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Sonnenhaus

Mitglied im Sonnenhaus-Institut e.V.

Wir sind Mitglied im Sonnenhaus-Institut e.V. und bauen für Sie Ihr solar beheiztes Gebäude.


Was ist ein Sonnenhaus?

Und welchen Nutzen bietet es seinen Bewohnern?

Mit einem Haus, das von und mit der Sonne lebt, wird ein alter Menschheitstraum wahr: Die Rückbesinnung auf den Urquell aller Energien auf Erden, bereichert durch die Möglichkeiten der modernen Technik. Schon im antiken Griechenland kannte man das „Sonnenhaus des Sokrates“, das durch seine trapezförmige Öffnung nach Süden im Winter die Sonnenstrahlen bis tief ins Innere ließ, und die Wärme dort für die Nachtstunden in schweren Wänden speicherte. Bei hohem Sonnenstand im Sommer bot das großzügig bemessene Vordach kühlenden Schatten.
Damals gab es noch lange keine Sonnenkollektoren, nicht einmal Fensterglas.

Sonnenhaus Darstellung

Das  Sonnenhaus unserer Tage, ob Wohnhaus oder Funktionsgebäude, ob Neubau oder sanierter Bestand, ist nicht nur gut wärmegedämmt (wie es sich für jedes „Effizienzhaus“ gehört), sondern bedient sich großzügig der zeitgemäßen Mittel solarer Energiegewinnung (aktiv und passiv), um mit letztlich sehr wenig Primärenergie auszukommen.

Sonnenhaus

Die steil nach Süden geneigte, große Solarfläche und der schlanke Wassertank im Gebäude prägen die Architektur. Auch die passive Nutzung der Sonnenenergie mit energieoptimierter Anordnung von Glasflächen ist Teil des Konzepts. Die fluktuierende Solarstrahlung, und die  „Wärmekonkurrenz“ zeitgleich anfallender aktiver und passiver Sonnenenergienutzung gleicht der mehrere Kubikmeter Wasser fassende  Pufferspeicher aus, in dem er solare Überschüsse über mehrere Tage oder sogar Wochen speichert. Sofern neben der Solarthermie noch zusätzliche, der Sonne zugewandte Flächen verfügbar sind, können diese sinnvollerweise zur solaren Stromerzeugung genutzt werden.

 

Auch bei Niedrigenergie-Wohnhäusern macht die Wärmebereitstellung mit 70 bis 80% den Löwenanteil beim Energieverbrauch aus. Deshalb wird im Sonnenhaus der solaren Wärmegewinnung Vorrang eingeräumt. Das Heizkonzept sieht für Heizung und Warmwasser einen Deckungsbeitrag von mindestens 50% mit vor Ort generierter und gespeicherter Solarenergie vor. Sonnenkollektoren, die Solarstrahlung unmittelbar und sehr effizient in Wärme umwandeln, haben sich seit Jahrzehnten für diese Aufgabe bestens bewährt. Da Energieangebot und Nachfrage selten zeitlich zusammenfallen, braucht es als Ausgleich einen Wärmespeicher (Wassertank). Von dort wird die Heizwärme über ein Niedertemperatur-Heizsystem im Haus verteilt und das Warmwasser zum Duschen entnommen. Ein optimiertes System-Management sorgt für eine effiziente „Verwaltung“ und Umwandlung der Solarenergie in Nutzwärme. Solarthermie ist eine bewährte, solide und sehr langlebige Technik.

 

In sonnenarmen Winterzeiten wird der Speicher bei Bedarf über eine redundante Zusatzenergiequelle nachgeheizt. Bei entsprechend dimensionierten Ganzjahres-Solarheizungen könnte man auch von einer „Notheizung“ sprechen.

