Als Passivhaus gelten nur Häuser, die einen Heizwärmebedarf unter 15 kWh/m²a haben. Der Gesamt-Primärenergiebedarf für alle Anwendungen im Haushalt (Heizung, Warmwasser, Lüftung, Kochen, Wäschetrockner) darf 120 kWh/m²a nicht überschreiten..

Folgende Grundsätze sind beim Bau von Passivhäusern zu beachten:

Südorientierung
Damit ein optimaler passiver Solarenergiegewinn erreicht wird, sind eine südliche Ausrichtung, aktive Verschattung und ein reduzierter Fensterrahmenanteil Voraussetzungen. Dabei kann besonders bei freistehenden Einfamilienhäusern ein erhöhter Dämmaufwand vermieden werden. Im Geschosswohnungsbau und bei anderen kompakten Gebäudeformen kann der Passivhaus-Standard auch ohne Südorientierung erreicht werden.

Sehr guter Wärmeschutz und Kompaktheit
Die Außenhülle muss rundum sehr gut wärmegedämmt werden. Kanten, Ecken, Anschlüsse und Durchdringungen müssen besonders sorgfältig geplant und ausgeführt werden, um Wärmebrücken zu vermeiden. Alle nicht lichtdurchlässigen Bauteile der Außenhülle des Hauses sind so gut gedämmt, dass sie einen Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) kleiner als 0,15 W/(m²K) haben, das sagt aus, je Grad Temperaturunterschied und Quadratmeter Außenfläche gehen höchstens 0,15 Watt verloren. Je kompakter eine Gebäudehülle bebaut ist, desto leichter und kostengünstiger lässt sich der Passivhaus-Standard verwirklichen. Viele halten diese Bauform für "gewöhnungsbedürftig".

Verglasung und Fensterrahmen (Passivhausfenster)
Die Fenster (Verglasung und Fensterrahmen) sollen einen U-Wert von 0,80 W/(m²K) nicht überschreiten. Hierfür sind besondere Fensterrahmen mit Wärmedämmung erforderlich. Die Verglasungen haben einen g-Wert um 50 % (g-Wert [Gesamtenergiedurchlassgrad für Solarenergie]). Die Fenster müssen wärmebrückenfrei in die Dämmebene der Wandkonstruktionen eingebaut werden.

Luftdichtheit
Die Undichtigkeiten durch unkontrollierte Fugen in der Gebäudehülle darf beim Blower-Door-Verfahren mit Unter- und Überdruck von 50 Pascal nicht größer als 0,6 Raumluftvolumen pro Stunde sein. Durch eine weitere Verbesserung der Luftdichtheit kann auch die Heizlast durch weniger Lüftungswärmebedarf gesenkt werden. Viele Passivhäuser erreichen Drucktestergebnisse von 0,3 bis 0,4 Raumluftvolumen pro Stunde.

Vorerwärmung der Außenluft
Die Außenluft kann über einen Erdwärmetauscher (in der Erde verlegte Lüftungskanäle), Solar-Luftkollektoren oder durch einen Luftbrunnen in das Haus geführt werden; selbst an kalten Wintertagen wird die Luft so bis auf eine Temperatur von über 5 °C vorerwärmt. Im Sommer ist auch eine Kühlung möglich.

Wärmerückgewinnung
Aus der Fortluft wird über einen Wärmetauscher in der kontrollierten Wohnungslüftung (KWL) Wärme zurückgewonnen. Dabei sollten mindestens 80 % der Wärme der Außenluft wieder zugeführt werden. Für die Lüftung darf allerdings nur ein geringer Stromverbrauch eingesetzt werden. Eine KWL ist notwendig, um in solchen luftdichten Häusern eine gute Luftqualität und behagliche Räume zu gewährleisten.

Erwärmung des Trinkwassers
Die Trinkwassererwärmung sollte über alternative Energien, so z. B. durch eine thermische Solaranlage, einen Holzkessel oder eine Wärmepumpe, erfolgen. Dabei ist der Einsatz eines Pufferspeichers sinnvoll.

Energiespargeräte im Haushalt
Die Reduzierung des Strombedarfs vermeidet eine unnötige Erwärmung der Räume im Sommer. Kühlschrank, Herd, Tiefkühltruhe, Lampen und Waschmaschine als hocheffiziente Stromspargeräte sind ein Muss für ein Passivhaus. Zum Trocknen der Wäsche sollte kein Abluft- oder Kondensations-Wäschetrockner verwendet werden, sondern die herkömmliche Wäscheleine oder ein Trockenschrank sollten wiederentdeckt werden.

