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Ein Haus mit Licht und Sonne


ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie - epaper ⋅ Ausgabe 9/2013 vom 13.09.2013

Es ist ein ungewöhnliches Haus für ein ambitioniertes Ziel: zu 100 Prozent klima neutral bauen und wohnen. Mit fünfmal so viel Taglicht wie üblich. In Österreich ist das Experiment gelungen. Das beweist auch der Praxistest, der in diesem Jahr abgeschlossen worden ist.


Artikelbild für den Artikel "Ein Haus mit Licht und Sonne" aus der Ausgabe 9/2013 von ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Foto: Velux/Adam Mork

Nein, das ist kein Fehler des Architekten. Und nein, der Besucher hat auch keinen Knick in der Optik. Das Sunlighthouse im Wienerwald nahe der österreichischen Hauptstadt erstaunt oder irritiert mit seiner extravaganten Form. Das Dach scheint zur Seite gekippt, der lang gezogene Grundriss widerspricht den Dimensionen ...

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... des sonst üblichen Rechtecks. Doch bei näherer Betrachtung ergibt die Sonnenlichtarchitektur durchaus Sinn. Denn die folgt dem Ziel, möglichst viel Sonnenenergie und Tageslicht für eine umweltfreundliche Energie ver sorgung und eine natürliche Belichtung zu nutzen.

Ganz irdisch, trotz des nächtlichen UFO-Ambientes: Das Haus besteht zudem überwiegend aus nachwachsenden und energiearmen Rohstoffen.


Foto: Velux/Adam Mork

Dabei waren die Bedingungen alles andere als ideal: Der nahe Wald mit mehr als 20 Meter hohen Laubbäumen, die Nordostlage am Hang und die nahe Nachbarbebauung forderten den Planern einiges ab. Konträr dazu stand die Anforderung, dass besonders viel Tageslicht das Gebäude erhellen und die Sonne über das Jahr gesehen den Energieverbrauch des Hauses vollständig decken soll.

Entstanden ist das Sunlighthouse als Teil eines europaweiten Wettbewerbs, den der dänische Hersteller von Dachflächenfenstern und Solartechnik Velux ausgeschrieben hatte. In fünf europäischen Ländern wurden dazu sechs Demonstrationshäuser gebaut, die beweisen sollen, dass Gebäude CO2 -neutral und mit einem besonders hohen Tageslichtanteil gebaut werden können. Besonders anspruchsvoll waren beim österreichischen Projekt die Anforderungen an den Klimaschutz. Gemeinsam mit der Donau-Universität Krems und dem Österreichischen Institut für Bauen und Ökologie (IBO) in Wien wurde das Ziel ausgegeben, nicht nur den Betrieb des Hauses, sondern auch alle klimaschädlichen Emissionen aus der Produktion und dem Transport der Baumaterialien auszugleichen. Dazu musste das Projekt nicht nur aus besonders klimaschonenden Werkstoffen errichtet werden, sondern als Plusenergiehaus mehr Energie erzeugen, als seine Bewohner verbrauchen. Nach einem Jahr, in dem das Haus der Präsentation und Besichtigung durch Fachpublikum diente, zog im Frühjahr 2012 für zwölf Monate eine Testfamilie ein. Yasmin und Ludwig Dorfstetter unterzogen mit ihren Kindern Johann und Alfred das Modellhaus einer Praxisprüfung. Begleitet wurden die vier von Wissenschaftlern der Donau-Universität Krems und Soziologen des Interuniversitären Forschungszentrums für Technik, Arbeit und Kultur in Graz. Sie erfassten die energie- und raumklimatischen Werte und werteten sie aus; zudem ermittelten sie die Zufriedenheit und den Wohlfühlfaktor der Testfamilie.

