Die Nutzung der wärmenden Sonnenstrahlung wurde bereits bei den älteren Gebäuden, z. B. aus der Gründerzeit mit ihrem dicken Mauerwerk und anderen Bauwerken genutzt. Wie effektiv die Nutzung der Solarenergie ist, wird beim Gewächshaus deutlich. Aber auch im Auto wird dies besonders deutlich. In dem Vortrag Prof. Dr. G. Gerlich in Leipzig werden die physikalischen Grundlagen beschrieben. Heute wird die Solarenergie nicht nur in massiven Konstruktionen gespeichert, sondern auch für die Warmwasserbereitung oder für die Stromerzeugung genutzt.
Auch bei den Fenstern von Wohngebäuden wird der Solareffekt deutlich. Einerseits erhalten die Räume kostenfrei zusätzlich Wärmeenergie durch die Glasscheiben und andererseits ist dies im Sommer nicht gewünscht, wenn sich die Räume zu stark aufheizen. Mithilfe von Außenjalousie lässt sich dies regulieren. Aber auch Vorhänge oder Plissee kann die wärmende Sonneneinstrahlung reduziert werden. Besonders bei einem Kastenfenster kann man den Effekt erkennen. Bei Sonnenschein wird das innere Fenster geöffnet. Eine Außenjalousie gleicht den ungünstigeren U-Wert gegenüber einer modernen Isolierverglasung aus.
Eine Fassade aus mineralischen Baustoffen, welche nach Süden ausgerichtet ist und gut von der Sonne bestrahlt werden kann, ist wesentlich trockener als eine beschattet und nördlich ausgerichtet Fassade. Durch den Solareffekt und Konvektion (Wind) erfolgt ein guter Feuchtigkeitstransport aus der Wand. Bei Fassaden mit Wärmedämmung und oder einer sperrenden Farbbeschichtung wird der Feuchtigkeitstransport von innen nach außen weitestgehend vermieden. Feuchte Wände bilden zusammen mit anderen Faktoren eine günstige Grundlage für eine Schimmelpilzbildung im Gebäude oder bei Altbauten mit Holzbalkendecken erhöht sich die Fraßaktivitäten der Holz zerstörenden Insekten an den Deckenbalkenköpfen. Die dünne Putzschicht auf einer Wärmedämmung speichert keine solare Wärme, sodass die Oberflächentemperatur sehr schnell unterhalb der Lufttemperatur als Folge der Gegenstrahlung (siehe oben Gerlich) absinkt. Der Feuchtigkeitsfilm durch die Kondensation auf der Wandoberfläche bildet eine wichtige Grundlage der Algenbildung.
In der Vergangenheit hatte man wärmespeichernde und wärmedämmende Konstruktionen errichtet. Die Solarenergie wurde durch den Baustoff der Gebäude bzw. andere Bauwerke (z. B. Betonbrücken) gespeichert. Die Wirkung der Wärmespeicherung des Baustoffes kann in Form eines effektiven U-Wertes berücksichtigt werden. Siehe hierzu Prof. Klaus Maier.
Der Wärmestrom von innen nach außen in der kühleren Jahreszeit wurde und auch die Tauwasserbildung an der Fassade verringert. Bei meinem ehemaligen Haus mit einer Südfassade wurde in den Wintermonaten die Raumtemperatur etwa 2 Grad angehoben. Dies konnten bei den Temperaturmessungen, aber auch bei den Temperaturmessungen an einer Kuppel in Tunesien festgestellt werden.
Seit etwa 3 Jahrzehnten erfolgt die Nutzung der Solarenergie zur Stromerzeugung. Die Entwicklung erfolgte von einfachen kleinen Modulen, heute sind es Folien, sind in Dachsteine integriert und viele weitere Varianten. Photovoltaik hat sowohl Vor- als auch Nachteile, dies hängt von der jeweiligen Anwendung ab.
