Solaranlagen in Schutzzonen
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Solaranlagen in Schutzzonen Optische Integration von Solaranlagen zum Schutz des Erscheinungs- und Ortsbildes Endbericht DI Alexandra Ortler Energie Tirol Innsbruck, Dezember 2009 Mit Unterstützung des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Projektleitung Abteilung V710 Energie Tirol Südtiroler Platz 4 | A-6020 Innsbruck Tel. 0512/589913-11 | FaxDW 30 [email protected] | www.energie-tirol.at Inhaltsverzeichnis 1 Ausgangssituation und Projektziel ............................................................................... 2 2 Projektgruppe ............................................................................................................... 4 3 Gesetzliche Reglungen ................................................................................................ 5 4 Anzeigepflicht von Solaranlagen 5 Sonderbestimmungen für Denkmal- und Ortsbildschutz 6 Projektschritte............................................................................................................... 8 „Unsichtbare“ Technologie Eigenständige Architektursprache für die Solarintegration 5 9 13 Ertragsberechnung ..................................................................................................... 15 Warmwasserbereitung 15 Kombinationsanlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung 16 6 Fortbildung und Öffentlichkeitsarbeit .......................................................................... 17 7 Umsetzungsprojekte................................................................................................... 20 Objekt Herzog Friedrich Straße 16, 6020 Innsbruck – Café Katzung 21 Objekt Riesengasse 11, 6020 Innsbruck - Restaurant Dengg 25 8 Zusammenfassung und Ausblick auf weiterführende Projekte .................................. 28 9 Anhang ....................................................................................................................... 30 Informationsfalter „Ja zu Solar!“ 31 Ertragsberechnungen 40 Präsentation Sitzung mit Vertretern des Sachverständigenbeirats 58 Stellungnahme Novelle Tiroler Bauordnung – Solar 67 Präsentation Bauherren-Infoabenden im Rahmen von „Sanieren bringt´s“ 71 Präsentation im Rahmen der Professionistenausbildung 77 Objekterhebung untersuchter Umsetzungsbeispiele 88 Solaranlage in Schutzzonen Seite 1 1 Ausgangssituation und Projektziel Sowohl im innerstädtisch geschützten Gebiet als auch im dörflichen Ensemble stellt die Dachlandschaft als fünfte Fassade eine wichtige Komponente dar. Unkontrollierte Kollektoraufstellungen stellen in solchen Bereichen eine eindeutige Beeinträchtigung bzw. Abminderung des Erscheinungsbildes dar und sind so nicht akzeptabel. Trotzdem sehen sich Schutzzonen- und Denkmalschutzbehörden immer häufiger mit dem Wunsch von Bauherren zum Einsatz von Sonnenenergie konfrontiert, unter anderem zur Verringerung der durch eingeschränkte energietechnischen Verbesserungsmöglichkeiten der historischen Gebäudehülle hohen Energiekosten für Beheizung und Warmwasserbereitung. Die in Tirol oftmals üblichen flachen Dachneigungen und Nord-Südausrichtung des Firstes stellen für eine optische zurückhaltende Lösung bei der Aufstellung einer Solaranlage zur Wahrung des Erscheinungsbildes dabei eine zusätzliche Herausforderung dar. In den letzten Jahren konnte in Tirol ein erfreulicher Boom beim Einsatz von thermischer Solarenergie verzeichnet werden. Die Kombination von erhöhten, zeitweise einkommensunabhängigen Fördermitteln für Solarenergie für Privathaushalte mit einem breit angelegten Informations-Impulspaket führte dazu, dass Tirol im Ländervergleich eine führende Rolle beim Einsatz der Solarenergie übernommen hat. Die Fördergrenze für Solaranlagen in Privathaushalten liegt bei maximal 20 m². Tendenziell konnte festgestellt werden, dass die Anlagen der letzten Jahre größer und aufgrund der fehlenden gesetzlichen Anzeigepflicht oftmals der rechnerisch optimierten Ausrichtung angepasst wurden. Das bedeutet, dass trotz der in Tirol verbreiteten Nord-Süd Ausrichtung des Firstes vielfach Solaranlagen nach Süden, mitunter quer zum First ausgerichtet und häufig mit 45° Aufständerung montiert wurden. Diese Optimierung ist rechnerisch auf den Ertrag des Kollektors bezogen sicherlich richtig, allerdings müssen in der Gesamtbetrachtung der Anlage und hinsichtlich einer Amortisationsrechnung diese Optimierungsmaßnahmen mitunter als vermeintlich angesehen werden, denn die sich real ergebenden Verluste und Mehrkosten aus der Aufständerung werden in diesen Betrachtungen nicht berücksichtigt. Zudem werden Anlagen oftmals ohne Berücksichtigung des realen Bedarfs überdimensioniert. Dies hat zur Folge, dass Anlagen im Sommer häufig in Stillstand gehen (der Warmwasserbedarf ist schnell gedeckt), was wiederum den Ertrag bezogen auf den Kollektor stark schmälert. Solaranlage in Schutzzonen Seite 2 Für Objekte in Schutzzonen stellt die derzeit gängige Solarpraxis in Tirol mit den oben beschriebenen Phänomenen eine unbefriedigende Ausgangssituation dar. Für diese Bereiche benötigt man abgestimmt Lösungen, welche sowohl die Anlagen selbst als auch die Auslegung der Anlagen mit fundierten rechnerischen Argumenten betrifft. Ausgehend von dieser Situation wurde das Projekt gestartet. Ziel des Projekts ist es, Möglichkeiten und Vorgehensweisen für die optische Integration von Solaranlagen im Allgemeinen und speziell für erhaltenswerte Objekte aufzuzeigen und diese durch rechnerische Analysen und Simulationen zu untermauern. Als Zielgruppen fungieren dabei in erster Linie Bauherren mit dem Wunsch der Errichtung einer Solaranlage, aber auch Installateure als Anlagenplaner und Umsetzer sowie die damit befassten Behörden. Es wird dabei bewusst auch der allgemeine Gebäudebestand als Zielgruppe gewählt, da eine optisch ans bestehende Gebäude angepasste Solaranlage immer vorteilhaft ist und sich nicht negativ auf das Ortsbild auswirkt beziehungsweise keinen störenden Eingriff darstellt. Speziell in Tirol, wo dem Tourismus eine große wirtschaftliche Bedeutung zufällt und oftmals mit dem Image des „unberührten“ Dorfes geworben wird, sollte auf die Optik von technischen Anlagen, auch im privaten Bereich, besonders geachtet. Wenn die Argumente für integrierte Solaranlagen dabei auch noch mit technischen Fakten untermauert werden können, ist eine Verbreitung dieser Information umso wichtiger. Eine Informationsbroschüre soll hierfür eine Hilfestellung für Gemeinden, Behörden und Ausführende bieten, um Bauherren frühzeitig, bereits vor der Planung und Vorlage bei der Gemeinde, für die Situation zu sensibilisieren. Projektziele: - fachlich fundierte Argumentationsgrundlage für dachintegrierte Kollektorinstallation durch Aufzeigen der errechneten Ertragsminderungen - fachlich fundiertes Aufzeigen von Systemgrenzen, bei welchen Situationen und Systemkonstellationen der Solareinsatz unrentabel ist - Ausloten der Möglichkeiten für den Einsatz der Solarenergie in Schutzzonen und im Denkmalschutz - Informationsbroschüre für Bauherren - Umsetzungsbeispiele Solaranlage in Schutzzonen Seite 3 2 Projektgruppe Für das Projekt wurde eine Projektgruppe mit Mitgliedern von betroffenen Behörden, Gemeinden und Technikern, die