Nullenergiehäuser

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

Nullenergie-
haus

Energiegewinn-
haus

Gebäude-
orientierung

Heliotrop-
Haus

Haus-im-Haus

Solaraktiv-
haus

Energie
Autarkes
Haus

KfW-Effizienz-
häuser

Heizlast im
Passivhaus

.

Wintergarten

Glashaus

Treibhau-
seffekt

GEG
Wintergarten

Diesel-
Standheizung

Passivhaus

Als Passivhaus gelten nur Häuser, die einen Heizwärmebedarf unter 15 kWh/m2a haben. Der Gesamt-Primärenergiebedarf für alle Anwendungen im Haushalt (Heizung, Warmwasser, Lüftung, Kochen, Wäschetrockner) darf 120 kWh/m2a nicht überschreiten.

Als Passivhaus gelten nur Häuser, die einen Heizwärmebedarf unter 15 kWh/m2a haben. Der Gesamt-Primärenergiebedarf für alle Anwendungen im Haushalt (Heizung, Warmwasser, Lüftung, Kochen, Wäschetrockner) darf 120 kWh/m2a nicht überschreiten..

Quelle: AG Passivhaus GmbH

1. Gebäudehülle
2. Fenster, Glas und Haustüre
3. Kontrollierte Wohnungslüftung
4. Erdwärmetauscher oder Luftbrunnen
5. Heiztechnik
6. Solartechnik
7. innere Gewinne, z. B. Hausgeräte, Beleuchtung

Der Passivhausstandard wird durch folgende Maßnahmen erreicht:

möglichstSüdausrichtung des Hauses
zusätzliche Wärmebrückenminimierung
gute raumluftunabhänige Holzöfen oder Pelletöfen zur Nachheizung und WW- Bereitung
zusätzlich erhöhte Wärmedämmung
3fach Glas Fenster
Wärmerückgewinnung durch kontrollierte Wohnungslüftung
gutes AV-Verhältnis des Hauses (Verzicht auf Erker, Gauben, Dachflächenfenster)
einen aktiv geladenen Erdwärmtauscher
möglichst große Solarkollektorflächen min. 16 m2
Kollektorausrichtung nach Süden ohne Abschattung
 energieoptimierte Fensterverteilung

Folgende Grundsätze sind beim Bau von Passivhäusern zu beachten:

Südorientierung
Damit ein optimaler passiver Solarenergiegewinn erreicht wird, sind eine südliche Ausrichtung, aktive Verschattung und ein reduzierter Fensterrahmenanteil Voraussetzungen. Dabei kann besonders bei freistehenden Einfamilienhäusern ein erhöhter Dämmaufwand vermieden werden. Im Geschosswohnungsbau und bei anderen kompakten Gebäudeformen kann der Passivhaus-Standard auch ohne Südorientierung erreicht werden.

Sehr guter Wärmeschutz und Kompaktheit
Die Außenhülle muss rundum sehr gut wärmegedämmt werden. Kanten, Ecken, Anschlüsse und Durchdringungen müssen besonders sorgfältig geplant und ausgeführt werden, um Wärmebrücken zu vermeiden. Alle nicht lichtdurchlässigen Bauteile der Außenhülle des Hauses sind so gut gedämmt, dass sie einen Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) kleiner als 0,15 W/(m²K) haben, das sagt aus, je Grad Temperaturunterschied und Quadratmeter Außenfläche gehen höchstens 0,15 Watt verloren. Je kompakter eine Gebäudehülle bebaut ist, desto leichter und kostengünstiger lässt sich der Passivhaus-Standard verwirklichen. Viele halten diese Bauform für "gewöhnungsbedürftig".

Verglasung und Fensterrahmen (Passivhausfenster)
Die Fenster (Verglasung und Fensterrahmen) sollen einen U-Wert von 0,80 W/(m²K) nicht überschreiten. Hierfür sind besondere Fensterrahmen mit Wärmedämmung erforderlich. Die Verglasungen haben einen g-Wert um 50 % (g-Wert [Gesamtenergiedurchlassgrad für Solarenergie]). Die Fenster müssen wärmebrückenfrei in die Dämmebene der Wandkonstruktionen eingebaut werden.

Luftdichtheit
Die Undichtigkeiten durch unkontrollierte Fugen in der Gebäudehülle darf beim Blower-Door-Verfahren mit Unter- und Überdruck von 50 Pascal nicht größer als 0,6 Raumluftvolumen pro Stunde sein. Durch eine weitere Verbesserung der Luftdichtheit kann auch die Heizlast durch weniger Lüftungswärmebedarf gesenkt werden. Viele Passivhäuser erreichen Drucktestergebnisse von 0,3 bis 0,4 Raumluftvolumen pro Stunde.

Vorerwärmung der Außenluft
Die Außenluft kann über einen Erdwärmetauscher (in der Erde verlegte Lüftungskanäle), Solar-Luftkollektoren oder durch einen Luftbrunnen in das Haus geführt werden; selbst an kalten Wintertagen wird die Luft so bis auf eine Temperatur von über 5 °C vorerwärmt. Im Sommer ist auch eine Kühlung möglich.

Wärmerückgewinnung
Aus der Fortluft wird über einen Wärmetauscher in der kontrollierten Wohnungslüftung (KWL) Wärme zurückgewonnen. Dabei sollten mindestens 80 % der Wärme der Außenluft wieder zugeführt werden. Für die Lüftung darf allerdings nur ein geringer Stromverbrauch eingesetzt werden. Eine KWL ist notwendig, um in solchen luftdichten Häusern eine gute Luftqualität und behagliche Räume zu gewährleisten.

Erwärmung des Trinkwassers
Die Trinkwassererwärmung sollte über alternative Energien, so z. B. durch eine thermische Solaranlage, einen Holzkessel oder eine Wärmepumpe, erfolgen. Dabei ist der Einsatz eines Pufferspeichers sinnvoll.

Energiespargeräte im Haushalt
Die Reduzierung des Strombedarfs vermeidet eine unnötige Erwärmung der Räume im Sommer. Kühlschrank, Herd, Tiefkühltruhe, Lampen und Waschmaschine als hocheffiziente Stromspargeräte sind ein Muss für ein Passivhaus. Zum Trocknen der Wäsche sollte kein Abluft- oder Kondensations-Wäschetrockner verwendet werden, sondern die herkömmliche Wäscheleine oder ein Trockenschrank sollten wiederentdeckt werden.

