Funktionsprinzip

Grundprinzip eines Sonnenhauses:

Solarkomponenten

Solarkomponenten - Grafik © Sonnenhaus-Institut

Das Grundprinzip eines Sonnenhauses besteht in der wirkungsvollen Kombination aus einer ausreichend großen Solarkollektorfläche und einem entsprechenden Speicherkessel.
Die Grundvoraussetzung ist aber das Baukonzept des Hauses. Nur durch bautechnische Maßnahmen lässt sich der Energiebedarf eines Hauses soweit reduzieren, dass der Dämmstandard dem eines sogenannten „KfW40“-Hauses oder besser entspricht. Das heißt, dass der Primärenergiebedarf 15 kWh/m²a oder niedriger ist. Damit liegt er deutlich unter dem eines sogenannten Passivhauses.

Die Definition des „Primärenergiebedarfs“ lautet:

Der Primärenergiebedarf eines Hauses umfasst zusätzlich zum eigentlichen Energiebedarf auch die Hilfsenergie (wie z.B. elektrischen Strom für Pumpen) und die Energiemenge, die durch vorgelagerte Prozesse (z.B. Stromtransport) außerhalb des betrachteten Systems (hier das Haus) bei der Gewinnung, der Umwandlung und der Verteilung des Energieträgers benötigt wird.

Primärenergievergleich - Grafik © Sonnenhaus-Institut

Ein wichtiger Punkt ist die Einbindung des Zentralspeichers in das Gebäudekonzept. Damit wird gesichert, dass der nicht zu verhindernde Wärmeverlust des Speichers in die Wohn-bzw. Nutzräume abgegeben wird. Dies ist in den üblichen Wärmeberechnungen nicht berücksichtigt – also ein positiver Zusatzeffekt.

Grafik © Sonnenhaus-Institut

Kollektoren

Zum Verhältnis von Flächenkollektoren zu (Vakuum-) Röhrenkollektoren

Die Flächenkollektoren können auch durch Röhrenkollektoren ersetzt werden. Diese sind aber in den uns bekannten Fällen deutlich teurer als Flächenkollektoren, dass sie zur Zeit keine wirkliche Alternative zu den Flächenkollektoren sind. Das gilt auch noch, wenn man den Leistungsunterschied von +15 bis 20% betrachtet. Die Preise liegen noch ca. 25-30% über denen von Flächenkollektoren. Sie haben allerdings auch den Vorteil, dass sie auf Dachneigungen weit unter 50° die gleiche Leistung bringen. Es muss allerdings der Mehrbedarf an Aufstellfläche zur steilen Lage berücksichtigt werden.
Noch nicht berücksichtigt ist in dieser Gegenüberstellung die Tatsache, dass bei einem Einsatz von Röhrenkollektoren das Dach (die Dachfläche) stets kostenmäßig hinzukommt. Die Flächenkollektoren können und sollten gleich in der Dachplanung berücksichtigt werden und sparen so Eindeckkosten.

Bild © Sonnenhaus-Institut

Zum Funktionsschema sei hier nur festgestellt, dass grundsätzlich das gleiche Schema verwendet wird, wobei die große Fläche des Flächenkollektors beim Röhrenkollektor durch die effizientere Technik und ein höheres technisches Niveau aufgeholt wird. Andererseits ist der Röhrenkollektor durch sein höheres technisches Niveau empfindlicher und bedarf oft eines höheren Energieeinsatzes, weil manche Systeme im 2-Kreis-Sytem arbeiten.

1.Kreis: innerhalb der Röhre zum Tauscher im Kopf → ohne Pumpe
2.Kreis: vom Röhrenkopf in den Speicher → mit Pumpe

Die Flächenkollektoren können und werden im Sommer bei Bedarf auch zur Systemkühlung eingesetzt – nicht gleichzusetzen mit einer Hauskühlung.
Die Größe der Kollektorfläche beeinflusst den solaren Deckungsgrad des Systems. Im Schema ist die Abhängigkeit deutlich erkennbar.

Zusammenhang Speichergröße und solarer Deckungsgrad - Grafik © Sonnenhaus-Institut

Speicher

Der Speicher ist das eigentliche Herzstück jeder solaren Anlage. Von seiner Auslegung und seiner Größe ist die gesamte Funktion abhängig. Durch seine Wahl wird bestimmt, wie effizient die Gesamtanlage ist, wie hoch der solare Deckungsgrad sein kann.
Seine Größe beeinflusst auch die Auslegungsgröße der Kollektorfläche.

Viele Speicher wurden schon gebaut, aber nur wenige Systeme haben die Speicher des Solarpioniers Josef Jenni aus der Schweiz übertroffen. Er hat bereits die heute allseits bekannte Schichtentechnik 1987 in seinem Musterhaus eingeführt. Selbstverständlich haben heute auch andere Hersteller gleiche oder ähnliche technische Bedingungen eingeführt. Auch wurden in letzter Zeit neue Ladetechniken für die Speicher eingeführt. Meist basiert diese Technik aber auch auf der Tatsache, dass die Speicher nicht sehr groß sind. Um die Extreme zu verdeutlichen, seien hier zwei Beispiele genannt.

Das obige Bild ist ein Beispiel aus Cham /Oberpfalz mit einem "kleinen" 5,5m³-Speicher für das Sonnenhaus Müller – ein Einfamilienhaus – mit 60% solarer Deckung.
Die untenstehenden Bilder sind vom 8-Familienhaus in Obernburg (Schweiz) mit einem 205m³-Speicher – mit 100% solarer Deckung!