sich bereits mit der Problematik beschäftigt haben, gegründet. Die Projektgruppe stellt sich wie folgt zusammen: Projektleitung: DI Alexandra Ortler, Energie Tirol Projektgruppe: DI Irene Bergmann, AEE INTEC (Projektpartner) Mag.jur. Astrid Hofer, Bau- und Raumordnungsrecht/SOG DI Werner Jud, Bundesdenkmalamt DI Roland Kapferer, Energie Tirol DI Diana Ortner, Dorferneuerung Bertram Posch, Stadtgemeinde Hall Bgm. Matthias Scherer, Gemeinde Obertilliach Stefan Schöpf, Dorferneuerung Mag. Brigitte Tassenbacher, Techn. Büro Umwelt (Projektpartner) DI Michael Unterberger, örtliche Raumordnung/SOG DI Stanislaus Unterberger, Dorferneuerung/SOG Mag. Thomas Unterkircher, Stadtmagistrat Innsbruck Die Aufgaben der Projektgruppe liegen in der Bewertung der Ausgangssituation, der Erarbeitung möglichst konkreter Kriterien für Vorgaben zum Einsatz von Solarenergie sowie der Erarbeitung neuer Lösungen. Erfahrungen vorangegangener Projekte im Bereich des geschützten Gebäudebestands haben gezeigt, dass eine breit angelegte Diskussion mit vielen Betroffenen zu neuen, praxistauglichen und in Folge auch vielfach eingesetzten Lösungen führt. Besonders wichtig dabei ist, dass ein Austausch der unterschiedlichen Interessensvertreter stattfindet. Einerseits fehlt das Wissen über technische Möglichkeiten, andererseits sind optische Vorgaben und auch Ausschlusskriterien für Spartenfremde nicht automatisch erkennbar. Solaranlage in Schutzzonen Seite 4 3 Gesetzliche Reglungen Anzeigepflicht von Solaranlagen Bis Mitte 2009 sah die gesetzliche Regelung (Tiroler Bauordnung 2001, LGBl. Nr. 94, § 20 Abs. 2 lit. e) vor, dass Solaranlagen erst ab einer Größe von mehr als 20 m² anzeigepflichtig sind. Kleinere Anlagen unter 20 m² konnten demnach unabhängig von der Art der Anbringung (gebäudeintegriert oder aufgeständert) frei am Gebäude installiert werden. Erst eine Gesetzesnovelle Mitte 2009 sieht nunmehr abhängig von der Anbringungsart der Kollektoren eine Anzeigepflicht vor. Das Projektteam konnte dabei seine Erfahrungen und Anregungen hinsichtlich Integration der Kollektoren in die Gebäudehülle bei der Landesbaudirektion vorbringen und in technischen Belangen beratend tätig sein. Der Wunsch nach einer gesetzlichen Grundlage zur Regulierung der Aufstellungsart von Kollektoren an Gebäuden entstammt dabei mehreren Interessensvertretern: Gemeindevertreter, Architekten, aber auch Ortsbildschützer und Denkmalpfleger äußerten schon länger den Wunsch, die Technologie der Solarenergiegewinnung hinsichtlich ihrer optischen Auswüchse zu reglementieren. Ende 2008 wurde ein Entwurf zur Novelle der Tiroler Bauordnung 2001 in Begutachtung gegeben. Ziel der Gesetzesänderung ist die Eindämmung der bis dato uneingeschränkten, anzeigefreien Kollektorinstallation am Gebäude. Juristisch basierte diese Regelung auf dem Grundsatz, dass für die Anbringung von Solaranlage keine bautechnischen Erfordernisse wesentlich berührt werden und die Anlage selbst auch keine untergeordneten Bauteile darstellen. Betrachtet man allerdings umgesetzte Beispiele quer zur Giebelrichtung, wie sie immer wieder zu finden sind, so kann die Anlage (Solarkollektor inklusive Unterkonstruktion) sehr wohl als untergeordneter Bauteil angesehen werden. In diesem Sinne unterstütze das Projektteam die Landesbaudirektion hinsichtlich technischer Grundlagen für die Voraussetzungen einer Gebäudeintegration. Von politischer Seite wurde dabei um eine Zusammenstellung von technischen Hintergrundinformationen und fachlichen fundierten Argumenten für die vorgesehen gesetzliche Neuregelung für den zuständigen Landesrat gebeten (siehe Dokument im Anhang). Solaranlage in Schutzzonen Seite 5 Mit 25. März 2009 wurde die Bestimmung wie folgt geändert: 40.Gesetz vom 25. März 2009, mit dem die Tiroler Bauordnung 2001 geändert wird Im Abs. 3 des § 20 hat die lit. e zu lauten: [Weder einer Baubewilligung noch einer Bauanzeige bedürfen] „e) die Anbringung von Solaranlagen bis zu einer Fläche von 20 m² an baulichen Anlagen, sofern sie in die Dachfläche oder Wandfläche integriert sind oder der Parallelabstand der Solaranlage zur Dach- bzw. Wandhaut an keinem Punkt der Außenfläche der Solaranlage 30 cm übersteigt.“ Dies hat nunmehr zur Folge, dass Solaranlagen, welche nicht in die Gebäudehülle integriert sind, bei der Baubehörde mittels Planunterlagen angezeigt werden müssen. Ausgehend vom vermehrten Aufwand und somit Kosten ist davon auszugehen, dass Bauherren eine gebäudeintegrierte Anlage vermehrt durchführen werden. Die Gesetzesänderung stellt einen wichtigen Schritt hin in Richtung optischer Integration von Solaranlagen bezogen auf den allgemeinen Gebäudebestand dar. Diese Regelung wird von vielen Seiten begrüßt, die in der neuen Verordnung die Chance sehen, den vielerorts praktizierten „Kollektorwald“ auf heimischen Dächern Einhalt zu bieten, wenngleich gesehen werden muss, dass die gesetzlichen Mittel außerhalb von Zonen für Ortsbildschutz beziehungsweise Denkmalschutz begrenzt sind. Zwar ist bei der Bewilligung einer Bauanzeige ebenfalls auf das Ortsbild Rücksicht zu nehmen, allerdings unterliegt diese Bestimmung keinen streng vorgegebenen Richtlinien und unterliegt somit auch einer subjektiven Beurteilung. Eine zusätzliche lenkende Funktion kann die Vergabe von Fördermittel für die Errichtung von Solaranlagen sein. Die Förderung im Rahmen der Wohnbauförderung Tirol sieht diesbezüglich keine Regulierung vor. Einzelne Gemeinden aber wie beispielsweise die Gemeinde Alpbach schütten, allerdings nur im Fall einer gebäudeintegrierten Solaranlage, zusätzliche Fördermittel für GemeindebürgerInnen aus. Dies soll der Erhaltung des auch touristisch wertvollen Ortsbildes dienen. Sonderbestimmungen für Denkmal- und Ortsbildschutz Bei der Umsetzung jeglicher baulicher Maßnahmen im Denkmalschutzbereich ist das Bundesdenkmalamt, Landeskonservatorat für Tirol zuständig. Grundsätzlich besteht für Solaranlage in Schutzzonen Seite 6 denkmalgeschützte Gebäude eine Weisung vom Bundesdenkmalamt in Wien, dass Solaranlagen nicht zu genehmigen sind. In Schutzzonen bedarf es eines Gutachtens des Sachverständigenbeirats. Dieser Sachverständigenbeirat setzt sich aus Vertretern des Bundesdenkmalamts, des Landes, der Architektenkammer sowie der betroffenen Gemeinden zusammen. Bisher gab es von Seiten des Beirats immer die Vorgabe, dass Solaranlagen nur dachintegriert unter der Voraussetzung, dass die Anlage straßenseitig nicht einsichtig ist, genehmigungsfähig sind. Jedes Vorhaben wird einzeln bewertet, eine pauschale Vorgehensweise ist dabei nicht möglich. Solaranlage in Schutzzonen Seite 7 4 Projektschritte Im Zuge der Projektgruppensitzungen wurde intensiv über Voraussetzungen und Vorgaben zum Einsatz von Solarenergie im geschützten Gebäudebereich diskutiert. Dabei wurden vor allem aus gestalterischer Sicht bemängelt, dass Bauherren mit dem Wunsch einer Solaranlage an die Behörden herantreten, ohne dabei gestalterische Überlegungen einfließen zu lassen. Für schützenswerte Gebäude ist die rein technische Herangehensweise an die Solartechnologie nicht zielführend. Es wird beanstandet, dass kein „Gestalter“ in die Planung einbezogen wird. Hierfür ist es wichtig, Bauherren frühzeitig, bereits vor der Planung und Vorlage bei der Gemeinde, für die Situation