Häuser ohne Heizkosten - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Technik+Digitales

Häuser ohne Heizkosten

Das Gebäude der Zukunft wird nicht nur Energie sparen, sondern sogar selbst welche erzeugen.

Wer sehen möchte, wie in Deutschland im nächsten Jahrzehnt gebaut wird, muss nach Frankfurt am Main reisen: Nirgendwo sonst in Europa stehen so viele Häuser, die extrem wenig Heizenergie benötigen. Alle neuen Gebäude im Besitz der Stadt oder einer ihrer Baugesellschaften müssen im äußerst sparsamen Passivhausstandard gebaut werden – ein Beschluss der Stadtverordnetenversammlung aus dem Jahr 2007.

In Frankfurt wurde damit vorweggenommen, was ab 2021 in ganz Deutschland für jeden Neubau Standard sein soll: ein Minimum an Energie für Heizung oder Kühlung. Als „nearly zero energy building“ bezeichnet sie die EU-Gebäuderichtlinie – auf Deutsch meist als „Niedrigstenergiehaus“ übersetzt. Was das im Detail bedeuten wird, weiß heute zwar noch niemand. Doch sicher ist: Der Energiebedarf dieser Gebäude wird erheblich unter dem Standard liegen, der heute bei Neubauten Pflicht ist.

Vom Exoten zum Trendhaus

Mit dem Niedrigenergiehaus, das Mitte der 1990er-Jahre in Deutschland propagiert wurde, dürften die Gebäude in zehn Jahren nicht mehr viel gemein haben. Denn bereits nach dem heute vorgeschriebenen Mindeststandard sind alle neu gebauten Häuser Niedrigenergiehäuser gemäß der damaligen Definition. Die Gebäude des nächsten Jahrzehnts werden den Passivhäusern ähneln, die bisher ein randständiges Dasein führen und im Ruf stehen, teure und unkomfortable Exoten zu sein (siehe Kasten unten auf S. 92). Was wird diese Entwicklung für das Bauen bedeuten? Wird es zum kaum bezahlbaren Luxus werden?

Der Frankfurter Jurist Frank Junker kennt die Frage nach den Kosten: Er ist Geschäftsführer der städtischen Baugesellschaft AGB Frankfurt Holding GmbH, die inzwischen rund 2000 Geschosswohnungen im Passivhausstandard errichtet hat. Seine Antwort dürfte viele Skeptiker überraschen: „Die Mehrkosten fallen bei Vermietung oder Verkauf von Eigentumswohnungen nicht ins Gewicht.“ Sie belaufen sich gegenüber einem Bau nach dem aktuellen gesetzlichen Mindeststandard auf fünf bis sieben Prozent, so der Erfahrungswert des AGB-Experten.

Anzeige

Eine Abrechnung wäre zu teuer

Dem gegenüber steht eine erhebliche Einsparung bei den Heizkosten. Die sind so gering, dass die AGB inzwischen eine Reihe von Objekten besitzt, bei denen die Heizkosten gar nicht mehr abgerechnet werden. „Die Abrechnung und Erfassung wäre teurer, als die Restenergie den Mietern kostenlos zur Verfügung zu stellen“, sagt Junker. Der Passivhausstandard ist also nicht nur für den hochpreisigen Wohnungsmarkt wirtschaftlich umsetzbar, sondern auch im sozialen Wohnungsbau.

Allerdings: Die Bauweise im Passivhausstandard hat nicht nur Freunde – auch in Frankfurt: Viele Architekten tun sich schwer mit den großen Dämmstoffdicken, die erforderlich sind, um die Wärmeverluste minimal zu halten. Filigrane Konstruktionen seien so kaum zu verwirklichen, mancher Passivhausbau komme recht plump daher, lautet die Kritik an den sparsamen Gebäuden.

Doch Heiner Farwick, Vizepräsident des Bundes Deutscher Architekten (BDA), widerspricht: Er teilt zwar die gestalterischen Bedenken, sofern man beim Energiestandard ausschließlich an die Dämmung denkt. Aber nicht allein die Dämmung mache ein energetisch hochwertiges Gebäude aus – seine Ausrichtung zur Sonne, die Größe der Glasflächen oder das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche seien mindestens ebenso wichtig. „Und diese Parameter liegen in den Händen des Architekten“, erklärt Farwick. Schon heute sehe man einem gut geplanten Gebäude auf den ersten Blick gar nicht an, dass es energetisch sehr hochwertig gebaut wurde.

