Teil 1: Auch ein Passivhaus muss beheizt werden
Kurzbeschreibung: Der Umstand wird betont, dass – entgegen saloppen Aussagen – auch ein Passivhaus beheizt werden muss. Allerdings ist diese Heizlast mit herkömmlichen Gebäuden verglichen extrem klein. Das wird am Zuluftauslass eines rein frischluftbeheizten Hauses besonders deutlich bzw. be-greifbar. Ein Passivhaus wird beheizt
Eine Serie in vier Teilen
Teil 1: Auch ein Passivhaus muss beheizt werden
DI Johannes Haas:
Das beeindruckendste für die Leute, die in ein Passivhaus kommen, wenn man da hergreift, das ist die Luftmenge, mit der man das Haus heizt.
Du greifst daher und da ist nichts mehr in einem halben Meter Abstand. Das kapieren die Leute nicht. Dass man mit Luft heizen kann, ist ihnen ja klar. Aber was heißt das, 100 m3 pro Stunde da durch, das ist nichts.
Der Name "Passivhaus" kann äußerst irreführend sein, was das Thema "Heizung" betrifft. Vor allem, weil das Passivhaus - besonders in den Medien - gerne als "Haus ohne Heizung" oder "Haus ohne aktive Heizung" betitelt wurde. Das passiert auch nach wie vor. Dabei wird nicht hinterfragt, welche Grundidee hinter dem Passivhaus-Konzept steht.
Vielmehr muss auch einem Passivhaus in der kalten Periode laufend Wärme zugeführt werden, weil es wie jedes bewohnte bzw. konditionierte Haus Wärme verliert, sobald die Umgebungstemperatur unterhalb der gewünschten Innenraumtemperatur liegt. Ein erheblicher Teil der erforderlichen Wärmezufuhr erfolgt beim Passivhaus über solare Einträge und interne Gewinne, also "passive Wärmegewinne", daher der Name Passivhaus, wobei diese beiden Einträge üblicherweise nicht als "Heizung" verstanden werden. Die Gesamtwärmezufuhr über solare und innere Gewinne reicht aber nicht zu jedem Zeitpunkt des Jahres aus, um die Gesamtwärmeverluste zu kompensieren. Auch im Passivhaus wird die Heizung eingeschaltet!
Bei praktisch allen Passivhäusern verbleibt somit eine, wenn auch - verglichen mit herkömmlichen Gebäudetypen - sehr kleine, Heizlast bzw. ein entsprechend niedriger Heizwärmebedarf. Zur Erinnerung die Passivhauskriterien: Der Heizwärmebedarf liegt im Passivhaus unter 15 kWh/(m2 a) (bezogen auf die Wohnfläche) oder die Heizlast liegt unter 10 W/m2.
Bei Einfamilienhäusern liegt also die Heizlast für Passivhäuser typischerweise in der Größenordnung von 1 bis 2 Kilowatt. Vielfach wird die Bedeutung dieser kleinen Zahl unterschätzt, da wir kein numerisches Gespür für Heizleistung haben. Ein Besuch in einem rein frischluftbeheizten Passivhaus gibt uns da oft ein besseres Gefühl, wenn wir die Hand an den warmen Luftstrom aus einem Zuluftventil legen, das einen ganzen Raum beheizt.
Dazu Johannes Haas, der bereits Ende der 1990er-Jahre in der Steiermark ein Passivhaus errichtete:
DI Johannes Haas:
Ich habe ja am Anfang viele Paare da gehabt auf Besuch, die sich das angeschaut haben, von denen ein oder zwei ein wirkliches Passivhaus gebaut haben, die meisten ein gescheites Niedrigenergiehaus. Und das beste immer, auf die Couch raufsteigen, die Hand hinhalten und bei einem Meter Abstand nichts mehr spüren. Das ist dann das Besondere.
Fazit: Auch in einem Passivhaus muss während der Heizperiode über solare Einträge und innere Gewinne hinaus weitere Heizenergie zur Verfügung gestellt werden. Der Unterschied zu "konventionellen" Gebäuden besteht darin, dass diese Heizenergie derart gering ist, dass das Haus technisch ausschließlich über die hygienisch erforderliche Luftzufuhr beheizt werden könnte.