zu sensibilisieren. Im Zuge einer Sitzung im erweiterten Kreis mit Vertretern des Sachverständigenbeirats aus ganz Tirol, des Bundesdenkmalamts, Energie Tirol und den weiteren Projektpartnern wurde eine breite Diskussion hinsichtlich Erwartungen, Voraussetzungen und Vorgaben von Seite der mit der Gestaltung von historischen Gebäuden befassten Behörden geführt. Eine gemeinsame Vorgehensweise aller Gemeinden mit Schutzzonen hinsichtlich Voraussetzungen für die Anbringung von Solaranlagen war ein Ziel dieser Diskussion, leider konnte auch in weiterführenden kleineren Gesprächsrunden hierfür kein Konsens gefunden werden. Die Vorgaben und Vorgehensweisen der Gemeinden differiert stark. In der Gemeinde Obertilliach in Osttirol beispielsweise wurden in den letzten Jahren bereits einige Solaranlagen in der Schutzzone umgesetzt. Im Zuge des Verfahrens wurde von der Gemeinde und der für Schutzzonen zuständigen Abteilung des Landes Tirol eine technische Beratung zugezogen. Frau Mag. Tassenbacher, Technisches Büro Umwelt und Energieberaterin von Energie Tirol und Partnerin in diesem Projekt, hat die technischen Möglichkeiten bei den Begehungen vor Ort bewertet. Dieses Modell könnte beispielhaft für die weitere Vorgehensweise, speziell bei schwierigen Situationen, im Umgang mit Solaranlagen für geschützte Objekte sein. Für die Stadt Innsbruck gilt die grundsätzliche Vorgabe, dass die Anlage von keinem Punkt des Straßenraums aus sichtbar sein darf. Allen Gemeinden und dem Denkmalamt gemein ist die Anforderung, dass solch technische Ergänzungen an schützenswerten Objekten reversibel und ein untergeordnetes Element darstellen müssen. Solaranlage in Schutzzonen Seite 8 Grundsätzlich wurden in den Gesprächen mit Planern, Architekten und Behördenvertretern zwei Wege des Umgangs mit Eingriffen in die Oberfläche schützenswerter Objekte aufgezeigt. „Unsichtbare“ Technologie Einerseits soll versucht werden, mittels technischer Lösungen, eine möglichst unsichtbare Umsetzung zu bewerkstelligen, dass die Funktion der Solarenergienutzung möglichst unerkannt bleibt. Die Forderungen von gestalterischer Seite zielten hauptsächlich in Richtung Struktur und Oberflächengestaltung der Kollektoren ab. Es wird bemängelt, dass die marktüblichen Solarkollektoren sich zu stark von den im Gebäudebestand vorhandenen und verwendeten Oberflächen, Ziegel- oder Blechdächer, Putzfassaden, unterschieden, als dass eine derzeitige Verwendung im einsichtigen Bereich akzeptabel wäre. Vor allem Farbigkeit, Materialität und Spiegelung der Kollektoren stellen dabei ein Problem dar. Gesintertes, sandgestrahltes Glas ohne Spiegelung oder Prismenglas wären mögliche Alternativen zum herkömmlichen Solarglas. Allerdings in Verbindung mit dachintegrierten Anlagen kommt es hierbei zu einer weiteren, teilweise nicht unbeträchtlichen Ertragsminderung. Auch Überlegungen, die Kollektorabdeckung mittels Glasziegeln oder überlappenden Glaslamellen auszubilden, zeigten sich nicht für einen rentablen Einsatz geeignet. Vor allem die Dichtigkeit des Kollektormoduls ist bei einer solchen Ausführung wenn überhaupt nur unter erschwertem Aufwand herzustellen. Die Frage der Langlebigkeit stellt einen zusätzlichen Unsicherheitsfaktor dar. Neue Entwicklungen an der ETH Lausanne, Schweiz könnten diesbezüglich hilfreich sein. Das Forschungsprojekt „Coloured collectors – development of glazing for solar facades“ befasst sich mit der Entwicklung farbiger Deckgläser für Sonnenkollektoren, die eine gewünschte Farbreflexion bei einem Minimum an Energieverlust erzielen und zudem auf möglichst kostengünstige Weise produziert werden können. Der Unterschied zu derzeitigen farbigen Solarkollektoren besteht darin, dass bisher die Absorberflächen eingefärbt wurden, wo hingegen bei dem Schweizer Projekt die Glasabdeckungen mit neuartigen Glasbeschichtungen versehen werden. Dies ermöglicht ein viel größeres Farbspektrum sowie deutlich geringere Ertragseinbußen durch die neuentwickelte Technologie der Einfärbung. Die übrigen Bestandteile des Kollektors differieren nicht von handelsüblichen Solaranlage in Schutzzonen Seite 9 hocheffizienten Kollektoren. (Im Vergleich dazu kommen bei den derzeitigen farbigen Kollektoren anstelle der hochselektiven Absorberbeschichtungen farbige Solarlacke mit deutlich verringerten Erträgen zum Einsatz – siehe Kapitel Ertragsberechnungen). Im Zuge des Forschungsprojekts konnten Beschichtungen mit einer breiten Palette an Farben (glänzend oder matt) sowie Texturen und Strukturen mittels Ätzungen entwickelt werden. [Quelle: Dr. Andreas Schüler, Final report “Colored Solar Collectors”, 12/2007] Die farblich wählbaren Gläser sind vorhanden, allerdings ist eine industrielle Umsetzung von großen Gläsern derzeit noch nicht möglich. [Projektbeschreibung und Kontaktdaten: http://lesowww.epfl.ch] Diese Technologie ist für den Solareinsatz in jedem Fall sehr interessant und eröffnet neue Gestaltungsmöglichkeiten. Für den Einsatz von Solarkollektoren an historischen Objekten löst diese Technologie möglicherweise die Anforderung der farbigen Anpassung und Solaranlage in Schutzzonen Seite 10 Reflexionsfreiheit. Auch können die Gläser mit Texturen ohne wesentliche Ertragsminderungen versehen werden. Allerdings stellen auch solch ausgeführte Kollektoren nach wie vor Fremdkörper auf einer Dachfläche dar. Speziell bei mit Ziegeln gedeckten Dächern stellen ebene flächige Elemente eindeutige Fremdkörper dar. Aber auch bei Blechdächern ist das Anbringen von einzelnen Modulen auch bei größtmöglicher Anpassung an Farbe und Textur immer ablesbar. Nichts desto trotz wird die Entwicklung dieser farbigen Solargläser positiv aufgenommen und weiter beobachtet, bis eine Marktreife erreicht und ein breiter Einsatz möglich wird. Die Kontakte zur Projektleitung in der Schweiz bestehen und das Projekt wird weiterverfolgt. Ein weiteres Forschungsprojekt aus der Schweiz befasst sich mit der Entwicklung farbiger unverglaster Solarkollektoren, welche hauptsächlich in der Fassade eingesetzt werden sollen. Das Projekt mit dem Titel „Solabs“ will Fassadenelemente mit Doppelnutzen entwickeln. Die dienen einerseits der Energiegewinnung und bilden gleichzeitig eine ästhetisch hochwertige Außenhaut. Verschattete und ungeeignet ausgerichtete Fassadenbereiche werden mit keiner Solarfunktion ausgestattet, sind jedoch von außen nicht von den aktiven Solarelementen zu unterscheiden, sodass eine homogenen Fassadenbekleidung entsteht. Solaranlage in Schutzzonen Seite 11 Dieses Projekt ist derzeit ebenso noch in der Entwicklung. Ein Pilotprojekt in der Schweiz befindet sich in der Testphase. Im Wallis wurde das Dach eines Schlosses mit der entwickelten Technologie ausgestattet, wobei die gewonnene Energie zur Trocknung der Fundamente eingesetzt wird. Dies zeigt bereits die Problematik dieser Entwicklung. Das gewonnene Temperaturniveau ist für herkömmlichen Einsatz zur Warmwassererwärmung und konventionellen Heizungseinbindung nur bedingt einsetzbar. Spezialanwendungen wie eben die Fundamenttrockung auf Niedertemperaturbasis oder Niedertemperaturheizungen für hochwertig gedämmte Gebäude sind wohl möglich, sind aber höhere Temperaturen erforderlich, wie im geschützten Gebäudebestand fast immer, stößt dieses System an seine Grenzen. Die