Niedrigenergiehäuser

40% aller Energie verbrauchen wir in unseren Gebäuden, rechnet man noch die Erstellung, Unterhaltung und Erneuerung dazu sind es sogar 60%. In Betracht auf den Klimawandel und den immer knapper werdenden fossilen Energieressourcen werden Niedrigenergiehäuser immer lukrativer. „Energieeffizientes Bauen boomt“ sogar wie die dritte italienische Messe „KLIMAHOUSE“ auf ihrer Homepage verkündet.

Niedrigenergiehäuser unterschreiten das gesetzlich vorgeschriebene energietechnische Anforderungsniveau für Neubauten. In der folgenden Tabelle werden verschiedene Haustypen aufgrund ihres Heizwärmebedarf in kW pro m² und Jahr miteinander verglichen:

(der Heizwärmebedarf ist eine Komponente des energietechnischen Anforderungsniveaus)

Haustyp	Heizwärmebedarf in kW/(m²a)
Neubau	54-100 kW
Niedrigenergiehaus	Max. 70 kW
Passivhaus	Max. 15 kW
Nullenergiehaus	Im Jahresmittel kein Netto-Energiebezug
Plusenergiehaus	Im Jahresmittel eine Netto-Energielieferung

Das folgende Diagramm vergleicht den Heizwert der genannten Haustypen mit bereits erstellten Gebäuden:

(In dem Diagramm sind in den ersten beiden Balken jeweils der Durchschnitt und in den folgenden Balken die maximalen Werte angegeben. Beim Passivhaus kann kein fester Wert angegeben werden, da dieser von der jeweiligen Technik abhängig ist.)

Man kann den Heizwärmebedarf auch anschaulicher umrechnen:

70 kW entsprechen 70l Heizöl oder 70m³ Erdgas oder 140kg Holzpellets pro m² und Jahr.

Im folgenden wird auf die vier energieschonenden Haustypen genauer eingegangen:

Niedrigenergiehaus

Als Niedrigenergiehaus bezeichnet man Neubauten, aber auch sanierte Altbauten, die einen sehr geringen Energiebedarf für Heizwärme und Warmwasser haben. Wie man aus der ersten Tabelle erkennen kann, erfüllen heutige Neubauten zum Teil schon den Niedrigenergiehaus-standard. Dies wird hauptsächlich durch eine effizientere Energienutzung und durch eine sehr gute Wärmedämmung erreicht. Das Passivhaus ist eine Weiterentwicklung des Niedrig-energiehauses, sodass die z.T. eingesetzten Energiesparmöglichkeiten unter diesem Punkt genauer erklärt werden.

Passivhaus

Ein Passivhaus zeichnet sich dadurch aus, dass es kein aktives Heizsystem und auch keine Klimaanlage besitzt. Dies ist möglich, da die Wärmeverluste derart stark verringert werden, sodass nur ein sehr geringer Teil der Wärme nach außen gelangt. Dabei sind die zwei wichtigsten Komponenten zur Energiereduzierung eine sehr gute Dämmung und eine kontrollierte Lüftung. Des weiteren sind folgende Punkte bei der Erstellung bzw. beim Umbau zu beachten:

1. Gebäudeausrichtung

Die Ausrichtung des Gebäudes sollte so erfolgen, dass die Hauptfensterflächen nach Süden zeigen, um einen zusätzlichen Wärmegewinn über die Sonne zu erhalten. Daraus folgend sollte die Zimmeranordnung auch nach ihrem Verwendungszweck erfolgen, dass heißt Wohnräume nach Süden und Küche, Bad und WC nach Norden.

