DAS SONNENHAUS Ein Bau- und Heizkonzept der Gegenwart und der Zukunft - schiller-bau.at
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
DAS SONNENHAUS Ein Bau- und Heizkonzept der Gegenwart und der Zukunft
Impressum
Medieninhaber & Herausgeber:
Initiative Sonnenhaus Österreich
Anastasius-Grün-Straße 20, 4020 Linz
Ansprechperson: Peter Stockreiter
peter.stockreiter@sonnenhaus.co.at
Mobil: +43 (0) 664 1261647
Redaktion: Verband Österreichischer Ziegelwerke, Norbert Prommer
Unter Mitarbeit von: • hbo Service GmbH, Simon Handler • Schiedel GmbH, Martin Peterseil
• Metallwerke Möllersdorf Handelsges. m.b.H, Günther Bernreitner
• EnergieWerkstatt, Gebhard Keckeis • HAUTAU GmbH, Klaus Sigl
• Sonnenbatterie GmbH, Konstantin Heiler • AEE INTEC, Ewald Selvicka, Walter Becke
Fotocredits: Titelbild: 123RF
Grafische Gestaltung: DESIGN Sigrid Pürzl
Druck: Druckerei Gerin, Wolkersdorf
bau.energie.umwelt cluster
niederösterreich
Das Programm Cluster Niederösterreich wird
mit EU-Mitteln aus dem Europäischen Fonds
für regionale Entwicklung (EFRE) und Mitteln
des Landes Niederösterreich kofinanziert.
Die Informationen erfolgen nach bestem Wissen und Gewissen, Die Initiative Sonnenhaus Österreich ist Clusterpartner
jedoch ohne Gewähr. Eine Haftung ist ausgeschlossen. des Bau.Energie.Umwelt Cluster Niederösterreich
2
Ein Bau- und Heizkonzept
der Gegenwart und der Zukunft
Inhalt
Vorworte 4
1 Was versteht man unter Sonnenhaus? 6
2 Energieeffiziente Gebäude 8
Nationaler Plan, Energiekennzahlen 8
3 Energiekonzepte der Zukunft in Wohngebäuden 10
Konzepte, Gebäudekriterien 11
Architektonische Einbindung der Solarflächen 15
4 Funktionsweise 14
Die Gebäudehülle 14
Die Auslegung von Wohngebäuden mit hoher Solarer Deckung 16
Die solaren Energiekonzepte für Heizung und Warmwasser 18
Die Nachheizung 22
Die Komfortlüftung 24
5 Photovoltaikanlagen und Stromspeicher 26
6 Werkzeuge zur Planung/Auslegung 28
Planungsinstrumente 28
Auslegungsbeispiele 28
7 Wirtschaftliche und ökologische Betrachtung von Solarhäusern 30
8 Empfehlungen 32
Hinweise für Bauherrn und Planer zur Haustechnik 34
9 Fragen und Anworten 35
10 Förderungen 38
Förderungen Klima- und Energiefonds 38
Förderungen der Länder 41
11 Weiterführende Informationen 42
Links 42
3
Andrä Rupprechter
Bundesminister für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
Klimaschutz braucht nachhaltige Gebäudekonzepte
Um den nächsten Generationen ein lebenswertes Der klimaaktiv Gebäudestandard ist europaweit der ambitionier-
Österreich übergeben zu können, müssen Luft, teste im Bereich Energieeffizienz. Er fordert bereits jetzt eine
Wasser, Boden und biologische Vielfalt geschützt thermisch-energetische Performance für Wohn- und Dienst
und bewahrt werden. Als Bundesminister für Land- und Forst- leistungsgebäude in Neubau und Sanierung, die erst ab 2021
wirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft setze ich mich für eine über die Bauordnung als „Nearly Zero Energy Building“ verpflich-
verantwortungsvolle Nutzung unserer Lebensgrundlagen und tend umzusetzen sein wird.
nachhaltige Umwelt- und Klimapolitik ein. Grundlegend ist eine
Das BMLFUW setzt seit Jahren einen gewichtigen Schwerpunkt
sichere und saubere Versorgung mit Energie – am besten aus der
auf ressourcenschonendes Bauen und Sanieren sowie die
Region für die Region, effizient und an der richtigen Stelle ein
Nutzung regenerativer Energiequellen, und gibt damit richtungs-
gesetzt.
weisende Impulse für den Klimaschutz und die Energiewende.
Der Gebäudesektor ist in Österreich noch immer für einen großen Neben den Aktivitäten von klimaaktiv, der Klimaschutzinitiative
Teil der CO2-Emissionen verantwortlich und weist erhebliches des BMLFUW, handelt es sich dabei um die stark nachgefragten
Potenzial zur Energieeinsparung auf. Für den Schutz unseres Förderangebote im Rahmen der thermischen Sanierungsoffen-
Klimas sind energieeffizientes Bauen und Sanieren sowie der Ein- sive, der Umweltförderung im Inland und des Klima- und Energie
satz erneuerbarer Energieträger im Gebäudebereich daher von fonds.
großer Bedeutung. Denn gute Planung, hochwertige ökologische
Klimaschutz ist ein Gemeinschaftsprojekt. Ich freue mich, dass
Baustoffe und auf Energieeffizienz ausgerichtetes Bauen,
so viele Menschen und Unternehmen tatkräftig an der Energie
Sanieren und Heizen senken den Energiebedarf eines Gebäudes
wende mitarbeiten!
auf Jahrzehnte hinaus signifikant und erhöhen gleichzeitig die
Wohn- und Lebensqualität der Nutzerinnen und Nutzer.
Alois Stöger
Bundesminister für Verkehr, Innovation und Technologie
Innovative Gebäudetechnologien nützen die Kraft der Sonne
Die Klimaproblematik, der ansteigende Energiebe- Das Gebäudekonzept des Sonnenhauses, bei dem über 50 Pro-
darf und die Ressourcenknappheit führen nicht zent der Energie für Heizung und Warmwasser durch die Sonne
nur zu einem Wandel im Bereich Infrastruktur und erzeugt wird, kann entscheidend zur Reduktion der importierten
Industrie, auch der Gebäudebereich muss zukünftig seinen Bei- fossilen Energie sowie der daraus entstehenden Treibhausgase
trag leisten, diese Herausforderungen zu meistern. beitragen. Mit der vorliegenden Broschüre „Sonnenhaus“ wird
der aktuelle Stand der Technik im Bereich „Bauen mit der
In Österreich entfallen knapp 40 Prozent des Energieverbrauchs Sonne“ auf übersichtliche und leicht zugängliche Weise widerge-
auf Gebäude. Um diesen Verbrauch zu senken und um auf die geben.
EU-Gebäuderichtlinie für 2020 („Nearly Zero Energy Buildings“) Als Bundesminister für Verkehr, Innovation und Technologie bin
optimal vorbereitet zu sein, forciert das Bundesministerium für ich stolz, dass sich unsere langen Jahre von Forschung und Ent-
Verkehr, Innovation und Technologie mit seinen Forschungs wicklung im Gebäudebereich bezahlt machen und Lösungen für
programmen im Bereich des nachhaltigen Bauens seit Jahren die eine energieeffiziente und umweltfreundliche Zukunft wie die des
verstärkte Nutzung erneuerbarer Energieträger, verbesserte Sonnenhauses verbreitet zur Anwendung kommen.
Energieeffizienz beim Bauen und Wohnen sowie den Einsatz öko-
logischer Baustoffe. Ich wünsche Ihnen viel Vergnügen beim Lesen!