Projektgruppe sieht auch in diesem Projekt interessante Ansatzpunkte und möchte die Entwicklung weiter beobachten. Das bereits auf dem Markt befindliches System der unverglasten Zinkkollektoren unterhalb einer Zinkdachabdeckung stößt auf breite Zustimmung durch Behördenvertreter. Bei diesem System ist die darin enthaltene Technologie durch nichts erkennbar, das Erscheinungsbild einer Zinkeindeckung wird nicht gestört. Diese homogene Möglichkeit der Metalleindeckung stellt einen eindeutigen Vorteil für historische Gebäude dar, da keine „störende“ Module und Elemente auf das Gebäude aufgesetzt werden müssen. [ [Quelle: Rheinzink] Allerdings ist auch hierbei wieder das Problem, dass das mit diesem System erreichte Temperaturniveau für die im historischen Bereich angesiedelte Haustechnik nicht wirklich rentabel einsetzbar ist. Denn die Mehrkosten für die Eindeckung mit diesen Dachelementen können mittels erzeugter Energie nicht ausgeglichen werden. Solaranlage in Schutzzonen Seite 12 Trotz weitreichende Recherchen zu bestehenden und in Entwicklung befindlichen Systemen konnten im Projektrahmen keine eindeutig technisch überzeugende und rentable Technologie gefunden beziehungsweise weiterentwickelt werden. Einige interessante Ansätze im farbigen und materialbedingten Bereich spielen aber in den zweiten relevanten Weg der Solarintegration Architektursprache bei der für historische Planung von Gebäude, nämlich Solarkollektoren der für eigenständigen Schutzzonen und denkmalgeschützte Gebäude, aber auch für den normalen Gebäudebestand hinein. Eigenständige Architektursprache für die Solarintegration Im Gegensatz zum vorherigen Ansatz, die Technologie so weit wie möglich zu verstecken, geht dieser Lösungsansatz in Richtung eindeutiger Absetzung des Eingriffs zum Bestand. Hierbei wurde in der Diskussion von allen Seiten gefordert, echte gestalterische Anstrengungen hin in Richtung solares Gestalten zu unternehmen und nicht nur ein Aufsetzen von vorgefertigten Modulen auf bestehende Strukturen zu praktizieren. Bisher wurde die Architektursprache, was solares Bauen betrifft, hauptsächlich in den Bereichen passive Solarnutzung für Neubauten bzw. Umbauten verwendet. Das Gestalten mit den Kollektoren selbst wurde bisher nur in wenigen Beispielen und dabei hauptsächlich als Fassadenelement realisiert. Für historische Objekte muss die Gestaltung darüber hinaus gehen. Die Solaranlage muss dabei ein eigenes, selbstständiges Gestaltungsobjekt werden, welches Teil des Gesamterscheinungsbildes ist. Es wird gefordert, ohne Anbiederung und Imitieren der vorgegeben Situation, die Anlage über das Aneinanderreihen einzelner Module als selbstbewusstes Gestaltungselement einzusetzen, das sich deutlich als solches vom Bestand abhebt und damit auch als solches Gestaltungselement wahrgenommen werden kann. Leider wurden diesbezüglich bisher noch keine überzeugenden Beispiele an Gebäuden in Schutzzonen umgesetzt wie das Thema allgemein aus gestalterischer Sicht stiefmütterlich gehandhabt wurde. Von Architektenseite wird zwar kritisiert, dass von Herstellerseite zu wenige gestalterischer Spielraum möglich ist, allerdings wurde in Gesprächen mit Herstellern sehr wohl eingeräumt, dass Details wie beispielsweise optisch rahmenlose Ausführungen denkbar wären. Für die Herstellern fehlte bis dato jegliche Nachfrage nach solchen Lösungen, sodass auch keine Entwicklungen in diese Richtung angedacht wurden. Solaranlage in Schutzzonen Seite 13 Eine solche Entwicklung funktioniert nur in Kooperation mit Planern und Architekten, indem diese gefordert sind, sich in die gestalterische Umsetzung einer technischen Maßnahme einzubringen, um eine gestalterische Formensprache auch in diesem Bereich zu entwickeln. Beispiele aus Deutschland können nicht direkt auf unsere Bedingungen umgelegt werden, da speziell der Denkmalschutz in Deutschland deutlich andere Wege geht. Viele der Umsetzungen an denkmalgeschützten Objekten wären in Österreich aus denkmalpflegerischer Sicht nicht möglich, sodass auch der Umgang mit der Integration von Solarenergie an geschützten Objekten nicht direkt übernommen werden kann. An einigen Projekten werden beispielsweise ganze Dachflächen als Kollektoren ausgeführt, wobei der Trend in Deutschland oftmals in Richtung stromgewinnender Sonnenenergienutzung geht. Teilweise werden ganze Kirchendächer, eindeutig sichtbar, zur Solarfläche umgewidmet. Wenn auch die Umsetzung eines solchen Beispiels für unsere Denkmäler nicht möglich ist, so sollte zumindest der selbstbewusste Umgang hin zum ablesbar neuen Eingriff, in unserem Fall mit technischer Funktion, zum Vorbild werden. Da jedes Objekt immer wieder individuell betrachtet und beurteilt wird, ist die Entwicklung standardisierter, überall einsetzbarer Lösungen nicht möglich. Aber auch die individuelle Herangehensweise an jedes neue Objekt kann auf gelungene Umsetzungsbeispiele zurückgreifen und diese Entwicklungen möglichweise vorantreiben. Die Ausbildung einer eigenen Architektursprache für Solaranlagen an historischen Gebäuden stellt eine neue Herausforderung für die planenden Architekten dar, die neben der gestalterischen Herangehensweise die technischen Möglichkeiten ausschöpfen müssen. Um bereits in der Ausbildung künftige Architekten für die Problematik zu sensibilisieren, ist eine über das Projekt hinausreichende Zusammenarbeit mit der Universität Innsbruck, Fachrichtung Architektur angedacht, die Studenten im noch freier Arbeit ein Experimentieren mit der Thematik erlaubt. Die technische Unterstützung erfolgt dabei von Energie Tirol in Zusammenarbeit mit Behördenvertretern und Vertretern der Industrie. Solaranlage in Schutzzonen Seite 14 5 Ertragsberechnung Fachliche fundierte Argumente basierend auf Ertragssimulationen stellen die Basis der Diskussion dar. Hierbei können Ertragsminderungen sowie Systemgrenzen die Möglichkeiten des Solareinsatzes sowie deren Einsatzgrenzen auch hinsichtlich einer Amortisation argumentativ belegt werden. Mit der Erstellung der Anlagensimulationen wurde der Projektpartner AEE – Institut für Nachhaltige Technologie beauftragt. Frau DI Irene Bergmann hat in Koordination mit Energie Tirol unterschiedliche Anlagen simuliert sowie deren Ertragsergebnisse bewertet. Wie sich dabei herausgestellt hat, weicht die Ausgangssituation in Tirol stark von der in der Steiermark ab, wo die Dachausrichtung und vor allem die Dachneigung eine Dachintegration in den meisten Fällen ermöglicht und die Problematik, wie sie sich in Tirol stellt, meist nicht gegeben ist. Nur im städtischen Bereich von Graz ist die Situation ähnlichen wie in Tirols Städten zu bewerten. Zusammenfassung der durchgeführten Simulationen: Die Referenzanlage geht vom rechnerisch optimalen Fall der Südausrichtung und 45° Aufständerung aus. Es wird zwischen einer reinen Warmwasserbereitung und einer Kombinationsanlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung unterschieden. Warmwasserbereitung Der solare Deckungsgrad der Referenzanlage liegt bei 72 %, der spezifische Ertrag liegt bei 297 kWh/m²a, der Gesamtertrag beträgt 2.380 kWh. Die Berechnungen zeigen, dass die flache Dachneigung nur geringe Mindererträge gegenüber der Referenzanlage verursacht (bis zu 9 %). Die zusätzliche Abweichung von der Südausrichtung bei