Das Plusenergiehaus, unsere Leidenschaft
Mein Haus – mein Kraftwerk: So baut die Zukunft
Wir sind davon überzeugt – die Tage der zentralisierten Energieversorgung sind gezählt. Die Zukunft liegt in der dezentralen, und ganz besonders der lokalen Energieversorgung. Dabei spielen kurze Transportwege eine wichtige Rolle, um die Energie am besten dort zu erzeugen, wo sie verbraucht wird.
Für den Gebäudesektor bedeutet dies, Haus- und Technikkonzepte zu entwickeln, die der kommenden Energie-Infrastruktur bereits heute entsprechen. Unsere Plusenergiehäuser mit z. B. Wärmepumpe, PV-Anlage und Batteriespeicher sind sehr gut für dieses künftige Energienetz ausgelegt.
Freie Energie einsammeln, sie dann sowohl passiv als auch aktiv zu nutzen, um das Gebäude zu betreiben, ist das Grundprinzip eines Plusenergiegebäudes. Und das ist bei Weitem keine Raketenwissenschaft mehr. Vielmehr gilt es, gewissen Grundprinzipien zu folgen, um dadurch die Rahmenbedingungen für ein Plusenergiehaus zu schaffen.
Begleiten Sie uns schrittweise durch diese Prinzipien und verschaffen Sie sich einen Eindruck über die Funktionsweise eines Plusenergiehauses.
Schritt 1 – die optimierte Gebäudehülle
Ein Plusenergiegebäude benötigt eine optimale Gebäudehülle. Dabei spielt die thermische Qualität der Wände und des Daches eine wichtige Rolle. Die perfekte Gebäudehülle ist nicht nur sehr gut gedämmt, sondern auch luftdicht und wärmebrückenfrei. In unseren Häusern lässt sich das sehr leicht einplanen.
Ein besonderer Fokus liegt auf der Luftdichtheit der Gebäudehülle. Sie reduziert die Wärmeverluste, die beim Lüften entstehen, auf ein Minimum. Zugleich trägt sie dazu bei, dass Bauteile wie Wände und Dach tauwasserfrei und bauphysikalisch gesund bleiben.
Die Fenster spielen natürlich ebenso eine signifikante Rolle im energetischen Gesamtsystem eines Gebäudes. Dreifachverglasungen sind hier Standard. Hochwertige Dämmwerte der Gläser und Fensterrahmen tragen dazu bei, die Wärmeverluste im Winter gering zu halten. Gleichzeitig dienen die Fenster auch der solaren Wärmenutzung, indem in den Übergangs- und Wintermonaten Sonnenenergie »eingefangen« und dem Wohnraum als nutzbare, freie, solare Wärme bereitgestellt wird.
Diese sogenannten »solaren Wärmegewinne« sind im Winter durchaus gewünscht, da sie den Heizwärmebedarf des Gebäudes merklich senken. Im Hochsommer jedoch, wenn kühle Temperaturen im Gebäudeinneren konserviert werden wollen, stellt ein »unkontrollierter solarer Wärmeeintrag« eine unbeliebte Last dar. Daher gilt es, die sommerliche Aufheizung des Gebäudes einzuschränken, und sie durch passende, außenliegende Verschattungssysteme wie Jalousien, Rollos, Fensterläden usw. zu begrenzen.
Durch die ganzheitliche Betrachtung der einzelnen Komponenten einer Gebäudehülle können wir ein Haus bauen, das während der Heizperiode Energie spart, indem es Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert, und gleichzeitig im Sommer vor zu starker Erhitzung geschützt ist.
Schritt 2 – effiziente Gebäudetechnik
Ergänzt wird die optimierte Gebäudehülle mit der passenden Versorgungstechnik. Denn der in Schritt 1 minimierte Energieverbrauch will entsprechend effizient bereitgestellt werden.
Eine zentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und einem hohen Wärmebereitstellungsgrad des Kreuz-Gegenstrom-Wärmetauschers ist in dreierlei Hinsicht eine wichtige Komponente der Haustechnik.
Erstens reduziert sie die Lüftungswärmeverluste in den Wintermonaten und hilft damit der Gebäudehülle dabei, die notwendige Heizwärme weiter zu reduzieren. Darüber hinaus ist sie aber auch in den Sommermonaten ein geeignetes Mittel, um die kühlen Raumtemperaturen im Haus zu halten, während sich draußen die Sommerhitze breit macht. Denn der Wärmetauscher fungiert dann als »Kältetauscher« und hilft dabei, die Hitze draußen zu halten.
Der zweite große Nutzen der sogenannten »kontrollierten Wohnraumlüftung« ist die automatische Frischluftversorgung der Wohnräume in den Zuluftzonen des Gebäudes. Die Luft im Haus wird dadurch frischer, hygienischer und sauberer. Sie werden nur noch selten das Bedürfnis verspüren, in einem Raum stoßlüften zu wollen. Ein klarer Punkt für die Behaglichkeit in Ihrem Zuhause und natürlich auch für die Energieeffizienz des Hauses.
