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Baukonzept eines Sonnenhauses und die richtige Orientierung zur Sonne  
 
Etwa ein Drittel der Primärenergieträger (Erdöl, Erdgas, Kohle) wandeln wir in Wärme um; davon wird der größte Teil für Raumheizung und Warmwasser verwendet. Der Klimawandel und die Importabhängigkeit von fossilen Energieträgern, deren Vorräte in wenigen Jahrzehnten zur Neige gehen, zwingen zu schnellem Handeln. Weitgehend solar beheizte Wohnhäuser zeigen bereits heute, wie wir diese Herausforderung ohne Verlust an Lebensqualität meistern können.

Es gilt aber nicht nur im Bauen neue Standards zu setzen, sondern auch die Energieverbräuche im Gebäudebestand drastisch zu reduzieren. Durch sinnvolle Sanierungsmaßnahmen und eine große thermische Solaranlage ließe sich der Wärmeverbrauch auf ein Drittel bis ein Viertel senken. Nur unter diesen Voraussetzungen reichen in Zukunft die Recourcen nachwachsender Rohstoffe (wie Holz) aus um den Restenergiebedarf zu decken.
 

Wir sind Mitglid beim SONNENHAUS-INSTITUT e.V.

Sonnenhaus-Kriterien:

Dämmstandard (Transmissionswärmeverlust):
Neubau: HT' max. 0,28 W/m²K (entspricht "KFW-Effizienzhaus 55")
Gebäudebestand: HT' max. 040 W/m²K (entspricht "KFW-Effizienzhaus 85")

Primärenergiebedarf max. 15 kWh/m²a

Solarer Deckungsgrad mindestens 50%

Nachheizung möglichst regenerativ (Holz) 

 

Ein steil nach Süden geneigtes Solardach und ein großer, im Wohnbereich integrierter Wassertank sind die prägenden Merkmale der Sonnenhaus-Architektur und Symbole für eine weitgehend unabhängige Energieversorgung.

Der Jahres-Primärenergiebedarf von 5 bis 15 kWh pro m² Gebäudenutzfläche unterschreitet den eines Passivhauses mit Klimakompaktgerät oder elektrischer Wärmepumpenheizung etwa um das Vierfache.
 

Der Primärenergiebedarf eines Systems umfasst zusätzlich zum eigentlichen Energiebedarf auch Hilfsenergien (wie elektrischen Strom für Pumpen) und die Energiemenge, die durch vorgelagerte Prozessketten außerhalb der Systemgrenze bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung des Energieträgers benötigt wird.
Beim Sonnenhaus-Heizkonzept ist der fossile Energieeinsatz sehr gering, da die Wärme zu 100% regenerativ erzeugt wird. Zudem kommen Hocheffizienzpumpen zum Einsatz, so daß nur ein jährlicher Stromverbrauch von 200 bis 300 Kilowattstunden für Hilfsenergien anfällt.
 

Die wichtigste Voraussetzung für einen niedrigen Heizenergieverbrauch ist eine gute, kältebrückenfreie und luftdichte Wärmedämmung der Gebäude-Hüllflächen. Hier gilt es die Anforderungen der Energieeinspar-verordnung um wenigstens 45% zu unterschreiten bzw. einen Dämmstandard nach "KFW-40" zu erreichen. Als erste Orientierung sind folgende U-Werte anzustreben:

Außenwand: 0,14 .. 0,18 W/m²K

Dach: 0,12 ..0,16 W/m²

Bodenplatte bzw. Kellerdecke: 0,20 .. 0,24 W/m²K

Fenster mit 3-fach-Wärmeschutzverglaung): Uw = 0,8 .. 1,0 W/m²K

Für eine ganzheitliche Betrachtung der Ökobilanz ist es wichtig bei der Auswahl der Baustoffe und Bemessung der Bauteildicken den Primärenergieinhalt und die Entsorgbarkeit der Baukonstruktion im Auge zu behalten.

Beispielsweise "verbraucht" eine Holzständerwand mit Zellulose-dämmung (U-Wert 0,18) nur etwa 100 kWh/m² Primäreenergie bei der Herstellung; eine Ziegelwand mit Polystyrol-Thermohaut bei gleichem U-Wert ca. 200 kWh/m², also das Doppelte. Bei 300 m² Außenwandfläche macht dieser Unterschied immerhin 30.000 kWh aus.
Das entspricht der Brennstoffmenge, mit der ein Sonnenhaus ca. 5-6 Jahre beheizt werden kann.

 

Für den Massivbau eignen sich besonders gut Wärmedämmziegel mit Perlitefüllung, die gute bauphysikalische und ökologische Eigenschaften aufweisen. Mit einem einschaligen Mauerwerk (42,5 cm) wird hier ohne zusätzliche Außen-dämmung ein U-Wert von 0,18 bis 0,17 W/m²K erreicht.

 

 

Passive Sonnenenergienutzung:


Transparente Bauteile (Fenster, ggf. auch Wintergärten) versorgen das Gebäudeinnere mit Licht und Wärme - besonders wenn sie nach Süden orientiert sind. Sie stellen jedoch auch Wärmeverlustquellen dar, wenn die Sonne nicht scheint: selbst der U-Wert von Dreifach-Wärmeschutzglas ist etwa viermal so hoch wie der einer gut gedämmten Außenwand. Es kommt also auf zweierlei an: hohe Qualität der Fenster (viel Energiedurchlaß bei möglichst geringem Wärmeverlust inklusive der Rahmen) und eine adäquate Dimensionierung des Fensteranteils an der Fassade - abhängig von der Himmelsrichtung und Speicher-fähigkeit des Gebäudes. Im Norden soll der Glasanteil möglichst gering sein; an der Südfassade soll er groß - aber nicht zu groß sein.

 

Um Überhitzungen im Sommer und in den Übergangszeiten zu vermeiden sollten große Fensterflächen im Süden und Westen konstruktiv verschattet oder mit einem außenliegenden Sonnenschutz versehen sein.

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 Tank über mehrere Tage oder sogar Wochen zwischengespeichert werden kann.

Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung: eine Option, aber kein Muß
Mit diszipliniertem Lüftungsverhalten der Bewohner halten sich die Wärmeverluste durch freie Lüftung in vernünftigen Grenzen. Durch eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung können die Lüftungswärmeverluste etwas mehr als halbiert werden. Dies schlägt sich allerdings kaum in der Primärenergiebilanz nieder, da die Wärme im Sonnenhaus zu 100% regenerativ erzeugt wird, und der Stromverbrauch der Ventilatoren zu berücksichtigen ist.

Orientierung zur Sonne

Ein Sonnenhaus "lebt" von und mit der Sonne
Daher ist eine Architektur und Gebäudeorientierung, die zu allen Jahreszeiten dem Sonnenstand gerecht wird eine wichtige Grundvoraussetzung.

 

  

 

 

Im Winter gilt es die Sonneneinstrahlung aktiv und passiv optimal zu nutzen.

Im Sommer wird durch konstruktive Maßnahmen eine Überhitzung des Gebäudes und der Solaranlage vermieden. 

 

Idealerweise wird die Kollektorfläche nach Süden mit einer Neigung von 60 bis 70° ausgerichtet um die direkte Sonnen-strahlung im Winter optimal nutzen zu können.

Die Orientierung sollte möglichst innerhalb der angegebenen Grenzen liegen.

Nutzbarer Solarertrag für ein Sonnenhaus in % vom Maximum
in Abhängigkeit von der Orientierung der Kollektorfläche:

 

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