Gesamtkonzept optimieren
Damit der Passivhausstandard erreicht wird, müssen alle vorgenannten Komponenten gut aufeinander abgestimmt werden. Deshalb sollte bei der Planung und Ausführung grundsätzlich ein erfahrener Architekt hinzugezogen werden.

Bei der Planung der Beheizung eines Passivhauses (im Volksmund "Thermoskanne") sollte man das "Brett vor dem Kopf" ein wenig weiter wegnehmen oder ein Loch reinbohren. Eine Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 ist hier nicht anwendbar, weil die Ergebnisse der Heizlast viel zu hoch sind. Lohnt es sich wirklich, ein wassergeführtes Heizsystem einzubauen? Wäre nicht ein luftgeführtes System sinnvoller? Eine Kontrollierte Wohnungslüftung (KWL) ist sowieso erforderlich. Mit einem Solar-Luftkollektor ist auch eine Beheizung des Hauses möglich. Bei einer guten Planung wären damit sogar verschiedene Raumtemperaturen und eine Kühlung möglich. Die Berechnung der Heizlast in Passivhäuser hat einige Besonderheiten.

Heizlast im Passivhaus

Nutzerhandbuch für Passivhäuser
Passivhaus-Projektierungspaket (PHPP)
Konstruktionshandbuch für Passivhäuser
- Passivhaus Institut Dr. Wolfgang Feist
Passivhausfenster

Wärmepumpenkompaktgerät - Lüften, Heizen, Kühlen, Warmwasser
Ein Passivhaus kann (sollte) ohne ein wasserführendes Heizungssystem erwärmt werden. Da sowieso schon eine Kontrollierte Wohnungslüftung vorhanden bzw. notwendig ist, bietet es sich geradezu an, diese Anlage auch zur Beheizung zu nutzen.
Da im Sommer und im Winter ein angenehmes Raumklima sowie konstante Innenraumtemperaturen vorhanden sind, stellt sich die Frage, ob es wirklich ganz ohne Heizung funktioniert. Die Praxis hat gezeigt, dass trotzt einer guten Wärmerückgewinnung noch ein wenig Wärme zugeführt werden muss. Dies kann durch eine Zulufterwärmung mit einem elektrischem Heizregister, einer Luft-Luft-Wärmepumpe oder einem Wärmetauscher für Nah- oder Fernwärme realisiert werden.
Da das Passivhaus keinen konventionellen Wärmeerzeuger hat, stellt sich die Frage, wie das Trinkwasser erwärmt werden kann. Hier bieten sich dezentrale, elektrische Durchlauferhitzer an, bei denen kein Trinkwasserspeicher notwendig ist. Das Wasser kann aber auch durch eine thermische Solaranlage mit Pufferspeicher oder eine Wärmepumpe mit Pufferspeicher erwärmt werden. Es gibt auch Wärmepumpenkompaktgeräte, die über eine zentrale Lüftungsanlage den Heizwärme-, Luft- und Warmwasserbedarf decken können.

Heizen mit dem Split-Klimagerät?
Wolfgang Feist
Passivhaus: so funktioniert das Heizen und Belüften
DAA GmbH
Heizungs- und Lüftungslösungen im Neubau
tecalor GmbH
Passivhäuser auf dem Teststand und im Einsatz
Dipl.-Ing. Andreas Bühring, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Passivhaus-Haustechnik - Heizung und Lüftung
- Prof. Dr. rer. nat. Harald Krause
Dynamisches Verhalten und Wärmeübergabeverluste von Flächenheizungen
Jürgen Schnieders, Passivhaus Institut
Ist in einem Passivhaus wirklich ein wasserführendes Heizsystem sinnvoll?

Wärmepumpenkompaktgerät
Wärmepumpenkompaktgeräte, die über eine zentrale Lüftungsanlage den Heizwärme-, Kühl-, Luft- und Warmwasserbedarf decken können, bieten sich besonders für Passivhäuser, Niedrigenergiehäuser und KfW40-Effizienzhäuser an.