Teil 2: Die grundsätzliche Entscheidung: "Rein frischluftbeheizt" versus "konventionelles System"
Kurzbeschreibung: Die Vorteile eines hydraulischen Heizsystems in einem Passivhaus werden erläutert bzw. eines Systems, das nicht rein auf erwärmter hygienischer Zuluft beruht, obwohl eine reine Frischluftheizung wärmetechnisch in einem Passivhaus definitionsgemäß möglich wäre. Ein Vorteil besteht darin, dass man die Temperaturen der einzelnen Räume unabhängig voneinander regeln kann. In exponierten Wohnungen bzw. Räumen, also vor allem an Gebäudekanten bzw. -ecken, ist gesondert zu überprüfen, ob dort die Heizlast für eine reine Frischluftheizung nicht bereits zu hoch ist und eine Zusatzheizung vorgesehen werden muss. Ein Passivhaus wird beheizt - Teil 2: Die grundsätzliche Entscheidung: "Rein frischluftbeheizt" versus "konventionelles System"
Hat man sich in der Planung darauf geeinigt, die bautechnischen Anforderungen des Passivhauses zu erfüllen, ist als Entscheidung die "Haustechnik dran". Hier fällt die erste haustechnische Entscheidung zwischen zwei Grundsatzvarianten, nämlich ob man das Passivhaus
1. ausschließlich mit der hygienischen erforderlichen Luftmenge oder
2. ausschließlich über ein "konventionelles" System (hydraulisches System wie Zentral- oder Etagenheizung oder ein Zimmerofen etc.)
beheizen will. Auch eine Kombination der beiden Varianten ist möglich.
Das Heizsystem des Passivhauses kann also so realisiert sein, dass die erforderliche Heizwärme ausschließlich über die hygienisch erforderliche Zuluft des Lüftungsssystems zugeführt wird. Das Haus wird dann nicht nur bautechnisch frischluftbeheizbar geplant, sondern haustechnisch auch tatsächlich "rein" luftbeheizt ausgeführt.
Ein Grund für die Installation eines wassergeführten, wenn auch entsprechend klein dimensionierten Heizsystems, kann sein, dass damit der Bewohnerkomfort durch die Möglichkeit, individuell bevorzugte Raumtemperaturniveaus zu wählen, erhöht wird. Eine spezielle Variante erläutert der Architekt Georg Reinberg:
Arch. Georg Reinberg:
Es ist zum Beispiel möglich, dass ich dann in unterschiedlichen Räumen eine unterschiedliche Temperatur habe. Wir haben z.B. ein Passivhaus gemacht, wo die Zuluft erst im Zimmer drinnen nachbeheizt wird, über der Türe ist jeweils ein Heizkörper, es kann jeder auswählen, wie viel Temperatur er in seinem Raum hat. Um diese Wahlfreiheit zu geben, wird es individuell nachgewärmt.
Dieses wassergeführte Heizsystem in einem Passivhaus, das eine individuelle Temperaturregelung erlaubt, kann entsprechend kleiner dimensioniert und dadurch auch kostengünstiger realisiert werden.
Arch. Georg Reinberg:
Das ist nicht mit Strom, das ist mit Wasser geführt, aber die Heizungsanlage ist natürlich billiger. Alle Heizungsrohre sind im Vorraum untergebracht in der untergehängten Decke, gehen nur hinein über der Türe und es gibt nur einen sehr kleinen Heizkörper über der Tür. Viel billiger als traditionelle Heizung, man braucht nicht mehr über den Fußboden zum Fenster usw. hin verlegen. Aufgrund der warmen Oberflächen sind Heizkörper unter dem Fenster nicht mehr notwendig.
Man braucht in einem Passivhaus nicht mehr den Heizkörper beim Fenster, weil Fenster nicht mehr so kalt strahlen, und natürlich ist der Restwärmebedarf sehr, sehr gering, deswegen geht das mit so kleinen Heizkörpern über der Türe.