4
Ingmar Höbarth
Geschäftsführer Klima- und Energiefonds
Das Heizen und Kühlen von Gebäuden ist für die „Demoprojekte Solarhaus“
Hälfte des heimischen Energieverbrauches verant- Das jüngste „Förderkind“ im Angebot für Private ist das Programm
wortlich. Und zu einem Großteil kommen dafür „Demoprojekte Solarhaus“. Erst im Juni 2014 gestartet, wurden be-
heute noch fossile Energien wie Öl, Gas und Kohle reits 26 Projekte von privaten Hausbesitzern eingereicht.
zum Einsatz. In Zukunft müssen diese Energie
träger jedoch rasch durch erneuerbare Energie ersetzt werden – „Mustersanierung“
nur so können wir Treibhausgasemissionen senken und die Aus- Auch bei der Sanierung von Bestandsgebäuden stehen erneuer-
landsabhängigkeit von (fossilen) Energieimporten verringern. Die bare Energieträger und deren intelligenter Einsatz im Mittelpunkt.
größte uns zur Verfügung stehende Energiequelle ist die Sonne, die Mehr als 60 „Mustersanierungen“ zeigen, dass mit Energie
Nutzung von Solarenergie wird daher eine immer wichtigere Rolle effizienz und erneuerbarer Energie bis zu 90 % CO2-Einsparung
spielen. Um das große, ungenutzte Potential der solaren Beheizung erzielt werden kann.
und Kühlung von Gebäuden zu erschließen, hat der Klima- und
Energiefonds drei Förderprogramme für private und gewerbliche Sie finden sowohl Vorzeigeprojekte als auch Informationen zu den
Gebäude initiiert, die europaweit einzigartig sind: Förderangeboten des Klima- und Energiefonds in dieser
Broschüre. Die Erfahrungen aus den Projekten sollen dazu bei-
„Solarthermie – Solare Großanlagen“ tragen, die technischen Konzepte zur solaren Beheizung und
Im Programm „Solarthermie – Solare Großanlagen“ wurden bis- Kühlung von Gebäuden zu verbessern und die Vorreiterrolle
lang 120 Projekte zur gewerblichen Nutzung von Solarwärme ge- Österreichs bei deren Verbreitung in Europa zu stärken. Nutzen
fördert, von solarer Fernwärme und Prozesswärme bis zu Ge Sie unsere Förderaktionen, um das Wissen dieser Broschüre in
bäuden mit hohen solaren Deckungsgraden bei Warmwasser und der Praxis umzusetzen und das Know-how zu Solarhäusern zu
Heizung. verbreitern!
Christian Weinhapl
Obmann Initiative Sonnenhaus
Sonnenhaus – das missing link
Während es sich in den letzten Jahrzehnten beim Sonnenkraft zu speichern und so im Tagesverlauf auch abends
energieoptimierten Bauen fast ausschließlich um und nachts zur Verfügung zu haben und (solar) ertragsschwä-
eine Reduktion des Heizwärmebedarfes über die cheren Phasen (bei Nebel / schlechtem Wetter,..) zu über
Dämmung der Gebäudehülle gegangen ist, liegt nun der Fokus brücken. Das Sonnenhaus ermöglicht dabei den Einsatz be-
– auch dank der EU Gebäuderichtlinie – am Gesamtenergiebe- währter, natürlicher Baustoffe und Wandkonstruktionen,
darf von Gebäuden (also neben dem Energiebedarf für Heizen beherrschbarer und langlebiger Haustechnik bei geringen
auch für Warmwasser, Haushaltsstrom, Leitungsverlusten, …) Instandhaltungskosten und Nutzung der Sonne, als CO2 freie En-
und auf der Wahl CO2 armer Energieträger, vorrangig der Nut- ergiequelle.
zung solarer Energie am Gebäude. Die Initiative Sonnenhaus und ihre Mitglieder haben es sich zum
Ziel gesetzt, das Sonnenhaus-Konzept als ein von fossilen Ener-
Damit sind nun ganzheitliche Gebäudekonzepte gefragt. Das gieträgern unabhängiges Gebäudekonzept nicht nur bekannt zu
Sonnenhaus – mit einer zumindest 50 % solaren Abdeckung für machen, sondern auch Kompetenzpartner im Baugewerbe und
Warmwasser und Heizung – ist quasi als „missing link“ – ein bei Installateuren auszubilden und interessierte Bauherren mit
zukunftsweisendes Konzept. Informationen zu unterstützen.
Als Obmann de Initiative Sonnenhaus darf ich mich ganz beson-
War es bislang das Problem, dass der Zeitpunkt der Solarerträge ders bei allen Institutionen und Partner bedanken, die an der nun
nicht mit dem Zeitpunkt des Energieverbrauchs zusammen vorliegenden Broschüre mitgewirkt haben und die Erstellung
passte, ist es mit dem Solar-Wasserspeicher gelungen, die unterstützt haben.
5
1
Was versteht man
unter Sonnenhäusern?
Das Sonnenhaus ist ein sehr energieeffizientes Gebäude mit hoher Gesamt
energieeffizienz. Der Energiebedarf für Heizung und Warmwasser wird zumindest
zu 50 % von der Sonne und der verbleibende Restbedarf vorzugsweise aus
erneuerbarer Energie (beispielsweise Biomasse) abgedeckt.
Das Konzept des Sonnenhauses sieht vor, dass von der Wesentliche Punkte des Konzeptes:
Sonne kostenlos zur Verfügung gestellte Energiepotential • gut wärmegedämmentes Niedrigenergiehaus
für die in Gebäuden erforderliche Niedertemperaturwär- • sehr gute Gesamtenergieeffizienz durch optimale
me für Heizung und die benötigte Wärme für Warmwas- Nutzung und Speicherung der Sonnenwärme
ser optimal zu nutzen. Das Sonnenhaus-Konzept zielt • hoher solarer Ertrag auch in der kalten Jahreszeit
dabei auf eine sehr gute Gesamtenergieeffizienz, eine durch steil angeordnete Kollektoren, um die in den
Minimierung des Primärenergiebedarfs und auf eine Re- Wintermonaten niedrig stehende Sonne optimal zu
duktion von CO2-Emissionen – zu wirtschaftlichen Be- nutzen
dingungen – ab. • größere Schichtspeicher oder Bauteilaktivierung mit
Damit trägt dieses Konzept entscheidend zum Umwelt- kleineren Schichtpeichern
und Klimaschutz bei. Das zukunftsweisende Bau- und
Heizkonzept des Sonnenhauses ermöglicht den Bewoh- Die Vorteile des Konzeptes:
nern auch behagliches Wohnen in aus natürlichen Bau- • effektive Nutzung und Speicherung kostenloser Son-
stoffen gebauten Häusern mit geringsten Energiekosten nenenergie – geringste Betriebskosten für Heizung
für Heizung und Warmwasser. und Warmwasser
• zukunftssicher – größtmögliche Unabhängigkeit von
Damit ist den Sonnenhausbewohnern jetzt und auch zu- Energiekrisen und Preissteigerungen
künftig, bei steigenden Energiepreisen und Ver • umweltschonend – wenig CO2-Emissionen
sorgungsunsicherheiten oder Krisen, leistbares Wohnen • einfache, unkomplizierte Bauweise
und Unabhängigkeit garantiert.
Sonnenhäuser erfüllen den Nationalen Plan1) und die
Vorgaben der EU Gebäudeverordnung 2)
Sonnenhaus Bewertungskriterien
• Solare Deckung des Wärmebedarfs SD 50%
• Gesamtenergieeffizienzfaktor fGEE < 0,6
• Primärenergiebedarf PEB ≤ 100 kWh/m²a
• CO2-Emissionen < 25 kg/m²a
• Heizwärmebedarf HWB ≤ 50 kWh/m²a bzw. 16er Linie lt.OIB
• Luftwechsel n50 ≤ 1,5 h-1
1) OIB Dokument zur Definition des „Niedrigstenergiegebäudes“ und zur Festlegung von Zwischenzielen in einem „Nationalen Plan“ gemäß Artikel 9
(3) zu 2010/31/EU, März 2014
2) RICHTLINIE 2002/91/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 16. Dezember 2002 und seit 2010 RICHTLINIE 2010/31/
EU DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 19. Mai 2010 über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden)
6
Nutzung der Sonnenwärme
• Die Sonne liefert fast unbeschränkt Energie – die Sonnenhaus ohne Bauteilaktivierung
jährliche Einstrahlung ist auch in Österreich sogar im
Winter ein Mehrfaches höher als unser Energiever-
brauch für Heizung und Warmwasser.
