Wissenschaft Kultur Passivhaus 2009 FEIST

8/14/2019 Wissenschaft Kultur Passivhaus 2009 FEIST

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"... und sie bewegt sich doch"

Wissenschaft, Kultur und Lebensart

rund um das Passivhaus(Erstverffentlichung in: 5. Passivhaus Tagung Bblingen 2001)

Prof. Dr. Wolfgang Feist

Universitt Innsbruck, Bauphysik und Passivhaus Institut, Darmstadt, 2009

Naturwissenschaft ist Teil der Kultur

Naturwissenschaftler und Techniker werden im europischen Raum gern vom enggefassten Kulturbegriff ausgeschlossen. Das hat eine Tradition, die bis in die Anti-

ke zurckreicht, in der das Handwerk zu den "niederen Knsten" gezhlt wurde

und allgemein Arbeit als dem Stande eines freien Menschen unwrdig angesehen

wurde. Diese Aufteilung in "niedere, technische Disziplinen", deren Vertreter allen-

falls dienend in der Funktion quasi von Wartungspersonal geduldet werden und in

"hhere, geistige Wissenschaften", die sich mit dem kulturellem Erbe, mit Kunst,

Geschichte, Mensch, Gesellschaft und Religion beschftigen, ist bis heute noch

immer latent vorhanden. Die technischen Disziplinen haben natrlich in ihrem

Selbstverstndnis zu diesem Bild beigetragen. Wenn nun hier naturwissenschaft-lich-technische Entwicklungen als Teil der Kultur behandelt werden, so befindet

sich der Autor in einem permanenten Rechtfertigungszwang.

Dass die technische Entwicklung entscheidenden Einfluss auf unsere Kultur hat,

ist andererseits offensichtlich. berlandleitungen, Autobahnen und Hochhuser

prgen unser Umfeld; Autos, Fernsehgerte, Computer, Handys, Plastiktten und

Medikamente unser Alltagsleben. Dieser entscheidende Einfluss von Naturwis-

senschaft und Technik auf unsere Kultur ist allerdings sehr indirekt vermittelt: Die

Vermittlung geht ber das Produkt und den Konsum (Erich Fromm hat das schonfrh sehr treffend kritisiert [Fromm 1976]. Eine noch frhere Alternative findet sich

bei Alexander Humboldt [Humboldt 1846]). Viel zu wenig wird der kulturelle Ein-

fluss bewusst reflektiert: Es sei denn ex post von Seiten einiger Sozialwissen-

schaftler; und hier stellt sich dann oft ein gewisses Unbehagen ein - was ange-

sichts der oben aufgefhrten Beispiele kaum verwundert. Naturwissenschaft und

Technik haben anscheinend den Anspruch des unmittelbar kulturvermittelnden

Einflusses mehr oder weniger aufgegeben; ihre Vertreter selbst beschrnken sich

auf die funktionale Zuarbeit im Sinne des Produktdesign und der Produktoptimie-

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rung. Noch jede Diskussion ber Sinn und Unsinn irgendwelcher Forschungspro-

gramme wurde am Ende mit solcher Rechtfertigung gefhrt.

Naturwissenschaftliche Erkenntnis ist aber unmittelbar von kultureller Bedeutung.

Die Wandlung zum kopernikanischen Weltbild hat alte Vorurteile berwinden hel-fen; die Maxwell'schen Gleichungen erffneten den Weg zum Verstndnis der Na-

tur des Lichtes; Einsteins Relativittstheorie berwand das Dilemma zwischen

Endlichkeit der Welt und der Frage nach dem Sein hinter ihren Grenzen und

schlielich hat die Quantenmechanik die Lsung im Konflikt zwischen Determi-

nismus und Chaos erkennbar werden lassen. Darwins Theorie lsst Mglichkeit

einer Entwicklung von "Hherem" aus "Niedrigerem" verstehen und die Informati-

onstheorie die Weiterentwicklung des Geistes ber die menschlichen Grenzen

hinaus. Selbstverstndlich hatten alle diese Wissenschaften auch ihre technisch-

konomische Anwendung; ihr direkt-kultureller Wert ist aber ungleich hher einzu-

stufen.

Auf dem Weg ber technische Anwendungen knnen die Naturwissenschaften

unser Leben angenehmer machen. Fr eine gesunde kulturelle Entwicklung soll-

ten dadurch Spielrume geschaffen werden, die eine eingehendere Befassung mit

unserem kulturellen Erbe und mit seiner Weiterentwicklung ermglicht. Dazu ge-

hrt auch die Beschftigung mit den direkten kulturellen Beitrgen der Naturwis-

senschaft. Manche Probleme der hufig zitierten "Januskpfigkeit" der Erkenntnis

htten entschrft werden knnen, wenn die Wissenschaft diesem kulturellen Auf-trag selbstverstndlicher nachkme.

