Ein sehr gut gedämmtes Gebäude gewährleistet bereits per se einen stabilen sommerlichen Wärmeschutz. Dennoch kommen auch Passivhäuser und EnerPHit-Sanierungen in Anbetracht der immer heftigeren und länger andauernden Hitzewellen beim Sommerkomfort an ihre Grenzen. Das Passivhaus Institut hat das Energiebilanzierungstool PHPP deshalb um einen Sommer-Stresstest ergänzt, der eventuelle Schwachstellen automatisch aufdeckt und frühzeitige Anpassungen ermöglicht. Ein Leitfaden zum Sommerkomfort und Praxisbeispiele zeigen probate und kostengünstige Mittel für sommerliche Wärmeschutzkonzepte auf. Tanja Schulz, Susanne Theumer
Auch in effizienten Neubauten oder energetisch sanierten Bestandsbauten kann es während länger anhaltenden Hitzewellen unangenehm heiß werden. Es ist nicht mehr zu leugnen, dass die sommerlichen Temperaturen auch in Mitteleuropa Jahr für Jahr extremer und unangenehmer werden, was den sommerlichen Wärme- oder Hitzeschutz zunehmend in den Fokus rücken lässt. Doch wir stehen den Herausforderungen nicht hilflos gegenüber – Planer und Energieberatende können etwas gegen die Überhitzung tun, indem sie den Nutzen entsprechender Maßnahmen für den sommerlichen Wärmeschutz berechnen und sowohl Sanierungsschritte hin zu mehr (Winter- und) Sommerkomfort erarbeiten als auch konkrete Handlungsempfehlungen in Anbetracht der sich etablierenden Hitzewellen geben.
Zertifizierte Passivhäuser und EnerPHit-Sanierungen werden mit dem Energiebilanzierungstool PHPP schon seit langem auf einen robusten Sommerkomfort hin überprüft. Neu hinzugekommen ist seit der Version PHPP10 – zusätzlich zur Bilanzierung des Sommerkomforts – der Sommer-Stresstest. Basierend auf aktualisierten Klimadaten werden verschiedene Szenarien automatisiert und somit parallel zum Planungsprozess durchgespielt und graphisch ausgewertet (Abb. 1).
„Zum Preis eines Hefeweizens kannst du dein Passivhaus im Sommer kühlen.“
Das frühzeitige Feedback im Planungsprozess hilft, Risikofaktoren zu verstehen und darauf unmittelbar zu reagieren, um teure Nachbesserungen zu vermeiden. Vor Baubeginn beispielsweise die Verschattung zu optimieren oder eine aktive Kühlung beziehungsweise Temperierung einzuplanen, spart nicht nur unnötige Kosten, sondern ermöglicht von vorneherein individuell optimierte Konzepte beim sommerlichen Wärmeschutz.
Anhand des Stresstests lässt sich schnell und deutlich aufzeigen: Auch denkmalgeschützte Gebäude brauchen eine außenliegende Verschattung! Eine vorbildliche Sanierung unter Beibehaltung der historischen Baukultur ist beispielsweise dasBauernhaus in Scheffau / Tirol [4] in Abb. 2. Weitere Projekte sind in der EnerPHit-Broschüre [5] detailliert beschrieben.
Bewährte Maßnahmen für angenehme Temperaturen auch im Sommer
Längst ist bekannt, dass eine Wärmedämmung und dreifach verglaste Fenster nicht nur im Winter der entscheidende Garant für Wohlfühltemperaturen in unseren Gebäuden sind – denn beides schirmt im Sommer auch vor andauernder Hitze ab. Die einfache Spielregel dafür lautet: Tagsüber die Fenster geschlossen halten und die Sonneneinstrahlung durch eine außenliegende Verschattung vermeiden. Nachts hingegen sollten möglichst mehrere Fenster weit geöffnet werden – in Kombination mit einem Insektenschutz ist das auch ohne die Begleiterscheinung nerviger Stechmücken ein probates Mittel, die kühlere Nachtluft als kostenlose Klimaanlage zu nutzen. Auch wenn die immer häufiger auftretenden Tropennächte die Effektivität eines solchen passiven Nachtlüftungskonzeptes mindern, bleibt es ein wichtiges Instrument für halbwegs erträgliche Innenraumtemperaturen in Hitzeperioden.
