Da der internationale Passivhausstandard von Deutschland in alle Ecken der Welt verbreitet wurde, sind zwangsläufig Fragen aufgekommen, wie gut dieser Standard auf Klimazonen anwendbar ist, die sich von Deutschlands kühlem, gemäßigtem Klima unterscheiden. Das Passivhaus-Institut (PHI) hat bedeutende Forschungen zu dieser Frage angestellt und Anpassungen vorgenommen, wenn dies notwendig war, wie zum Beispiel die Anpassung des klassischen PH-Standards, um die zusätzliche Nachfrage nach Entfeuchtung in feuchten Klimazonen zu berücksichtigen. Viele andere Institutionen und Organisationen haben umfangreiche Forschungen zum Design und Bau von sehr energieeffizienten Gebäuden für eine Vielzahl von Klimatypen beigetragen. In mehreren Ländern wurden maßgeschneiderte Passivhausanforderungen entwickelt, um den Bedenken hinsichtlich der Klimaspezifität der internationalen PH-Standards Rechnung zu tragen.

Ungeachtet dieser Bedenken ist ein Verständnis der Passivhausprinzipien, die fest in der Bauphysik verwurzelt sind, entscheidend für den Bau oder die Sanierung von hochleistungsfähigen Gebäuden. Tatsächlich hat sich, während sich der PH-Ansatz global verbreitet hat, das Gespräch darüber, was mit einer hochleistungsfähigen Gebäudehülle möglich ist, verändert. Die Passivhausgebäude, die in verschiedenen Klimatypen errichtet wurden – insbesondere diejenigen, die überwacht wurden und deren Ergebnisse veröffentlicht wurden – liefern unwiderlegbare Beweise für den Erfolg dieses Ansatzes. Das gesagt, kann fast jedes PH-Projekt – insbesondere solche, die von unerfahrenen PH-Praktikern entworfen wurden – bis zu einem gewissen Grad als ein Experiment in der Bauwissenschaft betrachtet werden, und Praktiker mit der meisten Erfahrung in einem bestimmten Klima bieten wertvolle Einblicke für neue Designer.

Mediterrane Klimaschutzlösungen

Micheel Wassouf, ein zertifizierter PH-Designer aus Barcelona, Spanien, präsentierte die Überwachungsergebnisse von zwei PH-Wohnhäusern in seiner Region auf der Internationalen PH-Konferenz 2015, um Zweifel an der Eignung des Passivhauses für den mediterranen Sommer auszuräumen. Ein Projekt war eine Sanierung eines kleinen Reihenhauses, das ursprünglich 1918 erbaut wurde und sich im Norden Barcelonas befindet. Die Sanierung, die von Architekten von Calderon Folch Sarsanedas geplant und geleitet wurde, umfasste die Hinzufügung von Dämmung an Wänden, Dach und Bodenplatte sowie die Installation neuer hochleistungsfähiger, niedrig-emissiver Fenster, einschließlich eines Dachfensters mit südwestlicher Ausrichtung, um die solarer Gewinne im Winter zu erhöhen. Der Heizbedarf sank dramatisch von 171 kWh/m²a auf nur 17,5 kWh/m²a; bemerkenswert ist, dass das Haus keine Klimaanlage hatte und dennoch angenehme Temperaturen aufrechterhielt.

Ähnliche Komfortergebnisse berichteten die Architekten Josep Bunyesc und Silvia Prieto auf der PHI-Konferenz 2015 basierend auf ihrer Überwachung von fünf PH-Wohnhäusern in Nordostspanien – zwei in Lleida und drei in den Pyrenäen. Sie kamen zu dem Schluss, dass für sowohl Neubauten als auch Sanierungen das Passivhaus verpflichtend oder zumindest der Standard sein sollte, den Kunden für ihren Komfort, wirtschaftlichen Nutzen und das Wohl des Planeten verlangen. Als Architekten, die seit 2009 die PH-Methode anwenden und ihre beeindruckenden Ergebnisse miterlebt haben, erklärten sie, dass sie es moralisch unmöglich fänden, zu anderen Entwurfsansätzen zurückzukehren.

