ENERGETIKhaus100-Prinzip

Die Kraft der Sonne ganzjährig nutzen

Beim Solarhaus handelt es sich aber um keinen Marken- oder Typnamen, sondern um die Beschreibung eines Baukonzepts. So kann man vom Neubau bis hin zum Bestandsgebäude in einem vertretbaren Kostenrahmen das Solarhauskonzept realisieren. Grundgedanke ist dabei die passive wie aktive Nutzung der Sonnenwärme und ganzjährige Bevorratung der sommerlichen Wärmeüberschüsse in einem Wasserspeicher. Das gut wärmeisolierte Gebäude kommt in der Regel ohne technische Lüftungsanlage und mit einer meist regenerativen Zusatzheizung aus. Das Schnittbild zeigt wesentliche Komponenten eines Solarhauses

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Solararchitektur

Ein Gebäude nach dem Solarhauskonzept »lebt« von und mit der Sonne. Eine wichtige Grundvoraussetzung hierfür ist eine Architektur, die zu allen Jahreszeiten dem Sonnenstand angepasst ist. Dabei gilt es besonders im Winter das Sonnenenergieangebot aktiv wie passiv optimal zu nutzen. Und im Sommer gilt es Überhitzungen im Gebäude durch eine intelligente Architektur zu vermeiden.
Überlegungen zur Nutzung der Sonnenenergie wurden bereits vor rund 2.500 Jahren durch den griechischen Philosophen Sokrates (469 – 397 v. Chr.) angestellt. Seine Aufzeichnungen zeigen hierzu einfache, aber überlegte Prinzipien des solaren Bauens auf. Der Baukörper ist kompakt angelegt und öffnet sich nach Süden trichterförmig zur Sonne. Sowohl die Wände als auch der Steinfußboden sind aufgrund der Wärmespeicherung massiv ausgebildet und sorgen für entsprechenden Temperaturausgleich. Ebenso sind auch die Dachflächen und Wände so gestaltet, dass bei niedrigem Sonnenstand (im Winter) die Sonnenwärme ausgenutzt wird, bei hohem Sonnenstand jedoch nicht wirksam wird.
Diese ersten Gedanken der passiven Sonnenernergienutzung greift das Konzept des Solarhauses auf. So versorgen transparente Bauteile (Fenster, ggf. auch Wintergärten) das Gebäudeinnere mit Licht und Wärme. Sie stellen jedoch auch Wärmeverlustquellen dar, wenn die Sonne nicht scheint. Selbst der U-Wert von einem Dreifach-Wärmeschutzglas ist etwa viermal so hoch wie der einer gut gedämmten Außenwand. Neben der thermischen Qualität von Verglasung und Rahmen (viel Energiedurchlass bei möglichst geringem Wärmeverlust) kommt es auch auf eine adäquate Dimensionierung des Fensteranteils an der Fassade an, abhängig von der Himmelsrichtung und von der Speicherfähigkeit des Gebäudes. Um eine Überhitzung der Räume zu vermeiden, muss ein entsprechender Sonnenschutz durch Dachüberstände oder außenliegende Rollos vorgesehen werden.
Scheint die Sonne, kommt ein Sonnenhaus auch an kalten Tagen häufig ohne aktive Heizung aus. Die passive Sonnenenergienutzung konkurriert jedoch nicht mit der aktiven, weil die durch die Kollektoren geerntete Solarstrahlung im Pufferspeicher über mehrere Tage oder Wochen zwischengespeichert werden kann.
Das Solarhauskonzept setzt auf komplette Identifikation des Bauherrn mit den Effekten der Solarwärmenutzung. Schon die Integration des Schichtspeichers ins Hausinnere und das Sichtbarwerden der runden Struktur vermittelt eine enge Beziehung.