Das Wärmepumpenkombigerät PKOM⁴ mit patentiertem zweikreisigen Wärmepumpensystem vereint alle vier Funktionen (Lüften – Heizen – Kühlen – Warmwasser) auf einer Stellfläche von weniger als 0,75 m². Die kontrollierte Wohnraumlüftung versorgt die Räume ständig mit frischer und gefilterter Luft von außen und stellt den hygienischen Luftaustausch sicher. Das hocheffiziente Wärmerückgewinnungssystem wird wahlweise auch in der Ausführung mit Abluftfeuchterückgewinnung angeboten. Um in den Sommermonaten eine Überwärmung der Wohnräume vorzubeugen, kann die Wärmerückgewinnung während der kühleren Nachtstunden mittels einer Bypassklappe umgangen werden (Nachtkühlung).
Das Wärmepumpenkombigerät PKOM⁴ classic wird bevorzugt als kompakte Gesamtlösung für Wohnformen in Passivhausbauweise bis zu einer Wohnfläche von 130 m² eingesetzt. Die Menge an Warmwasser reicht dabei problemlos für einen 4 – 5 Personenhaushalt. Die Zuluft wird bei Bedarf über eine leistungsgeregelte Wärmepumpe zusätzlich konditioniert, d. h. erwärmt oder gekühlt.
Für die effiziente Trinkwassererwärmung wird eine weitere Wärmepumpe eingesetzt. Beide Wärmepumpen können parallel betrieben werden und sorgen so für einen unterbrechungsfreien Betrieb auf der Luft- und Wasserseite.
Das patentierte zweikreisiges Wärmepumpensystem
• ermöglicht besonders effizienten Betrieb,
• beide Wärmepumpen können parallel betrieben werden,
• steigert aufgrund der großen Oberfläche im Grundbetrieb die Effizienz der Wärmepumpe und steigert die Jahresarbeitszahl und den *COP beider Wärmepumpen,
• ermöglicht besonders effizienten Kühlbetrieb bei gleichzeitiger Warmwassererzeugung,
• die im Kühlbetrieb anfallende Abwärme wird für die Trinkwassererwärmung rückgewonnen.

Funktionsschema PKOM⁴ classic

Wärmepumpen-Kombigerät im Passivhaus
J. Pichler GmbH

.
Prinzipschema von Lüftungskompaktgeräten mit Wärmepumpe
Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Eine erfolgversprechende Variante der Deckung des Restwärmebedarfs ist durch den Einsatz einer Abluftwärmepumpe gegeben, die die Restenergie der Abluft nach der passiven Wärmerückgewinnung nutzt. Wird ein "Erdreichwärmetauscher - Luft" im Winter zum Vorwärmen der Außenluft eingesetzt, so reicht beim Baustandard des Passivhauses die sensible und latente (Kondensationsenergie der Luftfeuchte) Wärme der Abluft aus, um zusammen mit der elektrischen Antriebsenergie der Wärmepumpe den größten Teil des Restwärmebedarfs zu decken.

Passivhäuser auf dem Teststand und im Einsatz
Dipl.-Ing. Andreas Bühring, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Wärmepumpen-Kompaktgerät mit Abluft-Wärmepumpe
Heizung, Lüftung und Warmwasserbereitung
Quelle: Passipedia - Passivhaus Institut GmbH
Kompaktgeräte für Lüftung, Heizung und Warmwasserbereitung
Passipedia - Passivhaus Institut GmbH

Schematischer Aufbau Wärmepumpen-Kompaktgerät
mit Luft/Wasser/Wärmepumpe
Quelle:Tecalor GmbH
Luft-Wasser-Wärmepumpen THZ 5.5 cool
Tecalor GmbH

Erfahrungen mit Lüftungs-Kompaktgeräten für

Passivhaus-Haustechnik - Heizung und Lüftung
- Prof. Dr. rer. nat. Harald Krause
Ist in einem Passivhaus wirklich ein wasserführendes Heizsystem sinnvoll?

Heizen mit dem Split-Klimagerät? - Wolfgang Feist

Lufttemperierung "WRG plus Wärmepumpe"
Dr. Manfred Stahl, Wolf GmbH, cci Dialog GmbH
RLT-Anlagen mit Wärmepumpen
Alexander Mörwald, Wolf GmbH

