Solarhaus in Darmstadt

Hoher Wohnkomfort bei geringem Energieverbrauch

Das von Studenten der TU Darmstadt konzipierte Solarhaus hat den internationalen Wettbewerb "Solar Decathlon 2007" um das attraktivste und energieeffizienteste Solarhaus in den USA gewonnen. Das energieautarke Gebäude wurde auf dem Campus der TU Darmstadt erbaut und nach Fertigstellung in die USA transportiert.

Versenkbarer Schlafbereich
Badezimmer
Gebäudetechnik in der Kernzone integriert

Das Haus ist ein Holzleichtbau mit geringer Wärmespeichermasse gegenüber massiven Neubauten. Um höchsten Wohnkomfort mit niedrigstem Energieaufwand zu vereinen, wurde eine kompakte und hochgedämmte Gebäudehülle gewählt. Während der heißen Sommertage vermeidet die Verschattung der Fenster eine Überhitzung der Innenräume. Die Verschattungselemente bestehen aus der südlichen Dachauskragung sowie der Lamellenhülle aus Eichenholz, die sich je nach Bedarf öffnet und schließt.

Gipskartonplatten mit integriertem Phasenwechselmaterial (Phase Changing Material, PCM) gleichen Wärmespitzen aus. Sie speichern die tagsüber anfallende Wärmeenergie und geben sie nachts wieder ab. Pro Volumeneinheit kann das Material sechs Mal so viel Wärme speichern wie Beton und fungiert damit als Latentwärmespeicher. Ist das im PCM enthaltene Wachs vollständig geschmolzen, kann keine weitere Wärme mehr aufgenommen werden. Das Auskühlen kann durch Querlüftung zwischen Nord- und Südseite in den Nachtstunden oder durch ein passives Kühlsystem der PV-Module auf dem Dach erfolgen. Dafür wird ein in den doppelten Boden integrierter Wasserspeicher verwendet, der an einen Wärmetauscher angeschlossen ist. Auf der Gegenseite des Wärmetauschers befindet sich der Kühlkreislauf, der aus Kapillarrohrmatten in der Decke besteht. Diese nehmen die Wärme des Phasenwechselmaterials auf und transportieren sie in den Wassertank. Dadurch kann das PCM ständig aktiv kühlen.

Heizung/Energiekonzept
Das Grundkonzept der Gebäudetechnik basiert auf einem passiven Low-Tech System, das durch High-Tech unterstützt wird. Dabei werden alle gebäudetechnischen Komponenten, Leitungen und Anschlüsse in die Kernzone zusammengefasst. Erst wenn die passiven Systeme (Dämmung, Sonnengewinne, Nachtauskühlung) nicht mehr ausreichen um den geforderten Wohnkomfort einzuhalten, werden sie von den aktiven Energiesystemen ergänzt.

Im Winter heizt die Sonne. Über die große Verglasung im Süden kommt ein Großteil der benötigten Heizenergie in das Gebäude. Den Restwärmebedarf liefert die kontrollierte Lüftungsanlage, die auch den notwendigen hygienischen Luftwechsel sicherstellt. Ein Kompaktgerät vereint Lüftung, Kühlung, Heizung, Warmwasserbereitung und Speicherung in einem nur 60 x 60 x 230 cm großen Gehäuse. Ein Kreuzgegenstromwärmetauscher nutzt die Wärme der Abluft um in der Heizperiode die kühle Außenluft vorzuwärmen. Sollte dies nicht ausreichen oder besteht ein höherer Wärmebedarf, wird eine reversible Luft/Luft- bzw. Luft/Wasser-Wärmepumpe hinzugeschaltet. Diese nimmt 75 % der Wärme aus der Fortluft (Abluft nach dem Kreuzgegenstromtauscher) und benötigt 25 % Strom, um die gewünschte Raumwärme zu erzeugen. Da es sich bei der Wärmepumpe um zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren handelt, wird bei der Lufterwärmung automatisch Warmwasser bereitet.

Sollten im Sommer die Verschattungselemente als passive Kühlmaßnahme nicht ausreichen, so kann das Kompaktgerät auch kühlen. Dafür werden die Funktionen des Verdampfers und des Kondensators in dem Wärmepumpenkreislauf vertauscht. Die Zuluft streicht somit am Verdampfer vorbei und wird gekühlt. Die Abwärme wird für die Erwärmung des 180 Liter fassenden Warmwasserspeichers verwendet.

Den Strom für die Wärmepumpe liefert die Photovoltaik Anlage auf dem Dach und an der Fassade. Zwei Solarkollektoren in der Mitte des Flachdaches beliefern ebenfalls den Trinkwasserspeicher.

Bautafel

Entwurf: Studenten der TU Darmstadt, Fachgebiet Entwerfen und Energieeffizientes Bauen, Prof. Manfred Hegger (Projektleitung)
Projektbeteiligte: TU München, Lehrstuhl für Thermodynamik; HfT Stuttgart, Fachbereich Bauphysik/Solares Heizen und Kühlen (Haustechnik) sowie zahlreiche Unternehmen
Fertigstellung: 2007
Standort: TU Darmstadt, Campus Lichtwiese
Kontakt Redaktion Baunetz Wissen: wissen@baunetz.de
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