Aber auch die Installation eines rein frischluftbeheizten Systems kann unter bestimmten Bedingungen spezifische Vorteile bieten.
Arch. Georg Reinberg:
Aber wir haben z.B. in der Sanierung jetzt vor kurzem erst fertig gestellt ein Projekt mit Luftheizung. Dadurch haben wir uns erspart, mit Heizkörpern in die möblierten Wohnungen hineinzugehen.
Das ist ein mehrgeschossiger Wohnbau, der relativ kompakt ist, und es wäre durchaus sinnvoller, das öfter zu machen, weil hier die Mehrkosten des Passivhauses kompensiert werden können durch Minderkosten, weil man keine wassergeführte Heizung in bewohnten Wohnungen verlegen muss. Dort hat man nur im Vorraum gearbeitet, drei Wochen waren die Mieter nicht in der Wohnung, haben aber Sachen in den Wohnungen lassen können. Nur der Vorraum wurde beansprucht für die Luftleitungen und aus dem Vorraum gab es Kernbohrungen in die einzelnen Zimmer. Das waren vorher Elektrofußbodenheizungen, die teilweise kaputt waren, d.h. man hätte das in diesem Fall komplett neu verlegen müssen.
Sprecher 2 / 3 In exponierten Wohnungen ist in einem sonst rein frischluftbeheizten Gebäude das Anbringen von Sicherheitsheizkörpern zu empfehlen.
Arch. Georg Reinberg:
In Eckwohnungen bei den exponierten Wohnungen gibt es einen zusätzlichen Heizkörper aus Sicherheitsgründen, weil diese Räume mehr Wärmeverluste haben.
Teil 3: Das Lüftungskompaktgerät als "klassische" reine Frischluftheizung
Ein Lüftungskompaktgerät hat die Stellfläche einer Waschmaschine und braucht daher sehr wenig Platz. Als Unterstreichung des vorherigen Files gilt wärmetechnisch, was die reine Frischluftheizung betrifft: Ein hydraulisches System oder einen Zimmerofen vorzusehen, stellt bei Passivhäusern immer eine gewisse Zusatzsicherheit dar und bringt eine höhere Flexibilität. In Österreich werden daher immer weniger rein frischluftbeheizte Passivhäuser gebaut. Ein Passivhaus wird beheizt - Teil 3: Das Lüftungskompaktgerät als "klassische" reine Frischluftheizung
Ein Lüftungskompaktgerät besteht aus einem Lüftungsgerät, einer Wärmepumpe und einem Warmwasserspeicher. Die Wärmepumpe hat einen Wärmetauscher in der Zuluft, um diese erwärmen zu können sowie einen Wärmetauscher in der Fortluft, um dieser noch Wärme entziehen zu können. Der Warmwasserspeicher wird ebenfalls über einen Wärmetauscher von der Wärmepumpe beheizt.
Das System ist so geschaltet, dass aus der Wärmepumpe verfügbare Wärme vorrangig dem Warmwasserspeicher Wärme zugeführt wird. Erst wenn er ausreichend warm ist, wird die Wärme der Luftheizung, also der Zuluft, zugeführt ("Warmwasservorrangschaltung").
Dieses System heizt das Gebäude nur mit der hygienisch erforderlichen Außenuftmenge. Es setzt daher voraus, dass das Passivhaus exakt geplant und auch umgesetzt (gebaut) wird. Die über die Zuluft einbringbare Heizleistung ist begrenzt, daher darf die Heizlast des Gebäudes nicht höher ausfallen, als die Zuluft Wärme bereitstellen kann. Es gibt kein Backup über ein hydraulisches System.
Der Hauptgrund für die Beliebtheit von Lüftungskompaktgeräten liegt in dem Umstand, dass das Gerät selbst sehr wenig Platz, insbesondere im Sinne von Stellfläche, verbraucht. Die gesamte Luftwärmepumpe kann in einem Volumen untergebracht werden, das von einer Grundfläche, die in etwa der Standfläche einer Waschmaschine entspricht, und einer Höhe von etwas über zwei Metern aufgespannt wird. In diesem Gerät findet überdies noch ein Speicher für Warmwasser Platz.
