Energieeffizienz im Passivhaus - Passt das Nutzerverhalten zur Gebäudetechnik? Erkenntnisse aus der Praxis

Diese Fragen untersucht das Institut Wohnen und Umwelt – kurz IWU – seit Längerem und aktuell in den beiden Forschungsprojekten „Energetische Sanierung Rotlintstraße 116-118 in Frankfurt/Main“1) und dem EU-Projekt „AFTER“ aus dem „Intelligent Energy Europe-Programme“2).

Was ist ein Passivhaus und wie funktioniert es?

Das Prinzip des Passivhauses ist einfach: Die Wärmeverluste des Hauses werden so weit reduziert, dass die solare Einstrahlung und die inneren Wärmequellen (Menschen, Geräte) einen Großteil des Wärmebedarfs decken. Die im Winter zusätzlich notwendige Wärmeenergie in Höhe von etwa 15 kWh/(m² · a)3) kann im Regelfall durch Anwärmen der Frischluft über das Lüftungssystem eingebracht werden. Dies macht einen Verzicht auf Heizflächen (und ihre Verrohrung) möglich, wenn auch nicht zwingend. Häufig werden zumindest in Badezimmern zusätzliche Heizkörper vorgesehen. Erreicht wird der niedrige Wärmebedarf wesentlich durch folgende Elemente:
lückenlose Dämmstoffhülle mit 30 bis 40 cm Dämmstärke,
Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung im gedämmten Rahmen,
Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung,
wärmebrückenminimierte Gebäudekonstruktion,
sehr gute Luftdichtheit.

Eine Südausrichtung der Fenster ist günstig, aber nicht zwingend.

Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung

Eine kontrollierte Wohnungslüftung ist von wesentlicher Bedeutung für ein Passivhaus. Dafür bieten sich verschiedene Varianten an: In Mehrfamilienhäusern können die Wohnungen jeweils mit einer eigenen Lüftungsanlage ausgestattet sein. Oder mehrere Wohnungen werden über eine gemeinsame Anlage versorgt. Die Lüftungsanlage sorgt – mit von den Bewohner-/innen regelbarer Intensität – für den ständigen Abtransport verbrauchter Luft aus Küche und Sanitärräumen und die Zufuhr von Frischluft in den Wohnräumen. Durch eine Wärmerückgewinnung lassen sich die Lüftungswärmeverluste weiter reduzieren. Dieser Einspareffekt kompensiert den Stromverbrauch der Anlage in der Regel bei Weitem. Über Plattenwärme­übertrager können je nach Modell mehr als 80% der Abluftwärme auf die kalte Zuluft übertragen und diese dadurch vorgewärmt werden. Wird die Lüftungsanlage auch im Sommer betrieben, kann die Wärmerückgewinnung über einen Bypass umgangen werden, um die nächtliche Abkühlung der Wohnung(en) zu gewährleisten.
Der Betreuungsaufwand für die zusätzliche Technik ist überschaubar: Die Lüftungsanlage wird im Zuge der Inbetriebnahme für jede Wohnung einreguliert (Volumenstrom-Auslegung, Einstellung der Weitwurfdüsen). In der Nutzungsphase muss das Gerät regelmäßig gewartet und überprüft werden (Wartung der Ventilatoren, Reinigung, Prüfung der Rückschlagklappen auf Funktion und Sitz). Der regelmäßige Wechsel des Feinfilters und die Reinigung des Grobfilters kann auch von den Bewohner/-innen selbst vorgenommen werden.

Was ändert sich für die Bewohner-/innen?

