Bau eines Niedrigenergiehauses

Einleitung

Im privaten Wohnungsbau werden derzeit von verschiedenen Seiten Anstrengungen

unternommen, das Niedrigenergiehaus auch ökonomisch betrachtet interessant zu machen.

Dies geschieht zum einen durch staatliche Förderprogramme oder durch Förderaktionen der

Energieversorger, aber auch durch Ideenwettbewerbe, bei denen Architekten Entwürfe zum

Thema Niedrigenergiehaus beisteuern.

Diese Entwürfe zeigen, dass die Zielvorgaben der aktuellen Wärmeschutzverordnung (WSV

1995) bei weitem unterschritten werden können. Das Niedrigenergiehaus mit einem

spezifischen Heizwärmebedarf von 45 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr

(kWh/m²a) ist mit nur geringen Mehrkosten realisierbar.

Im Gegensatz zu den Bemühungen im privaten Wohnungsbau wird bei Gewerbebauten die

Reduzierung des Heizwärmebedarfs nicht mit derselben Intensität vorangetrieben.

Gründe für den Bau eines Niedrigenergiehauses

Die Bundesrepublik Deutschland hat sich auf der Konferenz von Rio im Jahre 1992 zu einer

drastischen Reduzierung des CO2-Ausstoßes verpflichtet, um der weltweiten Erwärmung der

Atmosphäre infolge des Treibhauseffektes entgegenzutreten. Hierzulande wird die komplette

Raumwärme, die immerhin 32% des Gesamtprimärenergieverbrauchs ausmacht, durch

Verbrennung fossiler Energieträger erzeugt. Hierbei entstehen nicht nur giftige Abgase wie

SO2, sondern auch klimaschädigende wie CO2, und zwar in Abhängigkeit vom Brennstoff.

Diese globalen Umweltbelastungen sind mittlerweile das Hauptproblem des

Energieverbrauchs. Maßnahmen zum Wärmeschutz sind deshalb generell ein Beitrag zum

Umweltschutz.

Mit den begrenzten Ressourcen Gas und Öl , die nach heutigen Schätzungen in 50 ­ 80 Jahren

erschöpft sein werden, sparsam zu wirtschaften, den Energieverbrauch zu reduzieren und

damit gleichzeitig den Ausstoß des Klimakillers CO2 drastisch zu verringern, ist die Aufgabe

der Zukunft. Das trifft besonders für den Hausbau zu, denn über 40% des jährlichen CO2-

Ausstosses stammt aus Gebäudeheizungen.

Da der Anteil der Raumwärmeerzeugung am Energieverbrauch der Privathaushalte über 75%

beträgt, gilt es das enorme Einsparpotential in diesem Bereich zu nutzen.

Die technischen Möglichkeiten im Bereich der Niedrigenergie- und Passivhäuser sind heute

so ausgereift, dass der Jahresheizenergieverbrauch über die gesetzlichen Bestimmungen

hinaus in erheblichem Umfang reduziert werden kann.

Bei heutigen Kosten ist die Errichtung eines Niedrigenergiehauses auch ökonomisch sinnvoll,

wie mehrere Versuchsvorhaben zeigen.

Physikalischer Hintergrund

Für die durchgeleitete Energie gilt:

E = * (F/D) * T * t

Die Energie E ist um so größer je größer die Fläche F ist, durch die Wärme fließen kann, je

größer die Temperaturdifferenz T zwischen innen und außen ist und je länger die Zeit t

dauert. Sie ist um so kleiner, je größer die Dicke D der Wand ist. Außerdem hängt sie von der

Wärmeleitfähigkeit (Lambda) ab, die nur durch das Material bedingt ist.

Mit dieser Formel kann man nur die durchgeleitete Energie für einen Stoff berechnen. In der

Praxis bestehen die meisten Gebäudeteile aus mehreren Schichten und somit aus mehreren

Materialien. Um den Wärmedurchgang für mehrschichtige Teile zu berechnen müsste man

jede Schicht (Bsp. Wand, Tapete, Putz, Ziegel, Isolierung...) einzeln berechnen. Dafür geben

die Hersteller schon einen vorberechneten Wärmedurchgangskoeffizienten , den sogenannten

k-Wert an.