Am Beispiel des Energiebegriffes lsst sich leicht zeigen, wie eine solche engere

Verbindung von Naturwissenschaft und Kultur sogar neue Perspektiven erffnet,

die zuvor vermeintlich unlsbar erscheinende Probleme angehen lsst.

Aristoteles: Bewegtes braucht Beweger

Wer kennt es nicht, das Gefhl, mal wieder der einzige Krrner zu sein, der denWagen aus dem Dreck ziehen soll? Von selbst bewegt sich nichts, sagt Aristote-

les; alles Bewegte braucht einen Beweger - wie sehr dies doch auch heute noch

der berwiegenden allgemeinen Lebenserfahrung entspricht. Im Grunde haben wir

fast alle auch heute noch genau dieses Beweger-Modell im Kopf - hufig wissen-

schaftlich verfeinert: Irgendwie ist es die Energie, die alles in unserer Zeit bewegt,

und die natrlich gebraucht wird, wenn irgend etwas bewegt werden soll. Und

doch ist dieses Modell grundfalsch; diese Vorstellung musste von Galilei, dem Be-

grnder der Physik, erst berwunden werden, um ein wissenschaftliches Ver-stndnis der Natur zu ermglichen.

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Galilei: Das Trgheitsgesetz

"Ein Krper verbleibt in seinem Zustand einer gleichfrmig geradlinigen Bewe-

gung, solange keine Krfte auf ihn wirken." Fr die gleichfrmig geradlinige Be-

wegung bedarf es also keines Bewegers. brigens in komplexeren Mehrkrper-

systemen wie dem Sonnensystem auch nicht fr die ellipsoiden Planetenbahnen:

Die Anziehungskraft der Sonne verbraucht sich nicht, jedenfalls nicht in geschicht-

lich relevanten Zeitrumen. Wenn unsere Alltagserfahrung uns suggeriert, dass fr

die gleichfrmige Bewegung z.B. eines Autos Krfte aufzuwenden sind, so ist dies

allein die Folge von Reibungseffekten - "Dreckeffekten" fr einen sorgfltig prpa-

rierenden Experimentator. Die gesellschaftliche Aufnahme dieser einfachen Tat-sache ist allerdings bis heute nicht erfolgt; nicht ohne Grund fhrt Bert Brecht im

"Leben des Galilei" aus: "Ich hatte als Wissenschaftler eine einzigartige Mglich-

keit. Zu meiner Zeit erreichte die Astronomie die Marktpltze. Htte ich widerstan-

den, htten die Naturwissenschaftler etwas wie den hippokratischen Eid der rzte

entwickeln knnen, das Gelbnis, ihr Wissen einzig zum Wohle der Menschheit

anzuwenden!". Folgen wir dem Begrnder der Physik ein Stck weit und versu-

chen wir, seine Vision fortzufhren.

Endlich ein klares Konzept: Energie

Es dauerte relativ lange Zeit, bis das Konzept des hinter der Vernderung stehen-

den Potentials, das Konzept der Arbeitsfhigkeit, endlich in eine klare Form ge-

bracht werden konnte. Helmholtz und Mayer haben entscheidend zur Identifikation

der richtigen Gre, nmlich der Energie, und zur Formulierung des entsprechen-

den Erhaltungssatzes beigetragen. Kaum ein anderes Grundprinzip der Physik ist

so erfolgreich wie der Energiesatz oder 1. Hauptsatz der Thermodynamik. Kaum

ein Grundprinzip so elementar verwoben mit der Grundstruktur der Welt:

Emmi Noether hat zu Beginn des 20. Jahrhunderts in ihrem berhmten Theo-

rem gezeigt, dass der Energiesatz quivalent ist zum Gesetz der zeitlichen

Translationsinvarianz in der Natur: Der Ausgang von Experimenten hngt nicht

davon ab, wann sie durchgefhrt werden; das "gestern" unterliegt den gleichen

Gesetzen wie das "heute" und das "morgen". Diese quivalenz lsst erkennen,

weshalb die Suche nach dem Perpetuum Mobile so aussichtslos ist: Kleine

Geister knnen sich die Energieentstehung aus dem Nichts wohl vorstellen -

aber wie steht es um die willkrliche Vernderung der Gesetze der Natur in der

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Zeit?

In der Quantenmechanik regiert der Hamilton-Operator H (Energieoperator)

dementsprechend die Zeitdynamik des Geschehens:H= h/(2i) /t.

