Das ideale Haus , um Energie und Ressourcen zu sparen

  • Keller einplanen
    - Ein Keller bietet später die Möglichkeit, Lebensmittel wie Kartoffeln und Obst ohne besondere Kühlung aufbewahren zu können. Die natürliche Kühle des Kellers genügt dazu, damit es sich monatelang hält.


    - Größere Kühlgeräte finden später hier ihren Standort.
    Bei geringen Umgebungstemperaturen arbeiten sie energetisch am effektivsten. Sie können die entstehende Abwärme besser abgeben und müssen nur eine geringe Umgebungstemperatur herunter kühlen.


    - Pflanzen können hier sehr gut überwintern


    - Zentrale Versorgungseinrichtungen finden hier einen Platz



    Dachboden einplanen


    - Der Dachboden dient als Isolierung für die Wohnräume und schützt sie zusätzlich vor eindringender Kälte und Wärme. Er wirkt wie ein Puffer, der die Temperaturschwankungen erst mit langer Verzögerung an die tiefer gelegenen Wohnräume weiter gibt.


    - Der Dachboden ist relativ trocken und kann später auch elektrische/elektronische Kommunikationseinrichtungen aufnehmen (Antennen-, Satelliten- und andere zentrale Telekommunikationseinrichtungen)


    - Der Dachboden kann später auch für weitere Nutzungsmöglichkeiten ausgebaut werden.



    Solaranlagen einplanen
    Auch wenn man beim Bau des Hauses noch keine Solaranlagen einbauen kann, so sollte man den späteren Einbau bereits vorher mit einplanen.


    - Die Zugänglichkeit zur Dachfläche sollte bereits vorher geplant werden.
    Sie kann später auch für eine Satellitenanlage oder Windkraftanlage genutzt werden. Eventuell finden später auch funkbasierte Telekommunikationseinrichtungen Platz auf dem Dach, die man dann auf diesem Weg erreichen kann.


    - "Laufwege" in der Nähe der geplanten/zukünftigen Solarflächen.
    Sie ermöglichen die Installation, Wartung und Reinigung der späteren Solarflächen.


    - Wasserleitungen bis zum Dach hochführen lassen.
    Damit kann eine spätere Warmwasserversorgung über Solarzellen (ohne erneute Umbauten) direkt angeschlossen werden


    - Haupt-Versorgungsschacht zum Dach bereits mit einem starken Kabelstrang ausstatten, der eine spätere Stromversorgung des Hauses über Solar- oder Windkrraft ermöglichen kann.


    Laut aktuellen Prognosen steuert die Erde auf eine Klimakatastrophe zu.


    Diese kann dazu führen, dass es immer wärmer wird.
    Die Solaranlage bietet die spätere Möglichkeit, das Haus durch reine Sonnenenergie kostenlos und unabhängig von allgemeinen Versorgungsnetzen zu kühlen.


    Die Alternative dazu ist, dass es zu einer Abkühlung kommen kann.
    Bis die Solarflächen von Schnee bedeckt sind, können sie Energie und warmes Wasser erzeugen. Durch vorher eingeplante Laufwege, kann man die Solarflächen immer wieder vom Schnee freiräumen, so dass sie wieder Energie oder warmes Wasser erzeugen können.


    Solarflächen sind also nicht nur eine aktuelle Sparmöglichkeit, sondern auch eine Investition in die Zukunft .. egal wie sie auch aussehen wird. Ein Haus besteht in der Regel mehrere Generationen lang, so dass du nicht nur für dich planst und baust, sondern auch für spätere Generationen.



    Windkraftanlage einplanen
    In New York werden schon Walzengeneratoren auf Hochhäusern eingesetzt, die durch reine Windkraft Strom erzeugen. Man kann damit rechnen, dass diese Technik immer weiter perfektioniert werden wird und die Generatoren deshalb im Lauf der Jahrzehnte immer kleiner werden.


    - Installationsfläche einplanen (siehe Solaranlagen)
    - Stromversorgungsleitung des Hauses einplanen (siehe Solaranlagen)


    Während Solaranlagen ihren Betrieb bei Schnee einstellen (wenn sie bedeckt sind), arbeiten Windkraftanlagen auch dann noch weiter. Windkraftanlagen sind aber nur dort sinnvoll, wo es entsprechende Wetterbedingungen gibt.
    Da Windkraftanlagen aber auch separat aufgestellt werden können, und nicht von einer Dachfläche abhängig sind, kann die Planung und Installation auch später noch stattfinden.
    Wichtig ist jedoch, dass man sich bereits vorher darüber informiert, wo sie am effektivsten eingesetzt werden könnten. Ohne größeres Grundstück, sollte man das Dach in die Überlegung einbeziehen.



    Geothermieanlage einplanen

    Diese Anlagen beziehen ihre Wärmeleistung aus dem Boden. Heute (2014) stecken sie zwar noch generell in der ersten Erprobungsphase, es ist jedoch damit zu rechnen, dass sie im Laufe der Jahre so erschwinglich werden, dass man sie eventuell später nachrüsten möchte.


    - Kellerraum im Haus für so eine Anlage reservieren/einplanen.
    Hier findet später die zentrale Anlage ihren Platz.


    - Bereits beim Ausschachten des Kellers einen separaten "Zusatzraum" ausschachten und ummauern lasen.
    Dieser Raum ist absichtlich "außerhalb des Hauses". Hier findet später die eigentliche Entnahmeeinheit ihren Platz. Bis zum Einbau kann dieser Raum als "Kühlraum" benutzt werden, da er "tief in der Erde" steckt und vom Rest des Hauses abgetrennt ist.
    Dieser Raum braucht keine Verbindung nach draußen. Er wird durch eine Betonplatte abgeschlossen, die dann später mit Erde bedeckt wird.
    Dieser Raum muss nur gegen Feuchtigkeit isoliert werden. Wärmeisolierungen gegen den umgebenden Erdboden sind sogar unerwünscht. Da er "außerhalb des Hauses" liegt, sollte er vom Haus durch eine entsprechend dicke (normale Außenmauer) Mauer getrennt werden. Diese übernimmt die Isolierfunktion.
    Zugang zum Haus besteht nur durch eine (möglichst stark isolierte) Stahltür. So kann die Tür bis zum Einbau der Anlage auch die Funktion einer normalen Wand übernehmen.