Wärmebedarf und Energieverbrauch eines Passivhauses

Kriterium

Höchstwert

Heizwärmebedarf

≤ 15 kWh/m² pro Jahr

Heizlast

≤ 10 W/m²

U-Wert Außenbauteile

≤ 0,15 W/m²

U-Wert Fenster/Verglasungen

≤ 0,8 W/m²

Luftdichtheit

≤ 0,6/h bei 50 pa

Primärenergiebedarf

≤ 60 kWh/m²

Quelle: Passivhaus Institut GmbH

Gesamtkonzept optimieren
Damit der Passivhausstandard erreicht wird, müssen alle vorgenannten Komponenten gut aufeinander abgestimmt werden. Deshalb sollte bei der Planung und Ausführung grundsätzlich ein erfahrener Architekt hinzugezogen werden.

Bei der Planung der Beheizung eines Passivhauses (im Volksmund "Thermoskanne") sollte man das "Brett vor dem Kopf" ein wenig weiter wegnehmen oder ein Loch reinbohren. Eine Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 ist hier nicht anwendbar, weil die Ergebnisse der Heizlast viel zu hoch sind. Lohnt es sich wirklich, ein wassergeführtes Heizsystem einzubauen? Wäre nicht ein luftgeführtes System sinnvoller? Eine Kontrollierte Wohnungslüftung (KWL) ist sowieso erforderlich. Mit einem Solar-Luftkollektor ist auch eine Beheizung des Hauses möglich. Bei einer guten Planung wären damit sogar verschiedene Raumtemperaturen und eine Kühlung möglich. Die Berechnung der Heizlast in Passivhäuser hat einige Besonderheiten.

Heizlast im Passivhaus

Nutzerhandbuch für Passivhäuser
Passivhaus-Projektierungspaket (PHPP)
Konstruktionshandbuch für Passivhäuser
- Passivhaus Institut Dr. Wolfgang Feist
Passivhaus-Haustechnik - Heizung und Lüftung
- Prof. Dr. rer. nat. Harald Krause

Passivhaus: So funktioniert das Heizen und Belüften - Bosch Thermotechnik GmbH
Passivhausfenster

 
 

Nullenergiehaus
Eine technische Weiterentwicklung eines Passivhause ist das Nullenergiehaus. Im Jahresmittel ergibt sich eine ausgeglichene Bilanz zwischen zugeführter Energie für Heizung, Warmwasser, Antriebs- und Haushaltsstrom und der am Gebäude z. B. über Solarkollektoren selber erzeugten Energie auf. Diese Häuser haben eine besonders hohe Behaglichkeit bei sehr niedrigem Energiebedarf. Das wird vor allem durch passive Komponenten (spezielle Fenster, luftdichte Gebäudehülle, verbesserte gute Wärmedämmung, kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung und konsequenter Nutzung regenerativer Energien, so z.B. mittels Erdkollektor, Luftbrunnen oder thermischer Solaranlage) erreicht.
Ein Nullenergiehaus ist nicht komplett autark. Es wird an das öffentliche Stromnetz gekoppelt und speist gegebenenfalls die überschüssige Energie in das öffentliche Netz ein, benutzt allerdings vor allem im Winter ebenfalls Energie vom Stromversorger. Diese Häuser l iegen voll im Trend, da sie z. B. Photovoltaik-Energie erzeugen und selber verbrauchen, aber ab und zu auch Energie aus dem öffentlichen Netz gebrauchen.

Nullenergiehaus - Holzbauwelt.de
Was ist ein Nullenergiehaus - Thomas Roßkopf MSc
Nullenergiehaus - Rechnerisch den eigenen Energiebedarf abdecken
- Bio-Solar-Haus® GmbH

Energieautarkes Haus
Ein besonderes Nullernergiehaus ist das sog. energieautarken Haus, das die Energie, die beim Hausbau verbraucht wurde, wieder aufbringt. Dieses Haus hat natürlich auch eine im Jahresmittel ausgeglichene Energiebilanz.
Technisch und mathematisch sind energieautarke Häuser realisierbar, aber in der Praxis sind diese Häuser noch nicht im Trend. Da die Sonne im Sommer zur Energiegewinnung genutzt werden kann, fällt diese Möglichkeit während der kälteren Monate fast gänzlich weg. Somit müsste die Energie in entsprechenden Batterien gespeichert werden – was nicht nur eine Überdimensionierung bei der Energiegewinnung bedeuten würde, sondern darüber hinaus zumindest im ökonomischen Sinne unwirtschaftlich wäre. Auch ökologisch betrachtet würde dies einige Nachteile mit sich bringen, da sämtliche zusätzliche Systeme eine hohe energetische Investition mit sich bringen würden. Vor allem kleine Ein- und Zweifamilienhäuser sind für dieses System nicht geschaffen, größere Mehrfamilienhäuser könnten allerdings davon profitieren.

 
 

Energiegewinnhaus
Die Häuser, die keine keine Heizung benötigen, werden "Energie-Gewinn-Häuser" genannt. Sie haben eine Photovoltaikanlage auf dem Dach oder an der Fassade, die jährlich 18 000 kWh Strom produzieren soll. Die jährliche Heizlast soll von 250 kwh/m2 Wohnfläche um 94 % auf 15 kWh verringert werden. Dafür werden neue Techniken weiterentwickelt und kombiniert. Z. B. durch eine 30 cm dicke Polystyroldämmung für die Außenwände und dreifach verglaste Fenster. Die in den Räumen entstehende Wärme wird beim Luftaustausch mit Wärmetauschern entzogen und der Außenluft wieder zugeführt.