Komplett klimaneutral

Bis es so weit war, mussten die Architekten und Wissenschaftler etliche Kreise drehen, vor allem um den Anspruch einzulösen, dass das Haus über eine positi-ve Energiebilanz seine Klimabelastung selbst wieder kompensiert. „Die Vorgaben machten eine ständige Neujustierung der Planung und eine Abstimmung mit allen Beteiligten notwendig“, sagt Architekt Juri Troy, der den Wettbewerb 2008 mit seinem damaligen Büropartner Matthias Hein gewonnen hatte. So ist auch die ungewöhnliche Dachform entstanden. „Wegen der notwendigen Energieproduktion sowie des geforderten hohen Tageslichtanteils und angesichts der ungünstigen Lage konnte das Haus kein typisches Passivhaus werden, welches das Licht und damit die Energie vor allem auf der Südseite hineinlässt“, erklärt der Vorarlberger Architekt. Stattdessen holen acht Quadratmeter thermische Solarkollektoren und eine 43,5 Quadratmeter große Photovoltaikanlage mit 7,6 Kilowatt Spitzenleistung in Verbindung mit einer Wärmepumpe sowie der zahlreichen Fenster so viel Energie vom Himmel, dass der komplette Energieverbrauch des Hauses und seiner Bewohner abgedeckt ist und der ins Stromnetz eingespeiste Überschuss rechnerisch den wohnbedingten CO2 -Ausstoß seiner Bewohner kompensiert. „Auch um genügend Solartechnik und dazu noch die Dachflächenfenster nach Süden ausrichten zu können, benötigten wir mehr Dachfläche, und so ist eben die Form des Sunlighthouse entstanden“, erläutert Troy das Ergebnis des Planungsmarathons.

Die vorgefertigten und gedämmten Holzelemente wurden mit der Bahn transportiert und konnten dann vor Ort in kurzer Zeit montiert werden.


Fotos: Velux (2)

Fenster, Fenster, Fenster: Trotzdem wird das Haus im Sommer nicht überhitzt.


Der Lieblingsplatz von Familie Dorfstetter ist die breite Nische am Lesefenster mit Ausblick auf den Wienerwald und einen See.


Foto: Velux/Stephan Huger

Realität hält Planung stand

Spannend war für Forscher und Bewohner, wie sich das Haus im Praxisbetrieb bewährt. Dazu wurde das Haus mit einer umfangreichen Mess- und Überwachungstechnik ausgerüstet, über einen zentralen Monitor im Wohnraum werden bei Bedarf alle Räume zentral gesteuert.

Insgesamt hat sich die eigens programmierte Steuerung bewährt: Nach exakt definierten Kriterien öffnen und schließen sich die Fenster vollautomatisch, auch wenn die Bewohner nicht zu Hause sind. „Die Steuerung der Gebäudeautomation war anfangs schon eine Herausforderung für uns“, erklärt Yasmin Dorfstetter. „Nach einer Eingewöhnungs-phase war die Handhabung aber rasch klar und wir verstanden, warum etwa die Fenster automatisch aufgehen, zum Beispiel um das Haus nachts durchzulüften.“ Neben allen Vorteilen der Technik war für die Familie eine individuelle Steuerung jedoch unverzichtbar, wie Dorfstetter betont: „Zum Wohlfühlen gehörte für uns auch allein der Gedanke, dass wir bei Bedarf selbst regeln können.“

Bedenken hatte Familie Dorfstetter ursprünglich auch hinsichtlich der Aufheizung im Sommer: „Wir befürchteten, dass ein so hoher Fensteranteil nicht nur viel Tageslicht, sondern auch Hitze ins Haus bringt“, erinnert sich Ludwig Dorfstetter. Doch nach einem Jahr Probewohnen fällt die Bilanz insgesamt positiv aus: „Das Haus hat unsere Skepsis Tag für Tag widerlegt: Das Innenklima war zu jeder Jahreszeit sehr angenehm“, resümiert die Familie. Die Messdaten unterstreichen diese Eindrücke: Trotz zwei extremer Hitzeperioden stieg die Raumtemperatur nur an sechs Tagen stärker an und lag durchschnittlich bei 24,4 Grad Celsius im Sommer und bei 21,3 Grad im Winter. Auch die Luftqualität mit einem monatlichen CO2 -Gehalt zwischen 437 und 797 ppm lag, mit den üblichen Schwankungen, unter dem als ungenügend angesehenen Wert von 1.250 ppm. Parts per Million (ppm) gibt die Anteile CO2 pro Million Anteile Luftvolumen an. Schlechter als geplant war die Luft nur, wenn mehr Personen als vorgesehen im Haus waren und als die Lüftung von der automatischen Fensterlüftung im Sommer auf die kontrollierte Lüftung per Lüftungsanlage zu Beginn der Heizperiode umgestellt wurde. Eine Nachjustierung behob aber auch diese Beeinträchtigung.