Die dritte positive Eigenschaft der Lüftungsanlage besteht darin, dass sie wie ein Wärmeverteilsystem funktioniert. Die geringen Luftströme im Gebäude verteilen im Haus die Wärme, die in Räumen mit hohen solaren Gewinnen »eingefangen« wird, und stellen sie in den Räumen zur Verfügung, wo sie gebraucht wird. Zum Beispiel an Orten, die länger oder ganztags im Schatten liegen.
Ebenso werden weitere »interne Wärmegewinne« (beispielsweise die Abwärme eines Wäschetrockners) über den Wärmetauscher der Lüftungsanlage dem Rest des Gebäudes zur Verfügung gestellt und homogen in den Zuluftbereichen des Hauses verteilt.
Wie Sie sehen, ist der Mehrwert einer kontrollierten Wohnraumlüftung mit zentralem Wärmetauscher immens, und deshalb auch ein wichtiger Bestandteil von hochenergieeffizienten Gebäuden.
Die Lüftungsanlage als technisches Bauteil hilft uns zwar, den Heizwärmebedarf des Gebäudes weiter zu minimieren, jedoch ist sie in der Regel kein aktives Heizsystem und stellt damit auch keine Heizwärme zur Verfügung.
Für die Versorgung des Gebäudes mit Heizwärme und warmem Brauchwasser kommen Heizungen zum Einsatz, die niedrige Vorlauftemperaturen bereitstellen können, und dabei hohe Wirkungsgrade erreichen.
Prädestiniert hierfür sind Wärmepumpentechnologien, die bei Vorlauftemperaturen von ca. 30°C in der Regel einen hohen COP (Coefficient of Performance) erreichen, und mit geringem Stromeinsatz arbeiten können. Sogenannte »modulierende Wärmepumpen« sind heutzutage in der Lage, ihre Wärmeabgabe entsprechend zu drosseln, und damit die Leistungsaufnahme der Verdichtereinheit und anderer Aggregate entsprechend zu reduzieren. Damit kann sichergestellt werden, dass auch bei kleinen Heizlasten von nur wenigen kW die Anlage effektiv betrieben wird.
Welche Wärmequelle verwendet wird, um die Wärmepumpe primärseitig zu versorgen, hängt stark von den regionalen Gegebenheiten ab. Egal ob Sie Erdwärme über Soleleitungen, Grundwasserpumpen oder Umweltwärme der Außenluft bevorzugen – das Plusenergiehaus harmonisiert damit wunderbar.
Zur Warmwasserbereitung dient ein Speicher, der durch die Wärmepumpe auf Temperatur gehalten wird. Das ist die Achillesverse der Wärmepumpentechnologie: hohe Temperaturniveaus des Warmwasserspeichers in Verbindung mit kalten Außentemperaturen beeinflussen nämlich deutlich den Wirkungsgrad von Wärmepumpen.
Hier kommt jedoch die Regelungstechnik ins Spiel! Wird die Bereitstellung des Warmwassers richtig getimed, können auch hier positive Effekte genutzt werden. So wird anhand eines »Terminkalenders« in der Anlagentechnik geplant, zu welchen Tageszeiten größere Mengen Warmwasser sicher vorhanden sein sollen. So kann die Anlage günstige Voraussetzungen nutzen, um das energieintensive Warmwasser bereitzustellen. Wenn beispielsweise morgens in der Regel nicht geduscht wird, muss die Wärmepumpe nicht um 05:00 Uhr in der Früh bei kalten Außentemperaturen und ohne Solarstrom den Warmwasserspeicher für den Tagesverbrauch vorbereiten. Es reicht dann, auf günstigere Bedingungen zu warten. Das ist smart und hilft der Energiebilanz.
Schritt 3 – regenerative Energieerzeugung
Energie effizient bereitzustellen und den Verbrauch zu minimieren sind die Voraussetzungen, um im letzten Schritt mit der Erzeugung von regenerativer Energie am Gebäude das Gesamtkonzept abzuschließen.
Als Energiequelle dient in erster Linie die Sonne. Deren Energie wird über PV-Anlagen in nutzbaren Strom gewandelt und dann direkt im Gebäude verbraucht, zur späteren Nutzung in Batterien gespeichert oder der Allgemeinheit durch die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz zur Verfügung gestellt.
Der Batteriespeicher in einem Plusenergiehaus dient als Kurzzeitspeicher. Er hilft dabei, die Nacht zu überbrücken, oder an bedeckten Tagen mit nur geringen Solarerträgen den Fremdbezug von Strom aus dem öffentlichen Netz so lange wie möglich hinauszuzögern. Der Speicher übernimmt dabei direkt das Energiemanagement und stellt sicher, dass der Grad der Autarkie so groß wie möglich gehalten wird.
