Sonnenhaus mit Smart Home-Technik

Der Elektroinstallateur Matthias Gemeinhardt hat sich mit seinem Eigenheim einen Traum erfüllt hat: ein Sonnenhaus, das auch ein Smart Home ist. Durch große Solarwärme- und Solarstromanlagen auf dem Süddach und den entsprechenden Energiespeichern im Haus und im Garten kann die dreiköpfige Familie einen Großteil ihres Energiebedarfs solar decken. Die Komponenten für die vernetzte, intelligente Haustechnik hat Gemeinhardt selbst zusammengestellt und programmiert. Als der Fachingenieur begann, sein Haus zu planen, war sein oberstes Ziel: »Ich wollte meine eigenen Vorstellungen verwirklichen und alles machen, was geht«. Deshalb befindet sich in dem Haus in Döhlau bei Hof auch weit mehr Technik, als es in einem Sonnenhaus üblich ist und nötig wäre. Für den 47-jährigen Inhaber eines Installationsbetriebes mit 45 Mitarbeitern ist damit aber nicht nur ein Traum in Erfüllung gegangen. Es ist auch seine »Spielwiese«, um das vernetzte Wohnen der Zukunft zu erproben und sich selbst ein Bild der Digitalisierung im Eigenheim zu machen.

KfW 40-Haus ohne Außendämmung

Zunächst zum Sonnenhaus-Konzept: Ein Gebäude, das weitgehend solar beheizt werden soll, braucht eine gute Dämmung, um den Energiebedarf zu reduzieren. Das Einfamilienhaus mit 230 m² beheizter Wohnfläche hat KfW-Standard 40, aber keine Außendämmung. Es ist außen mit Energiesparziegeln (Wandstärke 42,5 cm) und innen mit Schwerziegeln mit besonders hoher Dichte gemauert. Mit der konventionellen monolithischen Bauweise passt es gut in den Ortskern. Das Satteldach ist mit 49° Neigung steiler als in Döhlau üblich. Das ist dem errechneten solaren Deckungsgrad von 75 % geschuldet. Mit dem steilen Winkel erzeugt die 40 m² große Solarthermieanlage im Winter bei tief stehender Sonne deutlich mehr Heizenergie, als es bei einem flacheren Winkel der Fall wäre. Zu dem hohen solaren Deckungsgrad für die Raumheizung und Warmwasserbereitung trägt aber auch die Wärmespeicherung bei. Hierfür hat Gemeinhardt, der seit zehn Jahren Mitglied im Sonnenhaus-Institut ist, sich ein besonderes Konzept überlegt.

Erdtank im Garten

Um Fläche im Gebäudeinneren zu sparen, platzierte er einen großen Langzeitwärmespeicher im Garten. Der Druckstahltank mit 10.000 Liter Fassungsvermögen und 2,50 Meter Durchmesser ist neben dem Seiteneingang im Erdreich vergraben. Zusätzlich hat er im Technikraum im Haus einen Pufferspeicher mit 1.000 Liter Fassungsvermögen aufgestellt. Die Solarthermie-Anlage liefert die Wärme an den kleineren Vorschaltpuffer, und erst wenn dieser voll ist, an den großen Wärmespeicher im Garten. Sind beide leer, schaltet sich die Luft-Wärmepumpe mit bis zu 12 KW Leistung ein. Sie ist im Garten aufgestellt und mit einer unterirdischen Leitung mit dem Haus verbunden. Die elektrisch erzeugte Wärme liefert sie direkt an den kleinen Speicher und an die Flächenheizung im Haus. In den großen Speicher schickt sie keine Heizenergie.

Betonwände und Treppe als Wärmespeicher

Mit solarthermischer Bauteilaktivierung hat Gemeinhardt den Speicherbedarf reduziert. Die Zwischenwände im ersten Obergeschoss, die Wände des Gäste-WC und die Betontreppe vom Erdgeschoss ins Obergeschoss sind mit Kunststoffrohren durchzogen. Über Leitungen sind sie mit dem Pufferspeicher verbunden. So kann die Wärmeenergie aus der Solaranlage in die Bauteile geschickt und von hier aus nach Bedarf verteilt werden. Die bauteilaktivierte Treppe sei eine Spielerei, räumt er ein. »Aber es ist sehr angenehm, wenn man im Winter barfuß die Treppe hochläuft.« Einen Holzofen hat er auch. Aber der ist mehr zum Anschauen und für die Atmosphäre in dem großzügigen, offenen Wohn-/Ess-Bereich.

