BAUHERR.DE Solarenergie hier werden Themen behandelt wie Windschutz topographische Lage Fenster Wintergarten bauaufsichtliche Anforderungen Konstruktion Lüftung SonnenschutzHeizung Bepflanzung Trompe- Wand temporärer Wärmeschutz transparente transluzente Wärmedämmung T WD

2. Passive Nutzung der Sonnenenergie

2.1. Vorbemerkung

Passive Nutzung der Sonnenenergie eignet sich nur zur Raumerwärmung und bewegt sich im Niedertemperaturbereich.

Von passiven Systemen spricht man, wenn keine aufwendigen technischen Einrichtungen benötigt werden. Sie können für jedes Gebäude, das von der Sonne beschienen wird, genützt werden.

Die Sonnenstrahlen werden von verglasten Gebäudeteilen (Treibhauseffekt) aufgenommen und von Wärmespeicher (massive Bauteile), wie Wände, Böden etc. aufgenommen. Bei kühleren Temperaturen (z.B. nachts) wird diese Wärme an den Wohnraum abgegeben. Ventilatoren können diese Wärmeverteilung unterstützen. Die Effektivität dieser Nutzung wird von vielen Faktoren mitbestimmt.

Grundsätzlich muß das Gebäude über ausreichende Speichermassen verfügen. Wärmedämmende Schichten wie innenliegende Wärmedämmung, Teppichböden, Tapeten etc. setzten die Speicherfähigkeit der massiven Bauteile herab.

Darüber hinaus trägt die Vermeidung von Wärmebrücken und zusätzliche Dämmung von Dach, Wänden, Decken etc. zur erheblichen Reduzierung von Wärmeverlusten bei (siehe Kapitel Sanierung).


2.2. Windschutz
2.3. topographische Lage
2.4. Baukörper
2.5. Fenster
2.6. Wintergarten
A	2.6.1. Orientierung des Wintergartens
A	2.6.2. bauaufsichtliche Anforderungen
A	2.6.3. Konstruktion
A	2.6.4. Lüftung / Sonnenschutz
A	2.6.5. Heizung
A	2.6.6. Bepflanzung
2.7. Trompe- Wand
2.8. temporärer Wärmeschutz
2.9. transparente / transluzente Wärmedämmung (TWD)
2.10. Heizung

Der Wärmeverlust durch Windeinflüsse kann bis zu etwa 50 % bei exponierten Lagen ausmachen. In geschützter Lage kann der Wärmeverlust durch Windkraft bis auf 0 % abnehmen.

Es spielen hierbei auch Fugendurchlässigkeit und Dämmeigenschaften der einzelnen Bauteile eine wesentliche Rolle.

Das Pflanzen von Bäumen, Hecken, Sträuchern und Hausberankungen reduziert die Windgeschwindigkeit und beeinflußt so positiv den Wärmeverlust.

Das Mikroklima wird bestimmt durch:

-	Strahlungsintensität (Hanglage: höhere Strahlungsintensität)
-	Kaltluftströme
-	Abstrahlungsmenge in der Nacht

So strahlen exponierte Lagen und Nordhänge mehr Wärme in der Nacht ab als Südhänge.

In Mulden sammelt sich die Kaltluft (schwerer als warme Luft). Die Temperatur kann dort bis zu etwa 5 °C niedriger sein.

Bepflanzung und Wasserflächen (Teiche, Seen, Meer) wirken sich auf die Temperaturen positiv aus.

Südhang mit Baumschutz am See (hohe Sonneneinstrahlung am Tag, Windschutz und geringer Abstrahlung in der Nacht) wäre somit die optimale topographische Lage.

Der Wärmeverlust steht proportional zur Oberfläche des Baukörpers. Das bedeutet: je kompakter der Baukörper, desto geringer der Wärmeverlust.

Die Halbkugel stellt die günstigste Form dar (Wärmeverlust an Erde nicht so groß wie an Luft).

Die Abkühlungsfläche soll möglichst gering gehalten werden. Dies wird durch Zusammenfügen der Baukörper erreicht, wenn alle das gleiche Temperaturniveau aufweisen. Das heißt, daß freistehende Einfamilienhäuser größere Energieverluste haben wie zum Beispiel Geschoßwohnungen.

Bei freistehenden Einfamilienhäusern bietet das Längenverhältnis West- zur Südfassade 2:3 bis 1:2 hohe Wärmegewinne (über die Fensterflächen).