Die wesentlichen Unterschiede zu einem konventionellen Wohngebäude sind die automatische Lüftung, die Wärmerückgewinnung und die begrenzte Heizleistung. Die Bewohner-/innen müssen lernen, dass eine Fensterlüftung aus hygienischen Gründen nicht mehr nötig und in der Heizperiode (November bis März) aus energetischen Gründen nachteilig ist. Bei ungenügender Luftqualität sollten sie eine höhere Lüftungsstufe auswählen, anstatt die Fenster dauerhaft gekippt zu halten. Letzteres auch dann, wenn es ihnen warm genug ist und sie die Heizung abgeschaltet haben.
In Mehrfamilien- oder Reihenhäusern wird der Wärmeverlust durch Fensterlüftung über die Wärmeströme aus den Nachbarwohnungen ausgeglichen. Im Extremfall kann dies aufgrund der begrenzten Heizleistung zu Wärmeproblemen in der Nachbarwohnung führen. Stoßlüftung bei kurzfristig erhöhten Geruchsbelastungen (z.B. in der Küche) ist dagegen unschädlich.
In Befragungen werden manchmal Probleme mit trockener Luft als Grund für eine winterliche Fensterlüftung angegeben. Die Raumluft kann in Passivhäusern trockener als in Gebäuden ohne Lüftungsanlage sein, da die Lüftung aus hygienischen Gründen oft so eingestellt wird, dass im Vergleich zur konventionellen Fens­terlüftung eine höhere Frischluftzufuhr erfolgt und kalte Luft weniger Feuchte enthält als warme Luft. Zusätzliche Fensterlüftung wirkt hier kontraproduktiv, da so noch mehr warme – und durch Kochen, Duschen, Zimmerpflanzen usw. angefeuchtete – Innenluft abgeführt und durch trockenere kalte Außenluft ersetzt wird. Angemessen wäre dagegen eine Verringerung des Luftwechsels durch Regulieren der Lüftungsanlage, die Wahl niedrigerer Raumtemperaturen (über die Heizungsreglung) und die Nutzung anfallender Feuchte, anstatt sie – wie gewohnt – über das Fenster abzuführen (z.B. nach dem Duschen die Badezimmertür zur Wohnung zu öffnen, Wäsche über Nacht in der Wohnung trocknen lassen).
Für viele Bewohner-/innen zumindest anfänglich ungewohnt sind die gleichmäßigen Temperaturen in allen Räumen. Auch bei einer räumlich differenzierten Zuheizung über Heizkörper (ergänzend oder alternativ zur Zuheizung über die Lüftung) sind die Temperaturunterschiede zwischen den Räumen nur gering. Das heißt, die Bewohner-/innen müssen sich daran gewöhnen, auch im Winter bei ähnlichen Temperaturen wie in den Übergangsjahreszeiten zu schlafen und ihr Bettzeug entsprechend anpassen. Dem steht vor allem das „Gefühl“ entgegen, im Winter könne warme Luft nicht frisch sein.

Keine Absenkung der Raumlufttemperatur

Außerdem darf auch bei längerer Abwesenheit die Raumtemperatur nicht unter 18°C abgesenkt werden. Die Heizleis­tung im Passivhaus ist nicht auf schnelles „Hochfahren“ der Temperaturen ausgelegt. Überdies soll keine Wärme aus den Nachbarwohnungen „abgezogen“ werden. Solche Querströme sind im konventionellen Bau genauso vorhanden; sie spielen dort aber relativ zum größeren Wärmebedarf des Gebäudes eine kleinere Rolle.
Während im konventionellen Gebäude der Einsatz von Roll- oder Fensterläden im Winter auch während des Tages zur Verbesserung des Wärmeschutzes sinnvoll sein kann, verhindert er im Passivhaus den erwünschten solaren Beitrag zur Erwärmung der Wohnung.
Im Sommer verhält sich das Passivhaus ähnlich wie andere Neubauten: Wesentlich ist eine Verringerung des Wärmeeintrags durch Verschattung und geschlossene Fens­ter am Tage sowie durch energieeffiziente elektrische Geräte und die Möglichkeit der Nachtlüftung. Entsprechend der Heizkos­tenverordnung darf die individuelle Abrechnung des Heizwärmeverbrauchs entfallen, was eine Abrechnung nach Wohnfläche oder eine „Warmmiete“ möglich macht.