Schon seit Jahrtausenden wird die passive solare Architektur angewandt. Ein Beispiel mag das antike Griechenland vor rund 2.500 Jahren geben, das damals ebenfalls in einer Energiekrise steckte. Als Lösung für das Problem des immer knapper und teurer werdende Brennholzes wurde die verglaste Südfläche mit weitüberstehendem Vorbau entwickelt. Sokrates beschrieb dies so: "In Häuser, die nach Süden blicken, dringt die Sonne im Winter durch die Vorhalle bis in die Wohnräume vor und wärmt sie. Im Sommer jedoch hält das Dach der Vorhalle die Sonne ab und spendet kühlenden Schatten."  mehr > hier ein paar Beispiele   Quelle: Buch der Synergie - Achmed A. W. Khammas

NEUBAU NACH ENEV 2014 UND PASSIVHAUS IM VERGLEICH - Gernot Vallentin Dipl. Ing. Architekt


 
 

Gebäudeorientierung zur Sonne

Sonnenbahn im Verlauf der Jahreszeiten

Quelle: Sonnenhaus-Institut e.V.

Damit die Sonne bestmöglichst genutzt werden kann, muss die Architektur und die Gebäudeorientierung (Ausrichtung) so geplant werden, dass zu allen Jahreszeiten der Sonnenstand dem Haus und der Solaranlage zugute kommt. Im Winter müssen die Südfassade und Kollektorfläche weitgehend verschattungsfrei sein.

Sonneneinstrahlung

Quelle: Sonnenhaus-Institut e.V.

Im Winter gilt es die Sonneneinstrahlung aktiv und passiv optimal zu nutzen.
Im Sommer wird durch konstruktive Maßnahmen eine Überhitzung des Gebäudes und der Solaranlage vermieden.

Der Azimutwinkel darf bei einem Sonnenhaus nicht mehr als 30° nach Westen und 25° nach Osten abweichen; die Neigung muß mind. 35° betragen. Abweichungen innerhalb dieser Grenzen können durch entsprechend größere Kollektorflächen ausgeglichen werden. Quelle: Sonnenhaus-Institut e.V.

> mehr und ausführlicher

Orientierung

Quelle: Sonnenhaus-Institut e.V.

Nutzbarer Solarertrag für ein Sonnenhaus in % vom Maximum
in Abhängigkeit von der Orientierung der Kollektorfläche

Quelle: Sonnenhaus-Institut e.V.

Sonnenhäuser - Sonnenhaus-Institut e.V.

 
 

Heliotrop®

Schema-Heliotrop

Drehkranz

Heliotrop-Solarpanel

Quelle: Rolf Disch

 
Heliotrop-Haus

Das Hauskonzept entspricht dem Prinzip der Sonnenblume. Diese Blume dreht ihre Blütenköpfe und Blätter nach dem Sonnenstand von Osten nach Westen. Die Frucht bleibt in der Oststellung stehen.

Dem drehbaren Solarhaus Heliotrop® liegt die Idee zugrunde ein Gebäude zu konstruieren, das höchsten Ansprüchen an Architektur und Umweltschutz genügt und dennoch ohne lästige Einschränkungen seinen Bewohnern exklusiven Wohnkomfort bietet.

Das Heliotrop® ist nicht nur ein architektonisch außergewöhnliches Wohn- und Geschäftshaus, es repräsentiert vielmehr ein Konzept, das in jeder Hinsicht so ressourcenschonend wie möglich vorgeht. Erstmals wurde der zukunftsweisende Plusenergiehausstandard zu einem einzigartigen Wohnerlebnis komponiert.

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Das Grundgerüst des Hauses, das aus Fichten-Brettschichtholz besteht, windet sich in einer Höhe von  6 m zylinderförmig um eine 14 m hohe, tragende Zentralsäule, in der die Elektrostationen untergebracht sind. Die Räume sind über eine Wendeltreppe an der Zentralsäule zu erreichen.

Die Wohn- und Arbeitsräume sind umlaufend, ansteigend in einer 18-eckigen Spiralkonzeption angeordnet und sind so alle miteinander verbunden. Die optimale Ausrichtung nach dem Sonnenstand wird durch einen Drehkranz mit Schwenklager und einem Elektromotor möglich. Eine passive Kühlung kann bei Bedarf durch das Drehen der großen Glasflächen des Hauses aus der Sonne erfolgen.

Auf der zentralen Säule ist über der Dachterrasse ein zweiachsig nachgeführtes Fotovoltaik-Solarkraftwerk angebracht, das fünf bis sechsmal soviel Strom erzeugt, als im Haus selbst verbraucht wird. Dadurch wird es zu einem Plusenergiehaus. Durch die Konstruktion des Hauses wird das Haus durch die Sonne, Vakuumröhren-Kollektoren und einem Erdwärmeaustauscher beheizt und Trinkwasser erwärmt. Hierzu kann auch ein Pufferspeicher eingesetzt werden.

Dass in diesem Haus auch die Abfälle und Fäkalien kompostiert und das Abwasser durch eine Teichklärung wiederverwendet werden, ist wohl auch eine Selbstverständlichkeit.

Das Heliotrop von Rolf Disch

Das drehbare Solarhaus Heliotrop® - Steckbrief

 
 

Haus-im-Haus - Naturbauprinzip

Eine gut wärmegedämmte Haushülle des inneren Holzhauses wird von außen durch ein teilweise verglastes Wetterschutzhaus wie ein Treibhaus mit dem Tageslicht erwärmt. Der im Innenhaus von den Bewohnern produzierte Wasserdampf mit den an ihn gebundenen Gerüchen entweicht, ohne zu schädlichem Tauwasser kondensieren zu können durch die wasserdampf-durchlässige Innenhaushülle in die Luftschicht zwischen Innenhaus und Wetterschutzhaus. Von dort gelangt er durch natürlichen Auftrieb selbsttätig durch Lüftungsöffnungen ins Freie. Dadurch wird eine Lüftungsanlage zur Entfeuchtung der Wohnräume überflüssig

Naturbauprinzip Haus-im-Haus

Haus-im-Haus-System


Bio-Solar-Haus

Quelle: Bio-Solar-Haus GmbH

 

Haus-im-Haus

Quelle: Bio-Solar-Haus GmbH

Der Primärenergiebedarf berücksichtigt neben dem Energiebedarf für Heizung und Warmwasser auch die Verluste, die bei der Gewinnung des Energieträgers, dessen Aufbereitung und Transport auch die Energieverluste der Heizungsanlage. Bio-Solar-Häuser brauchen als Heizenergie weder Öl, Gas oder Strom. Sie nutzen fast ausschließlich regenerative Energieträger wie Sonne und Holz für Heizung und Warmwasserbereitung.