Nun sieht alles wieder danach aus, als ob es doch einen groen Beweger in der

Natur gbe, nmlich die Energie. Energie bestimmt die Zeitentwicklung, die Ver-

nderung, die Bewegung im bertragenen Sinne: Der Hamilton-Operator ist der

Zeitentwicklungsoperator und damit verantwortlich fr jegliche Dynamik. Dies ist

richtig - und dennoch ist die damit oft leichtfertig verbundene Vorstellung wieder

falsch. Im abgeschlossenen System wird bei aller Dynamik und bei allen dabei

stattfindenden Energieumwandlungsprozessen keine Energie verbraucht. Die Ge-samtenergie ist vor und nach allen Vorgngen genau gleich. Energie kommt also

einem Katalysator gleich, der die Prozesse ermglicht und steuert, sich dabei aber

nicht verbraucht. Oder, im quantenmechanischen Bild, der Hamiltonoperator be-

stimmt die Halbgruppe der dynamischen Zeitentwicklung, er ist sozusagen das

"Gesetz der Bewegung", aber nicht der Beweger selbst. Anhand der Erhaltungs-

gre Energie lassen sich somit die Vorgnge in der Natur besonders gut verfol-

gen und verstehen; man muss sich allerdings hten, dabei Begriffe wie "Energie-

verbrauch" oder "Energiebedarf" ins Spiel zu bringen. Mit diesen Begriffen beginnt

das alte Aristotelische Missverstndnis.

Zu Missverstndnissen mit dem Energiesatz

Grndlich missverstanden wird der Energiesatz immer bei der Interpretation, dass

fr einen bestimmten Vorgang eine bestimmte Menge an Energieeinsatz "erforder-

lich" sei. Dabei handelt es sich immer nur um Umwandlung einer potentiell arbeits-

fhigen Energieform in eine entsprechend andersartige, solange wir uns auf der

Ebene reversibler Vorgnge befinden: Die Energie selbst bleibt dabei jedoch ver-fgbar. Wenn ich ein Klavier in den zweiten Stock trage, dann muss hierfr Hub-

arbeit aufgebracht werden. Diese Arbeit steckt aber vollstndig in der potentiellen

Energie des Klaviers im zweiten Stock und sie kann jederzeit wieder "zurckge-

wonnen" werden; einen "Energieverbrauch" gibt es dabei nicht.

Konsequent durchdacht findet ein Energieverbrauch somit gar nicht statt. Wieso

spielt dann aber die Energieversorgung eine so bedeutende Rolle in unserer mo-

dernen Welt? Es gibt hierauf eine berraschende, ketzerisch klingende Antwort:

Die Ursache dafr ist allein mangelnde Effizienz; die Ursache ist, dass wir bis heu-te Galilei noch nicht vollstndig verstanden, jedenfalls seine Erkenntnis noch nicht

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verinnerlicht und umgesetzt haben. Um dies genauer zu verfolgen, mssen wir

aber zuerst der Vorstellung vom "Energieverbrauch" auf den Grund gehen; denn

wenn auch nicht wirklich Energie verbraucht wird, so ist doch diese Vorstellung

nicht vllig fehlgeleitet; sie kann auf der Basis einer prziseren Formulierung sehrwohl verstanden werden.

Exergie wird Anergie: der zweite Hauptsatz

Eine vollstndige Fassung der Energie als Erhaltungsgre war erst mglich ge-

worden, nachdem auch verstanden war, dass die bei der Reibung umgesetzte

Arbeit ebenfalls nicht einfach verschwindet, sondern in die Energieform Wrme

umgewandelt wird. Auch bei dieser Umwandlung gilt der Satz von der Energieer-

haltung (1. Hauptsatz), dennoch ist bei diesem Vorgang etwas grundstzlich an-ders: Die mit Reibung verbundenen Prozesse sind nicht mehr reversibel; die Zeit-

umkehrinvarianz wird gebrochen: Der zerbrochene Dachziegel zieht nicht die

Wrme und die Einzelstckchen aus der Umgebung zusammen, erhitzt und ver-

schweit sich und wandelt diese Wrme dann in kinetisch gerichtete Energie um,

die ihn przis an seinen ursprnglichen Ort auf dem Dach zurckbringt. Beim tat-

schlichen Vorgang, dem Zerbersten des Ziegels auf dem Grund, geschieht etwas

irreversibles. Hochwertige, vollstndig arbeitsfhige Energie (Exergie genannt)

wird letztendlich in fr praktische Zwecke vllig unbrauchbare Umgebungswrme,in Anergieumgewandelt. Die Energie, das ist die Summe aus Exergie und Aner-

gie, bleibt dabei sehr wohl erhalten.

