Geschichte der passiven Nutzung von Sonnenenergie

Solararchitektur © Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie SSES

Sokrates, der griechische Philosoph, schrieb einst begeistert über die Anlage einer neuen Siedlung in der Stadt Olynthus auf der Halbinsel Chalkidike: „In Häusern, die nach Süden blicken, dringt im Winter die Sonne durch das Portikum, während im Sommer die Sonne gerade über unseren Köpfen und über dem Dach steht, so dass darunter Schatten herrscht.” In der Tat nutzte man in Olynthus bereits um 400 v. Chr. die Vorzüge der Solararchitektur. Die Häuser standen an einem Südhang in sechs Reihen so ausgerichtet, dass keines auf das nächste einen Schatten warf.

Man nimmt sogar an, dass ein Recht auf Sonne gesetzlich festgelegt war. Im Wohnraum der Häuser gab es eine Vertiefung im Boden, deren Stein- und Schlackenfüllung als Wärmespeicher für die Nacht wirkte.

Solararchitektur ist also die Kunst, Gebäude möglichst klimagerecht zu gestalten und die Sonnenstrahlung optimal zu nutzen. Schon unsere Vorfahren haben sie gut beherrscht. Heute wird diese Kunst unter dem Namen „passive Sonnenenergienutzung” wieder belebt. Ihr Ziel ist es, die interner Link auf ein Sonnenenergie zu sammeln, zu speichern und im Gebäude so zu verteilen, dass man zu jeder Tages- und Jahreszeit ein behagliches Raumklima hat – ein interner Link auf ein Klima zum Wohlfühlen.

Wie funktioniert passive Sonnenenergienutzung?
Bei der heutigen Nutzung von interner Link auf ein Sonnenenergie spielen moderne Baustoffe, wie zum Beispiel Fensterglas, eine entscheidene Rolle. Das physikalische Prinzip, das dahinter steckt, ist folgendes: Ein Fenster lässt die energiereiche, kurzwellige Sonnenstrahlung in Form von Licht hindurch. Die Strahlung trifft im Raum auf Möbel, Wände, Böden usw. und wird dabei in diffuse, langwellige Wärmestrahlung umgewandelt. Für sie sind die Fenster kaum durchlässig, so dass sich der Raum hinter dem Fenster erwärmt. Dieses Phänomen wird als interner Link auf ein Treibhauseffekt bezeichnet. So können energetisch sehr vorteilhafte Fenster übers Jahr gesehen einen Wärmegewinn im Hausinneren erbringen.

Wissenswertes
Passiv nennt man die Nutzung der interner Link auf ein Sonnenenergie, wenn keine beweglichen Elemente erforderlich sind. Jedes Haus nutzt interner Link auf ein Sonnenenergie passiv am intensivsten durch Fenster oder Wintergärten.

Quelle: BMWA-Broschüre "Jetzt interner Link auf ein Erneuerbare Energien nutzen", Auflage 11/2000

Autor: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie

Quellenangabe: "Quelle: Wissenskatalog Thema Energie"

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Passive Solarenergienutzung und Fenster

Zu den Energiegewinnen in einem Gebäude gehören vor allem die der Sonne. „Passiv“ bedeutet, dass „die Nutzung der Sonnenenergie nicht mittels zusätzlich am Gebäude angebrachter technischer Einrichtungen wie etwa Kollektoren erfolgt, sondern mittels der Eigenschaften des Gebäudes selbst.“ (HIRSCH und LOHR 1996, S. 55)

Der Glashauseffekt

Im Gegensatz zum Treibhauseffekt, der in der Erdatmosphäre stattfindet, bezieht sich der Glashauseffekt auf Gebäude. Das Prinzip ist jedoch ähnlich: Die auf die Erde eintreffende kurzwellige Strahlung wird von Fenstern problemlos durchgelassen. Bauteile und Gegenstände im Innern des Hauses absorbieren die Strahlung und wandeln sie in langwellige thermische Strahlung um. Diese jedoch kann durch Fensterscheiben so gut wie gar nicht durchdringen: Die Wärme bleibt im Gebäude (nach HIRSCH und LOHR 1996, S. 57).
Als Maß für die solare Energie, die in ein Gebäude durch die Fenster eindringt, wurde der so genannte g-Wert eingeführt (Gesamtenergiedurchlassgrad). Er gibt an, wie viel Prozent der auf die Scheibe treffende Sonnenenergie durch diese durchdringt. Das beinhaltet zum einen die durchgelassene Strahlung, zum anderen die Strahlung, die durch Absorption im Fenster und anschließenden Wärmetransport ins Innere gelangt (nach FEIST 1997, S 81).

Tabelle 2 zeigt einige Beispiele für g-Werte. (nach HIRSCH und LOHR 1996, S. 57)
 

Einscheiben-Klarglas 0,87 (= 87 %) Zweischeiben-Klarglas 0,76 Zweischeiben-Wärmeschutzverglasung 0,62 Dreischeiben-Wärmeschutzverglasung 0,50

In Tabelle 2 erkennt man, dass Fenster mit besonders guten k-Werten (Wärmeschutzverglasung) leider auch geringere g-Werte aufweisen. Ein geeignetes Fenster sollte demnach trotz niedrigem k-Wert einen hohen g-Wert aufweisen.

Ausrichtung der Fenster

Das oben beschriebene Prinzip des Glashauseffektes kann man sich zu Nutze machen, indem man (auf Deutschland bezogen) möglichst viele der Fenster im Süden eines Hauses anbringt. Fenster im Norden hingegen bringen keine solaren Wärmegewinne ein und sollten daher eher vermieden werden. Bei der Planung der Fenster sollten insbesondere das Strahlungsangebot, der Sonnenstand zu den verschiedenen Tages- und Jahreszeiten, sowie die Verschattung von Bäumen, anderen Gebäuden, Bergen etc. beachtet werden.

Oft benutzte Räume wie Wohnzimmer oder Küche sollten eher im Süden des Hauses liegen, da dort am  meisten Wärme benötigt wird. Seltener benutzte Räume wie Abstellkammer oder auch der Eingangsbereich und die Treppe können im Nordteil des Hauses liegen, da dort im Winter etwas niedrigere Temperaturen keinen Wohnkomfortverlust ausmachen (nach HIRSCH und LOHR 1996, S. 63).

In nach Süden ausgerichtete Fenster kann die Sonne zu jeder Jahreszeit hinein scheinen. Entsprechend müssen die g-Werte möglichst groß sein. Im Sommer kann es allerdings zur Überhitzung kommen. Deswegen ist ein nach Bedarf einstellbarer Sonnenschutz sinnvoll (nach FEIST 1997, S. 91). Ost- oder Westfenster sind mit Vorsicht zu behandeln: Um 6 bzw. 18 Uhr steht die Sonne genau im Osten bzw. im Westen. Im Sommer ist sie um diese Uhrzeit bereits auf- bzw. noch nicht untergegangen und trägt zur (i.d.R. unerwünschten) Überhitzung bei.

Im den Kernmonaten des Winters jedoch, wenn Wärme benötigt wird, scheint die Sonne kaum oder gar nicht in die Ost- bzw. Westfenster, da sie zu den o.g. Uhrzeiten noch nicht auf- bzw. schon untergegangen ist. Ost- oder Westfenster tragen also im Winter kaum zur Wärmegewinnung bei, im Gegenteil, es geht sogar viel Energie über sie verloren. Wenn Fenster im Osten oder Westen erwünscht sind, sollten sie daher möglichst klein und mit dreifacher Wärmeschutzverglasung ausgestattet sein (nach HIRSCH und LOHR 1996, S. 61).