    Geothermieanlagen entziehen dem Erdboden sogar noch bei tief gefrorenem Boden Wärme. Sie sind in der Lage, das Haus (mit) zu heizen. Da sie aber auch Energie benötigen, ist eine Kombination von Solar- oder Windkraft mit einer Geothermieanlage sinnvoll um sowohl möglichst zum Nulltarif als auch völlig autark Energie und Wärme erzeugen zu können.


    Isolierung von Außenwänden
    Die Erfahrungen der letzten Jahrhunderte haben ergeben, dass möglichst dicke Mauern sowohl gegen Wärme als auch gegen Kälte isolieren. Die Wandstärke spielt also eine sehr große Rolle und sollte lieber übertrieben dick als sparsam dünn sein.


    - Mit modernen Materialien kann und sollte man auch die Außenwände so isolieren, dass sie einen ähnlichen Effekt wie dicke Bruchsteinmauern erzielen.


    - Man sollte die Isolierung außerhalb anbringen, damit sie Temperaturschwankungen schon isolieren, bevor sie das eigentliche Haus erreichen können.
    Die optimalen Energiesparhäuser werden aktuell komplett mit Erde bedeckt, die damit zusätzlich auch als Gartenfläche genutzt werden kann. Hier übernimmt die Erde also die Isolierfunktion, die je nach Beschüttungshöhe eine entsprechende Isolierwirkung erzeugen kann.


    Eine optimal isolierte Außenwand sorgt für ein Raumklima, das nicht durch Außentemperaturen beeinflusst wird.



    Isolierung von Innenwänden
    Wenn die Außenwände gegen Temperaturänderungen isoliert sind, müssen wir jetzt nur noch dafür sorgen, dass keine Wärme verloren geht.
    Als alleinige Isolierung sind Innenisolierungen schlecht geeignet, da das Mauerwerk des Hauses die Temperaturänderungen bereits großflächig aufgenommen haben und dann nach innen abstrahlen.
    Um eine ähnliche Isolierwirkung wie eine Außenisolierung erzielen zu können, müsste die Isolierschicht mindestens so dick sein wie eine Außenisolierung. Das kostet dann aber Wohnraum oder man müsste sehr großzügig planen.


    Eine entsprechend großzügige Planung von Wohnräumen scheidet aus folgenden logischen Gründen aus:
    - Jeder Raum müsste viel größer werden als eigentlich an Wohnraum benötigt wird.
    - Jeder zusätzliche Quadratmeter umbauten Raumes kostet bedeutend mehr als eine entsprechende Außenisolierung. Nicht vergessen, dass dadurch auch die Decken und das Dach größer werden müssen.
    - Wenn die Außenwände nicht genügend isoliert sind, bilden sich in allen Decken und Böden Wärme-/Kältebrücken, die die Temperaturunterschiede direkt in den Wohnraum leiten.
    - Wenn man einen Innenraum entsprechend isolieren will (so dass es die gleiche Wirkung wie eine Außenisolierung erhält) , muss man nicht nur die Außenwand (von innen) isolieren, sondern auch den Boden und die Decke. Bei einem Raum von 4x4x2 Meter muss man also 4x2 Meter Außenwand + 4x4 Meter Decke + 4x4 Meter Boden isolieren. Statt 8 qm Außenisolierung werden also 40 qm Innenisolierung nötig, damit man auch die Temperaturbrücken entsprechend gedämmt hätte.


    Als Isoliermaterial scheidet Mineralwolle/Steinwolle/Glaswolle eindeutig aus.


    Mineralwolle ist dort sehr gut geeignet, wo man sehr gut dran kommt und wo man viele unebene Bereiche hat (z. B. Dachisolierung von innen)


    Was die produzierende Wirtschaft nicht verrät sind folgende Fakten:


    1) Mineralwolle nimmt keine Feuchtigkeit auf, sondern leitet sie nur nach unten ab
    Sie wirkt damit ähnlich wie eine normale Wand. Da sie aber nicht massiv ist, sammelt sich die Feuchtigkeit mit den Jahren am Boden innerhalb der Mineralwolle. Dort kann sie (durch die Isolierwirkung) nicht verdunsten und wird immer weiter steigen.
    Die Feuchtigkeit bekommt damit die Langzeitchance, ins Mauerwerk einzudringen. Schimmel- und Pilzbefall sind also später durchaus "im Rahmen des Möglichen".


    2) Mineralwolle löst sich nach einigen Jahren auf
    Mineralwolle wird auch zu Schallschutzzwecken in der Industrie eingesetzt. Dort werden sie wie folgt eingebaut:
    Man füllt eine "Kassette" aus Stahlblech mit Mineralwolle. Diese Kassette enthält an der Oberfläche Löcher, damit der Schall zur Mineralwolle kommt und durch die Mineralwolle gedämmt werden kann.
    Es dauert nur rund 5-7 Jahre, bis aus der schallisolierenden Mineralwolle ein feines Pulver ohne Zusammenhalt oder Isolierwirkung geworden ist. Danach müssen die Kassetten ausgebaut und ersetzt oder neu befüllt werden.


    Mineralwolle verliert durch Schalldruck nach einer gewissen Zeit an Zusammenhalt und löst sich in seine Bestandteile auf. Das ist ein Fakt.
    Es ist davon auszugehen, dass die Strukturen von Mineralwolle auch in anderen Einsatzbereichen mit der Zeit die Bindung zueinander verlieren werden. Sie entkoppeln sich und es bleibt nur noch der Hohlraum übrig, der vorher mit der Mineralwolle gefüllt war. Auch wenn allein der Hohlraum schon selbst eine isolierende Wirkung hat, so ist diese Wirkung natürlich nicht so hoch als wenn die eigentliche Isolierung noch bestehen würde.