Da die Sonnenenergie nicht aufwändig gewonnen wird, Holz ein örtlich vorhandener und nachwachsender Brennstoff ist und die Heizungsanlage fast keine Energieverluste hat, haben Bio-Solar-Häuser einen extrem niedrigen Primärenergiebedarf. Beim energetischen Vergleich von Häusern kommt es deshalb nicht auf deren niedrigen Heizenergiebedarf, sondern auf deren niedrigen Primärenergiebedarf an.

Naturgesetze statt Technik

Erfahrungsberichte unserer Bauherren
mit ihrem Bio-Solar-Haus

 

 

Solaraktivhaus

Die Haustechnik im Solaraktivhaus besteht aus den Komponenten Solarthermie, Photovoltaik, Wärmepumpe, Erdwärmetauscher, kontrollierte Wohnraumlüftung und Fußbodenheizung. Zur Gartenbewässerung und für die WC-Spülung wird Regenwasser aus einer Zisterne benutzt. Eine kompakte EIB-gesteuerte Haustechnik regelt die passive Nutzung der Sonnenenergie im Winter von Süden und Westen sowie die automatische Beschattung der Südglasflächen im Sommer. Um eine Übertechnisierung des Hauses zu vermeiden und den Bewohnern auf Wunsch ein herkömmliches Wohnen zu ermöglichen, lässt sich diese automatische Regelung abschalten. Die mechanische Querdurchlüftung vom Untergeschoss bis zum Dach sorgt für optimalen Luftaustausch und Wohlbefinden.

Solaraktivhaus

Quelle: Sonnenkraft Österreich Vertriebs GmbH

Auf dem Dach werden Photovoltaik-Module zur Stromerzeugung sowie Solarthermie-Kollektoren zur Wärmeerzeugung montiert und im SOLAR COMPLEET™ Komplettheizungssystem zusammengeführt. Die solarthermieunterstütze Luft/Wasser-Wärmepumpe im Keller wird das energetische Herzstück des Hauses, ein kleines autarkes Wärmekraftwerk. Flüsterleise versorgen die 2,20 m hohe Pumpe und der zentrale 1000-Liter-Speicher das gesamte Haus mit Warmwasser, Heizungswärme und Kühlung. Der große Speicher sorgt für eine maximale Ausnutzung der Sonnenenergie. Die solare Überenergie wird über den Verdampfer der Außeneinheit abgeleitet – die Bewohner können sorglos in Urlaub fahren, denn die Anlage reguliert sich selbst. Die Außeneinheit steht hinter der Garage, sie transportiert Energie aus der Außenluft zur Wärmepumpe ins Haus – auch im Winter bei Minusgraden.

 

 
 

EnergieAutarkesHaus

Der Trend zu einer unabhängigen Versorgung (Energie-Autarkie), nicht nur bei der Stromversorgung, sondern auch bei der Heiztechnik und Wasserversorgung, nimmt immer mehr zu.

Das EnergieAutarkeHaus produziert und speichert Solarstrom für den gesamten Energiebedarf eines bewohnten Hauses und kann zusätzlich noch den Strom für Elektromobilität oder elektrische Gartengeräte bereitstellen. Dadurch ist keine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz notwendig.

EnergieAutarkeHaus

Quelle: HELMA Eigenheimbau AG

Bei diesem Konzept wird auf jede Art von Strom(zusatz)heizungen (Wärmepumpen) verzichtet. Dadurch wird weniger als 2.000 kWh pro Jahr für den Haushaltsstrom benötigt und kann durch die Photovoltaikanlage (58 m²) versorgt werden. Auch bei fehlender Sonneneinstrahlung wird durch eine intelligente Anlagensteuerung (Mess-, Steuer und Regelsystem) ein mehrzelliger Elektroenergiespeicher (Akku) be- und entladen.

In dem Haus kommt eine Heizanlagentechnik für die solare Wärmeversorgung zum Einsatz. Eine Kollektorfläche von 46 m² beschickt einen 9.300 Liter Solarspeicher, der auch alternativ durch einen Holzvergaserofen mit Wärmetauscher (25 kW wasserseitiger Leistung) versorgt werden kann.

Kein Stromanschluss, nie wieder Kosten für Öl und Gas - News-HaustechnikDialog


KfW-Effizienzhäuser

Im Wohngebäudebereich gibt es viele verschiedene Begriffe, die den Energiestandard wiedergeben sollen. Zu dem Niedrigenergiehaus, Passivhaus und Nullenergiehaus ist nun das "Effizienzhaus" dazugekommen. Dieser Begriff bezieht sich eigentlich nur auf den Standard, der zu einer Förderung durch die KfW-Bank erforderlich ist.
In den Förderrichtlinien sind die Grenzen für den Heizwärmebedarf oder den Primärenergiebedarf genau vorgegeben. Für die finanzielle Unterstützung durch die KfW-Förderbank oder das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (bafa) ist die Einhaltung der in der Energieeinsparverordnung (EnEV) vorgegebenen Werte entscheidend.

Das zum 1. Januar 2009 in Kraft getretene Konjunkturpaket 1 der Bundesregierung erweitert die KfW- Förderprogramme für energieeffizientes Bauen und Sanieren. Die Vorgaben der KfW-Bank beziehen sich immer auf die zum Zeitpunkt der Planung gültigen EnEV.

Es wird zwischen 4 Energiestandards unterschieden.

      •  KfW-Effizienzhaus 40
      •   KfW-Effizienzhaus 55
      •  KfW-Effizienzhaus 70
      •  KfW-Effizienzhaus 100

Das KfW-Effizienzhaus 40 darf dürfen den Jahres-Primärenergiebedarf (Qp) von 40 % und den Transmissionswärmeverlust (H’T) von 55 % der errechneten Werte für das Referenzgebäude nach Tabelle 1 der Anlage 1 der EnEV2009 nicht überschreiten.
Gleichzeitig darf der Transmissionswärmeverlust nicht höher sein als nach Tabelle 2 der Anlage 1 der EnEV 2009 zulässig.