Das Nutzerverhalten und der Einfluss auf den Wärmeverbrauch

Wesentliche Einflussfaktoren auf den Heizwärmeverbrauch sind die Raumsolltemperaturen und die Fensteröffnungszeiten. Der Wärmebedarf eines Passivhauses wird mit einer mittleren Raumsolltemperatur von 20°C berechnet. Eine vom IWU untersuchte Reihenhauszeile mit 22 baugleichen Passivhäusern in Wiesbaden „Lummerlund“ ergab eine starke, nutzerabhängige Streuung der im Winter gemessenen Raumtemperaturen von 18,5 bis 22,5°C mit einem Mittelwert von 20,4°C. Häufig erreichten die mittleren Raumtemperaturen anderer Messprojekte 21 bis 22°C oder sogar mehr. Je besser der energetische Standard, desto höhere Raumsolltemperaturen werden im Mittel eingestellt. Da die Erhöhung der Solltemperatur um 1°C den Wärmebedarf eines Passivhauses um rund 15% erhöht, muss folglich mit höheren Verbräuchen gerechnet werden.
Noch stärker wirken sich lange Fensteröffnungszeiten aus. Unter Umständen kann ein einzelnes, ununterbrochen gekipptes Fenster den jährlichen Heizenergiebedarf eines Einfamilienhauses in Passivhausbauweise vervierfachen. Untersuchungen zeigen, dass den Bewohner/-innen im Winter der Verzicht auf eine Fens­terlüftung in nennenswertem Umfang tagsüber leicht fällt. Doch gibt es immer eine Minderheit, die vorwiegend nachts mindestens ein Fens­ter über Stunden gekippt hält – vermutlich der Kühle oder des „Frischluftgefühls“ wegen. Bei einer 2012 durch das IWU erfolgten Mieterbefragung eines Passivhauses in Frankfurt/Main mit 52 Mieter/-innen gaben 14% der Befragten an, dass sie einzelne Fenster „häufig oder dauerhaft“ gekippt halten. 7 bis 12% von 26 Eigen­tümern in Hannover-Kronsberg sagten, dass sie Fenster für mehrere Stunden gekippt halten [Danner, 2001] und von 200 Eigentümerhaushalten in Nordrhein-Westfalen ließen 10% das Schlafzimmerfenster immer geöffnet [ILS, 2007].
Die Haushalte der vorgenannten Reihenhauszeile „Lummerlund“ hatten in der kalten Jahreszeit im Mittel ein oder mehrere Fenster täglich ungefähr eine Stunde lang gekippt. Auch hier war eine große Streuung feststellbar: Zwei Drittel der Haushalte kippten die Fenster höchstens eine Stunde täglich, meistens aber kürzer („Normallüfter“). Ein Drittel kippte – überwiegend nachts – die Fenster im Mittel zwischen zwei und acht Stunden („Nachtlüfter“).
Innerhalb einer Modellrechnung führte das Verhalten der „Normallüfter“ in Wiesbaden „Lummerlund“ zu einem Verbrauch von 15 bis 17 kWh/(m²·a) gegenüber einem ohne Fensterlüftung gerechneten Heizwärmebedarf von 13,2 kWh/(m²·a), während sich der Verbrauch der „Nachtlüfter“ je nach Größe des gekippten Fens­ters auf 19,4 bis 26,9 kWh/(m²·a) erhöhte.

Messergebnisse aus der Praxis

Auch in der Praxis streuten die gemessenen Heizwärmeverbräuche der baugleichen Häuser „Lummerlund“ sehr stark zwischen 5 und 20 kWh/(m²·a). Neben den genannten Faktoren spielen hier auch Anwesenheitszeiten und die Wärmeabgabe elektrischer Geräte eine wichtige Rolle. Aufgrund der Querströme durch die nur wenig gedämmten Hauszwischenwände dürfen die Verbräuche allerdings nicht allein dem Verhalten der Bewohner/-innen des jeweiligen Hauses zugeordnet werden. Entscheidend ist jedoch: Der im Mittel über die ganze Zeile gemessene Verbrauch lag nur geringfügig über dem mit den Klimadaten des Messwinters (mit idealem Nutzerverhalten) errechneten Bedarf. Setzt man das Messergebnis in das Verhältnis zum Heizwärmebedarf eines entsprechend den Neubauanforderungen der EnEV2009 errichteten Gebäudes, relativiert sich die Bedeutung der nutzerbedingten Streuung sehr.
Inzwischen liegen auch Messungen von Mehrfamilienhäusern in Passivhausbauweise oder von auf Passivhausstandard sanierten Gebäuden vor. Als Beispiele seien zwei vom Passivhausinstitut Darmstadt begleitete sanierte Mietobjekte angeführt [Kaufmann/Peper, 2009]. Das Objekt „Tevesstraße“ der ABG Holding Frankfurt/Main umfasst zwei 2005 zum Passivhaus sanierte Blöcke mit 19 und 33 Mietwohnungen. Die Messungen erfolgten von 2006 bis 2008 und ergaben bei einer durchschnittlichen Raumsolltemperatur von 21,8°C Heizwärmeverbräuche von 18,3 kWh/(m² · a) im ersten und 21 kWh/(m² · a) im zweiten, während des Messzeitraumes nicht vollständig vermieteten Block. Das Objekt „Hoheloogstraße“ der GAG Ludwigshafen mit 12 Sozialmietwohnungen wies im Messzeitraum von 2006 bis 2008 bei einer Durchschnittsraumtemperatur von 22,7°C einen Heizwärmeverbrauch von 18,2 kWh/(m² · a) auf.
Offensichtlich erweist sich das Passivhaus in der Nutzung als recht robust.