• Die Sonne verursacht kein CO2 und schickt keine
Rechnung und das noch für mehrere Milliarden
Jahre. 2
Nutzen für die Umwelt
1
Ein Sonnenhaus
… liefert einen entscheidenden Beitrag zur österreichi-
schen Energiestrategie und positiven Leistungsbilanz,
da weniger fossile Energien importiert werden müs- 3 4
sen
… minimiert die CO2-Emissionen und hilft dabei mit, die
Klimaziele zu erreichen.
… schont die Energieressourcen nicht-erneuerbarer
Energieträger
… macht damit unabhängiger von Atomstrom.
Quelle: Initiative Sonnenhaus Österreich
1. Gute Wärmedämmung durch Wandkonstrukion aus
Ziegel oder anderen Baustoffen
2. Solarwärmeanlage nach Süden ausgerichtet
und steil aufgestellt
3. Großer Pufferspeicher
4. Biomasse-Nachheizung im Wohnraum oder Keller
7
2
Energieeffiziente Gebäude
Seit 2002 gibt es Richtlinien der EU zur Gesamtenergieeffizienz
von Gebäuden. Im Anhang 1 der Richtlinie 2010/31/EU ist ein
(Mindest-)Rahmen für die zu bestimmende Gesamtenergie
effizienz festgelegt.
Neben Anforderungen an die thermische Gebäudehülle Nationaler Plan,
und an die Innenbauteile (z.B. Wärmekapazität, Wärme-
dämmung, Wärmebrücken, …) sind für die Gesamt
Energiekennzahlen
energieeffizienz viele weitere Faktoren sehr wichtig. Dazu
Berechnungen zur Kostenoptimalität1) zeigen, dass ein
heißt es auch in den Erwägungsgründen zur Richtlinie:
Kostenoptimum der Wärmedämmung durch die gegen-
wärtigen Anforderungen erreicht ist und eine wesent-
Die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden sollte nach
liche Verschärfung der Anforderungen an den
einer Methode berechnet werden, die national und regi-
Heizwärmebedarf (HWB) allein, ohne Betrachtung der
onal differenziert werden kann. Dabei sollten zusätzlich
Gesamtenergieeffizienz, zu einem Anstieg der Bau- und
zu den Wärmeeigenschaften auch andere Faktoren von
Lebenszykluskosten von Gebäuden führen würde.
wachsender Bedeutung einbezogen werden, z.B.
• Heizungssysteme und Klimaanlagen,
Der Nationale Plan definiert daher die Energieeffizienz
• Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen,
eines Gebäudes neben der bereits etablierten Energie-
• passive Heiz- und Kühlelemente,
kennzahlen Heizwärmebedarf (HWB) und Endenergie-
• Sonnenschutz,
bedarf (EEB), zusätzlich durch den Gesamtenergieeffizi-
• Raumluftqualität,
enzfaktor (fGEE). Dadurch wird die Wahl des Energieträgers
• angemessene natürliche Beleuchtung und
mit den Umweltauswirkungen durch den Gebäudebe-
• Konstruktionsart des Gebäudes.
trieb als maßgebliche Größe mit einbezogen.
Bei der Methode zur Berechnung der Energieeffizienz
Die im Nationalen Plan angeführten Mindeststandards
sollte nicht nur die Heizperiode eines Jahres, sondern
gehen also von der alleinigen Anforderung an den Heiz-
die jährliche Gesamtenergieeffizienz eines Gebäudes
wärmebedarf (HWB) weg und führen erweiternd den
zugrunde gelegt werden. Die Methode sollte die gel-
Gesamtenergieeffizienzfaktor (fGEE) ein (dualer Weg), der
tenden europäischen Normen berücksichtigen.
Spielraum für den Heizwärmebedarf (HWB) innerhalb
gewisser Grenzen zulässt. Zusätzlich enthält der
Im Artikel 2 der Begriffsbestimmungen Nationale Plan Anforderungen an den zulässigen
der Richtlinie aus 20101) heißt es: Primärenergiebedarf und die zulässigen Kohlendioxide-
missionen.
2. „Niedrigstenergiegebäude“ ein Gebäude, das eine sehr
hohe, nach Anhang 1 bestimmte Gesamtenergieeffizienz
aufweist. Der … sehr geringe Energiebedarf sollte zu einem
ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren
Quellen – einschließlich Energie aus erneuerbaren Quellen,
die am Standort oder in der Nähe erzeugt wird – gedeckt
werden;
1) Endbericht Studie zur Analyse der österreichischen Anforderungen an die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden in Bezug auf das kostenoptimale
Niveau, Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Thomas Bednar, Dipl.-Ing. Maximilian Neusser, Dipl.-Ing. BM Christoph Deseyve, E 206 - Institut für Hoch-
bau und Technologie, Forschungsbereich für Bauphysik und Schallschutz, Technische Universität Wien, Juni 2013
8
Eine sehr wichtige Kenngröße
ist der Endenergiebedarf (EEB)
EndEnergieBedarf
EEB = HWB + WWWB + HTEB + HHSB
HWB = Heizwärmebedarf
WWWB = Warmwasserwärmebedarf
HTEB = Heiztechnik-Energiebedarf
Die EU-Gebäuderichtlinie gibt ab 2021 als HHSB = Haushaltsstrombedarf
Neubau-Standard Niedrigstenergie-Niveau vor. (Betriebsstrombedarf bei NWG)
Das Sonnenhaus-Konzept ist durch den Einsatz
massiver und ökologischer Baustoffe in Verbin- Hinweis: Der Heizwärmebedarf (HWB) hat bei aktuellen Wohn-Gebäuden
in etwa einen Anteil von 20 bis 40 % vom Endenergiebedarf.
dung mit Solarenergie hervorragend geeignet,
diesem hohen Anspruch gerecht zu werden.
LieferEnergieBedarf
LEB = HWB + WWWB + HTEB + HHSB – EEE
Senator h.c. KR BM Ing. Hans-Werner EEE = Endenergieertrag
Frömmel, Bundesinnungsmeister der
Bundesinnung Bau
EndEnergieErtrag
EEE = NWRGE + NSTE + NPVE + NWindE + ...
Bundesinnung Bau
WRG = Wärmerückgewinnung aus
mechanischer Lüftung (mit WRG)
Die Grenzwert-Anforderungen hinsichtlich der Perfor- ST = Solarthermie (ohne Speicherung /
mance („Gesamtenergieeffizienz“) sind, dual erreichbar mit Speicherung vor Ort)
• entweder durch Weg 1: Erfüllung der dynamisch ver- PV = Photovoltaik (ohne Speicherung /
schärften Heizwärmebedarfs (HWB)-Anforderungen mit Speicherung vor Ort)
und Anwendung der Referenzausstattung (für Haus- Wind = Windnutzung (ohne Speicherung /
technik) mit Speicherung vor Ort)
• oder durch Weg 2: Erfüllung der gleichbleibenden
Zu beachten: Es gilt die Abbildung der Realität, d.h. Nutzung auch
HWB-Mindestanforderungen (+ Referenzausstattung außerhalb der „Produktion“ (z.B. durch Speicherung) und keine
der Haustechnik) und Erwirtschaftung von Erträgen theoretische Bilanzrechnung.
(z.B. verbesserter Haustechnik, …) im Ausmaß der
Differenz zu Weg 1 fGEE = LEB / EEB262)
was zu praktisch identen Gesamtenergieeffizienz-Fak- fGEE 1 = Altbau
Der Faktor fGEE hat den großen Vorteil, dass der Faktor unab-
hängig von Konversionsfaktoränderungen ist!
Der Primärenergiebedarf PEB und die Kohlendioxidemissionen
CO2 hingegen nicht.
2) Endenergiebedarf, berechnet mit den Anforderungen aus 2007
9
3
Energiekonzepte der Zukunft
in Wohngebäuden
Der Wärmebedarf von Gebäuden nimmt 47 % des europäischen Endenergie
bedarfs in Anspruch, mehr als die Hälfte davon werden fossil erzeugt1).
Für Österreich sieht die Statistik praktisch gleich aus. Daher ist in Mitteleuropa der
Gebäudesektor ein wichtiger Ansatzpunkt für umweltrelevante Maßnahmen.
