{"id":1864,"date":"2018-08-13T15:11:33","date_gmt":"2018-08-13T13:11:33","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/?p=1864"},"modified":"2022-09-30T16:07:57","modified_gmt":"2022-09-30T14:07:57","slug":"6-2-passive-solarenergienutzung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/6-2-passive-solarenergienutzung\/","title":{"rendered":"6.2\u2002Passive Solarenergienutzung"},"content":{"rendered":"<p>Bei der passiven Solarenergienutzung wird eingestrahlte Solarenergie in Form von W\u00e4rme und Licht f\u00fcr die Temperierung von Bauteilen und Bauten genutzt. Direkte Sonnen- und diffuse Himmelsstrahlung erw\u00e4rmen Bauteile und Raumluft im Geb\u00e4udeinneren. Die passive Solarenergienutzung wird unterst\u00fctzt durch:<\/p>\n<ul>\n<li>lange Sonnenscheindauer und klare Atmosph\u00e4re (z.B.\u00a0\u00fcber der Hochnebeldecke in den Bergen),<\/li>\n<li>verschattungsfreien Horizont,<\/li>\n<li>energetische Ausrichtung der Geb\u00e4ude sowie optimierter Grundriss- und Schnittgestaltung,<\/li>\n<li>grosse Verglasungen mit guter S\u00fcdorientierung,<\/li>\n<li>geringe Sonnenschutzfunktion des Glases (kleiner g-Wert),<\/li>\n<li>gute W\u00e4rmeabsorptionsf\u00e4higkeit der bestrahlten Bauteile (dunkle Oberfl\u00e4chen),<\/li>\n<li>hohe Speicherf\u00e4higkeit der im Innenraum von der Sonne direkt bestrahlten Materialien und<\/li>\n<li>gute Luftdichtheit der thermischen Geb\u00e4udeh\u00fclle (minimale Luftwechselverluste).<\/li>\n<\/ul>\n<p>\u00dcber die letzten zwei Jahrtausende haben sich die Konzepte zur passiven Nutzung der Solarenergie in der Architektur und Geb\u00e4udetechnik verfeinert und spielen beim solaren Bauen mehr denn je eine Rolle.<\/p>\n<div id=\"bild-hle-6-2-1\" class=\"img-hle\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/Kap06_3634-3_Bautechnik_Bild_6-5.png\" alt=\"Passive Solaranwendung als Spiegelbild einer \u00fcber die Jahrhunderte instrumentalisierten Geb\u00e4udeh\u00fclle: R\u00f6mische Thermen ab 33 v. Chr.; Winterg\u00e4rten ab 1800; Palmenh\u00e4user ab 1850; Trombewand ab 1950; TWD und Lichth\u00f6fe um 1980; Sky Gardens um 1990; Vertical Landscaping und Urban Gardening ab 2000.\" \/><\/div>\n<div class=\"bildlegende-hle\">Bild 6.2.1:\u2002Passive Solaranwendung als Spiegelbild einer \u00fcber die Jahrhunderte instrumentalisierten Geb\u00e4udeh\u00fclle: R\u00f6mische Thermen ab 33 v. Chr.; Winterg\u00e4rten ab 1800; Palmenh\u00e4user ab 1850; Trombewand ab 1950; TWD und Lichth\u00f6fe um 1980; Sky Gardens um 1990; Vertical Landscaping und Urban Gardening ab 2000.<\/div>\n<h3><\/h3>\n<div id=\"bild-hle-6-2-2\" class=\"img-hle\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/Kap06_3634-3_Bautechnik_Bild_6-6.png\" alt=\"Orangerie im victorianischen Park des Candie Gardens in St. Peter, Guernsey.\" \/><\/div>\n<div class=\"bildlegende-hle\">Bild 6.2.2:\u2002Orangerie im victorianischen Park des Candie Gardens in St. Peter, Guernsey.<\/div>\n<h3><\/h3>\n<div id=\"bild-hle-6-2-3\" class=\"img-hle\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/Kap06_3634-3_Bautechnik_Bild_6-7.png\" alt=\"Palmenhaus im Wiener Schloss Sch\u00f6nbrunn\" \/><\/div>\n<div class=\"bildlegende-hle\">Bild 6.2.3:\u2002Palmenhaus im Wiener Schloss Sch\u00f6nbrunn (Architekt: Franz Xaver Segenschmid).