Praxistests für 2009 in Planung
Die MiraSolaris-Systemtechnik wurde seit 2005 für die Temperierung von Nachhaltigen Solargebäuden entwickelt und seit dem praktisch in Neubauten erprobt.
Von Anfang an war das Ziel, die immensen Klimagasemissionen des Gebäudesektors durch eine konsequente Nutzung thermischer Solarenergie zur Gebäudetemperierung effektiv zu reduzieren. Die größten Verursacher von CO₂-Emissionen in diesem Bereich sind aber schlecht- oder ungedämmte Altbauten, deren Beheizung sechs- bis achtmal soviel Energie benötigt wie Neubauten der Gegenwart.
MiraSolaris beginnt deshalb im Januar 2009 mit der energetischen Sanierung eines ersten Pilotprojektes im Bereich der Altbausanierung. Das Wohngebäude aus dem Beginn des 20. Jahrhunderts wird dazu zunächst vollkommen entkernt. Die im Neubaubereich gewonnenen Erfahrungen sollen nun auf ihre Tauglichkeit bei der Altbausanierung geprüft und dann dort weitest möglich zum Einsatz kommen.
Typische Sanierungsobjekte aus den frühen 80er Jahren des letzten Jahrhunderts weisen einen durchschnittlichen Jahresheizenergiebedarf von ca. 185 kWh/m2 auf. Mit einer geeigneten Außendämmung und zusätzlichen energetischen Sanierungsmaßnahmen lässt sich deren Energieverbrauch um ca. 70% auf 57 kWh/m2 senken, wie in nachfolgender Gebäudeskizze bauteilbezogen dargestellt wird.
Erst ab diesem gebäudespezifischem Energiebedarf ist eine sinnvolle Einbindung und Nutzung thermischer Solarenergie für eine effiziente Gebäudebeheizung möglich.
Dämmmaßnahmen bringen Heizenergieeinsparungen bei:
nach Sanierung 57 kWh/m²/a
Die Nutzung von thermischer Solarenergie zur winterlichen Gebäudetemperierung setzt aufgrund des begrenzten Angebotes an solarer Strahlung in der Heizperiode grundsätzlich eine gut gedämmte Gebäudehülle voraus. Mit der Erneuerung der Fenster und einer ausreichenden Dämmung von Dach, Außenwänden und Kellerdecke bzw. Gründungsplatte kann der rechnerische Heizenergieverbrauch nach der Sanierung 60 kWh/m²/a um ca. 60% reduziert werden. Die Beispiele aus der Praxis zeigen, dass dies mit einem vertretbaren Kostenaufwand möglich ist und vielerorts zudem staatlich hoch gefördert wird. Damit sind die Voraussetzungen auch im Altbau gegeben, um Elemente des MiraSolaris Eco-Habitat Systemes zur Reduzierung von CO₂-Emissionen durch eine direkte Nutzug der Solarenergie zur Gebäudetemperierung einzusetzen.
Für die effiziente Nutzung von Komponenten der MiraSolaris Eco-Habitat Technik zur nachhaltigen und solaren Altbausanierung müssen aber neben einem Mindestgebäudedämmstandard zusätzlich weitere Randbedingungen zwingend vorliegen:
Unter diesen Voraussetzungen lassen sich dann die MiraSolaris System-Komponenten so einsetzen, dass durch eine solargestützte Gebäudebeheizung auch im Altbau je nach Standort CO₂- und Heizkosteneinsparungen von 40% und mehr möglich werden.
Eine sinnvolle Nutzung thermischer Solarenergie zur Gebäudetemperierung stellt an die Systemtechnik aber aus nachfolgend genannten Gründen völlig andere technische Anforderungen als eine solare Brauchwassererwärmung.
Das Angebot an thermischer Solarenergie zur Gebäudetemperierung im Winter:
Systeme zur solaren Raumtemperierung sind zudem ganz anders aufgebaut als konventionelle Heizsysteme, die unmittelbar auf Anforderung/Bedarf ein- und ausschalten bzw. Heizenergie auf jedem Temperaturniveau bereitstellen können.
MiraSolaris hat dafür folgende im Neubau bewährte, gebäudeintegierte Heiz- und Speicherkomponenten für die Verwendung bei der energetischen Altbausanierung mit thermischer Solarenergie weiterentwickelt:
Solarenergie auf niedrigstem Temperaturniveau kann zur Temperierung von Gebäudewänden genutzt werden. Physiologische Tests haben ergeben, dass bei einer Oberflächentemperatur der Außenwände von etwa 19°C eine Raumlufttemperatur von 17-18°C bereits als behaglich empfunden wird. Andererseits führt eine Absenkung der Raumlufttemperatur je °C zu 6% Heizenergiereduzierung.
