Klimawandel, Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung sind die Schlagworte, die das Bauen auch 2020 und darüber hinaus begleiten werden. Die Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden werden weiter steigen. Eine dauerhafte Lösung dieser Herausforderungen sind Passivhäuser. Sowohl beim Neubau als auch bei der Modernisierung kommt den Bauelementen dabei eine entscheidende Rolle zu.
Das Passivhaus Institut in Darmstadt definiert ein Passivhaus als einen „Gebäudestandard, der energieeffizient, komfortabel, wirtschaftlich und umweltfreundlich zugleich ist. Es verbraucht 90 Prozent weniger Heizwärme als ein herkömmliches Gebäude im Baubestand. Selbst im Vergleich zu einem durchschnittlichen Neubau wird mehr als 75 Prozent eingespart. Der Heizenergieverbrauch eines Passivhauses liegt mit 1,5 Liter-Heizölgleichwert je Quadratmeter Wohnfläche und Jahr um ein Vielfaches unter dem eines Niedrigenergiehauses.“
Um diesen Standard zu erhalten, benötigen Gebäude eine Hülle aus hochwirksamer Wärmedämmung in Außenwänden, Dach und Bodenplatte sowie Fenster und Türen mit niedrigem Wärmedurchgangskoeffizienten. Passivhäuser nutzen zudem die in ihrem Inneren vorhandenen Energiequellen von elektrischen Geräten, Sonneneinstrahlung sowie die Körperwärme von Menschen und Tieren. Hohe Oberflächentemperaturen mit geringen Temperaturdifferenzen zur Raumluft sorgen für thermische Behaglichkeit.
Von entscheidender Bedeutung dabei sind laut Passivhaus Institut die Fenster. Sind sie nur mäßig gedämmt, bilden sie vergleichsweise kalte Flächen in der Fassade, was zu einer aktiveren Wärmezufuhr in der Nähe der Fenster führt, um Kaltluftabfall, Zugerscheinungen und „Kältestrahlung“ auszugleichen. Es zieht, und wir fühlen uns unbehaglich. Ein gut wärmedämmendes Fenster kann die gewünschte Behaglichkeit dagegen praktisch selbst schaffen. Für Passivhäuser geeignete Fenster, so genannte „Warmfenster“, erfüllen in Europa nach Angaben des Passivhaus Instituts vier Merkmale:
Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung oder eine vergleichbar gute Glaskombi- nation:
- wärmegedämmter Randverbund (engl. „warm edge“)
- speziell gedämmter Fensterrahmen
- optimierter Einbau in die Wand.
Dabei beträgt nach der europäischen Norm EN ISO 10077 „Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten“ der Wärmedurchgangskoeffizient eines Warmfensters maximal 0,80 W/(m²K). „Durch den niedrigen Wärmeverlust liegt die innere Oberflächentemperatur auch in kalten Nächten in Mitteleuropa immer noch bei etwa 17 Grad Celsius. Unter diesen Umständen ist die Behaglichkeit in Fensternähe ausgezeichnet: Es gibt weder störende ,kalte Strahlung‘ vom Fenster, noch einen unangenehmen Kaltluftsee am Boden. Warmfenster erhöhen daher den Komfort in den Räumen“, beschreibt das Passivhaus Institut die Vorteile der Warmfenster, die inzwischen von mehr als 60 Herstellern am europäischen Markt angeboten werden.
Stahlfreies Kunststofffenstersystem
Das ohne Armierungen aus Stahl auskommende Kunststoffsystem „Living Alu Inside“ von Schüco entspricht den Anforderungen an ein Warmfenster und erhielt deshalb auch das Passivhaus-Zertifikat. Dabei setzt der Hersteller auf seine patentierte Aluminium-Verbundtechnologie, bei der Endlosaluminiumbänder zeitparallel in die Kunststoffprofile einextrudiert werden. Sie geben der gesamten Konstruktion eine Stabilität, die stahlarmierten Profilen nahezu gleichkommt. „Hinzu kommen ausgezeichnete Wärmereflexion und ein problemloses Recycling“, wie Schüco mitteilt. Die Aluminiumstege lassen sich demnach vor dem Verschweißen mittels einer Stegfräse einfach und schnell zurückfräsen. Ein zeitintensives Verschrauben für Stahlverstärkungen entfalle.
Alle weiteren Fertigungsschritte erfolgen auf herkömmliche Art und auf konventionellen Produktionsanlagen. Auch bei der Elementmontage wirke sich der Verzicht auf Stahlverstärkungen positiv aus: „Die Elemente sind wesentlich leichter und dadurch einfacher zu handhaben. Da diese Konstruktion zur ‚Living‘-Systemfamilie gehört, kann der Verarbeiter vielseitig kombinieren und auf etliche identische Haupt- und Zubehörprofile sowie das passende Aluminium-Deckschalensortiment zugreifen“, so Schüco.
