Chance für Klein- und Mittelbetriebe

Nach Angaben des Statistischen Bundesamts, ist der Heizölpreis (Grafik 1) seit 1996 um 83,5 Prozent angestiegen und hat bei den Preisen rund ums Wohnen den größten Sprung nach oben gemacht (Grafik 2). Die hohen Öl- und Gaspreise haben die Betriebskosten der Gebäude wieder einmal ins Bewusstsein der Leute gebracht. Über die möglichen Ursachen ist in den Medien ausführlich berichtet worden. Ein Grund liegt aber sicherlich auch darin, dass die Ressourcen fossiler Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle endlich sind. Die Reichweite liegt nach den Prognosen anerkannter Fachleute bei wenigen Jahrzehnten. Das Bundeswirtschaftsministerium schätzt bei den sicher gewinnbaren Vorräten eine Reichweite von lediglich noch ca. 45 Jahren bei Erdöl, ca. 67 Jahren bei Erdgas und rund 190 Jahren bei Kohle.

Die Notwendigkeit, sparsam mit den vorhandenen Ressourcen umzugehen, die CO2-Emissionen zu verringern, um den damit verbundenen Treibhauseffekt zumindest nicht zu verstärken, wurde in den vergangenen Jahren zwar auch stets betont, handfeste finanzielle Argumente wiegen allerdings offensichtlich schwerer. Angesichts einer stark zunehmenden Weltbevölkerung – vor allem in den Ländern der “Dritten Welt” – und einer damit ebenso verbundenen drastischen Zunahme des Energiebedarfs können die Energievorräte schon frühzeitiger aufgebraucht sein. Damit die Energiepreise in einem akzeptablen Rahmen bleiben und diese wertvollen Bodenschätze geschont werden, ist die effiziente Nutzung vor allem der Heizenergie zu einer gewaltigen Herausforderung geworden. Gerade die Bauherrschaft und auch die Hausbesitzer können hier eine Menge dazu beitragen und tun. Immer noch entfallen ca. 80 Prozent (!) des Energieverbrauchs privater Haushalte auf die Gebäudeheizung (Grafik 2). Wird der Verbrauch des Autos noch hinzugerechnet, benötigt der Durchschnittshaushalt in Deutschland immer noch die Hälfte des Energiebedarfs für die Gebäudeheizung (Grafik 3).

Das Ziel, weniger Heizenergie zu brauchen, lässt sich mit einem wirksamen Wärmeschutz an neu errichteten Gebäuden und insbesondere auch mit einer spürbaren Verbesserung des Wärmeschutzes bei bestehenden Gebäuden sowie einer darauf abgestimmten modernen Heizungstechnik erreichen. Es geht also nicht darum, dass die Bewohner sich einen “warmen Pullover” anziehen müssen, sondern darum, dass das Haus eine “mollig warme Decke” überzogen bekommt.

Bei einem Neubau gibt es mittlerweile ausgereifte Konzepte, den Heizenergiebedarf auf einen Bruchteil des heute noch üblichen Bedarfs im Gebäudebestand zu reduzieren. Die Hersteller von Wohnhäusern werben mit illustren Namen für ihre wenig energiebenötigenden Gebäude: “Niedrigenergiehaus, 3-Liter-Haus, Ökologiehaus plus, 1-Liter-Haus, Ultrahaus, Aktivhaus, Nullheizenergiehaus, Plusenergiehaus, Vollwerthaus, Energieautarkes Haus, Passivhaus usw.” Das Passivhaus, das im Moment außerordentlich starke Zuwächse verzeichnet, benötigt weniger als 10 Prozent der Heizenergie des Gebäudebestands! Bei Ulm-Sonnenfeld wurde im Rahmen eines EXPO 2000-Projekts eine ganze Passivhaus-Siedlung mit 113 Wohneinheiten in den verschiedensten Bauweisen errichtet, für die ein maximaler Restwärmebedarf von 15 kWh pro m² und Jahr zulässig war und ist. Nach zwei Jahren können die Bewohner Bilanz ziehen und sie bestätigen i. d. R. die energetischen Berechnungen der Planer.

Regelmäßige Umfragen bei der Bauherrschaft und Gebäudebesitzern ergeben, dass das Energiesparen zu den Themenfeldern zählt, die auf besonders großes Interesse stoßen. Zwei Drittel aller Deutschen halten einen geringen Energieverbrauch, hohe Umweltschutzstandards sowie die Verwendung ökologisch hochwertiger Baustoffe für die wichtigsten Kriterien beim Eigenheimbau. Hierbei ist das Augenmerk auf die jeweiligen Hauptverursacher für die Energie-verluste zu legen (Tabelle 1).