Das Sonnenhaus-Konzept setzt auf große Solarthermie- Der solare Deckungsgrad ist eine wichtige Auslegungs-
Anlagen mit entsprechendem Speicher. Vergleichsrech- größe von Solaranlagen. Meist wird eine gewisse De-
nungen zeigen, dass aufgrund der großen Solaranlage ckung – beispielsweise vom Bauherrn – vorgegeben. Mit
der Primärenergiebedarf eines Sonnenhauses vergleich- Hilfe von Klimadaten, Gegebenheiten des Standorts und
bar mit jenem von Passivhäusern ist oder sogar besser Gebäudes, Orientierung sowie zu deckenden Wärmebe-
sein kann. Die Idee des Sonnenhauses ist es, den über- darfs für Heizung und Warmwasser, wird dann die not-
wiegenden Teil des Wärmebedarfs – für Warmwasser wendige Kollektorfläche und der dazugehörige Puffer-
und Heizung – mit einer thermischen Solaranlage zu speicher bestimmt. Die notwendige Fläche kann, je
decken. Restflächen auf Dach und/oder Fassade kön- nach verwendeter Kollektortechnologie, variieren. Am
nen für Photovoltaik-Anlagen genutzt werden, um den häufigsten werden Flachkollektoren eingesetzt, die in
Primärenergiebedarf noch weiter zu senken. verschiedenen Dimensionen und Ausführungen am
Markt verfügbar sind. Sie zeichnen sich durch ein gün-
klimaaktiv, die Umweltinitiative des Umweltministeriums, stiges Preis-Leistungsverhältnis aus und sind seit mehr
verlangt für eine Gebäudezertifizierung einen maximalen als 20 Jahren erprobt. Vakuumröhren-Kollektoren brau-
Heizwärmebedarf im Einfamilienhaus von 35 kWh/ chen aufgrund geringerer Wärmeverluste weniger Flä-
m²BGFa und mindestens 50 % solare Deckung des che bei gleicher Leistung. Allerdings sind sie meist teurer
Warmwasser- und Heizwärmebedarfs. Für eine Gold- und die Integration in ein geneigtes Dach oder in die
bzw. Silberdeklaration müssen zusätzliche Kriterien, wie Fassade ist schwieriger.
Primärenergiebedarf und niedrigerer Heizwärmebedarf,
erfüllt werden.2) Mehr Unabhängigkeit – Energie-Autarkie
Solarer Deckungsgrad Autarkie ist ein in verschiedensten Zusammenhängen
für Heizung & Warmwasser derzeit oft verwendeter Begriff. Insbesondere in Verbin-
dung mit Photovoltaik, aber teilweise auch im Wärmebe-
Für die Größe des solaren Deckungsgrades gibt es meh- reich wird gerne von Autarkie gesprochen. Der Begriff
rere Definitionen. Die gebräuchlichste Definition, die kommt aus dem altgriechischen autárkeia und bedeutet
auch Simulationsprogramme wie T*Sol und Polysun ver- „Unabhängigkeit von äußeren Dingen“. Gemeint ist im
wenden, lautet: Energiebereich die vollständige Unabhängigkeit eines
Hauses/Gebäudeverbandes/Landstriches von externen
solare Deckungsgrad =
QSolar Energieversorgern. Dies impliziert, dass der gesamte En-
QSolar + Qkonv. Wärmeerzeuger ergiebedarf lokal erzeugt und verbraucht werden muss.
QSolar jährlicher Wärmeertrag des Solarsystems3) Autarkie kann bei den in Mitteleuropa vorherrschenden
Qkonv. WE jährlicher Wärmeertrag des konventionellen Klimabedingungen ausschließlich mit großen (Saison-)
Wärmeerzeugers4)
Speichern – sowohl thermisch wie auch elektrisch – er-
reicht werden. Mit den derzeit verfügbaren Technologien
kann das nur mit großem finanziellem Aufwand erreicht
1) 2011, IEA Statistics
2) Die genauen Kriterientexte finden sich in der von „klimaaktiv – Bauen und Sanieren“ online gestellten Katalogversion 5.1 vom Januar 2014.
3) gemessen auf der Sekundärseite des Solarkreislaufes, [kWh]
4) gemessen zwischen konventionellem Wärmeerzeuger und Energiespeicher, [kWh]
10Quelle: www.urmann-architekten.at
werden, wobei die Lebensdauer der Speicherkompo-
nenten, insbesondere bei elektrischen Speichern, noch
nicht ausreichend bekannt ist. Allerdings wird sowohl an Energieeffizienz ist bei der Planung sowie beim
elektrischen, als auch thermischen Saisonspeichern Bau eines Massivhauses gefragt wie nie.
intensiv geforscht. Das Konzept des Sonnenhauses unternimmt hier
den nötigen Schritt in die nachhaltige und
Sonnenhäuser sind im Basiskonzept selten autark, weil energiekostensparende Richtung im Wohnbau.
sie nach wie vor am Stromnetz angeschlossen sind. Wird
zusätzlich zu der großen Solarthermie-Anlage ein Photo-
voltaiksystem inklusive Stromspeicher eingesetzt, kann Dipl.Ing. Anton Rieder
aber eine weitreichende Unabhängigkeit vom Energie- Innungsmeister BAU in der WKO Tirol
versorger erreicht werden.
Konzepte,
Gebäudekriterien
Das Sonnenhaus-Konzept (Niedrig- oder Niedrigstener-
Für den privaten und den gewerblichen Bauherrn spie- gie-Gebäude) besteht darin, solarthermische Gewinne
len neben der Wohn- und Nutzqualität eines Hauses (Energie-Erträge) für das Haus (Heizung und Warmwas-
bzw. Gebäudes vor allem die Kosten eine zentrale Rolle ser) zu nutzen. Beträgt nun z.B. der Heizwärmebedarf
– zu beachten sind sowohl die Errichtungskosten, die 40 kWh/m2a und der Warmwasserwärmebedarf 20 kWh/
laufenden Betriebskosten und auch die Werterhaltung m2a, so wird durch den Ertrag der Solaranlage der Be-
des Gebäudes. Die laufenden Betriebskosten beinhalten darf für das Restheizsystem auf mind. 50 % reduziert. In
die Kosten für Beheizung, Kühlung, Warmwasser, diesem Fall für beide Bedarfe (mit unterschiedlicher De-
Klimatisierung / Sommertauglichkeit, Lüftung, Beleuch- ckung über das Jahr) auf in Summe 30 kWh/m2a. Die
tung, Hilfsenergie etc. und natürlich auch Kosten für Energiebedarfe für Pumpen und Steuerung sind zu be-
Reinigung, Wartung und Erneuerung der eingesetzten rücksichtigen, d.h. diese erhöhen den Endenergiebedarf
Technik und Steuerungen. (EEB). Höhere Deckungsgrade führen bei einem Son-
nenhauskonzept noch zu weiteren Reduktionen, im
Gebäudekonzepte und Haustechnik Prinzip bis zur möglichen Selbstversorgung für Heizung
und Warmwasser. Damit sind extrem niedrige Primäre-
Nun gibt es verschiedene Ansätze und Möglichkeiten nergiebedarfe oder Kohlendioxidemissionen im Gebäu-
Maßnahmen bei der Haustechnik, beim Energieträger debereich möglich.
oder auch darüber hinaus umzusetzen.
Beide Konzepte führen jedenfalls bei korrekter Ausfüh-
Das zuluftbeheizbare Niedrigstenergiegebäude setzt bei rung und im Betrieb zu einem End-Energie-Ertrag und
den Lüftungswärmeverlusten (22 kWh/m2a) an und kann damit zu einer mehr oder minder hohen Reduktion des
mit einer korrekt arbeitenden und ausgeführten Anlage Endenergiebedarfs und zur Erfüllung des „Nationalen
z.B. 80 % (ca. 17,5 kWh/m2a) dieser Lüftungswärmever- Plans“. Viele weitere Konzepte, die ihre Schwerpunkte in
luste rückgewinnen. Die Energiebedarfe für Ventilatoren der Hülle, in der Haustechnik oder im eingesetzten
und Steuerung sind allerdings zu berücksichtigen, d.h. Energieträger haben oder in Kombinationen davon, sind
diese erhöhen den Endenergiebedarf (EEB). möglich.