Generell hält es der BDA-Vizepräsident für kein Problem, nicht nur in Wohnhäusern, sondern auch in Bürogebäuden und in öffentlichen Bauwerken wie Schulen oder Kindergärten einen hohen energetischen Standard zu verwirklichen. Dass Unternehmen oder die Träger öffentlicher Einrichtungen dabei zwingend in die Kostenfalle tappen werden, glaubt er nicht: Es hat sich gezeigt, dass die Nebenkosten von Gebäuden zu einem erheblichen Kostenfaktor geworden sind.

Langfristig gesehen, werden sich die Mehrkosten hoher energetischer Standards daher in der Regel amortisieren – wenn man auch stets im Einzelfall entscheiden muss, welche Investitionen sich lohnen und welche nicht. Grundsätzlich wertet Farwick die Entwicklung zum Niedrigstenergiegebäude positiv – und legt Wert darauf, dass auch die Architekten ihren Beitrag zu sparsameren Gebäuden leisten: „Wir sehen uns hier in einer gesellschaftlichen Verpflichtung.“

Der Passivhausstandard ist für manche Beobachter aber nicht das künftige Maß aller Dinge: „Aktivhäuser werden immer wichtiger“ , schätzt die Stuttgarter Architektin Melita Tuschinski. Sie befasst sich seit vielen Jahren mit den rechtlichen Vorgaben für Energiestandards und gibt dazu einen eigenen Newsletter für Architekten heraus. Als „Aktivhäuser“ oder „Häuser nach dem Plus-Energiestandard“ werden Gebäude bezeichnet, die mehr Energie erzeugen als sie benötigen. Einen einheitlichen Namen gibt es hierfür noch nicht.

Derzeit werden in einem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt rund 20 Häuser erprobt, die eine positive Energiebilanz aufweisen. Möglich wird das meist durch Photovoltaik-Module auf dem Dach oder an der Fassade: Sie erzielen im Sommer hohe Stromerträge, die den Energiebedarf im Winter mehr als ausgleichen. Doch genau darin liegt ein Manko: Werden nämlich Erträge mit Verbräuchen monatlich bilanziert, zeigen sich die potenziellen Schwächen solcher Konzepte.

Die Wintermonate weisen den höchsten Energiebedarf auf, sind aber gleichzeitig die Monate, in denen die Stromerträge am geringsten sind. Da viele dieser Gebäude mit einer elektrisch betriebenen Wärmepumpe beheizt werden, führt das dazu, dass die Bewohner während der Heizperiode elektrische Energie aus dem Netz beziehen müssen. Um die überschüssige Energie vom Sommer in den Winter retten zu können, wären leistungsfähige Stromspeicher wie Batterien erforderlich. Die sind allerdings bisher recht teuer oder technisch noch nicht ausgereift.

Netzstrom für die Wärmepumpe

Besonders deutlich zeigte sich dieses Manko ausgerechnet bei einem Vorzeigeprojekt der Bundesregierung: Das von Bundeskanzlerin Angela Merkel Ende 2011 mit großem Aufgebot eröffnete Effizienzhaus Plus in Berlin-Charlottenburg sollte die Vorteile eines Gebäudes mit positiver Energiebilanz demonstrieren. Es ist mit Photovoltaik-Modulen ausgestattet, die übers Jahr zwar mehr als 16 000 Kilowattstunden Strom erzeugen sollen. Doch im Winter reicht die Stromproduktion bei Weitem nicht aus, um genügend Energie für die Wärmepumpe zu erzeugen. So musste im sonnenarmen Winter 2012/2013 ein Großteil der elektrischen Energie für die Wärmepumpe aus dem Netz ins Haus fließen. Ein solches Gebäude trägt also nicht dazu bei, das saisonale Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage in der Stromproduktion zu mindern – sondern verstärkt es sogar noch.

Doch das Konzept des Plus-Energie-Standards bietet auch enorme Chancen: Es könnte Architekten vom starren Planungskonzept des Passivhausstandards befreien. Denn durch den Einsatz erneuerbarer Energien lassen sich Gebäude schaffen, die in der energetischen Gesamtbilanz ähnlich gut sind wie Passivhäuser – allerdings bei einem geringeren Aufwand. Das gilt insbesondere für Altbauten, die energetisch saniert werden sollen.

Doch solange es keinen einheitlichen und praxisgerechten Standard gibt, nach dem die Energieströme bilanziert werden, können Plus-Energiehäuser auch zur Farce werden: Wenn auf dem Dach nur genügend Platz für Photovoltaik-Module ist, kann bei jährlicher Bilanzierung auch ein unsanierter Altbau eine positive Energiebilanz aufweisen.

