Solarhäuser haben sich bewährt –
Begleitforschung zum Förderprojekt Solarhaus
Seit 2014 werden ausgewählte, geförderte Solarhäuser in Österreich messtechnisch untersucht. Egal ob Ziegel- oder Leichtbau die Familien konnten durchschnittlich 66 % ihres jährlichen Heizungs- und Warmwasserbedarfs durch Kollektoren auf dem Dach oder an der Fassade decken. Auch über 95 % sind möglich, wenn ein Pufferspeicher mit Bauteilaktivierung kombiniert wird.
Zwischen 2014 und 2019 förderte der österreichische Klima- und Energiefonds den Bau von mehr als 100 Solarhäusern. Förderwürdig waren Ein- und Zweifamilienhäuser, die laut Konzeptstudie mindestens 70 % des jährlichen Heiz- und Warmwasserbedarfs mit der Sonne deckten. Ein umfangreiches wissenschaftliches Begleitprogramm unterstützte die Markteinführung. Bereits in der Planungsphase profitierten die Bauherren von einem ausführlichen Beratungsgespräch. Ein Konsortium unter Leitung des österreichischen Institutes AEE INTEC hat seit 2014 insgesamt 108 solcher Beratungen durchgeführt.
Von den geförderten Solarhäusern wählte eine internationale Expertenjury jährlich herausragende Objekte aus, um die Haustechnik detailliert zu vermessen. Für 19 Häuser ist dieses einjährige Monitoring inzwischen abgeschlossen. „Wir haben die vermessenen Solarhäuser besucht, um die Ergebnisse der ersten Monate des Monitorings mit den Eigentümern persönlich zu besprechen“, sagt Walter Becke, Projektleiter für die Begleitforschung des Förderprogramms Demoprojekte Solarhaus bei AEE INTEC. „Die Nutzer waren alle sehr zufrieden mit der Gebäudetechnik, auch wenn sich die ein oder andere Optimierung durch unsere Messungen ergab.“
Grundsätzliche Bedingung für ein Solarhaus ist ein jährlicher Heizwärmebedarf nach Referenzklima von maximal 35 kWh/m2. Ansonsten können die Objekte variabel gestaltet werden. Massivhäuser mit wassergeführten Scheitholzkesseln zur Nachheizung im Wohnzimmer sind eine beliebte Kombination, aber auch Leichtbauhäuser mit Lüftungsanlage und Wärmepumpe waren beim Monitoring dabei.
Zu Lüftungsanlagen haben die Bauherren oft eine dezidierte Meinung, entweder sie wollen sie auf keinen Fall oder unbedingt, so die Erfahrung des AEE-INTEC-Teams aus den Beratungsgesprächen. 60 % der ausgewählten Solarhäuser haben eine Lüftungsanlage.
Gute Kollektorerträge
Die Solarthermieanlage ist das Herzstück der Wärmeversorgung von Solarhäusern. Dabei schwanken die Kollektorflächen der bisher vermessenen Gebäude erheblich zwischen 17 und 77 m2. Becke ist mit der Wärmeausbeute sehr zufrieden. In mehr als 60 % der 19 Gebäude überschritt der spezifische Solarertrag die Prognose. Im Mittel wurden 312 kWh Solarwärme pro Quadratmeter aktive Kollektorfläche erzeugt.
Allerdings ergab die Begleitforschung bei vielen Gebäuden einen erheblich höheren gemessenen Wärmebedarf als prognostiziert. Einen wesentlichen Grund macht Becke bei den Raumtemperaturen aus. „Wir haben im Winter im Mittel 23 °C in den Wohnräumen gemessen, während bei den Berechnungen für den Energieausweis eine Raumtemperatur von 20 °C vorausgesetzt wird“, erklärt Becke. Folglich brauchen zehn von den bereits vermessenen Wohngebäuden 20 % mehr Energie zum Heizen, drei Projekte sogar 50 % mehr. In diesen Fällen kann selbst bei guten Solarerträgen aus den Kollektoranlagen die geplante solare Deckung nicht erreicht werden. Insofern ist Abb. 2 nicht überraschend, die zeigt, dass nur acht, der detaillierte vermessenen Solarhäuser die vom Förderprogramm vorgegebenen 70 % solare Deckung tatsächlich im Betrieb erreichen.
