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Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser - Phase III: 2002 bis 2005

Die dritte Phase des Arbeitskreises begann im September 2002 mit 8 Themen (AK 21 bis AK 28). Im Juli 2004 wurde durch eine Kooperationsvereinbarung zwischen dem Hessischen Umweltministerium (Wiesbaden), der E.ON Energie AG (München) und der LUWOGE GmbH (Ludwigshafen) der Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser um ein weiteres Jahr bis Juni 2006 verlängert (AK 29 bis AK 33). Der Arbeitskreis hat in bisher 28 Arbeitsfeldern hochkarätige Entwicklungsarbeit für zugleich behagliches, kostengünstiges und nachhaltiges Bauen geleistet. Mit der Durchführung wurde das Passivhaus Institut in Darmstadt beauftragt.

Die Dokumentationen der Arbeitskreis-Sitzungen wurden wie bisher als Protokollbände publiziert und können beim Passivhaus Institut bestellt werden.

Downloads
Faltblatt (Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser), Phase III ( pdf 1,03 MB)
Faltblatt (Das Passivhaus: behagliches, gesundes Wohnen), Phase III ( pdf 1,35 MB)

Die inhaltlichen Schwerpunkte des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser
Phase III: 2002 bis 2004 (AK 21 bis AK 28)

Nachdem die prinzipiellen Lösungsmöglichkeiten in der 1. und 2. Phase aufgearbeitet wurden, geht es bei den Themen dieser Phase vor allem um die weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Passivhaus-Konzeptes. Dies kann insbesondere durch verfeinerte Projektierungsmethoden, Erschließung zusätzlicher Konstruktions- und haustechnischer Alternativen sowie durch weitergehende Standardisierung erfolgen.

Das Passivhaus-Konzept gewinnt Relevanz für den gesamten Neubaubereich. Damit verbunden ist bereits heute eine spürbare Verstärkung der wissenschaftlichen und der öffentlichen Debatte über tatsächliche und vermeintliche Veränderungen bei der Nutzung der Gebäude. Diese Debatte muss wissenschaftlich kompetent aufgegriffen werden, um an den entscheidenden Stellen die Sachverhalte zu klären, bei berechtigten Einwänden Verbesserungen des Konzeptes anzubieten und unberechtigten Befürchtungen aufklärerisch entgegenzuwirken.

AK 21 (23.09.2002): Architekturbeispiele: Wohngebäude
Durch keine anderen Angebote lässt sich die Weiterverbreitung eines Konzeptes besser unterstützen als durch die praxisgerechte Dokumentation bereits ausgeführter, nachahmenswerter Beispiele. Die ausgewählten Projekte gehören einem Spektrum von umsetzbaren Bauarten an; sie wurden detailgenau dokumentiert und präsentiert. Auch die konkreten Bau- und Nutzungserfahrungen wurden ausgewertet. Dies erfolgt in einer exemplarischen Diskussion verschiedener realisierter oder geplanter Passivhäuser; drei Projekte wurden dokumentiert: ein Passivhaus-Einfamilienhaus, ein Passivhaus-Reihenhaus, ein Passivhaus-Mehrfamilienhaus.

AK 22 (04.12.2002): Lüftungsstrategien für den Sommer
In sommerlichen Hitzeperioden kommt es für die thermische Behaglichkeit vor allem auf eine angemessene Lüftungsstrategie in den Wohnräumen an. In der Arbeitskreis-Sitzung Nr. 22 wurden verschiedene Möglichkeiten der Sommerlüftung genauer untersucht und praktische Planungshilfsmittel für eine wirksame Realisierung gegeben.

AK 23 (19.03.2003): Einfluss der Lüftungsstrategie auf die Schadstoffkonzentration und Schadstoffausbreitung im Raum
Wohnungslüftung ist notwendig, vor allem um die Qualität der Innenluft zu sichern. Dies wird von Kritikern der Komfortlüftung gern aus dem Auge verloren und die Aufgabe unzulässigerweise auf den Feuchteschutz beschränkt. Gerade der zunehmende Erkenntnisstand bei der Innenraum-Analytik zeigt jedoch, dass hier ein entscheidendes künftiges Aufgabenfeld liegt (vgl. z.B. die Debatte über Radon in Innenräumen). Unterschiedliche Lüftungsstrategien führen in dieser Beziehung zu deutlich voneinander abweichenden Ergebnissen. Hinweise für eine sachgerechte Projektierung von Komfortlüftungssystemen in Wohngebäuden wurden gegeben.

