HeizSolar – Modellbasierte Messdatenanalyse von SolarAktivHäusern

Laufzeit: September 2010 – August 2015
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Forschungszentrum Jülich
Kooperationspartner: Solar- und Wärmetechnik Stuttgart, Technische Universität Ilmenau, Sonnenhaus-Institut e.V.
Webseite: www.diesolarheizung.info
Projektfokus:
© Fraunhofer ISE

SolarAktivHaus mit einer solarthermischen Deckung von 100 % in Kappelrodeck.

Kostenoptimale Auslegung eines typischen SolarAktivHauses
© Fraunhofer ISE

Kostenoptimale Auslegung eines typischen SolarAktivHauses.

Die Europäische Union (EU) fordert in der Gebäuderichtlinie 2010 ab dem Jahr 2020 Niedrigstenergiegebäude (Nearly Zero-Energy Buildings) als Standard für Neubauten. Alternativ zu einer sehr starken Reduzierung des Gebäudewärmebedarfs können die primärenergetisch ungünstig bewerteten, fossilen Energieträger auch durch einen erhöhten Anteil an erneuerbaren Energien ersetzt werden. SolarAktivHäuser sind Niedrigstenergiegebäude, in denen mehr als 50% der zur Raumheizung und Trinkwassererwärmung erforderlichen Wärme solarthermisch am Gebäude erzeugt wird. Im Projekt »HeizSolar« wurden neun, den aktuellen Markt repräsentierende SolarAktivHäuser, messtechnisch umfassend untersucht und simulationsgestützt Optimierungspotenziale ermittelt.

SolarAktivHäuser zeichnen sich durch eine gute Wärmedämmung, eine große Kollektorfläche und einen großen Wärmespeicher aus. Basis des Konzepts ist die Solarwärmeerzeugung in der Heizperiode. Im Einfamilienhaus können typische solarthermische Deckungsanteile von ca. 60 % mit relativ kleinen Speichern von einigen Kubikmetern Wasservolumen realisiert werden, die bezüglich des Heizbedarfs im Kernwinter nur Wochenspeicher darstellen. Große solare Deckungsanteile von über 90 % erfordern dagegen eine saisonale Speicherung der sommerlich erzeugten Solarwärme bis in den Kernwinter und ein um ca. den Faktor 10 größeres Speichervolumen.

Die Optimierung auf Basis von Simulationsrechnungen konzentriert sich auf ein ertrags- und kostenoptimiertes Verhältnis von Gebäudeeffizienz, Kollektorfläche und Speichervolumen, die Identifizierung effizienter Anlagenhydrauliken sowie die Effizienzsteigerung durch optimierte Betriebsführung. In der Abb. 1 sind die simulierten solarthermischen Deckungsanteile mittels der Hintergrundfarbe in Abhängigkeit der Kollektorfläche und des Speichervolumens für ein typisch dimensioniertes Einfamilienwohngebäude mit den Wärmedämmeigenschaften nach KfW55/EnEV2014 am Standort Passau dargestellt. Es zeigt sich, dass für diese Auslegung bei einem solarthermischen Deckungsanteil von 60 % ein Speichervolumen von 4,2 m³ sowie eine Aperturfläche der Kollektoren von 27 m² mit jährlichen, annualisierten Mehrkosten von ca. 2 EUR pro Quadratmetern Nutzfläche verbunden ist. Die Mehrkosten sind dabei bezüglich einer Ausführung der Gebäudehülle nach EnEV 2014 und dem Einsatz einer Gas-Brennwertanlage mit einer solarthermisch unterstützten Trinkwarmwassererzeugung gerechnet. Werden die aktuellen Förderbedingungen der BAFA in die Berechnung mit einbezogen, ergibt sich gegenüber der Referenzanlagentechnik ein Kostenvorteil.