reiner West- und Ostorientierung vergrößert die Mindererträge allerdings auf bis zu 30 %. Wenn die Abweichung von der Südausrichtung nicht die vollen 45 ° beträgt, liegen die Mindererträge bei ca. 15 %. Die Fassadenintegration der Kollektoren ist für die reine Warmwasserbereitung mit erhöhten Ertragsminderungen verbunden, speziell wenn eine Ost-West-Abweichung vorliegt. Sie ist in jedem Fall nur in Verbindung mit einem externen Wärmetauscher mit Frischwassermodul empfehlenswert, da die Temperaturen des Solaranlage in Schutzzonen Seite 15 Kollektors im Hochsommer nicht für die erforderlichen 60°C im Wasserspeicher sorgen können. Als Sonderfall wurde eine Anlage mit rotem Absorber simuliert, was angesichts Anpassung an Dachoberflächen ein möglicher gangbarer Weg sein kann. Die Mindererträge liegen auch hier, mit Ausnahme der reinen Ost-West-Orientierung im oben beschriebenen Bereich. Die Analyse der AEE hat ergeben, dass Abweichungen bis zu 20 % von der Referenzanlage mit einer Vergrößerung der Kollektorfläche kompensieren lassen, wobei die Mehrkosten für die vergrößerte Kollektorfläche mit den ansonsten anfallenden Kosten für die Aufständerung in etwa deckungsgleich sind. Kombinationsanlage für Warmw asserbereitung und Raumheizung Der solare Deckungsgrad der Referenzanlage liegt bei 15,4 % gesamt, ausgehend von einem durchschnittlichen Gebäudebestand mit einem Heizwärmebedarf von 150 kWh/m²a. Der Deckungsgrad der Warmwasserbereitung liegt bei 63 %, der Heizungsbeitrag beträgt lediglich 8 %, was auf den schlechten Gebäudezustand zurückzuführen ist. Der spezifische Ertrag des Kollektors liegt bei 277 kWh/m²a, der Gesamtertrag beträgt 4.950 kWh. In diesem Fall liegen die Ertragsminderungen durch die geringere Dachneigung naturgemäß höher, vor allem eine Ost-West-Abweichung schlägt sich mit starken Ertragseinbußen zu Buche. Auch der Sonderfall der roten Kollektorbeschichtung ist für die Kombinationsanlage mit starken Ertragseinbußen verbunden. Inwieweit eine Kombinationsanlage für Gebäude dieser Energiequalität sinnvoll ist, ist unabhängig von der Zielgruppe historische Gebäude zu hinterfragen. Der Beitrag zur Heizungsabdeckung wird aufgrund des hohen Energiebedarfs immer nur gering sein, laut vorliegenden Simulationsberechnungen bei unterschiedlichen Neigungen zwischen drei und acht Prozent. In solchen Fällen sind Alternativen wie eine Verbesserung der thermischen Gebäudehülle anzudenken. Die Berechnungen haben gezeigt, dass für die Warmwasser-Bereitung die Mindererträge durch Dachintegration oftmals im absolut akzeptablen Bereich liegen. Ist eine Heizungsunterstützung vorgesehen, wirken sich Ausrichtung und Neigung deutlicher aus. Allerdings müssen für diese Variante grundsätzlich die Erwartungen von Bauherren mit alten, ungedämmten Häusern gedämpft werden. Die detaillierten Berechnungsergebnisse finden sich im Anhang. Solaranlage in Schutzzonen Seite 16 6 Fortbildung und Öffentlichkeitsarbeit Die oben beschriebenen in Kooperation mit der AEE – Institut für Nachhaltige Technologie erarbeiteten Ertragsberechnungen lieferten die fachliche Grundlage, um die Integration von Solaranlagen in die Gebäudehülle zu argumentieren und dem freien Wildwuchs von mitunter quer zum First aufgeständerten Solaranlagen auf Tirols Dächern unter dem Vorwand der Ertragsoptimierung Einhalt zu bieten. Die Erfahrung in der Energieberatung zeigt, dass eine Aufstellung der Kollektoren im Winkel von 45° und nach Süden unabhängig der vorgefundenen Situation unter dem Vorwand einer größtmöglichen Ertragsausnutzung passiert. Dabei wird allerdings nicht erläutert, dass es sich dabei um Idealbedingungen bezogen rein auf den Kollektorertrag handelt. Ganzjährig betrachtet ist bei einer Südausrichtung mit 45° Neigung der Ertrag des Kollektors, sprich die umgewandelte Sonnenenergie durch den Kollektor, am größten. Dies darf aber nicht mit dem Ertrag der Solaranlage verwechselt werden, denn hierbei spielen Faktoren wie Wärmeverluste am Kollektor oder Leitungsverluste durch vergrößerte Leitungslängen durch beispielsweise eine freie Aufstellung am Dach ebenfalls eine entscheidende Rolle. Für Bauherren ohne technische Kenntnisse erschließt sich dieser Sachverhalt nicht. Aber wie die Praxis zeigt, ist auch vielen Fachkräften und Praktikern der Zusammenhang nicht immer klar. Zumal es argumentativ einfacher ist, den Kunden mit einer Berechnung von der Sinnhaftigkeit einer optimierten Aufstellung zu überzeugen, als technische Zusammenhänge zu erläutern, die bei der schriftlichen Angebotslegung zudem nicht beiliegen. Dementsprechend war es der Projektgruppe wichtig, über die Kernzielgruppe der historischen Gebäude hinaus Aufklärungsarbeit und Hilfestellung für Bauherren bei der Planung einer Solaranlage zu bieten. Der Schwerpunkt lag in der Gebäudeintegration sowie der richtigen, auf den bestand abgestimmten Solarlösungen, die dem Bedarf entsprechen und das System unter Bedachtnahme aller einfließenden Faktoren optimal ausnutzen. (Die Praxis, unabhängig vom Bedarf immer die maximal geförderten 20 m² zu installieren, zeigt leider ein anderes Bild.) Dazu wurde eine Informationsbroschüre „Ja zu Solar!“ in Kooperation mit dem Land Tirol entwickelt, welche einfach und übersichtlich Einstiegsinformationen für Solarinteressierte darstellen. Ein Schwerpunkt der Broschüre lag im Aufzeigen der nur unwesentlichen Solaranlage in Schutzzonen Seite 17 Mindererträge bei Abweichung der vermeintlichen Idealaufstellung, damit Bauherren, Gemeinden und Ausführende der Schritt zur Gebäudeintegration fachlich fundiert aufgezeigt wird. In der Broschüre werden auch expliziert Besitzer von Gebäuden in Schutzzonen oder unter Denkmalschutz angesprochen. Allerdings wird dabei direkt auf die Kontaktaufnahme mit den zuständigen Behörden verwiesen. Die Diskussion mit den betroffenen Behörden und dem Sachverständigenbeirat hat von einer genaueren Beschreibung von Voraussetzungen und möglichen Umsetzungen eindeutig abgeraten beziehungsweise diese abgelehnt. Die Behörden fürchteten, dass eine solche Darstellung als Druckmittel für andere Projekte eingesetzt werden könnte. Daher wurde auf die individuelle Betrachtung in solchen Fällen im Falter betont. Nichts desto trotz wären vorbildliche Umsetzungen künftig auch als Anschauungsobjekte wünschenswert. Zudem wurde im Rahmen des Informationsschwerpunkts „Sanieren bringt´s“ im Frühjahr 2009 eine breit angelegt Veranstaltungsreihe in 15 Gemeinden in Kooperation mit ca. 200 weiteren Gemeinden angeboten. Dabei wurde die richtige Auslegung und optisch ansprechende Integration von Solaranlagen thematisiert. An die 1.400 GemeindebürgerInnen konnten dabei begrüßt werden. In den an die Impulsreferate anschließenden Diskussionsrunden wurde die Solarfrage häufig angesprochen. Des Öfteren tausche die Frage auf, warum die angebotenen Anlagen meist dem üblichen Schema der optimierten Kollektorauslegung entsprechen, ob man als Bauherr den Fachfirmen und Ausführenden nicht vertrauen können. Dementsprechend wurden als zweite Zielgruppe für die Aufklärungsarbeit Installateure in ihrer planenden und umsetzenden Funktion gewählt. In Kooperation mit dem AMS Arbeitsmarktservice Tirol wurde ein Fortbildungsprogramm für Installateure entwickelt, das genau in diesen Punkten ansetzt: bedarfsgerechte Auslegung und optisch vertretbare Installation von Solaranlagen. Dabei wurden auch Exkurse in Richtung Architektur unternommen und anhand von Beispielen positiver und negativer Art gestalterische Aspekte diskutiert. Nicht, dass dem Installateur die Rolle eines Gestalters zugespielt werden soll, jedoch ist eine Sensibilisierung für die Thematik unter den Ausführenden wichtig. Erstaunlich und zugleich erschreckend zeigte sich das relativ große Unwissen über solare Erträge abhängig von Ausrichtung und Orientierung. Die Erwartungen hinsichtlich Solaranlage in Schutzzonen Seite 18 Mindererträgen bei Abweichung von der 45° Südausrichtung lagen durchwegs weit überzogen. Die Diskussion über die Ästhetik von Solaranlagen wurde auch im Kurs „Zertifizierter Solarplaner“ geführt, die hitzigen Reaktionen lassen vermuten, dass hierbei wohl bei manchem ein wunder Punkt getroffen wurde. Insgesamt stellt die Diskussion über die Art und Weise des Solareinsatzes einen wichtigen Teil des Projektes dar und soll auch künftig, speziell auch in Hinblick auf die geänderte rechtliche Situation, mit Bauherren und Fachleuten weitergeführt werden. Solaranlage in Schutzzonen Seite 19 7 Umsetzungsprojekte Eine Umsetzung der erarbeiteten Ergebnisse im Zuge des Projekts ist wünschenswert. So können Lösungen anhand von Beispielen erarbeitet und in der Praxis getestet werden. Im Zuge der Projektarbeit wurde Energie Tirol von Bauherren aus der Innsbrucker Altstadt kontaktiert, die von diesem Projekt gehört hatten und großes Interesse am Einsatz von Solarenergie für die eigenen Objekte zeigen. Die Bauherren, Mitglieder der Vereinigung „Innsbrucker Altstadtkaufleute“, verwiesen in ersten Gesprächen zudem auf großes Interesse von vielen Kaufleuten und Hauseigentümern innerhalb der Vereinigung hin. Beide in Frage kommende Objekte, Riesengasse 11 und Herzog-Friedrich-Straße 16, liegen direkt in der Innsbrucker Altstadt und stehen unter Denkmalschutz. Zur Beurteilung der Ausgangssituation fand Anfang Dezember eine Begehung in Beisein von Vertretern des Bundesdenkmalamtes, der Stadtplanung Innsbruck sowie Energie Tirol und den Bauherren statt. Beide Objekte weisen eine Blecheindeckung auf, wobei Neigung und Ausrichtung differieren. Grundsätzlich stellen die haustechnischen Gegebenheiten eine gute Voraussetzung für den Einsatz von thermischer Solarenergie dar. Beide Objekte beherbergen im Erdgeschoß einen gastronomischen Betrieb, darüber befinden sich Wohnungen. Die Warmwasserbereitung erfolgt zentral, im Objekt Herzog-Friedrich-Straße befindet sich die Haustechnikanlage zudem im Dachgeschoß, was kurze Leitungswege mit geringen Leitungsverlusten von der Solaranlage zum Speicher bedeutet. Die Problematik liegt in der Lage der Dächer. Besonders kritisch aus Sicht der Behörden ist beim Objekt Herzog-Friedrich-Straße die direkte Einsicht der gesamten Dachfläche vom Stadtturm aus. Die Dachfläche weist nach Süden, hat aber nur eine Neigung von 8°, was aber trotzdem eine Integration der Solaranlage in die Dachfläche technisch nicht ausschließt. Das zweite Objekt in der Riesengasse weist ein Grabendach auf, deren nach Osten orientierte Dachfläche vom Stadtturm aus nicht einsehbar ist. Leider konnten beide Projekte nicht realisiert werden. Beim Objekt Herzog-Friedrich-Straße wurde von Behördenseite nach gemeinsamen Gesprächen ein solcher Eingriff in die einsichtbare Dachfläche eindeutig ausgeschossen. Solaranlage in Schutzzonen Seite 20 Beim Objekt Riesengasse musste nach genauerer Betrachtung, Erhebungen und Berechnung eine Realisierung aus technisch, wirtschaftlichen Gründen ausgeschlossen werden. Die technischen Berechnungen und Überlegungen zu den Umsetzungsbeispielen wurden von der Projektpartnerin Frau Mag. Brigitte Tassenbacher durchgeführt. Objekt Herzog Friedrich Straße 16, 6020 Innsbruck – Café Katzung Das Gebäude liegt in der Kernzone der Innsbrucker Altstadt und wird überwiegend als CafeKonditorei mit zusätzlichen Veranstaltungsräumlichkeiten genutzt. Teile des Gebäudes unterliegen einer Wohnnutzung. Der Wunsch der Besitzerfamilie, die dem Denkmalschutz grundsätzlich sehr positiv gegenübersteht und eine konstruktive Zusammenarbeit mit dem Denkmalamt sucht, ist ein möglichst energieeffizienter Betrieb des Gebäudes. Der Wunsch nach Abdeckung eines Teils des Energieverbrauchs mittels erneuerbarer Energieträger, vorzugsweise Sonnenenergie, ist sehr ausgeprägt. Die Warmwasserbereitung und die Heizung erfolgen zentral mit einer Gastherme im Dachgeschoß. Sämtliche haustechnische Einrichtungen sind an eine Gebäudeleittechnik angeschlossen. Der Warmwasserverbrauch liegt durch die gastronomische Nutzung weitgehend konstant im Jahresverlauf bei gemessenen 1,5 m³ im täglichen Durchschnitt. Die Haustechnikzentrale liegt im Dachgeschoß des Hauses. Aufgrund der mangelnden statischen Belastbarkeit der Decke in diesem Bereich wurde der Haustechnikcontainer an den Wänden des Gebäudes verankert. Hier findet sich auch genügend Raum für die Aufstellung eines Pufferspeichers und die Leitungslänge vom möglichen Anlagenstandort zur Anbindung an das Warmwasser- und Wärmeverteilsystem wäre ideal kurz. Solaranlage in Schutzzonen Seite 21 Das zur Anlagensituierung in Frage kommende Gebäudedach ist unbeschattet und südorientiert (Azimut -10°). Die geografische Beschattungssituation und die täglich zu erwartenden Sonnenstunden am Anlagenstandort sind für eine solare Nutzung ideal und werden durch den Auszug aus dem Tiroler Raumordnungsinformationssystem (TIRIS) in den nachfolgenden Abbildungen dokumentiert. Solaranlage in Schutzzonen Seite 22 Auch die Dachneigung und die Eindeckung des Daches sind für eine dachintegierte Kollektorlösung ebenfalls nicht von Nachteil. Aus rein energietechnischer Sicht stehen sowohl von der Bedarfsseite (konstant hoher Warmwasserverbrauch und gegebenenfalls Einbindung in das Heizungssystem) als auch aus haustechnischer Sicht keine Argumente entgegen. Auch aus unternehmerischer Sicht ist bei bedarfsgerechter Dimensionierung der Anlage unter Nutzung der Fördermöglichkeit eine Anlage in der Größenordnung von bis zu 50 m² bis max. 80 m² Kollektorfläche durchaus ökonomisch interessant. Solaranlage in Schutzzonen Seite 23 Aus Sicht des Denkmalschutzes ist der Dachbereich, der für die Anlagensituierung in Frage kommt, vom Stadtturm aus einsichtig und darf somit keiner wesentlichen Veränderung des Dacherscheinungsbildes unterzogen werden. Herkömmliche Flachkollektoren mit Glasabdeckung scheiden aus dieser Sicht völlig aus. Die vorgeschlagenen unsichtbaren Blechkollektoren wiederum sind aus energietechnischer Sicht für dieses Objekt nicht zielführend und bringen dem Betreiber bestenfalls marginalen Nutzen. Die mit diesen Kollektoren erzielbaren Vorlauftemperaturen sind niedrig. Die Warmwasserbereitung ist aufgrund der Hygieneanforderungen und die Heizungsverteilung aufgrund der mangelnden wärmetechnischen Sanierbarkeit des denkmalgeschützten Objekts jedoch auf wesentlich höhere Systemtemperaturen ausgelegt. Niedrige Rücklauftemperaturen sind ebenfalls haustechnisch nicht realisierbar, sodass Blechkollektoren nicht einmal als Vorheizstufe eingesetzt werden können. Zusammenfassend ist bei diesem Objekt zwar aus energietechnischen Überlegungen eine thermische Solaranlage