Dicker Speicher im Sonnenhaus

Architekten, Ingenieure und Wissenschaftler suchen daher nach Konzepten, um die Gebäude unabhängiger von externen Energiequellen zu machen. Das lässt sich durch Speicher ermöglichen, die Wärme und damit Energie über einen langen Zeitraum hinweg aufbewahren können. In sogenannten Sonnenhäusern werden dazu Wasserspeicher im Gebäude platziert, die viele Tausend Liter warmes Wasser horten und meist direkt über Solarkollektoren auf dem Dach aufgeheizt werden.

Ein Beispiel für ein Gebäude im Plus-Energiestandard stammt wiederum aus Frankfurt am Main. So entsteht im Stadtteil Riedberg derzeit ein Aktivhaus mit 20 Wohneinheiten, dessen Dach und Fassade mit Photovoltaik-Elementen belegt sind. Sie erzeugen pro Jahr deutlich mehr Energie, als das Gebäude verbraucht. Die Überschüsse sollen unter anderem genutzt werden, um die Akkus von Elektroautos oder E-Bikes aufzuladen.

Um das saisonale Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage nach Energie etwas auszugleichen, ist hier ein sogenannter Eisspeicher installiert. Er besteht aus einem in den Boden eingelassenen Wassertank, dem eine Wärmepumpe so lange Wärme entnehmen kann, bis ein großer Teil des Wassers zu Eis gefroren ist.

Dabei nutzt man die latente Wärme des Wassers: Bis es ganz zu Eis erstarrt ist, kann man ihm genauso viel Wärme entziehen wie 80 Grad Celsius heißem Wasser, das auf 0 Grad Celsius abgekühlt wird. So kann der Wasser-Eis-Speicher im Winter über die Wärmepumpe Wärme liefern und im Sommer Kälte für die Kühlung des Gebäudes.

Zum Ausgleich der täglichen Leistungsschwankungen der Photovoltaik-Anlage – vor allem zwischen Tag und Nacht – ist das Gebäude mit einem Akku als Stromspeicher ausgestattet. „Dieser Akkumulator ist so ausgelegt, dass die Photovoltaik-Anlage 65 Prozent des gesamten Strombedarfs deckt – und das in jeder Stunde“ , erklärt Projektleiter Walter Funke von der Wohnungs- und Entwicklungsgesellschaft NH Projektstadt, die das Projekt in Frankfurt am Main verantwortet.

Auch wenn das Gebäude nicht das Etikett „Passivhaus“ trägt – es gilt, was auf fast alle leistungsfähigen Plus-Energiehäuser zutrifft: Um die für das Passivhaus typischen Gebäudedetails kommen die Planer auch hier nicht herum. Eine extrem gut gedämmte Gebäudehülle, dreifach verglaste Fenster und eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung sorgen dafür, dass der Wärmebedarf im Winter minimal bleibt. ■

ULRICH DEWALD wollte es nochmal wissen: Nach zehn Jahren als bdw-Onlineredakteur belegte der Physiker ein Aufbaustudium in Bauphysik.

von Ulrich Dewald

Vom Energieschlucker zum Stromlieferanten

Der Energiebedarf von Gebäuden ist in den letzten Jahrzehnten drastisch gesunken. Während Altbauten im Mittel rund 300 Kilowattstunden pro Jahr und Quadratmeter verzehren, liefern Aktivhäuser sogar Energie – als Strom aus Solarzellen.

Zwei Drittel fürs Heizen

In Deutschland fließen in privaten Häusern und Wohnungen im Schnitt mehr als zwei Drittel der verbrauchten Energie in das Beheizen der Räume.

Das Maßband des Energiebedarfs

Im Energiepass eines Gebäudes wird dessen Energieverbrauchskennwert (hier ein willkürlicher Betrag) mit den Werten verschiedener Gebäudestandards verglichen.

Mehr zum Thema

Internet

Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP): www.ibp.fraunhofer.de

Das Passivhaus-Institut: www.passiv.de

„Energieeffiziente Gebäude und Städte“ – Infos vom Bundesbauministerium: www.bmvbs.de/DE/BauenUndWohnen/ EnergieeffizienteGebaeude/ energieeffiziente-gebaeude_node.html

Kompakt

· Ein Passivhaus benötigt so wenig Energie zum Heizen, dass manche Besitzer sie den Mietern schenken.

· Ein Manko: Der Solarstrom reicht im Winter nicht für die Wärmepumpe.

· Moderne Energiespeicher verhelfen zu energetischer Unabhängigkeit.

