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Sonnenhaus

Der Begriff Sonnenhaus ist in den 1970er Jahren entstanden. Die Grundidee hierbei ist, Gebäude weitestgehend, d.h. überwiegend über Sonnenergie mit Heizwärme und Warmwasser zu versorgen.

Das Sonnenhaus definiert sich über eine überwiegende Nutzung von Sonnenenergie für die Versorgung mit Heizwärme und Warmwasser. Es handelt sich damit um einen energetischen Standard mit dem Ziel ein hohes Maß an Unabhängigkeit und Klimaneutralität zu erreichen.

Grundvoraussetzung für die Erreichung hoher solarer Deckungsgrad ist daher ein möglichst geringer Heizwärmebedarf. Ein Effizienzhaus-Standard von EH-55 sollte keinesfalls überschritten werden, Vorheilhaft ist ein EH-40 Standard oder besser noch der Passivhaus-Standard.

Hierfür bedarf es einer groß dimensionierten Sonnenkollektorenfläche und einen groß dimensionierten Wärmespeicher, der oft in Form eines Wassertanks ausgeführt ist, in dem die solar gewonnene Wärme eingespeichert werden kann und somit eine solare Beheizung über längere Zeiträume ermöglicht wird. Im Winter wird zumeist mit einer zweiten Wärmequelle, häufig auf Biomassebasis nachgeheizt.

Durch die für eine hohe Deckung erforderliche Speicherkapazität sind Sonnenhäuser besonders resilient und werden häufig als Energie- oder Teilautarke Gebäude bezeichnet.

Für hohe Speicherkapazitäten eigen sich besonders große Wasserspeicher. Aber auch die Bauteilaktivierung oder der Einsatz von Niedertemperaturspeichern wie Anergie-Speicher oder Eispeicher, die in Verbindung mit einer Wärmepumpe auch die niedrig temperierte Wärmeenergie nutzen können, schaffen einen hohen Grad an Unabhängigkeit und Resilienz.

Auf Grund der Notwendigkeit Gebäude zukünftig möglichst klimaneutral zu bauen, stehen die Solarthermie und die Photovoltaik hier zum Teil in Konkurrenz zueinander. Auf Grund der höheren Flächeneffizienz der Solarthermie ist es daher sinnvoll, für den Wärmebedarf Sonnenergie thermisch zu erzeugen und für die elektrischen Anwendungen über die Photovoltaik. Als grober Richtwert hat sich eine grobe Aufteilung von 1/3 Solarthermie und 2/3 Photovoltaik als ein günstiges Verhältnis herauskristallisiert.

Eine nachträgliche Umrüstung von Bestandsbauten in Sonnenhäuser ist ebenfalls möglich und es ist außerdem bei Mehrfamilienhäusern realisierbar.

Als Sonnenhäuser gelten Gebäude, die folgende Bedingungen erfüllen:

  • Wärmedurchgangskoeffizient der einhüllenden Flächen: 0,18 bis 0,30 W/(m2·K)
  • Jahresheizwärmebedarf: 25 bis 40 kWh/(m2·a)
  • Primärenergiebedarf (Neubau): 5 bis 15 kWh/(m2·a)
  • Die Wärmeversorgung für Heizung und Warmwasser muss 50 % solare Deckung aufweisen

Die Deckung des Restbedarfs sollte weitestgehend durch regenerative Energiequellen, in der Regel durch feste Biomasse wie z.B. Holzheizung mit Pellets, Hackschnitzel oder Stückholz erfolgen.

 

Das klassische Sonnenhaus

Bei den sogenannten „klassischen“ Sonnenhäusern bestand das Konzept in erster Linie aus einem sehr großen Speicher von etwa 10 m³ bei einem Ein- Zweifamilienhaus und einer nahezu kompletten Ausnutzung der für die Nutzung der Sonnenergie geeigneten Dachfläche. Auf diese Weise konnten bereits solare Deckungsgrade von über 50 % erreicht werden. Der Restwärmebedarf lässt sich hier ebenfalls gut mit Biomasse in Form von Holzheizung mit Stückholz, Holzpellets oder bei größeren Einheiten auch mit Hackschnitzel zu bewerkstelligen. Auch hierfür ist ein großer Wärmepuffer hilfreich.

Abb.1: Systemschnitt Sonnenhaus
(Quelle: Sonnenhaus-Institut)

 

Abb.2: Sonnenhaus „Klassik“ (Quelle: Nitsch)

 

Das Sonnenhaus mit Photovoltaik / Wärmepumpensystemen

Auf Grund der positiven Preisentwicklung von Photovoltaikanlagen, die aufgrund sinkender Herstellungskosten immer preisgünstiger wurden, sind diese deutlich wirtschaftlicher geworden. Dies hat zu einer Weiterentwicklung des Sonnenhauskonzepts hin zu einer stärkeren Integration von elektrischen Komponenten zur Wärmeerzeugung, insbesondere Wärmepumpen geführt.
Neben dem Bereich der Wärmeversorgung, bei der auch zunehmend Wärmepumpen zum Einsatz kommen, wird auch immer häufiger die Deckung des allgemeinen Strombedarfs und der Elektromobilität in die Gesamtbetrachtung mit integriert. Um auch den mittels Photovoltaikanlage erzeugten elektrischen Strom über Tag bis in die Abendstunden zu verschieben, um so die Eigenbedarfsquote zu erhöhen, kommen auch Batteriespeier zum Einsatz.

Abb. 3: Erweitertes Sonnenhaus-Konzept (Nitsch)

Sonnenhaus – Sanierung

Auch Bestandsgebäude können zum Sonnenhaus umgebaut werden. Der Heizenergiebedarf wird durch Dämmmaßnahmen deutlich reduziert. Danach ist es möglich, dass eine Solaranlage mindestens 50% des verbleibenden Gesamtwärmebedarfes deckt.

 

 

 

Quellen & Links

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