Solaranlagen und Produkte der Vormonate:
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Solares Bauen im Passivhausstandard - über die Gebäudehülle realisiert
In der "solarCity" Pichling im Süden der oberösterreichischen Hauptstadt Linz wachsen interessante Energiespargebäude derzeit wie die sprichwörtlichen Pilze aus dem Boden.
Darunter befinden sich zwei neue Passivhäuser mit einer Solarfassade zur Wärmedämmung. Eines der beiden Wohnhäuser unterschreitet die Anforderungen an den Passivhaus-Standard
sogar um 50%. Die "Anlage des Monats" zeigt, wie die Umsetzung mit sehr einfachen Mitteln erfolgte.
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Wohnhaus mit Solar-Fassade in der solarCity (Linz; Österreich). Quelle: gap-solar.
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Solare Hülle im sozialen Wohnbau
Anfang der 90iger Jahre entschloss sich die Stadt Linz, die Niedrigenergiebauweise im sozialen Wohnungsbau zu etablieren. Die Idee für den Bau einer "solarCity" war geboren.
Derzeit entstehen im Baugebiet der solarCity mehr als 1.300 Wohnungen von 12 Wohnbaugenossenschaften. Haus 1 und Haus 5 wurden bereits im Oktober beziehungsweise im November 2004
an die Mieter übergeben. Diese erhielten eine Einweisung und ein Benutzerhandbuch für die Lüftung. Der Bauträger kann den täglichen Energieverbrauch der Wohnungen mitverfolgen.
Für Architekten und Bauträger werden Exkursionen und Seminare zu den beiden Passivhäusern in der solarCity angeboten. Die Termine werden laufend bekannt gegeben unter
www.gap-solar.at.
Ökologische, ökonomische und energetische Gründe sprechen für Gebäudehüllen, die Solarenergie nutzen. Auch die Ästhetik kann eine wichtige Rolle spielen, zum Beispiel bei
Photovoltaikfassaden, die von Architekten immer häufiger als Gestaltungsmittel eingesetzt werden, weil sie ansprechende Optik, positives Image und solare Stromerzeugung verbinden.
Da sich ein Gebäude meist über die Hülle definiert, werden hohe Anforderungen an die architektonischen Möglichkeiten gestellt, denn auch das Energiesparen soll schön sein. Die
"Intelligenz" einer Fassade kann sich auch durch die Nutzung natürlicher Energiequellen mit einem Minimum an technischem Aufwand auszeichnen, wie die solare Gebäudehülle der
gap-solar GmbH belegt. Das System ist so aufgebaut, dass die einzelnen Bestandteile ausgewechselt und wieder verwertet werden können. Auf diese Weise ist der Gehalt an so
genannter Grauer Energie (Herstellungsenergie) möglichst gering.
0,7 Liter-Haus im Geschosswohnungsbau: Bestwert in Österreich
Bei dem "Passivhaus 1" der Gemeinnützigen Industrie-Wohnungs-AG (GIWOG) handelt es sich um einen Baukörper in Mischbauweise. Die solare Hülle stellt eine Besonderheit dar: hier
wird eine eingefärbte Solarwabe aus Zellulose hinter Glas eingesetzt. Der jährliche Heizwärmebedarf von Haus 1 ist beeindruckend niedrig: Mit 7,3 Kilowattstunden pro Quadratmeter
Wohnfläche und Jahr (kWh/m²a; Berechnung mit dem Passivhaus Projektierungspaket) werden die Anforderungen an Passivhäuser um 50 % unterschritten . Eine neue Glanzleistung in
Österreich, so die Bauherren. Im Vergleich zum Neubaustandard der 90iger Jahre, der pro Jahr etwa 10 Liter Heizöl/m² zur Deckung der Raumwärme benötigte, liegt der Bedarf von Haus
1 bei lediglich 0,7 Liter Heizöl. Dieser "Quantensprung" wird durch die optimierten Dämmwerte der Bauteile in Kombination mit einer abgestimmten Haustechnik möglich
(Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung). Die solare Hülle schafft eine Ausgangsbasis, die einfache Haustechnikkonzepte ermöglicht.
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Solare Hülle senkt Räumwärmebedarf. Quelle: gap-solar.
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Für die Bauten in der solarCity bestand Anschlusszwang an das Fernwärmenetz. Daher werden die Warmwasserbereitung und der Restwärmebedarf für die beiden Passivhäuser mittels
Fernwärme gedeckt.