Becke empfiehlt, bei der Planung den Wärmebedarf sehr sorgfältig zu bestimmen und dabei die zukünftigen Nutzer auf jeden Fall einzubeziehen. Seiner Erfahrung nach haben die Bauherren üblicherweise eine klare Vorstellung, wie warm die Wohnräume sein sollen, sollten aber auch informiert sein, dass höhere Raumtemperaturen einen größeren Resourcenverbrauch nach sich ziehen. Der Projektleiter hält außerdem Projekte für besonders vielversprechend, die eine Nutzung der sommerlichen Mehrerträge aus der Kollektoranlage z.B. in einem Pool vorsehen. Familie Burtscher in Vorarlberg hat eine interessante Lösung gefunden. Während der Errichtung ihres Wohnhauses wurde eine Leitung zum Nachbarn verlegt, um auch dort im Sommer Warmwasser zu erzeugen. „Diese ökonomisch und ökologisch günstige Lösung haben wir bei vielen Beratungsgesprächen mit zukünftigen Solarhausbesitzern diskutiert, was großen Anklang fand“, so Becke.
Bauteilaktivierung ermöglicht hohe solare Deckung
Speicher sind essentiell, um hohe solare Deckungsgrade zu erreichen. Es haben sich zwei Speichersysteme auf dem Markt etabliert: klassische Wasser-Pufferspeicher und die thermische Bauteilaktivierung. Bei der zweiten Variante fließt die Solarwärme durch ein Rohrregister, das während des Baus in der Bodenplatte oder in der Zwischendecke verlegt wurde, und erwärmt den umliegenden Beton.
Alle geförderten Solarhäuser nutzen zumindest eine Lösung, manche auch eine Kombination aus beiden Speichertechnologien. Um hier einen Trend festzustellen, definierten die Wissenschaftler ein Konzept als „primär bauteilaktiviert“, wenn 15-mal mehr Kubikmeter Beton beheizt werden als Kubikmeter Wasser im Pufferspeicher zur Verfügung stehen. Nach dieser Definition sind 33 % der Solarhäuser primär bauteilaktiviert beheizt (36 von 108). Die Vorteile liegen auf der Hand: Der Beton ist hier ein kostengünstiger Speicher und spart Platz und Investitionen im Vergleich zu großvolumigen Pufferspeichern.
Der Nachteil der Bauteilaktivierung ist die Trägheit. In einigen Solarhäusern mussten die Nutzer erst im Betrieb Erfahrungen sammeln, wie lange sie im Winter die Zwischendecken beheizen dürfen, damit bei steigenden Außentemperaturen der Beton keine Wärmestrahlung mehr abgibt.
„Ein spannendes Projekt für Bauteilaktivierung ist das Solarhaus Westreicher in Tirol, das durch sein einfaches technisches Energiekonzept besticht“, erklärt Becke. Im Vollbeton-Erdgeschoss sind Boden- und Zwischendecke aktiviert mit rund 55 m3 Beton. Es reichen 17 m2 und 950 Liter Pufferspeicher für einen solaren Deckungsgrad von 77 % im Monitoringjahr (siehe Abb. 3). Im gesamten Wärmeversorgungssystem ist nur eine einzige Pumpe verbaut – die Solarkreispumpe. Der Nachheizungskreis und die Wandheizung werden in Schwerkraft betrieben.
Zu den Spitzenreitern der vermessenen Gebäude gehört das Wohnhaus der Familie Wieder, die sogar vollständig mit der Sonne heizt und duscht. Hier arbeiten 40 m2 Kollektorfläche, 31 m3 Pufferspeicher und 116 m3 Bauteilaktivierung optimal zusammen, um zukunftsweisendes, emissionsloses Wohnen zu ermöglichen.
