Sonnenhaus erfolgreich auf dem Prüfstand

Die Experten des Sonnenhaus-Instituts wollen es genau wissen: Erstmals sammeln sie im Rahmen eines langfristig angelegten Mess- und Auswertungsverfahrens über einen Zeitraum von drei Jahren relevante Daten. Von besonderem Interesse für die Experten sind die Temperaturverläufe und Wärmeströme. Wolfgang Hilz, 2. Vorsitzender des Sonnenhaus-Instituts: „Die gewonnenen Erkenntnisse sind für uns von unschätzbarem Wert. Sie zeigen zum einen, welchen Einfluss der Klimastandort sowie die Unterschiede in den einzelnen Wetterjahren auf die Funktionen eines Sonnenhauses haben, zum anderen die Auswirkungen des Nutzerverhaltens der Bewohner.“ Darüber hinaus bieten die Messungen einen tiefen Einblick in die Abläufe und Funktionsfähigkeit der solaren Heizanlage, zum Beispiel wie gut der Speicher schichtet.

Ein Sonnenhaus „lebt“ von der Wintersonne

Essentiell für das Funktionieren einer Sonnenheizung ist das tatsächliche Strahlungsangebot der Sonne in den Wintermonaten. Dies beeinflusst maßgeblich und deutlich mehr als die tatsächlichen Außentemperaturen den Heizwärmebedarf: sei es im Rahmen der passiven Sonnennutzung über die Fenster, insbesondere jedoch den aktiv gewonnenen Solarertrag über die Kollektoren. Die Globalstrahlung ist nicht nur vom geographischen Standort abhängig, sondern variiert von Jahr zu Jahr erheblich. Dies zeigt der Vergleich der beiden Winter 2011/12 und 2012/13: Ersterer bot rund 47 % mehr Sonnenstunden.

In dem vermessenen Einfamilien-Sonnenhaus in Rennigen, bei Stuttgart, wirkte sich dieser Unterschied in den zwei Winterhalbjahren signifikant auf den Nachheizbedarf aus. Mit 940 kg Holz lag dieser um ein Drittel unter dem des darauffolgenden Winters (1360 kg Holz). Praktisch lag die Betriebszeit des Ofens in der Heizperiode 2011/12 bei lediglich zehn Wochen. In dieser Zeit schürten die Bewohner den Ofen dreimal wöchentlich ein. Das Simulationsverfahren zur Berechnung und Planung der Sonnenheizung hatte einen Wert von rund 1360 kg als durchschnittlichen Brennstoffbedarf für dieses Gebäude prognostiziert.

Gebäudedaten

• Fertigstellung: 2009
• Dämmstandard: KfW-Effizienzhaus 40
• Nutzfläche nach EnEV: 312 m², zu beheizende Fläche/Wohnfläche: 180 m²
• Jahresheizwärmebedarf: 8760 kWh/a
• Primärenergiebedarf: 7 kWh/(m² a)
• Kollektorfläche / Neigung: 36 m², 68°
• Speicher: 8400 l, 2-stufige Beladung, internes Frischwassermodul
• Solarer Deckungsgrad: 75 % (projektiert)
• Zusatz-Heizsystem: 30 kW Kachelofen
• Brennstoffbedarf: ca. 2 bis 3 rm Holz/Jahr

Solarer Deckungsgrad von über 70 %

Der solare Deckungsgrad lag in allen drei Messjahren über dem simulierten Wert von 70 %. Dies liegt daran, dass gegenüber dem Normverfahren der Heizwärmebedarf in der Jahressumme geringer und die monatliche Verteilung anders ausfiel. Obwohl die Bewohner des Sonnenhauses in Renningen höhere Raumtemperaturen als im Normverfahren vorgesehen bevorzugen.

Hilz: „Diese Beobachtungen sagen uns, dass ein Sonnenhaus, wenn der Planer den ‚worst case‘ im Auge behält, auch in Wintern mit wenig Sonneneinstrahlung funktioniert, ohne dass die Bewohner ihren Wohnkomfort einbüßen. Bei gewissenhafter und sorgfältiger Nutzung der zur Verfügung stehenden Berechnungs-Werkzeuge steht man mit einem Sonnenhaus auf der sicheren Seite.“

Sorgloser, individueller Wohnkomfort

Bei der Planung, Simulation und Berechnung eines Sonnenhauses ist, neben den oben genannten Unterschieden in den Wetterjahren, das Nutzerverhalten die am wenigsten vorhersehbare Größe. Die Simulationsprogramme gehen hier von einem Mittelwert aus, der beispielsweise für Wohnräume bei 19 bis 20 °C liegt. In dem Renniger Sonnenhaus liegen die Raumtemperaturen mit durchschnittlich 22 bis 24 °C deutlich höher. „Dass es bei uns immer warm ist und wir dennoch bei der Wärmeversorgung weitestgehend autark sind, ist das wichtigste für uns. Darum war die Entscheidung für ein Sonnenhaus genau richtig“, so Sascha Zdrahal, Bauherr und wissenschaftlicher Lehrer für Heizung und Klimatechnik an einer beruflichen Schule. ■

Messdatenauswertung