 

Für die Gesamtenergieeffizienz (Primärenergiebedarf) eines Gebäudes hat die Wahl der eingesetzten Energieträger, so auch für die Zusatzheizung, ein entscheidendes Gewicht. Im „klassischen“ Sonnen-Einfamilienhaus ergänzt ein dosiertes Zuheizen im Winter mit heimischem Holz (= „solarer Langzeitspeicher“) die Sonnenheizung in ökologisch konsequenter Weise, auch im Hinblick auf den doppelt genutzten Pufferspeicher, der ein komfortables Stückholz-Heizen auf Vorrat ermöglicht. Wenn die Solaranlage bis zu zwei Drittel der Wärmeerzeugung übernimmt, kommt man typischerweise mit zwei bis höchstens vier Raummeter Brennholz über den Winter. Noch mehr Komfort bieten Automatik-Kessel (z.B. Pelletheizungen), die vor allem in Mehrfamilienhäusern zweckmäßigen Einsatz finden.

Elektrischer Strom ist zwar ein praktischer und vielseitiger, aber eben auch sehr kostbarer und primärenergiehaltiger Energieträger. Deshalb ist man im Sonnenhaus bestrebt den Stromverbrauch für die Anlagentechnik und den Haushalt zu minimieren. Insbesondere sollte auf strombasierte Wärmeanwendungen nach Möglichkeit ganz verzichtet werden. Selbstverständlich werden deshalb auch Wasch- und Spülmaschine an das Warmwassernetz angeschlossen. Der dann noch im Haushalt und gegebenenfalls für Elektro-Mobilität benötigte Strom kann mit einer zusätzlich installierten Photovoltaikanlage anteilig gedeckt oder kompensiert werden, je nachdem ob der solar erzeugte Strom überwiegend selbst genutzt oder ins Netz eingespeist wird.

Die wichtigsten Komponenten eines Sonnenhauses:

Sonnenhaus

Welchen besondern Nutzen bietet das Sonnenhaus seinen Bewohnern ?

Dass Bau- und Heizkonzepte in der „Champions-League“ der Hocheffizienzhäuser eine erhöhte Investitionsbereitschaft erfordern, überrascht nicht. Langfristige Unabhängigkeit vor Krisen und steigenden Energiepreisen bei dennoch höchstem Wohnkomfort gibt es nicht zum Nulltarif. In wieviel Jahren sich die Mehrinvestition für eine großen Solaranlage auch immer rechnen wird (was kaum vorhersehbar ist), kann eines doch als nahezu zweifelsfrei angenommen werden: die mit der Verteuerung von Energie steigende Rendite des eingesetzten Kapitals. Denn es gibt keinen Grund anzunehmen, dass die weltweit zunehmende  Energienachfrage einerseits und die Rohstoffknappheit andererseits nicht zu einem weiteren Anstieg der Preise für fossile Energieträger führen wird. Auch die Energiewende und der damit verbundene Infrastrukturausbau kosten sehr viel Geld, das größtenteils der Stromverbraucher aufbringen muss.
Das ressourcenschonende Sonnenhaus-Energiekonzept befreit seine Bewohner von Zukunftsbelastungen dieser Art und ermöglicht auf diese Weise eine langfristig angelegte Altersvorsorge.

Wenn sich aber die Energiediskussion nur auf die für das Heizen und aus dem Stromnetz entnommene Energiemenge reduziert, läuft sie eingleisig. Sie ignoriert zugleich wichtige Fragen zur Sinnlichkeit des Wohnens. Und wenn es um die Unmengen an verbauter grauer Energie geht, bleibt sie oft sogar stumm. Wohnhäuser baut man nicht um ausreichend  Montageflächen für Solarmodule zu generieren, einen großen Wassertank aufnehmen oder Rohrleitungen und Lüftungskanäle verlegen zu können. Man baut sie für Menschen und deren Wohnbedürfnisse. Menschen wollen frei atmen, ein gesundes Wohnklima, reichlich Tageslicht, wohlige Wärme im Winter, aber möglichst auch angenehme Kühle im Sommer. Vor allem aber wollen sie als Individuen selbst und frei entscheiden können, was ihnen gerade gut tut und was nicht. Sie wollen also weder von der Technik beherrscht werden, noch ständig Sparzwängen oder anderen Einschränkungen ausgesetzt sein.