Die russische Raumstation Mir wurde, die Internationale Raumstation (ISS) oder die vielen Satelliten werden durch große Module mit Strom versorgt. Die meisten Taschenrechner werden durch eine kleine Solarplatte mit Strom versorgt. Meine Eltern und ihre Nachbarn in den 90iger Jahren auf dem Campingplatz eine kleine Solarplatte und hatten eine Autobatterie aufgeladen und konnten so am Abend eine Stunde Fernsehen ansehen. Ein Sportfreund hatten auf seiner 15-er Segeljacht ein Solarmodul und konnte so den Elektromotor betreiben, was das Manövrieren in den Hafen erleichterte. Auch der Strom für meinen kleinen Springbrunnen im Garten wird durch ein Solarmodul erzeugt.
Bei unserer Arbeit in Nordafrika sahen wir eine Beleuchtung einer Straßenkreuzung in der Sahra, welche durch Solarmodule mit Strom beliefert wurde.
Auch in Europa kann man viele Anwendungen für die Beleuchtung von Straßenschildern oder Bushaltestellen sehen. Diese Form der Nutzung ist in der Regel billiger, als wenn extra ein Anschluss an das Stromnetz erstellt wird. Ein Anwendungsbeispiel ist zum Beispiel eine Solarüberdachung. Eine Solarüberdachung benötigt keine zusätzlichen Nutzflächen und es kann eine ausreichende Menge Strom durch die Solarmodule erzeugt werden. Im privaten Bereich könnten dies z. B. ein Gartenhaus oder eine Garage auf einem größeren Grundstück, Garten oder auf einer Datsche sein, wo kein Stromanschluss vorhanden ist und hohe Kosten für einen Anschluss entstehen würden.
Mit Solar-Warmwasser-Anlagen wird Trinkwasser zum Spülen, Duschen oder Waschen mithilfe kostenfreier Solarenergie erhitzt. Diese Anlagen werden schon sehr lange genutzt. Ein dunkles Fass auf dem Dach der Gartenlaube liefert an sonnenreichen Tagen warmes Wasser im Garten. Eine moderne Form sind die Solarduschen, welche man im Garten aufstellen kann.
Es gibt verschiedene Ausführungen, wie den Flachplatten-Solarkollektor, kompakte Vakuumröhren Solarwarmwasserbereiter und andere Lösungen Die Auswahl hängt immer vom gewünschten Anwendungszweck ab. Die Solaranlage zur Warmwasserbereitung, wie im Bild in Tunesien, hatte ich bereits vor 30 Jahren in der Türkei gesehen. Diese dienen vorwiegend nur zur Warmwassererzeugung.
Aber auch in Rumänien (Maramure?) findet man diese Anlagen auf den Hausdächern. So hatte z. B. der Hausherr auf seinem Satteldach Nord- und Südseite die Solarplatte auf der beschatten Nordseite angebracht. Ein Kommentar erübrigt sich.
Sehr sinnvoll ist die Kombination mit der zentralen Warmwasser- und Heizanlage, wie es im Bild gezeigt wird. Gerade jetzt bei den hohen Energiekosten rechnet sich die Einbindung dieser Solarmodule in die Warmwasser- und Heizanlage. Ein besonderer Vorteil soll genannt werden. Im Sommerhalbjahr wird nur selten die zentrale Heizanlage betrieben. Aber an kühlen Tagen müsste die Heizanlage betrieben werden. Bei ausreichendem Speicher ist dies nicht nötig. Ein Ofen (Gas, Kohle oder Öl) ist für eine bestimmte Leistung mit einem hohen Wirkungsgrad ausgelegt. Wird die Heizung nur auf der unteren Stufe betrieben, so ist der Wirkungsgrad sehr niedrig. Das heißt, es wird viel mehr Brennstoff verbraucht, als Wärme geliert wird. Diese "geringere" Wärmemenge für die Heizung und für das warme Wasser wird durch das Solarmodul bereitgestellt.
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