In der Vergangenheit kam es aufgrund nicht ausreichend ausgebildeter Planer, die die hohen Anforderungen an die thermische Hülle und an das Lüftungsgerät beim Passivhaus im Falle der reinen Frischluftzufuhrbeheizung unterschätzt hatten, bisweilen dazu, dass das Gebäude bzw. dessen Räume nicht auf die vom Bauherren gewünschte Temperatur beheizt werden konnten. Wäre in diesen Fällen auch ein hydraulisches System mit einem entsprechenden Wärmeerzeuger als Zusatz vorgesehen gewesen, hätte dieser planerische Fehler durch eine Änderung im Betrieb der Anlage korrigiert werden können. Es wäre einfach mehr Wärme über das hydraulische System eingebracht worden.
Ein rein frischluftbeheiztes Passivhaus kann grundsätzlich problemlos funktionieren, dafür gibt es zahlreiche gebaute Beispiele. Sobald aber signifikante Nutzungsänderungen auftreten, zum Beispiel eine Änderung in der Belegungsdichte (vor allem wenn Personen ausziehen und die Belegungsdichte sinkt), ist ein Gebäude mit hydraulischer Heizung dem rein luftbeheizten an Flexibilität überlegen.
Einfach, weil beim ersteren System Wärmezufuhr (über das hydraulische System) und Schadstoffabfuhr bzw. Feuchtezu- und -abfuhr (über das Lüftungssystem) voneinander getrennt regelbar sind. Zum Beispiel kann die Temperatur einzelner Räume (Badezimmer) erhöht oder bewusst niedriger gehalten werden (Schlafzimmer).
Fazit: Wärmetechnisch gilt: Ein hydraulisches System oder einen Zimmerofen vorzusehen, stellt bei Passivhäusern immer eine gewisse Zusatzsicherheit dar und bringt eine höhere Flexibilität.
Auch ist es so, dass - zumindest in Österreich - immer weniger rein frischluftbeheizte Passivhäuser gebaut werden und diese Haustechnikvariante in der Regel nicht empfohlen wird, insbesondere von Planern von Komfortlüftungsanlagen.
Teil 4: Heizen mit Holz im Passivhaus
Kurzbeschreibung: Niedrige maximale Heizlasten, wie sie im Passivhaus zu finden sind, sind mit Holzheizungen nur schwer zu erreichen. Unabdingbar ist in jedem Fall – also unabhängig vom Typ der Holzheizung – ein Speicher, entweder ein Pufferspeicher oder die feste Speichermasse eines Kachelofens. Spezielle Diskussion des Wärmeerzeugers Kachelofen im Passiv- und Niedrigenergiehaus. Ein Passivhaus wird beheizt - Teil 4: Heizen mit Holz im Passivhaus
Holz als Brennstoff im Passivhaus scheint - neben einer solarthermischen Unterstützung - die aus Umweltsicht ideal zum Passivhaus passende Heizung. Aber Vorsicht - hier ist nach wie vor die im Passivhaus geforderte geringe Wärmeabgabe ein Problem. Selbst Pelletsöfen, die anläßlich ihrer breiten Markteinführung rund um das Jahr 2000 unter dem Slogan "heruntermodulierbar wie ein Öl- oder Gasofen" beworben wurden, schaffen es bis heute nicht, ihre Leistung so zu modulieren, dass sie Gas und Öl das Wasser reichen könnten.