<\/div>\n<h2>6.2.1 Orangerien oder Gew\u00e4chsh\u00e4user und\u00a0Palmenh\u00e4user<\/h2>\n<p>Das typischste Beispiel f\u00fcr eine passive Nutzung der Sonnenstrahlung sind Gew\u00e4chsh\u00e4user. Damit Tomaten, Palmen und Zitruspflanzen im Winter nicht eingingen, begann man ab dem 17. Jahrhundert in Frankreich, Niederlande, Schweden oder England unbeheizte Glash\u00e4user zu bauen, die im Norden entweder in den Boden eingegraben oder an massive Geb\u00e4udeteile angebaut waren. Zu Beginn bestanden die Verglasungen aus kleinformatigen Flachgl\u00e4sern, welche in filigrane h\u00f6lzerne oder st\u00e4hlerne Rahmenprofile eingebaut wurden. Diese Konstruktionen waren weder besonders witterungs- noch korrosionsbest\u00e4ndig. Auch floss durch W\u00e4rmebr\u00fccken viel Energie wieder ab und es trat entsprechend Oberfl\u00e4chenkondensation auf.<\/p>\n<p>Im 19. Jahrhundert entstand aus der Idee der Orangerie das in der Regel k\u00fcnstlich beheizte Palmenhaus. Bei diesen k\u00fchnen Stahl-Glas-Konstruktionen potenzierten sich die Korrosionsprobleme, die Unterhalts- und Energiekosten einfach verglaster Palmenh\u00e4user waren exorbitant und deren Lebensdauer beschr\u00e4nkt.<\/p>\n<h2>6.2.2 Winterg\u00e4rten<\/h2>\n<p>Der \u00abechte\u00bb, das heisst \u00abdem Energiesparen dienende\u00bb und somit unbeheizte Wintergarten z\u00e4hlt heute in den meisten Kantonen nicht zur Ausnutzung. Das Z\u00fcrcher Baugesetz z.B. differenziert mit dem Begriff \u00abWintergarten\u00bb, ob es sich um eigentliche Winterg\u00e4rten oder andere temperierte oder beheizte verglaste Balkone, Veranden oder Alkoven handelt. Voll verglaste, nicht verschattbare Winterg\u00e4rten ohne viel Speichermasse und ohne gen\u00fcgende Querl\u00fcftungsm\u00f6glichkeiten sind Hitzefallen, die weder f\u00fcr Pflanzen noch f\u00fcr Lebewesen angenehm sind. Aus baubewilligungstechnischer und energierechtlicher Sicht gilt z.B. im Referenzkanton Z\u00fcrich f\u00fcr Winterg\u00e4rten:<\/p>\n<ul>\n<li>Dem Geb\u00e4ude vorgesetzte Wohnraumerweiterungen mit grossen Glasfl\u00e4chen \u2013 f\u00e4lschlicherweise oft \u00abbeheizte Winterg\u00e4rten\u00bb genannt \u2013 m\u00fcssen die W\u00e4rmed\u00e4mmvorschriften wie alle beheizten Anbauten einhalten. Die entsprechenden Fl\u00e4chen z\u00e4hlen wie Wohnr\u00e4ume auch zur Ausnutzung.<\/li>\n<li>\u00abTemperierte Winterg\u00e4rten\u00bb als verglaste Anbauten mit Frostschutzheizung (z.B. auf 4 \u00b0C) m\u00fcssen die W\u00e4rmed\u00e4mmvorschriften nicht einhalten, werden aber wie Wohnr\u00e4ume zur Ausn\u00fctzung gerechnet.<\/li>\n<li>Verglaste Balkone, Veranden und Vorbauten ohne heiztechnische Installationen erhalten einen Ausnutzungsbonus. Diese Winterg\u00e4rten werden bis zu 10 % der Summe aller anrechenbaren Geschossfl\u00e4chen nicht zur Ausn\u00fctzung angerechnet. Mindestens 70 % der vertikalen Bauh\u00fcllenteile gegen Aussenluft m\u00fcssen als verglaste Elemente (Fenster, Fenstert\u00fcren, Glasfaltw\u00e4nde etc.), ohne \u00fcberm\u00e4ssigen Rahmenanteil, ausgebildet sein.<\/li>\n<\/ul>\n<div id=\"bild-hle-6-2-4\" class=\"img-hle\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/6.2.4.png\" alt=\"\" width=\"441\" height=\"308\" \/><\/div>\n<div class=\"bildlegende-hle\">Bild 6.2.4:\u2002Bewohnbarer Wintergarten mit \u00f6ffenbaren Glasfl\u00fcgeln.