Beispiel:

Eine 0,3m dicke Wand aus Beton mit = 2,1 W/(mK) hat einen k-Wert von

k = (2,1W/mK) * (1/0,3m) = 7W/(m²K)

Bauphysikalische Grundlagen

Im Bereich Wärmeschutz gibt es mehrere Bezeichnungen und Normen die hier festgelegt

sind:

Wärmeschutztechnische Kenngrößen

-Wärmeleitfähigkeit [l=W/(mK)]:

Die Wärmeleitfähigkeit gibt die Wärmemenge an, die durch eine Stoffschicht hindurchströmt,

wenn zu beiden Seiten der Schicht eine Temperaturdifferenz vorhanden ist. Je höher Dichte

und Feuchte des Baustoffes, desto besser seine Wärmeleitfähigkeit. Beispiel:

- Dämmstoffe 0,1 - 0,03 W/(mK)

- Zementestrich 1,4 W/(mK)

- Beton 2,1 W/(mK)

- Ziegel 0,5-0,96 W/(mK)

- Nadelholz 0,13 W/(mK)

- Stahl 60 W/(mK)

- Kupfer 380 W/(mK)

-Wärmedurchlasswiderstand [1/L=m²K/W]:

Er wird für einschichtige Bauteile aus der Dicke (s) des Bauteils und dem Rechenwert seiner

Wärmeleitfähigkeit ermittelt (1/L = Ss/l).

-Wärmedurchgangswiderstand [1/k=m²K/W]:

Er errechnet sich aus den Wärmeübergangswiderständen innen (1/ai) und außen (1/aa) am

Bauteil und der Summe der Wärmedurchlasswiderstände der einzelnen Schichten (1/L).

-Wärmedurchgangskoeffizient [k = W/m²K]:

Der "k-Wert" [DIN 4108] ist der Reziprokwert des Wärmedurchgangswiderstandes. Er wird

zu wärmetechnischen Berechnungen herangezogen (k=1/ [1/ai + 1/L + 1/aa]). Je kleiner der k-

Wert, desto geringer ist der Wärmeverlust, desto besser ist die Wärmedämmung und desto

größer die Einsparung an Heizkosten. Sinnvolle Anforderungen nach:[W/m²K]

Außenwände (Umbau, ged.): k<0,4

Dachdecken/Dachschrägen: k<0,3

Kellerdecken: k<0,5

Fenster: k<1,4-2,0, möglich auch bis k=0,4

-äquivalenter k-Wert [keq = W/m²K]:

Der äquivalente k-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient) gibt bei Verglasungen die Summe aus

solaren Gewinnen während der Heizperiode und den Verlusten in dieser Zeit (k-Wert) an.

(keq = k-g * SF), wobei SF eine orientierungsabhängige Konstante darstellt (Süd: 2,4; Nord

0,95; West/Ost: 1,65 W/m2K) und g (nach DIN 67507) der Gesamtenergiedurchlassgrad einer

Verglasung ist.

heutiger Standard

Im Bestand (Erbauung vor 1982) finden sich Jahresheizenergieverbräuche bis über 300

kWh/m²a. Mit den ersten Wärmeschutzverordnungen wurde dieser Wert in den Bereich von

ca. 100-200 kWh/m²a gesenkt. Die heute gültige WSV1995 schreibt Werte zwischen 54 und

100 kWh/m²a vor. Häuser, die in ihrem Jahresheizenergieverbrauch zwischen diesen

vorgeschriebenen Werten liegen, sind dem heutigem Standard entsprechend.

Verschiedene Kategorien von Niedrigenergiehäusern

Es gibt es verschiedene gesetzlich genormte Kategorien von Niedrigenergiehäusern die

verschieden starke Einsparungen im Heizenergieverbrauch aufweisen:

Niedrigenergiehaus

Unter Niedrigenergiehaus versteht man ein Haus, das einen Jahresheizenergieverbrauch von

30 - 70 kWh/m2a hat. Derartige Werte lassen sich mit allen heute üblichen Bauweisen

erreichen.

Passivhaus

Ein Gebäude, in dem der Heizwärmebedarf so gering ist, dass ohne Verlust des

Wohnkomforts auf ein separates Heizungs- und Kühlsystem im Winter und im Sommer

verzichtet werden kann - das Haus "heizt" und "kühlt" sich weitgehend passiv. Unter den

klimatischen Bedingungen in Deutschland ist das bei einem Jahresheizwärmebedarf von unter

15 kWh/m2 der Fall. Erreichen lässt sich dieser niedrige Wert durch konsequente

Wärmedämmung mit einem k-Wert von unter 0,15

W/(m2K) bei Dach, Außenwänden und Kellerdecke,

die Vermeidung von Wärmebrücken, eine hohe

Winddichtigkeit, Fenster mit einem k-Wert von unter

0,85 W/(m2K) und eine Lüftungsanlage mit

Wärmerückgewinnung aus der Abluft. Durch

Südausrichtung des Gebäudes, große Südfenster und

Vermeidung von unnötiger Verschattung wird zudem möglichst viel Sonnenenergie zum

Heizen genutzt.

Passivhäuser rechnen sich aufgrund der enormen Investitionen in Gebäudetechnik und

Dämmung bei heutigen Energie- und Baustoffpreisen noch nicht.