Vielerorts ist noch unklar, was ein Passivhaus überhaupt ist, was es kostet und wie es gebaut wird. Energieverluste treten selbstverständlich bei jedem Haus auf, jedes Haus kühlt aus. Die Wärmeverluste beim Passivhaus werden so stark verringert, dass sie allein durch die einfallende Sonnenwärme und die interne Wärmeabgabe durch Bewohner, Hausgeräte usw. ausgeglichen werden können. Den Heizenergiebedarf eines Passivhauses gibt Dr. Wolfgang Feist vom Passivhausinstitut in Darmstadt mit maximal 15 kWh/m²a an (Grafik 4).

In 1 Liter Heizöl bzw. in 1 Kubikmeter Erdgas sind 10 kWh Energie gespeichert. Somit kommen Passivhäuser mit 1 bis 1,5 l Heizöl bzw. 1 bis 1,5 m³ Erdgas pro m² Fläche und Jahr aus. Nachdem zwischenzeitlich über tausend Passivhäuser in sämtlichen Regionen in Deutschland fertiggestellt wurden und bewohnt werden, lassen sich diese zunächst theoretisch errechneten Werte mit dem tatsächlichen Verbrauch vergleichen. Die von namhaften Institutionen durchgeführten Analysen bestätigen die prognostizierten Zahlen. Eine solch extreme Energieeinsparung wurde vor wenigen Jahren noch als völlig utopisch angesehen. Gegenüber der vom Bundeskabinett im März 2001 beschlossenen Energieeinsparverordnung (EnEV) reduziert sich der Energieverbrauch immerhin um den Faktor 4! Natürlich ist dieser geringe Energieverbrauch entscheidend vom Nutzerverhalten, dem Standort und den einzelnen Komponenten des Gebäudes abhängig. So ist der Energiebedarf beispielsweise in der sonnenverwöhnten Gegend von Freiburg in Südbaden von Natur aus geringer als in den windreichen und höher gelegenen kälteren Gebieten der Mittelgebirge oder der Alpen.

Passivhaustagungen werden mittlerweile überall bundesweit durchgeführt. Allein bei der Passivhaus 2001, im Februar 2001 im CongressCentrum Böblingen, zählten die Veranstalter über 8000 Besucher. Bei weiteren derartigen Veranstaltungen werden wohl noch mehr Besucher ihr Interesse am Passivhaus bzw. an Passivhaus-Komponenten bekunden. Passivhausstandard gibt es zwischenzeitlich für Einfamilienhäuser, Doppel- und Reihenhäuser, Geschosswohnbauten, Büro- und Fabrikgebäuden sowie für Schulen und Kindergärten.

Wie für die Niedrigenergiebauweise gelten auch für das Passivhaus eine Reihe grundsätzlicher Konstruktionsmerkmale:

Die Firma Weber-Haus hat die wesentlichen Anforderungen an Passivhäuser in einer Grafik anschaulich zusammengefasst (Abb. 2). Das Passivhaus hat einen regelrechten Innovationsschub insbesondere bei mittelständischen Unternehmen ausgelöst. Gerade für das Handwerk bietet sich die Chance, passivhausgeeignete Komponenten zu fertigen, die sich für Neubauten und Renovierungen eignen. Neben der Produktion der einzelnen Passivhauskomponenten gehört auch der passivhaustaugliche Einbau der einzelnen Bestandteile zu den zu erbringenden Leistungen. Beide Komponenten stehen für eine solide handwerkliche Arbeit, verbunden mit innovativer Technik. Der Trend hin zum energieeffizienten Bauen wird sich mit Sicherheit noch verstärken und gerade mittelständische Unternehmen, die seit jeher zu den Innovationsmotoren der Wirtschaft zählen, können in Zusammenarbeit mit unabhängigen Forschungs- und Prüfinstituten ihre Marktposition stärken und ausbauen.

Im Besonderen hat der Holzbau ausgezeichnete Wachstumschancen auf diesem Markt. Die Zahl der vom Zimmerer handwerklich hergestellten Holzhäuser hat sich seit 1994 mehr als verfünffacht. Die einzelnen Gewerke werden hierbei in der Regel von ortsansässigen Handwerkern ausgeführt. Eine Reihe von Fensterbauern hat die Zeichen der Zeit erkannt und stellt passivhausgeeignete Fenster her. Sind die Bauteile zertifiziert – beispielsweise vom Passivhausinstitut in Darmstadt – steigen die Absatzchancen auf dem Markt deutlich.