    Wer auf Langzeit plant, sollte deshalb auch für diesen Fall vorplanen:

    Setzt man Mineralwolle als Isolator ein, sollte sie so eingebaut werden, dass man später die Isolierwirkung immer wieder kontrollieren kann und eventuell durch neues Isoliermaterial ergänzen kann.


    Das "Kassetten-System! ist für diese Zwecke eigentlich sehr gut geeignet.
    In der Industrie sind die Kassetten jedoch so konstruiert, dass sie auf jeden Fall komplett ausgebaut werden müssen. Sie bilden selbst komplette Wände, die den Schall isolieren und begrenzen.
    Als Wärmeisolierung wäre zu empfehlen, dass die innenraumseitige Fläche der Kassette durch Schrauben oder andere Halterungen befestigt sind, die eine spätere Öffnung ermöglichen.


    Das Kassettenmaterial muss nicht aus Stahl sein, da es hier keine tragende Funktion hat. Durch das Material der Kassette kann man auch den anderen Nachteil der Mineralwolle (keine Feuchtigkeitsaufnahme) kompensieren.

    Soll die Innenisolierung aber auch eine brandhemmende Wirkung haben, gibt es keine Alternative zu Mineralwolle.

    Sie brennt nicht und isoliert immer stärker gegen Hitze, je stärker sie sich erwärmt. Dafür ist sie (heute) das Nonplusultra in Sachen Wärmeisolierung.



    Zisternen zum Sammeln von Regenwasser und Brauchwasser


    Eine Zisterne ist eigentlich nur ein ummauerter Raum, in dem man Wasser sammeln kann. Das ist sozusagen die primitive Urform eines Wasserspeichers. Am oberen Ende lässt man eine Aussparung, die als Überlauf dienen soll. Dort wird sie an den Kanal angeschlossen.


    Regenwasserzisterne


    In solchen Zisternen kann man Regenwasser sammeln, das man später als kostenloses Brauchwasser benutzen kann. Sowohl zum Waschen , Wäschewaschen, Putzen, Blumengießen und zu allen anderen Sachen, für die man kein besonders reines Trinkwasser benötigt, kann man Regenwasser benutzen.
    Da Regenwasser besonders weich ist, benötigt man weniger Wasch- und Putzmittel wenn man es zum Reinigen benutzt.


    Durch eine Regenwasserzisterne spart man also Ressourcen und dauerhaft Geld.


    Zisterne für Brauchwasser
    Um eine solche Zisterne dauerhaft nutzen zu können, muss das Abwasser bereits vorher getrennt werden: Innerhalb des Hauses muss ein extra Fallrohr vorhanden sein, an dem nur Waschbecken und Duschen angeschlossen sind. Für die Fäkalien aus den Toiletten benötigt man ein gesondertes Fallrohr.


    Im Keller sollte vor der Zisterne eine Wartungsklappe im Fallrohr eingebaut werden. Hinter dieser Wartungsklappe wird eine Filterkassette eingesetzt, die Grobstoffe aus dem Brauchwasser abfangen kann.
    Es ist davon auszugehen, dass im Laufe der Jahre auch Stoffe in die Waschbecken geschüttet werden, die zu einer Verschlammung der Zisterne führen können. Ein paar einfache "Maschendrahtfilter" können diese abfangen.
    Zuerst ganz grob und dann immer feiner werdend. Konstruiert man diese wie eine einfache Schublade, kann man sie später einfach herausziehen und reinigen.


    Selbstverständlich werden alle Zisternen auch an den Hauptkanal angeschlossen. Die Zisternen sollten direkt nebeneinander gebaut werden, damit man beide über nur ein Hauptrohr an den Kanal anschließen kann.
    Da Hauptrohr sollte mit einer Y-Abzweigung oben an die beiden Zisternen angeschlossen werden. Es wird dazu gleichzeitig auch so hoch geführt, dass man einen Absperrschieber direkt unter dem Erdboden integrieren kann.
    Dieser ist unbedingt empfehlenswert, damit man bei Überflutungen und Hochwasser, das Haus vom Kanalsystem trennen kann. So kann das Wasser aus dem Kanal nicht in die Zisternen oder ins Haus hoch drücken.


    Um das Wasser der Zisternen zweckgebunden erneut nutzen zu können, brauchen wir natürlich noch weitere Installationen:


    Ein Zusatztank auf dem Dachboden des Hauses
    Hier hinein wird das Zisternenwasser gepumpt, so dass es später jederzeit mit dem nötigen Wasserdruck genutzt werden kann. Kleine Pumpen befördern das Zisternenwasser nach oben. Sie können Solar- oder Windenergie nutzen und müssen nicht besonders stark sein. Sie müssen ja nur den oberen Tank auffüllen.


    Getrennte Rohrleitungen
    In jede Etage wird eine Entnahmestelle für Regenwasser, Brauchwasser und Frischwasser eingebaut. Von dort aus kann man die eigentlichen Anschlüsse weiter führen.


    In den einzelnen Rohrsystemen kann man (direkt hinter dem Tank) noch eine weitere Art der Energieerzeugung einbauen: Energie durch Wasserkraft. Ein kleines Schaufelrad das an einem Dynamo hängt, kann durchaus schon den Strom erzeugen, der für das Wiederauffüllen der oberen Tanks benötigt wird.


    Wir schaffen uns also fast schon ein kleines Perpetuum Mobile:
    Sobald der obere Tank einmal gefüllt ist, kann die zum erneuten Hochpumpen benötigte Energie, durch den reinen Wasserverbrauch wieder erzeugt werden. Am Ende benötigt man fast Null Energie für die Pumpvorgänge.
    Sobald Wasser entnommen wird, wird Pumpenergie erzeugt, die wieder neues Wasser in den oberen Tank pumpen lässt.