Positive wie negative Erkenntnisse gab es bei der Energiebilanz: Der Energieertrag der Photovoltaikanlage während des Testjahrs war höher als die konservative Schätzung zum Projektstart. Aber die komplexe Haustechnik, die für den Test zwar wichtige Daten lieferte, wird für künftige Projekte nach dem Aktivhauskonzept wohl nicht unabdingbar nötig sein, so das Resümee der Forscher. Denn ihr Energiebedarf für Pumpen, Lüfter und Steuerungen betrug immerhin 5,1 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/[m2 a]) und war damit doppelt so hoch wie der geplante Wert von 2,5 kWh/(m2 a). Auch der Wärmeverlust der Heiztechnik war höher als ursprünglich veranschlagt. Ein Punkt, dem die Techniker in den nächsten Jahren auf die Spur kommen wollen. In der Summe produziert das Haus aber wie berechnet mehr Energie, als es verbraucht – wenn auch nicht ganz so viel wie gedacht.

Mit den verschiebbaren Blenden vor den Regalen lässt sich die Helligkeit der Lichttrichter steuern. Lediglich das Sofa musste Familie Dorfstetter als einziges größeres Möbel mitbringen.


Foto: Velux/Stephan Huger

Fünfmal mehr Tageslicht

Innen wirkt das Sunlighthouse überraschend hell und transparent, obwohl die Fassade zur Straßenseite und nach Nordosten nur wenige, dafür gezielt gesetzte Fenster hat. Trotzdem liegt der Fensteranteil mit 50 Prozent der Grundfläche viermal höher als üblich. Um Licht vom Dach in die Wohnräume zu bringen, setzten die Architekten etliche Dachfenster ein, durch die dreimal mehr Tageslicht ins Gebäude dringt als bei senkrechten Fenstern. Besonders augenfällig wird das im lang gestreckten Wohnraum. Durch drei Lichttrichter fällt vom schrägen Dach stets Tageslicht in den Raum.

„Ganz nebenbei hat man so auch ständig einen Blick zum Himmel, fühlt die Veränderung von Wolken und Sonne, Licht und Schatten“, sagt Diplom-Ingenieur Gregor Radinger vom Tageslichtlabor der Donau-Universität Krems, der den Bau des Sunlighthouse wissenschaftlich begleitet hat. Nicht zuletzt können die direkten Nachbarn nicht in die Dachfenster hineinschauen. In den drei Schlafzimmern im Obergeschoss und in den beiden Bädern sind die Dachfenster so positioniert, dass man vom Bett aus den Himmel sehen kann. Dem langen Gang zwischen Eingangsbereich, Küche und Wohnraum verliehen die Architekten mit einem rundum verglasten Atrium einen direkten Bezug zur Außenwelt und gleichzeitig eine blickgeschützte, von drei Seiten zugängliche Terrasse. Der lichte Eindruck lässt sich auch in Zahlen ausdrücken: Der sogenannte Tageslichtquotient ist nach aufwendigen Simulationen fünfmal höher als von der DIN-Norm empfohlen.