Es gibt jedoch weitere bewährte Mittel, den Sommerkomfort zu gewährleisten. Dazu gehören zum Beispiel die Reduzierung der internen Lasten durch effizientere Geräte, gut gedämmte Warmwasserspeicher und -leitungen sowie moderate Fenstergrößen, die trotzdem für eine optimale Tageslichtversorgung ausgelegt sind. Das Passivhaus Institut hat diese Empfehlungen im Leitfaden Sommerkomfort im Passivhaus [6]detailliert beschrieben.
Stellt sich während der Planung heraus, dass sich allein mit passiven Kühltechniken nicht verlässlich kühlen lässt, kommt aktive Kühlung1) (siehe Kasten Sommerkomfort-Mapnahmen auf Seite 21) [7] als Joker ins Spiel. Zu rechtfertigen ist der damit verbundene Energiebedarf durch die hohe Energieeffizienz von Passivhäusern und das Ausschöpfen der oben genannten passiven Maßnahmen – nur so bleiben die Kühllasten im moderaten Bereich und die erforderliche Kühlenergie möglichst gering. Der kostengünstige und nachhaltige Nebeneffekt: Die aktive Kühlung lässt sich technisch auf sehr einfachem Niveau halten und damit in der Regel klimaverträglich umsetzen.
[7] Passipedia Passivhaus-Wissensdatenbank, „Ist aktive Kühlung grundsätzlich zu vermeiden?“, https://t1p.de/GEB260626
[8] Gebäudedokumentation in der Passivhaus Datenbank, Objekttyp: Reihenhaus in Darmstadt Kranichstein, https://t1p.de/GEB260627
[9] Gebäudedokumentation in der Passivhaus Datenbank, Objekttyp: Mehrfamilienhaus, Geschosswohnungsbau in München, https://t1p.de/GEB260628
[10] Passipedia Passivhaus-Wissensdatenbank, „Passivhaus Schulen in Holzmodulbauweisen“, https://t1p.de/GEB260633
[11] Gebäudedokumentation in der Passivhaus Datenbank, Objekttyp: Schule in Weiterstadt-Braunshardt, https://t1p.de/GEB260630
[12] Gebäudedokumentation in der Passivhaus Datenbank, Objekttyp: Schule in Aufkirchen / Oberding, https://t1p.de/GEB260631
[13] Gebäudedokumentation in der Passivhaus Datenbank, Objekttyp: Universitätsgebäude in Innsbruck (Tirol), https://t1p.de/GEB260632
Dipl.-Ing. (FH) Susanne Theumer, M.Eng.
ist Passivhaus-Zertifiziererin, Expertin für Energieeffizienz und lehrt zum Energiebilanzierungstool PHPP an der Technischen Hochschule Augsburg. Seit 2008 arbeitet sie beim Passivhaus Institut in Darmstadt und berät neben anderen Tätigkeiten Sanierungsprojekte zum EnerPHit-Standard. Unter anderem war sie an der Beratung und Zertifizierung von Passivhaus-Erstprojekten in Chile, Mexiko, Spanien und Japan beteiligt.
Bild: Passivhaus Institut
Dipl.-Ing. Tanja Schulz
studierte an der TU Darmstadt Bauingenieurwesen und ist seit 2006 wissenschaftliche Mitarbeiterin am Passivhaus Institut. Ihre Arbeitsschwerpunkte sind die Energieoptimierung von Nichtwohngebäuden wie Schulen, Turnhallen und Kliniken bei Neubau und Sanierung sowie die Weiterentwicklung kostengünstiger Lüftungslösungen.
Bild: Passivhaus Institut
Bild: Passivhaus Institut
1 Stresstest für Sommerkomfort: Das Planungstool PHPP zeigt, welche Übertemperaturhäufigkeit unter verschiedenen Szenarien eintreten würde. Die Planung kann dann entsprechend angepasst werden.
Bild: Passivhaus Institut
2 Bei der Sanierung dieses Bauernhauses in Tirol mit Passivhaus-Komponenten wurde auch der Sommerkomfort mitgeplant. Die 3-fach verglasten Fenster werden konstruktiv von den weit auskragenden Balkonen verschattet.