So ist es nur konsequent, dieses Baukonzept nicht eng zu typisieren, sondern individuell mit höchster Flexibilität nach den Wünschen des
Bauherrn zu gestalten. Über die Jahre haben sich natürlich Vorzugsvarianten herausgebildet, die effektiv sind. Der Winkel der Kollektorfläche ist mit ca. 70° optimal eingestellt, aber auch Abweichungen von +/- 20° ergeben relativ geringe Verluste durch eine größere Strahlungsreflexion.
Außerdem muss in Betracht gezogen werden, dass heutige Bebauungspläne teilweise sehr restriktiv sind, so dass Kompromisse eingegangen werden müssen. Dem wird bei der Planung entsprechend Rechnung getragen.
Durch den veränderten Stellenwert der Energieerzeugung mit einer effektivieren Nutzung der erneuerbaren Energien ist in den nächsten Jahren ein Wandel in der Gebäudearchitektur zu erwarten.
Seit einiger Zeit gibt es bereits in einigen Städten »Solarkataster«, die nach Süden ausgerichtete Immobilien ausweisen und deren Wert schon jetzt kontinuierlich steigt. Auch bei der Bewertung der Kreditwürdigkeit werden Solarthermiehäuser wegen der geringen laufenden Unterhaltungskosten und der damit geringeren finanziellen Belastung der Bauherren in der Regel von Banken besser eingestuft als ein Standardhaus.
Eine neue Aufgabe in der Architektur ist die Umsetzung einer konsequenten Solararchitektur, welche in Verbindung mit einer angepassten Gebäudehülle, auch die Integration eines großen Solarspeichers berücksichtigt und dabei die Verwendung ökologischer Baumaterialien integriert.


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Solarthermie

Sonnenkollektoren

Die Dachfläche des Sonnenhauses orientiert sich nach Süden, um möglichst viel Sonnenstrahlung aufzunehmen. Eine steil geneigte Kollektorfläche sorgt auch im Winter für gute Erträge an Sonnenenergie. Am besten eignen sich in die Dachhaut integrierte Hochleistungs-Flächenkollektoren. Die verbleibende Dachfläche kann zusätzlich zu den thermischen Solar-Kollektoren mit einer Photovoltaikanlage zur solaren Stromgewinnung und die eigene Mobilität bestückt werden.

Solarspeicher

Die Sonnenwärme wird in einem großen Pufferspeicher mit internem Trinkwasserboiler oder externer Frischwasserstation gespeichert. In diesem „Solartank“ wird mit Hilfe des Mediums Wasser die Sonnenwärme über mehrere Tage oder Wochen gehalten, so dass auch an Schlechtwettertagen für Warmwasser und Heizung gesorgt ist. Bevorzugt kommen hohe Speicher mit mehrstufiger Be- und Entladung zum Einsatz, um eine optimale Temperaturschichtung zu erreichen. An dunklen Wintertagen kann bei Bedarf der obere Bereich des Speichers mit Biomasse nachgeheizt werden.

Holzheizung

Während längerer sonnenarmer Perioden im Winter ist eine Biomasseheizung die ideale Ergänzung zur Wärmebereitstellung. Holz ist gespeicherte Sonnenenergie und verbrennt CO2-neutral. Ein Kamin- oder Kachelofen mit Wassereinsatz kann für zusätzlichen Wohnkomfort sorgen. Ein Holzvergaserkessel oder eine vollautomatisch arbeitende Pellets-Zentralheizung sind Alternativen für alle, die nicht im Wohnzimmer nachheizen möchten. Doch Dank der großen Solaranlage beschränkt sich die Zuheizperiode im Solarhaus auf nur wenige Tage im Winter.

Flächenheizung

Für das behagliche Wohnklima im Solarhaus sorgen Wand- und/ oder Fußbodenheizungen. Diese Niedertemperaturheizflächen sind unsichtbar in Wände und Böden integriert. Sie geben die Wärme gleichmäßig an den Raum ab, so dass die Raumtemperatur immer ideal gehalten werden kann. Niedertemperaturflächenheizungen gelten als die angenehmste und gesündeste Art der Raumheizung, da sie dem menschlichen Wärmeempfinden am ehesten gerecht werden. Außerdem ermöglichen sie eine gute Ausbeute der Solarwärme.