Alles andere wäre auch sehr erstaunlich, denn Pellets sind einfach viel grobkörniger als Gasmoleküle oder Ölnebel. Pelletsfeuerstätten können laut Herstellerangaben bis minimal ca. 2 kW heruntermodulieren, spricht man aber mit Besitzern derartiger Anlagen aber auch mit einzelnen Händlern, wird dieses Leistungsminimum nur eher schlecht als recht erreicht. Vor allem erfolgt die Verbrennung bei der Minimalleistung nicht mehr optimal, was Wirkungsgrad und Emissionen betrifft. Und schafft man auch die anvisierten 2 kW, kratzt man mit dieser unteren Grenze des Wärmererzeugers erst an der oberen Heizleistungsgrenze, also bei der Heizlast, eines durchschnittlichen Einfamilien-Passivhauses
Dies gilt für alle Wärmerzeuger auf Pelletsbasis, also für reine Pelletskaminöfen, für Pelletkaminsöfen mit Wassertasche, also Öfen mit hydraulischer Auskoppelung der Wärme, und natürlich für Pelletszentralheizungskessel. Man handelt sich mit dem Brennstoff Holz in der Übergangszeit der Heizperiode ohne Zusatzmaßnahmen entweder ein Takten, also ein laufendes Ein- und Ausschalten des Wärmererzeugers, und damit einen geringeren Wirkungsgrad und höheren Verschleiß, oder aber eine überwärmte Wohneinheit ein. Will man dennoch Holzpellets als Energieträger einsetzen, ist ein ausreichender Pufferspeicher unumgänglich, dies gilt auch für Pelletskaminöfen mit Wassertasche.
Hat man aber einmal die Erfordernis eines Pufferspeichers auch bei Pellets akzeptiert, hat das auch einen über die Holzwärme hinausgehenden Vorteil:
Es liegt damit auch die ideale Möglichkeit vor, solar erzeugte Wärme für die Heizung und Warmwwasser einzubinden und mit dieser ebenfalls rein erneuerbaren Wärme den Biomassejahresbedarf zu reduzieren bzw. den Biomassekessel außerhalb der Heizperiode komplett abzuschalten.
Bei der Variante Solarthermie sei für eine optimale Information Ihrer Kunden angemerkt - wenngleich dies Installateuren nicht entgegenkommen mag - dass es mittlerweile aufgrund des rasanten Preisrückgangs im Segment Photovoltaik immer interessanter geworden ist, solare Wärme nicht mehr solarthermisch, sondern photovoltaisch bereitzustellen, indem der Solarstrom in Wärme ungewandelt wird. Damit vermeidet man auch die im Vergleich zur Photovoltaik tendenziell komplizierte Planung und Regelung solarthermischer Anlagen. Entsprechende Systeme für die rein photovoltaische Wärmeerzeugung und die anschließende Einspeisung in den Pufferspeicher sind am Markt verfügbar.
In diesem Zusammenhang möchten wir auf das Audiofile "Photovoltaik oder Solarthermie" hinweisen.
Der Kachelofen im Passivhaus
Interessant ist, dass mittlerweile auch von einer Branche Holzheizlösungen für das Passivhaus angeboten werden, von der man es eher nicht erwarten würde: Auch Kachelöfen können bei entsprechend großer Bauweise mit reichlich Speichermasse laut Angaben des österreichischen Kachelofenverbandes minimale Wärmeabgabeleistungen von 0,8 kW abgeben und liegen damit im Heizleistungsbereich des Passivhauses. Mit dieser Option könnten Passivhäuser sogar mit Scheitholz betrieben werden, eine Variante, die für jene Ihrer Kunden attraktiv sein kann, die möglichst wenig vorverarbeitetes Holz beziehen wollen bzw. die über einen Eigenwald verfügen.
Abdeckung der Spitzenlast mit einem Biomasse-Zimmerofen
Bei diesem System wird ein Zimmerofen ("Kaminofen"), der mit Holz beschickt wird, installiert. In den meisten Fällen wird das ein Pellets- und kein Scheitholzofen sein.
Der Zimmerofen ist in diesem Fall lediglich eine Ergänzung zu der Luftheizung, die hier nach wie vor vorgesehen ist. Der Ofen wird lediglich zu Spitzenzeiten, also an sehr kalten Tagen, zugeschaltet.
Wie bereits erwähnt, können Pelletsöfen auch bei kleinen Heizleistungen betrieben werden, die Gefahr einer Überwärmung besteht aber dennoch.