Das KfW-Effizienzhaus 55 hat einen maximalen Energiebedarf des Gebäudes von maximal 55 % des Wärmeenergieverbrauches eines Neubaus nach aktuellem Standard. In diesen Häusern werden gegenüber einem "normalen" Neubau 45 % der Wärmeenergie eingespart. sie sind sehr gut wärmegedämmt und müssen luftdicht sein. Dies wird durch folgende Maßnahmen erreicht:

Die bauliche Hülle des Gebäudes wird sehr hoch wärmegedämmt. Fenster und Türen sind dabei dreifach verglast und nach der Sonne ausgerichtet, damit über das Dach und die Fenster Wärme gewonnen wird. Außerdem werden eine primärenergieeffiziente Heizungsanlage, eine thermische Solaranlage zur Heizungsunterstützung und Warmwasserversorgung, und der Einbau einer kontrollierte Wohnungsentlüftung (KWL), die 80 % der Energie der Abluft zurückgewinn, eingebaut.

Das KfW-Effizienzhaus 70 kann ein Neubau oder ein Altbau, der durch Sanierungsmaßnahmen auf das Energieniveau gehoben wird, sein. Hier werden die vollen Kosten der wärmedämmenden Maßnahmen durch Kredite gefördert.

Das KfW-Effizienzhaus 100 ist ein Altbau, der durch eine energetische Sanierung auf ein Neubauniveau gebracht wird. Hierbei darf Jahres-Primärenergieverbrauch sowie einen spezifischen Transmissionswärmeverlust eines analogen Neubaus nicht überschritten werden. Dadurch entspricht dieses Gebäude den gesetzlichen Mindestanforderungen eines entsprechenden Neubaus.

In der EnEV 2009 wurde das KfW-Effizienzhaus 85 eingeführt und bei dem Erreichen des Energieniveaus Effizienzhaus 70 gibt es ebenso höhere Investitionszuschüsse und Vorteile bei der Finanzierung.

KfW-Förderung für die Gebäudesanierung

Es werden wärmedämmende Maßnahmen, die an der Außenwand, der oberen Geschossdecke und dem Dach durchgeführt werden, gefördert. Wenn diese Maßnahmen nicht ausreichen, den entsprechenden Standard zu erreichen, dann können die Erneuerung der Fenster, um den Wärmedurchgangskoeffizienten zu senken und der Austausch der Heizung. Eine weitere Maßnahme kann die Installation von Photovoltaik-Module (PV-Module) sein.

Die Förderanträge werden über die jeweilige Hausbank eingereicht.

 
 

Heizlast im Passivhaus
Die Praxis zeigt, dass die Ermittlung der Raumheizlast nach der normierten Heizlastberechnung DIN EN 12831 bei hocheffizienten Gebäuden (z. B. Passivhaus) zu extrem überdimensionierten Auslegungen führt. Mit der extrem hohen Energieeffizienz, die beim Passivhaus erreicht wird, wird der Heizwärmebedarf mit um 10 bis 20 kWh/(m²a) eigentlich völlig unbedeutend in Bezug auf die davon ausgehende Ressourcen- und Umweltbelastung. In einem funktionierenden Passivhaus ist der Verbrauch für Heizung automatisch vernachlässigbar gering (ca. ein Zehntel des sonst üblichen Verbrauches).
Feldmessungen haben gezeigt, dass nicht nur in der Berechnung, sondern auch in der praktischen Baunutzung diese 90%ige Einsparung tatsächlich erreicht wird. Dies ist bei Einhaltung der baulichen und technischen Qualitäten des Passivhausstandards statistisch gesichert. Entscheidend ist dabei ausschließlich, dass ein funktionierendes Passivhaus erreicht wird. Unter diesen Umständen ist es nicht mehr wichtig, wie hoch die Jahresbedarfswerte im Einzelnen sind, weil der Passivhausstandard schon von sich aus einen extrem niedrigen Verbrauch garantiert, der eine dauerhaft ökonomisch und ökologisch vertretbare Versorgung "behagliche Räume" sicherstellt.

> hier ausführlicher

Passivhaus-Projektierungspaket (PHPP)

 
 

Wintergarten - Glashaus

Schon seit Jahrtausenden wird die passive solare Architektur angewandt. Ein Beispiel mag das antike Griechenland vor rund 2.500 Jahren geben, das damals ebenfalls in einer Energiekrise steckte. Als Lösung für das Problem des immer knapper und teurer werdende Brennholzes wurde die verglaste Südfläche mit weitüberstehendem Vorbau entwickelt. Sokrates beschrieb dies so: "In Häuser, die nach Süden blicken, dringt die Sonne im Winter durch die Vorhalle bis in die Wohnräume vor und wärmt sie. Im Sommer jedoch hält das Dach der Vorhalle die Sonne ab und spendet kühlenden Schatten."  mehr > hier ein paar Beispiele   Quelle: Buch der Synergie - Achmed A. W. Khammas

Ein Glashaus bzw. Wintergarten wird seit Jahrhunderten als "Sonnenfalle" genutzt. Im 16. Jahrhundert wurden ein Glashaus als Gewächshaus (Orangerie) zur Aufzucht von Pflanzen verwendet. Diese überdachten botanischen Gärten wurden freistehend oder an die Häuser gebaut. In der heutigen Zeit gehört ein Wintergarten durch die Entwicklung der Glasherstellung und der technischen Weiterentwicklung der Lüftungstechnik schon zu der "normalen" Ausstattung im gehobenen Wohnungsbau. Hier wird er hauptsächlich zu der Erweiterung der Wohnfläche verwendet und hat als Nebeneffekt die Nutzung der Sonnenenergie.

Glashäuser und Wintergärten gibt es in verschiedenen Ausführungen.

  • Wintergärten
  • Anlehngewächshäuser
  • Gewächshäuser
  • Orangerie
  • botanische Gärten
  • Mauergewächshäuser
  • Glaspavillons
  • Schwimmhallen

Terrassenüberdachung

Quelle: www.holzon.de

Der Einstieg zum Wintergarten ist eine Terrassenüberdachung oder ein Anlehngewächshaus. Diese Ausführungen reichen in den meisten Fällen schon nach kurzer Zeit nicht mehr aus, weil sie nur eingeschränkt als zusätzlicher Wohnraum genutzt werden können.