Solarstrom für die Eigenversorgung

Durch das einheitliche Raster ist die Photovoltaikanlage mit 6,5 KWP Spitzenleistung von der Solarthermie-Anlage kaum zu unterscheiden. »Eine schöne Optik war mir wichtig«, sagt der Bauherr zu dem Photovoltaik-Solarthermie-System, das anstelle von Dachschindeln für Dachdichtigkeit sorgt und gleichzeitig Energie für Wärme, Strom und Elektromobilität produziert. Zunächst wird die Technik im Haus mit Strom vom eigenen Dach versorgt. Überschüssiger Strom wird im Photovoltaik-Batteriespeicher zwischengespeichert. Das modulare Speichersystem mit Lithium-Ionen-Akkus hat eine maximale Speicherkapazität von 13 Kilowattstunden (kWh). Zurzeit sind Akku-Module mit 10 kWh Kapazität in Betrieb. Für die Wärmepumpe, die selten läuft, wird nur überschüssiger Solarstrom genutzt. Solarstrom, der im Haus nicht benötigt wird, nutzt Gemeinhardt auch für den Tesla-Sportwagen, den er seit zwei Jahren fährt.

Alles vernetzt

»Guten Tag, Gemeinhardts. Die Außentemperatur beträgt 25°, die Innentemperatur 22°. Die Photovoltaikanlage erzeugt momentan 5.225 W Strom. Der Stromspeicher ist zu 72 % gefüllt.« Mit diesen und weiteren Status-Durchsagen begrüßt ein Sprachsystem Matthias Gemeinhardt, wenn er das Haus betritt. Über eine Chipkarte, die er anstelle eines Schlüssels nutzt, erkennt das System den Hausherrn und liefert die Informationen, die er per Programmierung bestellt hat. Als Vollblut-Techniker war für den Bauherren klar, dass er die neueste Smart Home-Technologie nutzen will. Hierfür hat er Komponenten von zwei Herstellern zusammengestellt und sie über die Software eines dritten Herstellers vernetzt. Erst so war das System für ihn optimal. Temperatur, Beschattung, Beleuchtung, Entlüftung, Bewegungsmelder, Türöffner, Wetterbericht, Haushaltsgeräte, Gartenbewässerung, Feuchtigkeits- und CO₂-Regulierung im Haus und die Beladung des Elektroautos: All dies wird über die Smart Home-Steuerung geregelt. »Die Heizungsanlage spricht mit der Gebäudetechnik, mit der Beleuchtung und der Verschattung«, so umreißt Matthias Gemeinhardt die Vernetzung. Programmiert hat der Ingenieur alles selbst. Dafür wurde er 2016 mit dem »Deutschen TGA Award« ausgezeichnet.

Zwei Modi

Zwei Beispiele für die Funktionalitäten: Die Heizung wird der Wettervorhersage entsprechend gesteuert, aber auch danach, ob sich jemand im Haus befindet. Darüber hinaus hat er einen »normalen Modus« und einen »Energiesparmodus« programmiert. Das System erkennt, ob jemand im Haus ist. Ist über eine von Gemeinhardt bestimmte Zeit niemand zuhause, werden einige Funktionen vorübergehend eingestellt, und die Heizung wird heruntergeregelt. Andererseits kann er dem System Bescheid geben, wenn er von einer Reise nach Hause zurückkommt. Das macht er zum Beispiel gern nach einem Winterspaziergang. So lassen sich alle Funktionen wie das Vorheizen der Sauna auch von unterwegs per Smartphone erledigen. Für die Wärmepumpe gibt es natürlich auch Befehle. »Wenn die Wettvorhersage für den nächsten Tag schlecht ist und die Temperatur im Speicher niedrig, schalte ich die Wärmepumpe ein. Aber wann sie läuft, das bestimme ich«, erklärt Gemeinhardt. So stellt er sicher, dass nur Überschussstrom für die Wärmepumpe genutzt wird. »Unser Haus ist techniklastiger als andere Sonnenhäuser«, sagt er. »Mich hat einfach interessiert, wie weit man es treiben kann mit der Vernetzung, aber das muss man natürlich nicht machen.« Er selbst würde alles wieder genauso machen, bis auf eine Kleinigkeit. Viele der Schalter, die er für die Steuerung eingebaut hatte, würde er heute weglassen, da die Familie die Haustechnik fast komplett mit Sprachbefehlen regelt.