Solare Hülle plus intelligentes Lüftungskonzept
In unseren Breiten werden Gebäude im Winter beheizt, um den Temperaturunterschied zwischen Wohnraum und Außenklima von durchschnittlich etwa 20 Grad Kelvin auszugleichen. Mit
Nutzung der Sonnenenergie leisten dies auch Systeme, die den Klimaausgleich innerhalb der Gebäudehülle schaffen. Alle vier Seiten der Häuser 1 und 5 erhielten eine
gap-Solarfassade.
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Das System erreicht Wärmedämmwerte, die auf herkömmlichen Wegen nicht erreichbar sind. Zudem kommen sämtliche Vorteile einer Glasfassade zum Tragen. "Dämmen mit Licht" ist eine
kurze, aber treffende Beschreibung der Solarfassade der gap-solar GmbH.
Sonnenwärme intelligent genutzt: gap-Solarwabe. Foto: gap-solar
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Dieses Fassadensystem besteht aus einer speziellen Zellulosewabe, die in Form eines verglasten Fassadenpaneels an die Außenwand montiert wird. Eine hinterlüftete Verglasung
schützt die Waben vor der Witterung und mechanischen Beschädigungen.
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Die tief stehende Wintersonne dringt in die Solarwabe ein und erwärmt diese. An der Außenseite der Wand bildet sich eine warme Zone. Der Temperaturunterschied zwischen Wohnraum
und Außenklima wird praktisch ausgeglichen. Und wo keine Wärme verloren geht, muss auch keine Wärme erzeugt werden. Das Gebäude wird sozusagen "in eine warme Klimazone" versetzt,
betont der Hersteller. Im Sommer verschattet sich die Struktur der Solarwaben durch den hohen Sonnenstand selbst. Auf teure und wartungsintensive Abschattungssysteme kann
verzichtet werden.
Funktionsschema der Solarfassade. Grafik: gap-solar
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Zeitverzögerte Wärmeströme in den Solarwänden
An drei sonnigen Wintertagen mit einer Außentemperatur von unter minus 10° C kann die Wirkungsweise der Solarfassade dargestellt werden (Diagramm 1). Die Globalstrahlung (schwarze
Kurve) erreicht um 12 Uhr Mittags ihren Höhepunkt. Zu dieser Zeit sind auch die direkten Solargewinne über die Fenster am höchsten. Hinter der Solarwabe bewegt sich der Wärmestrom
jedoch zeitverzögert und gedämpft (rote Kurve). Hier tritt das Maximum erst gegen 21 Uhr auf. Die Wand kühlt sehr langsam aus. Erst in den Morgenstunden des nächsten Tages wird
der Wärmestrom leicht negativ (Wärmeverlust). Sobald Tageslicht vorhanden ist, wird die Fassade wieder "aufgeladen".
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Grafik: gap-solar
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Die Wirkung der Solarfassade ist unabhängig von der Menge des Sonnenlichtes, betont gap-solar. Süd-, Ost-, und Westseiten eignen sich jedoch besonders gut. Hier seien energetisch
nahezu verlustfreie Wände möglich, mit mittleren U-Werten im Bereich von 0,02-0,08 W/m²K (siehe auch Diagramm 2). Der U-Wert (früher k-Wert) bezeichnet den Wärmedurchgang durch
einen Bauteil und wird in Watt pro Quadratmeter und Kelvin (W/(m²K) beziffert. Ein niedriger U-Wert bedeutet, dass weniger Wärme durch den Bauteil fließt.
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Bei Nebel stellt sich in der Solarfassade nur eine geringe Temperaturerhöhung gegenüber der Außentemperatur ein. Doch wenn es neblig ist, liegt auch die Außentemperatur meist nicht
wesentlich unter 0° C. In den effektiven U-Werten in Diagramm 2 sind Nebelperioden und Nachtstunden mit berücksichtigt. Die U-Werte wurden an mehreren ausgeführten Projekten
gemessen, in Österreich, Deutschland und der Schweiz. Am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) in Stuttgart konnten die ausgezeichneten Ergebnisse mittels
PASSYS-Messungen bestätigt werden.