Anpassung an gemischte feuchte Klimazonen

Adam Cohen, ein erfahrener PH-Designer und -Bauer in Virginia, steht an der Spitze der Anpassung der Prinzipien des Passivhauses an gemischte feuchte Klimazonen. Er hat viele erste Male für Passivhäuser in den Vereinigten Staaten erreicht, darunter das Design und den Bau eines großen Versammlungsgebäudes mit einer kommerziellen Küche innerhalb der thermischen Hülle und, ganz aktuell, einer Zahnarztpraxis.

Laut Cohen ist die wichtigste Überlegung in diesen Klimazonen die Begrenzung des direkten solaren Gewinns, insbesondere während der Übergangszeiten, in denen Überhitzung ein erhebliches Problem werden kann. Ein Energie-Rückgewinnungsventilator (ERV), um die Feuchtigkeit, die in das Gebäude gelangt, zu reduzieren, ist unerlässlich, ebenso wie die Installation eines Vor-Kühl- und Vor-Entfeuchtungsloops am ERV, um die eingehende latente und fühlbare Last zu senken. Schließlich benötigen die Gebäudenutzer eine Schulung zur Verwaltung der inneren Wärmegewinne in den heißesten Monaten, indem sie nicht-automatisierte Beschattungssysteme aktivieren und möglicherweise das längere Kochen oder den Einsatz von elektrischen Geräten einschränken, da Passivhäuser Wärme speichern und nächtliches Kühlen in feuchten Klimazonen oft nicht praktikabel ist.

Milder Klimaüberlegungen

In milderen Klimazonen, in denen die Lasten für die Raumklimatisierung durch eine Passivhaus-Hülle minimiert werden können, treten andere Herausforderungen auf. Die Kombination von Belüftungs- und Raumklimatisierungssystemen kann raumsparende Vorteile bieten. Da die Raumklimatisierung jedoch typischerweise höhere Luftströme als die Belüftung erfordert, bringt diese Strategie inhärente Herausforderungen mit sich.

One Sky Homes, ein Design-/Bauunternehmen aus Kalifornien, hat mit innovativen Lösungen experimentiert. In ihrem Retrofit-Haus in Sunnyvale installierten sie sowohl einen Wärmerückgewinner (HRV) als auch eine Mini-Split-Wärmepumpe, die zusammen frische Luft und klimatisierte Luft in die Gemeinschaftsräume liefern. Anstatt eines der Geräte zu kanalisieren, fungieren die Flure als Versorgungsplena, um Luft in die Schlafzimmer zu transportieren. Kontinuierlich betriebene, geräuscharme Abluftventilatoren mit effizienten elektronisch kommutierten Motoren (ECMs) helfen dabei, die frische, klimatisierte Luft in die Schlafzimmer zu ziehen. Die Überwachung der Raumluftqualität und des Energieverbrauchs hat die Wirksamkeit dieser Strategie bestätigt.

Feuchtigkeitsmanagement in regnerischen Regionen

In regnerischen Gebieten, wie der Pazifischen Nordwestregion der Vereinigten Staaten, wird das Management von Wasser in großen Mengen zu einem kritischen Thema für alle Gebäude, einschließlich Passivhäuser. Eine belüftete Regenblende, die einen Kanal bietet, in dem überschüssige Feuchtigkeit abfließen oder verdampfen kann, wird direkt hinter der Außenverkleidung positioniert und dient als wichtiges Detail in diesen Gebieten. Praktiker von Passivhäusern haben sich darauf spezialisiert, dieses Merkmal mit der erforderlichen Außendämmung zu kombinieren.

Eine gängige Außenwandkonstruktion in diesen Regionen umfasst, von außen nach innen, die Außenverkleidung, einen belüfteten Regenblenden-Spalt, der durch Latten geschaffen wird, die eine wetterbeständige Barriere über der Außendämmung an Ort und Stelle halten, und schließlich die Ständerwand. Einige Bauherren haben wachsimpregniertes Außenverkleidungsmaterial verwendet, da es sowohl als wetterbeständige Barriere als auch als Luftdichtungsbarriere fungieren kann, wenn seine Fugen gründlich abgedichtet sind.