AK 24 (21.05.2003): Einsatz von Passivhaustechnologien bei der Altbau-Modernisierung
Im Arbeitskreis 24 wurden Anwendbarkeit und Anwendungsgrenzen von Komponenten von Passivhäusern bei der Modernisierung von Altbauten untersucht. Während mit herkömmlichen Sanierungs-Maßnahmen im Bestand der Heizenergiebedarf etwa halbiert (um 80 kWh/(m²a)) werden kann, sind mit Passivhaus-Techniken weitere Einsparungen bis in den Bereich von 20 bis 50 kWh/(m²a) erreichbar, in Einzelfällen sogar das Passivhaus im Bestand (15 kWh/(m²a)). Durch solche Ansätze wird zweierlei bewirkt:

AK 25 (24.09.2003): Temperaturdifferenzierung in der Wohnung (versch. Räume)
Gerade Bauherren, die noch keine Erfahrung mit dem Wohnen im Passivhaus haben, messen der raumweisen Temperaturregelung häufig eine hohe Bedeutung zu. Dementsprechend wurden regelmäßig Fragen zu diesem Thema an Architekten und Bauträger herangetragen. In welchem Rahmen eine solche Temperaturdifferenzierung auch in einem Passivhaus notwendig oder empfehlenswert und mit welchen Mitteln sie gegebenenfalls realisierbar ist, hat diese Arbeitskreis-Sitzung ergründet.

AK 26 (17.03.2004): Neue Passivhaus - Gebäudetechnik mit Wärmepumpen
Heizung, Warmwasserversorgung und Lüftung in einem Gerät - Passivhaus Kompaktgeräte haben sich bereits in zahlreichen Objekten hervorragend bewährt und bestechen durch den geringen Platzbedarf für die gesamte Haustechnik sowie den geringen Wartungs- und Installationsaufwand. Kleinstwärmepumpen nutzen dabei die Fortluft als Wärmequellen und stellen daraus Heizwärme und Brauchwarmwasser zur Verfügung. Darüber hinaus sind noch weitere effiziente Möglichkeiten von Wärmeversorgungssystemen mit Wärmepumpe denkbar und wurden im AK 26 behandelt:

Der geringe Heizwärmebedarf des Passivhauses und insbesondere die geringen Heizlasten ermöglichen einfache und kosteneffiziente Wärmeverteilsysteme einerseits und die Nutzung leicht erschließbarer Wärmequellen andererseits. Dadurch wurden völlig neue Gerätekonzepte möglich, weitere innovative Produktentwicklungschancen bieten sich an.

Im Rahmen des 26. Arbeitskreises wurden die neuesten Messergebnisse und Erfahrungen mit Passivhaus Kompaktgeräten in Deutschland und der Schweiz referiert. Dabei wurde sowohl auf Prüfstandsmessungen (ISE, Freiburg und HTA Luzern) als auch auf Messergebnisse aus Feldmessungen eingegangen.

Welche Potentiale beim Einsatz von Wärmepumpen im Passivhaus (hinsichtlich Effizienz und Kosten) erschlossen werden können, wurde anhand unterschiedlicher Wärmequellen (z.B. Abwasser, Erdreich unter dem Gebäude, Luftkollektorsysteme) untersucht. Der Einfluss der Wärmesenkentemperatur, welche maßgeblich vom Wärmeübergabesystem bestimmt wurde, geht ebenfalls in die Betrachtungen ein.

Der Arbeitskreis beleuchtet Chancen und Anforderungen zukünftiger Systeme der Passivhaus-Gebäudetechnik und gibt Geräteentwicklern, Planern, Architekten und Anwendern auf diesem Gebiet wertvolle Hinweise für Planung und Einsatz innovativer und effizienter Wärmeversorgungssysteme mit Wärmepumpen.