11Bewertungskriterien
Der klimaaktiv Gebäudestandard zeichnet Gebäude aus, die
höchste energetische und ökologische Standards mit pro
fessioneller Ausführung verbinden.
A PLANUNG UND AUSFÜHRUNG
Bei der Planung und Ausführung sind der Standort und die
Betrachtung der Lebenszykluskosten ebenso wichtig wie die
Luftdichtheit und die Reduktion von Wärmebrücken sowie
die Berücksichtigung von Messeinrichtungen für die
klimaaktiv –
Erfassung der Energieverbräuche.
die Klimaschutzinitiative des BMLFUW
B ENERGIE UND VERSORGUNG
klimaaktiv ist die Initiative des BMLFUW für aktiven
Ein deutlich geringerer Energieverbrauch und weniger
Klimaschutz und Teil der Österreichischen Klimastrate-
CO2-Emissionen als in Standardbauten ist für das Erreichen
gie. Das zentrale Ziel von klimaaktiv ist die Markteinfüh-
von hochwertiger klimaaktiv Qualität maßgeblich. Der
rung und rasche Verbreitung klimafreundlicher Techno-
rechnerische Nachweis kann alternativ nach OIB1) oder
logien und Dienstleistungen. In den vier Themenbereichen
nach PHPP2) erfolgen.
Bauen und Sanieren, Energiesparen, erneuerbare Ener-
gien und Mobilität werden neue Lösungen verständlich
C BAUSTOFFE UND KONSTRUKTION
gemacht, Qualitätsstandards gesetzt, Wissen und Kom-
Besonders klimaschädliche Baustoffe werden ausge
petenz der AkteurInnen gestärkt und Unternehmen, Ge-
schlossen, die Verwendung umweltschonender Materialien
meinden und Haushalte beraten.
wird belohnt.
Gebäude, die nach den klimaaktiv Vorgaben errichtet
D KOMFORT UND RAUMLUFTQUALITÄT werden, zeichnen sich nicht nur durch niedrigen Energie
Sommertauglichkeit und die Verwendung emissionsarmer verbrauch und Verwendung von erneuerbaren Energien
Baustoffe im Innenausbau sorgen für ein angenehmes aus: Optimale Dämmung, der Einbau von Frischluftan
Raumklima und gute Raumluftqualität. Das Vorhandensein lagen und höchste Ansprüche bei der Raumluftqualität,
einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung wird sowie die richtige Wahl der Baustoffe sorgen für eine an-
belohnt. genehme Atmosphäre und steigern das Wohlbefinden
der Menschen, die sich in den Gebäuden aufhalten. Der
A Kundennutzen liegt aber auch in der Wirtschaftlichkeit
D
120 130 der Gebäude, die sich zB unter anderem auch durch die
C Verwendung von Solarenergie und Biomasse ergeben
150 Verteilung der Punkte können. Die dargestellten Einsparungen können gerade
Wohngebäude Neubau
in großvolumigen Gebäuden schon heute wirtschaftlich
B
600 erreicht werden und die Mehrkosten gegenüber „üb-
lichen“ Neubauten sind geringer als oft angenommen.
klimaaktiv Infobox: Der klimaaktiv Gebäudestandard
Energieeffizienter Neubau und eine qualitativ hochwer-
• Alle Informationen zum Thema Bauen & Sanieren nach tige Sanierung sind der Schlüssel für langfristig wirk-
klimaaktiv Standard finden Sie auf www.klimaaktiv.at/ samen Klimaschutz – klimaaktiv will aber mehr als nur
bauen-sanieren Energieeffizienz. Mit dem klimaaktiv Gebäudestandard
• Die umfassende Beispielsammlung gibt es in der klima werden daher auch die Planungs- und Ausführungs
aktiv Gebäudedatenbank: www.klimaaktiv-gebaut.at qualität, die Qualität der Baustoffe und der Konstruktion
• Mehr Informationen zur klimaaktiv Gebäudedeklaration sowie zentrale Aspekte zu Komfort und Raumluftqualität
finden Sie unter www.klimaaktiv.at/bauen-sanieren/ von neutraler Seite beurteilt und bewertet.
gebaeudedeklaration/gebaeudedeklaration.html Die klimaaktiv Basiskriterien bilden den kompakten Ein-
• klimaaktiv Wohngebäude können kostenlos auf Plattform stieg zum klimaaktiv Gebäude und sind für sämtliche
www.baubook.at deklariert werden Gebäudekategorien anwendbar. Alle Kriterienkataloge
sind nach einem 1000-Punkte-System aufgebaut, an-
hand dessen die Gebäude bewertet und verglichen wer-
1) OIB: Richtlinie zur Energieeinsparung und Wärmeschutz des
Österreichischen Institut für Bautechnik
2) PHPP: Passivhausprojektierungspaket
12Quelle: Ewald Kulmer / MWH Steiermark
85 bis 90 % 90 bis 92,5 %
80 bis 85 % 92,5 bis 95 %
75 bis 80 % 95 bis 97,5 %
70 bis 75 % 97,5 bis 100 %
90˚
80˚
70˚
Neigung
60˚
50˚
den können. Auch Sonnenhäuser können nach diesem
Kriterienkatalog bewertet werden. Seit kurzer Zeit werden 40˚
in einer ersten Phase bei Gebäuden mit hohem solaren 30˚
Deckungsgrad2) die HWB-Mindestanforderungen er-
20˚
leichtert. Die Begründung liegt in Vergleichsrechnungen 60˚ 50˚ 40˚ 30˚ 20˚ 10˚ 0˚ 10˚ 20˚ 30˚ 40˚ 50˚ 60˚
>
bezüglich Gleichwertigkeit hinsichtlich der Energiekenn- Orientierung (Azimut)
größe Primärenergiebedarf (PEBe,ne) und CO2-Emissi- Abbildung 1: Einfluss von Neigung und Orientierung auf den
onen, bei einem Haus mit höherem Heizwärmebedarf Solarertrag. Ist beispielsweise die Solaranlage nach Süden
HWB und Solarthermie in der Haustechnik als End ausgerichtet und hat eine Neigung zwischen 40° und 90°
energieertrag gegenüber einem Haus mit geringerem beträgt der Solarertrag zwischen 90 % und 100 % des
maximal möglichen Ertrags3)
HWB ohne Solarthermie. Ein Haus mit höherem HWB ist
gleichwertig oder teilweise besser im Vergleich zu einem
Haus mit geringem HWB bezüglich Primärenergiebedarf Vor allem im Neubau sollte die Solaranlage möglichst ins
PEBe,ne und CO2-Emissionen (bei Biomasse-Pelletheizung Dach oder die Fassade integriert werden, da die Indach-
oder Gasheizung in der Haustechnik): Montage zu einem kompakteren Flächendesign führt.
