh/m³
Weitgehende Dichtheit des Lüftungsgeräts
Schalldruckpegel in Wohnräumen < 25 dB(A)
Für eine detaillierte Beschreibung passivhaustauglicher Lüftungssysteme siehe das Lernfeld
„Kontrollierte Wohnraumlüftung“ auf www.e-genius.at.
Abbildung 17: Lüftungsgerät einer Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung für einen viergruppigen
Kindergarten (Arch. Olaf Reiter, Dresden)
35
13. Gebäudetechnik im Passiv- und Plus-Energie-Haus
Der sehr geringe Restwärmebedarf, der im Passivhaus zum Heizen bereitgestellt werden
muss, ermöglicht einen Kostensprung zur Reduzierung der Investitionskosten, wenn ein
gesondertes Heizsystem überflüssig wird und das ohnehin vorhandene Zuluftsystem die
erforderliche Heizwärme transportieren kann. Damit dies unter bauphysikalisch behaglichen
Kriterien geschehen kann, muss die Auslegungs-Heizleistung unter 10 W/m² und die
maximale Temperatur im Wärmetauscher bei 50 °C liegen. Ein deutlicher wirtschaftlicher
Vorteil ist allerdings auch bei der Trennung von Lüftungs- und Heizungstechnik gegeben. Bei
der Planung im Wohngebäudebereich ist zu beachten, dass der Bedarf für
Warmwasserbereitung oftmals höher liegt als der Bedarf für die Raumwärme. Zahlreiche
Heizsysteme ermöglichen eine weitestgehend regenerative (erneuerbare) Bereitstellung der
Wärme.
Die Stromnutzung im Passivhaus sollte ebenfalls auf möglichst effizientem Weg erfolgen.
Wird dazu durch das Gebäude auf erneuerbarem Weg Strom generiert, z. B. durch
Photovoltaik, so kann das Gebäude in der Bilanz mehr Energie erzeugen, als es verbraucht
– und wird damit zum Plus-Energie-Gebäude (siehe Lernfeld „Plus-Energie-Gebäude“ auf
www.e-genius.at).
36
14. Welche Instrumente zur Berechnung des PassivhausStandards gibt es?
Die Anwendung der energetischen Gebäudesimulation bereits in der Vorentwurfsphase der
Passivhaus-Planung ist Voraussetzung für eine wirtschaftliche Konzeption energieeffizienter
Gebäude. Als Werkzeug dient das Passivhaus Projektierungs Paket (PHPP), mit dem die
Besonderheiten hoch energieeffizienter Gebäude rechnerisch äußerst exakt abgebildet
werden können. Zugleich dient das Programm als Qualitätsnachweis, in dem die
konstruktiven und energetischen Kennwerte zusammengefasst sind. Der in Österreich
vorgeschriebene Energieausweis für Gebäude ist eine einfache Möglichkeit, den
Heizwärmebedarf eines Gebäudes zu berechnen. Er ist jeweils im Baurecht der einzelnen
Bundesländer festgelegt. Die genauen Anforderungen und Berechnungsmethoden sind in
der Richtlinie 6 „Energieeinsparung und Wärmeschutz“ des Österreichischen Institutes für
Bautechnik sowie in den ÖNORMEN B 8110-5 und B 8110-6 definiert. Mit dem
Energieausweis kann neben dem schon genannten Heizwärmebedarf auch der
Primärenergiebedarf (also die gesamte benötigte Energiemenge) des Gebäudes pro Jahr
und pro Quadratmeter bestimmt werden.
Für die Planung eines Passivhauses ist allerdings die bauphysikalisch präzise Erfassung des
Gebäudes über das Passivhaus Projektierungs Paket unabdingbar.
14.1. Passivhaus Projektierungs Paket
Das Passivhaus Projektierungs Paket (kurz PHPP) wurde vom Passivhaus Institut (PHI) in
Darmstadt unter der Leitung von Dr. Wolfgang Feist entwickelt und stellt ein äußerst
realistisches, jahreszeitlich stationäres Nachweisverfahren dar, um zu bestimmen, ob ein
Gebäude den Kriterien des Passivhaus-Standards entspricht. Der österreichische Standard
„Klima-Aktiv-Haus“ basiert zu circa 60 % auf den Inhalten dieses Standards.
