Plusenergiehaus in Leonberg-Warmbronn

Solarthermie, Photovoltaik, Wärmepumpe und Lüftung mit WRG

Gallerie

Gebäude, die mehr Energie erzeugen als sie verbrauchen, werden als Plusenergiehäuser bezeichnet. Eines davon befindet sich in Leonberg-Warmbronn, einer Gemeinde rund 13 Kilometer westlich von Stuttgart. Das zweigeschossige Einfamilienhaus, das der Bauherr Norbert Fisch für die Familie seiner Tochter errichten ließ, unterscheidet sich von anderen Plusenergiehäusern dadurch, dass die Familie den Großteil des erzeugten Sonnenstroms selbst nutzt und nur einen geringen Teil in Stromnetz einspeist. Der Entwurf für das Gebäude stammt von den Architekten Berschneider und Berschneider aus Neumarkt, das Energiekonzept vom Bauherren. Dieser ist Leiter des Instituts für Gebäude- und Solartechnik an der Universität Braunschweig und bezeichnet den Neubau als „Netto-Plusenergiehaus“.

An einem steilen Hang gelegen, bietet das weiß verputzte Gebäude rund 210 m² Wohnfläche, die sich auf zwei Geschosse verteilen. Die Erschließung erfolgt von der Südseite her über eine Steintreppe neben der Garage im Erdgeschoss, das aufgrund der Hanglage auf drei Seiten von Erdreich umschlossen ist. Hier befinden sich zwei Kinder- und ein Gästezimmer an der Südseite; nach hinten gibt es ein Bad, einen Hauswirtschaftsraum sowie Abstell- und Lagerflächen. Im auskragenden ersten Obergeschoss lebt die Familie im großzügigen offenen Wohn-, Ess- und Küchenbereich. Eine große Glasfront nach Süden erlaubt einen freien Blick ins Tal. Vor dem Wohnraum ist ein Balkon mit umlaufender Glasbrüstung angeordnet. Den oberen Gebäudeabschluss bildet ein um 15 Grad geneigtes Pultdach.

Die Ausrichtung des Gebäudes, Dreischeibenverglasungen mit außen liegenden Sonnenschutzlamellen sowie eine hochgedämmte, luftdichte Gebäudehülle sorgen für passiv solare Gewinne und einen geringen Energiebedarf. Ein Beispiel für den Wärmeschutz: die massiven Außenwände aus Beton und Kalksandstein sind 22 cm dick gedämmt und erreichen einen U-Wert von 0,15 W/m²K. Der Heizenergiebedarf beträgt rund 25 kWh/m²a, die Heizleistung liegt unter 20 W/m².

Energiekonzept
Beheizt wird das Haus über eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe. Sie besitzt eine max. Heizleistung von 10 kW, was etwa der zwei- bis dreifach benötigten Heizleistung entspricht. Als Wärmequelle dienen drei Erdwärmesonden, die sich 95 m tief im Erdreich befinden. Das Monitoring der Anlage in der ersten Heizsaison 2010/2011 ergab eine Arbeitszahl von 3,04. Die Wärmepumpe arbeitet zusammen mit der thermischen Solaranlage (7 m² Flachkollektorfläche) auf einen Pufferspeicher mit 825 l Wasservolumen. Im oberen Speicherteil wird das Warmwasser direkt und hygienisch im Durchflussprinzip bereitet. Der untere Speicherbereich speist die Niedertemperaturheizung (Vorlauftemperatur unter 30°C). In der mittleren Speicherzone befindet sich ein elektrischer Heizstab, der im Bedarfsfall nachheizt. Die Wärme wird überwiegend durch eine Fußbodenheizung verteilt. Ein separater Heizkreis versorgt die großflächigen Heizkörper in den zwei Bädern.
 
Lüftung
Ein zentrales Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung (Kreuzstrom-WT) versorgt von der Technikzentrale im Erdgeschoss aus die Wohn- und Schlafräume mit Frischluft. Diese wird über ein 75 m langes Erdwärmetauschersystem vorkonditioniert, das sich in 2 bis 3 m Tiefe im Erdreich befindet. Im Winter wird die Außenluft auf 5 bis 10 Grad vorgewärmt. Außerhalb der Heizperiode lüften die Bewohner über die Fenster; die Lüftung bleibt ausgeschaltet. Mit einer Ausnahme: Bei extremer Hitze im Sommer lässt sie sich zur Kühlung zuschalten. Auch die Fußbodenheizung wird im Sommer zur Kühlung über die Erdsonden genutzt.

PV/Strommanagement
Im Plusenergiegebäude soll die Sonne die Hälfte des Strombedarfs liefern. Die Module der Photovoltaik-Anlage sind vollflächig auf dem nach Süden geneigten Pultdach angeordnet. Sie erbringen eine Gesamtleistung von etwa 15 kWp. Neben dem Hausnetz speist die PV-Anlage zusätzlich zwei Backup-Batterie-Systeme auf Blei/Schwefelsäure-Basis. Die Speicherkapazität beträgt 7 und 20 kWh. Wechselrichter können bei Bedarf den Speicherstrom ins Hausnetz einspeisen.

Den im Sommer überschüssigen PV-Strom in der Batterie nutzen die Bewohner für ihre beiden Elektrofahrzeuge, einem PKW und einem Roller. Die Ladestation befindet sich in der Garage. Mit dem Sonnenstrom kann das E-Auto voraussichtlich 10.000 bis 12.000 km im Jahr fahren. Falls die Batterien vollständig geladen sind und kein Strombedarf im Haus anliegt, dann speist die PV-Anlage ins öffentliche Netz. Die Wärmepumpe arbeitet tagsüber fast nur mit Sonnenstrom. Nachts bleibt sie aus, weil sie aufgrund der hohen thermischen Speichermasse des Hauses und wegen der guten Dämmung nicht benötigt wird. Für einen hohen Eigenstromanteil arbeiten Haushaltgeräte wie Waschmaschine, Trockner und Spülmaschine nur tagsüber. Auch Kühl- und Gefrierschrank können nachts für einige Stunden abgeschaltet werden.

Bautafel

Architekten: Berschneider + Berschneider, Pilsach/Neumarkt
Projektbeteiligte: Walter Munz, Leonberg (Bauleitung); Planungsgruppe Kuhn, Sindelfingen (Tragwerksplanung); Prof. Dr.-Ing. Fisch, TU Braunschweig (Energiedesign); Institut für Gebäude- und Solartechnik (IGS) an der TU Braunschweig (Monitoring, Betriebsoptimierung); EGS-Plan und Enerydesign, Stuttgart (Planung Gebäudehülle und TGA); Rehau (Hersteller Wärmepumpe, HLS-Installation)
Bauherren: M.N. Fisch und Karin Fisch, Leonberg-Warmbronn
Fertigstellung: September 2010
Standort: Leonberg-Warmbronn

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