Sonnenhäuser sind besonders energieeffiziente und umweltfreundliche Gebäude, die schon heute den Anforderungen europäischer und österreichischer Verordnungen an Niedrigstenergiegebäude ab dem Jahr 2020 entsprechen. Bei Sonnenhäusern wird mehr als die Hälfte (> 50 %) der jährlich benötigten Wärme für Raumheizung und Warmwasser mit Hilfe von Solaranlagen erzeugt. Der restliche Wärmebedarf kann mit jedem Heizsystem und jedem Energieträger gedeckt werden, vorzugsweise umweltfreundlich mit Biomasse oder Umweltwärme. Dadurch sind sehr niedrige Werte beim Gesamtenergieeffizienzfaktor, beim Primärenergiebedarf sowie beim den CO2-Emissionen möglich und das Sonnenhaus bietet die Grundlage für teilautarke oder autarke Gebäude. Sonnenhäuser stellen durch den hohen Eigenversorgungsgrad eine ideale „Unterstützung“ und „Entlastung“ stark beanspruchter öffentlicher Netze dar und sichern die Energieversorgung der Zukunft in einem öffentlichen System mit vielen erneuerbaren Energieträgern.
Die rasante Entwicklung bei Energiespeicherung und Sonnenstrom ermöglicht viele neue und innovative Lösungen auch in der Kombination von Solarthermie und Fotovoltaik. Das Sonnenhaus 4.0 berücksichtigt daher nicht nur Wärmeenergie sondern auch solare Stromerträge. Die Entwicklung ist hier noch lange nicht zu Ende, so dass beispielsweise auch Elektromobilität und Smart-Homes mit selbst erzeugter Sonnenenergie wirtschaftlich möglich sein werden. Bauteilaktivierung oder Erdspeicher ergänzen den Warmwasserspeicher optimal und reduzieren dessen Volumen im Gebäude.
Grundvoraussetzung ist ein Niedrigstenergiehaus mit einer sehr guten wärmedämmenden Gebäudehülle (siehe Qualitätskriterien).
- Sonnenkollektoren sammeln die Sonnenwärme im hydraulischen Kreislauf ein. Diese sind beim Sonnenhaus meist steiler als bei reiner Warmwassererzeugung aufgestellt, um möglichst viel Wärme von der Sonne im Winter zu erhalten. Auch eine vertikale Orientierung (z.B. an der Fassade) ist zur Optimierung der Wintersonne (und Reduzierung von zuviel Sommersonne) möglich.
- Solarspeicher (Wassertank, Bauteilaktivierung) speichern die Sonnenwärme im Gebäudeinneren über mehrere Tage oder Wochen und sogar bis zu einer Heizperiode.
- Ein Restheizsystem sorgt auch dann für angenehme Raumtemperaturen, wenn z.B. während längerer sonnenarmer Perioden im Winter die Sonnenwärme knapp wird.
- Mit Fotovoltaik-Modulen kann zusätzlich Sonnenstrom erzeugt werden, der vorrangig zur Deckung des Eigenbedarfs (Haushaltsstrom, Wärmepumpen, Steuerung, …) verwendet werden kann. Stromüberschüsse – vor allem im Sommer – können auch zum Laden von E-Autos oder für technische Anlagen in Smart-Homes (z.B. Heizungssteuerung, Videoüberwachung, …) verwendet werden.
- Mit Stromspeichern (Batterien) kann der Eigenverbrauch gesteigert werden und ein autarkes – vom öffentlichen Stromnetz unabhängiges – Sonnenhaus realisiert werden.
Nach den Kriterien der Initiative Sonnenhaus Österreich übertrifft ein gut geplantes Sonnenhaus schon heute die Anforderungen der Europäischen Gebäudeverordnung (EPBD) an ein Niedrigstenergiehaus ab dem Jahr 2020 und die daraus abgeleiteten österreichischen Bauvorschriften (OIB Richtlinien) aus dem Nationalen Plan.
Bei Sonnenhäusern sind im Wesentlichen folgende Kriterien sind einzuhalten:
- Der Energiebedarf für Raumheizung und Warmwasser wird mehr als zu 50% durch Sonnenenergie (Solarthermie und/oder Fotovoltaik) gedeckt.
Entsprechend den Berechnungsregeln der OIB Richtlinie 6:
- Heizwärmebedarf maximal 16er-Linie
- Gesamtenergieeffizienzfaktor maximal 0,6
- Nicht erneuerbarer Primärenergiebedarf jährlich maximal 40 kWh/m²
- CO2-Emissionen jährlich maximal 25 kg/m²/a
Sonnenwärme wird mittels Sonnenkollektoren gewonnen und in Wassertanks sowie in Bauteilen – meist in Decken - gespeichert (üblich sind bei Bauteilaktivierung 1000 bis 3000l Wassertanks). Die Bauteile geben die Wärme bei geeigneter Planung und Ausführung selbstständig an den Innenraum ab, während die Wärme des Wassertanks im Bedarfsfall mittels Pumpen z.B. Fußbodenheizungen erwärmt oder im Bad / Küche zur Verfügung steht.