Generell ist im Fall des Betriebs eines Zimmerofens, also einer Feuerstätte im belüfteten Bereich, darauf zu achten, dass die Lüftungsanlage nie Abgase aus dem Ofen ins Rauminnere zurücksaugen kann. Dazu muss der Ofenraumluftunabhängig betrieben sein, also seine Verbrennungsluft nicht aus dem Aufstellungsraum beziehen sondern über ein eigenes Rohr, das Luft direkt von außen ansaugt. Überdies sollte die Lüftungsanlage mit einem "Druckwächter" ausgestattet sein, also einem Luftdrucksensor samt Regelung, die dafür sorgt, dass die Lüftungsanlage bei Erreichen eines qUnterdrucks von 4 Pascal im Aufstellraum der Feuerstätte abschaltet. Auch die Luftdichtheit des Kamins und des Anschlusses des Kamins an den Wärmeerzeuger ist im Passivhaus besonders zu beachten.
An dieser Stelle möchten wir auch auf das Audiofile "Der Kachelofen im Niedrigenergie- und Passivhaus" hinweisen.
Teil 5: Bestimmung der Heizlast eines Passivhauses
Kurzbeschreibung: Erläuterung, wie sich die Bestimmung der Heizlast in einem Passivhaus von der herkömmlichen Heizlastbestimmung gemäß EN 12831 unterscheidet: Es werden zwei kritische Situationen betrachtet: eine kühlere neblige und eine extrem kalte, aber sehr sonnige Wetterlage. Außerdem werden innere Gewinne berücksichtigt. Verbesserungswürdig ist noch die flächendeckende Verfügbarkeit entsprechender Klimadaten. Bestimmung der Heizlast eines Passivhauses
Wir wollen im folgenden der Frage nachgehen, wie sich die Bestimmung der Heizlast für ein Passivhaus von der herkömmlichen Ermittlung der Heizlast für ein Gebäude unterscheidet. Wir wissen ja bereits, dass die Heizlast in einem Passivhaus einen Wert von 10 Watt pro m2 Nutzfläche nicht überschreiten sollte, damit das Kriterium der Frischluftbeheizbarkeit erfüllt ist.
Ob allerdings ein Gebäude diesen Wert von max. 10 Watt pro m2 Heizlast einhält, kann nicht mit einer herkömmlichen Heizlastberechnung gemäß EN 12831, sondern nur unter Anwendung des Planungstools Passivhausprojektierungspaket, abgekürzt PHPP, ermittelt werden.
Die herkömmliche Heizlastbestimmung zieht folgende, sehr vereinfachte Situation heran, für die das Heizsystem auszulegen ist:
Es gibt im Jahr eine einzige hypothetische, heizkritische Situation (den "Heizlastfall" bzw. den "Extremfall"). Als einziger Umwelteinfluss wird eine sehr niedrige Außentemperatur angenommen. Es wird für diesen Extremfall in der Vereinfachung angenommen, dass das Haus zu diesem Zeitpunkt weder durch die Sonne noch durch andere Wärmequellen außer der Heizung selbst erwärmt wird. Das entspricht der Vorstellung, das Haus stünde 24 Stunden in einem finsteren, kalten Raum.
Beim Passivhaus hingegen wird für den Lastfall das tatsächliche Verhalten eines Gebäudes in seiner Wechselwirkung mit der Umwelt genauer betrachtet; insbesondere werden auch die solaren Gewinne als Energiegewinn berücksichtigt. Diese Verfeinerung in der Betrachtungsweise hat sich als praxisrelevant erwiesen, da sich in der Simulation, aber auch in der Erfahrung mit gebauten Passivhäusern zeigte, dass die Innenraumtemperatur im Passivhaus aufgrund seiner geringen Heizlast auf solare und innere Wärmezufuhren so stark reagieren kann, dass der Einfluss nicht vernachlässigbar ist.
