Wie kommt dieses zauberhafte Gebäude mit dem „im Winter warmen und im Sommer kühlen“ Buff zurecht?

Es gibt einen Gebäudetyp, der im Winter warm und im Sommer kühl sein kann, ohne dass eine Klimaanlage oder Heizung erforderlich ist. Klingt das nicht großartig?

Dieser Haustyp, der über eingebaute „Wärme im Winter und Kühle im Sommer“ verfügt, wird als Passivhaus bezeichnet. Im Vergleich zu herkömmlichen Gebäuden ist es umweltfreundlicher und kohlenstoffärmer.

1. Das Geheimnis des warmen Winters und des kühlen Sommers

Passivhäuser sind nicht Hal's bewegliche „Burgen“, sondern eine neue Art von kohlenstoffarmen, energiesparenden Gebäuden. Sie sind nicht auf herkömmliche Energiequellen angewiesen und können den Heiz-, Kühl- und Beleuchtungsbedarf im Gebäude ganz oder teilweise decken und für eine konstante Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sauerstoffversorgung und andere Umweltindikatoren im Gebäude sorgen. Vergleicht man herkömmliche „aktive“ Gebäude mit „Glasflaschen“, so ist zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur im Inneren eine aktive Heizung oder Kühlung erforderlich, ein Prozess, der Energie verbraucht. Dann ist ein Passivhaus wie eine „Thermosflasche“, die im Inneren eine konstante Temperatur halten kann, unabhängig davon, ob es draußen im Sommer heiß oder im Winter kalt ist.

Warum sind Passivhäuser so erstaunlich? Erstens ermöglicht das wärmebrückenfreie Designkonzept der passiven Gebäudehülle, die „Schwäche“ des großen Wärmeverlusts bei gewöhnlichen Gebäuden zu überwinden. Die umschließende Konstruktion weist eine gute Wärmedämmung und Luftdichtheit auf. Durch den Einsatz neuer Wärmedämmstoffe, hochleistungsfähiger Wärmedämmwände, hochleistungsfähiger mehrschichtiger Energiespargläser und anderer Maßnahmen ist das Passivhaus wie ein dicker, gut abgedichteter Baumwollmantel, der den Wärmedurchgangskoeffizienten erheblich reduziert. Zweitens hat sich das Gebäude durch den Einsatz passiver Technologien wie natürlicher Belüftung und Beleuchtung und die vollständige Nutzung erneuerbarer Energien von der Abhängigkeit herkömmlicher fossiler Energieträger befreit. Drittens führt das effiziente Frischluftsystem mit Wärmerückgewinnung kontinuierlich Frischluft in den Raum, wodurch die Energienutzung verbessert und gleichzeitig die Luftqualität im Raum gewährleistet wird.

Abbildung 1 Passivhaus „Schwarze Technologie“

2. Entstehung und Entwicklung des Passivhauses

Die Passivhaustechnik hat eine lange Geschichte. Höhlenwohnungen beispielsweise verfügen über dicke Wände und Dächer und sind gut wärmeisoliert, im Winter warm und im Sommer kühl. Der Begriff „Passivhaus“ wurde in Anlehnung an das Niedrigenergiehauskonzept in den 1980er Jahren in Deutschland etabliert. Es wurde von Forschern des deutschen Passivhaus Instituts (PHI) und der Universität Lund in Schweden vorgeschlagen. Seine Besonderheit besteht darin, dass es ohne aktive Heizungs- und Klimaanlagen ein angenehmes thermisches Raumklima aufrechterhalten kann. 1991 wurde in Darmstadt das erste Passivhaus gebaut. Auch andere Länder haben lokale Standards für die Passivhaustechnologie eingeführt und „Passivhaus“-Bauprojekte gestartet.