Sommerkomfort-Maßnahmen
gedämmte Gebäudehülle mit dreifachverglasten Fenstern und gedämmten Rahmen
gute Luftdichtheit der Gebäudehülle (Zielwert: 0,6 1/h)
moderate Glasflächen
außenliegende Verschattung
effiziente (Haushalts-)Geräte und gedämmte Warmwasser-Speicher und -Leitungen
Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung
Nachtlüftung über Fenster
aktive Kühlung1)
1) Im Wohnungsbau ist darunter üblicherweise eine kleine Klimaanlage zu verstehen, also beispielsweise ein Splitgerät mit einer Außeneinheit und einer Inneneinheit, an das ein bis zwei Räume angeschlossen werden können. Alternativ kann eine kleine Wärmepumpe für Kühlung sorgen. Diese wird zum Beispiel bei der EnerPHit-Sanierung an die Lüftungsanlage angeschlossen und sorgt für eine angenehme Temperierung der Räume.
Für ein typisches Einfamilienhaus – oder wie in diesem konkreten Beispiel für ein Reihenendhaus mit 156 m² Wohnfläche [8] – reicht für die sommerliche Klimatisierung ein einziges Klima-Splitgerät aus. Die Monate, in denen eine aktive Kühlung erforderlich ist, stimmen in der Regel gut mit der Verfügbarkeit von erneuerbarer Solarenergie überein. Das bedeutet, dass der zusätzliche Energiebedarf in der Regel einfach und effizient aus nachhaltigen Ressourcen gedeckt werden kann. Gemessen wurde das in Deutschlands ersten Passivhaus in Darmstadt-Kranichstein. Dort sorgt seit 2016 ein Splitgerät für angenehm kühle Temperaturen im Sommer. Die gemessenen Daten zeigen sehr niedrige Stromverbräuche. Während im Juli 2023 rund 380 kWh von der PV-Anlage auf dem Dach produziert wurden, lag der Stromverbrauch des Klima-Split-Gerätes bei 5,5 kWh (inklusive Standby-Verbrauch). Der Bedarf für die Kühlung lag also nur bei einem unbedeutenden Anteil von 1,4 Prozent der PV-Stromerzeugung.
Bild: Peter Cook/View
Das 1991 gebaute Passivhaus in Darmstadt-Kranichstein mit nachgerüsteter PV-Anlage an der Fassade und auf dem Dach (4 kWp). Inzwischen wurde die Gasheizung durch eine Wärmepumpe ersetzt.
Sanierung / Nichtwohngebäude: Technik Campus in Innsbruck
Das 2014 sanierte Universitätsgebäude am Technik Campus in Innsbruck [13]setzt auf eine passive Sommerkomfort-Strategie. Die automatische Kunstlichtregelung mit Abwesenheitssteuerung, die automatisch geregelte Nachtauskühlung über die Fenster, die Zufuhr der Frischluft in die Büroräume anstelle der Erschließungsflure einschließlich ausreichend dimensionierter Überströmöffnungen, der verbesserte Wärmeschutz der Gebäudehülle sowie die konsequente Reduktion interner Wärmelasten führen zu einer deutlichen Verbesserung des sommerlichen Komforts. Die internen Wärmelasten konnten durch den Austausch veralteter, energieineffizienter Geräte sowie von Servern und Computern gegen energieeffiziente Systeme erheblich reduziert werden.
Anzumerken ist, dass das Gebäude mit seinen Hauptfassaden in Ost- und Westausrichtung hinsichtlich des sommerlichen Wärmeschutzes grundsätzlich ungünstige Randbedingungen aufweist. Die hohen solaren Lasten in den Morgen- und Abendstunden stellen eine besondere Herausforderung für die Begrenzung der Überwärmung dar. Dennoch können durch das abgestimmte Zusammenspiel der baulichen und gebäudetechnischen Maßnahmen auch unter diesen Voraussetzungen komfortable Innenraumtemperaturen ohne aktive Kühlung erreicht werden. Das Projekt zeigt damit, dass ein konsequent umgesetztes passives Sommerkomfortkonzept selbst bei einer ungünstigen Fassadenorientierung erfolgreich funktionieren kann.
Als optionale Erweiterung des Konzepts könnte man den Wassertank der Sprinkleranlage, welcher über einen Grundwasserbrunnen gespeist wird, künftig zur Vorkühlung der Zuluft einbinden. Damit ließe sich die Robustheit des Gebäudekonzepts gegenüber künftig steigenden klimatischen Belastungen noch weiter erhöhen.
Bild: Harald Konrad Malzer
Das sanierte Hauptgebäude der Fakultät für Technische Wissenschaften der Universität in Innsbruck ist ein Leuchtturm- und Demonstrationsprojekt im Rahmen des österreichischen BIGMODERN-Programms. Dabei standen optimierte Belüftungskonzepte und moderner sommerlicher Wärmeschutz im Fokus, um Überhitzung im Sommer auch ohne energiehungrige Klimaanlagen zu vermeiden.