AK 27 (10.12.2003): Wärmeverluste über das Erdreich
Ein nicht vernachlässigbarer Teil der Wärmeverluste von Gebäuden findet auf dem Weg durch das Erdreich statt. Ein erdberührtes Bauteil verliert zwar nur etwa halb so viel Wärme wie ein gleich gut gedämmtes, an Außenluft grenzendes; aus statischen und bauphysikalischen Gründen ist der Gebäudesockel jedoch noch immer einer der schwierigeren Punkte für den Passivhaus-Planer. Insbesondere, wenn hohe statische Lasten durch die Wärmedämmung gebracht werden müssen, können wärmebrückenfreie Fußpunktdetails nur schwer oder gar nicht umgesetzt werden. Um so wichtiger wird dann eine verlässliche Berechnungsmethode für die zugehörigen Wärmeverluste.

Im Gegensatz zu den Wärmeverlusten von Bauteilen, die an die Außenluft grenzen, werden die Wärmeverluste erdberührter Bauteile auch durch die Eigenschaften des Erdreichs beeinflusst. Hier spielt nicht nur die mehrdimensionale Wärmeleitung eine Rolle, auch saisonale Speichereffekte im Erdreich sind von Bedeutung. Diese Effekte werden durch DIN EN ISO 13370 im Prinzip abgebildet; eine korrigierte und an die Randbedingungen von Passivhäusern angepasste Weiterentwicklung dieser Norm wurde bereits in die aktuelle Fassung des Passivhaus Projektierungs Pakets 2003 (PHPP 2003) aufgenommen.

Aufgabenschwerpunkte im Rahmen des 27. Arbeitskreises:

AK 28 (23.06.2004): Wärmeübergabe- und Wärmeverteilverluste im Passivhaus
Aus den inzwischen zahlreichen detaillierten Verbrauchsmessungen in Passivhäusern zeigt sich, dass die Wärmeverbräuche nicht nur im Mittel bei sehr geringen Werten liegen, sondern entsprechend der Streuung regelmäßig Verbräuche deutlich unter dem Mittelwert auftreten.

Die Ursachen der Streuung sind hauptsächlich in den nutzerbedingten Unterschieden der Raumlufttemperatur zu finden. Interessant in diesem Zusammenhang ist jedoch, dass diese tatsächlich auftretenden geringen Verbrauchswerte einen indirekten Beleg für extrem geringe Übergabe- und Verteilverluste im Passivhaus darstellen. Diese Verluste können nicht höher sein, als der tatsächlich gemessene Wärmeverbrauch. Sie stellen also keinen additiven konstanten Betrag dar, sondern wachsen proportional zum Verbrauch, der regelungstechnische Einfluss auf die Zusatzverluste sinkt mit abnehmendem Heizwärmebedarf. Im Rahmen dieses Arbeitskreises wurden die Zusammenhänge, die hier qualitativ erläutert wurden, quantitativ nachgewiesen. Auf dieser Grundlage wurden dann Hinweise für Planer und Anlagenentwickler speziell für Passivhausprojekte abgeleitet.

Aufgabenschwerpunkte im Rahmen des 28. Arbeitskreises:

Die inhaltlichen Schwerpunkte des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser
Phase III: 2004 bis 2005 (AK 29 bis AK 33)