Damit der gewünschte Einspareffekt auch eintritt, müssen passivhausgeeignete Fenster eine Reihe von Voraussetzungen erfüllen:

Seit die Wärmeschutzverglasung sich auf dem Markt durchgesetzt hat, gilt der Fensterrahmen als “Wärmebrücke”, d. h. sein U-Wert (früher k-Wert) liegt über dem der Verglasung. Um nun passivhaustaugliche Rahmen anbieten zu können, wurden verstärkt Anstrengungen unternommen, die Wärmedämmfähigkeit der Rahmen, seien es Holzrahmen, Kunststoffrahmen oder Aluminiumrahmen oder Kombinationen untereinander deutlich zu verbessern.

Bisher übliche Holzrahmenkonstruktionen zählen nach DIN 4108 zur Rahmenmaterialgruppe 1 (RG 1), deren U-Wert besser als 2,0 W/m²K ist. Vollholz-Rahmen, auch in Dicken bis 100 mm und darüber, verbessern den mittleren U-Wert UF eines Fensters nur unwesentlich und erreichen nicht annähernd den geforderten U-Wert von UF #ä 0,8 W/m²K. Am Beispiel des Holz-Warmfensters der mittelständischen Firma eurotec aus Zeltingen soll gezeigt werden, wie mit einem holzummantelten PU-Kern und natürlich einer hochwärmedämmenden Dreifachverglasung ein UF-Wert bis 0,7 W/m²K erreicht wird (Abb. 4). Eine Gesamtrahmendicke von 100 mm erfüllt die Anforderungen. Ein vom Passivhaus-Institut zertifiziertes Fenster mit Holzrahmen fertigt und vertreibt auch die Tischlerei Hinze in Wendeburg. Wer sein Fenster außen mit einer Aluminium-Vorsatzschale schützen möchte, kann dies selbstverständlich tun und dabei einen optimalen Wärmeschutz gewährleisten. Hersteller sind u.a. Firma Müller, D-Lautenbach; Firma Freisinger A-Ebbs; Firma Lederbauer A-Eberschwang;

Nahezu sämtliche bekannten Profilhersteller bieten neuentwickelte Profilsysteme mit deutlich verbesserter Wärmedämmung an. So beispielsweise auch Rehau (BM 6/2000, S. 29) mit einem vom Institut für Passivhausbau in Darmstadt zertifiziertes System, das eine Bautiefe von 120 mm hat. Der U-Wert des Rahmens wird mit hervorragenden UR # 0,71 W/m²K angegeben.

Das Isolierglas wurde zwar bereits im Jahre 1865 von Mr. Stetson in den USA zum Patent angemeldet, aber erst in den 60er Jahren des vorigen Jahrhunderts, also rund 100 Jahre später, gelang der Durchbruch auf dem Fenstermarkt. Anfang der 80er Jahre wurde das Wärmedämmvermögen der Isolierverglasungen mit verschiedenen Beschichtungen noch einmal mehr als verdoppelt. Der U-Wert einer herkömmlichen (unbeschichteten) Isolierverglasung liegt bei UV = 3,0 W/m²K, der einer Wärmeschutzverglasung bis UV = 1,1 W/m²K. Die Wärmeschutzverglasung ist seit Einführung der WVO 95 die Standardverglasung im Fensterbau. Heute werden Multifunktionsisoliergläser mit einer hervorragenden Wärmedämmung und einem funktionierenden Sonnenschutz gefordert. Dazu kommen die Funktionen Sicherheit, Schallschutz, Brandschutz und Fassadengestaltung. Für ein Passivhaus haben ein niedriger Wärmedurchgang (UV-Wert), ein hoher solarer Gesamtenergiedurch-lassgrad (g-Wert), eine hohe Lichttransmission (t-Wert) und eine neutrale Außenansicht Priorität. Dreifachverglasungen mit zwei beschichteten Scheiben (Abb. 7) und einer Gasfüllung aus Xenon erreichen UV-Werte von 0,5 W/m²K. Da Xenon nicht in dem Maße verfügbar und der Preis immens hoch ist, wird der Scheibenzwischenraum mit Argon oder bei hohen Anforderungen mit Krypton gefüllt und Werte von 0,6 und 0,7 W/m²K erzielt. Ein Vergleich, die Wärmeleitzahlen von Luft, Argon und Krypton (lLuft = 0,026 W/mK,

lArgon = 0,017 W/mK,

lKrypton = 0,009 W/mK)

verdeutlicht die Unterschiede.