Meister der Genügsamkeit

Die Reaktionen reichten von staunender Bewunderung bis zu ungläubigem Kopfschütteln, als 1991 in Darmstadt-Kranichstein das erste Passivhaus Deutschlands bezogen wurde: Das Haus hatte keine konventionelle Heizung. Seine Wärme holte es aus dem einfallenden Sonnenlicht sowie aus der Abwärme der Lampen, der elektrischen Geräte – und der Bewohner selbst. Zu diesen passiven Wärmegewinnen – daher der Begriff Passivhaus – sollte nur ein winziger Rest Wärme kommen, der aus Erdgas gewonnen wurde. Damit wurde die Zuluft in der Lüftungsanlage erwärmt, die Frischluft ins Haus ließ. Heizkörper oder eine Fußbodenheizung gab es ebenso wenig wie einen Kamin. Dafür war das Gebäude extrem gut gedämmt und hatte große, nach Süden ausgerichtete, dreifach verglaste Fenster.

Das Gebäude funktionierte: Seine Bewohner hatten es auch an kalten Wintertagen wohlig warm, Luft und Innenklima waren angenehm, und der Wärmebedarf lag sogar noch unter dem Wert, den die Planer vorhergesagt hatten.

Heute gibt es in Europa etwa 37 000 Passivhäuser. Aus dem Passivhaus ist ein eigener Baustandard geworden. Und vieles, was 1991 noch ungewöhnlich war, wie eine Lüftungsanlage oder Fenster mit Dreifachverglasung, wird heute in jedem hochwertigen Neubau eingesetzt. Dennoch haftet dem Passivhaus noch immer ein exotisches Image an – verbunden mit dem Verdacht, die Bewohner müssten auf Komfort verzichten. Am weitesten verbreitet ist die Ansicht, man könne in einem Passivhaus die Fenster nicht öffnen. Tatsächlich ist das im Winterhalbjahr schlicht unnötig, da über die Lüftungsanlage genügend Luft in den Wohnraum gelangt. Doch es lässt sich mindestens ein Fenster in jedem Raum öffnen, und im Sommer müssen Passivhäuser ohnehin ganz normal über die Fenster belüftet werden.

Schlecht geplante Passivhäuser können an heißen Tagen problematisch sein: Mit ihren großen, zur Sonne hin ausgerichteten Fensterflächen heizen sie sich stark auf, wenn bei der Planung nicht an außenliegende Verschattungen wie Jalousien oder Markisen gedacht wurde. Ansonsten schützt die gut gedämmte Außenhülle aber ebenso gut vor Hitze wie vor Kälte.

Seit dem Bezug des ersten Passivhauses hat sich auch die Heiztechnik geändert: Immer häufiger wird darauf verzichtet, die Heizwärme über die Zuluft zuzuführen, da das viele Bewohner als unangenehm empfinden. Stattdessen werden konventionelle Fußbodenheizungen oder Heizkörper eingebaut, die sich wegen des geringen Wärmebedarfs mit minimalen Vorlauftemperaturen betreiben lassen. Damit unterscheiden sich viele Passivhäuser – außer in den etwas größeren Dämmstärken – kaum mehr von gewöhnlichen hochwertigen Neubauten.

Was ein Passivhaus ausmacht, legt das Passivhausinstitut in Darmstadt fest. Zentrale Größe des Passivhausstandards ist der jährliche Bedarf an Heizwärme pro Quadratmeter Wohnfläche: Er darf bei maximal 15 Kilowattstunden liegen. Dieser Grenzwert ist nicht willkürlich gewählt: In der Praxis hat sich gezeigt, dass bis zu diesem Wert meist ein Beheizen allein über die Zuluft und ohne separates Heizsystem möglich ist.

Lesen Sie weiter …

In der nächsten Ausgabe von bild der wissenschaft erfahren Sie, wie sich Altbauten energetisch sinnvoll sanieren lassen – und was an zehn weit verbreiteten Mythen und Vorurteilen zur Gebäudedämmung dran ist.

Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Dossiers

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Dreh|lei|er  〈f. 21; Mus.〉 Saiteninstrument, bei dem durch eine Kurbel drei unveränderl. Saiten u. eine Melodiesaite angestrichen werden

buf|fo|nesk  〈Adj.〉 1 〈Mus.〉 die Buffooper betreffend, im Stil der Buffooper 2 komisch ... mehr

Ge|richts|ver|hand|lung  〈f. 20; Rechtsw.〉 Verhandlung vor Gericht

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige