Wie kann festgestellt und vor allen Dingen auch vermittelt werden, auf welche Weise ein Gebäude bei bestimmten Außentemperaturen auf die Solarstrahlung reagiert und die solaren Gewinne nutzt? Bei der Erstellung eines „Heizwärmekennfeldes“ wird der im Winter täglich gemessene Wärmeverbrauch bei der entsprechenden Außentemperatur in ein Diagramm eingetragen. Es zeigt sich der bekannte Effekt, dass bei niedriger Außentemperatur mehr geheizt werden muss. Berücksichtigt man bei den gemessenen Werten zusätzlich die an den einzelnen Tagen wirkende Sonneneinstrahlung, eingeteilt in drei Strahlungsbereiche, so wird deutlich, wie sich die passiven Solarbeiträge auf den Wärmeverbrauch auswirken.

In Gebäuden mit reduzierten Transmissions- und Lüftungswärmeverlusten und geringem Energiebedarf bewirken nutzbare passive solare Gewinne, dass erst ab einer Außentemperatur unter 12°C, bei Passivhäusern oft sogar erst unter 10°C (statt ca. 15°C im Gebäudebestand) geheizt werden muss. Dadurch verkürzt sich die Heizperiode. Bezogen auf die Gleichgewichtstemperatur von 12°C, die Temperatur unter der geheizt werden muss, dauert die Heizperiode z. B. in Mailand nur noch 180 Tage, in Zürich 220 und in Stockholm 250 Tage. Müsste in Zürich ab 15°C Außentemperatur geheizt werden, so würde die Heizperiode rund 275 Tage andauern. Am Beispiel des Mehrfamilien-Solarhauses Gundelfingen und des Mehrfamilien-Passivhauses in Kassel wird der Einfluss passiver solarer Gewinne auf die Reduzierung des Heizwärmeverbrauchs dargestellt.

Solarhaus Gundelfingen

Das Gebäude ist südorientiert und neben den passiven solaren Gewinnen über die Fenster sind solare Gewinne über die Transparente Wärmedämmung der Südfassade möglich. Eine dezentrale Zuluft- und eine zentrale Abluftanlage sind installiert. Im Gegensatz zum Passivhaus in Kassel mit zentraler Zu- und Abluftanlage und Wärmerückgewinnung fehlen die Wärmegewinne aus der Wärmerückgewinnung. Aufgrund der Transmissions- und Lüftungswärmeverluste wird durch die berechnete Heiz-Kennlinie ein höherer Heizwärmebedarf als z. B. im Mehrfamilien-Passivhaus Kassel voraus gesagt. Bei niedrigen Einstrahlungen bestätigen dies auch die Messungen (Abb 2, 4). An Tagen mit höherer Einstrahlung wird durch die solaren Gewinne eine deutliche Senkung der Heiz-Verbrauchswerte erreicht. Das Gebäude bezieht den größten Teil (95%) seiner Heizwärme bei Außentemperaturen unter 10,9°C.

Mehrfamilien-Passivhaus in Kassel

Eine effiziente Wärmedämmung und die Nutzung von Wärmegewinnen aus einer mechanischen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung führen dazu, dass die berechneten Heiz-Kennlinien insgesamt einen niedrigen Heizwärmebedarf prognostizieren, der durch die gemessenen Verbrauchswerte bestätigt wird. Das Gebäude bezieht 95% der Heizwärme bei Außentemperaturen unter 10,5°C. Es reagiert jedoch auf Grund seiner Orientierung der Hauptfassade nach Westen nur wenig auf solare Gewinne. Die gemessene Heizlast folgt dem Verlauf der theoretischen Kennlinien für den Heizwärmebedarf und weist in Abhängigkeit von der solaren Einstrahlung keine große Streuung auf (Abb 3). Die Nutzung passiver solarer Gewinne ist gering, so dass auch bei hoher solarer Einstrahlung genauso wie bei einer geringen Einstrahlung geheizt werden muss.