Null-Heizenergiehaus

Diesen Gebäuden muss nur noch zur Brauchwassererwärmung

und Elektrizitätsversorgung Energie von außen zugeführt

werden. Der komplette Heizwärmebedarf wird durch solare und

interne Gewinne bereitgestellt.

Nullenergiehaus

Nullenergiehäuser, auch energieautarke Häuser, benötigen keine Anschlüsse an die äußere

Energieversorgung. Sie versorgen sich zu Extremzeiten aus gespeicherter eigenerzeugter

Energie. Null-Heizenergie- und Nullenergiehäuser sind nach heutigem Stand der Technik

nicht wirtschaftlich zu errichten, haben

jedoch ihre Berechtigung als Forschungs-

und Demonstrationsobjekte.

Die häufig unterschiedlichen Energiewerte

zeigen, dass die Diskussion über

Definitionen und Begriffe in diesem jungen

Zweig des Bauwesens noch nicht

abgeschlossen ist.

DAS NIEDRIGENERGIEHAUS

Die Baukosten eines Niedrigenergiehauses liegen derzeit ca. 4 -7%, nach anderen Autoren bei

1-3% über denen eines vergleichbaren nach dem Standard der Wärmeschutzverordnung ′95

errichteten Neubaus. Die erhöhten Investitionskosten amortisieren sich jedoch durch enorme

Energieeinsparungen in relativ kurzer Zeit. Außerdem bringt die verbesserte Konstruktion

eine deutliche Verringerung von Bauschäden und einen Gewinn an Behaglichkeit durch

erhöhte Wandoberflächentemperaturen. Wichtigstes Ziel ist die Verringerung der

Transmissions- und Lüftungswärmeverluste.

gestalterische Maßnahmen


topographische Einfügung

Bei der Wahl des Standorts ist hierauf besondere Sorgfalt zu legen. Es gilt, dass Südhänge

allen anderen Standorten überlegen sind. Als besonders nachteilig haben sich Taulagen

(Nebelbildung und früherer Frost) sowie Bergkuppen (windexponierte Lage) erwiesen.

Weiterhin spielt die direkte Umgebung des Gebäudes eine Rolle: Schutzbepflanzung im

Norden und Osten verringert die Wärmeverluste durch Winddruck, Vegetation auf der Süd-

und Westseite verhindert hingegen durch Verschattung eine optimale Ausnutzung der solaren

Gewinne.

Südausrichtung

Abgesehen von der südorientierten Grundrissgestaltung ist grundsätzlich auf eine Öffnung der

Fassade nach Süden zu achten; hierbei ist jedoch ein Fensterflächenanteil von über 50%

aufgrund der Überhitzungsgefahr energetisch nicht sinnvoll. Auch werden die nächtlichen

Energieverluste im Winter bei großen Fensterflächen zu groß (gilt für 2-fach Verglasungen).

günstiges A/V-Verhältnis (Außenhülle zu Volumen ­ Verhältnis)

Ziel ist, möglichst kleine Gebäudeoberflächen im Verhältnis zum Gebäudevolumen zu

erreichen. Die geometrisch kompakten Formen (Kugel, Kubus) haben den geringsten

Wärmeverlust, da ihr Inhalt mit der geringsten Fläche zu umhüllen ist. Das bedeutet für den

Bauherren auf Rücksprünge, Erker und ausragende Bauteile zu verzichten, außerdem spielt

auch das absolute Volumen eine Rolle: Je größer das Bauvolumen, desto kleiner sind dazu

relativ die Umschließungsflächen. Daraus ergibt sich, dass kompakte mehrgeschossige

Gebäude Einfamilienhausbebauungen energetisch gesehen überlegen sind. Diese Regeln

gelten allerdings vor allem im Zusammenhang mit den üblichen Berechnungsverfahren (WSV

1995). Besondere Gewinne durch Windschutz, Verschattung durch Vegetation u.ä. am

Gebäude werden hierbei nicht berücksichtigt.

Idealfall

Extremfall

Iglu

Bungalow

Halbkugel

1-geschoßig

A:V = 0.78

A : V = 1,01

Normalfall

LBS-Öko-Haus

1 ½ -geschossig

1 ½ -geschossig

Drempel 60cm

Drempel 155cm

Dach 45°

Dach 22,5°

A : V = 0,82

A : V = 1,01

Grundrisskonzept

Während Wohn-, Arbeits- und Kinderzimmer mit Raumtemperaturen von 20°C vorzugsweise

nach Süden orientiert werden sollten, können Vorrats- Abstell- und Treppenräume sowie der

Windfang, die mit Raumtemperaturen von 14 - 16°C auskommen im Norden oder Osten des

Gebäudes liegen. Das Bad als der wärmste Raum überhaupt sollte zweckmäßigerweise im

Inneren des Hauses zwischen beheizten Räumen angeordnet werden. Für die Küche mit einer

Temperatur von 20°C wird eine Ost- oder Westlage bevorzugt. Des weiteren können

unbeheizte und thermisch getrennte Wintergärten sowie begrünte Fassaden als zusätzliche

Pufferzonen zur Verbesserung der Energiebilanz eingesetzt werden.