• HWB 10 kWh/m2BGFa, ohne Solarthermie Bei einer thermischen Anlage entsteht zusätzlich der
• HWB 35 kWh/m2BGFa + Solarthermieanlage mit Vorteil der geringeren Wärmeverluste.
min. 50 % solarer Deckung Ist aus bestimmten Gründen eine Aufdach-Montage un-
vermeidlich, sollte auf möglichst geringe Aufbauhöhe
geachtet werden, um störenden Schattenwurf vernach-
Architektonische Einbindung lässigbar zu halten. Eine Aufständerung auf oder ein
der Solarflächen Ausdrehen aus geneigten Flächen sollte vermieden wer-
den. Es stört die Gebäudeästhetik und bringt kaum eine
Die Einbindung von solaren Flächen – egal ob Solarther- Erhöhung des Solarertrages (vgl. Abbildung 1).
mie oder Photovoltaik – in ein Gebäude ist ein wichtiger
Aspekt der Planung, da die Anlagen auf keinen Fall Da die Formgebung von Solaranlagen immer flexibler
störend wirken sollen. Sowohl im Bestand bei Sanie- wird, ist es leichter geworden die aktiven Flächen in ein
rungen, als auch beim Neubau sollte die Integration Gebäude zu integrieren. Trotzdem sollte auf folgende
daher gut überlegt werden. Unabhängig von der einge- Gestaltungsgrundsätze Wert gelegt werden:
setzten Solartechnologie gibt es verschiedene Montage- • Indach-Montage und geschlossene Felder (keine
möglichkeiten: Stufen)
• Indach – Integration in die Dachhaut • Richtige Proportion im Vergleich zur Gesamtfläche
• Aufdach – Befestigung oberhalb der Dachhaut und parallele Flächen bzw. Linien beachten
• Aufständerung – z.B. auf Flachdächern oder im Ge- • Freiaufstellung vermeiden, besser untergeordnete
lände Flächen oder die Fassade nutzen
Freiaufstellung von Kollektoren ist oftmals nicht die • Keine Überkragungen der Kollektorfläche über die
beste Lösung. In einem Großteil der Fälle kann jede Gebäudehülle
Solaranlage auf Fassade und/oder Dach des Gebäudes In der Sanierung ist gegebenenfalls auf Denkmalschutz
untergebracht werden. Dadurch werden zu große zu achten. Verkürzt gesagt dürfen in diesem Fall nur
Leitungslängen vermieden, welche insbesondere bei schwer einsehbare Flächen genutzt werden und die
thermischen Anlagen zu erhöhten Verlusten führen und Solarflächen müssen in einem untergeordneten Verhält-
die Wirtschaftlichkeit der Anlage durch teure Unterkon- nis zu Objekt und Umgebung stehen. Mehr Details dazu
struktion nicht beeinträchtigt. beim Bundesdenkmalamt (www.bda.at).
1) mind. 50 % Deckungsgrad für Raumwärme und Warmwasser,
siehe http://www.klimaaktiv.at/bauen-sanieren/gebaeudedeklaration/kriterienkatalog.html, „Kriterienliste_WohngebäudeNeubau_V_5.1.xls“
3) Quelle: http://www.sonnenhaus-institut.de
134
Energiekonzepte der Zukunft
in Wohngebäuden
Die Gebäudehülle Ursachen für die Druckdifferenzen zwischen der Innen-
seite und der Außenseite der thermischen Hülle und der
Anforderungen an die Gebäudehülle sind statischer und daraus resultierenden Luftströmung sind Windeinflüsse
bauphysikalischer Natur (Brandschutz, Feuchtschutz, (Winddruck und Windsog), Temperaturunterschiede
Schallschutz, Wärmeschutz). Darüber hinaus gibt es (Thermik) und auch raumlufttechnische Anlagen (z.B.
weitere Anforderungen wie Wärmespeichervermögen, mechanische Be- und Entlüftungsanlagen).
Regulation Feuchtehaushalt, Schadstofffreiheit, Resi-
stenz gegen Schädlinge, Werterhaltung, Wartungsarmut, Im Prinzip müssen mehrere Forderungen erfüllt sein:
Flexibilität, etc. • Luftdichtheit: Soll verhindern, dass feuchte Innenluft
Diese Eigenschaften sind jeweils auf Dauer gewünscht, durch Fugen in der Konstruktion eindringt und dort
da Hochbauten im EU Raum eine Lebensdauer von bis Feuchteschäden verursacht. Sie ist in der Regel auf
zu 100 Jahren haben sollten. der Warmseite der Gebäudehülle anzubringen.
• Winddichtheit: Vermeidung des Eindringens der
Außenluft in die Wärmedämmschicht und Durchströ-
mung dieser oder auch hinter die Wärmedämm-
Das massive Haus vom Baumeister ist auf Grund schicht, i.d.R. auf der Kaltseite (außen) angeordnet.
des außergewöhnlich hohen Speicherpotentials
gerade für das Sonnenhaus gut geeignet. Die Luftdichtheit von Gebäuden wird gemäß EN13829
Die Sonne schickt keine Rechnung. bzw. ÖNORM EN ISO 9972 (Bestimmung der Luftdurch-
lässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahren) be-
Dipl.Ing. Alexander Pongratz stimmt.
Innungsmeister BAU
in der WKO Steiermark
Wärmebrücken
Wärmebrücken (z.B. ÖNORM B 8110-2) sind Stellen
Der Bau
STEIERMARK erhöhter Wärmedurchlässigkeit der thermischen Gebäu-
dehülle.
Bauphysik
Der sonst gleichförmige Wärmedurchlasswiderstand ver-
Luftdichtheit, Winddichtheit ändert sich signifikant durch:
Ein Mindestmaß an erforderlicher Luftdichtheit eines Ge- • eine vollständige oder teilweise Durchdringung der
bäudes muss jedes neu gebaute oder sanierte Gebäude Gebäudehülle durch Baustoffe mit unterschiedlicher
erfüllen. Die Luftdichtheit stellt ein Qualitätsmerkmal dar Wärmeleitfähigkeit
und ist unter anderem ein Aspekt für die thermische, • eine Änderung der Dicke der Bauteile
hygienische, sowie akustische Behaglichkeit. • eine Größendifferenz zwischen Innen- und Außen
Bei Überschreitung einer bestimmten Luftwechselzahl fläche, wie sie beispielsweise bei Außenwandecken
durch ungeplante Undichtigkeiten kann es zu: (geometrisch) auftritt.
• Energieverlusten (Wärmeverluste)
• Zugerscheinungen Eine Wärmebrücke ist ein Bereich, an dem die Wärme
• Kondensation (Tauwasseranfall) durch den Temperaturunterschied zwischen kalter
• Eindringen von Schadstoffen, sowie Außenluft und warmer Innenraumluft deutlich schneller
• Reduzierung des Schalldämmmaßes von Bauteilen nach außen abfließen kann als beim ungestörten Bau-
kommen. teil. Durch die Absenkung der Oberflächentemperatur
14Auszug OIB Richtlinie 6, Energieeinsparung
und Wärmeschutz, Ausgabe 2011
(OIB-330.6-094/11):
an der raumzugewandten Seite bei kälteren Außenluft-
temperaturen erhöht sich die Gefahr von Tauwasser 12.3 Sommerlicher Überwärmungsschutz
bildung. Die sommerliche Überwärmung von Gebäuden
ist zu vermeiden. Bei Neubau und größerer
Deshalb wirken sich Wärmebrücken nicht nur auf den Renovierung von Wohngebäuden ist die
Wärmeschutz, sondern auch auf den Feuchteschutz ÖNORM B 8110-3 einzuhalten.
aus. Es können Schäden verschiedener Art auftreten:
• Schimmelpilzbildung
• Frostschäden • Schwere Bauweisen mit hohen speicherfähigen Mas-
• Korrosion sen führen zu kleineren Tagesschwankung der Raum-
temperatur. Im Vergleich zu leichten Bauweisen erge-
Sommertauglichkeit ben sich damit deutlich niedrigere Temperaturspitzen
Bei Gebäudestandorten in unseren Breiten ist es mög- im Raum.
lich, Gebäude so zu planen und zu bauen, dass der • Die Möglichkeit, über verschiedene Stockwerks
Komfort auch während hochsommerlicher Hitzeperio- ebenen zu lüften, verbessert das sommerliche Raum-
den ohne zusätzlichen Energieaufwand gewährleistet verhalten deutlich.
ist. Räume in solchen Gebäuden zeichnen sich dadurch • Der Wärmedämm-Standard (Niedrigenergiehaus,
aus, dass sie auch während extrem heißer Witterungs Niedrigstenergiehaus) der Außenbauteile hat für das
perioden nicht zur Überwärmung neigen, sofern die Sommerverhalten nur untergeordnete Bedeutung.