„Solares Bauen“ im weiter gefassten Sinn geht also über die bloße Einhaltung von Energiestandards weit hinaus. Es bezieht in dem Wort „Energieverbrauch“ die Ökobilanz der Baustoffe und ihre Auswirkung auf das Wohnklima mit ein. Und mit „Solar“ meint es auch das Bedürfnis der Bewohner nach einem „sonnigen“, wohligen, vielleicht sogar ein wenig archaischen Lebensgefühl:  Wärmende Strahlen von der Sonne, aus Böden und Wänden,  oder von einem sichtbaren, knisternden Feuer im Kachelofen;  komfortable Raumtemperaturen und ausgiebiges Duschen ohne Sparzwang dank solar erwärmtem Wasser, freies Fensterlüften nach Bedarf anstelle mechanisierter Zwangsbeatmung.

 

 

Häufig gestellte Fragen

Hier finden Sie Antworten zu den am meisten gestellten allgemeinen Fragen zum Sonnenhaus.

Sollten Sie keine Antwort zu Ihrer Frage finden, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf !

Sowohl wärmeautarke als auch stromautarke Sonnenhäuser wurden bereits erfolgreich realisiert. Beides zusammen ist grundsätzlich auch möglich, wenn genügend Solarfläche am Grundstück Platz findet. Grundvoraussetzung für Autarkie ist eine konsequente Minimierung des Energieverbrauches. Dies vor allem im Winter, wenn die Solaranlagen nicht immer genügend Energie liefern können, um den Verbrauch zu decken. Deshalb braucht es auch große Wärme- beziehungsweise Stromspeicher. Auch ein günstiger Klimastandort in möglichst nebelfreier Lage  ist eine beachtenswerte Voraussetzung. Um auch den kältesten, sonnenärmsten Winter ohne Komforteinbußen überstehen zu können, muss entweder entsprechend Sicherheit bei der Dimensionierung der Solarkomponenten oder ein Backup-System als Notversorgung eingeplant werden.

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen sind grundsätzlich einer Reihe von variablen, teilweise kaum vorhersehbaren Randbedingungen unterworfen: Energiepreisentwicklung für Wärme und Strom, Förderungen, Einspeisevergütungen, Zinsniveau, Baukonjunktur, unterschiedliche Preisentwicklungen bei den Solarkomponenten usw. Deshalb muss diese Frage zu jedem Zeitpunkt neu beantwortet werden. Wer sich auf lange Sicht unabhängig machen will, wird einen hohen solaren Deckungsgrad anstreben und die am Gebäude zur Verfügung stehenden südseitigen Flächen zur Bestückung mit Solarmodulen nutzen. Etwa die Hälfte bis zwei Drittel dieser Solarfläche sollte für die solare Wärmeerzeugung eingeplant werden; dies hat sich auch am Wirtschaftlichsten erwiesen. Denn der Wärmebedarf macht den Löwenanteil beim Energieverbrauch im Haushalt aus, wenn auch andererseits Strom die kostbarere Energieform ist.  Was die Eigenstromversorgung betrifft, können sich Batteriespeicher zunehmend rechnen, wenn die Einspeisevergütung weiter sinkt und sich der vom Netz bezogene Strom weiter verteuert.

Die Vollkosten und die Wirtschaftlichkeit einer Sonnenheizung können sinnvollerweise nur im Vergleich zu einem konventionellen, zeitgemäßen Referenzsystem betrachtet werden. Aber was ist zeitgemäß ? Und wer kann die künftige Preisentwicklung der durch die Solaranlage eingesparten Energierohstoffe vorhersagen ? Überschlägig kann man derzeit – je nach Anlagengröße – von spezifischen „Systemkosten“ in der Größenordnung 700 bis 800 € pro qm Kollektorfläche ausgehen. Eine seriöse Wirtschaftlichkeitsberechnung, zum Beispiel nach der Annuitätenmethode, berücksichtigt auch Kapitalzins und Betriebskosten. Wenn wir eine Gastherme als Referenzsystem (beziehungsweise Zusatzheizung) annehmen und von einer durchschnittlichen Energiepreissteigerung von 8% ausgehen, „rechnet“ sich eine 30m²-Solaranlage in etwa 20 Jahren. Die restlichen 10 oder mehr Jahre ihrer Lebensdauer erwirtschaftet sie Gewinn. Eine Förderung reduziert die Amortisationszeit entsprechend. Grundsätzlich kann man sagen, dass bei größeren Solaranlagen zwar die „Gewinnschwelle“ erst etwas später eintritt, aber sich dann dieser Nachteil in den nachfolgenden Betriebsjahren mehr und mehr ausgleicht. Nach dem Prinzip „einmal investiert, ein Leben lang kassiert“ ist eine hochdeckungsgradige Sonnenheizung für Investoren mit langfristig angelegter Nutzungsplanung besonders interessant.