Verbleibende Potenziale heben

In Längsschnittbefragungen deutet sich eine Tendenz zur Verhaltensanpassung der Bewohner/-innen an die Passivhausgegebenheiten an. Die Akzeptanz warmer Schlafzimmertemperaturen im Winter nimmt im Zeitverlauf zu, während sich die Anzahl derjenigen verringert, die die Fenster über mehrere Stunden kippen. Um Nutzungsfehler zu vermeiden und die Einsparpotenziale des Passivhauses optimal zu nutzen, ist es trotzdem wichtig, die Bewohner/-innen durch Information bei der Umstellung auf das Wohnen im Passivhaus zu unterstützen. Diese sollte nicht nur – wie bislang üblich – bei Einzug erfolgen, sondern in den folgenden Jahren wiederholt werden, z.B. anlässlich eines Wartungstermins oder einer Eigentümer-/Mieterversammlung.
Die wichtigsten Informationen, die den Bewohner/-innen in verständlicher und kompakter Form vorliegen müssen:
die Regelung von Heizung und Lüftungsanlage,
die Nutzung von Lüftungsanlage und Wärmerückgewinnung (keine Änderung der eingebrachten Frischluft außer Erwärmung; Rolle der Wärmerückgewinnung zur Energieeinsparung; keine dauerhaft offenen Fenster im Winter),
praktische Hinweise gegen zu trockene Luft im Winter,
solare Energiegewinnung (Fenster im Winter tagsüber möglichst nicht verschatten).

Zudem sollte über den regelmäßigen Filterwechsel sowie das Einschalten der Wärmerückgewinnung im Herbst aufgeklärt werden.

Überwiegend große Nutzerzufriedenheit

Der Wohnkomfort ist für den Erfolg des Passivhauskonzeptes von großer Bedeutung. Als kritische Punkte wurden in vorliegenden Untersuchungen von einem Teil der Befragten zu warme Schlafzimmertemperaturen im Winter, zu trockene Raumluft, zu laute Lüftungsanlagen oder unbehagliche Sommertemperaturen genannt. In der Summe ergaben sich jedoch hohe Zufriedenheitswerte mit dem Haustyp „Passivhaus“. Die Haushalte der erwähnten Reihenhauszeile „Lummerlund“ bewerteten das Wohnen im Passivhaus mehrheitlich als Komforterweiterung. Von den 200 befragten Eigentümern in Nordrhein-Westfalen (ILS 2007) waren 88% sehr zufrieden, nur zwei würden nicht nochmals ein Passivhaus kaufen. Auch befrage Mieterhaushalte bewerteten das Wohnen im Passivhaus mit „großer Zufriedenheit“ (40 Haushalte Kassel-Marbachhöhe, Hübner & Hermelink, 2002). Von den 52 Mieterhaushalten des vom IWU begleiteten Sanierungsobjekts Frankfurt/Rotlintstraße würden sich 77% „auf jeden Fall“ wieder für ein Passivhaus entscheiden oder es Freunden empfehlen, weitere 19% würden dies „vielleicht“ tun.