Steigerung der Behaglichkeit
In einem durchschnittlichen Gebäude beträgt die Oberflächentemperatur an der Wandinnenseite im Winter etwa 16°C. Eine Wand mit der Solarfassade dagegen kühle fast nicht mehr aus,
betont der Hersteller. Daher stelle sich eine Oberflächentemperatur ein, die annähernd der Raumlufttemperatur entspricht. Dies bedeute höheren Komfort bei gleichzeitig niedrigeren
Betriebskosten.
Sonnenwärme und Wärmerückgewinnung
Eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung ist in der Regel fester Bestandteil des Passivhauskonzepts. Voraussetzung für ein stimmiges Lüftungskonzept ist die Luftdichtheit der
Gebäudehülle. Die Anschlüsse der Wandelemente wurden so ausgeführt, dass sich die Dichtheit ohne großen Aufwand einstellte. Die einschränkenden Faktoren sind in der Regel die
Elektro- und Sanitärinstallationen. Die beiden Wohnhäuser wurden mittels Blower-Door Messung überprüft. Die erzielte Luftwechselrate von n50 0,39 h-1 bei 50 Pa Differenzdruck
bestätigt die Planung und sorgfältige Ausführung.
In beiden Gebäuden kamen dezentrale Lüftungsgeräte zum Einsatz. Damit lässt sich das gewünschte Klima sehr gezielt für einzelne Räume herstellen. Die Platz sparenden Einzelgeräte
sind so kompakt, dass sie in den Wandaufbau integriert werden konnten. Die Leitungen für Frisch- und der Abluft liegen verborgen in der Außenwand. Lediglich die Bedienfront mit
Zuluft- und Abluftöffnung ist sichtbar. Die Außenöffnungen der Luftkanäle wurden in die Fensterlaibungen (seitliche Flächen der Wandöffnung, die für das Fenster vorgesehen sind)
integriert.
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Speziell im Sanierungsbereich, wo Abgehängte Decken für die Leitungsführung mangels Raumhöhe meist nicht realisierbar sind, kann mit dieser Lösung Abhilfe geschaffen werden. Die
Wärmerückgewinnung sei so effizient, dass jede Person im Raum ihre benötigte Frischluft durch die Körperwärme selbst aufheizt, errechnete gap-solar.
Lüftungsgerät.Quelle: gap-solar.
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Heizwärmebedarf für 24 Wohnungen entspricht dem eines herkömmlichen Einfamilienhauses
Der Wärmebedarf für die Vorwärmung der Zuluft für Haus 1 liegt bei etwa 90 Watt und entspricht damit der Wärmeabgabe einer erwachsenen Person bei sitzender Tätigkeit. Noch
deutlicher zeigen sich die Vorzüge der solaren Hülle im Vergleich mit konventionellen Gebäuden oder gar dem Automobil. Denn der jährliche Heizenergiebedarf von Haus 1 mit seinen
24 Wohnungen (13.665 kWh/a) entspricht in etwa dem eines typischen Einfamilienhauses mit 150 m². Ein durchschnittlicher PKW mit einer jährlichen Kilometerleistung von 15.000 km
verbrennt ungefähr gleich viel fossile Energie wie das gesamte Haus in einem Jahr für Raumwärme benötigt.
Industrielle Vorfertigung von Gebäudehüllen
Was in der Automobilindustrie seit Jahrzehnten Standard ist, soll nun auch im Bau Eingang finden. Die Effizienz einer Gebäudehülle werde künftig auch an der raschen Verfügbarkeit
und Integration ins Gebäude gemessen werden, so die gap-solar GmbH. Die Leichtbauweise berge hier ein Potenzial, das bisher nur die Fertighausindustrie zum Teil erkannt habe.
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Das Baustellenfoto zeigt die Montage einer vorgefertigten Wand mit den Abmessungen von 10 x 3 Metern. Die dezentralen Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung sind bereits
integriert, ebenso die Fenster mit den Rollos. Der Bauherr erhalte die komplette Hülle aus einer Hand.
Montage der gap-Solarfassade.Quelle: gap-solar.
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Mit der Entwicklung und Standardisierung nachhaltiger Systeme wie der gap-Solarfassade kann der Gebäudebestand auf das Niveau gebracht werden, das die Bewohner und die Umwelt
verdienen. Die Solarwände seien auch für Sanierungen geeignet, betont gap-solar. Maßnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs von Gebäuden wird ab 2006 eine EU-Richtlinie vorgeben.
Die Solarwände erfüllten bereits jetzt diese Standards.
Material und Fotos: gap-solar GmbH. Redaktion Solarserver: Rolf Hug
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