    Wartungsöffnungen und Einspeisezugänge
    Wir wollen das Wasser natürlich möglichst oft verwenden. Das Wasser aus der Regenwasserzisterne soll danach erneut als Brauchwasser in Toiletten zur Verfügung stehen können. Man kann es aber auch gleichzeitig keinem zumuten, dass er z.B. Putzwasser durch das ganze Haus schleppt. Das würde auf Dauer sowieso keiner machen.


    Wir brauchen also in jeder Etage des Hauses eine "Einspeiseöffnung", die direkt mit der Brauchwasserzisterne verbunden ist. Das hört sich komplizierter an als es ist. Einfach ein hohes "Induistriewaschbecken" (wie man sie in Werkstätten oft noch findet) einbauen, das eine "normale Eimermenge" aufnehmen kann. Nun kann man Putzwasser dort hinein schütten und es dem erneuten Gebrauch zuführen.


    Die Zisternen werden im Laufe der Jahre unweigerlich verschlammen. Dagegen werden keine Filter helfen. Irgendwann ist es so weit, dass sich viel am Boden abgesetzt hat und man es wieder entfernen muss.
    Aus diesem Grund werden die Zisternen außerhalb des Hauses angesiedelt und mit einem Betondeckel abgeschlossen. In den jeweiligen Deckel wird einfach ein Loch geschnitten, das durch einen "Kanaldeckel" geschlossen wird. Später kann man diese Deckel einfach wieder herausnehmen, um die Zisternen zu prüfen und zu reinigen.


    Bitte nicht vergessen, bereits beim Bau der Zisternen Leiterstufen zu integrieren. Finger weg von später rostendem Stahl. Mauert einfach Sprossen in die Wand wie bei einem Schwimmbad. Die werden auch Jahrzehnte später noch nutzbar sein.



    Natürlich kann man an die Zisternen nun auch noch Leitungen anschließen, damit man das Zisternenwasser direkt entnehmen kann. Sie sollten möglichst tief liegen und auch einen sehr großen Durchmesser haben.
    Grund ist, dass sie einen Doppelnutzen haben sollen:


    1) reine Wasserentnahme
    Der maximale Wasserdruck aus der Zisterne steht zur Verfügung. Hier bekommt man also sehr sehr schnell Wasser zum sofortigen Gebrauch.

    2) Wartungsablauf

    Wenn die Rohre groß genug sind, kann man später das Öffnen der Zisterne von außen einsparen. Man kann einfach das Wasser mit maximalem Druck entnehmen und bekommt auf diese Art auch das heraus, was sich in der Zisterne abgesetzt hat. Er dient also sowohl zur Reinigung als auch zum Notablass des gespeicherten Wassers.


    Schließt man ein großes Rohr direkt von der Zisterne an den Kanal an (zum Anschluss des Fäkalienfallrohres führen) kann man alles aus der Zisterne direkt in den Hauptwasserkanal führen lassen. Damit kann man auch den "Fäkalienanschluss" von Zeit zu Zeit einmal reinigen. Dieses Rohr sollte aber einen massiven Sperrschieber haben, damit kein Wasser aus dem Hauptkanal in die Zisterne gedrückt werden kann.



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    Wir haben in der vorherigen Planung ein Haus konstruiert, das grundsätzlich alle Arten der Eigenenergieerzeugung nutzen kann:
    Windkraft und Solarkraft auf dem Dach, Geothermie aus dem Boden und Wasserkraft in den Fallrohren und Wasserleitungen.


    Natürlich ist es heute noch Utopie, dass man alles parallel in ein einziges "normales Haus" einbauen würde. Das System ist insgesamt noch viel zu teuer.


    Hinzu kommt, dass ein Großteil der Baukosten wahrscheinlich auch für die Versorgungsleitungen benötigt würde:


    - Leitungssysteme vom Dach bis zur Heizung um Solarkraft zum Heizen nutzen zu können.
    - Stromleitungen vom Dach bis zum Keller um den selbst erzeugten Strom nutzen zu können
    - 2 Hauptfallrohre: 1x für Fäkalien und 1x für Brauchwasser
    - 3 unabhängige Rohrleitungssysteme für Frischwasser, Brauchwasser, Regenwasser


    Jetzt brauchen wir eigentlich noch einen oder mehrere Energiespeicher, damit wir die Energie auch dann abrufen können, wenn sie gerade nicht erzeugt wird. Die Wassertanks oben im Haus stellen zwar so einen Energiespeicher dar, sind jedoch (realistisch gesehen) nicht dafür nutzbar.


    Wir müssen also eine Technik einbauen, die die erzeugte Energie speichern kann.
    Batteriesysteme sind teuer und halten nicht lange genug. Wasserspeicher müssten viel zu groß sein, als dass sie zu realisieren wären. Chemische Systeme sind bislang nur im Kleineinsatz oder in der Erprobung .. aber .. es besteht Hoffnung, dass sie bereits in den nächsten Jahren zur Verfügung stehen könnten.
    Ein weiterer Raum sollte also für diese Energiespeicherung vorgesehen bleiben. Auch dieser Raum könnte außerhalb des Hauses sein und der späteren Nutzung vorbehalten bleiben.


    Unser fiktives Haus hat jetzt also schon mehrere Anbauten, die unter der Erde unsichtbar sind ... relativ wenig kosten und später ihrem Zweck zugeführt werden können.
    - 2 Zisternen
    - 1 Geothermieraum
    - 1 Energiespiecherraum


    Im nächsten Teil widmen wir uns der Art, wie wir das Haus heizen, kühlen und belüften können, damit es möglichst effektiv betrieben werden kann.

  • Heizungsarten


    Zentralheizung
    Zentralheizungen sind für alle Energiearten geeignet.
    Wer also zwangsweise mit Holz, Öl oder Pallets (und anderen Feststoffen) heizen muss, der hast faktisch keine andere Wahl.


    Diese Art des Heizens ist dann zu empfehlen, wenn das Haus nur aus einer Wohnetage besteht und/oder wenn Zusatzenergie (Solar, Geothermie, Windkraft) zur Verfügung stehen und genutzt werden sollen.