In enger Zusammenarbeit mit Semperit hat Schüco nach eigenen Angaben auch die erste schweißbare EPDM-Dichtung für Fenster- und Türsysteme entwickelt und auf den Markt gebracht. Die Dichtung bleibe auch nach dem Schweißen im sonst kritischen Eckbereich elastisch und weich. So entstehe eine permanente Dichtwirkung. Zudem würde die Kunststoffprofilverarbeitung durch das gleichzeitige Schweißen der Dichtungen spürbar vereinfacht. Die UV- und kältebeständigen EPDM-Dichtungen versprechen für alle Klimazonen im Temperaturbereich von -40 bis +120 Grad Celsius dauerhaft Elastizität. Semperit hat für diese Technologie das Patent erwirkt.
„Living Alu Inside“ ist durch seine Sieben-Kammer-Profilkonstruktion, den Verzicht auf die Stahlarmierung und die gezielte Positionierung der Aluminiumbänder wärmebrückenfrei, so das Unternehmen. „Das Mitteldichtungssystem mit drei Dichtungsebenen, einer optimalen Kammeraufteilung und seinen großvolumigen zusätzlichen Dämmzonen zur optionalen Aufnahme von ‚Neopor‘-Blöcken erreicht exzellente Wärmedämmwerte (Uf-Wert von 0,87 W/m2K).“ Die Passivhauseignung nach Dr. Feist wird aber erst durch den Einsatz zusätzlicher „Neopor“-Blöcke bei einem Uf-Wert von 0,79 W/(m²K) erreicht. Die optimierte Falzgrundgeometrie ermögliche den optionalen Einsatz der additiven Klebtechnik. Für besondere Designanforderungen stehe das System mit durchgefärbtem, grauem Grundkörper zur Verfügung. Farblich gestalten lasse sich die Konstruktion mit den außen liegenden Deckschalen „Top-Alu“, den Metallic-Farben „Automotive-Finish“ und durch das umfangreiche Foliensortiment „Unlimited-Finish“. Energiesparfenster aus dem Profilsystem „Living Alu Inside“ sind nach Herstellerangaben zu 100 Prozent recycelbar.
Offenporige Zellstruktur in schlagzähem Mantel
Als Projektpartner eines namhaften Fensterbauers realisierte SLS ein Kunststoffprofilsystem zur Herstellung von Integralrahmen für dreifach verglaste Passivhausfenster. Dabei handelt es sich um eine mehrteilige Verbundlösung, die einen wichtigen Beitrag zu den sehr hohen Wärmedämmwerten des neuen Fensters leistet. Während SLS in der Entwicklungsphase für die optimale Werkzeug-Performance und das fertigungsspezifische Tuning des Designs sorgte, ist das Unternehmen heute für die reibungslose Serienproduktion zuständig. Das von der Enersign GmbH, Willich, entwickelte und patentrechtlich geschützte „Enersign“-System ist ein auf bestmögliche Energieeffizienz hin entwickeltes Holz-Aluminium-Fenster mit Drei- beziehungsweise Vierfach-Verglasung. Maßstäbe setzt das neuste Modell „Primus“ mit seinem zertifizierten Wärmedämmwert von Uw = 0,59 W/(m²K) (nach EN 673) und entspricht damit der Passivhausklasse phA.
Da für den Rahmen des neuen Passivhausfensters eine anspruchsvolle Multi-Material-Konstruktion aus Aluminium, Holz und Kunststoff vorgesehen war, oblag es SLS, hierfür eine Kunststoffprofillösung zu realisieren, die ihren Teil zum Erreichen der hochgesetzten Dämmwert-Zielsetzung beitragen sollte. Als Ergebnis dieser Aufgabenstellung entstand schließlich ein zweiteiliges, geometrisch recht anspruchsvolles Profilsystem aus einem extrudierten PVC-Hartschaum, der aufgrund der niedrigen Dichte (< 0,8 g/cm3) seines offenporigen Gefüges thermisch isolierend wirkt. Als weitere dämmtechnische Optimierungsmaßnahme erhielt das größere der beiden Profile – es gehört zur feststehenden Komponente des Rahmens – einen durchgehenden Kern aus „Neopor“. Die Fensterprofile besitzen nach Angaben von SLS eine homogene innere Zellstruktur geringer Dichte sowie eine zellenlose, feste, glatte und kratzfeste Außenfläche. Somit erweisen sie sich als überaus stabil, schlagzäh, feuchtigkeitsresistent und quellfest. Zudem verfügen sie über eine gute Schalldämmung sowie die beabsichtigte gute Wärmedämmung. Geometrisch sind die wärmedämmenden Kunststoffprofile von SLS so gestaltet, dass sie sich harmonisch in das Multi-Material-System des Fensterrahmens einfügen. Sie bilden eine konstruktive Einheit mit den Innenraum-Elementen aus Holz und einem als Wetterschutz außen aufgesetzten Aluminiumprofil.
