Plusenergiehaus in Riehen BS
Bauherrschaft: Stephan und Christine Wenk-Furter, Riehen
Architektur: Setz Architektur, Rupperswil
Bild Claudia Meyer, Setz Architektur, Rupperswil
Der Holzbau hat traditionell die Nase vorn, wenn es um energetisch hochleistungsfähige Gebäude geht. Wann immer die Latte im Wettbewerb um bessere Standards höher gelegt wurde, waren es Holzbauten, welche die neue Marke als erste schafften – bei der Einführung von Minergie zeigte sich dies ebenso wie bei den späteren Verschärfungen des Standards zu Minergie-P (d.h. Passivhaus-Standard) und Minergie-Eco als Ausweis für beste Energiewerte und baubiologische Qualität. Und auch an den ersten Plusenergiebauten der Schweiz erweist sich nun wieder dasselbe: Es ist primär der Baustoff Holz, in dem sie entstehen.
Was ist ein Plusenergiehaus? Es ist ein Gebäude, das mit einer exzellenten Hülle so warm und dicht verpackt ist, dass es den Minergie-P-Standard erreicht. Es deckt seinen kleinen verbleibenden Energiebedarf für Heizung, Warmwasser und Haushaltstrom gleich selber. Aber nicht nur das: Es erzeugt auf nachhaltige Weise mehr Energie, als es benötigt. Den Überschuss kann es abgeben. Zur Energieproduktion nutzt es die Sonnenstrahlung, die sich bei einem Gebäude mehrfach nutzen lässt: indem das Hausinnere nicht nur das Licht, sondern auch die Wärme der Sonne durch die Fenster empfängt, indem mit Sonnenkollektoren oder Heizwänden Wärme aufgefangen und weiterverwertet und mittels Photovoltaik Elektrizität erzeugt wird. Plusenergiehäuser stellen also eigentlich kleine, dezentrale Kraftwerke dar.
Energie zum Nulltarif von oben
Die Sonne ist eine – zumindest nach menschlichen Massstäben – unerschöpfliche Energiequelle, die sich relativ gut fassen lässt. Ein Quadratmeter Erde empfängt in der Schweiz jedes Jahr etwa 1000 Kilowattstunden Sonnenenergie – das entspricht etwa 100 Litern Öl. Im Berggebiet ist dieses Gratisangebot der Natur noch höher. Schon mit wenigen Quadratmetern Kollektorfläche lässt sich die Hälfte des jährlichen Warmwasserbedarfs für eine Familie decken, und der Solarstrom aus einem Hausdach genügt, um das Gebäude zum Nullenergiehaus zu machen, indem der gesamte Strom für eine Wärmepumpe bereitgestellt wird, die Heizung und Warmwasser sicherstellt.
Der nachwachsende Rohstoff Holz seinerseits ist ein Produkt der ‹Solarfabrik Wald›, wo die Natur aus Licht, Nährsalzen und Wasser ein hervorragendes Baumaterial entstehen lässt und darin erst noch gleichzeitig sehr viel Kohlendioxid (CO2) dauerhaft bindet. Der Wald produziert mit einer Tonne CO2 mehr als einen Kubikmeter Holz und speichert darin zusätzlich gegen 2800 Kilowattstunden Sonnenenergie, die sich nach einer Reihe stofflicher Verwertungen des Materials am Ende des Lebenszyklus durch thermische Verwertung wieder nutzen lassen.
Holz ist aufgrund seiner Materialeigenschaften für die Umsetzung energieeffizienter Bauten ganz besonders geeignet. Denn es ist von Natur aus ein schlechter Wärmeleiter, und deshalb kann man bereits mit erstaunlich dünnen Wänden, die sich in der weitverbreiteten Rahmenbauweise vollständig mit Dämmungen ausfachen lassen, sehr gute Energiewerte für Häuser erreichen. Generell kann man sagen, dass sich heute bei gleicher Wanddicke im Holzbau doppelt so gute Dämmwerte erreichen lassen wie im Massivbau. Die weniger dicken Wände bedeuten natürlich von Anfang auch mehr Wohnfläche im Inneren – bei einem Einfamilienhaus kann das schnell einmal gegen 5% ausmachen.
Wie die Sonne ins Holzhaus kommt
Die Direktnutzung der Sonne ist mit Südfenstern jeder Bauart möglich. Grossflächige Verglasungen mit geringem Rahmenanteil erhöhen nicht nur die solaren Gewinne, sie mindern auch den Einfluss von Wärmebrücken. Werden gute Wärmeschutzgläser verwendet, so dringt knapp die Hälfte der Sonnenstrahlung bis ins Hausinnere, bei klarem Himmel rund 400 Watt pro Quadratmeter. Während vier Stunden eines Wintertages sind das 1,6 Kilowattstunden. Bei 60 sonnigen Tagen der Heizsaison beträgt der Ertrag somit rund 100 Kilowattstunden, was zehn Litern Öl entspricht.