    Soll ein größeres Haus durch eine einzige Anlage mit Wärme versorgt werden, entstehen immer große Energieverluste.
    Auch wenn die Heizkörper in den anderen Etagen abgedreht sind, kühlt das Heizwasser doch auf der Strecke bis dahin immer ab und wird immer wieder neu erwärmt.


    Eine gute Art, diesen Verlust einzuschränken ist, dass man Sperrschieber in den Heizkreislauf einbauen lässt.
    Damit wird der Heizkreislauf direkt auf ein Minimum eingeschränkt. Werden Vorlauf und Zulauf zu anderen Etagen direkt zu Beginn geschlossen, gibt es auch keine Wärmeverluste mehr auf dem Weg dorthin.


    Selbstverständlich ist es unumgänglich, dass man auch alle Rohre gegen Wärmeverlust isoliert. Gleichzeitig sollten Vorlauf - und Rücklaufrohre nicht direkt aneinander liegen, damit die niedrigere Temperatur der Rücklaufrohre das Wasser der Vorlaufrohre nicht abkühlen kann. Jedes halbe Grad an Temperaturverlust kostet auf lange Sicht viel Geld.



    Etagen-Heizung


    Diese Art des Heizens setzt voraus, dass ich in jeder Etage eine eigene Heizung befindet. Man kann sie mit Strom oder Gas betreiben. Andere Heizarten sind in der Regel zu aufwändig oder erfordern sehr hohe Investitionen, die sich nicht rechnen werden.


    Der Vorteil ist, dass jede Heizung nur die einzelne Etage versorgt. Dadurch entstehen nur minimale Energieverluste und jede Heizung muss nur so viel Heizleistung bringen, wie wirklich auf der Etage benötigt wird. Die Heizung selbst kann also gerne bedeutend kleiner sein und ist daher verhältnismäßig günstig (trotzdem noch teurer als wenn man für ein mehrstöckiges Haus nur eine Zentralheizung einbauen würde)


    Der Nachteil ist, dass eben die gleichen Wartungsarbeiten anfallen wie bei einer Zentralheizung für das ganze Haus.


    Einzelne Brennstellen / Heizungen für jeden Raum


    Dieses Prinzip kennt man bei Gas- oder Stromheizungen. Die Wärme wird direkt da erzeugt, wo sie benötigt wird.
    Bei Gasöfen gibt es keine speziellen Heizkörper, deren Wasser erst aufgeheizt werden muss, um danach die Temperatur an den Heizkörper angeben zu können.
    Hier gibt es also einen viel schnelleren Heizeffekt, der auf Dauer zur Energieeinsparung führen kann.


    ---


    Bei elektrischen Heizungen werden erst Materialien aufgeheizt (z.B. Schamottsteine oder Öl in den Heizkörpern) die danach die gespeicherte Wärme an den Raum abgeben. Hierdurch entsteht ein Nutzungsnachteil, den keine andere Heizungsart hat, weil es relativ lange dauert, bis Wärme zur Verfügung steht. Man kann eben nicht "mal eben die Heizung aufdrehen".


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    Die Zeiten der einzelnen Ölöfen sind in vielen Regionen schon lange vorbei. Trotzdem gibt es sie auch weiterhin und sie können auch als einzelne Raumheizung benutzt werden.
    Der Nachteil ist, dass man alle paar Stunden den kleinen Heizöltank des Ofens nachfüllen muss und er auch einen eigenen Kamin braucht. Hier wäre als Sicherheitsaspekt zu bedenken, dass man irgendwo eine "Kanne mit Öl" stehen hat -eine Kanne mit ungesichertem Heizöl, das hochbrennbar ist und auch Gase ausdünstet.

    Auch die Wartungsarbeiten sind relativ umfangreich, weil man ja sozusagen in jedem Raum eine einzelne "Ölheizung" hat.
    Der Nachteil in der Wohnqualität besteht also im dauernden Auffüllen, Geruchsbelästigung und dass man irgendwo eine größere Menge an Heizöl lagern muss, damit man immer wieder die Ölöfen nachfüllen kann. Ohne größeren Zusatztank ist es nicht sinnvoll, sich Ölöfen hinzustellen.


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    Holzöfen sind als einzelne Raumheizung aber längst schon passée. Umständliche Handhabung, viel Schmutz und Wartungsarbeiten gehen einher mit dem sehr hohen Aufwand , immer wieder Brennmaterial heranschaffen und zuführen zu müssen.



    Aus Sicherheitsgründen sind einzelne Gas- , Holz- oder Ölöfen nicht zu empfehlen, wenn Kinder im Haushalt sind.
    Diese beiden Heizungsarten heizen den Heizkörper bis auf Verbrennungstemperatur auf. In dem Fall muss man die Öfen so gegen Berührung sichern, dass dadurch wieder ein mehr oder minder großer Wärmeverlust entstehen kann.


    Zentrale Holzofenfeuerung oder Kaminfeuerung
    Ja, so etwas gibt es auch. Die "alten idyllischen Kamine" wurden schon lange so modernisiert, dass sie nicht nur eine Etage, sondern auch ganze Häuser beheizen kann.
    Der Nachteil ist natürlich, dass man Holz und andere nicht flüssige Feststoffe verbrennen muss.


    Die normale Holzofenfeuerung hat auch wieder eine Renaissance erlebt. Automatische Dosiereinrichtungen sorgen dafür, dass sie immer automatisch nachgefüllt wird. Diese "Holzöfen" kennt man aber jetzt als "Palletheizung"



    Fernwärme
    Dieses System kommt ohne eigene Heizanlage aus. Pumpen befördern das aufgeheizte Wasser ins Haus und von dort in die Heizkörper.
    Aus Kostengründen wird sie daher dort eingesetzt, wo es zentrale Heizkraftwerke und Verbrennungsanlagen gibt, die ihre Abwärme als Heizenergie weiter geben.


    Der große Nachteil ist die vollständige Abhängigkeit von den Wärmekraftwerken.
    Wie bei einer zentralen Heizanlage gibt es dort auch Wärmeverluste - die sich aber durch größere Versorgungsstrecken noch massiver auswirken.