sinnvoll und mit vernünftigem Kosten-Nutzen Aufwand realisierbar, Solaranlage in Schutzzonen Seite 24 die Anforderungen des Denkmalschutzes sind mit den Anforderungen der Hautechnik für dieses Objekt allerdings derzeit nicht vereinbar. Objekt Riesengasse 11, 6020 Innsbruck - Restaurant Dengg Das Gebäude liegt in der Innsbrucker Altstadt und wird im Erdgeschoß als gehobenes CafeRestaurant gewerblich genutzt. Die übrigen Geschoße sind Wohnungen. Die hier angedachte Solaranlage soll ausschließlich der Versorgung des Lokals mit Warmwasser und eventueller Heizungseinbindung dienen. Die Warmwasserbereitung und die Heizung erfolgen durch einen Heizkessel mit Boiler im Keller. Zur Vorerwärmung des Warmwassers wurden ursprünglich auch eine Luftwärmepumpe sowie eine Abwärmerückgewinnung aus Kühlaggregaten eingesetzt. Die mit 1.1.2007 in Kraft getretene Hygienenorm für Warmwasserbereitungsanlagen B 5019 erlaubt diese Betriebsweise allerdings nicht mehr. Der Warmwasserverbrauch liegt übers Jahr konstant bei ca. 2 m³ täglich (geschätzt). Solaranlage in Schutzzonen Seite 25 Der angedachte Aufstellungsort für die Solaranlage ist das Dach des Gebäudes, das als Grabendach in Nord-Südorientierung ausgebildet ist. Diese Dachform und die sonstigen Dachstrukturen (Ausstieg, Kamine) sind für eine Dachintegration der Kollektoren aufgrund der Orientierung und (Eigen-)verschattung nicht ideal. Darüber hinaus ist im gegenständlichen Fall die Leitungsführung vom Dach zur Heizungszentrale sehr schwierig. Die Einbringmöglichkeiten für einen Pufferspeicher ausreichender Größe sind nicht gegeben und auch eine Vorortschweißung eines Ein- oder Mehrspeichersystems scheitert an mangelnden Aufstellungsmöglichkeiten. Im Keller ist kein Freiraum vorhanden und im Dachgeschoß kommt abgesehen vom Fehlen ungenutzten Räumlichkeiten auch noch die statische Einschränkung der Deckenkonstruktion zum Tragen. Aus Sicht des Denkmalschutzes wäre beim Objekt Riesengasse 11 eine dachintegrierte thermische Solaranlage vorstellbar. Die Dachlandschaft ist nicht einsichtig und könnte daher unter Umständen mit dachintegierten Flachkollektoren bestückt werden. Die geometrische Anordnung und die Struktur der Glaseindeckung der Kollektoren wären allerdings noch Diskussionsgegenstand. Solaranlage in Schutzzonen Seite 26 Im Gegensatz zum ersten Beispiel stehen die Anforderungen des Denkmalschutzes bei diesem Objekt in keinem Widerspruch zur Installation einer Solaranlage. Die verbleibenden Diskussionspunkte sind mit vorhandenen Technologien (entspiegelte Verglasung, Glasstrukturen, Farbgebung bzw. u.U. Dekorbedruckung) lösbar. Auch die Nutzung und die Wärmebedarfsstruktur des Gebäudes legt eine Nutzung der thermischen Solarenergie nahe. Die Orientierung und die Beschattungssituation der Dachflächen sind dabei zwar nicht ideal, stellen aber keine Ausschlusskriterien für die Solaranlage dar. Die räumliche Situation und äußerst schwierige Einbindung in die bestehende Haustechnik in Kombination mit den anderen bereits genannten Argumenten machen eine Solaranlage für dieses Objekt hingegen nicht sinnvoll und aus Kosten-Nutzen Überlegungen auch energetisch uninteressant. Solaranlage in Schutzzonen Seite 27 8 Zusammenfassung und Ausblick auf weiterführende Projekte Das Projekt „Solaranlagen in Schutzzonen“ hat gezeigt, wie vielfältig die Herangehensweise beim Einsatz von Solarenergie im historischen Gebäudebestand ist. Neben dem Wunsch, Besitzern von schützenswerten Objekten eine Möglichkeit der alternativen, nachhaltigen Energiegewinnung zu ermöglichen, steht der Anspruch von Vertretern von Ortsbild- und Denkmalschutz, diese Eingriffe an der historischen Substanz nur als nicht wahrnehmbare Elemente zuzulassen. Jedoch hat sich gezeigt, dass gänzlich versteckte Lösungen aus wirtschaftlicher Sicht wiederum nicht rentabel eingesetzt werden können. Auch Ideen, die Kollektoren in ihrer Erscheinung an die Struktur bestehender Dächer anzupassen, stießen einerseits auf technische Hindernisse, wurden aber auch aus ästhetischer Sicht als zu anbiedern, störend und trotzdem nicht „gleich genug“ angesehen. Ein möglicher Weg scheint über einen neuen Gestaltungsansatz zu gehen: der Entwicklung einer eigenständigen Architektursprache, welche nicht mehr nur die bloße Aneinanderreihung von Modulen vorsieht, sondern eigenständige immer wieder individuell an die Gegebenheiten angepasste Lösungen entwickelt. Für diese Lösungen können Forschungsprojekte mit farbigen Solargläsern und farbigen unverglasten Solarkollektoren behilflich sein. Die Projekte sind noch in der Entwicklungsphase, eine Marktreife ist noch ausständig. Auch wenn eine Umsetzung mit den vorgesehenen Objekten im Projektzeitraum nicht realisiert werden konnten, so haben sich aus der Gruppe der „Innsbrucker Altstadtkaufleute“ einige Hauseigentümer zusammengeschlossen, welche die Idee der Solarnutzung im historischen Altstadtkern trotz widriger Voraussetzungen durch strengste Denkmalschutzauflagen nicht aufgeben wollen. Energie Tirol steht diesem Prozess als Vermittler und technische Berater sowohl für die Behörden als auch für die Eigentümer zur Verfügung. Zudem konnten Kontakte zu einer Firma im Bereich Laserscan aufgenommen werden, welche eine Karte der Innsbrucker Innenstadt mit allen für den Solareinsatz geeigneten und zudem vom öffentlich zugänglichen Stadtturm aus uneinsichtigen Dachflächen ausweisen kann. Eine solche Karte würde die Potenziale des historischen Kerns von Innsbruck Solaranlage in Schutzzonen Seite 28 aufzeigen. Die individuelle Abstimmung mit den betreuten Behörden wäre unabhängig davon in jedem Fall vorzunehmen. Grundsätzlich wird sich der öffentliche Druck nach Einsatz erneuerbarer Energien in Form von Solarenergie auch in Bereichen mit schützenswerter Gebäudesubstanz erhöhen, sodass eine Auseinandersetzung mit der Thematik nicht ausbleiben wird. Darüber hinaus wurde vereinbart, dass künftig Energie Tirol als technischer Partner für Schutzzonen und das Denkmalamt in Fällen, wo eine Solaranlage angedacht ist, hinzugezogen wird. Das Modell funktioniert wie oben beschrieben in der Gemeinde Obertilliach sehr gut und soll in dieser Weise auf andere Gemeinden umgelegt werden. Energie Tirol hat neben der technischen Beratung auch eine vermittelnde Funktion inne, indem Erwartungen von Bauherren mit fachlichen Grundlagen argumentativ begegnet werden kann. Aber auch als Vermittler zu neuen planerischen Ansätzen. Des Weiteren konnte das Projektteam erfolgreich bei der Novellierung der Tiroler Bauordnung hinsichtlich Anzeigepflicht für nicht gebäudeintegrierte Solaranlagen mitarbeiten. Es ist gelungen, eine gesetzliche Regelung einzuführen, die die freie Anbringung von Solarkollektoren am Gebäude einzudämmen helfen soll. In wie weit die gesetzliche Regelung Wirkung zeigt, wird sich an künftigen Anlagen zeigen. Um die theoretischen Überlegungen und Berechnungen, die die Grundlage des Projekts bilden, einem möglichst großen Bauherrenkreis zugänglich zu machen, wurde die Thematik in der groß angelegten Informationsoffensive „Sanieren bringt´s“ in Kooperation mit dem Land Tirol aufgenommen. Im Zuge von Informationsveranstaltungen und in einer neu gestalteten Broschüre „Ja zu Solar!