Immer mehr Bauherren entscheiden sich für einen Glasanbau, um ein mildes Klima in einem zusätzlichen, lichtdurchfluteten Wohnraum über einen längeren Zeitraum des Jahres zu genießen.

Im folgenden werden die wichtigsten Aspekte angeschnitten. Diese Informationen sollten aber durch die Beratung mit Fachleuten und das Studieren von Fachliteratur vertieft werden.

Der Wintergarten zählt zur passiven Solararchitektur.

Die wichtigsten Bestandteile sind:

-	die großen Glasflächen (Kollektor)
-	und die massiven Speicher (Absorber), die in der Lage sind, Wärme aufzunehmen. In unserem Fall sind dies die konstruktiven Wand- und Bodenflächen, die über eine möglichst große Wärmekapazität verfügen sollen.

Die natürliche Wärmeübertragung (Wärmestrahlung, Wärmeleitung, Konvektion) sorgt für die Verteilung der Sonnenwärme im Haus.

Wintergärten sollten jedoch nicht allein wegen der möglichen Energieeinsparung in Betracht gezogen werden, da sie erhebliche Baukosten verursachen, die durch den reduzierten Energieverbrauch nicht kompensiert werden können.

Der Energiegewinn beträgt bei optimalem Einsatz des Wintergartens und der dadurch erforderlichen Haustechnik ca. 10 - 15 %.

Die Nutzung des Wintergartens hängt von seiner Klimasituation ab.
Hierbei ist zu unterscheiden

-	ob es sich um einen ganzjährig beheizten Raum
-	um einen nur mit Frostwächter beheizten Raum
-	oder aber um einen ganzjährig unbeheizten Raum (Gewächshaus)
handelt.

In der Planungsphase ist es deshalb notwendig, sich selbst zu prüfen, wie der Glasanbau genutzt werden soll. Geringe Temperaturunterschiede lassen sich mit Hilfe aufwendiger Heizungsanlagen und automatischer Sonnenschutzanlagen ohne weiteres bewerkstelligen, sie verteuern aber auch den Wintergartenbau.

Die erzielbare Energiegewinnung ist im wesentlichen von der Orientierung des Wintergartens und der Art der Verglasung abhängig. Unabhängig von seiner Lage ist er in jedem Fall eine Pufferzone, da er das Kernhaus vor direkten Witterungseinflüssen schützt.

Wesentliche Einflußfaktoren, die nicht unberücksichtigt bleiben sollten sind:

-	Größe und Lage des Grundstücks
-	Temperaturen
-	Luftfeuchtigkeit
-	Regen
-	Windrichtung
-	Windstärke (Auskunft: Deutsche Wetterdienst in Offenbach)
-	Sonnenscheindauer
-	Nebelbildung
-	Luftverschmutzung
-	Schneebelastung

Wer zulässige Grenzabstände nicht unterschreitet, sollte sich für eine Süd- West- Orientierung entscheiden.

Auch die Dimensionierung des Wintergartens ist abhängig von seiner Ausrichtung.
Je weiter die Orientierung von Süden abweicht, desto kleiner sollte er sein.

An den Wintergarten werden bauaufsichtliche Anforderungen gestellt, die in den einzelnen Bundesländern voneinander abweichen können. Es ist zunächst für jeden einzelnen Fall vom Architekten zu klären, ob eine Baugenehmigung erforderlich ist.

Dabei spielt es eine wesentliche Rolle, ob der Wintergarten als Aufenthaltsraum oder als Nebenanlage eingestuft wird.

An Aufenthaltsräume werden Anforderungen gestellt, wie z.B.:

-	Beleuchtung mit Tageslicht
-	Sicherheitsglas im Über-Kopf- Bereich
-	Beheizung
-	Belüftung
-	entsprechender Wärmeschutz

Für die Konstruktion eines Wintergartens kommen in Frage:

-	Aluminium
-	Holz
-	Kunststoff
-	Stahl
-	oder eine Mischkonstruktion

Aluminiumprofile- eloxiert oder - pulverbeschichtet können auf eine Unterkonstruktion aus Stahl oder Holz angebracht werden. Sie bedürfen wie Kunststoff keiner weiteren Pflege.

Holzkonstruktionen müssen hingegen regelmäßig gestrichen werden.

Stahlkonstruktionen sind einbrennlackiert oder feuerverzinkt, sie erlauben große Spannweiten und wurden neben Gußeisen schon in früheren Zeiten verwendet.