Bauen für Menschen

Trotz aller Messtechnik und trotz des hohen wissenschaftlichen Anspruchs: „Das Haus soll seinen Bewohnern zu aller erst eine hohe Lebensqualität bieten. Das ist die wichtigste Aufgabe unserer Disziplin“, betont Architekt Juri Troy, der nichts davon hält, die Architektur und die menschlichen Wünsche und Bedürfnisse dem Streben nach absoluter Energieeffizienz unterzuordnen. Bei Testfamilie Dorfstetter ist das gelungen. „Unsere Kinder hatten das Haus schon nach zehn Minuten in Besitz genommen, und bei uns hat es nicht viel länger gedauert“, erzählt Ludwig Dorfstetter von der ersten Begegnung mit dem Testobjekt. Begeistert waren der Fachmann für nachhaltige Forstentwicklung und die Energieexpertin nicht nur von den hellen Räumen, deren weiß geölte Holzoberfläche aus heimischer Fichte den lichten Eindruck noch verstärkt. Auch die vielen praktischen Ideen, die die Architekten integriert haben, machen die zeitlich begrenzte Nutzung leicht: „Die Couch war das einzige größere Möbel, das wir mitgebracht haben. Alles, was sonst an Stauraum für eine vier köpfige Familie benötigt wird, ist als Einbauschränke und Regale bereits vorhanden, dazu die Betten und der mit einer Klappe abgedeckte Schreibtisch“, erklärt Ludwig Dorfstetter. Hinter den Schiebeelementen im Wohnzimmer verbergen sich Regale, mit denen sich gleichzeitig die Intensität des durch die Lichttrichter eintretenden Lichts regulieren lässt.

Der Lieblingsplatz von Familie Dorfstetter war das Lesefenster nach Nordosten: Die breite Laibung bietet Platz für vier Leseratten, der Blick geht hinunter zu dem kleinen Stausee im Tal, der Wechsel der Jahreszeiten gestaltet den Ausblick jeden Tag neu. „In einem reinen Passivhaus wäre ein so großes Fenster nach Nordosten wegen der höheren Energieverluste kaum machbar, auf das Landschaftsgemälde wollten wir aber nicht verzichten“, sagt Architekt Juri Troy.

Wirkt sich mehr Tageslicht auf das Lebensgefühl aus? Das wollten Soziologen herausfinden, die das Projekt und die Familie das Jahr über begleiteten. „Man lebt mehr mit den Tages- und Jahreszeiten, steht im Sommer früher auf, ist aber auch frischer, wenn man vom natürlichen Sonnenlicht geweckt wird“, sagt Yasmin Dorfstetter. Einziger Nachteil: In der hellen Jahreszeit ist der Nachwuchs besonders früh auf den Beinen, die Schlafphasen waren letztlich für Kinder und Eltern doch zu kurz. In den Kinderzimmern wurden deshalb die Jalousien gegen Verdunklungsrollos getauscht, die die Einschlafzeit des jüngsten Familienmitglieds wieder nach vorn verlegten. „Dafür sind sie nach einem Regentag im Haus ausgeglichener als in unserer früheren Wohnung, auch weil der lange Gang sich wunderbar fürs Rumtollen eignet“, freut sich Papa Dorfstetter. „Gegen ungebetene Nachtgäste wie Falter und andere Insekten wurden die Fenster zur automatischen Lüftung zusätzlich mit Insektenschutzgittern nachgerüstet.

Johann und Alfred lieben ihr helles Zuhause, manchmal zum Leidwesen ihrer Eltern auch schon frühmorgens.


Foto: Velux/Adam Mork

Foto: Velux/Stephan Huger

Taglicht ganz konventionell. Im Sommer draußen gab es Sonne ganz ohne Technik.


Foto: Velux

Bis Februar 2013 wohnte die Testfamilie im Sunlighthouse, danach mussten die vier wieder ausziehen. Wie schon beim Einzug beschränkte sich die Hauptarbeit auch beim Auszug aufs Kistenpacken. „Der großzügige Stauraum in allen Ecken und besonders in den Wänden hatte auch seine Nachteile. Denn da kamen die Dinge wieder zum Vorschein, die schon lange hätten entsorgt werden sollen, weil sie doch nur im Schrank gelegen haben. Andererseits werden wir in Zukunft bestimmte Sachen wie die dicken Bettdecken sicher wieder brauchen. Die haben wir im vergangenen Jahr nicht einmal ausgepackt“, sagt Yasmin Dorfstetter.