Das PHPP ist ein auf Microsoft Excel basierendes Programm mit zahlreichen
Eingabeblättern. Das Paket dient zur Berechnung der gebäudespezifischen Energiebilanz,
der Ermittlung der Heizlast sowie der Erfassung des Primärenergiebedarfs des Gebäudes.
37
Abbildung 18: Screenshot aus PHPP Version 2007 (Quelle: Passivhaus Institut Darmstadt)
Das Nachweisverfahren nach PHPP bildet Passivhaus-Planung präzise ab. Derzeit ist kein
anderes Verfahren mit einem vertretbaren Aufwand in der Lage, die Ergebnisse im selben
Detailgrad wiederzugeben. Das PHPP ist Voraussetzung, um ein Gebäude als Passivhaus
gemäß dem Passivhaus-Standard berechnen und die Einhaltung der Kriterien nachweisen
zu können.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen PHPP und den österreichischen
Energieausweisberechnungen ist, dass unterschiedliche Bezugsgrößen herangezogen
werden: Während sich das PHPP auf die Energiebezugsfläche eines Gebäudes bezieht, wird
im Energieausweis die Bruttogeschoßfläche herangezogen, wodurch die Werte begünstigt
werden.
14.2. Zum Üben ...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 25: Was sind die wichtigsten Kennwerte, die für die Passivhaus-Planung berechnet
werden?
Aufgabe 26: Stellen Sie einen möglichen Lösungsweg dar, um nachzuweisen, dass der
Passivhaus-Standard eines neu geplanten Gebäudes eingehalten wird.
Aufgabe 27: Argumentieren Sie, wieso es sinnvoll ist, die Simulationssoftware PHPP bei
kleinen Einfamilienhäusern einzusetzen.
38
15. Fazit
In der folgenden Checkliste sind noch einmal die im Detail aufgeführten Planungskriterien
aufgelistet, die zum Erreichen des Passivhaus-Standards besonders beachtet werden
müssen. Gleichzeitig wird angegeben, welche Ausführung sich vorteilhaft und welche sich
nachteilig für ein Passivhaus auswirkt. Die Checkliste zeigt neben einer kompakten Übersicht
auch, wie hoch jeweils der Einfluss (also der direkte Effekt) auf den jährlichen
Energieverbrauch des Gebäudes in Form des sogenannten Heizwärmebedarfs (HWB) ist.
Planungskriterium
vorteilhaft
nachteilig
Einfluss auf HWB
Grundstücks- und
Gebäudeausrichtung
südseitig
nordseitig
sehr hoch
Gebäudeausrichtung
windgeschützt
windig
mäßig
A/V-Verhältnis
(Kompaktheit)
≤ 0,8
> 0,8
hoch
Fensterausrichtung
südseitige
Vollverglasung
geringer
südseitiger /
hoher
nordseitiger
Fensteranteil
hoch
Raumaufteilung
tiefe Räume in
N-S-Achse
viele, kleinteilige
Räume
sehr hoch
Sonnenschutz
außenliegender
Sonnenschutz,
möglichst regelbar
innenliegender
konstruktiver
Schutz
(Lamellen,
Vorhänge etc.),
dunkle Farben
mäßig (nur im
Sommer)
Bauteilkonstruktion
Möglichst alle
Wärmebrücken
planerisch im
Detail vermeiden
Mangelnde
Absprache mit
ausführenden
Handwerkern
kann Fehler
verursachen
hoch
Luftdichtheit
Sehr früh in
Planungsphase
integrieren für
saubere
Ausführbarkeit
Nachträglich
erstelltes
Konzept bringt
häufig Probleme
sehr hoch
Tabelle 3: Checkliste für PlanerInnen eines Passivhauses
39
16. Ausblick
Der Passivhaus-Standard hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten zum sinnvollsten und
wirtschaftlichsten Gebäudestandard entwickelt. Die Effizienz-Komponenten haben sich
während dieser Zeit bewährt und sind zu Mainstream-Produkten in der Bauwirtschaft
geworden.
Der geringe Energieverbrauch im Passivhaus für Heizen, Warmwasser und Strom ist eine
stimmige Grundlage, um unseren Gebäudebestand bis zum Jahr 2050 klimaneutral zu
gestalten.
Dazu benötigen wir vor allem Weiterentwicklungen im Bereich der Gebäude- und
Versorgungstechnik. Die Lösungen sind vorhanden, sie müssen in den kommenden Jahren
allerdings noch kostengünstiger gestaltet werden.