Untergeschoss

Auch ein Untergeschoss sollte gebaut werden, da das Erdreich gegen Wärmeverluste schützt

und wie eine natürliche Klimaanlage wirkt. Die Wärmeverluste erdangrenzender Wände

gehen daher nur zu 50 % in die Energiebilanz ein. Ist das Untergeschoss in das beheizte

Raumvolumen einbezogen, sind die Anforderungen der WSV 1995 leichter zu erfüllen.

Material- und Farbwahl

Mit allen heute üblichen Konstruktionsarten der Hüllflächen (Leicht- oder Massivbau) lassen

sich bei ausreichender Dämmstoffstärke die erforderlichen k-Werte erreichen.

Bei der Farbgebung der Außenwände sind nach Möglichkeit dunkle Töne mit einem hohen

Absorptionswert zu bevorzugen. Hierbei ist zu beachten, dass eine starke Erwärmung der

äußeren Fassadenschicht zu hohen thermischen Belastungen der Konstruktion und damit

möglicherweise zu Bauschäden führt. Im Gebäudeinneren sind dagegen helle und

reflektierende Farben zur optimalen Verteilung des natürlichen Lichts wünschenswert

(Reduzierung des Kunstlichtbedarfs). Derartige Effekte werden in den Berechnungen

allerdings nicht in Ansatz gebracht.

konstruktive Maßnahmen

ausreichende Dämmung

Den größten Anteil an den Energieverlusten im Gebäude haben die

Transmissionswärmeverluste. Daher ist die optimale Dämmung der Außenhülle besonders

wichtig. Für die einzelnen Bauteile gelten im Niedrigenergiehaus folgende Richtwerte für

Wärmedurchgangskoeffizienten:

Außenwände: 0,2 - 0,5 W/m2K

Fenster: 1,1 - 1,8 W/m2K

Dach: 0,15 - 0,2 W/m2K

Kellerdecke: 0,25 - 0,45 W/m2K

Besonders die "einfachen" Lösungen

(Heizkörpernischen dämmen) haben ein günstiges

Kosten-Nutzen Verhältnis. Aber auch bessere

Fenster und selbst eine aufwendige

Außendämmung lohnen sich.

Eine neuerdings marktreife Entwicklung stellt die Transluzente Wärmedämmung
(TWD) dar.

Hierbei wirkt die massive, dunkel gestrichene Außenwand als Speicher, der speziell an

Wintertagen von der Sonne durch die lichtdurchlässige Dämmung hindurch erwärmt wird und

die Wärme phasenverschoben nach innen abgibt, wobei die TWD den Weg zurück nach

außen möglichst versperrt.

Man unterscheidet hinsichtlich der Dämmung selbst vier Grundtypen:

Bei Typ A liegt die Dämmstruktur (z.B. Glasscheibe) parallel zum Absorber, bei steigender

Schichtanzahl nimmt die Dämmwirkung zu, der Transmissionsgrad jedoch ab.

Bei Typ B liegen die Dämmstrukturen (Schlitz-, Waben oder Kapillarstrukturen) senkrecht

zum Absorber. Der k-Wert der Strukturen liegt nach bei Materialstärken von 10 cm bei 0,7 -

0,9 W/m2K, die mögliche Energieeinsparung durch solare Gewinne beträgt 40 -120 kWh pro

m2 Fassadenfläche und Jahr.

Die Dämmung selbst kann aus Kunststoffen (PMMA, PC) oder Glas bestehen, der

Dämmeffekt wird durch die Luft in der Röhrchenstruktur des Materials erreicht. Diese

Struktur garantiert die Reflexion des auftreffenden Lichts in Richtung der massiven Wand

(solarer Gewinn).

Weiterhin (Typ C) sind Systeme mit Kammerstrukturen (transpararente Schäume

(Acrylglasschaum), Well- und Prägefolien, Glashohlkugeln etc...) denkbar, die allerdings eine

relativ hohe Lichtstreuung aufweisen. Dafür ist der Wärmeverlust durch Konvektion bei

dieser Technik sehr gering.

Beim Typ D handelt es sich um homogene, mikroporöse Strukturen (Aerogele, Glasfilze etc.).

Diese können in Scheibenzwischenräume von Mehrfachverglasungen eingefüllt werden und

erzielen schon bei geringen Schichtdicken gute Ergebnisse.