Anlehngewächshaus

Quelle: Ing. G. Beckmann KG

Wohn-Wintergärten

Quelle: SOLARLUX Aluminium Systeme GmbH

Wintergärten werden als zusätzliche Wohnräume ausgelegt und eingerichtet. Dadurch ist die Bauart und die Einrichtung gegenüber den Gewächshäusern anspruchsvoller. Wenn sie über 12 °C beheizt und über 4 Monate im Jahr benutzt werden und die Nutzfläche über 15 m² beträgt, müssen die Anforderungen der EnEV eingehalten werden.

Ein Wintergarten muss, wie auch die Glashäuser, beschattet werden, damit sie nicht zu "Brutkästen" werden. Bei den Wintergärten unterscheidet man zwischen der Außenbeschattung durch Markisen und der Innenbeschattung durch Jalousien, Faltstores oder Rollos. Die Innenbeschattung hat den Nachteil, dass sie durch die Erwärmung des Materials als zusätzliche Heizflächen wirken können.
Um diesen Effekt zu minimieren, sind z. B. Faltrollos mit einer perlexbeschichteten Rückseite geeignet. Die Beschichtung reflektiert das Sonnenlicht, sodass der Raum weniger stark aufheizt. Ist die Luftfeuchtigkeit im Wintergarten besonders hoch, weil dort z. B. Pflanzen angebaut werden, die stetig bewässert werden müssen, ist es ratsam, Faltrollos zu wählen, die zudem besonders feuchtigkeitsresistent sind. Mit der Wahl des richtigen Stoffes, kann eine effektive Beschattung erzielt werden. Außerdem sollte die Innenbeschattung maßgefertigt und somit perfekt auf die Fenster bzw. Türen angepasst sein, um eine lückenlose Beschattung zu ermöglichen. Um auf Nummer Sicher zu gehen, kann auch eine Kombination von Innen- und Außenbeschattung angebracht werden.

Auch bei einer diffusen Sonneneinstrahlung und der Beschattung kann sich die Wintergarten aufheizen. Die einfachste Art der Temperaturregulierung ist eine Fensterlüftung, die durch Fensterstellantriebe per Handschalter, Fernbedienung oder eine Automatik durchgeführt werden kann. Unter besonderen Bedingungen ist auch eine dezentrale Lüftung oder eine Einbindung in eine evtl. vorhandene lüftungstechnische Anlage möglich.
Bei einer ganzjährigen Nutzung des Wintergartens ist eine Heizung notwendig. Diese kann an das bestehende Heizungssystem angeschlossen werden. Aufgrund der verglasten Flächen muss die Heizlast genau berechnet werden. Der Einsatz von Flächenheizungen (Fußboden- oder Wandflächenheizung) kann unter bestimmten Umständen sinnvoll sein, da die Flächen des Wintergartens als Kollektoren wirken können. Auch die Phasenwechselmaterialien (PCM) haben sich als vorteilhaft erwiesen.

Verglasungssystem für Wintergartenverglasungen und Dachverglasungen

Steuerungs- und Automatisierungstechnik für Wintergärten

Quelle: Elsner Elektronik GmbH

Ein Wintergarten hat aufgrund der großen Glasflächen während der sonnenlosen Zeiten (bedeckter Himmel, Nachtstunden) einen relativ hohen Wärmebedarf (Heizlast). Auch wenn inzwischen die Ug-Werte der Fenster mit Wärmeschutzverglasung gegenüber der alten Einscheiben- oder Verbundfenster erheblich verbessert sind, kann es hier trotzdem zu Zugererscheinungen durch den Kaltlufteinfall kommen.

Eine typische Wintergartenheizung waren Unterflurkonvektoren. Diese Heizkörper hielten die Fenster trocken, nahmen keinen Stellplatz weg und ließen sich gut in die Hochtempraturheizung (90/70 °C) einbinden. Heutzutage "beschlagen" die Fenster aufgrund der guten Ug-Werte nicht mehr und es gibt fast nur noch Niedertemperaturheizungen (45/35 °C, 35/28 °C), die nur noch für Ventilatorkonvektoren geeignet sind. Außerdem waren die Schächte der Konvektoren schwierig zu reinigen, besonders wenn viele Pflanzen vorhanden sind. Auch sieht man immer wieder noch Heizkörper vor den Fensterflächen, was aber auch mit Strahlungsschirm ein energetischer Unsinn ist und außerdem optisch nicht besonders ansprechend ist.

Heutzutage bieten sich Flächenheizungen (Fußboden- oder Wandflächenheizung) an, die problemlos in das vorhandene Heizungssystem einbinden lassen. Einige Fachleute raten von einer Fußbodenheizung ab, weil diese zu träge sein sollen. Aber dieses Heizsystem bietet einen gewissen Selbstregeleffekt und kann unter günstigen Verhältnissen sogar Wärme aufnehmen. In Verbindung mit der Fußbodenheizung können auch die neuen "heizenden" Scheiben eingeplant werden. Diese (unsichtbar) beschichteten Fensterscheiben wirken wie Heizflächen. Auch die Phasenwechselmaterialien (PCM) haben sich unter bestimmten Gegenheiten als vorteilhaft erwiesen.

In großen Wintergärten kann auch der Einsatz eines Kaminofens überlegt werden, was den Wohnkomfort erhöhen kann. Richtig geplant haben sich auch Luft-Luft-Wärmepumpen oder Luft-Wasser-Wärmepumpen als Heizsystem als sinnvoll erwiesen, weil mit dieser Technik nicht nur geheizt, sondern auch gekühlt werden kann.

Besonders in Wintergärten ist je nach der vorgesehenen Nutzung eine Feuchteregulierung wichtig. Deshalb ist eine Belüftung ist wichtiger Bestandteil der Wintergarten-Planung. Dabei müssen sich die Lüftung und Beschattung ergänzen. In der Regel geht man davon aus, dass im Wintergarten mit Außenbeschattung ein 10facher Luftwechsel (Innenbeschattung 20fach) vorhanden sein sollte, um unangenehme Stauluft zu vermeiden. Nur mit einer elektronischen Wintergartensteuerung und -regelung ist dies problemlos zu erreichen.

Wintergarten-Belüftung

Dry®-Steuerung

Wintergarten Planung - Bundesverband Wintergarten e.V.

Die richtige Heizung im Wintergarten - Bundesverband Wintergarten e.V.