Sonnenstrom wir mittels Fotovoltaik (PV)-Modulen gewonnen und kann entweder direkt im Haushalt verbraucht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Wird Sonnenstrom zusätzlich in Batterien gespeichert, dann steht Strom auch in Zeiten ohne Sonne zur Verfügung (in der Nacht, zu Tagesrandzeiten, …) und es kann der Eigenverbrauchsanteil optimiert werden.
Bei einem Niedrigenergiehaus mit einem Heizwärmebedarf HWB=40kWh/m²a könnte eine 50%ige solare Deckung des Heizungs- und Warmwasserwärmebedarfs überschlägig entweder durch etwa 30m² solarthermische Kollektoren, oder durch etwa 60m² Fotovoltaikmodule erreicht werden. Natürlich sind auch Kombinationen möglich (und wirtschaftlich oft sinnvoll), z.B. 20m² Solarthermie und 25m² Fotovoltaik. Die tatsächlich erforderlichen Fläche von Solaranlagen und die Dimensionierung von Speichern hat aber in jedem Fall durch eine genaue Berechnung mit den im Einzelfall gewählten Produkten und einer Simulation mit Standortbedingungen zu erfolgen.
Grundsätzlich kann ein Sonnenhaus mit allen Baustoffen und in jeder Bauweise errichtet werden, besonders gut eignen sich allerdings wärmespeichernde Baustoffe wie z.B. in der Ziegelbauweise.
Architekten, Fachplaner und Handwerker (Baumeister, Installateure) sollten sich auf jeden Fall wissen, worauf es beim Sonnenhaus-Konzept ankommt, bevor sie mit dem Bau oder der Planung eines Sonnenhauses beginnen. Beim Sonnenhaus sind Dinge zu beachten, welche bei einer Standardbauweise nicht ganz so wichtig sind. Das beginnt bei der Wahl eines für Sonnenhäuser geeigneten Grundstücks, geht weiter bei der richtigen Dimensionierung und Positionierung der Kollektoren und des Pufferspeichers und erfordert auch eine wärmebrückenfreie Gebäudedämmung. Architekten, Planer und Handwerker sollten also unbedingt Sonnenhaus-Fachkenntnisse aufweisen. Dafür bietet die Initiative Sonnenhaus Österreich unterschiedliche Schulungen und Seminare an.
Bei richtiger Planung und Ausführung mit entsprechender Dämmung des Pufferspeichers und der Leitungen ist dies nicht der Fall.
Die Sonne stellt ihre Energie kostenlos, dauerhaft und im Überfluss zur Verfügung. Lediglich ein geringer Bedarf zusätzlicher Wärme ist im Sonnenhaus noch erforderlich. Sonnenhausbewohner genießen also grundsätzlich eine zuverlässige und kostengünstige Energieversorgung.
Die Amortisation der Mehrkosten eines Sonnenhauses hängt von mehreren Kriterien wie z.B. Standort, Klima, Gebäudeform und- dämmung, Energiepreissteigerungen, Zinsentwicklung, allfälligen Förderungen usw. ab und kann nur im Einzelfall abgeschätzt werden. Überschlägig rechnet man bei einem Sonnenhaus mit Investitionskosten, die etwa 15% über einem üblichen Niedriegstenergiehaus liegen, woraus sich durch Einsparung von Energiekosten Amortisationszeiten in der Größenordnung von 10 bis 20 Jahren ergeben können. Zusätzlich sind Sonnenhausbesitzer aber weitgehend unabhängig von Energiepreissteigerungen und Energie-Versorgungsengpässen.
Ein Sonnenhaus kann aber auch schrittweise realisiert werden, wenn z.B. zuerst ein Niedrigstenergiehaus mit Sonnenkollektoren fürs Warmwasser und zur Heizungsunterstützung gebaut wird und weitere Kollektoren oder PV-Module erst später investiert werden. Dabei muss in der Planung beachtet werden, dass südlich orientierte Dachflächen für eine Erweiterung der Solaranlage und Platz (z.B. im Keller) für zukünftige Speicher freibleiben. In einem Schacht können später zusätzlichen Leitungen vom Dach zum Speicher ohne Umbauarbeiten angeordnet werden.
Die Versorgungssicherheit und planbaren Kostenentwicklungen geben zusätzlich ein gutes Gefühl und Sicherheit für den Sonnenhausbesitzer über viele Jahrzehnte.