Damit haben wir die der allgemeinen Vorstellung zugrundliegende Verbrauchs-

gre identifiziert: Es ist nicht die Energie, es ist Exergie, die den naiv vorherr-

schenden Vorstellungen von "Verbrauch" und "Verlusten" entspricht. Exergie-

verbrauch kommt immer dann ins Spiel, wenn Vorgnge nicht mehr reversibel ge-

fhrt werden, vielleicht auch nicht reversibel gefhrt werden knnen. Alle entspre-

chend als Anergie verlorene Exergie findet sich am Ende als Umgebungswrme

vor und ist in dieser Form nicht mehr von technischem Nutzen. Dass ein solcher

Entwertungsprozess stndig in gewissem Umfang stattfindet ist die Kernaussage

des 2. Hauptsatzes der Wrmelehre: Nach diesem kann Exergie in Anergie um-

gewandelt werden, der umgekehrte Prozess kommt aber nicht vor.

Kultur: der stndige Kampf mit dem zweiten Hauptsatz

Unordnung stellt sich von selbst ein; Ordnung muss in der Regel aktiv hergestellt

werden. Hierzu bedarf es Arbeit, physikalisch strenger gefasst, Exergie. Zu einemAnteil wird diese dabei in Anergie entwertet: Schon haben wir den Exergie-

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verbrauch. So ist das physikalische Bild korrekt und nun auch in bereinstimmung

mit unserem im Kern immer noch Aristotelischen Denkmodell.

Jetzt allerdings sollten wir die Aufgaben und Vorgnge, die zum besagten Exer-

gieverbrauch fhren, einmal genauer analysieren. Dabei kommen wir zu einerberraschenden Erkenntnis:

Die nachgefragten Energiedienstleistungen sind physikalisch quantifizierbareGren, die jedoch nicht die Dimension einer Energie haben; einige Beispielezeigt die folgende Tabelle. [Feist 2001]

Tabelle Energiedienstleistungen (Beispiele) Quantifizierung

Heizen Bereitstellung thermisch komfortablerWohnrume in den klteren Jahreszeiten Wohnflche * Zeitintegralder Temperaturdifferenz

warmes

Trinkwasser

warmes Wasser zum Duschen, Baden,

Waschen, ...

Wassermenge * Tempera-

turdifferenz

Wsche-

waschen

saubere, hygienisch einwandfreie Wsche Masse der Wsche, evtl.

mit Verschmutzungsgrad

Wsche-

trocknen

schranktrockene Wsche Masse der Wsche, evtl.

mit Restfeuchte

Khlen Khlen von Speisen u.a.; Verlngerung der

Haltbarkeit.

Masse des Khlgutes *

Zeitintegral der Tempera-

turdifferenz

Gefrieren Langzeitlagerung von Speisen u.a. Masse des Gefriergutes *

Zeitintegral der Tempera-

turdifferenz

Geschirr-

splen

Reinigung des E- und Kochgeschirrs mit

wenig manuellem Aufwand; hygienischeinwandfreies Geschirr

Zahl der Magedecke,

evtl. mit Verschmutzungs-grad

Beleuchtung komfortable Lichtverhltnisse Wohnflche * Zeitintegral

der Beleuchtungsstrke

Kommuni-

kation

bertragung von Nachrichten Byte

Unter Idealbedingungen gibt es bei den nachgefragten Energiedienstleistungenkeine Notwendigkeit, zu ihrer Bereitstellung Energiestrme aufzuwenden. Denn

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die Prozesse knnen allesamt im Grundsatz auch (nahezu) reversibel gefhrtwerden. "Energie" jeweils nur dadurch ins Spiel, dass die bei den Dienstleistungenverwendeten Energiestrme die Systemgrenze nach auen berschreiten undsich dort als Umweltwrme (Anergie) wiederfinden. In der gebruchlichen Termi-nologie werden diese austretenden Energiestrme "Verluste" genannt. Letztend-lich verlassen alle dem System "Gebude" zugefhrten Energiestrme dieses alsAnergie. Beweis: wrde z.B. innerhalb eines Jahres regelmig Energie im Sys-tem Haus verbleiben, so wrde die innere Energie des Hauses kontinuierlichzunehmen, das Haus sich somit aufheizen. (Eine Zunahme von potentiellerEnergie kann, wie eine berschlagsrechnung zeigt, nur in sehr geringem Umfangstattfinden). Im theoretischen Idealfall muss es daher mglich sein, dieberwiegende Zahl der im Haushalt nachgefragten Energiedienstleistungen zwarnicht mit dem Energieeinsatz Null (verlustfrei), jedoch mit einem beliebig kleinenvon auen bereitgestellten Energiestrom zu erbringen.

Bei einer genaueren Analyse der Dienstleistungen stellt sich heraus, dass diese inder Regel im Aufrechterhalten von Nichtgleichgewichtszustnden bestehen. Ins-besondere bei den Dienstleistungen in der Tabelle ist dies der Fall. Nichtgleich-gewichtszustnde knnen auf zwei grundstzlich verschiedene Arten aufrecht er-halten werden:

entweder, indem man ein dynamisches Fliegleichgewicht schafft - d.h. unter

Aufwand von Exergie dem Gleichgewichtsbestrebenaktiv entgegen wirkt;

oder, indem man stationre Barrieren errichtet, diepassiv der Zustandsnde-

rung entgegenwirken und damit den gewnschten Zustand als neues Gleich-

gewicht etablieren.