Das erste Gebäude in meinem Land, das als „Passivhaus“ zertifiziert wurde, war das „Hamburg House“ auf der Weltausstellung 2010 in Shanghai. Das „Hamburg Haus“ verfügt über eine Baufläche von 3.150m2 und ist etwa 18 Meter hoch. Sein Aussehen sieht aus wie vier rote „Schubladen“, die geöffnet und miteinander kombiniert werden. Die Außenfassade des Gebäudes besteht aus hochwärmedämmenden, schalldämmenden und hochdichten Baustoffen. Auf dem Dach ist eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung mit einer Fläche von ca. 450 m² installiert. Zum Einsatz kommt ein Frischluftsystem mit Kühl-, Entfeuchtungs- und Wärmerückgewinnungsfunktion, zum Kühlen und Heizen wird eine Erdwärmepumpenanlage eingesetzt. Durch den Einsatz einer Reihe neuer Energiesparmaterialien, neuer Technologien und neuer Geräte ist eine aktive Energiezufuhr in Gebäuden fast unnötig geworden. Dennoch kann den Menschen in den Gebäuden das ganze Jahr über das Gefühl vermittelt werden, es sei Frühling.

Abbildung 2: Außenansicht des Gebäudes „Hamburg Haus“

„Passivhaus“-Exponate im Wissenschafts- und Technikmuseum

Mit der Förderung passiver Gebäude und der darin enthaltenen neuen Technologien entstehen nach und nach auch entsprechende populärwissenschaftliche Exponate und Ausstellungen. Beispielsweise handelt es sich bei der Ausstellung „Green House“ in der Challenges and Future Exhibition Hall im 4. Stock des China Science and Technology Museum um ein „Passivhaus“. Besucher können sich nicht nur die Innenstruktur und Energiespartechnologie dieses Hauses mit extrem niedrigem Energieverbrauch ansehen, sondern mit dem „Energiesparhaus-Bauspiel“ auch selbst Häuser mit unterschiedlichem Energieverbrauch entwerfen. Nach der Auswahl von Wänden, Dächern, Fenstern, Böden, Beleuchtungssystemen und Belüftungssystemen mit unterschiedlichen Energiespareffekten generiert das System automatisch ein vom Besucher entworfenes Haus und ermittelt, ob das Haus energiesparend oder nicht energiesparend ist.

Abbildung 3 „Green House“-Exponate

4. Zukünftige „kohlenstoffarme Gebäude“

Der Kern der Nachhaltigkeit von Gebäuden ist eine Energiefrage, die sich direkt in der komfortablen, gesunden und effizienten thermischen Umgebung des Gebäudes widerspiegelt. Die Passivhaustechnologie hat neue Wege für die zukünftige Entwicklung im Bauwesen erschlossen, wobei sowohl CO2-arme als auch energiesparende Gebäude berücksichtigt und die Qualität des Innenraumklimas optimiert werden. Die Entwicklung von Passivhäusern und Gebäuden mit extrem niedrigem Energieverbrauch ist eine wichtige Richtung für die zukünftige Energieeinsparung und CO2-Reduzierung im Bauwesen und stellt auch eine wichtige Möglichkeit dar, die regionale Energiewende voranzutreiben und das Erreichen des CO2-Spitzenwerts und der CO2-Neutralität voranzutreiben. Da Passivhausgebäude und die entsprechenden Standards aus dem Ausland eingeführt werden, muss ihre Entwicklung in meinem Land natürlich den lokalen wirtschaftlichen Entwicklungsstand und die Baukosten, die Bau- und Materialtechnologie, die klimatischen Eigenschaften, die Lebensgewohnheiten der Menschen, die Umweltstandards in Innenräumen usw. berücksichtigen. Beispielsweise erschweren die Unterschiede zwischen den verschiedenen Klimazonen die Implementierung einheitlicher Indikatoren für den Energieverbrauch von Passivhäusern. Die Erforschung der Nutzung der technischen Prinzipien des „Passivhauses“ zur Umsetzung lokaler Architekturentwürfe, zur Erforschung praktischer Verfahren sowie zur Innovation und Modernisierung entsprechend den örtlichen Gegebenheiten ist für die Entwicklung von Passivhäusern in meinem Land von großer Bedeutung.

Autor: Wang Wenyuan, wissenschaftlicher Mitarbeiter, China Science and Technology Museum

Gutachter: Wang Yi, Beijing Institute of Architectural Design Co., Ltd., leitender Ingenieur