Neubau / Öffentliche Gebäude (Nichtwohnungsbau): Passivhaus-Schulen
Das Sommerverhalten von Grundschulen in Holzmodulbauweise wurde wissenschaftlich untersucht [10]. Die Studie zeigt deutlich, dass die hohen Belegungsdichten und die längeren Betreuungszeiten in Schulen kombiniert mit immer heißer werdenden Sommern eine Temperierung in Zukunft unumgänglich machen. Und das unabhängig davon, ob es sich um einen Leicht- oder einen Massivbau handelt. Eine sehr gute Verschattung trägt spürbar dazu bei, die solaren Einträge frühzeitig und konsequent in einem erträglichen Maß zu halten. Ein Nachtlüftungskonzept mit erhöhten Luftwechseln vermag die erforderliche Kühlung so weit zu reduzieren, dass sie über die ohnehin vorhandene Lüftungsanlage eingebracht werden kann. Besonders wichtig ist ein angemessener tageslichtoptimierter Verglasungsanteil. Vorsicht ist bei Glasdächern geboten – diese sollten so klein wie möglich dimensioniert werden.
Gegen Einbruch geschützte Nachtlüftungsflügel im Erdgeschoss und moderate Fensterflächen sind beim Neubau der Astrid-Lindgren-Schule in Weiterstadt [11] Teil der Sommerkomfort-Strategie. Die Obergeschosse werden meist nur bis 13 Uhr genutzt und erhielten deshalb keine manuell zu bedienenden Nachtlüftungsklappen. Stattdessen läuft dort nachts die Lüftungsanlage und temperiert mit kühler Außenluft.
Bei der Montessori-Schule in Aufkirchen [12] folgt der sommerliche Wärmeschutz einem einfachen Prinzip: große thermische Massen durch die Stahlbetonkonstruktion in Decken, massive Innenwände und Bodenplatte, sparsam gesetzte Fensteröffnungen, ein konsequenter, außenliegender Sonnenschutz mit automatischer Steuerung über alle Fassadenorientierungen einschließlich Norden, sowie die im Sommer durchlaufende Lüftungsanlage mit Erdkanal zur Vorkühlung der Zuluft.
Der extrem tiefe Grundriss mit seiner zweibündigen Anlage erzeugt zwangsläufig innenliegende Zonen, die thermisch weitgehend von der Außenhülle entkoppelt sind. Diese Kernbereiche – Erschließung, Nebenräume, Installationszone – puffern die angrenzenden Nutzräume und tragen zur thermischen Stabilität des Gesamtgebäudes bei. Das Konzept kommt ohne aktive Kühlung aus und funktioniert bereits seit über zwanzig Jahren problemlos.
Bild: Passivhaus Institut
Die Kombination aus außenliegender Verschattung, Passivhaus-Bauweise und Nachtlüftung gewährleistet bei der Astrid-Lindgren-Schule in Weiterstadt den sommerlichen Wärmeschutz.
Bild: AWV GmbH, Jacob Kanzleiter
Die Montessori Schule Aufkirchen setzt beim sommerlichen Wärmeschutz auf eine Kombination aus thermischer Masse, Gebäudeautomation und dem gezielten Ausbau von Beschattungsanlagen im Außenbereich.
Neubau / Geschosswohnungsbau: Wohnanlage im Prinz Eugen Park in München
Der sommerliche Wärmeschutz folgt bei diesem Stadthaus in Holzbauweise [9] denselben Grundprinzipien wie in Hybridgebäuden: Sparsam gesetzte Fensteröffnungen reduzieren den solaren Eintrag von vornherein. Tiefe Grundrisse schaffen thermisch entkoppelte Innenzonen. Tief eingeschnittene Loggien sowie außenliegende Schiebeläden und Markisen gewährleisten den Sonnenschutz in alle Himmelsrichtungen. Die Lüftungsanlage läuft im Sommer durch. Das Konzept kommt ohne aktive Kühlung aus — im Holzbau wie im Massivbau.
Bild: AWV
Bei der Holzbausiedlung im Münchner Prinz-Eugen-Park vermeidet eine Kombination aus außenliegender Verschattung, hoher Speichermasse, optimierten Fensterflächen und natürlicher Nachtlüftung die Überhitzung der Innenräume.
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