Circa 75 Prozent des Energiebedarfs im
Haushalt benötigen wir für Raumwärme
und Warmwasser. Um unabhängig von
fossilen Energieträgern zu werden, bieten
Sonnenhäuser eine Lösung, bei der die
Sonne als Hauptenergieträger fungiert.
Sonnenhäuser wurden erfolgreich in
der Praxis getestet, die Besitzer sind begeistert.
In den vergangenen Jahrzehnten
war die Frage nach der Wärmeversorgung
bei Neubauplanungen und Sanierungen
nur eine Nebensache. 90 Prozent der
Häuser wurden mit Gas oder Öl versorgt,
die restlichen 10 Prozent teilten sich Fernwärme,
Holzkessel und Wärmepumpen.
Im Vordergrund standen die Raumwünsche
und der Komfort.
Heute erfordern stark gestiegene Energiepreise,
Klimawandel und Versorgungsunsicherheit
völlig neue Antworten für Gebäude, die 50 bis 100 Jahre genutzt und
deren Wärmekosten kalkulierbar bleiben
sollen.
Sonnenhäuser mit überwiegend solarer
Versorgung sind eine Lösung, die gleichzeitig
höchsten Komfort und Kostensicherheit
für den gesamten Lebenszyklus
eines Hauses bieten, wie hunderte gebauter
Beispiele mit zufriedenen Bewohnern
zeigen.
Fünf Bausteine für ein funktionierendes
Sonnenhaus
-
Orientierung zur Sonne
Das Sonnenhaus nutzt die Sonne
passiv über sehr gut isolierte Fenster
mit U-Werten von € 1,00 W/m²K und
aktiv durch die Solarkollektoren. Daher
sollte die Orientierung des Gebäudes
möglichst nach Süden mit maximal
30° Abweichung nach Osten
oder Westen erfolgen. Im Winter
müssen Kollektorfläche und möglichst
die Südfenster verschattungsfrei sein.
Zur Vermeidung von Überhitzung
im Sommer sollte ein konstruktiver
Sonnenschutz eingesetzt werden, dazu
können Solarkollektoren zwischen
den Fenstern dienen.
-
Sehr gute Wärmedämmung des Gebäudes
Voraussetzung für ein überwiegend
solar beheiztes Haus sind möglichst
niedrige Energieverluste. Die Gebäudehülle
muss frei von Wärmebrücken
und luftdicht sein. Die U-Werte
sollten in den Wänden im Bereich
von 0,2 W/m²K und im Dach bei
0,15 W/m²K liegen. Insgesamt sollte
der Jahresheizwärmebedarf 45
kWh/m²a nicht überschreiten. Dadurch
werden die Fördervoraussetzungen
für KFW-40-Häuser erfüllt.
-
Orientierung der Solarkollektoren
Der optimale Neigungswinkel liegt
zwischen 50 und 80 Grad.
-
Abhängigkeit des Solaranteils von
Kollektor- und Speichergröße
Für Sonnenhäuser mit einem solaren
Deckungsgrad von 50 bis 80 Prozent
sind Kollektorflächen von 30
bis 50 Quadratmeter und Pufferspeicher
von 4.000 bis 10.000 Liter
Volumen sinnvoll. In Bild 2 sind die
Zusammenhänge dargestellt.
Der Pufferspeicher sollte schlank gebaut
sein, mit mindestens 200 mm Isolierung
versehen werden und in der beheizten
Gebäudehülle stehen, so dass die Wärmeverluste
im Winter zur Beheizung des
Gebäudes genutzt werden.
-
Auswahl der Systemtechnik
Ein Sonnenhaus mit überwiegend
solarer Wärmeversorgung erfordert
eine hocheffiziente Systemtechnik.