Thermisch getrennte Profile verhindern, daß Wärme aus dem Wintergarten strömt bzw. Kälte eindringen kann und tragen so zur positiven Energiebilanz bei. Bei Holzkonstruktionen ist dies wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit nicht nötig.

Besonderer Augenmerk sollte auf die Ausführung der Anschlüsse an Boden und oberer Wand, Traufpunkt und Sparren gerichtet werden.

Tauwasserbildung kann gerade in den Übergangszeiten vorkommen.
Diese kann verursacht werden durch:

-	Pflanzen
-	häufiges Gießen
-	Ansammlung von Menschen

Eine hochwertigere Verglasung in Verbindung mit guter Lüftung kann dies eindämmen, da sich das Tauwasser dann an den kalten Konstruktionsteilen ablagert, wo es mit Hilfe von Schienen abgeleitet werden kann.

Um im Hochsommer einen Hitzestau zu vermeiden, muß der Wintergarten ausreichend be- und entlüftet werden.

Die Gesamtöffnungsfläche soll bei etwa 20- 25 % der Grundfläche des Wintergartens liegen. Wobei die Zuluftöffnungen möglichst tief und die Abluftöffnungen, die anteilsmäßig etwas mehr sein sollten, möglichst hoch liegen (siehe folgende Abb.) müssen.

Eine diagonale Anordnung der Lüftungselemente gewährleistet eine effektive Querlüftung. Die Bedienung kann mit Hand oder mit Elektromotoren, die mit Hilfe von Sensoren gesteuert werden, erfolgen.

Neben der guten Belüftung ist eine Beschattung unerläßlich. Wer keinen Baumbestand in der richtigen Lage zum Wintergarten besitzt, ist entweder auf Kletterpflanzen oder bewegliche Sonnenschutzmaßnahmen wie Rolläden, Markisen, Jalousien, Sonnenschutzstores etc. angewiesen.

Außenliegender Sonnenschutz ist effektiver, aber auch teurer, da er witterungsbeständig sein muß.

In den Sommermonaten und der Übergangszeit reicht das passive Solar- Heizsystem aus, um den Wärmebedarf zu decken.

Es ist sinnvoll, die massiven Speicher nicht nur auf formale Gesichtspunkte, sondern auch auf ihre Speicherkapazität hin auszuwählen. So verfügt Wasser über die besten Wärmespeichereigenschaften, doch alle schweren und dichten Materialien, wie z.B. Ziegel und Natursteine haben ebenfalls gute Eigenschaften. Neben der Dichte gilt auch, daß das Absorptionsverhalten (je dunkler die Oberfläche, desto günstiger) für die Aufnahme der Sonnenenergie wichtig ist, die dann während der kühleren Nachtstunden in den Wohnraum abgegeben wird.

In der kälteren Jahreszeit ist es jedoch unerläßlich, eine Heizung zuzuschalten, um den Raum auch dann als Aufenthaltsraum nützen zu können.

Damit eingestrahlte Sonnenenergie heizwirksam werden kann (und um Überhitzungen zu vermeiden) sollte die Heizung möglichst rasch regulierbar sein (siehe Thermostatventil und Regeltechnik bei Heizanlagen).

Die Pflanzenauswahl muß wohl überlegt sein, und man sollte einen Fachmann zu Rate ziehen, denn es ist zu bedenken, daß nicht alle Pflanzen den Temperaturschwankungen in einem Wintergarten standhalten.

Grundsätzlich ist zu überlegen, ob man sich für Erd- oder Hydrokulturpflanzen entscheiden soll. Hydrokultur hat den Vorteil, daß der Wasservorrat nur alle zwei bis drei Wochen nachgefüllt werden muß.

Das Spektrum reicht von Bananenstauden bis Gemüsebeeten und von Kletterpflanzen bis Wassergärten.

Da der Wintergarten auch den Übergang zum Garten bildet, sollte die Gartengestaltung (Bepflanzung, Teiche, Pflasterböden, Mäuerchen, Wege, Spaliere, Sitzplätze etc.) und die Wintergartengestaltung aufeinander abgestimmt sein.

Die Trompe-Wand sollte möglichst nach Süden ausgerichtet sein, um die günstigste Energiebilanz zu erzielen.

