Passive Nutzung von Solarenergie

Jeder weiß doch, wie Sonnenenergie in Gebäuden genutzt wird. Durch Solarzellen und durch Solarthermie. Aber das ist nur die eine Seite der Medaille. Man spricht hier auch von der aktiven Nutzung von Solarenergie – durch aktive Komponenten, wenn man so will. Man kann Sonnenenergie jedoch auch passiv nutzen, alleine indem man die Konstruktionen und die Architektur des Gebäudes einbezieht. Die Wärme von der Sonne gibt es in diesem Fall also gänzlich gratis, nur durch gekonnte Planung eines Projektes.

Will man die Sonnenenergie passiv nutzbar machen, sollte man daher schon bei der Planung eines Gebäudes eine ganze Reihe von Grundsätzen beachten. Dabei geht es unter anderem um die Ausrichtung des Gebäudes und insbesondere seiner Fenster, die Größe und die Verschattung dieser Fenster, das Material der Innenbauteile zur Speicherung der Sonnenwärme oder die Anordnung der Räume im Gebäude.

Fenster sind im Sommer natürlich ein wahrer ‚Energiefänger‘, der den Innenräumen viel Wärme zuführt. Zum einen wird beim Durchgang durch eine Verglasung die Wellenlänge des Sonnenlichtes umgewandelt und kann damit den Raum nicht mehr verlassen. Zum anderen erwärmt die so eingefangene Wärme Innenbauteile wie Boden, Wänden oder Decke und wird als Wärmeenergie gespeichert. Es gilt hier, dass Baustoffe und Bauteile mehr Wärmeenergie speichern können, wenn sie schwer sind. Diese Wärmeenergie wird dann nach und nach wieder an den Raum abgegeben.

Die Größe und Ausrichtung der Fensterflächen in die Himmelsrichtungen ist für eine passive Nutzung von Solarenergie besonders wichtig. In unseren Breitengraden wird die Südfassade die meisten Solargewinne einfahren. Im Winter ist dieser Teil des Hauses damit ein willkommener Energiespender. Im Sommer sollte man diese Fensterflächen jedoch verschatten, um eine übermäßige Erwärmung der Innenräume zu vermeiden.

Durch den Stand der Sonne abhängig von den Jahreszeiten wird das Sonnenlicht durch Fenster in nach Osten und Westen ausgerichteten Fassaden im Sommer sehr tief in das Haus eindringen können und viel Speichermasse in den Innenbauteilen aktivieren können. Im Winter gilt dies eher für Fensterflächen in der Südfassade.

Natürlich spielt für die Ausrichtung der Fenster auch die Sonnenscheindauer und die Strahlungsintensität eine große Rolle. Im Sommer liegt die Gesamtstrahlleistung in Deutschland bei klarem Himmel irgendwo zwischen 600 und 1000 W/m². Bei Bewölkung erreicht der Diffusanteil der Strahlung noch Werte von 100 bis 300 W/m². Im Winter reduzieren sich die Strahlungsleistungen um jeweils etwa 50%.

Da die Wärmeabgabe der Sonne während der Sonnenstunden aber in der Regel den Bedarf an Wärmeenergie übersteigt, ist es zweckmäßig die überschüssige Energie in den Bauteilen eines Gebäudes zwischenzuspeichern. Je höher hier die Wärmespeicherfähigkeit oder Wärmekapazität der Innenbauteile eines Raumes sind, desto mehr Wärme kann für schlechte (=kalte) Zeiten zurückgehalten werden. Fußböden aus Stein, Decken aus Beton und massive Innenwände sind hier zu bevorzugen. Leichte Holzkonstruktionen, Gipskartonwände und abgehängte Decke verringern den gewünschten Effekt beträchtlich.

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