Nullenergiehaus
Eine technische Weiterentwicklung eines Passivhause ist das Nullenergiehaus. Im Jahresmittel ergibt sich eine ausgeglichene Bilanz zwischen zugeführter Energie für Heizung, Warmwasser, Antriebs- und Haushaltsstrom und der am Gebäude z. B. über Solarkollektoren selber erzeugten Energie auf. Diese Häuser haben eine besonders hohe Behaglichkeit bei sehr niedrigem Energiebedarf. Das wird vor allem durch passive Komponenten (spezielle Fenster, luftdichte Gebäudehülle, verbesserte gute Wärmedämmung, kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung und konsequenter Nutzung regenerativer Energien, so z.B. mittels Erdkollektor, Luftbrunnen oder thermischer Solaranlage) erreicht.
Ein Nullenergiehaus ist nicht komplett autark. Es wird an das öffentliche Stromnetz gekoppelt und speist gegebenenfalls die überschüssige Energie in das öffentliche Netz ein, benutzt allerdings vor allem im Winter ebenfalls Energie vom Stromversorger. Diese Häuser liegen voll im Trend, da sie z. B. Photovoltaik-Energie erzeugen und selber verbrauchen, aber ab und zu auch Energie aus dem öffentlichen Netz gebrauchen.

Nullenergiehaus - Holzbauwelt.de
Was ist ein Nullenergiehaus - Thomas Roßkopf MSc
Nullenergiehaus - Rechnerisch den eigenen Energiebedarf abdecken
- Bio-Solar-Haus^® GmbH

Energieautarkes Haus
Ein besonderes Nullernergiehaus ist das sog. energieautarken Haus, das die Energie, die beim Hausbau verbraucht wurde, wieder aufbringt. Dieses Haus hat natürlich auch eine im Jahresmittel ausgeglichene Energiebilanz.
Technisch und mathematisch sind energieautarke Häuser realisierbar, aber in der Praxis sind diese Häuser noch nicht im Trend. Da die Sonne im Sommer zur Energiegewinnung genutzt werden kann, fällt diese Möglichkeit während der kälteren Monate fast gänzlich weg. Somit müsste die Energie in entsprechenden Batterien gespeichert werden – was nicht nur eine Überdimensionierung bei der Energiegewinnung bedeuten würde, sondern darüber hinaus zumindest im ökonomischen Sinne unwirtschaftlich wäre. Auch ökologisch betrachtet würde dies einige Nachteile mit sich bringen, da sämtliche zusätzliche Systeme eine hohe energetische Investition mit sich bringen würden. Vor allem kleine Ein- und Zweifamilienhäuser sind für dieses System nicht geschaffen, größere Mehrfamilienhäuser könnten allerdings davon profitieren.

Energiegewinnhaus
Die Häuser, die keine keine Heizung benötigen, werden "Energie-Gewinn-Häuser" genannt. Sie haben eine Photovoltaikanlage auf dem Dach oder an der Fassade, die jährlich 18 000 kWh Strom produzieren soll. Die jährliche Heizlast soll von 250 kwh/m² Wohnfläche um 94 % auf 15 kWh verringert werden. Dafür werden neue Techniken weiterentwickelt und kombiniert. Z. B. durch eine 30 cm dicke Polystyroldämmung für die Außenwände und dreifach verglaste Fenster. Die in den Räumen entstehende Wärme wird beim Luftaustausch mit Wärmetauschern entzogen und der Außenluft wieder zugeführt.

Schon seit Jahrtausenden wird die passive solare Architektur angewandt. Ein Beispiel mag das antike Griechenland vor rund 2.500 Jahren geben, das damals ebenfalls in einer Energiekrise steckte. Als Lösung für das Problem des immer knapper und teurer werdende Brennholzes wurde die verglaste Südfläche mit weitüberstehendem Vorbau entwickelt. Sokrates beschrieb dies so: "In Häuser, die nach Süden blicken, dringt die Sonne im Winter durch die Vorhalle bis in die Wohnräume vor und wärmt sie. Im Sommer jedoch hält das Dach der Vorhalle die Sonne ab und spendet kühlenden Schatten."  mehr > hier ein paar Beispiele   Quelle: Buch der Synergie - Achmed A. W. Khammas

NEUBAU NACH ENEV 2014 UND PASSIVHAUS IM VERGLEICH - Gernot Vallentin Dipl. Ing. Architekt

Gebäudeorientierung zur Sonne

Damit die Sonne bestmöglichst genutzt werden kann, muss die Architektur und die Gebäudeorientierung (Ausrichtung) so geplant werden, dass zu allen Jahreszeiten der Sonnenstand dem Haus und der Solaranlage zugute kommt. Im Winter müssen die Südfassade und Kollektorfläche weitgehend verschattungsfrei sein.

Sonnenhäuser - Sonnenhaus-Institut e.V.