<\/div>\n<h2>6.2.3 Trombewand und transparente W\u00e4rmed\u00e4mmung (TWD)<\/h2>\n<p>Die nach dem franz\u00f6sischen Ingenieur F\u00e9lix Trombe benannte Trombewand aus den 1950<sup>er<\/sup>-Jahren basiert auf dem Prinzip des Glashauseffekts zur Speicherung solarer Energie in massiven Bauteilen. Sie besteht aus einer aussenliegenden H\u00fclle (Glas, Folie), einem dahinter angeordneten Luftzwischenraum (10 bis 15 cm) und der Speichermasse als Fl\u00e4chenkollektor. Speicher bilden in der Regel massive Bauteile aus Beton, Mauerwerk oder wassergef\u00fcllten Beh\u00e4ltern. Durchdringt Sonnenstrahlung die Aussenhaut aus einer gespannten Folie oder Glas und die eingefangene W\u00e4rme gelangt \u00fcber den Zwischenraum an die Speicherwand, heizt sich diese auf. Optimale Energieausbeute wird an S\u00fcdfassaden erzielt. Zur Vermeidung von \u00dcberhitzung muss die Sonneneinstrahlung im Sommer verringert werden. Im Winter wird tiefstehende Sonne \u00fcber die gesamte Fassadenfl\u00e4che genutzt. Trombew\u00e4nde bewirken eine Phasenverschiebung \u00fcber den Tageszyklus: Durch die Pufferung der kurzwelligen Solarw\u00e4rme in massiven, W\u00e4rme absorbierenden Speicherw\u00e4nden (oder z.B. Steinspeichern), wird die W\u00e4rme tags\u00fcber akkumuliert und in der Nacht als langwellige W\u00e4rmestrahlung an den Raum zur\u00fcckgestrahlt.<\/p>\n<div id=\"bild-hle-6-2-5\" class=\"img-hle\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/Kap06_3634-3_Bautechnik_Bild_6-9.png\" alt=\"TWD-Fassade am Annexbau des Restaurants Hundwiler H\u00f6he\" \/><\/div>\n<div class=\"bildlegende-hle\">Bild 6.2.5:\u2002TWD-Fassade am Annexbau des Restaurants Hundwiler H\u00f6he (Architekt: Peter Dransfeld).<\/div>\n<h3><\/h3>\n<p>Die transparente W\u00e4rmed\u00e4mmung (TWD) stellt eine Weiterentwicklung f\u00fcr besonnte opake Aussenw\u00e4nde dar. Das Spezialprodukt TWD ist eine Kreation der Glas- und D\u00e4mmstoffindustrie, bestehend aus lichtdurchl\u00e4ssigen Waben- bzw. Kapillarstrukturen (z.B. Glas oder Kunststoff, Hohlkammerstrukturen, Aerogel). TWD funktioniert genau wie die hohlen Grannenhaare von Polarb\u00e4ren:<\/p>\n<ul>\n<li>Ideale W\u00e4rmed\u00e4mmeigenschaften sind gepaart mit hoher Lichtdurchl\u00e4ssigkeit.<\/li>\n<li>Dunklere Schichten hinter der W\u00e4rmed\u00e4mmung absorbieren Sonnenlicht wie bei der Trombewand und geben es zeitverz\u00f6gert weiter nach innen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Fassadenindustrie hat das TWD-Konzept verfeinert, indem statt Glaskapillaren Wellkarton oder profilierte Holzstrukturen eingesetzt werden. Seit hochd\u00e4mmende Verglasungen mit sehr guten Isoliergl\u00e4sern (U-Werte &lt; 0,6 W\/m<sup>2<\/sup>\u00b7K) und Kompaktw\u00e4rmed\u00e4mmsysteme an opaken Fassaden auf dem Markt sind, ist der Einsatz von\u00a0TWD beim solaren Bauen r\u00fcckl\u00e4ufig. Dieser Trend wird beg\u00fcnstigt durch physikalische Probleme und Preisentwicklungen auf dem Markt:<\/p>\n<ul>\n<li>TWD ben\u00f6tigt einen sommerlichen \u00dcberhitzungsschutz, der aus dem einfachen und kosteng\u00fcnstigen Konzept ein komplexes System macht. In der Praxis erwiesen sich Fassaden aus Backsteinmauerwerk als leicht bzw. zu wenig w\u00e4rmespeichernd; hohe Temperaturen im System sch\u00e4digten sowohl das TWD-Material als auch dahinter liegende konventionelle Maueraufbauten aus Putz\/Backstein.