Die Techniken zur regenerativen Energiegewinnung ermöglichen es, mit unseren Gebäuden
in der Bilanz mehr Energie zu erzeugen, als sie verbrauchen. Dazu gibt es zahlreiche
umgesetzte Beispiele, die im Moment an der Schwelle zur Wirtschaftlichkeit stehen. Es ist
also davon auszugehen, dass sich die Energieversorgung in der allernächsten Zeit in
atemberaubender Form wandeln wird. Dabei spielen die Gebäude eine sehr aktive Rolle,
weil ein großer Teil der Energieerzeugung innerhalb der Siedlungsstrukturen erfolgen wird.
Für diese große Aufgabe benötigt es viele qualifizierte Fachleute im Bereich der PlusEnergie-Technik, die in den nächsten Jahrzehnten diese sanfte Energierevolution umsetzen
werden.
Abbildung 19: Reduktion des Endenergiebedarfs einer Stadt mit 500.000 EinwohnerInnen bis zum
Jahr 2050 für die Bereiche Wohngebäude, Gewerbe/Handel/Dienstleistungen und Industrie sowie
Verkehr; weitgehender Ersatz der fossilen Energieträger durch Effizienz und Erneuerbare Energien;
der Gebäudebestand der Stadt ist in diesem Szenario klimaneutral (Quelle: Schulze Darup)
40
17. Quellen
Büssem, M.: Erfahrungen aus der Passivhausplanung. URL: http://www.demozentrumbau.de/fileupload/42db54f43da7d31cf3674fd96fb04bf7.pdf (25.10.2010).
Donau-Universität Krems, Energieinstitut Vorarlberg: Passivhausschulungsunterlagen. URL:
http://www.donauuni.ac.at/de/department/bauenumwelt/forschung/projekte/architektur/id/02045/index.php
(25.10.2010).
Klima:aktiv (2009): Leitfaden Integrierte Planung.
Passivhaus Institut. URL: http://www.passiv.de (25.10.2010).
Schöberl, H. et al. (2009): Handbuch für Einfamilien-Passivhäuser in Massivbauweise.
Quelle: URL:
http://www.schoeberlpoell.at/download/forschung/endbericht_handbuch_efh_ph_baumeister.
pdf (25.10.2010).
SWISSOLAR, Schweizerischer Fachverband für Sonnenenergie: Solare Wandheizung. URL:
http://www.swissolar.ch/de/solares-bauen/komponenten/solare-wandheizung/ (15.04.2014).
Wimmer, R.; Bintinger, R. (2009): Strategieentwicklung für eine industrielle Serienfertigung
ökologischer Passivhäuser aus nachwachsenden Rohstoffen (Development of a strategy for
industrialized serial production of ecological passive houses made out of renewable
resources), Nachhaltig Wirtschaften. Berichte aus Energie und Umweltforschung Nr.
24/2009. Wien: Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie.
Wimmer, R.; Hohensinner H., M. Drack (2006): S-HOUSE, Innovative Nutzung von
nachwachsenden Rohstoffen am Beispiel eines Büro- und Ausstellungsgebäudes,
(Innovative utilization of renewable raw materials as in the example of an office and
exhibition building for the project „building of tomorrow“). Nachhaltig Wirtschaften konkret.
Berichte aus Energie und Umweltforschung Nr. 12/2006. Wien: Bundesministerium für
Verkehr, Innovation und Technologie.
41
18. Übersicht Aufgaben
Aufgabe 1: Die Planung eines Passivhauses umfasst zahlreiche Aspekte. Welche könnten
das sein? Was muss bei der Planung berücksichtigt werden?........................................ 5
Aufgabe 2: Wer ein Passivhaus bauen möchte, braucht ein interdisziplinäres Team. Was
könnte das in der Praxis bedeuten? Wie kann man sich eine solche Zusammenarbeit
vorstellen? Was muss dabei berücksichtigt werden? ...................................................... 5
Aufgabe 3: Was ist denn eigentlich passiv am Passivhaus? Und warum ist das so
erstrebenswert?.............................................................................................................10
Aufgabe 4: Nennen Sie die wichtigsten Eigenschaften eines Passivhauses. ........................10
Aufgabe 5: Nennen Sie die wichtigsten Planungskriterien für ein Passivhaus. .....................10
Aufgabe 6: Was versteht man unter „integraler Planung“, und wie kann eine
Qualitätssicherung gewährleistet werden? ....................................................................12
Aufgabe 7: In welcher Weise beeinflussen der Standort und die Gebäudeausrichtung den
Energiebedarf eines Gebäudes? ...................................................................................14
Aufgabe 8: Analysieren Sie die Lage und Ausrichtung eines ausgewählten Gebäudes (z. B.