Mit vorgefertigten Wandheizelementen aus Gips oder Lehm kann so niedertemperierte Solarenergie als Strahlungswärme für die Erzeugung eines angenehmen Raumklimas bereitgestellt werden.
Bereits vorhandene oder aber nachträglich installierte Fussbodenheizsysteme lassen sich bei der Altbausanierung zur Speicherung und Beheizung von Wohn- und Arbeitsräumen mit Solarenergie nutzen. Hier kann die Solarenergie der Mittagszeit bis in die Abendstunden im Heizestrich gespeichert und so dessen Strahlungswärme zur Raumbeheizung genutzt werden. In der Übergangszeit ist an sonnigen Tagen in der Regel keine zusätzliche Raumbeheizung notwendig.
Alle Betondecken und -böden von Wohngebäuden können mit geeigneten baulichen Massnahmen solarthermisch aktiviert werden.
Durch an der Ober- oder Unterseite angebrachte Rohrregister und eine entsprechende beidseitige Perimerdämmung kann das große Betonvolumen dieser Bauteile mit Solarenergie erwärmt und bis zu 24 Std. zeitversetzt zur Heizungsunterstützung genutzt werden.
Zur Speicherung von Energieüberschüssen der Sonnenkollektoren während der Heizperiode können natürlich neben den gebäudeintegrierten Speichern auch spezielle Solar-Pufferspeicher mit Wasservolumina >500 l eingesetzt werden. Diese Speicher stellen auch die Schnittstelle zu konventionellen Heizsystemen mit Radiatorbetrieb dar oder können zur Speicherung der Heizenergie aus solarthermisch betriebenen Wasser/Wasser oder Sole/Wasser Wärmepumpen dienen.
Zur Gebäudetemperierung im energetisch sanierten Altbau sind vor allem Vakuumröhrenkollektoren beszens geeignet. Unabhängig von den herrschenden Aussentemperaturen stellen sie auch schon bei diffuser Sonneneinstrahlung ausreichend Energie für die Raumtemperierung bereit.
In Abhängigkeit von der Ausrichtung der Dachflächen und der zu beheizenden Wohnfläche werden durchschnittliche Kollektorfeldgrößen zwischen 12-20 m² benötigt.
Eine speziell für den Betrieb im Altbau programmierte Systemsteuerung ermöglicht eine optimierte Speicherung und effiziente Nutzung winterlicher Solarenergie zur Gebäudetemperierung und Heizungsunterstützung. Sie überwacht, steuert und protokolliert die Temperaturzustände im Gebäude, vergleicht diese mit der aktuellen Leistung der Kollektoren und schaltet bei Bedarf konventionelle Wärmeerzeuger zu.
Das integrierte Modem ermöglicht jederzeit Softwareupdates sowie eine Fernwartung mit automatischer Störungsbeseitigung.
Zahlreiche Studien sanierter Wohngebäude zeigen, dass mit Nutzung der öffentlichen Fördermittel auch in Altbauten ein moderner Dämmstandard u.U. bis hin zum Passivhausniveau zu vertretbaren Kosten erreicht werden kann.
So sind Heizenergieverbrauchswerte in der Grössenordnung von 60 kWh/m²/a problemlos zu realisieren; ab diesem Wert steigen die Kosten für weitere Dämmmassnahmen aber gegenüber dem beabsichtigten Nutzen der Heizkostenreduzierung überproportional und verlängern den rechnerischen Amortisationszeitraum der Investitionskosten dramatisch.
Im MiraSolaris Altbausanierungskonzept wird deshalb eine weitere CO₂- und Heizkostenreduzierung durch die Nutzung der thermischen Energie der Sonne angestrebt. In den gemässigten Zonen Europas kann die Sonne bis zu 50% der benötigten Heizenergie der Wintermonate liefern. Es erscheint deshalb unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten sinnvoll, durch Einbau und Nutzung von geeigneten Speicher- und Wärmeverteilkomponenten Heizenergie aus fossilen Energieträgern durch Solarenergie zu substituieren. Neben der Einsparung von laufenden Kosten für die Raumbeheizung in der Zukunft werden so die CO₂- Emissionen sofort drastisch reduziert und gleichzeitig ein angenehmes Raumklima in einem trockenen und wohngesunden Baukörper geschaffen.
Lediglich in sehr kalten bzw. nebeligen Regionen mit extrem wenig Sonneneinstrahlung in den Wintermonaten sollte man auf die direkte Nutzung der Solarenergie für die Gebäudetemperierung verzichten und besser andere regenerative Energiequellen wie Geothermie oder aber auch Energie aus nachwachsenden Rohstoffen zur Beheizung sanierter Altbauten nutzen.