<\/li>\n<li>Aktivsolare Komponenten wie Warmwasser-Kollektoren oder Photovoltaik erm\u00f6glichen einen besseren Transfer der Nutzenergie direkt zur sekund\u00e4ren W\u00e4rmeverteilung (Heizungsnetz, W\u00e4rmepumpe etc.).<\/li>\n<\/ul>\n<p>Normale Fenster mit hochwertigen Isolierverglasungen wurden als passivsolare Systeme ab den 90<sup>er<\/sup>-Jahren zu einer preisg\u00fcnstigen Alternative der TWD, da sie bei gen\u00fcgender S\u00fcdorientierung einen bilanziellen Energiegewinn \u00fcbers Jahr erzielen k\u00f6nnen (energie\u00e4quivalente U-Werte \u2264 0 W\/m<sup>2<\/sup>\u00b7K).<\/p>\n<h2>6.2.4 Kollektorfassaden und solare Direktgewinnh\u00e4user<\/h2>\n<p>Kollektorfassaden (Englisch Solar walls) stellen den Sonderfall eines solar betriebenen Luftheizungssystems dar:<\/p>\n<ul>\n<li>Die durch die Sonne erw\u00e4rmte Luft wird aus einem Fassadenzwischenraum hinter einer verglasten Wand angesaugt und \u00fcber ein L\u00fcftungssystem oder Klappen in das Geb\u00e4ude geleitet.<\/li>\n<li>Bei ungen\u00fcgender Kollektoraustrittstemperatur wird die vorgew\u00e4rmte Luft in einem Lufterhitzer nacherw\u00e4rmt und auf die gew\u00fcnschte Raumtemperatur gebracht.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Anforderungen an Brandschutz, \u00dcberhitzung im Sommer und Brandentrauchung sind nebst Filterung der Aussenluft und Freihalten von Kleingetier sind mit entsprechenden Mitteln zu gew\u00e4hrleisten. Bei Kollektorfassaden lassen sich Sonnenschutzvorrichtungen gut im Fassadenzwischenraum unterbringen und zudem fassadenintegrierte PV einbauen.<\/p>\n<p>Eine durchdachte passive Sonnenenergienutzung kann an geeigneten Standorten eine konventionelle Heizung er\u00fcbrigen, sofern sehr gut ged\u00e4mmte und zur Sonne orientierte Geb\u00e4ude mit hochwertigen Verglasungen, viel Speichermasse, kompakter Geb\u00e4udeform und sehr guter D\u00e4mmung ausger\u00fcstet werden (vgl. Bilder 6.2.6 und 6.2.7).<\/p>\n<div id=\"bild-hle-6-2-6\" class=\"img-hle\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/Kap06_3634-3_Bautechnik_Bild_6-10.png\" alt=\"Kollektorfassade am Einfamilienhaus Tambornino in\u00a0Trun\" \/><\/div>\n<div class=\"bildlegende-hle\">Bild 6.2.6:\u2002Kollektorfassade am Einfamilienhaus Tambornino in\u00a0Trun (Architekt: Curdin Maissen).<\/div>\n<h3><\/h3>\n<div id=\"bild-hle-6-2-7\" class=\"img-hle\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/Kap06_3634-3_Bautechnik_Bild_6-11.png\" alt=\"Solares Direktgewinnhaus Trin an nebelfreier Lage\" \/><\/div>\n<div class=\"bildlegende-hle\">Bild 6.2.7:\u2002Solares Direktgewinnhaus Trin an nebelfreier Lage (Architekt: Andrea R\u00fcedi).<\/div>\n<h2>6.2.5 Passivsolare Kombinationsl\u00f6sungen<\/h2>\n<p>Als Folge des Siegeszuges hochisolierender Verglasungen und thermisch getrennter Profile werden in der internationalen Architektur h\u00e4ufig modifizierte Ans\u00e4tze des solaren Bauens kreiert: Bei Atrien, H\u00f6fen, Foyers, Sky Gardens von B\u00fcros, Schulen, Verwaltungs- bis \u00f6ffentlichen Bauten werden klimapuffernde Raumschichten den Nutzungsbereichen vorgelagert (z.B. Commerzbank Frankfurt, Post Tower in Bonn).