Die erste Alternative fhrt zu einem mehr oder minder groen aktiv bereit zu stel-

lenden Exergiestrom, der dann aber, wie oben ausgefhrt, die Systemgrenze als

Anergie wieder verlsst. Die zweite Alternative ist bei konsequenten Umsetzung

im Idealfall ohne jede aktive Exergiezufuhr mglich.

Wir wollen zur Illustration zwei Beispiele betrachten.

Beispiel 1: Gebudeheizung: Das Passivhaus

Der Energiebedarf fr Raumheizung kann sowohl im Bestand [Ebel 2000] als auch

bei Neubauten durch Barrieren (Wrmedmmung und Wrmerckgewinnung) be-

trchtlich verringert werden. Den heutigen Stand der Technik bei hocheffizienten

Gebuden geben die "Passivhuser" vor. Bei diesen ist der Jahresheizwrmebe-

darf typischerweise auf 10 bis 15 kWh/(ma) begrenzt. Dies ist weniger als ein

Zehntel der noch blichen Verbrauchswerte im Wohnungsbestand. Durch weitere

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Verbesserungen lsst sich hier sogar der Standard des Nullheizenergiehauses

erreichen, allerdings nicht mehr mit wirtschaftlich vertretbaren Manahmen.

Beispiel 2: Und wieder Galilei; die Brachistochronenbahn

Selbst unter physikalisch Gebildeten stt man leicht auf Unverstndnis, wenn

man das Hochgeschwindigkeits-Nullenergie-Fahrzeug erklrt. Derweil wurde das

Prinzip schon von Galilei erforscht: Ein Krper, der sich bis auf die Schwerkraft

antriebslos und reibungsfrei entlang einer Muldenbahn (Brachistochrone) von A

nach B bewegt ist schneller am Ziel als der Mitbewerber entlang des ebenen We-

ges (Abb.). Wie ist das mglich? Energie wurde fr die Beschleunigung nicht ver-

braucht und der Weg entlang der Mulde ist lnger als der in der Ebene.

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.050.

00

0.

05

0.

10

0.

15

0.

20

0.

25

0.

30

0.

35

0.

40

0.

45

0.

50

0.

55

0.

60

vx,0 ebene Bahn

Der Krper auf der Brachistochrone hatberall eine hhere Horizontalgeschwindigkeitals der Konkurrent in der Ebene. Er gewinnt

die zustzliche kinetische Energie aus derLage im Schwerefeld, gibt diese abervollstndig wieder zurck.vx

Brachistochronenbahn

Abb.: Ein verblffendes Experiment; der Krper, der die weitere Strecke durch die Mulde

nimmt, ist schneller am Ziel. Energie wird dafr nicht verbraucht, solange der Prozess

reversibel verluft.

Die Erklrung verwendet den Energiesatz und sie macht besonders schn deut-

lich, weshalb Dienstleistungen wie "schneller Transport" entgegen landlufigen

Vorstellungen im Grundsatz nichts mit Exergieverbrauch zu tun haben. Energie-

umwandlungsgesetze bestimmen zwar den gesamten Prozess; solange er, wie in

diesem Fall, jedoch reversibel gefhrt wird, ist auch bei hoher Geschwindigkeit der

"Exergieverbauch" Null:

Wir betrachten den Krper auf der Muldenbahn. Seine Geschwindigkeit setzt

sich aus einer vertikalen Komponente (nach unten) und einer horizontalen zu-sammen. Befindet sich der Krper um die Hhe h unterhalb der Bezugsebene,

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so hat seine Lageenergie ummghabgenommen. Um genau diesen Betrag hat

seine kinetische Energie zugenommen, mithin ist seine Geschwindigkeit ge-

stiegen. Die vertikale Geschwindigkeitskomponente spielt in Bezug auf die

Reisezeit keine Rolle. Aber auch die horizontale Komponente hat auf der ge-samten Strecke berall zugenommen (im tiefsten Punkt ist die ganze Lage-

energie in kinetische Energie der hier ausschlielich horizontalen Geschwin-

digkeit umgewandelt). Damit ist der Krper an jeder Stelle schneller als sein

Konkurrent in der Ebene.