    Der große Bedienvorteil ist, dass man sich eigentlich um nichts kümmern muss. Das kann man aber dadurch bezahlen müssen, dass man sich seinen Versorger nicht aussuchen kann und seine geforderten Preise deshalb immer bezahlen muss.


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    Das waren jetzt einmal die heutigen Arten des Heizens.
    Die energiesparendste Heizung war sicherlich auch dabei. Die ist aber abhängig von der regionalen Energieversorgung. Wer "ländlich lebt", der kann nicht unter allen Arten wählen.


    Die "ideale Heizung" ist eine Heizung, die alle Energien nutzen kann, um jedwede Energiequelle nutzen zu können.
    In meinem "fiktiven Haus" aus dem letzten Beitrag , habe ich ja bereits alles berücksichtigt.


    In der "idealen Kombination" hat man eine Zentralheizung, deren Rohre massiv gegen Energieverluste isoliert sind. Sie besteht aus einer Feststoffheizung, die sowohl flüssige als auch feste Stoffe verbrennen kann.
    (viele Ölheizungen können relativ einfach auf feste Stoffe umgerüstet werden)


    Dazu noch ein Gasbrenner und ein Pumpensystem, die heizen und/oder bereits aufgeheiztes Wasser aus der Geothermie- oder Solaranlage in den Heizkreislauf einbringen können.
    So würde man alle Energiearten nutzen können, die zur Verfügung stehen.


    Das alles hat jetzt aber nichts mit dem Warmwasser zu tun. Dazu geht es dann später in einem anderen Beitrag weiter.

  • Warmwasseraufbereitung


    Zunächst stellt sich eine Grundsatzfrage:
    Soll die Warmwasseraufbereitung Teil eines anderen Systems sein oder soll sie eigenständig sein ?


    Teil eines anderen Systems


    Solarzellen
    Wir haben die Möglichkeit, das Warmwasser über Solarzellen zu erhalten. Je nach Region und Witterung steht uns also kostenlose Wasserheizenergie zur Verfügung.
    Die Nachteile von Solarzellen sind aber hinlänglich bekannt: Spätestens wenn sie von Schnee , Laub oder Schmutz bedeckt sind, sinkt ihre Leistung oder sie fallen für eine gewisse Zeit komplett aus.
    Als einzige Lösung sind sie daher nicht zu empfehlen.


    Zentralheizung
    Es ist relativ kostengünstig , einen Boiler/Therme in eine Zentralheizung zu integrieren. Mit den Jahren wird man aber bemerken, dass diese "kostengünstige Lösung" am Ende doch teurer ist als alle anderen. Die Zentralheizung muss die Temperatur im Vorratsbehälter immer halten, damit bei Bedarf Warmwasser zur Verfügung steht. Das kostet also unnötige Heizenergie.


    Abwärmenutzung
    Ich glaube, folgende Lösung gibt es heute noch nicht. Sie ist aber durchaus machbar.


    Bislang isoliert man alle Heizungsrohre gegen Wärmeverluste und auch sonst wird versucht Abwärme jeglicher Art einzudämmen.
    Wie wäre es denn aber, wenn man ganz bewusst Abwärme und Wärmeverluste zulässt und sie zum Heizen von Warmwasser benutzt ?
    Für Autos gibt es schon Kühlwasservorheizer, die auf diesem Prinzip basieren ...


    Rund um einen Wasservorratsbehälter werden einfach dicht an dicht Heizungsrohre "gewickelt".
    Das Wasser im Vorratsbehälter wird also "so ganz nebenbei" temperiert.
    Dann isoliert man die ganze Einheit gegen weitere Wärmeverluste.


    Diese Lösung sorgt leider noch nicht für "volle Temperatur" , spart aber an den Entnahmestellen Energie ein, weil die Wassertemperatur schon vorher höher ist.
    .....
    Eine andere Möglichkeit wäre es, wenn man eine Wasserleitung um ein Heizungsrohr oder einen Metallschornstein wickeln würde. Hier wird dann also das gleiche Prinzip genutzt, nur dass es keinen Vorratsbehälter gibt. Eigentlich ist es dann nur ein "schwacher Durchlauferhitzer" , der nur wenig aufheizt.
    ....


    Die Kombination aus beiden Möglichkeiten würde noch mehr Wassertemperatur bringen und so Aufheizenergie an der Entnahmestelle einsparen.


    Beim "Idealhaus" wollen wir schließlich so viel wie möglich einsparen. Selbst die kleinste Einsparung wird sich auf lange Sicht lohnen.



    Eigenständige Warmwassererzeugung

    Während die vorherigen Lösungen im direkten Zusammenhang mit einem Heizsystem stehen - und daher dauernd Energie für die Warmwasseraufbereitung benötigt oder genutzt wird - dienen eigenständige Einheiten nur einem einzigen Zweck: Warmes Wasser genau dann, wenn man es benötigt.


    Durchlauferhitzer
    Sie erwärmen das laufende Wasser auf eine bestimmte Temperatur. Je höher die Wassertemperatur vorher, desto weniger Energie wird benötigt.
    Wenn die "Abwärmelösung" eingebaut wurde, wird auch in kalten Zeiten weniger Energie als üblich benötigt. Beide System arbeiten also zusammen , sind aber nicht abhängig voneinander.


    Zentrale und Etagen-Durchlauferhitzer
    Sie haben relativ hohe Energieverluste durch lange Wegstrecken zu den Entnahmestellen. Dafür sind die Anschaffungs- und Wartungskosten gering.


    separate Durchlauferhitzer
    Viel effektiver arbeiten aber Durchlauferhitzer, die sich genau an der Entnahmestelle befinden. Sind es Elektrogeräte, fallen keine Wartungskosten an.
    Handelt es sich aber um Gasgeräte, sind die dauernden Wartungskosten höher als die Energieverluste eines Etagendurchlauferhitzers.