Ihres Wohnhauses) und zeichnen Sie den Sonnenverlauf auf. Diskutieren Sie die IstSituation und zeigen Sie Verbesserungsvorschläge auf. ...............................................14
Aufgabe 9: Welche Gebäudeformen sind für ein Passivhaus besonders geeignet? Kann
durch die Gebäudeform die Dämmstärke beeinflusst werden, und wenn ja, wie?..........18
Aufgabe 10: Berechnen Sie das A/V-Verhältnis verschiedener einfacher Gebäudeformen und
vergleichen Sie es mit den angeführten Werten eines Quaders, eines Würfels und einer
Kugel. ............................................................................................................................18
Aufgabe 11: Berechnen Sie den Umfang verschiedener Grundrisse und geben Sie an, wie
viel cm mehr an Dämmung zur Erreichung derselben Heizenergiekennzahl im Vergleich
zu einem quadratischen oder rechteckigen Grundriss erforderlich sind. ........................18
Aufgabe 12: Zählen Sie die wichtigsten Aspekte auf, die bei der Planung der Raumaufteilung
in einem Passivhaus beachtet werden müssen. ............................................................18
Aufgabe 13: Welche Dämmstärken können beim Dach eines Passivhauses angestrebt
werden? ........................................................................................................................20
Aufgabe 14: Was ist zu beachten, wenn eine Bodenplatte oder eine Kellerdecke von oben
gedämmt wird? ..............................................................................................................20
Aufgabe 15: Beschreiben Sie die unterschiedlichen Auswirkungen auf den Heizwärmebedarf,
die eine südseitige Verglasung eines Passivhauses mit 3-fach-Wärmeschutzgläsern und
a) 15 % Fensteranteil oder b) 100 % Fensteranteil hat. .................................................23
42
Aufgabe 16: Wie würden Sie argumentieren, wenn ein/-e AuftraggeberIn wünscht, das
Gebäude auf der Süd-, Ost- und Westseite vollständig zu verglasen? ..........................23
Aufgabe 17: Erklären Sie, warum ein guter Sonnenschutz bei jedem Gebäude wichtig ist. ..26
Aufgabe 18: Beschreiben Sie die Problematik bei fehlendem konstruktiven Sonnenschutz. .26
Aufgabe 19: Kann man durch natürliche Sonnenschutzmaßnahmen ganz auf konstruktiven
Sonnenschutz verzichten? Wo liegen die Grenzen natürlicher Maßnahmen? ...............26
Aufgabe 20: Beschreiben Sie die besondere Problematik von Wärmebrücken in PassivhausKonstruktionen ..............................................................................................................30
Aufgabe 21: Erklären Sie, welche Arten von Wärmebrücken es gibt und wodurch sie sich
unterscheiden. ...............................................................................................................30
Aufgabe 22: Recherchieren und zeichnen Sie einen passivhaustauglichen Balkon-Anschluss
für ein massiv errichtetes Passivhaus (freie Wahl, ob Holz- oder Stahlkonstruktion). ....30
Aufgabe 23: Zählen Sie die wichtigsten konstruktiven Problembereiche auf, die in Bezug auf
die gewünschte Luftdichtheit auftreten können. .............................................................34
Aufgabe 24: Argumentieren Sie, wieso die Luftdichtheit in Bezug auf den Heizwärmebedarf
im Passivhaus notwendig ist..........................................................................................34
Aufgabe 25: Was sind die wichtigsten Kennwerte, die für die Passivhaus-Planung berechnet
werden? ........................................................................................................................38
Aufgabe 26: Stellen Sie einen möglichen Lösungsweg dar, um nachzuweisen, dass der
Passivhaus-Standard eines neu geplanten Gebäudes eingehalten wird. .......................38
Aufgabe 27: Argumentieren Sie, wieso es sinnvoll ist, die Simulationssoftware PHPP bei
kleinen Einfamilienhäusern einzusetzen. .......................................................................38
43
19. Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Passivhausbau – Integrale Planung (Quelle: Stefan Prokupek, GrAT) .............. 5
Abbildung 2: Passivhaus mit Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung (Quelle: Schulze
Darup) ............................................................................................................................ 7