Die Brachistochronenbahn ist das verkehrstechnische Pendant zum Passivhaus:

ein hocheffizienter Transportweg, der hohen Komfort (Geschwindigkeit) ohne zu-

stzlichen Energieeinsatz erlaubt. Die technische Ausfhrung muss sich brigens

nicht an besondere geometrische Formen von Verkehrswegen halten. Die Lsung

lsst sich direkt im Fahrzeug unterbringen: Entscheidend ist einzig eine mglichst

reversible Prozessfhrung; das kann z.B. mit Hilfe eines Schwungradspeichers

gelingen; kinetische Energie, die beim aufsteigenden Ast der Bahn wieder als La-

geenergie gespeichert wird, wird bei einem Hocheffizienzfahrzeug durch reversib-

les Bremsen in den Schwungradspeicher zurckgefhrt.

Keine theoretische Grenze fr immer hhere Energieeffizienz

Energieeinsatz (genauer: Exergieeinsatz) erfolgt in unserer heutigen konomieimmer nur zu einem der folgenden Zwecke:

Der Aufrechterhaltung von Nichtgleichgewichtszustnden; dazu ist, wie bereits

bewiesen, bei reversibler Prozessfhrung kein Energieeinsatz zwingend er-

forderlich. In der Praxis lsst sich der Exergieverbrauch zwar in der Regel nicht

auf Null, aber doch auf einen sehr kleinen Wert >0 reduzieren. Die Grenze ist

allein vom Stand der Technik abhngig.

Der dauerhaften Herstellung eines hheren potentiellen Energieniveaus (z.B.

Errichtung des Eiffelturms; Schmelzflusselektrolyse von Aluminium). Bei sorg-samem Umgang mit dem Produkt bleibt die Energie in diesem Fall erhalten

und kann gegebenenfalls zurckgewonnen werden. Die Anteile dieser dauer-

haft produktgespeicherten potentiellen Energie am Gesamtenergieumsatz un-

serer Volkswirtschaft ist brigens sehr gering (weniger als 5%).

Damit ist erkennbar, dass eine fortgesetzt immer weitergehende Verbesserung der

Energieeffizienz allein an den weiteren technischen Fortschritt gebunden ist. Wir

knnen also knftig bei entsprechenden Anstrengungen in der Entwicklung den

Energiebedarf in praktisch unbegrenztem Ausma reduzieren.

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Funktioniert das auch in der Praxis?

Wenn man, wie unsere Industriekultur, jahrzehntelang gewohnt war, dass Dienst-

leistungen nur unter aufwendigem Einsatz von Energie zu erbringen sind, ist man

zu Recht sehr skeptisch, wenn auf einmal behauptet wird, der Energieeinsatz sei

im Grunde gar nicht erforderlich.

Zunchst wurde der Ansatz "Energiesparen als Energiequelle" denn auch rundum

als illusorisch und praxisfremd abgelehnt. Ein allmhliches Eindiffundieren des

Gedankengutes "rationelle Energienutzung" in das Rstzeug des Ingenieurs fand

dennoch statt. Allerdings mussten dazu die einzelnen Anwendungen tatschlich

Schritt fr Schritt (und bis zur letzten Schraube) in der Praxis demonstriert werden.

So ist dies beispielsweise beim energieeffizienten Bauen geschehen [Fingerling1996]:

1974 weist Korsgaard zunchst theoretisch und dann mit einem Demonstrati-

onsgebude nach, dass das "Nullenergiehaus" prinzipiell mglich ist. Die Ideen

werden von der Baubranche nicht aufgenommen.

Wayne Shick (Illinois) und W.A.Shurcliff gehrten zu den Pionieren in den USA

bzw. Kanada. In Deutschland hatten Hrster und Steinmller ein erstes Expe-

rimentierhaus mit simulierter Nutzung realisiert. Auch diese Anstze wurden

zunchst von der Baubranche praktisch ignoriert.

In Skandinavien dagegen setzte sich das Niedrigenergiehaus beginnend 1980

schrittweise durch. Bereits 1984 fhrte die ELAK-Norm in Schweden einen

Standard mit weniger als 60 kWh/(ma) Heizwrmebedarf ein.

In Deutschland wurde den Pionieren noch 1986 die realistische Mglichkeit

zum Bau von Niedrigenergiehusern nicht abgenommen. Erst 1988 kamen

erste Programme zum Bau von Niedrigenergiehusern in Deutschland auf den

Weg. Auch dem ersten Passivhaus in Darmstadt mit etwa 10 kWh/(ma) Heizwrme-

verbrauch wurde zunchst mit groer Skepsis begegnet. Erst, als sich der Er-

folg in ganzen Siedlungen und greren Wohnbauten reproduzieren lie, wur-

de die technische Machbarkeit weitgehend anerkannt.

Gegenber den blichen Verbrauchswerten in den Wohnungsbestnden haben

Passivhuser tatschlich einen um mehr als einen Faktor 10 verringerten Heiz-

wrmeverbrauch. Passivhuser sind daher eine berzeugende Demonstration fr

das oben genannten Prinzip, Energieverbrauch durch hhere technische Effizienzpraktisch entbehrlich zu machen.

