Eine optimale Nutzung der Sonnenenergie stellt das Sonnenhauskonzept dar.

Sonnenhäuser können sowohl in Holzleichtbauweise als auch in klassischer Massivbauweise errichtet werden. Eine kältebrückenfreie und luftdichte Wärmedämmung der Gebäudehülle ist eine der wichtigsten baulichen Voraussetzungen. Die U-Werte für die Gebäudehüllflächen sollten die derzeitigen Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) noch deutlich übertreffen. Das Sonnenhaus-Institut empfiehlt U-Werte von 0,20 W/m²K bis 0,15W/m²K und für Fenster kleiner 1,00 W/m²K.

Der Jahres-Wärmebedarf für Raumheizung und Warmwasser wird im Sonnenhaus zu mehr als 50% mit einer thermischen Solaranlage gedeckt. Es gibt bereits zahlreiche Beispiele für Sonnenhäuser, bei welchen solarthermische Systeme mit bis zu 100% solarem Deckungsgrad realisiert wurden.

Die optimale Sonnenhausarchitektur sieht ein steil nach Süden geneigtes Solardach und ggf. die Nutzung geeigneter Flächen in der Fassade vor. Die Sonnenwärme wird in einem im Gebäude integrierten hohen Schichtenspeicher bevorratet. Flächenheizsysteme ermöglichen die Nutzung geringer Temperaturniveaus im Speicher und sorgen durch individuell regelbare Strahlungswärme für hohen Wohnkomfort bei niedrigen Heizmitteltemperaturen. Diese Konstruktionsmerkmale bilden die Vorrausetzung für eine weitgehend unabhängige Energieversorgung. Als Redundanz für extreme Schlechtwetterbedingungen erfolgt die Nachheizung des Schichtenspeichers mittels anderer regenerativer Energiequellen – z. B. durch einen wohnraumbeheizten Holzofen mit Wassereinsatz.

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