2. Gebäudehülle

Die Gebäudehülle bestimmt die Höhe der Energieverlust entscheidend mit. Dabei gilt: je kompakter ein Haus ist und je geringer somit seine Oberfläche zum Volumen ist, desto weniger Wärme geht verloren. Vorsprünge oder spitze Winkel sollten vermieden werden, da sie wie „Kühlrippen“ wirken über die viel Wärme verloren geht. Zum anderen ist die Dämmung eines Hauses sehr wichtig, welche nicht nur die Außenwände, sondern auch das Dach und die Boden- bzw. Kellerplatte umfasst. Hierbei ist der sog. U-Wert entscheidend, der den Wärmedurchgang durch ein Außenteil beziffert. Je kleiner der U-Wert ist, umso geringer sind die durch das Bauteil erzeugten Wärmeverluste. Die Fenster sollten ebenfalls gut gedämmt sein und einen geringen U-Wert besitzen. Solche Fenster sind meistens zwei- bis dreifach verglast und enthalten zwischen den einzelnen Schichten Hohlräume die mit dem Edelgas Argon, selten auch Krypton, gefüllt sind. Zu aller Letzt muss das Haus sehr luftdicht sein, dass heißt es sollten Wärmebrücken durch z.B. Wäschetrockner- oder Dunstabzugsrohre vermieden werden.

3. Gebäudetechnik

Die Lüftung des Gebäudes erfolgt über eine kontrollierte Lüftungsanlage die mit einem Wärmetauscher, z.T. auch noch zusätzlich einem Erdwärmetauscher, gekoppelt ist. Diese Anlage tauscht etwa alle 1-4 Stunden die gesamte Luft im Gebäude aus und sorgt somit für einen erhöhten Wohnkomfort durch verbesserte Luftqualität und eine konstante Innentemperatur. Das Lüften über Fenster ist somit nicht mehr notwendig, außerdem würde es zu starken Wärmeenergieverlusten führen.

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Passivhaus

Funktionsprinzip der Lüftungsanlage:

Die Frischluft wird von außen angesaugt und durch einen Luft- und evtl. auch Pollenfilter gereinigt. Anschließend wird sie dem Wärmetauscher zugeführt der sie über die gewonnene Wärme aus der Abluft erwärmt (Gegenstromprinzip) und dann in die Wohnräume abgeben. Über Überstromöffnungen wie z.B. Türen gelangt sie in das Treppenhaus oder auch Bäder und Küche und wird von da aus abgesaugt. Die Abluft wird wieder dem Wärmetauscher zugeführt, der ihr die Wärme entzieht, und wird dann nach außen befördert. Ein Wärmetauscher hat eine Effizienz zwischen 80-95%. Das heißt z.B. das 0°C kalte Frischluft über den Wärmetauscher von 20°C warmen Fortluft auf 16-19°C erwärmt wird. Die Anlage kann mit einer zusätzlichen Heizung ausgestattet werden, verbraucht aber dennoch sehr wenig Strom. Außerdem kann ein Erdwärmeübertrager vorgeschaltet werden. Dieser dient sowohl zur Kühlung (im Sommer) als auch zur Erwärmung (Winter) der Frischluft, da die Erdwärme je nach Bohrtiefe konstant 5-10°C enthält.

Die erforderliche Restwärme wird zu großen Teilen aus Sonneneinstrahlung und der Abwärme von Personen und Geräten gedeckt.

Um Warmwasser bereitzustellen benötigt ein Passivhaus ein Heizung die z.B. über Erdgas, Fernwärme, Holzpellets oder eine thermische Solaranlage betrieben werden kann. Der Energieverbrauch dieser Heizung ist wesentlich geringer als bei einem normalen Haus.

Nullenergiehaus

Als Nullenergiehäuser bezeichnet man Häuser, die keinen Strom-, Gas-, oder sonstigen Wärmeanschluss besitzen. Sämtliche Energie produziert ein solches Haus selbst, ist somit autark gegenüber der allgemeinen Energieversorgung. Um ein Haus mit diesem Energieniveau zu erstellen, muss man die schon erwähnten Punkte bezüglich der Gebäudeausrichtung, -hülle und -technik beachten und umsetzen. Des weiteren benötigt dieses Haus eine Fotovoltaikanlage zur Stromerzeugung und eine Solaranlage zur Warmwasseraufbereitung. Beide Anlagen müssen an einen jeweiligen Speicher gekoppelt sein, um Schlechtwetter-Tage zu überbrücken.