Bautafel

CO2 -neutrales Einfamilienhaus Baujahr: 2010.
Wohn-/Nutzfläche: 193 m².
Bauweise: vorgefertigte Holzelemente.
Wandaufbau: 30 mm Holzlattung aus speziell gesägter Fichte als Verkleidung, 40 mm Hori zontallattung, 46 mm Vertikallattung, Winddichtung, 20 mm Weichfaserplatte, 280 mm Zellulosedämmung, 20 mm OSB-Platte als Luftdichtung, 75 mm Schafwolle zwischen Lattung (Installationsebene), 25 mm Gipsfaserplatten (2 × 12,5 mm), 20 mm Holztäfelung, Fichte gehobelt und weiß geölt.
Fenster: dreifach verglaste Dachflächen- und Fassadenfenster, erstere mit automatischer Öffnungsmöglichkeit, Uw-Wert 1,1 W/(m²K), g-Wert 48 %.
Haustechnik: Kompaktaggregat mit Wärmepumpe (Erdkollektor) und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, 3,3 kW Leistung, Jahresarbeitszahl 4,3. Fußbodenheizung in Trockenestrich, Hausautomation zur Steuerung von Verschattung und Fensterlüftung, thermische Solaranlage mit 8 m² Kollektorfläche, Photovoltaikanlage mit Leistung 7,6 kWp, 43,5 m² Modulfläche.
Heizenergiebedarf (berechnet / gemessen): 24 / 23,1 kWh/(m²a).
Nutzenergiebedarf inklusive Warmwasser, Verteilverlusten, Allgemein- und Haushaltsstrom: 50,8 / 54,5 kWh/(m²a).
Energieerzeugung: Wärmepumpe, Solarthermie, Photovoltaik: 55,6 / 60,2 kWh/(m2 a).
Architekt: Juri Troy Architects Wien/Bregenz, Burggasse 24/4, 1070 Wien, Österreich, www.juritroy.at

Grafiken: HEIN-TROY Architekten

Kompakt

Berichte aus dem Sonnenlichthaus
Das Projekt ist ausführlich dokumentiert und im Internet veröffentlicht. Planungsideen, zahlreiche Blogeinträge, Fotos und Videos geben einen lebendigen Eindruck des Hauses und seiner zeitweiligen Bewohner. Auch Ergebnisse der Messungen sind dort zu finden: www.sunlighthouse.at

Und noch ein Lieblingsplatz: Nischen und Vorsprünge bieten Offenheit und Schutz.


Modelhome 2020
Auch über die anderen fünf Häuser des Velux-Projekts Modelhome 2020 sind im Netz ausführliche Berichte und Fotos zu finden. In Hamburg wurde zum Beispiel ein Siedlungshaus aus den 50er-Jahren zum sogenannten Lichtaktivhaus im Nullenergiestandard um- und ausgebaut. In Dänemark, Frankreich und Großbritannien sind Neubauten entstanden, die CO2 -neutral sind und sich durch einen hohen Tageslichtanteil auszeichnen. Alle Projekte werden von Universitäten und Forschungseinrichtungen in den jeweiligen Ländern begleitet: www.velux.de/Privatkunden/ Wohnqualitaet_Energieeffizienz_Nachhaltigkeit/ ModelHome2020

Tageslichtquotient
Der Tageslichtquotient (TQ) gibt an, wie viel Prozent des außen verfügbaren Tageslichts bei bedecktem Himmel auf einer Innenfläche in der Höhe von 85 Zentimetern über dem Fußboden auftreffen. Die DIN 5034-4 empfiehlt einen durchschnittlichen TQ von mindestens 0,9 Prozent. Im Sunlighthouse beträgt er fünf Prozent.