Probleme können diese Systeme beim sommerlichen Wärmeschutz verursachen. Je nach

Hersteller sind evtl. aufwendige Verschattungsmaßnahmen notwendig, um eine

Bauwerksüberhitzung zu vermeiden. Ein weiterer Nachteil sind die enormen Kosten. So gibt

es Preise für komplette Systeme um 250,- DM/m2 (konventionelle WDVSysteme lassen sich

für 240,- DM/m2 (incl. Mauerwerk) installieren) an, bei anderen Herstellern addieren sich

dazu noch Kosten für die bereits erwähnte Verschattung.

Fenster

Zur Sonne gerichtete Fenster liefern im Winter beträchtliche Energiegewinne. Bereits eine

Drehung des Gebäudes um 0,5° kann rechnerisch ein Ost- oder Westfenster in ein Südfenster

verwandeln und damit den rechnerischen Heizwärmebedarf des Gebäudes senken.

Hochwertige Wärmeschutzverglasungen mindern das "Wärmeloch".

Für den Niedrigenergiehausstandard wird mindestens eine Zweischeiben-

Wärmeschutzverglasung gefordert (kF-Wert (k-Wert von Rahmen und Verglasung) besser als

1,8 W/(m²K)). Es ist zu bedenken, dass der k-Wert der Verglasung im Regelfall wesentlich

besser ist als der des Rahmens. Dadurch sind große Fensterflächen mit einem relativ geringen

Rahmenanteil sinnvoll. Bei Einsatz von Dreifach-Wärmeschutzverglasungen (k-Wert besser

als 0,7 W/(m²K)) werden auch große Öffnungen nach Norden energetisch vertretbar. Der

Einsatz möglichst guter Fenster verringert nicht nur den Energieverbrauch, sondern erlaubt

auch eine größere Freiheit bei der Heizkörperaufstellung und erhöht die Behaglichkeit im

Raum durch erhöhte Oberflächentemperaturen der Fenster.

Doch sollte man darauf achten, dass man die Fenster an der Südseite durch entsprechende

Vorrichtungen abschatten kann, da sich sonst der Wohnraum

zu stark erwärmt. Die Wärmestrahlung kann durch die

Verglasung zwar in den Wohnraum einfallen, doch wegen

Umwandlung ihrer Wellenlänge in langwelligeres Licht nicht

wieder austreten.

Der Einbau wärmegedämmter Rollläden, Schiebetüren etc.

verhindert den Wärmeabfluss über Nacht., allerdings nicht in

allzu bedeutendem Ausmaß.

Außentüren sollten in einer gegen die Hauptwindrichtung

geschützten Lage eingebaut sein, um Lüftungswärmeverluste

zu minimieren.

Wärmedurchgangskoeffizient KF < 0.8 bis 1.4 W/m2K

Schalldämmwert (am Bau gemessen) RW = 30 bis 42 dB

Schlagregensicherheit

Beanspruchungsgruppe C mit erhöhtem Prüfdruck

Fugendurchlässigkeit (a-Wert)

Beanspruchungsgruppe C mit erhöhtem Prüfdruck

Vermeidung von Wärmebrücken

Auf die Ausbildung der Anschlussdetails ist besonders im Bereich zwischen beheizten und

unbeheizten Gebäudeteilen zu achten, um Wärmebrücken zu vermeiden. Auskragende

Balkonplatten- und Decken ohne thermische Trennung, Fensteranschlüsse, Innenwände im

Erdgeschoss, die im Keller fortgeführt werden, Dachanschlüsse und der Anschluss von

Ringanker- bzw. Balken sind besonders problematisch.

Luft- und winddichte Gebäudehülle

Um neben den stark verringerten Transmissionswärmeverlusten auch die

Lüftungswärmeverluste zu reduzieren, ist eine luft- und winddichte Gebäudehülle

anzustreben. Die hygienisch und bautechnisch notwendige Luftwechselrate beträgt 0,5l/h. Im

allgemeinen liegt die Luftwechselrate allein durch Fugen und undichte Anschlüsse z.B im

Fenster und Türbereich um den Faktor 10 höher. Zur Aufdeckung undichter Stellen in der

Gebäudehülle und zur Erlangung von Fördermitteln ist der Blower-Door-Test

(Luftdichtheitsprüfung) notwendig.

Nutzung technischer Hilfsmittel

mechanische Lüftungsanlagen

Da eine manuelle Belüftung von Gebäuden die

erforderliche Luftwechselraten meist weit

überschreitet, ist im Niedrigenergiehaus der

Einsatz einer mechanischen Be- und

Entlüftungsanlage geboten. Die drei wichtigsten

Systeme sind:

-Abluftanlage ohne Wärmerückgewinnung

(kontrollierte Zuluft über Einströmöffnungen in

der Gebäudehülle). Diese sehr kostengünstige

Variante ermöglicht bereits deutliche

Energieeinsparungen durch Vermeidung der

manuellen Lüftung.