Wie bei den bisherigen Arbeitsfeldern wurde zu den vorgegebenen Themen der wissenschaftlich/technische Sachstand aufbereitet, Problempunkte analysiert und Lösungsvorschläge erarbeitet, Beispiele dokumentiert und in der Praxis einsetzbare Kriterien und Hilfsmittel erarbeitet. Die Ergebnisse wurden in einer jeweils eintägigen Arbeitskreissitzung öffentlich vorgestellt und es wurde ein Protokollband mit den Fachbeiträgen herausgegeben. Die Protokollbände des Arbeitskreises kostengünstige Passivhäuser sind eine fundierte Quelle des Stands der Technik im Bereich des energieeffizienten Bauens. Ein Highlight im vorausgehenden Zyklus war die Behandlung des Einsatzes von Passivhaus-Komponenten bei der Modernisierung von Altbauten; der zugehörige Protokollband 24 setzt Maßstäbe für die Qualität der Modernisierung von Wohngebäuden im Bestand, da er von der Bestandsaufnahme über das wärmebrückenfreie und luftdichte Konstruieren bis zur Qualitätssicherung und Darstellung von erfolgereichen Demonstrationsprojekten wichtige Informationen und Hilfsmittel für die praktische Umsetzung enthält. Eine Vertiefung ist hier insbesondere mit den Arbeitskreisen zur "Lüftung bei Bestandssanierungen" und zu "Passivhauskomponenten + Innendämmung" geplant. Gute Lösungen für die Innendämmung sind eine wichtige Voraussetzung bei zahlreichen Modernisierungsprojekten, bei denen sich eine Wärmedämmung von außen aus kulturellen, ökonomischen und gestalterischen Gründen verbietet. Der Arbeitskreis wurde Erfahrungen mit hochwertiger Innendämmung aufarbeiten und aktuelle Diskussionspunkte klären helfen. Hochwärmegedämmte Dachkonstruktionen eignen sich für den Einsatz bei Neu- und Altbauten, insbesondere Fragen der Kostenoptimierung sowie wärmebrückenfreie und luftdichte Anschlussdetails stehen im Mittelpunkt der Sitzung. Mit der Behaglichkeit im Sommer haben sich schon vorausgehende Protokollbände befasst; dabei standen bisher vor allem passive Maßnahmen zur Vermeidung hoher Innentemperaturen im Sommer im Vordergrund. Die für Anfang 2005 vorgesehene Sitzung befasste sich auch mit energieeffizienten aktiven Kühlsystemen, um dem erweiterten Anwendungsfeld von Passivhäusern in Nichtwohngebäuden, der Ausbreitung in Klimaregionen mit heißeren Sommern und dem absehbaren Klimawandel Rechnung zu tragen.

AK29 (29.29.2004): Hochwärmegedämmte Dachkonstruktionen
Das Passivhaus erfordert einen besonders hohen Wärmeschutz aller Außenwandbauteile, sowohl in der Fläche als auch bzgl. der Anschlussdetails. Das Dach spiel hier aufgrund seines hohen Flächenanteils eine besondere Rolle, insbesondere für die Wohneinheiten im obersten Geschoss im Mehrfamilienhaus treten hier zusätzliche Transmissionswärmeströme auf.

Im Geschosswohnungsbau sind oft geringere Dämmstärken im Dach ausreichend, um das Heizwärmekriterium zu erfüllen. Eine häufige Frage ist, ob daher die auftretenden Heizlasten bei Dachgeschosswohnungen mit hohem Außenflächenanteil kritisch sind. In der Arbeitskreissitzung wurden die auftretenden Heizlasten in einer Dachgeschosswohnung systematisch untersucht. Neben Betrachtungen zur Heizlast wurden die Vorgänge des Wärmeübergangs an der Dachoberfläche bei unterschiedlichen Oberflächen betrachtet und die Auswirkung auf die Behaglichkeit im Sommer diskutiert.

Im Praxisteil wurden Dachkonstruktionen vorgestellt und hinsichtlich des Dämmstandards und der Kosten bewertet. Der Fokus liegt dabei auf einfachen Lösungen für das hochwärmegedämmten Dach.

Sowohl hinsichtlich der Luftdichtheit als auch bzgl. der Wärmebrücken ist der Anschluss Dach / Außenwand von Bedeutung. Je nach Bauweise tritt an dieser Stelle häufig ein Materialwechsel (Bsp. Massivbau / Leichbau-Dachkonstruktion) auf. Hierfür wurden optimierte Luftdichtheitskonzepte und wärmebrückenfreie Anschlüsse vorgestellt.

Es wurden praxisnahe hochwärmegedämmte Dachkonstruktionen und Anschlussdetails vorgestellt. Die energetische und ökonomische Optimierung solcher Konstruktionen steht im Zentrum der Sitzung.