Sonnenschutzeinrichtungen zweckentsprechend ver- • Generell erweist sich der Fall des Dachbodenausbaus
wendet und sinnvolle Lüftungsstrategien angewendet mit Dachflächenfenstern in Hinblick auf das Erreichen
werden. Es ist sogar möglich eine prognostizierte „Klima- der Sommertauglichkeit als wesentlich kritischer als
erwärmung“ einzuplanen und die Erfüllung der Anforde- ein „normaler“ Raum mit vertikalen Fenstern.
rungen nach B 8110-3 (2012) bei z.B. in der Klasse „A“
(gut sommertauglich) gegenüber der Klasse B (sommer-
tauglich) um 1,5 K erhöhten Außen-Temperaturverlauf
zu berücksichtigen. In der Klasse „A+“ (sehr gut som- Das Konzept des Sonnenhauses harmoniert
mertauglich) müssen die Anforderungen bei einem um ausgezeichnet mit massiven Baustoffen wie
3 K erhöhten Außen-Temperaturverlauf erfüllt werden. Ziegel oder Beton. Diese tragen aufgrund ihrer
hervorragenden Speichermassen erheblich zu
Beispielsweise zu beachten: einem angenehmen Wohnklima bei.
• Die Überwärmungsneigung wird wesentlich durch Die kompakte Bauweise und die Verwendung
den Wärmeeintrag aufgrund der Sonneneinstrahlung biologischer Baustoffe gewährleisten somit ein
beeinflusst. Fenstergröße und Fensterorientierung klimabewusstes Bauen und Wohnen. Daher
unterstützt die Landesinnung Bau OÖ gerne die
sind damit wichtige Parameter für das Sommerver
Sonnenhaus–Initiative.
halten von Räumen.
• Dominierend wirkt sich die Wahl der Verschattungs-
Ing. Norbert Hartl, MSc. MBA
einrichtung auf den sommerlichen Verlauf der Raum- Landesinnungsmeister Bau OÖ
temperatur aus. Äußere Einflüsse (z.B. Wind) sind für
die Funktion der Verschattungseinrichtung zu be
achten.
154 Quelle: AEE INTEC Quelle: www.pink.co.at
Die Auslegung von höhere Raumtemperatur, steigt der Heizwärmebedarf
um rund 6 %. Bei einer Raumtemperatur von 22°C ist
Wohngebäuden mit hoher der Wärmebedarf also rund 10 % höher, als bei 20°C.
Solarer Deckung
Der Warmwasserwärmebedarf wird im Energieausweis
Bei der Planung von Gebäuden mit hoher solarer pauschal mit 12,8 kWh/m²a angenommen. Auch hier
Deckung müssen einige Faktoren und Parameter mit zeigt die Erfahrung, dass das eher die untere Grenze des
einbezogen werden, damit auch in der Praxis die pro- tatsächlichen Bedarfs ist. Eine in der Solarthermie-Bran-
gnostizierten Werte erreicht werden können. Die wich- che übliche Schätzung für den Warmwasserbedarf von
tigsten Einflussgrößen werden in den folgenden Kapiteln Einfamilienhäusern ist 50 Liter bei 50°C pro Person und
aufgezeigt und erklärt. Tag. Dies entspricht bei 4 Personen einem Jahresbedarf
von ca. 3500 kWh/a. Im Gegensatz dazu prognostiziert
Voraussetzungen der Energieausweis 2300 kWh/a bei einem Gebäude
durchschnittlicher Größe (180 m²) und 3070 kWh/a bei
Ist ein Bauplatz gefunden, sind Standortklima, Schatten- großen Gebäuden mit 240 m².
wurf durch Objekte in der Umgebung (Bäume, Ge
bäude, ...), sowie mögliche Orientierungen des ge- Da die Solarthermie-Anlage verlässlich Wärme liefern
planten Gebäudes zu erfassen. All diese Aspekte kann, besteht auch die Möglichkeit einen Geschirr
müssen nicht nur in die architektonische Gestaltung des spüler, eine Waschmaschine oder einen Wäschetrock-
Gebäudes einfließen, sondern beeinflussen auch den ner direkt an die Warmwasserleitung anzuschließen.
möglichen Einsatz von solaren Technologien und deren Dies führt insbesondere im Sommer und in den Über-
Platzierung am Gebäude. gangszeiten zu deutlich geringerem Strombedarf.
Der erste Schritt ist eine erste, architektonische Planung Fazit: Je besser der tatsächliche gesamte Wärmebedarf
des Hauses. Sind die Geometrie und Ausrichtung des bekannt ist, desto leichter, präziser und vor allem näher
Gebäudes, sowie die geplanten Wandaufbauten be- an der Realität wird die Dimensionierung der Solaranlage.
kannt, kann eine erste Abschätzung des Heizwärmebe-
darfs des Gebäudes gemacht werden. Die Planung des Gebäudes und der Solaranlage ist als
Prozess zu sehen. Kann mit den verfügbaren Flächen
Heizwärmebedarf, Warmwasser der gewünschte solare Deckungsgrad – unter Einbe
ziehung aller oben erwähnten Faktoren – nicht erreicht
Je genauer der gesamte Wärmebedarf des Hauses be- werden, muss die Gebäudehülle verbessert werden und/
kannt ist, desto leichter fällt die korrekte Dimensionie- oder durch Umplanung des Daches oder der Fassade
rung des Heizsystems. Der Heizwärmebedarf wird mehr solar nutzbare Fläche gewonnen werden. Nach
üblicherweise mit dem Energieausweis, der auf öster jeder größeren Änderung muss der Heizwärmebedarf
reichischen Normen und Baugesetzen beruht, voraus- des Gebäudes neu bestimmt und die Solaranlage neu
berechnet. Per Definition wird eine Raumtemperatur von dimensioniert werden.
20°C für die Berechnung angenommen. Durch umfang-
reiche Messdaten aus Monitoring-Projekten der letzten Die Solaranlage
20 Jahre ist belegt, dass die durchschnittliche Raum-
temperatur in Wohngebäuden und Wohnungen laufend Optimal für Solarthermie sind Orte mit hoher Einstrah-
gestiegen ist und derzeit bei 22°C – 23°C liegt. Pro Grad lung und möglichst geringer Verschattung der solar
16aktiven Flächen. Die höchsten Erträge sind bei südlicher
Orientierung zu erwarten, wobei eine Auslenkung von
HWB10 - klimaaktiv gold
bis zu 40° nach Ost oder West nur einen geringen Ein- HWB27 - klimaaktiv
fluss auf den solaren Ertrag hat (vgl Kap. 2). Im Falle der HWB50 - OIB mindest
Einbindung von Solarthermie in die Heizung ist insbe- 100
sondere der solare Ertrag im Winter von Bedeutung. Da- 90
für ist eine Kollektorneigung von etwa 60° am günstigs- Solarer Deckungsgrad % 80
ten, da so die tiefstehende Sonne bestmöglich genutzt 70
werden kann. 60
50
Die bei hohen solaren Deckungsgraden zwangsläufig 40
großen Kollektorflächen können den reinen Warmwas- 30
serbedarf im Sommer leicht decken. Es kann sogar ein 20
Swimmingpool relativ leicht mit beheizt werden. 10
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Kollektorgröße Solarthermie (m2)
Nichts liegt näher, als das Wärmeangebot der
Abbildung 1: Simulationsergebnisse für den solaren
Sonne zu nutzen und den ständig steigenden
Deckungsgrad für Gebäude mit einem Heizwärmebedarf von
Energierechnungen ein Schnippchen zu
11.500 kWh/a (HWB 50), 6.000 kWh/a (HWB 27) und 2.200
schlagen. Kompetent installiert, rechnet sich das
kWh/a (HWB 10), 220 m² BGF, Warmwasserbedarf von 200
Solarwärmesystem nach kurzer Zeit. Und
Liter pro Tag (bei 50°C) und 150 Liter Pufferspeicher pro m²
zusätzlich werden Umwelt und Klima geschützt!
Kollektorfläche. Klima GRAZ und 45° Kollektorneigung1)
KommR Ing. Michael Mattes
Bundesinnungsmeister Sanitär-,
Heizungs- und Lüftunhgstechnik
Bei der Simulation wurden 150 Liter pro m²-
Kollektorfläche angenommen.