Die Wärmekapazität eines Wasserspeichers hängt von seinem Volumen und der nutzbaren Temperaturdifferenz ab. Außerhalb der Kernwinterzeit können die Kollektoren den Speicher auf bis zu 95°C aufheizen, solange der Ertrag den aktuellen Verbrauch übersteigt. In Zeiten, wenn der Verbrauch höher als der Solareintrag ist, kühlt sich das Wasser wieder ab. Werden dabei die Minimalgrenzen der Nutztemperatur für Warmwasser (45°…60°) und Raumheizung (30°…35°) in den entsprechenden Speicherschichten unterschritten, muss nachgeheizt werden. So betrachtet kann 1 m³ Wasser maximal 50 bis 60 kWh Wärme am Tag speichern. Dies entspricht etwa dem Wärmebedarf eines gut gedämmten Einfamilienhauses an einem durchschnittlichen Wintertag.

Man könnte die Solaranlage ab einer gewissen Speichertemperatur abschalten, dann ginge sie in „Stagnation“ (Stillstand). Das heißt, im Kollektor würde das Fluid in den dampfförmigen Zustand übergehen. Auch wenn die Sicherheitseinrichtungen dafür sorgen, dass dieser Zustand technisch beherrschbar ist, will man ihn bei großen Anlagen möglichst zur Schonung der Komponenten vermeiden. Deshalb nutzt man den Kollektor nachts als „Heizkörper“ um den Speicher wieder rück zu kühlen und so am Folgetag einen stagnationsfreien Solarbetrieb zu ermöglichen. Die Rückkühlung auf zum Beispiel 65°-70 °C vermindert dann auch die Wärmeabstrahlung des Speichers. Bei einem 7 m³-Speicher mit 20 cm Isolierung beträgt diese dann etwa 400 bis 500 Watt. Dieser Wärmeeintrag ins Gebäude stellt normalerweise kein Problem dar. Um sicher zu gehen, kann zwischen Speicher-Umhausung und Dämmung für eine Hinterlüftung gesorgt werden, die dann im Winter verschlossen wird.

Für überschüssige Solarwärme ist es schwieriger einen sinnvollen Abnehmer zu finden als für den vielseitiger einsetzbaren Solarstrom, der zum Beispiel zum Tanken eines E-Mobils genutzt werden kann. Ein Swimming-Pool kann und will sich nicht jeder leisten. Aber wo sich auch immer sich die Möglichkeit bietet, ein oder mehrere bestehende oder neue Nachbargebäude in einen Solar-Wärmeverbund einzubeziehen, sollte diese Idee weiterverfolgt werden. Auf diese Weise kann die Solaranlage im Sommerhalbjahr und darüber hinaus wesentlich besser und gleichmäßiger ausgelastet werden, zumal wenn das Nachbargebäude einen höheren Warmwasserverbrauch hat. Der Sonnenhaus-Speicher kann dann kleiner ausfallen, und dessen Nachheizung im Winter alternativ auch durch den Kessel des Nachbargebäudes erfolgen.

Viele Hausbesitzer möchten einen knisternden, wärmenden Holzofen im Wohnraum haben, der üblicherweise die Zentralheizung ergänzt. Dank des geringen Brennstoffverbrauches kann ein mit einer Wassertasche ausgerüsteter Zentralheizungsofen im Sonnenhaus neben der Solaranlage grundsätzlich als einziger Wärmeerzeuger betrieben werden. Der Heizkomfort ist umso höher, je weniger Holzbrennstoff über den Winter benötigt wird, und je höher die wasserseitige Leistung des Ofens ist, umso weniger lang also geheizt werden muß. Dank des großen Pufferspeichers ist es dann auch in sonnenarmen Winterzeiten möglich, ein bis drei Tage auf Vorrat zu heizen.

Text: Wolfgang Hilz

Quelle:Sonnenhaus Institut e.V.