<\/p>\n<p>Bei oft nahezu voll verglasten Aussenfassaden wird der \u00dcberschuss an Sonnenw\u00e4rme idealerweise \u00fcber Klimapufferzonen saisonal selektiv abgel\u00fcftet oder den Nutzfl\u00e4chen zugef\u00fchrt. Der thermische Ausgleich funktioniert dabei umso besser, als das Innenraumklima in \u00fcber mehrere Stockwerke reichenden Atrien, mit Springbrunnen oder Pflanzen im Innenraum adiabatisch gek\u00fchlt wird. Auch intensiv bepflanzte Balkone verbessern das geb\u00e4udenahe Makroklima.<\/p>\n<p>Nachdem St\u00e4dte immer dichter und in Zeiten des Klimawandels immer mehr zu W\u00e4rmeinseln werden, sind heute auch passivsolare L\u00f6sungen f\u00fcr Geb\u00e4ude gefragt, welche sommerliche W\u00e4rmesch\u00fcbe nicht nur d\u00e4mpfen sollen, sondern \u00fcber ein bepflanztes Ambiente adiabatische K\u00fchlung, aktive Beschattung und ein Wohlf\u00fchlklima generieren. Selbst eine ausgekl\u00fcgelte Fassaden- und Haustechnik kann mit Energieeinsatz und viel Material nicht jenes Wohlgef\u00fchl vermitteln, welches etagenweise G\u00e4rten in Innenh\u00f6fen oder Balkone nach sich ziehen.<\/p>\n<div class=\"img-hle\">\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/Kap06_3634-3_Bautechnik_Bild_6-12.png\" \/><\/p>\n<h3><\/h3>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-content\/uploads\/sites\/4\/2018\/08\/Kap06_3634-3_Bautechnik_Bild_6-13.png\" \/><\/p>\n<\/div>\n<div class=\"bildlegende-hle\">Bilder 6.2.8 und 6.2.9:\u2002In Zeiten kalter Winter und heisser Sommer setzt passivsolares Bauen auf neue architektonische Mittel. Mit gekoppelten Raumschichten oder aktiver Makroklimagestaltung werden Temperaturamplituden\u00a0ged\u00e4mpft, Schattenzonen geschaffen und adiabatische K\u00fchlung erreicht. (Architekten: Sanaa, Tokio [oben] und Stefano Boeri, Mailand [unten]).<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Bei der passiven Solarenergienutzung wird eingestrahlte Solarenergie in Form von W\u00e4rme und Licht f\u00fcr die Temperierung von Bauteilen und Bauten genutzt. Direkte Sonnen- und diffuse Himmelsstrahlung erw\u00e4rmen Bauteile und Raumluft im Geb\u00e4udeinneren. Die passive Solarenergienutzung wird unterst\u00fctzt durch: lange Sonnenscheindauer und klare Atmosph\u00e4re (z.B.\u00a0\u00fcber der Hochnebeldecke in den Bergen), verschattungsfreien Horizont, energetische Ausrichtung der Geb\u00e4ude [&#8230;]<\/p>\n","protected":false},"author":8,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[12],"tags":[],"class_list":["post-1864","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-sonnenenergienutzung"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1864","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1864"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1864\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4841,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1864\/revisions\/4841"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1864"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1864"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bautechnik-der-gebaeudehuelle\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1864"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}