Stattet man eine Dachfläche des Gebäudes mit PV-Modulen aus, können in der Regel ohne größere Probleme Leistungen von 8-12 kW Peak realisiert werden. Je nach Standort und Architektur bietet sich eventuell auch noch eine weitere Dachfläche für die Sonnentechnik an.
Zwar reichen kleinere Anlagen im Bereich von 9 kW in der Regel leicht aus, um Heizwärme, Warmwasser, Lüftung und Haushaltsstrom mit selbst geernteter Energie zu versorgen. Zusätzlich Power könnte allerdings zum Beispiel für die E-Mobilität genutzt werden. So lässt sich bei entsprechender Größe der Anlage nicht nur die Haustechnik betreiben, sondern auch noch locker das E-Bike laden.
Nachhaltig hoch 2
Familie Knall aus Ingolstadt hat 2015 ein Plusenergiehaus mit uns gebaut. Bei den Planungen des Objekts wurde viel Wert auf die Erfüllung der Wünsche der Baufamilie gelegt. Das Gebäude sollte viel Wohnraum bieten, weshalb beim Entwurf eine kompakte Bauweise mit Holzfassade angestrebt wurde. Insgesamt wurde das Augenmerk auf einen möglichst hohen Energieüberschuss gelegt, weshalb beide Dachflächen für die Photovoltaik-Anlage herangezogen wurden. Denn das Gebäude sollte so weit »im Plus« sein, wie möglich.
Außenwand mit Zellulosedämmung und Holzfassade U = 0,14 W/m²K
Dachstuhl mit Zellulosedämmung U = 0,16 W/m²K
Holz-Alu-Fenster (Uw = 0,83 W/m²K)
Fensterfläche 34,8 m²
Transmissionswärmeverluste: HT = 117 W/K
Durch die ökologische Zellulosedämmung und Entscheidung für eine komplette Holzfassade ist das Gebäude der Familie Knall ein wahres CO2-Einsparwunder: Über 25 Tonnen CO2 sind in diesem Holzhaus gespeichert!
Ja steig mir doch aufs Dach!
Die dachintegrierte Photovoltaik Anlage füllt die komplette Fläche mit 102 m2 und hat eine Leistung von 15,3 kW Peak. Sie erzeugt im Jahr 6333 kWh mehr Strom als gebraucht wird. So entsteht ein deutlicher Gewinn: nach nur 13 Jahren amortisieren sich die Ausgaben für das Energiesystem des Gebäudes.
Eine Besonderheit des Plusenergie-Holzhauses in Ingolstadt ist die »Photovoltaik-Indachanlage«. Das bedeutet, es werden keine klassischen Dachziegel, sondern direkt Photovoltaikmodule verbaut. Das spart Material und Kosten, sieht sehr dezent und schick aus.
Photovoltaik-Anlage dachintegriert
Installierte Leistung 15,3 kW Peak
Batteriespeicher 11 kWh
Fläche 102 m2
Ohne Haustechnik keine positive Energiebilanz
Bei der Wärmeerzeugung bot sich ein Wärmepumpensystem an, um die entstehenden Synergien mit der PV-Anlage zu nutzen. Das System der Familie Knall ist im Keller untergebracht. Die örtliche geologische Lage verhinderte dabei den Einsatz einer effizienteren Sole/Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe), weshalb die Wahl auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe fiel. Dabei wurde ein Kombigerät eingebaut, das zugleich als Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung fungiert. Die maximale Heizleistung beträgt hier 6kW.
Solarstromnutzung
Die Eigennutzung des erzeugten Solarstroms betrug 41 %.
Davon waren 23 % für Wärmeerzeugung und Haushalt tagsüber,
18 % für den Bedarf abends und nachts (in der Batterie zwischengespeichert). 59 % des erzeugten Stroms wurden direkt ins Stromnetz eingespeist und somit verkauft.
Plusenergiebilanz 2017 (in KWH)
Im Jahr 2017 wurde das Betriebsverhalten des Hauses überprüft. Das Ergebnis beeindruckt: Über das Jahr gerechnet wurden 12.900 kWh Strom produziert – fast doppelt soviel wie verbraucht wurde.
Die Holzfassade erhöht die positive Umweltbilanz des Plusenergiegebäudes
Kuschlig-warme Gemütlichkeit
Im Plusenergiehaus leben Sie gemütlich und in bestem Wohnkomfort. Auch in Sachen Architektur müssen Sie keinerlei Abstriche machen. Unsere Baufamilie hat sich bei der Gestaltung des Erdgeschosses für eine rustikale, offene Holzbalkendecke entschieden und kombiniert diese mit weißen Putzwänden, großen Fenstern und einem warmen Eichenparkett.
Unser Plusenergie-Experte Johannes Donaubauer steht Ihnen mit Rat und Tat zur Seite.
Übrigens:
Wir engagieren uns im Verein Kompetenzzentrum Plusenergie e.V., um den Bau dieser zukunftsfähigen Häuser in der Region voranzutreiben.
