07.04.2003
Heizen ausschließlich mit Sonne und Holz – Alternative zum Passivhaus auf dem Vormarsch
Rottenburg-Oberndorf. Auf die aktive Nutzung des kostenfreien und krisensicheren „Rohstoffs“ Sonne setzt das Sonnenhaus, die neue Generation des Niedrigstenergiehauses. Bis zu 100 Prozent des Wärmebedarfs für Heizung und Warmwasser können bei einem Sonnenhaus solar gedeckt werden, mindestens 50 Prozent sollten möglichst gedeckt sein, um von einem Sonnenhaus zu sprechen. Für den Restwärmebedarf wird der heimische Rohstoff Holz genutzt. Ziel eines Sonnenhauses ist es, bei geringstmöglichem Primärenergieaufwand einen möglichst hohen Wohnkomfort und weitgehende Unabhängigkeit von Energiekrisen zu erreichen. Dabei zeichnet sich das Sonnenhaus durch sein bis ins Detail durchdachtes, ausgewogenes Gesamtkonzept aus.
Das weitgehend solar beheizte Heim ist heute mit bezahlbarem Aufwand realisierbar und bietet über Jahrzehnte die Perspektive niedriger Heizkosten. Dies wird zum einen durch rationelle, ressourcenschonende Bautechniken ermöglicht, zum anderen ist das Gelingen einer Solarheizung mit hohem Deckungsgrad nicht eine Frage einer möglichst komplexen Anlage, sondern eines einfachen, überschaubaren Systems, bei dem alle Komponenten sorgfältig aufeinander abgestimmt sind.
Die Ökobilanz beziehungsweise der Primärenergiebedarf als Hauptkriterium beginnt bei der Auswahl der Baustoffe und setzt sich in der konsequenten Verfolgung allgemein anerkannter Grundsätze energiesparenden Bauens fort. Dies sind ein hoher Wärmedämmstandard von Außenwandflächen und Fenstern, wärmebrückenfreie und winddichte Konstruktion sowie die Nutzung der Sonnenstrahlung über Glasflächen für die Raumheizung. Ein übertriebener bautechnischer Aufwand ist angesichts der Tatsache, dass der Restenergiebedarf im Sonnenhaus durch erneuerbare Energien gedeckt wird, nicht zu rechtfertigen. Vielmehr ist neben der Ökobilanz auch das Kosten-Nutzenverhältnis zwischen Dämmstandard und energiesparender Anlagentechnik abzuwägen.
Dass der passiven Sonnenenergienutzung Grenzen gesetzt sind, beweisen Erfahrungen mit Pilotprojekten der sogenannten „Solararchitektur“ in den achtziger Jahren: Trotz speicherfähiger Wand- und Bodenflächen in Massivbauweise und aufwändiger Verschattungseinrichtungen ist es bei übergroß dimensionierten Südverglasungen kaum möglich, ein ausgeglichenes Temperaturklima in den Wohnräumen zu erzeugen.
Um das periodische Angebot an Sonnenenergie bedarfsgerecht, effizient und komfortabel auszuschöpfen, kommt man an der aktiven Nutzung der Sonne über Sonnenkollektoren und Langzeitspeicher nicht vorbei. Da sich Wasser physikalisch immer noch am besten als Speichermedium und Wärmeträger für die Verteilung der Heizwärme eignet, ist ein mehrere Kubikmeter fassender, gut wärmegedämmter Pufferspeicher neben der großen Solaranlage auf dem Dach das Hauptmerkmal eines Sonnenhauses. Wird der Speicher in den Wohnbereich integriert, kann die Abwärme für die Raumheizung direkt mitgenutzt werden. Die Energie für Heizung und Brauchwasser wird somit nahezu verlustfrei über mehrere sonnenarme Tage oder sogar Wochen gespeichert. Eine schlanke Bauform des Pufferspeichers und mehrstufige Be- und Entladung verbessern die Wärmeschichtung und damit den Wirkungsgrad der Solaranlage. Diese arbeitet vor allem bei niedrigen Betriebstemperaturen effizient. Durch die niedrigen Rücklauftemperaturen eines Flächenheizsystem kann der untere Speicherbereich ausgekühlt werden. Integrierte, unsichtbare Heizregister in den Wänden, teilweise auch in den Böden, sorgen für eine gesunde, gleichmäßige Strahlungswärme und ein sehr angenehmes Wohnklima.