-Zentrale Be- und Entlüftung mit

Wärmerückgewinnung (die Abluft erwärmt über

Wärmetauscher die angesaugte Zuluft.) Diese

relativ aufwendige Lösung erzielt deutlich

höhere Energieeinsparungen als die vorgenannte

Technik.

-zentrale Lüftung als Heizungsersatz (Luftheizung): Vor allem im Passivhaus ist aufgrund der

geringen erforderlichen Heizleistung der Einsatz einer kombinierten Luftheizung und Be- und

Entlüftung sinnvoll, da die Strömungsgeschwindigkeiten gering gehalten werden können.

Außerdem erübrigt sich der Einbau einer Warmwasserheizung, was sich positiv auf die

Baukosten auswirkt.

Heiztechnik

Niedrigenergie-Häuser erfordern ein gut regelbares Heizsystemen mit niedrigen

Vorlauftemperaturen. Der Einbau von umweltfreundlichen Anlagen wie Lüftungsanlagen,

Wärmepumpen, Wärmerückgewinnungs- und Solaranlagen ist zweckmäßig. Aus Gründen der

Wirkungsgradoptimierung sind Wärmepumpen als Wärmequelle ideal. Auch

Blockheizkraftwerke sind ab einer gewissen Objektgröße (mehrere Wohneinheiten) sinnvoll.

Der Einsatz einer verbesserten Haustechnik vermindert theoretisch und praktisch den

Energieverbrauch mehr als die übertriebene Verbesserung der Wärmedämmung.

Wärmepumpen

Wärmepumpen sind im Prinzip Sonnenheizungen. Sie nutzen umweltschonend die

gespeicherte Sonnenenergie unserer Umwelt. Sie ziehen Wärme aus dem Erdreich, der Luft

oder der Sonneneinstrahlung, die auch bei bedecktem Himmel immer vorhanden ist. Um sie

zu betreiben ist nur ca. ein Viertel der sonst benötigten Heizenergiemenge erforderlich. Sie

reduziert dadurch drastisch Schadstoffe aus Hausbrand.

Im Prinzip arbeitet eine Wärmepumpe wie ein umgekehrter Kühlschrank. Kühlschränke

entziehen der Luft in ihrem Innenraum Wärme und geben sie auf der Rückseite an die

Umgebung ab. Die Wärmepumpe entzieht der Umgebung Wärme und speist sie in ein

Heizsystem oder eine Warmwasseraufbereitungsanlage ein.

Der Innenraum des Kühlschranks entspricht somit der Umgebung der Wärmepumpe, die

Abstrahlungsfläche auf der Rückseite des Kühlschranks der Heizfläche einer Wohnung.

Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung

führen die Abluft der Wohnung aus

geruchsbelasteten Räumen ab und leiten sie zu

dem Wärmetauscher. Die Wärmepumpe entzieht

die Wärme, ein Kompressor verdichtet sie. Ein

zweiter Wärmetauscher gibt die konzentrierte

Wärme z.B. an die Raumheizung ab. Energie

braucht lediglich der Kompressor. Um

ganzjährigen Energiebedarf sicher abdecken zu

können, benötigen die Häuser einen zweiten

Energieerzeuger z.B. eine Ölheizung. Er erzeugt

bei sehr tiefen Außentemperaturen die fehlende

Heizenergie.

Solaranlagen

Die Verwendung von Kollektoren zur Brauchwassererwärmung ist bereits heute ökonomisch

sinnvoll, besonders Speicherkollektoren haben aufgrund der einfachen Installation und

Handhabung gute Einsatzmöglichkeiten (ca. 60% des Jahreswärmebedarfs für die

Brauchwassererwärmung lassen sich abdecken). Auf der anderen Seite ist die Erzeugung der

notwendigen Heizwärme über Kollektoren in unseren Breiten nicht sinnvoll.

Solarzellen

Solarzellen (Photovoltaik) zur

Elektrizitätserzeugung sind zur Zeit für

Privathaushalte ökonomisch noch nicht

vertretbar. Die Kosten pro kWh Solarstrom

liegen z.Zt. bei ca. 2,-DM.

Sonnenschutz

Außenliegende Sonnenschutzvorrichtungen sind für den sommerlichen Wärmeschutz

unverzichtbar, um eine Überhitzung des Gebäudeinneren zu vermeiden. Entsprechende

Vorrichtungen können bei dem Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz in Ansatz

gebracht werden, wobei außenliegende Systeme weit bessere Wirkung zeigen als

innenliegende.

