Thema:

Weiterentwicklung eines Passivhauses zu einem Nullheizenergiehaus unter Verwendung von solaren Langzeitspeichern auf Grundlage standortspezifischer Witterungsbedingungen



Preis der Bauindustrie 2008

 

Zur Förderung des akademischen Berufsnachwuchses in der Bauwirtschaft stiftet der Bauindustrieverband Sachsen/Sachsen-Anhalt e. V. jährlich für herausragende Diplom- und Masterarbeiten von Bau- und Architekturstudenten den "Preis der Bauindustrie" in Sachsen und Sachsen-Anhalt. 

Die Preisverleihung findet im Rahmen des Bautages Sachsen-Anhalt am 28. November 2008 in Magdeburg statt.



Zusammenfassung:





Passivhaus als Referenzobjekt

Ziel der Arbeit war, ein Nullheizenergiehaus unter Verwendung von solaren Langzeitspeichern zu dimensionieren. Dieses sollte auch unter extremen Witterungsbedingungen wärmetechnisch autark sein.

Da im Allgemeinen nur die langjährigen Mittelwerte der Jahressumme der Globalstrahlung bei der Simulation von gebäudetechnischen Anlagen zur Verfügung stehen, konnte eine Dimensionierung nur für einen durchschnittlichen Jahresverlauf erfolgen. Das Interesse bestand darin, zu ergründen wie ergiebig eine Solarthermieanlage unter extremen Witterungsbedingungen ist. Dazu war es notwendig den Jahresverlauf von meteorologischen Elementen zu analysieren und die täglichen Werte der auf den Kollektor eintreffenden Globalstrahlung zu ermitteln. Die Angström-Formel erwies sich dabei als bestes Modell. Durch Ermittlung der täglichen Globalstrahlung war es möglich die Solaranlage auch für solare Engpässe zu simulieren. 





Mittels meteorologischer Elemente und extraterrestrischer Strahlung synthetisierte Globalstrahlungsverläufe




Bei dem Referenzobjekt, was durch sein intelligentes Gebäudekonzept einen sehr geringen Heizwärmebedarf verzeichnet, betrug der jährliche solare Deckungsgrad bei sehr schlechten Witterungsbedingungen mit der konzipierten Solaranlage noch über 70 %. 

Eine Erkenntnis ist dennoch, dass ein ideales Nullheizenergiehaus, das nur auf Solarthermie basiert, nicht zweckmäßig geplant werden kann. Zu groß wären die notwendigen Speicher und erforderlichen Kollektorflächen. Verantwortlich dafür sind vor allem die mäßigen Kollektorwirkungsgrade bei niedrigen Außentemperaturen und die nicht linearen Witterungsbedingungen. Das Wetter ist nicht vorhersagbar und somit ein Sicherheitsrisiko.




Kollektorkennlinien in Abhängigkeit von Strahlungsintensität und Temperatur

Einen Großteil der Heizwärme kann über solarthermische Anlagen gedeckt werden. Will man jedoch auf den Einbau von exorbitanten Speichern und Kollektorflächen verzichten, aber trotzdem wärmetechnisch autark sein, ist die Nutzung von anderen alternativen Energien eine Möglichkeit zur Sicherstellung der nötigen Wärme.