Abbildung 3: Windbarriere durch natürlichen Baum- und Strauchbestand (Quelle: Stefan
Prokupek, GrAT) ...........................................................................................................14
Abbildung 4: links: Kugelform (< 0,3); Mitte: Würfel (ca. 0,5), rechts: großer Oberflächenanteil
(> 0,8) (Quelle: Stefan Prokupek, GrAT)........................................................................16
Abbildung 5: S-HOUSE Böheimkirchen (Quelle: GrAT) ........................................................16
Abbildung 6: S-HOUSE – Innenverglasung (Quelle: GrAT) ..................................................18
Abbildung 7: Vergleich 3-fach Wärmeschutzverglasung mit 2-fach Isolierverglasung (Quelle:
GrAT nach Inhalten des Passivhaus Instituts Darmstadt) ..............................................22
Abbildung 8: Glasfassade des S-HOUSE (Quelle: GrAT) .....................................................23
Abbildung 9: links: sommerliche Verschattung durch Laubbaum; rechts: Nutzung der
tiefstehenden Wintersonne für Innenraumerwärmung durch fehlendes Laub (Quelle:
Stefan Prokupek, GrAT) ................................................................................................25
Abbildung 10: S-HOUSE – natürliche Verschattung (Quelle: GrAT) .....................................25
Abbildung 11: Beispiele für außenseitige konstruktive Verschattungen (Quelle: PHS 4.2 Folie
14) .................................................................................................................................26
Abbildung 12: links: Vordach in massiver Ausführung mit vollflächiger Wärmebrücke; rechts:
wärmebrückenfreie Ausführung des Vordaches in leichter Stahlbauweise (Quelle:
Manfred Büssem, demozentrum-bau.de, Folien S. 25, 26) ............................................28
Abbildung 13: Thermografie eines Passivhauses (Quelle: Schulze Darup)...........................29
Abbildung 14: Fotografie des thermografierten Passivhauses (Quelle: Schulze Darup)........29
Abbildung 15: Schnitt eines Passivhauses mit Darstellung der Problembereiche innerhalb der
luftdichten Ebene (Quelle: Schulze Darup, PHS 2.1 Folie S. 20) ...................................32
Abbildung 16: Blower-Door-Messung: Das Gerät wurde hier in ein Fenster eingebaut, weil
die Haustür eine hohe Wahrscheinlichkeit von Undichtheiten aufwies (Quelle: Schulze
Darup) ...........................................................................................................................33
Abbildung 17: Lüftungsgerät einer Zu-/Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung für einen
viergruppigen Kindergarten (Arch. Olaf Reiter, Dresden) ...............................................35
Abbildung 18: Screenshot aus PHPP Version 2007 (Quelle: Passivhaus Institut Darmstadt)
......................................................................................................................................38
44
Abbildung 19: Reduktion des Endenergiebedarfs einer Stadt mit 500.000 EinwohnerInnen bis
zum Jahr 2050 für die Bereiche Wohngebäude, Gewerbe/Handel/Dienstleistungen und
Industrie sowie Verkehr; weitgehender Ersatz der fossilen Energieträger durch Effizienz
und Erneuerbare Energien; der Gebäudebestand der Stadt ist in diesem Szenario
klimaneutral (Quelle: Schulze Darup) ............................................................................40
20. Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Planungskriterien für Passivhäuser (Quelle: GrAT) ............................................... 9
Tabelle 2: Beispiel für einen Qualitätskontrollplan (Quelle: klima-aktiv IED Leitfaden) ..........12
Tabelle 3: Checkliste für PlanerInnen eines Passivhauses ...................................................39
45
21. Impressum
Herausgeber und für den Inhalt verantwortlich:
GrAT - Gruppe Angepasste Technologie
Technische Universität Wien
Wiedner Hauptstraße 8-10
1040 Wien
Austria
T: ++43 1 58801-49523
F: ++43 1 58801-49533
E-Mail: contact(at)grat.at
http://www.grat.at
Projektleiterin und Ansprechperson:
Dr. Katharina Zwiauer
E-Mail: katharina.zwiauer(at)grat.at
Autoren: Dr. Burkhard Schulze Darup, Dr. Robert Wimmer, Stefan Prokupek,
DI Hannes Hohensinner
Lektorat: Magdalena Burghardt MA, Mag. Silvia Grillitsch
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