Klimaspezifische mechanische Belüftung

Das mechanische Belüftungssystem muss unter Berücksichtigung des lokalen Klimas entworfen werden. In kälteren Klimazonen sollte die Effizienz der Wärmerückgewinnung eines HRV mindestens 80 Prozent betragen, während in kühlen gemäßigten Klimazonen die Mindesteffizienz auf 75 Prozent sinken kann. Darüber hinaus kann es in kälteren Klimazonen notwendig sein, ein ERV zu verwenden, um akzeptable Innenluftfeuchtigkeitsniveaus während des Winters aufrechtzuerhalten, da die frische Außenluft typischerweise eine sehr niedrige Luftfeuchtigkeit aufweist.

In sehr milden Klimazonen, in denen Fenster fast das ganze Jahr über offen bleiben können, stellen sich manchmal Fragen zur Notwendigkeit der mechanischen Belüftung. Eine aktuelle Studie in Gebieten Neuseelands mit milden Klimazonen untersuchte diese Frage in 15 Häusern über drei Klimazonen hinweg. Diese Gebäude wurden auf Luftdichtheit und Innenkontaminanten-Niveaus getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass selbst sehr undichte Häuser keine gute Innenluftqualität garantieren, da die Kontaminantenwerte erheblich von den täglichen Windbedingungen abhingen. Diese Studie bestätigt, was viele andere beobachtet haben: Zufällige Undichtigkeiten in einer Gebäudehülle garantieren keine gesunde Innenluftqualität.

Überlegungen zur Raumluftqualität

In allen Klimazonen muss die Raumluftqualität aktiv angegangen werden. Selbst bei ständiger mechanischer Belüftung, die frische Luft in eine Passivhausstruktur bringt, können nicht alle Bedenken hinsichtlich der Raumluftqualität gelöst werden. In luftdichten Häusern wird die Verwendung weniger giftiger Baumaterialien zunehmend wichtig, insbesondere für Materialien mit der größten Innenoberfläche, wie z.B. Fußböden in einem Wohnhaus.

Beim Einsatz von Holzwerkstoffen sollten Produkte in Betracht gezogen werden, die entweder arm an Formaldehyd oder formaldehydfrei sind, sowohl für Fußböden als auch für Schränke. Das California Air Resources Board (CARB) führt eine Liste konformer Holzprodukte; Forschungen haben gezeigt, dass die Auswahl dieser Produkte die Formaldehydwerte in Innenräumen um mehr als 40 Prozent senken kann.

Die Küchenbelüftung stellt in Passivhauswohnungen besondere Herausforderungen dar. Während der PH-Ansatz die Abführung von Luft aus dem Küchenbereich annimmt, wird nicht unbedingt eine Dunstabzugshaube spezifiziert. Allerdings zeigen Forschungen, dass dieser Ansatz zu einer schlechten Raumluftqualität führen kann, abhängig vom Design des mechanischen Systems und davon, ob das Kochfeld gasbetrieben, elektrisch oder induktiv ist.

Für die optimale Abführung von kochbedingten Schadstoffen—sowohl von Verbrennungsnebenprodukten als auch von Partikeln und Chemikalien, die während des Kochvorgangs entstehen—wird eine Dunstabzugshaube empfohlen, die über dem Herd zentriert ist, alle Brenner abdeckt und 100 bis 200 Kubikfuß (2,83–5,66 m³) pro Minute gezielte Belüftung bietet. Flachbodenhauben sind weniger effektiv beim Auffangen von Schadstofffahnen im Vergleich zu konisch geformten Designs. Die Inbetriebnahme von Belüftungssystemen nach der Installation und die regelmäßige Wartung sind entscheidend für die Gewährleistung der ordnungsgemäßen Funktion, und die Bewohner benötigen oft eine Schulung zur Bedienung des Systems.

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Unabhängig vom Klimatyp gibt es mittlerweile weltweit Beispiele, die die erfolgreiche Umsetzung der Passivhausprinzipien demonstrieren. Die globale Akzeptanz dieser Prinzipien wächst weiter und beweist, dass mit der richtigen Anpassung und dem Verständnis der lokalen Bedingungen das Passivhausdesign außergewöhnlichen Komfort, gesundheitliche Vorteile und Energieeffizienz in nahezu jedem Klima der Erde bieten kann.