Nutzung der Sonnenenergie

Quelle: http://www.plusenergiehaus.de/Das%20Haus_Das%20Haus%20als%20Kraftwerk,27.html

Die Abbildung zeigt wie z.B. ein Nullenergiehaus die Sonnenstrahlung nutzt. Im Sommer steht die Sonne steiler zur Erde und können aufgrund des Überstandes des Daches nicht in die Wohnräume gelangen und diese zusätzlich aufheizen. Im Winter steht die Sonnenstrahlung dagegen flacher zur Erde, sodass sie in die Wohnräume einfallen und diese aufwärmen können.

Plusenergiehaus

Plusenergiehäuser sind ebenfalls völlig autark gegenüber ihrer Umwelt, hinzu kommt, dass sie mehr Energie produzieren als sie verbrauchen.

Zu den eingesetzten Anlagen sind zahlreiche Photovoltaikzellen zur solaren Stromerzeugung, Solarkollektoren zur Warmwasserbereitung, Wärmerückgewinner und Erdwärmeüberträger zur Lüftung.

Der erste Prototyp war das Heliotrop® von Rolf Disch, welches 1994 in Freiburg errichtet wurde.

- Das futuristisch anmutende Baumhaus 'Heliotrop'® ist drehbar

und lässt sich so im Winter der Sonne nachführen oder im Sommer

von ihr wegdrehen. Die einzelnen Zimmer sind stufenförmig

um den drehbaren Kern angeordnet, welcher die Treppe beherbergt.

Der Zugang erfolgt über ein Sockelgeschoss, in welchem

auch ein Seminarraum und Teile der Haustechnik untergebracht

sind.

- Passive Wärmegewinne durch zur Sonne gerichtete Fenster mit

3-facher Wärmeschutzverglasung.

- Kompakte, zylindrische Bauweise mit Oberflächen/Volumen-Verhältnis

von 0.6 und guter Isolation minimiert die Wärmeverluste.

- Kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung und Erdwärmetauscher.

- 34.5 m2 Vakuum-Röhrenkollektoren als Balkonbrüstung erbringen

hohe Wärmegewinne für Brauchwasser und Heizung vor allem im

Winter.

- Wärmespeicherung über Kurzzeit-Wasserspeicher und saisonalen

Latentkompaktspeicher. Wärmeverteilung über Bodenheizung

und Deckenstrahlungsheizung.

- 54 m² unabhängig vom Haus drehbare Fotovoltaikanlage für die

Elektroversorgung.

Das Heliotrop®

Quelle: http://www.plusenergiehaus.de/Das%20Haus_Das%20Haus%20als%20Kraftwerk,27.html

Querschnitt des Heliotrops®

Quelle: http://www.plusenergiehaus.de

In der Abbildung kann man die stufenförmige Anordnung der Räume erkennen. Des weiteren wird durch Pfeile die Luftverteilung durch die kontrollierte Lüftungsanlage dargestellt. Auf der rechten Seite, der Fensterseite, wird die Nutzung der Sonneenergie durch die Fotovoltaikanlage, die Vakuum- Röhrenkollektoren und Fenster veranschaulicht.

è Sowohl der Begriff Nullenergie- wie auch Plusenergiehaus kann irreführend sein, da beide fertiggestellten Häuser zwar keine Energie verbrauchen, dennoch wurde bei ihrer Produktion häufig viel Energie verbraucht.

Heutiger Stand

Das Passivhaus ist heutzutage schon sehr verbreitet, v.a. da auch viele Neubauten diesem Energieniveau entsprechen. Die Null- und Plusenergiehäuser dagegen sind weniger verbreitet, da diese zur Zeit zwar möglich und ausgereift, aber leider noch sehr teuer im Bau sind.

Quellen:

Wikipedia.de

Passivhaus.de

Solarserver.de

Plusenergiehaus.de