Dies ist keine "Spielerei" bei der Heizlastberechnung, sondern Wärmezufuhren aufgrund solarer Einstrahlung und innerer Wärmequellen können in der Planungsphase eines Passivhauses nicht mehr vernachlässigt werden. Die Heizlast ist beim Passivhaus so gering, dass kleine Wärmezufuhren bereits stark ins Gewicht fallen. Würde man diese Wärmebeiträge nicht berücksichtigen, würde die einzubauende Heizung in vielen Fällen - mit allen zugehörigen negativen Folgen - viel zu groß dimensioniert.
Zu diesen negativen Folgen einer zu groß dimensionierten Heizung zählt, dass eine derartige Heizung zumeist in Teillast, d.h. nicht im optimalen Betriebspunkt betrieben werden kann, was zu höheren Emissionen, höheren Energieverbräuchen und einem schnelleren Verschleiss der Heizung durch Takten führen kann.
Fazit: Eine herkömmliche Heizlastbestimmung bei Passivhäusern gemäß gemäß EN 12831 statt mit dem PHPP führt tendenziell zu zu hohen Heizlasten und damit zu zu groß dimensionierten Heizsystemen.
Wie ist der Lastfall, nämlich der Heizlastfall, nun beim Passivhaus definiert?
Aufgrund einer Betrachtung historischer Klimadatensätze für mehrere Standorte in Deutschland stellte sich letztlich folgende Herangehensweise als sinnvollste und einfachste machbare Lösung für die Planungspraxis heraus:
Für ein konkretes Passivhaus betrachtet man immer zwei heizkritische Situationen (im Unterschied zu einer einzigen im herkömmlichen Verfahren). Diese Situationen werden ausgedrückt als zwei typische "kritische Tage", man könnte auch sagen: Wetterlagen. Jede der beiden Wetterlagen ist durch einen Datensatz beschrieben. Jener dieser beiden kritischen Tage, der dann zu einer größeren rechnerischen Heizlast für das Gebäude führt, wird für die Auslegung der Heizung herangezogen.
Diese beiden heizkritischen Tage eines Passivhauses sind:
1. Ein ungewöhnlich kalter Tag. Typischerweise ist das ein extrem kalter Tag im Jänner oder Februar, an dem allerdings der Himmel weitgehend wolkenlos und daher eine hohe solare Einstrahlung vorhanden ist. Ein derartiger, kalter und doch sonniger Tag ist vor allem für jene Art von Passivhäusern kritisch, bei denen die Fensterflächen, vor allem im Süden, klein oder stark verschattet sind (z. B. an einem Nordhang). Diese Passivhäuser haben an einem derartigen Tag mit der sehr niedrigen Außentemperatur zu kämpfen, können aber gleichzeitig keinen oder nur wenig solaren Gewinn aus der vorhandenen Solarstrahlung lukrieren, da ihnen aufgrund ihrer Lage entweder ohnehin der Zugang zur Strahlung fehlt, oder sie aber zu wenig Fensterflächen haben.
2. Ein "gemäßigt kalter" Tag um die 0 °C , der allerdings wolkenverhangen bzw. nebelig ist, kurz, bei dem die solare Einstrahlung gering ist. Die Außentemperatur ist an diesem Tag zwar nicht extrem niedrig, aber es sind an diesem Tag wenig bis keine solaren Gewinne zu erwarten. Dieser Tag ist vor allem für jene Passivhäuser eine Belastungsprobe, die große Glasflächen haben. Fenster haben bekanntermaßen etwa vier- bis fünffach höhere U-Werte als die wärmegedämmte Außenwand. An solchen Tagen verlieren sie Wärme über die Gläser, ohne aber gleichzeitig solare Gewinne zu lukrieren.
Fazit: Ein Passivhaus hat aus heiztechnischer Sicht zwei typische heizkritische Wetterlagen, nicht nur eine.
Dieses planerische Vorgehen des Überprüfens zweier Wettersituationen setzt voraus, dass man auch über entsprechende Klimadaten für den Baustandort verfügt. Denn: Wer weiß schon, wieviel Sonne an einem Ort im langjährigen Mittel gerade an jenen Extremtagen scheint, die sehr kalt sind?