Das Brauchwasser wird durch einen im Pufferspeicher eingeschweißten, birnenförmigen Edelstahlbehälter miterwärmt. Um die nötigen Nutztemperaturen für das Warmwasser und den Heizungsvorlauf zu erreichen, wird der obere Speicherbereich auf entsprechendem Mindesttemperaturniveau gehalten.
In länger andauernden sonnenarmen Perioden stellt eine Zusatzheizquelle die Energieversorgung sicher. Konsequenterweise nutzt man im Sonnenhaus auch hierzu Sonnenenergie in gespeicherter Form der Biomasse. Holz, ein heimischer, nachwachsender Rohstoff, verbrennt CO2-neutral und in moderner Anlagentechnik abgasarm. Da der Brennstoffbedarf im Sonnenhaus mit etwa 1 bis 3 Raummeter Holz im Jahr sehr gering ist, werden bevorzugt Kachel-, Kaminöfen oder Küchenherde als zentrale Heizquelle eingesetzt. Sie sind mit einem Wassereinsatz ausgestattet, um den Pufferspeicher nachheizen zu können. Noch größeren Komfort bieten Holzvergaserkessel oder vollautomatische Pelletheizungen.
Wichtig ist, dass die Solaranlage auch im Winter einen guten Ertrag bringt. Dies wird zum einen durch den Einsatz hocheffizienter Absorber erreicht, zum anderen durch eine möglichst optimale Ausrichtung der Kollektorfläche zur Wintersonne. Am besten eignen sich möglichst steil geneigte Solardächer mit geringer Südabweichung. Sonnenkollektoren können aber auch in die Fassade integriert werden.
Je nach gewünschtem Deckungsgrad ist eine Kollektorfläche von 25 bis 80 Quadratmetern erforderlich. Eine sinnvolle Pufferspeichergröße liegt zwischen 120 und 300 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche. Auch sogenannte „Nullenergiehäuser“ wurden bereits realisiert. Damit eine autarke Solarheizung auch in einem „schlechten“ Sonnenjahr die Energieversorgung sicherstellen kann, muss sie auf mindestens 125 Prozent des Energiebedarfes ausgelegt werden. Der Aufwand ist dementsprechend hoch.
Das sogenannte „Passivhaus“ gilt heute als realisierbares Maximalziel des Niedrigenergie-Standards, der seit Jahren weiterentwickelt wird. Im weiteren Sinne ist ein Passivhaus ein Wohngebäude, das einen definierten Jahres-Heizenergiebedarf von 15 kWh pro Quadratmeter Wohnfläche nicht überschreiten darf. Im engeren Sinne wird darunter ein Haus verstanden, dass dank extrem guter Wärmedämmung und des Einsatzes von Lüftungstechnik ohne eine wasserführende Heizung auskommt. Bei näherer Betrachtung ist es jedoch so, dass die Wärmerückgewinnung und Nachheizung der Lüftungsanlagen aufgrund des nicht unerheblichen Einsatzes elektrischer Energie die Gesamtenergiebilanz des Sonnenhauses nicht erreicht. Darüber hinaus bestimmt die Qualität der Strahlungswärme aus den Wänden und des sichtbaren Feuers aus dem Ofen, beides unmittelbar oder mittelbar von der Sonne kommend, den Wohnwert des Sonnenhauses und das Lebensgefühl seiner Bewohner.
Das Sonnenhaus-Heizkonzept eignet sich auch zum Einbau in bestehende Gebäude, sofern eine Niedertemperaturheizung vorhanden und das Haus gut wärmegedämmt ist. Eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung gehört nicht unmittelbar zum Konzept. Viele Besitzer entscheiden sich jedoch aus Überzeugung dafür.
Bauherren von Sonnenhäusern oder Umrüster profitieren von zahlreichen Förderprogrammen auf Bundes-, Länder- und Kommunenebene. So wurde zum 1. Februar die Förderung von Solarwärmeanlagen um 35 Prozent auf 125 Euro pro angefangenen Quadratmeter Kollektorfläche angehoben. Der Fördersatz wird im kommenden Jahr auf 110 Euro pro Quadratmeter reduziert.
Bei einer automatisch beschickten Biomasse-Heizung wie einem Pellet- und Hackschnitzelofen kann eine Förderung von mindestens 1.500 Euro in Anspruch genommen werden. Alle Bereiche sind außerdem durch das KfW CO2-Minderungsprogramm durch zinsgünstige Kredite förderfähig.