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Auf diese Weise „heizen“ gewissermaßen passive Bauelemente, wie die sonnenorientierten Glasflächen, in der Gebäudehülle mit. Ein Gebäude im Passivhaus-Standard hat in den Übergangszeiten überhaupt keinen Wärmeverbrauch mehr. Entscheidend sind deshalb die Wintermonate Dezember, Januar und Februar. Leider scheint die mitteleuropäische Sonne in dieser Zeit nur schwach. Dennoch nutzen passive Bauelemente beim Passivhaus auch diese bescheidene Sonnenenergie.

Aufgrund der geringen Sonneneinstrahlung in den Wintermonaten müssen passive Bauelemente wie die Fenster eines Passivhauses ganz hervorragende thermische und energetische Anforderungen meistern. Wichtig dabei ist die Winterbilanz aus den Wärmegewinnen der Sonneneinstrahlung und den Wärmeverlusten.

Passive Bauelemente durch Neuentwicklungen im Fensterbau

Die Glasindustrie hat in den vergangenen Jahren passive Bauelemente wie etwa 3-fach-Wärmeschutzgläser entwickelt, die bei einem U-Wert von 0,7 W/m²k und einem g-Wert (Energiedurchlasswert) von 60 Prozent auch bei winterlichen Minustemperaturen und bedecktem Himmel Wärmegewinne erzielen, wenn sie auf der Südseite eingebaut sind.

Dabei wird das Licht, das auf Gegenstände im Raum trifft, an dieser Stelle in Wärme umgewandelt. Dieser Wärmegewinn ist durch passive Bauelemente auch bei äußerlichen Minustemperaturen größer als der Wärmeverlust durch die Glasscheiben.

Herkömmliche Fensterrahmen haben U-Werte zwischen 1,5 und 2 W/(m²K) und sind für Passivhäuser nicht geeignet. Der Wärmeverlust über den Rahmen wäre mehr als doppelt so hoch, wie der über die Verglasung mit U-Wert von 0,7 W/(m²K)), welche bei der Nutzung als passive Bauelemente nötig sind. Um die Gewinne aus der Sonneneinstrahlung nicht durch Fensterrahmen zu verlieren, brauchen Passivhäuser passive Bauelemente, also Fensterrahmen von besonders hoher thermischer Qualität. Diese Qualität sollte in etwa der Qualität der Verglasung entsprechen. Dann kann durch Fenster als passive Bauelemente mehr Solarenergie in den Raum gelangen, als Wärmeenergie verloren geht.

Inzwischen sind mehr als 40 Hersteller in Deutschland in der Lage, thermisch hochwertige Fensterrahmen für Passivhäuser herzustellen.

Lüftung mit Wärmerückgewinnung und Erdwärmetauscher als passive Bauelemente

Die Raumluftqualität ist ein wichtiges Qualitätskriterium für ein Gebäude. Auch hier kommen passive Bauelemente zum Einsatz. Bei Passivhäusern fallen die Lüftungsverluste stark ins Gewicht. Würde ein Passivhaus im Winter über die Fenster belüftet, würden bei einer 4-köpfige Familie bei 120 Quadratmetern Wohnfläche alleine die Lüftungswärmeverluste 28 kWh je Quadratmeter Wohnfläche ausmachen. Das ist das Doppelte des gesamten Restwärmebedarfs eines Passivhauses.

Neben der Verschwendung von Energie hat die herkömmliche Fensterlüftung jedoch noch einen weiteren Nachteil: Bei windigem Wetter zieht es und bei Windstille kommt zuwenig Frischluft ins Haus. Fensterlüftung ist überwiegend Zufallslüftung, verschwendet Energie und eignet sich nicht für Passivhäuser. Für Passivhäuser ist im Winter nur eine mechanische Lüftung mit hohem Wärmerückgewinnungsgrad sinnvoll.

Diese Lüftung transportiert die Frischluft über Luftkanäle in die Wohn- und Schlafräume. Die verbrauchte Luft wird in der Küche und den Sanitärräumen über die Lüftung kontrolliert abgesaugt und nach außen befördert. Im Lüftungswärmetauscher erwärmt die Wärme der Abluft die kalte Frischluft. Die Wärmeübertragung erfolgt passiv ohne aktive Energiezufuhr. Lüftungswärmetauscher sind somit auch passive Bauelemente.

Passivhaustaugliche Wärmetauscher haben Wirkungsgrade von etwa 90 Prozent. Wird beispielsweise Außenluft mit einer Temperatur von etwa 0 °C nach innen geführt, so wird 90 Prozent der Abluftwärme von +20 °C an die Frischluft abgegeben. Auf diese Weise erhält die Frischluft ohne zusätzliche Heizenergie eine Temperatur von 18 °C.

Optimal ist die Kombination der Lüftung mit Erdwärmetauschern als passive Bauelemente. In diesem Fall wird die Frischluft - ebenfalls ohne Heizenergie - im Erdwärmetauscher vorgewärmt. Dabei gelangt die Frischluft zuerst durch Rohre, die 1,2 bis 1,5 Meter tief im Erdreich liegen, zur Lüftungsanlage. Im Erdwärmetauscher wird die Frischluft selbst bei Außentemperaturen von -15 °C auf +5 °C vorgewärmt, bevor sie den Gegenstromwärmetauscher durchströmt. Im Sommer kann der Erdwärmetauscher heiße Luft abkühlen. Erdwärmetauscher sind ideale passive Bauelemente für die ökologische Sommerkühlung im Gegensatz zu Klimaanlagen.