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Kaum zu fassen: Hhere Effizienz fhrt sogar zu hherem Komfort

Jetzt lag natrlich der Verdacht nahe, dass "derart einseitig auf Energieeffizienz

optimierte Huser" schwerwiegende Nachteile in anderen Bereichen in Kauf neh-

men mssen. Kann man in solchen "Thermoskannen" berhaupt noch wohnen?

Wird das Leben vielleicht zu einer einzigen Beschftigung mit dem Energiespa-

ren? Wie verhlt es sich mit Wohnkomfort, Luftqualitt und Wartungsaufwand?

Gerade die Pioniere des energieeffizienten Bauens mssen erkennen, dass sol-

che Fragen ernsten Sorgen entspringen und dass sie geduldig und seris beant-

wortet werden mssen.

Antworten knnen nur aus den Erfahrungsberichten der Nutzer und aus der unab-

hngigen wissenschaftlichen Begleitung kommen. In den Tagungsbnden der

Passivhaustagungen (www.passivhaustagung.de) finden sich zahlreiche Berich-

te von Bewohnern aus Passivhusern. Schon nach dem Bau des ersten Prototyps

war es fr die Initiatoren eine groe Erleichterung, erkennen zu knnen, dass sich

das Haus in der praktischen Nutzung genau so verhielt, wie es nach der wrme-

technischen Simulation zu erwarten war. Die Reaktion der Nutzer war anders als

erwartet - die Wissenschaft hatte eigentlich durchaus wahrnehmbare Unterschiede

zum normalen Wohnungsbau gesehen: Die Zeitkonstanten sind lnger, die Tem-

peraturschichtung ist geringer, die Oberflchentemperaturen sind hher. All diesist objektiv messbar und entspricht den Erwartungen nach der Theorie. Trotzdem

urteilen die Nutzer berwiegend: "Im Passivhaus ist alles einfach ganz normal." -

Die objektiv vorhandenen Unterschiede werden nicht wahrgenommen bzw. sie

werden so selbstverstndlich angenommen, dass sie auf Befragen nicht angege-

ben werden.

Von gutmtigen Husern

Immer wieder taucht in den Berichten der Architekten und Bautrger aber auch in

den Erfahrungen der Nutzer der Begriff der "gutmtigen Huser" auf. Worauf be-

ruht diese Einschtzung? Einige Beispiele erklren schnell, was gemeint ist:

Fllt in einem gewhnlichen Haus im Kernwinter die Heizung aus, dann wird es

schon nach wenigen Stunden unangenehm kalt. Anders im Passivhaus: Weil

die Zeitkonstante hier mindestens 8 Tage betrgt, bleibt es noch tagelang bei

akzeptablen Temperaturen.

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http://www.passivhaustagung.de/http://www.passivhaustagung.de/


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"Grter anzunehmender Unfall" in einem Passivhaus wre, stundenlang ver-

sehentlich ein Fenster offen stehen zu lassen. Natrlich wird es dann, ganz wie

in einem gewhnlichen Haus, im betroffenen Zimmer erst einmal kalt. Wenn

man das Fenster dann aber wieder schliet, sorgt die noch eingespeicherteWrme in der Konstruktion dafr, dass es rasch wieder warm wird. DasPas-

sivhaus verzeiht kleinere Nutzungsfehlerohne weiteres. Schwierig knnte

es allenfalls werden, wenn die berlange Fensterffnung Tag fr Tag wieder-

holt wird.

Die Nutzung der Huser stellt keine besonderen Ansprche an die Bewohner.

Wenn diese ohne besondere Sachkenntnis einfach ganz normal in ihrer Woh-

nung leben und die Systeme einfach wie eingestellt laufen lassen, funktioniert

ein Passivhaus von selbst.

Auch besondere Nutzeransprche kann das Passivhaus ohne weiteres erfl-

len. So gibt es in den Passivhaus-Siedlungen Wohnungen, in denen im Winter

dauerhaft 23C und mehr erreicht wird. Natrlich ist der Energieverbrauch bei

dieser Nutzung hher als bei 20C projektiert - aber das System funktioniert

und der Verbrauch ist immer noch "unglaublich gering". Damit bietet das Pas-

sivhaus gerade Nutzern mit hohen Komfortansprchen die Chance, mit ver-

tretbaren Betriebskosten und kologisch nachhaltig zu wohnen.

... was sonst noch alles an Einwnden vorgebracht wurde - Ant-

worten auf viel gestellte Fragen ohne Anspruch auf Vollstndig-

keit

Fhrt erhhte Wrmedmmung und Luftdichtheit nicht zu Feuchteproblemen?