Das Anlagenschema im Bild 3 zeigt eine
optimale Kombination von:
- Solaranlage mit Großflächenkollektoren
SolvisFera
- Pufferspeicher mit Schichtenlader
- hygienischer Wassererwärmung im
Direktdurchlauf
- Holzvergaser mit 80 Prozent Wärmeabgabe über Wasserwärmetauscher
an den Speicher
- Heizkreisgruppe mit Hocheffizienzpumpe
und Vorlaufmischer mit zwei Vorlaufanschlüssen
- Niedertemperaturheizflächen, als Wand- oder Fußbodenheizung mit maximal 30° C Vorlauftemperatur.
Die Solarkollektoren laden den Pufferspeicher
im Spätsommer komplett auf
circa 95° C auf. Die gespeicherte Energie
reicht üblicherweise bis Anfang Dezember.
Danach wird bis circa Ende Januar
die Heizung durch den Holzvergaser mit
circa 20 bis 25 kW unterstützt. Sinkt die
Temperatur im oberen Speicherbereich
(S1) unter 55° C, unterstützt der Holzvergaser
das System. Entscheidend ist,
dass zirka 80 Prozent der Holzkesselleistung
über den Wärmetauscher in den
Pufferspeicher geführt werden, um eine
Überhitzung des Wohnraumes zu vermeiden.
Wird der Pufferspeicher jeweils
zu circa 70 Prozent aufgeladen, so reicht
die Pufferkapazität aus, das Haus mindestens
eine Woche lang mit Wärme zu
versorgen. Gleichzeitig kann so parallel
die Solaranlage Wärme von den Kollektoren
einspeichern. Bei ca. 10-maligem
Aufheizen in der Winterzeit werden circa
zwei bis drei Raummeter Holz verbraucht.
Damit erreicht ein typisches Sonnenhaus
(Bild 4) einen Solaranteil von ca. 70 Prozent
und 30 Prozent werden aus nachwachsendem
Holz bereitgestellt.
Der Schichtspeicher garantiert in Verbindung
mit der Niedertemperatur-Flächenheizung
einen hohen Wirkungsgrad
des Gesamtsystems. Im Betrieb stellen
sich drei Temperaturzonen im schlanken
Speicher ein. Der obere Bereich mit einer
Temperatur von 55° C bis 95° C dient der
Wassererwärmung über die Frischwasserstation
ohne Legionellengefahr. Aus dem
mittleren Bereich werden Fußboden- und
Wandheizung mit einer maximalen Vorlauftemperatur
von 30° C bis 35° C versorgt.
Zur optimalen Nutzung der Temperaturschichten
wird eine Heizkreisstation
mit zwei Vorlaufeingängen eingesetzt.
Durch die Möglichkeit, die Vorlauftemperatur
aus dem mittleren und dem oberen
Speicherbereich mischen zu können, wird
der obere Speicherbereich sehr wenig für die Heizung
beansprucht und die Notwendigkeit, den Holzvergaser
zu brauchen, auf ein Minimum reduziert.
In den unteren Speicherbereich werden die Rücklaufleitungen
der Frischwasserstation mit circa 20° C und
des Heizkreises mit circa 25° C geführt. Somit können die hocheffizienten Solarkollektoren
mit optimal niedriger Rücklauftemperatur auch im Winter hohe Solarerträge
im System erreichen.
Fördermöglichkeiten
Der hohe Solaranteil des Sonnenhaus- Konzeptes wird auch durch die aktuellen
Förderprogramme belohnt. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KFW)
stellt stark zinsreduzierte Kredite über
die Hausbanken entsprechend den Kriterien
für KFW-40-Häuser zur Verfügung.
Zusätzlich erhalten Häuser mit
Solaranlagen zur Heizungsunterstützung,
welche die KFW-40-Kriterien erfüllen,
aus dem Marktanreizprogramm
der Bundesregierung (MAP) einen Innovationsbonus
für Solarkollektoren. Für
ein Sonnenhaus mit 40 m² Kollektorfläche,
einem Scheitholzvergaserkessel
und einer Hocheffizienzpumpe ergeben
sich so rund 8.200 Euro Zuschuss.
Dipl.-Ing. (FH) Helmut Jäger
SOLVIS GmbH & Co KG