Thermische Kollektoren gibt es für Dach und Wand. Ein flüssiges Medium (meist Glykol) zirkuliert darin entlang einer dunklen, metallischen Absorberplatte, an der es die Sonnenwärme aufnimmt. Abgegeben wird sie über einen Wärmetauscher in einen Wasserspeicher. Die Jahreserträge liegen bei Systemtemperaturen von 30–40 °C mit 350 Kilowattstunden pro Quadratmeter in der Fassade etwas tiefer als auf dem geneigten Dach. Ihre jahreszeitliche Verteilung ist aber weit günstiger. Die höchsten Erträge liefert die tiefstehende Wintersonne.
Solare Heizwände wandeln die eintreffende Sonnenstrahlung direkt in nutzbare Raumwärme um. Am Anfang der Entwicklung standen sogenannte Trombe-Wände, Lehmwände hinter einer Glasscheibe. Heutige Systeme arbeiten mit transparenter Wärmedämmung vor schweren Heizwänden. Eine verblüffende Lösung stellen Materialien dar, die sich bei Sonnenerwärmung verflüssigen und dadurch Wärme speichern. Solche Materialien können auch durchscheinend sein, was dünne, helle solare Speicherwände wie zum Beispiel das System GlassX ermöglicht. Weitere Systeme, welche die Sonnenwärme für den Raum nutzbar machen, sind Doppelhautfassaden, wärmeabsorbierende Schichten aus Holzlamellen (z. B. nach dem System Lucido) oder Kartonwaben hinter Glas.
Die Photovoltaik schafft es durch einen physikalischen Prozess, Sonnenlicht direkt in Gleichstrom umzuwandeln. Ein Quadratmeter Solarmodule erbringt eine maximale Leistung von etwa 130 Watt. Im Schweizer Mittelland lassen sich damit bis zu 120 Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugen. Um 50% des elektrischen Energieverbrauchs eines durchschnittlichen Haushalts abzudecken, wird eine Anlage von etwa 4 x 4 Meter Fläche und einer Leistung von rund zwei Kilowatt benötigt.
Photovoltaik-Module können wie thermische Kollektoren auf vielfältige Weise nicht nur ins Dach, sondern auch in Fassaden eingebaut werden. Das Spektrum ist gross; es reich von transparenten Zellen über Module, die als Vordach dienen, bis zur vollständigen Integration in Pfosten-Riegel-Systeme. Eine Hinterlüftung der Module erlaubt höhere Erträge im Sommer.
Solarer Holzbau der Extraklasse in Riehen
Mit schöner Regelmässigkeit finden sich Holzbauten unter den Preisträgern des jährlich verliehenen Schweizer Solarpreises. Das gilt auch für die absolute Spitze im noch kleinen Feld der Plusenergiehäuser. So ist auch das 2008 mit dem Solarpreis bedachte, im Bild dargestellte Objekt in Riehen (Kanton Basel-Stadt) in Holzbauweise entstanden.
Das im Holzständerbau nach dem Standard Minergie-P erbaute Zweifamilienhaus mit einer kleineren und einer grösseren Wohnung verfügt über eine Gebäudehülle mit 38 cm Dämmung, was zusammen mit sehr guten Fenstern für minimale Wärmeverluste sorgt. Der Bau nutzt mit grossen, gegen Süden gerichteten Fenstern die Sonne passiv. 7,5 Quadratmeter thermische Kollektoren erzeugen 2900 Kilowattstunden pro Jahr, die Photovoltaik-Anlage 15600 Kilowattstunden pro Jahr; total kommen also 18500 Kilowattstunden pro Jahr zusammen.
Mit der Umweltwärme benötigt das CO2-freie Mehrfamilienhaus noch 7060 Kilowattstunden pro Jahr. Das bedeutet bei diesem Haus eine Eigenenergieerzeugung von sage und schreibe 262%. Nach Abzug des Eigenbedarfs kann es noch jährlich 8540 Kilowattstunden oder 120% des Eigenbedarfs ins Netz einspeisen. Damit bildet es ein Holz-Solar-Kraftwerk der Extraklasse. Und sendet ein wichtiges Signal in die Schweizer Bauwelt hinaus: Die Technologien für Bauten nach dem Konzept der 2000-Watt-Gesellschaft sind vorhanden. Man muss sie nur anwenden.
Veranstaltungshinweis
Energieautonomie: Der Weg zur sicheren Energieversorgung
Konzepte für Gemeinden – Gebäude als Kraftwerke – Visionen für eine neue Architektur
Fachtagung im Rahmen der Nationalen Minergie-P/Passivhaustage an der Immo-Messe 2010
St. Gallen, 19. März 2010
Link www.immo-messe.ch/passivhaustage/index.htm