Wird das gleiche Haus in Wien errichtet – wo die solare
Einstrahlung im Winter bis zu 30 % geringer ist – benö-
Um ein Gefühl für Kollektorflächen bei definierter sola- tigt das Haus nach Neubaustandard nun ca. 50 m²
rer Deckung zu bekommen, sei auf Abbildung 1 ver- Kollektorfläche und das Niedrigstenergiehaus ca. 25
wiesen. Dargestellt sind zwei gleich große Gebäude in m². Aus diesem Vergleich ergeben sich zwei wichtige
den Kategorien Neubaustandard nach OIB und Silber Resultate:
nach klimaaktiv-Standard, der Heizwärmebedarf wur-
de mit Energieausweis bestimmt. Werden beispielswei- 1. Das Klima am Standort hat einen wesentlichen Ein-
se 60 % solare Deckung geplant, muss bei einem Nied- fluss auf die Dimensionierung der Solaranlage. Alle
rigstenergiehaus mit rund 18 m² (grüne Linie) und bei Berechnungen müssen also standortspezifisch aus-
einem Standard-Neubau mit ca. 35 m² Kollektorfläche geführt werden.
(graue Linie) gerechnet werden. Die Pufferspeicher- 2. Je besser die Gebäudehülle desto geringer ist der
Dimensionierung wird bei Solarhäusern mit 100 – 200 (absolute) Einfluss des Standortes.
Liter pro m²-Kollektorfläche empfohlen.
1) Becke, W., Ploss, M., Ruepp, D., Selvička, E. (2014): „Hocheffiziente Wohngebäude mit geringstem Primärenergieeinsatz“
im Auftrag von BMVIT und BMWFW
174
kollektoren interessant, weil die Anzahl der hydrau-
Abschätzung des Warmwasserbedarfs in Einfamilienhäusern
lischen Verbindungen auf ein Minimum reduziert wird.
Warmwasserbedarf Temperaturniveau
[Liter] [°C] Speicher
Geschirrspülen
pro Person & Tag 12 - 15 50 Das Erreichen hoher solarer Deckungsgrade verlangt
Händewaschen 2-4 50 den Einsatz von großen thermischen Speichern, die den
Kopfwäsche 8 - 11 50 Ertrag aus einstrahlungsreichen Zeiten in sonnenärmere
Perioden verschieben können. Auf dem Markt sind ver-
Duschen 23 – 45 50
schiedene Konzepte wie z.B. Pufferspeicher mit Wasser,
Wannenbad –
Normalwanne 90 – 135 50 Erdspeicher und Bauteilaktivierung verfügbar.
Das Sonnenhaus-Konzept konzentriert sich auf die klas-
Wannenbad -
Großwannen 188 - 300 50 sischen Wasserspeicher und auf die Bauteilaktivierung.
Mittl. Warmwasserbedarf
pro Person & Tag 50 50 Pufferspeicher
Unter „Pufferspeicher“ wird üblicherweise ein großer
Speicher gefüllt mit Heizungswasser verstanden. Hei-
zungswasser – oder aufbereitetes Wasser – ist entkalktes
und gefiltertes Wasser, das weitgehend frei von korro-
Die solaren Energiekonzepte für siven Inhaltsstoffen ist. Wasser hat eine sehr hohe
Heizung und Warmwasser Wärmespeicherfähigkeit (phys.: Wärmekapazität), ist
ungiftig und daher gut in Wohngebäuden einsetzbar.
Neben der korrekten Auslegung der Kollektorfläche und Heizungsanlagen werden üblicherweise mit einem
der dazu passenden Speichergröße ist auch zu entschei- Druck von 1-2 bar beaufschlagt, wodurch im Temperatur
den, welche Speicherkonzepte, welche Wärmeverteilung bereich von 10 °C bis 95 °C das Volumen des Heizungs-
und Nachheizung gewählt werden. Erst wenn das fest- wassers nahezu konstant bleibt. Die Volumenschwan-
steht, kann das Gesamtkonzept erstellt, geplant und op-
timiert werden.
Kollektoren Ein gut geplantes und fachgerecht ausgeführtes
Heizsystem mit Sonnenenergienutzung schont
Für hohe solare Deckungsgrade können Flach- oder nicht nur die Umwelt, sondern auch Ihre
Vakuumröhrenkollektoren eingesetzt werden. Beide Geldbörse. Ihr regionaler Installateur verhilft
Kollektortypen sind technologisch sehr ausgereift und Ihnen zu komfortabler Wärme mit geringem
liefern sehr gute Ergebnisse. Vakuumröhrenkollektoren Energieverbrauch.
liefern insbesondere zur kalten Jahreszeit bessere Er
träge, da aufgrund der Vakuumdämmung die Wärme- Alfred Laban
Landesinnungsmeister der
verluste minimiert sind. Sie haben daher einen gerin-
Landesinnung OÖ der Sanitär-,
geren Flächenbedarf als Flachkollektoren. Allerdings Heizungs- und Lüftungstechniker
sind sie auch deutlich teurer. Flachkollektoren gibt es in
vielen verschiedenen Dimensionen. Insbesondere für
Gebäude mit hoher solarer Deckung sind Großflächen-
18kungen werden von entsprechend dimensionierten
Ausdehnungsgefäßen abgefangen. Sonnenhaus mit Bauteilaktivierung
Pufferspeicher sind üblicherweise hoch und schlank mit
einem empfohlenen Höhen-Durchmesser-Verhältnis
von 4:1 bis 2:1. Dies führt zu einer ausgeprägten
Temperaturschichtung und einem günstigen Oberflä- 2
chen-Volumen-Verhältnis. Es wird eine Speicherdäm- 3
mung von mindestens 200 mm empfohlen, da geringere
Wärmeverluste eine höhere Speicherdauer ermöglichen.
1
6
Unbedingt zu vermeiden sind mehrere kleine, statt
einem großen Speicher. Ist es nicht möglich den großen 3
Speicher als Ganzes ins Gebäude einzubringen, können
5
auch Platzschweißungen durchgeführt werden. In die-
sem Fall wird der Speicher in Einzelteilen geliefert und
vor Ort zusammen geschweißt. 7 4 3
Auch Stahlspeicher mit einer Vakuumdämmung sind
am Markt erhältlich und sind auch bereits im Einsatz,
diese haben Vorteile bei sehr hohen Solaren Deckungen
Quelle: Initiative Sonnenhaus Österreich
Üblicherweise werden Stahlspeicher verwendet. Es gibt
allerdings auch Kunststoffspeicher auf dem Markt. Diese 1. Gute Wärmedämmung durch Wandkonstrukion aus
zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus: Ziegel oder anderen Baustoffen
• wenig Eigengewicht 2. Solarwärmeanlage nach Süden ausgerichtet
• lange Haltbarkeit durch keinerlei Korrosion und steil aufgestellt
• keine Störung der Schichtung im Speicher durch die 3. Bauteilaktivierung
Wärmeleitung der Außenwand 4. Kleinerer Pufferspeicher
• flexible Formgestaltung 5. Biomasse-Nachheizung im Wohnraum oder Keller
Ein wesentlicher Nachteil ist die geringere Temperatur- 6. PV Anlage
und Druckbeständigkeit. Kunststoffspeicher sind daher 7. Solar Stromspeicher
gut für drucklose Solarsysteme (z.B. Drain-Back-
Systeme) geeignet.
stiges Speichermedium für solarthermische Wärme dar.
Bauteilaktivierung Um die Speichermasse des Gebäudes zur Verbesserung
Neben der Kollektorfläche, der Anlagenhydraulik und der Energieeffizienz nutzen zu können, ist ein opti-
-regelung sowie den Wärmeabgabesystemen hängt die miertes Zusammenspiel von der Solarthermieanlage,
durch den Einsatz von Solarthermie erreichbare Energie- über die Regelung, bis hin zum Gebäude selbst, erfor-
einsparung stark von der zur Verfügung stehenden derlich. Die Berücksichtigung der Dynamik zwischen
Wärmespeicherkapazität in der Gebäudekonstruktion Bautechnik und Gebäudetechnik stellt eine der wesent-
ab. Insbesondere stellen die massiven Bauteile der tra- lichen Herausforderungen im Zuge der Planung derar-
genden Gebäudestruktur ein geeignetes und kostengün- tiger Gebäude dar.
19Sie können auch lesen