Mit den höheren Anforderungen der EnEV tritt der Wärmebrückeneffekt des Isolierglasrandverbundes, der C-Wert, immer stärker in den Vordergrund. Die Isolierglasindustrie reagiert hierauf mit der “warmen Kante” oder neudeutsch “warm-edge”. Für die Wärmeverluste im Kantenbereich einer Verglasung sind zum einen die Wärmeleitfähigkeit des Materials als auch die leitende Wanddicke verantwortlich. Der bisher übliche Abstandshalter aus einem Aluminiumprofil wird mit dünnwandigen Edelstahlprofilen oder Kunststoffprofilen (TPS; siehe BM 10/2000, S. 118) ersetzt. Dadurch verbessert sich einerseits der UV-Wert geringfügig um 0,1 bis 0,2 W/m²K. Zum anderen und wichtigeren Teil aber erhöht sich die Temperatur im Randbereich der Verglasung um 2 – 4 °C, so dass die Tauwasserbildung und unansehnliches Beschlagen spürbar vermindert, Flecken und Schimmelpilzbildung unterbunden und der Wohnkomfort gesteigert wird. Der eingangs erwähnte Wärmebrückenkoeffizient C, der die Wärmebrücke im Verglasungsrandbereich/Rahmen beschreibt, verringert sich durch die “warme Kante” um 25 bis 45 Prozent.

Zusätzlich zur “warmen Kante” sorgt eine höhere Einstandstiefe der Verglasung in den Rahmen von z. B. 30 mm bzw. ein tieferer Falz im Rahmen für eine Reduzierung der Wärmebrückenwirkung des Abstandshalters und damit für höhere Oberflächentemperaturen auf der Innenfläche.

Näherungsweise wird der U-Wert eines Fensters nach folgender Formel berechnet:

UW = Ug x 0,7 + Uf x 0,3

wobei

UW = U-Wert des gesamten Fensters (W = window)

Ug = U-Wert der Verglasung (g = glazing)

Uf = U-Wert des Fensterrahmens (f = frame)

Die physikalischen Eigenschaften eines passivhausgeeigneten Fensters zeigt die Übersicht in der Tabelle 2.

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, kommt dem gewissenhaften Einbau und einer perfekten Abdichtung der Bauteile eine herausragende Bedeutung zu, um unnötige Wärmeverluste durch Fugen zu vermeiden. Jede Undichtigkeit wird bei einem Blower-door-Test offengelegt, den die Bauherrschaft zunehmend durchführen lässt. Insofern muss der hohe zeitliche Aufwand beim Einbau eines Fensters der Bauherrschaft im Vorfeld erläutert werden.

Die Abbildung 4 zeigt einen passivhausgeprüften Anschluss eines Holzfensters in eine Holzhauswand. Ein Isothermenverlauf verdeutlicht, dass insbesondere die 10 °C-Kurve an keiner Stelle der Innenflächen unterschritten wird.

Bei einem Neubau wird die Dämmung mittlerweile häufig über den Sparren wärmebrückenfrei und in kurzer Montagezeit angebracht. Für einen U-Wert von U # 0,15 W/m²K errechnen sich die Dämmstoffdicken je nach WLG wie folgt:

Beispiel: Dämmmaterial Weichfaserplatten WLG 045 (Abb. 9)

Aufbau von innen nach außen:

Profilbretter Fichte 18 mm l= 0,13 W/mK

Dampfbremse

Dämmung l=0,045 W/mK

Konterlattung

Lattung

Dacheindeckung.

Für die Berechnung kann die Dampfbremse wegen ihrer geringen Dicke von 0,2 mm vernachlässigt werden. Demzufolge zählen nur die Verschalung und die Dämmung.

Die Dämmung ist durch die Konterlattung hinterlüftet, so dass für den äußeren Wärmeübergangswiderstand 1/aa = 0,08 m²K/W angesetzt wird.

s = 0,284 m

s = 28,4 cm, d. h. 30 cm

Entsprechendes gilt für Wärmedämmstoffe, z. B. Mineralwolle. Mit höherer Wärmeleitgruppe vermindern sich die Schichtdicken entsprechend (Tab. 3.).