Bauantrag für Wintergarten und Terrassendach

 
 
Gewächshaus für die private Nutzung
Quelle: Palmen GmbH

 

 

Glashäuser werden ausschließlich zum Kultivieren von Pflanzen (Gewächshaus, Treibhaus) oder zur Ausstellung und Züchtung von exotischen Pflanzen (botanischer Garten) aufgestellt. Durch den Glashauseffekt bzw. Treibhauseffekt erhöht sich die Temperatur und schützt die Pflanzen vor starken Winden und Niederschlägen.
Glashäuser werden nach der Innenraumtemperatur eingeteilt
  • Kalthäuser für Temperaturen unter 12 °C
  • Temperierte Häuser für Temperaturen von 12 °C bis 18 °C
  • Warmhäuser (Treibhäuser) für Temperaturen über 18 °C
Gewächshaus für die gewerbliche Nutzung
Quelle: Viemose-Driboga A/S

 

 

Kalthäuser und temperierte Häuser werden in der Regel für den verlängerten Anbau von Gemüse und Kräutern, der Jungpflanzenanzucht und der  Überwinterung von Kübelpflanzen verwendet. Anlehn- oder Mauergewächshäuser wirken auch als zusätzliche Hausdämmung und sind die Vorläufer der transparenten Wärmedämmung (TWD).
Mittelmeerhaus
Tropenhaus
Quelle: BGBM
Glashäuser haben eine lichtdurchlässige Eindeckung aus GlasscheibenHolmkammerplatten (Doppel- oder Dreifach-Stegplatten) oder Kunststoffplatten bzw. -folien. Jedes Glashaus benötigt eine Lüftungseinrichtung damit die Temperatur geregelt werden kann. Zur Regegulierung der Temperatur wird eine Beschattungs- und Lüftungseinrichtung benötigt. Zur Verdunklung oder Schattierung kommen Schattiergewebe, die vollständig zusammenraffbar sind, zum Einsatz. Wenn die Schattierung nicht ausreicht, kann die Temperatur über Lüftungsfenster reguliert werden.
Warmhäuser (Treibhäuser), die gewerblich genutzt werden oder die mit spezielle Pflanzen (botanischer Garten) ausgestattet sind, müssen je nach der Nutzung zusätzliche Einrichtungen haben.
Hierzu gehören
  • eine Heizungsanlage, heutzutage wird oft die Abwärme von Kraftwärmeanlagen (Kraft-Wärme-Kopplung) oder Biogasanlagen genutzt
  • Elektrische oder elektronische Steuerungstechnik (Gewächshauscomputer) zur Klimaregelung (Lüftung über Fensterantriebe, Themostaten für die Temperaturregelung und Feuchtesensoren für die Feuchteregulierung) und Bewässerungs- bzw. Beregnungsautomation
  • Belichtungsanlagen zur künstlichen Beleuchtung
  • CO2-Düngungsanlagen zur Kohlenstoffdioxid-Düngung
  • eine zusätzlicher Dämmung gegen Wärmeverluste (z. B. aus UV-stabilisierter Luftpolsterfolie)
Schwimmbadüberdachung
Quelle: Walter Philipp
Andere Einsätze von Glashäusern gibt es bei der Schwimmbad-überdachung und freistehenden Pavillons. Auf der einen Seite werden hier Glashauseffekt genutzt und die Verglasung schützt vor Wind und Regen.
Schwimmbäder und Gartenteiche mit speziellen Fischen (Koi) können aber auch in Wintergärten integriet werden.
Pavillon
Quelle: Walter Philipp
 
 

Treibhauseffekt
In jedem Glashaus und Wintergarten wirkt der "Treibhauseffekt" bzw. "Glashauseffekt". Das bedeutet, der größte Anteil der Sonnenstrahlung dringt durch die Glasscheiben, da der Hauptanteil der Sonnenstrahlung im gelben Wellenlängenbereich (0.5 µm) liegt, für die die Glasscheiben durchlässig sind. Davon kommen 60 bis 70 % der auf den Boden bzw. Wände. Diese erwärmten Flächen strahlen die Wärme im infraroten Wellenlängenbereich (>3.5 µm) ab und diese Wärmestrahlung wird von den Glasscheiben reflktiert. Wenn die Wärmestrahlung im Innern des Raumes die Strahlungsleistung der einfallenden Strahlung von außen erreicht hat, stellt sich ein Strahlungsgleichgewicht ein. Die Wärme bleibt also in dem Raum und hierbei wird die Meinung verteten, dass dabei nicht die Reflektierung der Scheiben bei der Aufheizung des Raumes eine Rolle spielt sondern nur die Konvektion an den warmen Flächen und die durch die Glasscheiben behinderte Lufbewegung. Dadurch kann keine Wärme abtransportiert werden.

 

Wie funktioniert ein Treibhaus? - Welt der Physik

 
 

Gebäudeenergiegesetzt und der Wintergarten

Ein Wintergarten ist ein geschlossener Anbau an ein Gebäude, ein selbstständiges Bauwerk oder eine in das Gebäude integrierte Konstruktion mit mindestens einer Wandfläche und einem Großteil der Dachfläche aus lichtdurchlässigen Baustoffen (EnEV-Begriff: "Glasdach"). Die tragende Konstruktion besteht in der Regel aus Metall- oder Kunststoffprofilen bzw. aus Holz-Sparren, -Pfetten und -Pfosten. Der Wintergarten ist statisch und geometrisch so dimensioniert, dass er für den dauerhaften Aufenthalt von Personen geeignet ist. Wintergärten können beheizt oder unbeheizt sein.

Definition Wintergarten und Anforderungen aus der EnEV 2014 - Bundesverband Wintergarten e.V.

Keine Anforderungen bezüglich des GEG's bzw. der EnEV für

  • großzügig verglaste Räume mit komplett massivem Dach
  • Gewächshäuser, die für die professionelle Pflanzenaufzuch/Pflanzenproduktion eingesetzt werden
  • Terrassenüberdachungen mit teilweisem seitlichem oder allseitigem Windschutz aus Elementen, die nicht wind- und schlagregendicht ausgeführt wurden (z. B. Ganzglasanlagen)
  • Wintergärten, die nicht oder nach ihrer Zweckbestimmung auf eine Innentemperatur von weniger als 12 °C beheizt werden (z.B. für die Überwinterung empfindlicher Pflanzen)
  • Wintergärten, die in weniger als vier Monate im Jahr als Wohnraum genutzt werden (§ 1 (2) Ziff. 8)
  • Wintergärten mit einer Nutzfläche von weniger als 15 m²

Die allgemein anerkannten Regeln der Technik (aRdT), besonders die Pflicht zur Einhaltung des Mindestwärmeschutzes nach DIN 4108-2,  müssen auch hier beachtet werden.