    Gleich am Anfang haben wir ja schon daran gedacht, dass das Haus notfalls auch autark sein soll. Mit Wind- und Solarenergie können wir also selbst Strom produzieren. Durchlauferhitzer auf Strombasis werden dadurch also völlig ohne Kosten betrieben werden können.


    Thermen an den Entnahmestellen
    Leider sind sie Energieverschwender, weil das Wasser immer auf Temperatur gehalten wird. In der Anschaffung "billig-billig" , wird man die Nutzung später teuer bezahlen müssen.


    Erzeugt man seinen Strom selbst, kann man diesen Punkt etwas vernachlässigen. Es wird aber vielleicht die Zeit kommen, an dem man den selbst erzeugten Strom an anderer Stelle dringender benötigt.



    Bei der Warmwasserversorgung darf man nicht nur die Kosten für einen Liter Warmwasser sehen, sondern muss die gesamten Jahreskosten berücksichtigen.


    Eine Therme verbraucht relativ wenig Energie
    - aber diese Energie wird durchgehend verbraucht - auch wenn man keinen Warmwasserbedarf hat.


    Ein Durchlauferhitzer benötigt relativ viel Energie
    - aber der Energieverbrauch endet wen man kein Warmwasser mehr entnimmt.


    Gasanlagen müssen jährlich geprüft und gereinigt werden
    - diese Überprüfung ist auf Dauer bedeutend teurer als wenn man Elektrogeräte angeschafft hätte.


    Übrigens Kosten ...
    Die Kosten für ein "in-Wand-Gerät" sind (verglichen mit Zusatzgeräten für jede Wasserentnahmestelle) exorbitant hoch. Sie werden direkt in das normalen Wasserleitungssystem eingebaut. Müssen sie später einmal ausgetauscht werden, fallen erneut extrem hohe Kosten an. Zudem leisten sie oft mehr Heizleistung als man wirklich benötigen würde.

  • Kühlen und Lüften


    Ein Haus muss regelmäßig gelüftet werden. Der Luftaustausch dient dem Raumklima und verhindert die Entstehung von Feuchtigkeitsnestern, die dann wiederum zu Schimmel führen könnten.
    Das Lüften dient aber auch zum Temperaturausgleich, damit es innen nicht zu warm oder zu kalt wird.


    Das "Idealhaus" soll es ermöglichen, bei allen Wetterbedingungen ein "optimales Ergebnis" zu bekommen und auch auf "ungewöhnliches Klima" ausgelegt sein.


    Lüften


    Lüften durch Direktkontakt zur Außenwelt
    Das ist die Art von Lüften, die wir heute eigentlich fast alle benutzen: Fenster auf.


    Die Probleme bei dieser Art sind jedoch auch hinlänglich bekannt:


    - Fensterflächen bieten wenig Isolierung gegen Kälte und Wärme
    - Das Fenster zu öffnen, bedeutet auch einen Verlust oder eine Zunahme an Wärmeenergie
    - Fenster sind der größte Schwachpunkt bei schweren Stürmen, Wasser, Regen
    - Die Effektivität der Raumbelüftung ist abhängig von der Möblierung und der Lage der Türen.
    - Gekippte Fenster belüften nicht. Nur ganz geöffnete Fenster können belüften.


    Grundsätzlich ist also die direkte Belüftung mittels Öffnen von Fenstern nicht wirklich effektiv. Da die Kosten von Fenstern jedoch gering sind, nimmt man die anderen Nachteile in Kauf.



    Lüften durch indirekten Kontakt zur Außenwelt.
    Diese Art zu lüften wird aktuell noch vorrangig in der Industrie eingesetzt, ist jedoch auch in Hochhäusern zu finden.


    Bei dieser Art gibt es nur wenige Zugangspunkte zur Außenwelt, über die das ganze Haus mit Frischluft versorgt wird.
    Der größte Vorteil ist, dass man den Zugang dort anlegen kann, wo er möglichst effektiv und sinnvoll ist.


    Der nächste Vorteil ist, dass man die Fenster so dick ausarbeiten kann, dass sie eine möglichst hohe Schutzwirkung haben. Sie können und müssen nicht mehr geöffnet werden und dürfen deshalb auch Mauerstärke und Gewicht haben.


    Der Nachteil ist, dass das gesamte Belüftungssystem strömungsoptimiert angelegt sein muss, damit man möglichst wenige Belüftungsmotoren einbauen und zuschalten muss. Ohne diese Berechnungen funktioniert eine solche Anlage nicht wirklich zweckbestimmt und man muss das Manko durch Technik ausgleichen.


    Zugangspunkt zur Außenwelt
    Er sollte so angelegt sein, dass er günstig "im Wind" liegt. Das erspart zusätzliche Motoren, die die Frischluft ins System drücken müssen.
    Gleichzeitig muss er aber auch so stabil sein, dass er einem extrem starken Sturm widerstehen kann und so ausgelegt sein, dass er sich ab einer gewissen Windstärke automatisch schließt.


    Für das automatische Schließen bei zu starkem Luftdruck gibt es schon seit Jahrzehnten praktikable Lösungen, die vorrangig bei Heizungsanlagen zum Einsatz kommen: Ein kleines Blech, das am anderen Ende eine Stange mit einem Gewicht als Pendel trägt.
    Ist der Wind so stark, dass er mehr als das Gewicht des Pendels ausmacht, drückt er die Lüftungsklappe automatisch zu. Nimmt der Wind wieder ab, drückt das Gewicht des Pendels die Klappe wieder auf.


    Es handelt sich also um eine ganz einfache mechanische Maßnahme, die verhindert, dass z.B. ein schwerer Sturm ins Belüftungssystem hinein drücken kann.


    Zugangspunkte zu den Räumen
    Zum Entlüften sollte der Zugangspunkt im Raum möglichst hoch angelegt sein, damit die aufsteigende Wärme automatisch dort abgeführt werden kann.


    Zum Belüften sollte ein weiterer Zugangspunkt am Boden des Raumes vorhanden sein.