Zusammenfassung

Das Passivhaus bietet den Bewohner/-innen behagliche Raumtemperaturen und eine hohe Luftqualität bei geringem Energieverbrauch. Dem entspricht die in Befragungen dokumentierte hohe Nutzerzufriedenheit. Auch wenn die Heizwärmeverbräuche aufgrund unterschiedlicher Nutzungsgewohnheiten stark streuen, ist der Einfluss der Bewohner/-innen auf den absoluten Wärmeverbrauch deutlich geringer als in weniger energieeffizienten Gebäuden. Trotzdem ist zur Vermeidung von Nutzungsfehlern eine möglichst wiederholte Information der Bewohner/-innen über die Funktionsweise der Lüftungsanlage und die Regulierung von Heizung und Lüftung sehr wichtig.
Untersuchte Praxisbeispiele zeigen, dass in Gebäuden mit korrekt eingestellten Lüftungsanlagen ein großer Teil der Bewohner/-innen die Fenster in der Heizzeit nicht in nennenswertem Umfang öffnet, während zwischen 10 und 30% der Haushalte regelmäßig nachts die Fenster im Schlafzimmer kippen. Weiterhin werden in der Regel im Winter Raumtemperaturen im Bereich zwischen  20 bis 23°C gewählt. Die unter diesen Bedingungen gemessenen Heizwärmeverbräuche der Objekte bewegten sich zwischen 13 bis 21 kWh/(m² · a). Deutlich darüber liegende Verbräuche, ungenügende Luftqualität oder zu niedrige Raumtemperaturen lassen sich durch sorgfältige Planung und Ausführung der technischen Anlagen und des Gebäudes vermeiden.

Literatur:
Danner, M.: Wohnen in der Passivhaussiedlung Lummerlund im Neubaugebiet Hannover-Kronsberg. Lüneburg 2001: U Konzept agentur für Umweltkommunikation e.V.
Hacke, Ulrike: Nutzerzufriedenheit im Passivhaus – eine Bestandsaufnahme. wohnbund-infor­mationen I/09
ILS NRW: Leben im Passivhaus. Dortmund 2007
Hübner, H./Hermelink, A.: Gestaltung von Passivhäusern für Mieter. In: Tagungsband der 6.Europäischen Passivhaus-Tagung. Darmstadt 2002: Passivhausinstitut.
Institut Wohnen und Umwelt (IWU): Mieter­befragung zum Wohnverhalten im Passivhaus und zur Akzeptanz des Warmmietenmodells. Noch unveröffentlicht
Institut Wohnen und Umwelt (IWU): Heizkosten im Passivhaus. Warmmiete oder Flatrate-Modell – Praxiserfahrungen. Darmstadt: 2010
Institut Wohnen und Umwelt (IWU): Wohnen in Passiv- und Niedrigenergiehäusern. Darmstadt: 2003
Kaufman, B./Peper, S. (Passivhausinstitut): Praxis­test bestanden – drei Passivhäuser in der Evaluation. wohnbund-informationen I/09
Passivhausprojektierungspaket (PHPP), Passiv­hausinstitut (Hrg.): http://passiv.de/de/05_service/01_literaturverkauf/00_literaturhinweise/02_phpp.htm
www.afterproject.eu (letzter Zugriff: 22.05.13): AFTER – Cost optimum and standard solutions for maintenance and management of the social housing stock. 2011 – 2014

1) Nach der energetischen Modernisierung auf Passivhausniveau und der Effizienzsteigerung bei der Warmwasserbereitung, Wärmeverteilung und Stromanwendung werden die Verbräuche gemessen und das Verhalten der Bewohner/-innen untersucht. Die Heizkostenabrechnung nach dem „Warmmietenmodell“, d.h. ohne individuelle Abrechnung wird erprobt.

2) In diesem Vorhaben werden Bewohner/-innen in acht europäischen Ländern zum Umgang mit verschiedenen Energiesparmaßnahmen befragt. Sie sollen außerdem zu einem Verhalten sensibilisiert werden, das die Energiesparpotenziale der Maßnahmen ausschöpft. Auch das Verhalten in Passivhäusern wird untersucht. www.afterproject.eu.

3) Der Heizwärmebedarf nach PHPP (Passivhausprojektierungspaket) bezeichnet die Wärme, die an das Haus übergeben werden muss, um eine Raumtemperatur von 20°C zu halten. Er wird unter Annahme von Standardbedingungen errechnet.

Autoren: Kornelia Müller, Iris Behr, beide Institut Wohnen und Umwelt

Bilder: Institut Wohnen und Umwelt
www.iwu.de