Das Gegenteil ist der Fall. Je besser die Wrmedmmung, desto geringer ist

die Gefahr von Tauwasser in und an Auenbauteilen. Undichte Bauteile wer-den an den von innen nach auen durchstrmten Fugen durchnsst. Hochge-

dmmte, luftdichte Bauteile sind sicher vor Feuchteschden (Vgl. auch:

http://www.passiv.de/05_phi/Angeb/Gutacht/FeuMess.pdf ).

Wie steht es um die Luftqualitt im dichten Haus?

Fr gute Luftqualitt sorgt eine Lftungsanlage mit hocheffizienter Wrmerck-

gewinnung. Diese stellt sicher, dass Wasserdampf und Innenluftbelastungenregelmig nach auen abgefhrt werden. Reine, unvermengte und unbehan-

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http://www.passiv.de/05_phi/Angeb/Gutacht/FeuMess.pdfhttp://www.passiv.de/05_phi/Angeb/Gutacht/FeuMess.pdf


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delte frische Auenluft wird im Gegenzug ebenso regelmig in die Wohnru-

me gebracht.

Fhrt die Lftungsanlage nicht zu Zugerscheinungen und Lrm?

Richtig platzierte Zulufteinlsse befinden sich ca. 20 bis 30 cm unter einer De-

cke und bringen die Luft so ein, dass diese zunchst an der Decke entlang

streichen kann (Coanda-Effekt) um sich dann gleichmig im Raum zu vertei-

len. Im Aufenthaltsraum sind die Luftgeschwindigkeiten so gering (um 0,05

m/s) dass sie von den natrlichen Auftriebskrften berdeckt werden. Gute An-

lagen haben einen so perfekten Schallschutz, dass sie im Normalbetrieb nicht

hrbar sind.

"... und sie bewegt sich doch"

... soll Galilei angesichts des Urteils der rmischen Inquisition gesagt haben, die

seine Beweise fr das Kopernikanische Weltbild und die Relativbewegung der Er-

de um die Sonne als Ketzerei gebrandmarkt hatte. Gegenber solch einem

Schicksal ergeht es den Innovatoren heute geradezu paradiesisch. Weichen neue

Erkenntnisse allzu sehr vom Althergebrachten und allgemein als selbstverstnd-

lich Angesehenen ab, so muss mit Abwehrreaktionen gerechnet werden. Das zeigtdie Geschichte, solange sie aufgezeichnet wird. Vielleicht hat diese Reaktion so-

gar etwas Gutes: Nicht jede innovative, abweichende Haltung fhrt zu besseren

Lebensbedingungen fr die Menschen; auch fr Rckschritte kennt die Geschichte

zahlreiche Beispiele.

Wenn wir von den Vorteilen der Innovation "Energieeffizienz" berzeugt sind, und

nach den bis heute vorliegenden Ergebnissen kann man dies sein, dann werden

wir geduldig und unablssig entwickeln, berzeugend die Machbarkeit beweisen

und immer wieder geduldig auf alle sich stellenden Fragen eingehen mssen. Weil

die Zusammenhnge im Grunde klar und verstndlich, weil die zugehrigen Tech-

niken erlernbar und wenig aufwendig, und weil das Ganze sich zwanglos in die

bestehende Industriekultur einfgt, bestehen durchaus reelle Chancen, dass auf

diesem Gebiet das vollendet wird, was Galilei schon vor 400 Jahren begann:

"Zu unserer Zeit erreicht die Wissenschaft alle Menschen. Heute knnen wir uns

als Wissenschaftler und Menschen auf etwas wie den hippokratischen Eid der rz-

te besinnen: Unser Wissen einzig zum Wohle der Menschheit anzuwenden!"

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[Ebel 2000] W. Ebel, W. Eicke-Hennig, W. Feist, H.-M. Groscurth: Energieeinsparung bei Alt-

und Neubauten; Heidelberg 2000

[Feist 2001] Wolfgang Feist: Energie im Haushalt; Beitrag im Buch von E. Rebhan: "Ener-

giehandbuch -- Formen, Umformung und Nutzung von Energie", Springer 2001

siehe auch: http://www.passivhaustagung.de/energieeffizienz.html

[Fingerling 1996] Anne Fingerling: Ein Geschichte der Niedrigenergiehuser bis zum Pas-

sivhaus; Institut Wohnen und Umwelt, Eigenverlag, 1996

[Fromm 1976] To Have or to Be?, Erstauflage 1976

[Humboldt 1846] Kosmos, 5 Bnde, 1846-1962

[Passivhaustagungen] siehe www.passivhaustagung.de

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http://www.passivhaustagung.de/http://www.passivhaustagung.de/

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Wissenschaft Kultur Passivhaus 2009 FEIST