Tageslicht

Aufgrund der heute möglichen Nordaufglasung

(bei Verglasungen mit einem k-Wert besser als 0,5

(nach Hausladen, 1996)) kann der natürliche

Lichteintrag ins Gebäude optimiert werden.

Grundsätzlich gilt, dass Tageslicht dem Kunstlicht

vorzuziehen ist.

Speichermassen im Gebäude

Die Speicherfähigkeit der massiven Bauteile verhindert durch phasenverschobene

Wärmeabgabe das Auskühlen des Gebäudes in der Nacht. Fehlen ausreichende

Wärmespeichermassen, lassen sich solare Wärmegewinne nicht ausreichend nutzen. Sie

heizen die Räume so stark auf, dass die Sonnenenergie weggelüftet werden muss. Wand- und

Deckenbaustoffe mit hoher Wärmespeicherfähigkeit dagegen nehmen die solare Wärme aus

der Raumluft auf und geben sie später, wie ein Kachelofen, an den Raum zurück.

Ziegelhäuser haben aufgrund ihrer Masse eine hohe Wärmespeicherfähigkeit. Hohe

Wärmespeichermassen können den Energieverbrauch um ca. 10 % vermindern. Die jetzige

Wärmeschutzverordnung berücksichtigt dies zwar noch nicht, die gespeicherte Wärme

mindert aber die Unterschiede zwischen der theoretischen Berechnung und dem praktischen

Heizenergieverbrauch.

Benutzerabhängige Maßnahmen

Eine besonders große Rolle beim Erreichen der erwünschten Energieeinsparungen spielen die

Bewohner. Z.B. setzt manuelle Lüftung trotz Vorhandensein von mechanischen

Lüftungsanlagen den Wirkungsgrad dieser Anlagen enorm herab. Des weiteren sollte auf die

Nutzung von energiesparenden Haushaltsgeräten und anderen Anlagen geachtet werden.

Passivhäuser

Grundsätzlich gelten für das Passivhaus die gleichen Planungsgrundsätze wie für das

Niedrigenergiehaus. Allerdings sind die Anforderungen an die Qualität der Dämmung, der

Fenster, des technischen Ausbaus und der Anschlussdetails höher. Der Zielwert für opake

Bauteile liegt bei 0,1 W/m2K, der Höchstwert

bei 0,16 W/m2K.

Für die Fenster sind besondere

Rahmenkonstruktionen und eine

Dreifachverglasung mit einem k-Wert besser

als 0,7 W/m2K erforderlich. Ein temporärer

Wärmeschutz vor den Verglasungen ist

unerlässlich.

Im Bereich der Be- und Entlüftung kann auf

eine hochwirksame Wärmerückgewinnungs-

Anlage nicht verzichtet werden. Außerdem

sind Verluste durch Abwasser- und

Kaltwasserleitungen zu verhindern.

Ein Passivhaus hat fast keinen Heizbedarf, dennoch ist eine Notheizung, deren Wahl natürlich

eng an das System der Warmwasserbereitung gekoppelt ist, erforderlich, weil in

Ausnahmefällen eine höhere Temperatur erwünscht ist. Primärenergetisch besonders günstig

ist der Einsatz einer Luft/Luft-Wärmepumpe zur Rückgewinnung der Restwärme zur

Anhebung der Zulufttemperatur. Alternativ kann unter bestimmten Umständen auch eine

Elektroheizung eingesetzt werden.

Eine dichte Gebäudehülle spart viel Energie

Mit zunehmenden Wärmeschutzanforderungen erlangt die

Luftdichtigkeit von Gebäuden eine wachsende Bedeutung.

Luftdichtigkeit ist erforderlich, um die angestrebte

Verringerung des Heizenergiebedarfs auch tatsächlich zu

erreichen und Bauschäden sowie Komforteinbußen zu

vermeiden. Hohe Luftdichtigkeit erfordert eine Verbesserung des heutigen Standards der

Gebäudeplanung und -ausführung. "Dicht" bedeutet dabei, dass die gesamte Gebäudehülle so

luftdicht ist wie eine gemauerte, verputzte Wand. Dabei können Fenster auch im dichten Haus

auf die gewohnte Weise geöffnet werden. Für Architekten und Handwerker stellt Dichtheit

eine Qualitätsanforderung dar. Im Rahmen der Qualitätssicherung am Bau kann

Luftdichtigkeit durch eine Messung nachgewiesen werden.

Für die Messung der Luftdurchlässigkeit einer Wohnung oder

eines Gebäudes wird ein Ventilator (Blower door) luftdicht in die

Öffnung einer Eingangs- oder Balkontür eingebaut. Bei

Ventilatorbetrieb und geschlossenen Fenstern und Türen kann im

Gebäude eine Druckdifferenz (Unter- oder Überdruck) zur

Außenluft erzeugt werden. Die Höhe der Druckdifferenz (ca. 10

bis 60 Pascal) ist über die Ventilatordrehzahl einstellbar. Der bei

einer eingestellten Druckdifferenz geförderte Luftstrom wird als

Volumenstrom der Luftdurchlässigkeit bezeichnet.

