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Heizen mit dem Solar - Luftkollektor - Energie Sparen mit der Sonnenheizung




Wohnklima


klimatsche Bedingungen im heimischen Nest


Der moderne Hausbau fordert eine hochwirksame Dämmung und eine dichte Außenhülle, nur so werden Energie und Kosten gespart. Der notwendige Luftaustausch auf herkömmliche Weise, also durch Fensterlüftung oder undichte Stellen im Gebäude würde allerdings die erreichte Energieeinsparung zunichte machen. Die kontrollierte Wohnungslüftung hingegen vermeidet Lüftungs-wärmeverluste und spart Energie. Sie sorgt für den aus hygienischen und bauphysikalischen Gründen erforderlichen Luftwechsel und schafft ein rundum angenehmes und behagliches Wohnklima im ganzen Haus.

Seit ca. 15 Jahren lebe ich in einem schwedischen Niedrigenergiehaus mit dreifach verglasten Fenstern und einer geregelten Be- und Entlüftungsanlage. Das Heizsystem besteht ausschließlich aus einem 14 KW Gußofen des dänischen Herstellers Morso und einem 5,0 m² Warmluftkollektor mit PCM Speicher.

In den vergangenen Jahren habe ich aus persönlichem Interesse viele Experimente und Messungen durchgeführt, um dem Geheimnis Wohnklima auf die Spur zu kommen. Inzwischen ist das Thema solare Luftheizsysteme zu meinem ganz persönlichen Hobby geworden.




Schwedisches Holzhaus Bj. 1999
  • Niedrigenergiebauweise, 60 kwh/m²/a, 3-fach verglaste Fenster, geregelte Be-und Entlüftung ohne WRG
  • Holzheizung: 9-14 KW Gußofen (MorsØ 3610)
  • Brennstoffverbrauch Holz in Raummetern:
  • kalter Winter (2009/2010): 9 RM
  • warmer Winter (2006/2007): 6 RM




Folgende Aspekte wurden berücksichtigt:
  • Wärmeabgabe eines Menschen im Wohnraum: ca. 100 {++z} 150 Watt
  • Typische Feuchteproduktion eines Zweipersonenhaushaltes pro Tag: ca. 5-6 L
  • Typische Feuchteproduktion eines Vierpersonenhaushaltes pro Tag: ca. 13,0 L (hierzu gehören Körperfeuchtigkeit, Küche, Bad, Pflanzen)
  • Wohnbehaglichkeitstemperatur der einzelnen Wohnräume
  • Strahlungswärme / Konvektionswärme
  • Luftbewegung im Haus, warme Luft steigt bekannterweise nach oben
  • Wärmegewinn durch Sonnenstrahlung
  • Raumluftwechsel über elektrische Entlüftungsanlage
  • Luftverbrauch des Gußofens je nach Einstellung der Heizleistung
  • CO2 Gehalt in der Luft
  • Auswirkungen der Raumluftfeuchte

Frische Luft



Fast 90 Prozent unseres Lebens verbringen wir in geschlossen Räumen; beispielsweise zu Hause, bei der Arbeit, in der Schule, im Kino, Theater, Restaurant usw. und nicht selten herrscht “dicke Luft“, belastet durch CO2, störende Gerüche, Tabakqualm, Ausdünstungen von Möbeln, Heimtextilien, behandelten Oberflächen, sowie Reinigungs- und Pflegemitteln. Die Folgen reichen bei steigender Belastung und zunehmenden Kohlendioxidgehalt vom Gefühl der Unbehaglichkeit bis hin zu abnehmender Konzentrationsfähigkeit oder sogar Kopfschmerz und Übelkeit etc.

Schon wenn sich drei Personen (ruhend oder sitzend) länger als zwei Stunden in einem Raum mit geschlossenen Fenstern aufhalten, entsteht dieses unbehagliche Raumklima durch erhöhte CO2 Werte. Die kontrollierte Wohnungslüftung sorgt dagegen für konstant angenehme Luftqualität.

Schon in meiner Diplomarbeit 1993 beschäftigte ich mich mit der Thematik CO2 Konzentration in geschlossenen Räumen.

Fensterlüftung und Lüftungsverhalten



Wer mit der Fensterlüftung einen ausreichenden Luftwechsel erreichen will, braucht ein hohes Maß an Selbstdisziplin. Er muss regelmäßig stoßlüften. Eine konstante Kipplüftung führt zu ungewünscht hohen Lüftungswärmeverlusten und würde die Forderung nach einer dichten Gebäudehülle und Reduzierung von unnötigen Wärmeverlusten zunichte machen. Ebenso wie eine großzügige Lüftung unerwünscht viel Energie verbraucht, kann eine mangelhafte Lüftung hygienisch bedenkliche Luftverhältnisse erzeugen. Das Raumklima wird in erster Linie durch das vom Menschen bei der Atmung ausgestoßene Kohlendioxid beeinträchtigt sowie durch Wasserdampf, der im Haushalt beispielsweise beim Kochen, Waschen und Duschen entsteht. Aber auch die von modernen Baumaterialien und Einrichtungsgegenständen emittierten Stoffe wie Formaldehyd und können auf Dauer die Befindlichkeit stören. Die wichtigsten

Emissionsquellen im Wohnbereich sind:
  • Freisetzung von Kohlendioxid, Wasserdampf und Geruchsstoffen durch den Menschen
  • Freisetzung von Wasserdampf durch Koch-, Wasch- und Badevorgänge sowie durch Pflanzen
  • Ausdünstungen aus Wasch- und Reinigungsmitteln sowie Kosmetika
  • Ausdünstungen aus Baumaterialien, Möbeln, Teppichen, Anstrichen, Klebstoffen usw.
  • Abgabe von Allergenen durch Haustiere, Hausstaubmilben usw.

Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass ein stetiger Luftraumaustausch von mindestens 0,4- bis 0,8-fach pro Stunde garantiert sein muss, um ein nach hygienischen, physiologischen und bauphysikalischen Gesichtspunkten behagliches Raumklima zu schaffen. Das sind schnel mal 300-400 cbm an Luft die bewegt werden müssen. Ist dies nicht der Fall, dann ist nicht nur der Mensch gefährdet, sondern - bei einem Luftwechsel von weniger als 0,3-fach - auch die Bausubstanz. Jährlich werden Bauschäden in Millionenhöhe verzeichnet, die aufgrund von Feuchteschäden und Schimmelpilzbildung in Wohngebäuden entstehen.

Eine entscheidende Veränderung des Innenraumklimas in den vergangenen 20 Jahren resultiert daher, dass es eine Verminderung des Luftaustausches bedingt durch wärmedämmende Maßnahmen gegeben hat. Der Trend geht hin zum dichten Haus, teilweise sogar mit Blow Door Zertifikat. Dies steht im Gegensatz zum für Wohnräume geforderten ca. 0,8 fachen Luftaustausch je Stunde.

Wohin mit der Flüssigkeit?

Wissenschaftliche Messungen haben ergeben, dass durch Außenwände ca. 0,03 bis 0,23 g/m²/h Flüssigkeit diffundieren. Das würde bedeuten, dass in unserem bewohnten Haus mit 2 Etagen und 110 m³ Wohnfläche max. 1,5 Liter Flüssigkeit pro Tag durch Diffusion durch die Außenwände transportiert werden können. (Fensterflächen, Wandfliesen und Schwerpunkträume wie Bad und Küche sind nicht berücksichtigt). Realistisch betrachtet also eher weniger als 1 Liter pro Tag.


Hier nochmals die Feuchtemengen die täglich zu transportieren sind:

Typische Feuchteproduktion eines Zweipersonenhaushaltes: ca. 5-6 L/Tag
Typische Feuchteproduktion eines Vierpersonenhaushaltes: ca. 13,0 L/Tag


Über Fenster- und Türdichtungen findet ebenfalls kein Luftaustausch mehr statt, so dass eine geregelte Be- und Entlüftung zwingend erforderlich wird, um ein angenehmes Raumklima zu gewährleisten.

Anfangs war in unserem Haus eine Entlüftung mittels Absaugung noch nicht installiert, das Raumklima war spürbar schlechter.

Inzwischen bleiben die Fenster in der Heizperiode zu. Eine ausreichende Lüftung erreichen wir durch Kombination von Abluftanlage & Warmluftkollektor, der frische vorgewärmte Luft einbläst.

Der Gußofen (Strahlungswärme im unteren Wohnbereich) saugt die verbrauchte Luft in Bodennähe ein und verbrennt diese. Die zugeströmte Frischluft erwärmt sich am Ofen, steigt über zwei Deckendurchlässe und das Treppenhaus in die oberen Etagen und erwärmt diese ebenfalls (Konvektionswärme im oberen Wohnbereich). Hier sind in Bad und Büro im Deckenbereich die Abluftöffnungen installiert. Mittels Absaugung wird die verbrauchte Luft abgesaugt und über einen Dachausgang wieder abgegeben. (Neue Anlagen nutzen diese Abwärme für eine Wärmerückgewinnung). Der Lüfter ist seit kurzem mit einem Bewegungsmelder gekoppelt, so dass er nur lüftet, wenn Personen im Haus sind. In der unbewohnten Tageszeit oder im Urlaub bleibt der Lüfter somit ausgeschaltet und die Wärmeverluste durch Luftwechsel gering.

Weiterhin sorgt zusätzlich ein 5,o m² Warmluftkollektor für zusätzliche warme Frischluft in der kühleren Jahreszeit, im optimalen Fall ca. 190 m³/h.


Zum Thema Wohnklima gibt es eine Menge Untersuchungen und wissenschaftliche Abhandlungen. Entscheidend bezüglich der Raumtemperatur ist das subjektives Empfinden jedes Einzelnen - Bei gleicher Temperatur ist dem einen kalt, dem anderen warm.

Folgende Temperaturen lassen sich so in unserem Haus im Winter realisieren:
  • Wohnzimmer/Küche (als großer offener Bereich) 19-25 Grad (überwiegend Strahlungswärme & Wärme aus Luftkollektor)
  • Flur/HWR Raum 16 Grad
  • Büro 17-18 Grad
  • Bad 21 Grad (Zusatzheizung erforderlich für Temperaturen >21 Grad)
  • Schlafzimmer 16 Grad
  • Abstellraum 14 Grad

Lüftungseckdaten gemessen mit dem testo 417 Anemometer und Messtrichter (01/2016)
  • Abluft Badezimmer: 80 m³/h gesteuert über Bewegungsmelder, saugt nur ab wenn Personen im Haus sind
  • Abluft Kinderzimmer: 70 m³/h
  • Durchströmung schmale Öffnung: ca. 16 m³/h, wenn Ofen heizt & Lüftung ON
  • Durchströmung große Öffnung: ca. 10 m³/h wenn Ofen heizt & Lüftung ON
  • Einsaugvolumen Ofen: ca. 45 m³/h bei Volllast und ca. 16 m³/h bei Teillast

Gesamtraumvolumen:
  • Büro:
  • untere Etage:
  • obere Etage:
  • Schlafzimmer:

Subjektiv gesehen haben wir ein gutes und ausgeglichenes Raumklima, in dem wir uns sehr wohl fühlen.

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