Klimadaten, die sich für eine Heizlastbestimmung mit dem Passivhausprojektierungspaket eignen (in dem Sinne, dass Klimadaten für diese beiden heizlastkritischen Tage vorhanden sind) werden mit dem Kauf des Passivhausprojektierungspakets für einige konkrete österreichische Standorte miterworben.
Feinkörnig (z. B. nach Postleitzahl oder Katastralgemeinde und Seehöhe) sind Daten für die Heizlastauslegung mit dem PHPP allerdings noch nicht verfügbar. Es kann somit bei bestimmten Projektstandorten notwendig sein, die Frage der "genauen" Auslegungsdaten mit planerischer Erfahrung zu lösen, z. B. über die Anpassung der PHPP-Klimadaten des nächstgelegenen Ortes, zu dem Daten im PHPP hinterlegt sind, mittels der Seehöhe des Projektstandorts.
Wolfgang Feist, Universitätsprofessor in Innsbruck und Leiter des Passivhausinstituts in Darmstadt, nimmt zur Frage der Verfügbarkeit von Klimadaten Stellung:
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Feist:
Im großen und ganzen sind heute nahezu eigentlich überall Klimadaten da. Selbst für China in Ansätzen. Im selben Sinne liegen diese Daten auch für Österreich vor. Im Moment sind diese Daten nur vergleichsweise teuer zu bekommen. Da kann ich dem Planer nur sagen, wartet noch ein wenig zu. Das war mal in Deutschland auch so, aber heute sind die Daten für Deutschland ohne große Kosten verfügbar. Dasselbe werden wir hier letztendlich auch haben. Andere Quellen.
Ich würde sagen, die Datenlage ist für das, was man mit dem PHPP machen kann, ausreichend, auch wenn wir an manchen Stellen nicht die offiziellen Daten implementieren können, weil wir dafür sorgen müssen, dass das für die Planer bezahlbar bleibt. Bevor wir einen Datensatz für das PHPP zulassen, haben wir den gecheckt in jeder Hinsicht. Wir arbeiten niemals nur mit einem Datensatz aus einer Quelle.
Sören Peper, Mitarbeiter des Passivhausinstituts Darmstadt, zur Frage der Anpassung von Klimadaten an jene von nahe gelegenen Standorten, für die Daten zur Verfügung stehen:
Soeren Peper:
In der Ebene ist das mit in der Nähe völlig ausreichend. Beispiel Klimadaten Hannover - Wolfsburg, ca. 80 km entfernt. Klimadaten waren in der Tagessumme identisch. Wenn Sie dann in die Berge kommen, wird es interessant, weil da die Höhe oder Nebellagen eine Rolle spielen.
Im Zweifelsfall leistet auch das Passivhausinstitut Hilfestellung, um zu passenden Klimadaten für einen bestimmten Standort zu kommen.
Soeren Peper:
Wenn man mehr braucht, als das PHPP zur Verfügung stellt, stellen wir auf Anfrage weitere Daten zur Verfügung, und zwar meistens aus zwei verschiedenen Quellen. Und die müssen dann überarbeitet werden, sodass man mit dem Heizlastverfahren rechnen kann, und das machen wir selber.
Hilfreiche Quellen
- Audiofile: Der Kachelofen im Niedrigenergie- und Passivhaus
- Heizlast in Passivhäusern. url: http://www.passipedia.de/grundlagen/bauphysikalische_grundlagen/heizlast (besucht am 04. 04. 2016)
- Österreichisches Normungsinstitut. ÖNORM EN 12831-1: Heizungsanlagen und wasserbasierte Kühlanlagen in Gebäuden - Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast - Teil 1: Raumheizlast. 15. Nov. 2014. url: https://shop.austrian-standards.at/action/de/public/details/529804/OENORM_EN_12831-1_2014_11_15
- Übersicht über Artikel zum Thema "Heizung und Warmwasserbereitung". url: http://www.passipedia.de/planung/haustechnik/heizung_und_warmwasserbereitung (besucht am 04. 04. 2016)