Behaglichkeit, Raumklima, Lüftung

Es gibt keine messbaren Ideallösungen für behagliche Verhältnisse, bestenfalls Annäherungen

an einen Standard, der einer Mehrheit gerecht wird. Trotzdem kann man einige Kriterien

aufstellen, die in der überwiegenden Zahl aller Fälle Gültigkeit haben.

Behaglichkeitsempfinden ist normalerweise abhängig von:

- Tätigkeit der Nutzer

- Temperatur der Raumluft (18°C - 24°C)

- Zirkulationsgeschwindigkeit der Raumluft (bei 20°C <0,2 m/s)

- Temperatur der Raumumschließungsflächen (je näher an der Raumlufttemperatur desto

besser)

- Luftfeuchtigkeit (Mittelwert 40-50%)

"Die Luftqualität in geschlossenen Räumen nimmt ab, je mehr Menschen sich in ihnen

befinden und je luftdichter der Raum ist. Allerdings verändert sich der Sauerstoffgehalt nur

sehr langsam (biologisch ist eine Lüftung also erst sehr spät nötig), der Schadstoffgehalt

hingegen steigt schnell an. Eine Richtzahl für den Luftverbrauch sind 25m3/h pro Person.

Wenn auch mit Abweichungen, so gibt diese Zahl doch einen Luftwechsel vor, der von den

meisten Menschen als behaglich empfunden wird. Rein für die Deckung des

Sauerstoffbedarfes wären nur 0.5 m3/h pro Person nötig. Bei Schadstoffen in der Raumluft

handelt es sich insbesondere um Emissionen aus Teppichböden und Möbeln, aus Baustoffen,

Verbrennungsprozessen und Haushaltschemikalien. Allerdings sind der Behaglichkeit nicht

nur Schadstoffe, sondern auch Gerüche abträglich, die unter der Größe "olf" zusammengefasst

werden. Ein "olf" ist hierbei der Geruch, den ein Mensch kontinuierlich abgibt. Für alle

anderen Geruchbelastungen lassen sich Werte ableiten, z.B. verursacht ein Raucher 5-25 olf,

ein Quadratmeter Teppichboden 0,4 olf oder ein Quadratmeter Marmor 0,01 olf."

"

Natürlicher Luftwechsel:

In heutigen Gebäuden ergibt sich durch Undichtigkeiten an

Fenstern, Türen etc., durch Fugen und Spalten ein Luftwechsel von ca. 0,2, d.h. in einer

Stunde werden 20% der vorhandenen Luft ausgetauscht. Durch Fensterlüftung kann dieser

"normale" Luftwechsel stark erhöht werden. Ein gekipptes Fenster erreicht einen Luftwechsel

von 2 bis 5. Durch ein offenes Fenster kann je nach klimatischen

Bedingungen ein bis zu zwanzigfacher Luftwechsel erreicht werden."

Staatliche Förderung

Bund, Länder und Kommunen, aber auch Energieversorgungsunternehmen oder

Kreditinstitute unterstützen regenerative Energien mit einem Zuschuss, einem

zinsvergünstigten Darlehen oder einer erhöhten Vergütung des eingespeisten Stroms.

Beispiel:

Der Staat fördert Gebäude, deren Heizenergiebedarf 25 % unter den Anforderungen der

Wärmeschutzverordnung von 1995 bleibt, zur Zeit mit DM 3.200, verteilt auf 8 Jahre.

Bauherren, die energiesparende haustechnische Anlagen wie z.B. Wärmerückgewinnungs-

und Solaranlagen einbauen, erhalten zusätzlich DM 4.000.

Da die Förderprogramme sich immer wieder ändern, empfiehlt es sich, bei den Förderstellen

anzufragen, wenn der Kauf einer Anlage geplant ist.

Förderstelle in Baden-Württemberg

LAKRA, Landeskreditanstalt Baden-Württemberg

Postfach 102943, 70025 Stuttgart, Tel. 0711 - 2412

Jan Georgi

Timo Steidle

Hannes Schuller

Quellen:

-Energieberatung Albstadt

-Bücher: Martin Pfeiffer: Niedrigenergiehäuser

Huber, Müller, Oberländer: Das Niedrigenergiehaus, Kohlhammer, Stuttgart 1996

Fachinformationszentrum Karlsruhe, BINE - Projekt - Info -Service: Transparente

Wärmedämmung in der Praxis

Handbuch Niedrigenergiehaus, Energie-Verlag, Frankfurt/M. 1995

-Internet:

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