AK 30 (01.12.2004): Lüftung bei Bestandssanierung
Die Wohnungslüftung ist eine entscheidende Voraussetzung für die Verwendungsmöglichkeit von Passivhaus-Technik auch im Altbau. Der nachträgliche Einbau einer Wohnungslüftungsanlage ist aber mit konventioneller Technik in manchen Altbauten nur schwer möglich; dies hat viele Planer bisher davon abgehalten, diese Technik im Altbau anzuwenden, obwohl damit bedeutende Vorteile, vor allem für die Innenluftqualität und für den Bautenschutz verbunden sind.
Es ist daher besonders wichtig, gute und praktikable Lösungen für den nachträglichen Einsatz von hocheffizienter Wohnungslüftung auch bei Altbauten mit schwierigen Voraussetzungen zu untersuchen.

Im zugehörigen vorbereitenden Forschungsprojekt wurden verschiedene Lösungsansätze vergleichend untersucht:

Besonderes Augenmerk wird auf die Anwendungspraxis (Geräuschentwicklung, Zugluft) gelegt. Aber auch Fragen bzgl. Kurzschlussströmungen, Elektroeffizienz und hocheffiziente Wärmerückgewinnung wurden behandelt.

AK 31 (09.03.2005): Energieeffiziente Raumkühlung
Gebäude sind in Deutschland in der Vergangenheit überwiegend ohne aktive Kühlung gebaut worden; eine solche war auch in der Regel aus Komfortgründen nicht erforderlich. Erst moderne Bauweisen (vor allem: große Verglasungsflächen) und gestiegene innere Wärmequellen sowie die zunehmend spürbaren Auswirkungen des Klimawandels machen auch in Deutschland die Raumkühlung zu einer technisch zu projektierenden Aufgabe.

Passive Techniken können bei der Lösung dieser Aufgabe bedeutende Beiträge leisten; im Fall von Wohngebäuden können sie in der Regel eine weitergehende aktive Kühlung in Passivhäusern überflüssig machen. Wir haben diese Fragestellung in den Arbeitskreisen 15 und 22 behandelt und Planungsinstrumente für die Projektierung solcher passiven Techniken zur Verfügung gestellt.

Bei Vorliegen von sehr hohen inneren Wärmequellen in Nichtwohngebäuden kommen allein passive Techniken irgendwann an ihre Grenzen und schon zuvor wird der zugehörige Aufwand ökonomisch sehr hoch. In gewisser Weise ist die Situation mit der Entwicklung des Heizwärmebedarfs bei besser werdender Dämmung vergleichbar - dort ist es regelmäßig ökonomisch nicht vertretbar, den Wärmebedarf auf Null zu senken; dies ist auch nicht notwendig, weil eine ohnehin vorhandene Technik (in diesem Fall die Wohnungslüftung) die Heizaufgabe dann mit einem sehr geringen Aufwand mit übernehmen kann, wenn die Passivhausgrenze < 10 W/m² eingehalten wird. Für die Raumkühlung erwarten wir einen ähnlichen Effekt - auch diese kann von der Lüftung mit übernommen werden, solange gewisse noch zu bestimmende Kriterien eingehalten werden. Auch in diesem Fall der Raumkühlung ist die Frage der Bereitstellung von Kühlenergie aus passiv erschließbaren Quellen oder mit Hilfe einer effizienten konventionellen Kältemaschine im Grunde zweitrangig. Entscheidend ist - wie im Raumwärmefall - das die verwendeten Lösungen zuverlässig, unkompliziert und ökonomisch sind und einen vertretbar geringen Primärenergiebedarf aufweisen. Dieser muss so gering sein, dass die Passivhaus-Primärenergie-Kriterien erfüllt werden können.

Aufgabe des Arbeitskreises ist es, die verschiedenen Möglichkeiten einer Kühlung und deren Projektierung für Passivhäuser (vor allem bei Bürogebäuden) zu untersuchen.