Der Nachweis des Primärenergiebedarfs nach DIN EN 832, DIN EN 4108, DIN V 18599 wird gefordert, wenn der Wintergarten Bestandteil der beheizten Gebäudehülle eines Neubaus ist oder mehr als 50 m² Nutzfläche hat.

Da das Baurecht eine Ländersache ist, hängen die baurechtlichen Vorgaben für Wintergärten vom jeweiligen Bundesland ab.

Mit der Einführung des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) ab 1. November 2020, das die EnEV, das EnEG und das EEWärme übernommen hat, gelten die Wintergärten weiterhin als "kleine Gebäude", wenn diese nicht mehr als 50 m² Nutzfläche haben.

Energieeinsparverordnung (EnEV 2014)

Gebäudeenergiegesetz 2020 (GEG) und Wintergartenbau - Dr. Steffen Spenke
So planen Sie einen Wintergarten energieeffizient - Undine Tackmann - be Around GmbH
Wintergarten - Fachartikel - Bundesverband Wintergarten e.V.

 
 
Diesel-Standheizung (Diesel-Heizgerät) für kleine Heizleistungen
Für Häuser (z. B. Passivhaus) oder kleine Wohnungen mit geringen Heizlasten sind die meisten Öl-Kessel zu groß. Hier bieten sich Diesel-Standheizungen an, wie sie in Wohnwagen oder Wohnmobilen eingebaut werden. Ein wenig modifiziert können diese Geräte eine Alternative zu den gängigen Wärmeerzeugern in ein Wasserheizungs- oder Lüftungssystem integriert werden.
Eine Dosierpumpe leitet beim Einschalten der Heizung den Kraftstoff aus dem Heizöltank in das Heizgerät. Dort wird das Heizöl mit einem Glühstift automatisch entzündet. In der Brennkammer entzündet sich eine Flamme, die den Wärmetauscher erhitzt. Das Gerät saugt dabei Luft von außen für die Verbrennung an und leitet das verbrannte Abgas wieder nach außen ab. Während des Heizbetriebes saugt das integrierte Heizluftgebläse die zu erwärmende Luft durch die Eintrittsöffnung an und drückt sie durch das Gerät. Beim Überstreichen des heißen Wärmeübertragers heizt sich die Luft auf und wird durch die Austrittsöffnung aus dem Gerät hinausgeblasen.
Die angeschlossenen Luftschläuche verteilen die Luft gleichmäßig in die Innenräume. Durch die geräteinterne Trennung des Verbrennungskreislaufes vom Heizkreislauf kommt es dabei zu keinerlei Beeinträchtigung der Heizluftqualität. Ein Temperaturfühler misst laufend die Innenraumtemperatur und passt die Heizleistung und damit die geförderte Luftmenge automatisch dem Wärmebedarf an. Auf diese Weise wird die eingestellte Solltemperatur schnell erreicht und dann konstant gehalten. Nach dem Ausschalten wird die Verbrennung kontrolliert beendet. Dabei geht das Gerät noch in einen kurzen Nachlauf, um sich abzukühlen. Danach ist es sofort wieder für einen Neustart einsatzbereit. Quelle: Webasto
Ein wenig modifiziert kann dieses Gerät eine Alternative zu den gängigen Wärmeerzeuger in die kontrollierte Wohnungslüftung (KWL) integriert werden.
Diesel-Heizgeräte
Quelle: Webasto AG

Das Heizgerät für das „Wasserheizungssystem“ arbeitet mit Kühlmittel und erwärmt einen Kühlmittelkreislauf (z. B. den Kühlmittelkreislauf eines Motors). Diese Heizgeräte erhitzen also nicht direkt das Wasser.

Mit dem Start des Heizgerätes leitet die Dosierpumpe Kraftstoff aus dem Fahrzeugtank in das Heizgerät. Dort wird der Kraftstoff mit einem Glühstift automatisch entzündet. Kommt es nicht gleich zu einer Verbrennung, wiederholt das Gerät automatisch den Startvorgang. In der Brennkammer entzündet sich eine Flamme, die den Wärmeübertrager von innen erhitzt. Das Gerät saugt dabei Luft von außen für die Verbrennung an und leitet das verbrannte Abgas wieder nach außen ab. Während des Heizbetriebes befördert die geräteeigene Umwälzpumpe das zu erhitzende Wasser-Glykol-Gemisch durch das Gerät. Es überströmt den heißen Wärmeübertrager und heizt sich dabei auf. Im angeschlossenen Wasserkreislauf geben Wärmetauscher dann die Energie an den Innenraum bzw. den Motor ab. Ist der Innenraum bzw. der Motor erwärmt, sinkt der Wärmebedarf, und die Wassertemperatur steigt weiter an. Bei einer voreingestellten Temperaturschwelle reduziert das Heizgerät in diesem Moment die Leistung bzw. geht in den Standby-Betrieb. Der Heizvorgang setzt dann automatisch wieder ein, wenn die Wassertemperatur unter einen bestimmten Wert sinkt. Das Gerät passt somit seine Heizleistung automatisch dem Wärmebedarf an. Nach dem Ausschalten wird die Verbrennung kontrolliert beendet. Dabei geht das Gerät noch in einen kurzen Nachlauf, um sich abzukühlen. Danach ist es sofort wieder für einen Neustart einsatzbereit. Quelle: Webasto
Ein wenig modifiziert kann dieses Gerät eine Alternative zu den gängigen Wärmeerzeuger in ein Wasserheizungssystem integriert werden.

Leider musste ich den Text und die Bilder der Firma Eberspächer entfernen, da ihre Produkte nicht für Hausheizungen zugelassen sind und somit nicht mit der Haustechnik in Verbindung gebracht werden möchten.

 
 
  Sammelthread - wegweisende ProjekteExpertensuche - HaustechnikDialog

Was ist heute schon möglich? - Beispiele
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