Vor einer dunkel gestrichenen massiven Wand (z.B. Ziegel) befindet sich im Abstand von etwa 15 cm eine Doppelverglasung. Durch den Treibhauseffekt der Glasscheibe und das Absorbtionsverhalten der massiven Wand wird die dazwischen liegende Luft erwärmt und durch Transmission (durch die massive Wand) und vor allem durch die Öffnung über der Wand in den dahinterliegenden Raum geleitet (siehe folgende Abb.).

Somit erreicht die Trompe- Wand einen besseren k- Wert als eine normale Wand (k- Wert ca. 0,4 W / m² K). Inzwischen werden jedoch die Wärmeschutzeigenschaften europaweit mit dem U-Wert beschrieben. Je niedriger der Wert ist, um so besser sind die Wärmeschutzeigenschaften.

Fensterflächen verursachen bei Einfamilienhäuser bis zu etwa 30 % des Wärmeverlustes, bei Mehrfamilienhäuser sogar noch mehr. Diese Verluste lassen sich durch Maßnahmen zum temporären Wärmeschutz verringern.

Unter temporärem Wärmeschutz versteht man:

-	Vorhänge
-	Rollos
-	Rolladen
-	transportable Platten
-	Schiebe- oder Klappläden
-	Kipp- oder Faltelemente
-	Lamellen
-	pneumatische Konstruktionen

Sie werden während den kühlen Nachtstunden und an kühlen sonnenarmen Tagen vor Fenstern und Türen eingesetzt. Dabei ist es wichtig, daß der temporäre Wärmeschutz gut schließt, so daß sich zwischen dem Schutz und der Glasscheibe eine ruhende Luftschicht befindet, die dann zusätzlich wärmedämmend wirkt.

Unabhängig von der vorhandenen Fensterkonstruktion läßt sich dabei ein k- Wert von etwa 1,0 W / m²K erzielen.

So verringert sich zum Beispiel der k- Wert einer Doppelverglasung von 2,6 W / m²K durch den Einsatz eines Vollholz- Klappladens (Dicke ca. 2,5 cm) auf 1,5 W / m²K. Enthält der Klappladen zusätzlich eine Dämmstoffeinlage (Dicke ca. 1,5cm) liegt der k-Wert bei etwa 1,0 W / m²K. (Inzwischen werden jedoch die Wärmeschutzeigenschaften europaweit mit dem U-Wert beschrieben. Der U (w)-Wert gilt für das gesamte Fenster, der U(g)- Wert nur für die Verglasung. Je niedriger der Wert ist, um so besser sind die Wärmeschutzeigenschaften).

Darüber hinaus wirkt außenliegender temporärer Wärmeschutz als Sonnenschutz, Schallschutz, Einbruchs-, Sicht- und Windschutz.

Bei innenliegenden Elementen besteht jedoch die Gefahr der Tauwasserbildung.

TWD Systeme bestehen im wesentlichen aus:

-	lichtdurchlässiger Systemabdeckung
-	lichtdurchlässiger Wärmedämmschicht
-	Absorber
-	Wärmespeicher

Auftreffende Strahlung gelangt durch die Verglasung (Eigenschaft: möglichst hohen Energiedurchlaß g- Wert) hindurch (Treibhauseffekt) und wird in Form von Wärme von der massiven, schwarz gestrichenen Wand absorbiert. Phasenverschoben gibt sie die Wärme an den dahinterliegenden Innenraum ab.

Die Phasenverschiebung ist von bestimmten Eigenschaften der Wand abhängig (Wandstärke, Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit).

Um unzulässig hohe Temperaturen der TWD bzw. Überheizung der Räume zu vermeiden, ist ein davor angebrachter Sonnenschutz dringend anzuraten.

Die lichtdurchlässige Dämmschicht weist eine Mehrfachverglasung parallel zum Absorber und homogene, Waben- oder Kammerstrukturen auf (siehe Abb.). Sie werden aus Polycarbonat, Polymethylmethacrylat oder Silikatglas hergestellt (unter Freisetzung von giftigen Abfallstoffen und Emissionen).

Die TWD (an Südfassaden und häufig auch an Ost- / Westfassaden) führt zu einer Wärmegewinnung von außen nach innen während der Heizperiode, da der Transmissionswärmeverlust zu ca. 80 % durch den solaren Wärmegewinn kompensiert werden kann.

Fertige Systemelemente für den Außenwandbereich kosten derzeit mindestens 300 DM / m².

Im Bereich von Kollektoren kommen sie bereits vielversprechend zum Einsatz.