Dichte Öffnungsanschlüsse entscheiden
Damit beim Passivhaus die Öffnungsanschlüsse in der Gebäudehülle, in der Regel Fenster, Türen und Lüftungsdurchlässe, auch wirkungsvoll funktionieren, kommt es wesentlich auch auf die Qualität der Dichtung des Übergangs Außenwand/Bauelement an. Der Laatzener Spezialist für Fugenabdichtung und Schalldämmung Hanno hat dazu das Multifunktions-Fugendichtungsband „Hannoband 3E Passiv BG1“ mit patentierter Membrantechnik, speziell entwickelt als All-in-One-Abdichtung im Passivhaus. Es erfüllt nach Herstellerangaben alle DIN-, EnEV- sowie RAL-Anforderungen und garantiert so hochwertige, zuverlässige Bauteilabdichtung selbst im Passivhaus. Auch die für den inneren Anschluss konzipierten Hanno-Folienbänder „FI Easy+“ und „Duo Easy+“ wiesen eine Luftdichte von unterhalb von 0,1 m3/(h•m•(daPa)2/3) auf und erfüllten zudem die Luftdichtheitsanforderungen des Passivhaus-Zertifikats.
Flachdachfenster entspricht Passivhausklasse phC
Es muss nicht immer in der Außenwand stecken, das passivhaustaugliche Fenster. Auch für Flachdachfenster gelten die hohen Anforderungen an Bauphysik und Design. Beide Eigenschaften gelten für das Lamilux Flachdachfenster „FE“. Es entspricht der Zertifikatsklasse phC des Passivhaus Instituts und überzeugte die Jurys des Red Dot Awards, des German Design Awards sowie des Plus X Awards – und hier sogar doppelt. Die Entwickler des Herstellers arbeiten aktuell bereits an einer noch effizienteren Variante, die ebenso die Klasse phA anstrebt, wie sie bereits ein Lichtband, ein Glasdachsystem sowie ein weiteres Flachdachfenster aus dem Unternehmen innehaben. Das Erscheinungsbild des Glaselements ist homogen – ohne störende Verbindungselemente. Bei seiner Herstellung wird nach Herstellerangaben eine neue Fügetechnologie angewandt, wodurch die Rahmenteile an den Eckpunkten ohne sichtbare Verschraubungen oder Schweißnähte zusammengefügt werden. Zudem setzt Lamilux auf die Structural-Glazing-Technologie, wodurch Glasscheiben und Rahmen verklebt statt geklemmt werden. Dies ermögliche, dass Regenwasser und Schmutz auf der planebenen Oberfläche des Flachdach-Fensters an allen vier Seiten ablaufen können. Unsichtbar ist ebenso die Integration sämtlicher Antriebe, Netzteile, Kabel und sonstiger Komponenten in den Rahmen des Oberlichts. Blickt man im Gebäudeinneren auf das Element, sind keinerlei Motor oder Verblendung zu erkennen.
Passivhaustaugliches Sektionaltor
Für Garagen gibt es zwar keine Wärmeschutzanforderung, aber in der Praxis spielt die Wärmedämmung von Garagentoren durchaus eine Rolle. Die Verdichtung in Ballungsräumen führt zu kleineren Grundstücken und platzsparender Integration von Garagen in gedämmte und beheizte Gebäudehüllen oder zu Garagenanbauten. Hier wirken sie als energiesparende Pufferzone zwischen innen und außen. Darüber hinaus beherbergen Garagen oft auch Werkstatt- oder Abstellbereiche, deren Temperatur durch die Abwärme der geparkten Autos und eine Garagentordämmung auf einem angenehmen Niveau gehalten werden kann, wenn ein hoch gedämmtes Garagentor eingebaut ist.
Während übliche Garagentore ohne Dämmung oder im Standard mit 40 Millimeter Dämmstoff auskommen, besteht das neue Sektionaltor „Prime“ aus 60 Millimeter dicken Sandwichelementen mit einer hochwertigen PU-Dämmung (U-Wert des Paneels 0,37 W/m²K). Den U-Wert eines 5 500 x 2 500 Millimeter großen Tores hat Wisniowski prüfen lassen. Zusammen mit den Wandanschlussbereichen, den doppelten oberen und unteren als auch den seitlichen Abdichtungen und den Zwischenpaneelblenden erreicht ein „Prime“-Tor einen U-Wert von 0,79 W/m²K. Damit erfüllt dieses Garagentor die Forderungen, die das Passivhaus Institut an Türen und Fenster von beheizten Wohnräumen stellt. Die hervorragenden Werte des Tormantels erzielt Wisniowski nach eigenen Angaben nicht nur durch die hochwertige Dämmung, sondern vor allem durch akribisch genau konstruierte Details, Bekleidungen und Abdichtungen rund um das bewegte Dämmpaneel.
Die Zukunft
Wer nachhaltig und ressourcenschonend bauen will, kommt um Passivhäuser nicht länger herum. Die vordergründig höheren Investitionskosten amortisieren sich im Laufe der Zeit um ein Vielfaches. Einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Bauqualität leisten Bauelemente, die schon heute auf allen Ebenen den Anforderungen an den Passivhausstandard entsprechen können, wenn es Bauherrn und Architekten ernst meinen mit dem eigenen Beitrag zum Klimaschutz.