 

Umsetzung des Prinzips bei Neubau/Sanierung/Denkmalschutz

altes Haus vor Umbau durch die FASA AGGrundsätzlich ist der Einsatz von Solarthermie mit hohem solaren Deckungsgrad der Wärmeversorgung beim Neubau leichter zu vollziehen. Hier können alle Erkenntnisse einfließen und ein Optimum an Technik und Komfort erzielt werden. Die Integration eines groß dimensionierten Wärmespeichers ins Gebäude ist hier am einfachsten zu bewerkstelligen.
Auch die wärmetechnisch optimale Gestaltung der Kollektorfläche als Bestandteil des Hauses in maximaler Größe und optimaler Schräge bzw. Ausrichtung ist beim Neubau leichter zu realisieren.
Trotzdem gibt es für die Sanierung von Bestandgebäuden mit Integration von Solarthermie erste Erfahrungen und Erfolge.
Das Konzept der solarthermischen Versorgung größer 50% kann bei Beachtung der Besonderheiten auch im Bestandgebäude realisiert werden.So wird es nicht immer möglich sein die optimale Dachneigung von 60- 75° für die größtmögliche Ausnutzung der Wintersonne zu realisieren, weil das bestehende Dach oder auch denkmalschutzrechtliche Auflagen dem entgegen stehen. Auch die Ausrichtung nach Süden kann man im Bestandgebäude in der Regel nicht mehr verändern. Trotzdem können durch Optimierungen im Dämmstandard und der Wärmespeicherung Solarthermiehaus Konzepte verwirklicht werden.

Haus nach der Sanierung durch die FASA AGDa durch die demografische Situation und die verstärkte Erhaltung von Bausubstanz in innerstädtischen Lagen in Zukunft der Fokus stärker in Richtung Sanierung gehen wird, sind diese Konzepte sehr wertvoll. Nicht nur die Vermeidung von CO2- Emissionen in der Stadt oder in Wohngebieten, sondern auch der Ausbau der Solarwärmenutzung bis zu Wärmenetzen sind hier sinnvoll umsetzbar. Da aber die Größe und Ausrichtung der hier zur Verfügung stehenden Dachflächen nicht immer optimal sind, müssen Kompromisse eingegangen werden. Weiterhin ist auch durch die Auflagen des Denkmalsschutzes eine extreme Dämmung nicht immer machbar. Die verbleibende Differenz an Wärmeversorgung kann durch gasbetriebene BHKW ausgeglichen werden, welche den Vorteil der bedarfsgerechten Energielieferung von Strom und Wärme ermöglichen. Aber auch CO2 neutrale Formen der Nachheizung sind möglich, wie zum Beispiel Kaminöfen und Pelletheizkessel.
Die energetische Sanierung von Mehrfamilienhäuser im Bestand bringt auch den Vorteil mit sich, dass hier z.B. in Treppenhäusern Wärmespeicher über größere Höhen und große Volumina einbaubar sind, die eine exzellente physikalische Schichtung erreichen.

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Verwendung ökologischer Baustoffe

Vor allem im Holzrahmenbau für Außenwände und auch bei der Dach- und Deckendämmung ist der Einsatz von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen immer weiter verbreitet. Je nach den Anforderungen an das zu dämmende Bauteil kommen die verschiedensten Materialien zur Anwendung z. B. Holzfasern, Kork, Hanf, Flachs, Baumwolle.Die Verarbeitung kann in Form von Platten oder Matten, als lose Schüttung oder als Einblasdämmung erfolgen. Nachteil der natürlichen Dämmstoffe ist zum einen die Anfälligkeit für Schimmel und zum anderen die leichte Entzündlichkeit. Zur Verbesserung dieser Eigenschaften werden im Herstellungsprozess z. B. Borsalze oder natürlicher Bitumen zugefügt.Zum Beispiel kann Seegras aufgrund des hohen natürlichen Salzgehaltes ohne weitere chemische Behandlungen verwendet werden. Der Brandschutz sowie die Schimmelresistenz sind ohne Zusätze von z.B. gesundheitsbedenklichen Borsalzen gegeben.