    Jetzt kommen prinzipielle Überlegungen
    Wenn ich unten belüfte, wird die wärmere und verbrauchte Luft automatisch nach oben in den Abluftbereich gedrückt.
    Eine kleine Pendelklappe (wie oben beschreiben) würde automatisch dafür sorgen, dass sich dann die Abluftöffnung öffnet. Ohne Belüftung bleibt sie verschlossen.


    Wenn ich aber Frischluft- und Abluftöffnung am gleichen System anschließe, wird die Abluft in der nächsthöheren Etage in die dortigen Räume als "Frischluft" strömen.
    Solche nicht durchdachten Lösungen sieht man oft in Mietshäusern, bei denen die Bäder keine Fenster haben. Dadurch wabern Gerüche durch das ganze Haus. Man kann sich ihnen nur dadurch erwehren, indem man ein Klappe schließt und nur öffnet, wenn man selbst "lüften" will.


    Um ein Haus vernünftig zu belüften, braucht man also zwei getrennte Kanäle, die zur Außenwelt führen.
    1x für die Frischluft: Dieser sollte so liegen, dass der Wind dagegen drückt (Luv)
    1x für die Abluft: Dieser sollte an der vom Wind abgewendeten Seite des Hauses liegen (Lee)


    Ich habe nie gesagt, dass dieses Haus möglichst billig sein soll. Es soll möglichst sparsam funktionieren und auf alles vorbereitet sein. Das erfordert eben auch durchaus höhere Anfangsinvestitionen, durch die man später spart.


    Grundsätzlich sollte es aber kein großes Problem darstellen, zwei Lüftungskanäle nebeneinander einzubauen.
    Der Belüftungskanal muss dabei sehr viel größer angelegt sein als der Entlüftungskanal - weil - die gleiche Luftmenge, die ins Haus kommt, auch automatisch die verbrauchte Luft wieder raus drückt.
    Man muss nur einen Sog oder Druck erzeugen, um Frischluft zu transportieren. Die verbrauchte Luft wird automatisch verdrängt.


    Ist der Abluftkanal viel zu klein, kann es natürlich auch sein, dass die zu kleine Dimension den Luftaustausch verhindert. In der Regel ist es oft aber nicht einmal gewünscht, dass der Luftaustausch in der gleichen Geschwindigkeit erfolgt, da es dann "zieht".


    Optimal wäre es also, wenn beide Kanäle gleich groß sind und man an der Belüftungsöffnung die Luftmenge regulieren kann. So kann jeder Raum individuell belüftet werden.


    Selbst bei ausgeklügelter Berechnung wird es nicht ohne zusätzliche Einrichtungen klappen.
    Optimal wäre es, wenn erst die Belüftung konstruiert wird und das Haus dementsprechend darum herum gebaut wird. Dass sich jemand darauf einlässt, halte ich jedoch für unwahrscheinlich.


    Wir brauchen also noch etwas Technik, die dafür sorgt, dass die Luft innerhalb der Belüftungskanäle transportiert wird.

    Ist das Lüftungssystem eckig ausgelegt, entstehen an jeder Abzweigung andere Strömungsgeschwindigkeiten. In jedem Fall braucht man aber an den Zugangspunkten zu den Räumen Vorrichtungen, die die Luft in sie hinein befördern oder in den Kanal transportieren.


    Ein Unterdrucksystem wäre ideal, weil das gleichzeitig Ventilatoren antreiben kann. So etwas wird auch bei Tunneln benutzt.
    Für ein Haus ist es jedoch ungeeignet.


    Hinter den Zugangsöffnungen sollten also zusätzlich Ventilatoren angebracht werden, die dem Zweck entsprechend eingebaut sind.
    Ansaugrichtung und Ansaugrichtung müssen beim Einbau stimmen, damit keine verbrauchte Luft aus dem Abluftkanal angesaugt werden kann. Diese Ventilatoren können bei Bedarf aktiviert werden.
    Damit es später keine Wartungsprobleme gibt, sollten sie , ähnlich einer Schublade, als Einzelmodul komplett herausfahrbar sein, um sie reinigen oder reparieren zu können.


    Gleichzeit werden jedoch auch zentrale Ventilatoren benötigt, die einen gleichmäßigen Lufttransport innerhalb des jeweiligen Schachtes gewährleisten.
    Diese können auch mit einem Unterdruckschalter aktiviert werden, der ähnlich wie die Pendelklappe funktioniert. So sind sie nur im Einsatz, wenn es wirklich benötigt wird.


    Grundsätzlich haben wir jetzt aber schon wieder etwas eingebaut, was innerhalb des Hauses auch etwas Energie erzeugen kann.
    Da wo der Luftstrom durchgängig gleich stark ist, kann man eine miniaturisierte Windkraftanlage einbauen, die etwas Strom für den Hauptventilator im System erzeugt.
    Ein kleiner Rotor mit einem leicht gängigem Elektromotor und schon kann er den Hauptventilator mit etwas Energie versorgen.


    Gerade wenn man an den Klimawandel denken möchte, kann es nützlich sein, auch die Be- und Entlüftung darauf vorzubereiten.


    Bei extremer Hitze ist es nötig, die Luft bis zur "Entnahmestelle" abzukühlen.
    Das kann das Belüftungssystem allein schon dadurch etwas, dass es sich im Innern das kühleren Hauses befindet. Die Strömungsgeschwindigkeit kühlt die Luft noch weiter ab.


    Bei extremer Kälte darf die Frischluft nicht zu kalt sein.
    Auch hier sorgt das Innere des Hauses für eine erste leichte Erwärmung.


    Je nachdem was wirklich nötig ist, kann man in den Frischluftkanälen später auch Kühl- oder Heizanlagen integrieren, die die Luft entsprechend temperieren. Das erspart, die Luft erst in den Räumen klimatisieren zu müssen.


    Grundsätzlich ist das komplette Belüftungssystem also auch noch eine zentrale Klimaanlage, die auch die Raumtemperatur mit beeinflusst. Dadurch wird der Aufwand in den einzelnen Räumen geringer.


    (um das Kühlen geht es dann später weiter)