Aufbau und Berechnung eines Kaltdachs:

Innenverschalung Profilbretter 18 mm

Dampfbremse

Sparrenbreite 10 cm

Gefachbreite 65 cm

Dämmstoff: Mineralwolle WLG 035, angenommene Dämmstoffdicke 30 cm.

Wird die Dämmung, wie früher üblich, zwischen die Sparren eingebracht, so ergeben sich enorme Sparrenhöhen, die unrealistisch sind. In der Praxis wird sicherlich unter die Sparren eine weitere Dämmschicht angebracht, um U # 0,15 W/m²K zu erreichen.

Aufbau von innen nach außen (Abb. 9):

Gipskartonplatte 12,5 mm

Dampfbremse

Holzständer 12/20, im Gefach Mineralwolle WLG 035

Außendämmung Mineralwolle 12 cm WLG 035

Hinterlüftung/Konterlattung

Bretterschalung

Bei der außengedämmten Ziegelwand (im linken Teil der Abb. 9 dargestellt) errechnet sich der U-Wert natürlich auch mit den üblichen Formeln.

Logischerweise erhöhen sich die Dämmstoffdicken hier ebenfalls deutlich auf ca. 20 cm und mehr, um die Wärmeabgabe über die Betonbodenplatte zu minimieren.

Die Vorteile eines Passivhauses liegen auf der Hand und bieten – trotz der Herausforderung – dem Handwerk eine große Chance:

• helle, freundliche Wohnräume durch Südorientierung des Gebäudes

• keine oder nur wenige Heizkörper und somit kaum Staubbelastung (geeignet für Allergiker)

• hohe Behaglich dank gleichbleibender Raumwärme

• keine Kaltluftkaskaden, kein “Zug” in Fensternähe

• keine/kaum Lärmbelästigung

• geringe Luftfeuchtigkeit, keine Schimmelpilzbildung

• bei kontrollierter Lüftung keine Geruchsbelästigung, ständig frische Luft in den Räumen

• niedrige Unterhaltungskosten, kaum Wartungskosten

• nahezu unabhängig von “allen” Energieträgern beim Einsatz von Sonnenkollektoren und Fotovoltaik, daher Schonung der Primärenergieträger Öl und Gas

• kaum CO2-Emissionen

• keine Anschlusskosten für Erdgas, Fernwärme oder Öl

• Energiekosten unter 5 Euro pro m² Wohnfläche und Jahr.

Noch einen Schritt weiter als Passivhausstandard wird bei der derzeit im Bau befindlichen Solarsiedlung am Schlierberg in Freiburg gegangen. Architekt Rolf Disch, dem für das modernste solare Wohnbauprojekt Europass von der Fachzeitschrift Immobilien Manager den 1. Preis beim Innovationswettbewerb zugesprochen wurde, baut auf die individuell abgestimmten Wünsche der Bauherrschaft Plusenergiehäuser. Diese benötigen nur noch ein Siebtel des Heizenergiebedarfs eines konventionellen, nach der WVO 95 gebauten Hauses. Die Jahresenergiebilanz ist sogar positiv (“Plusenergiehaus”), d. h. sie erzeugen mehr Energie als sie verbrauchen. Die mittelständische Zimmerei Lais aus Schönau im Südschwarzwald errichtet die Reihen-Holzhäuser federführend. Der Dachaufbau mit einem hervorragenden k- bzw. U-Wert überzeugt durch die außergewöhnlich gute Dämmung. Zum Nachweis der Gebäudedichtigkeit wird bei jedem Haus ein Blower-door-Test durchgeführt. o

Einige Internet-Adressen, die Wissenswertes zur Energieeinsparung und zum Passivhaus bieten:

www.passiv.de und www.passiv.de (Passivhaus-Institut;Prof. Dr. Wolfgang Feist, Darmstadt)

www.energiesparen mit Glas.de

www.gre-online.de (Gesellschaft für Rationelle Energieverwendung e.V., Berlin)

www.bmwi.de (Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, Berlin)

www.altbauerneuerung.de (Bundesarbeitskreis Altbauerneuerung e.V.)

www.flib.de (Fachverband Luftdichtheit im Bauwesen e.V.)

www.passivhaus-euro.de (Fa. PAB)

www.heraklith,de

sowie viele, weiterer Glas-, Bau-

und Dämmstoffhersteller