AK 32 (18.05.2005): Faktor 4 auch bei sensiblen Altbauten
Im Arbeitskreis 24 wurde erkannt, dass Passivhaus-Komponenten ein bedeutendes Potential bei der energieeffizienten Modernisierung bieten. Inzwischen ist dieses Potential bei einem Demonstrationsprojekt der FAAG in Frankfurt mit einer durch das Land Hessen finanzierten wissenschaftlicher Begleitung eindrucksvoll in der Praxis umgesetzt worden. Sowohl im Arbeitskreis als auch im Demonstrationsprojekt wurde auf bewährte Techniken der Passivhaus geeigneten Außendämmung zurückgegriffen. Außendämmung hat eine ganze Reihe von bauphysikalischen und baupraktischen Vorteilen. Sie erlaubt außerdem auch beim Altbau eine bis auf wenige Details wärmebrückenfreie Konstruktion und wirksame hohe Dämmdicken, so dass (bis auf Erdgeschosse) der Passivhaus-Standard auch im modernisierten Altbau erreicht werden kann.

Nun ist aber ein bedeutender Umfang der Bestandsgebäude nicht von außen her für eine Wärmedämmung geeignet. Das gilt in vorderster Linie für Objekte, die unter Denkmalschutz stehen; aber auch für Gebäude mit hochwertigen Sichtfassaden oder anderen dauerhaften Außenoberflächen, die außer einer evtl. Reinigung keine Erneuerung erforderlich machen. In den zuletzt genannten Fällen sprechen vor allem ökonomische Gründe gegen eine Außendämmung.
Schon im Arbeitskreis 24 deutete sich an, dass aber auch in diesen Fällen eine Modernisierung mit Passivhaus-Komponenten in Verbindung mit einer Innendämmung bedeutende Effizienzpotentiale erschließen kann, die zwar nicht bis zum Passivhaus-Standard führen, aber mit 40 bis 60 kWh/(m²a) (Heizwärmebedarf) immerhin einen Faktor 4 gegenüber dem durchschnittlichen Bestand ermöglichen.

In vorbereitenden Forschungsprojekt zu diesem Arbeitskreis (Stichwort: Innendämmung) wurden

AK33 (20./21.10.2005): Passivhaus-Schulen
Im Wohnbau ist das Passivhaus inzwischen in zahlreichen Projekten realisiert und seit 15 Jahren erprobt. Bei Schulen ist der Passivhaus-Standard noch neu, doch bietet dieser insbesondere aufgrund der hohen Belegungsdichte in den Klassen Vorteile. Allein aus raumlufthygienischen Gründen stellt sich eine mechanische Belüftung - als zentrales Element des Passivhausstandards - als sehr sinnvoll dar. Messungen der Raumluftqualität zeigen, dass praktikabel nur mit kontrollierter Lüftung ein ausreichender Luftwechsel und damit eine ausreichende Luftqualität in den Unterrichtsräumen erzielt wurde. Jährlich werden in Deutschland etwa 870 Baumaßnahmen im Schulbau durchgeführt (Durchschnitt der Jahre 1991 bis 2000 ), davon entfallen 370 auf die Neuerrichtung von Schulen. Damit bieten sich im Neubau als auch bei Sanierungsmaßnahmen im Schulbau vielfache Möglichkeiten für energetisch nachthaltige Gebäude.

In der Arbeitskreissitzung wurden insbesondere systematische Ergebnisse aus der wissenschaftlichen Planungs- und Baubegleitung der Albert-Schweitzer-Schule im Passivhaus-Standard in Alsfeld referiert. Konkrete Lösungen im Projekt wurden vorgestellt und es gibt Gelegenheit zu einer Baustellenbegehung. Darüber hinaus wurden grundsätzliche Fragen zum Thema, zu den Anforderungen und den Randbedingungen von Passivhaus-Schulen diskutiert (Wärmeschutzstandard, Beheizung und Lüftung). Planungsaspekte für die Praxis wurden abgeleitet. Ergänzt wurd das Programm mit realisierten Schulen im Passivhaus-Standard im Neubau und Beispielen von Sanierungen mit Passivhaus-Komponenten.

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