“ wurden die Informationen publikumsfreundlich und leicht verständlich aufgearbeitet. Die Broschüre liegt in allen Tiroler Gemeinden für Interessierte auf. Zudem wird angedacht, für den nächsten Tiroler Sanierungspreis eine eigene Kategorie für die schönste Solaranlage zu schaffen, um vorbildhafte Umsetzungen auch entsprechend öffentlichkeitswirksam publik zu machen und zu würdigen. Um die praktische Umsetzung dieser Grundlagen auch auf professioneller Ebene voran zu treiben, wurden spezielle Schulungen für Installateure und Solarplanern durchgeführt und sind weiterhin fixe Bestandteile des Fortbildungsprogramms von Energie Tirol. Solaranlage in Schutzzonen Seite 29 9 Anhang Informationsfalter „Ja zu Solar!“ Ertragsberechnungen Präsentation Sitzung mit Vertretern des Sachverständigenbeirats Stellungnahme Novelle Tiroler Bauordnung – Solar Präsentation Bauherren-Infoabenden im Rahmen von „Sanieren bringt´s“ Präsentation im Rahmen der Professionistenausbildung Objekterhebung untersuchter Umsetzungsbeispiele Solaranlage in Schutzzonen Seite 30 Informationsfalter „Ja zu Solar!“ Solaranlage in Schutzzonen Seite 31 Ja zu Solar! Die Wärme der Sonne nutzen! Sonnenenergie ist kostenlos, unbegrenzt und klimafreundlich. Ja zu Solar! Sonnenland Tirol Die Sonne schenkt uns in Tirol mehr als 1.900 Sonnenstunden jährlich – wir müssen ihre Wärme nur nutzen! Sonnenenergie eignet sich besonders gut zur Warmwasserbereitung und zur Raumheizung. Die Vorteile liegen klar auf der Hand: Sonnenenergie macht uns unabhängig, weil sie unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung steht. Sie ist klimafreundlich und trägt zur Verbesserung unserer Luft bei! Starke Argumente sprechen für »Ja zu Solar!« Sonnenenergie schaut gut aus ! Kein moderner Neubau verzichtet auf Sonnenenergie, aber auch in der Sanierung liegen Solaranlagen voll im Trend. Gerade wenn eine Dachsanierung oder eine Heizungserneuerung ansteht, ist die Gelegenheit besonders günstig. Ein großer Vorteil, den Solaranlagen bieten: Im Sommer kann die Heizanlage abgeschaltet werden. Sonnenenergie ist kostenlos und unbegrenzt ! Sonnenenergie steht uns kostenlos und im Überfluss zur Verfügung – und sie macht uns unabhängig von fremden Energiemärkten. Die laufenden Wartungs- und Betriebskosten sind gering. Die Lebensdauer einer Solaranlage liegt bei etwa 25 Jahren. Sonnenenergie ist sauber und komfortabel ! Solaranlagen sind ein wichtiger Beitrag zur Verbesserung der Luftsituation in Tirol, denn der erneuerbare Energieträger Sonne verursacht keine Schadstoffbelastung. Solaranlagen bieten außerdem den gewünschten Komfort. Warmwasser von der Sonne Eine richtig ausgelegte Solaranlage zur Warmwasserbereitung liefert in Tirol über das Jahr gerechnet etwa 70 Prozent der benötigten Energie, die meiste davon von März bis Oktober. Die erforderliche Restwärme im Winter wird entweder durch das bestehende Heizsystem oder unabhängig davon durch eine Elektroheizpatrone abgedeckt. Die Ertragsminderung von Solaranlagen auf im Winter verschatteten Gebäuden ist minimal. Die richtige Größe Die folgenden Richtwerte gelten für die Planung einer Anlage zur Warmwasserbereitung. Um Geld zu sparen, sollten Solaranlagen unbedingt richtig dimensioniert werden. Solaranlagen: Kollektorfläche und Wasserspeicher Personen im Haushalt Kollektorfläche [m 2] Speichervolumen [Liter] Heizöleinsparung [Liter] 1-2 2-4 4-6 4 4-8 8 - 12 250 400 600 bis zu 190 bis zu 365 bis zu 540 Die Größe der Anlage richtet sich nach der Anzahl der im Haushalt lebenden Personen. Pro Person wird bei Flachkollektoren von etwa 1,5 m2 bis 2 m2 Kollektorfläche ausgegangen (bei Vakuumkollektoren von 1 m2 bis 1,2 m2). Der Wasserspeicher sollte auf den Verbrauch von zwei Tagen ausgelegt sein. Bei einem Warmwasserverbrauch von 40 bis 60 Liter pro Person und Tag rechnet man für die Speicherauslegung mit 50 bis 75 Liter pro m2 Kollektorfläche. Mit einem Vorschaltgerät können zusätzlich Waschmaschine und Geschirrspüler kostengünstig und umweltfreundlich mit Warmwasser versorgt werden. Einbindung ins Heizsystem Bei Solaranlagen zur Warmwasserbereitung, die über die Heizungsanlage nachgeheizt werden, empfiehlt sich eine Einbindung in das Heizsystem. So kann überschüssige Energie, die nicht für die Warmwasserbereitung gebraucht wird, der Heizung zugeführt werden und bleibt nicht ungenützt. Warmwasser: Neigung, Ausrichtung und Solarertrag Zwei Faktoren wirken sich auf den Ertrag einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung aus: die Ausrichtung sowie die Neigung der Anlage. Allerdings besteht ein erheblicher Spielraum, der nur mit minimalen Ertragsverlusten verbunden ist. Quelle: klima:aktiv solarwärme (bearbeitet) Eine Südausrichtung mit 45° Neigung bringt die meisten Erträge am Kollektor. Die folgenden zwei Tabellen zeigen, dass sich leichte Ausrichtungsabweichungen oder ein geringerer Neigungswinkel kaum auf den Ertrag auswirken. Ausrichtung und Ertrag 8 m Solaranlage zur Warmwasserbereitung mit 400 Liter Boiler für 4 Personen 2 Ausrichtung Neigungswinkel Einsparung [Liter Heizöl/a] Süden Südwest Südost 20° 20° 20° bis zu 345 bis zu 330 bis zu 325 Ausrichtung Neigungswinkel Einsparung [Liter Heizöl/a] Süden Süden Süden 45° 30° 20° bis zu 365 bis zu 360 bis zu 345 Neigung und Ertrag 8 m 2 Solaranlage zur Warmwasserbereitung mit 400 Liter Boiler für 4 Personen So liegt bei einer nach Südwest ausgerichteten 8 m2-Anlage bei einer Dachintegration (Neigung 20°) die Ertragsminderung im Vergleich zu einer aufgeständerten, nach Süden ausgerichteten Anlage (45°) nur bei rund 9 Prozent. Der Vorteil: Die Anlage ist ansprechend in das Gebäude eingepasst und auch die Investitionskosten sind geringer. Aufständerungen vermeiden Aufwändige Aufständerungen der Kollektoren bringen bei Anlagen zur Warmwasserbereitung nur geringfügig höhere Erträge. Die zusätzlichen Investitionskosten stehen oft in keinem Verhältnis zum erbrachten Gewinn. Bei Solaranlagen zur Raumheizung stellt die Integration der Kollektoren in Fassade oder Balkon eine gute Alternative dar. Quelle: Austria Solar/TiSUN Heizen mit der Sonne Der effiziente Einsatz von Solaranlagen zur Raumheizung hängt wesentlich von der Dämmqualität des Gebäudes ab. Nur bei sehr gut gedämmten Gebäuden (Energieausweiskategorie A++, A+, A und B) ist eine entsprechende Deckung des Heizbedarfs durch die Solaranlage gegeben. Bei schlecht gedämmten Gebäuden ist eine Investition in Dämmmaßnahmen, wie beispielsweise die Dämmung der obersten Geschoßdecke, wesentlich kostengünstiger als die Investition in eine teilsolare Raumheizung. Einbindung der Solaranlage in das Heizsystem Besonderes Augenmerk ist auf die Einbindung der Solaranlage in das Heizsystem zu legen. Dabei sollte ein möglichst einfaches Anlagenschema gewählt werden. Fehler im Betrieb der Anlage können so besser vermieden werden. Für die richtige Auslegung der Anlage stehen entsprechende Berechnungsprogramme zur Verfügung. Raumheizung: Neigung, Ausrichtung und Solarertrag Anders als bei Anlagen zur Warmwasserbereitung stellt sich die Situation hinsichtlich Neigung und Ertrag bei Solaranlagen zur Heizungsunterstützung dar. Die größten Erträge werden hier nach Süden mit einem Neigungswinkel zwischen 45 und 70° erzielt. Abweichungen von der Südausrichtung nach Südwest bzw. Südost verursachen lediglich eine Minderung des Deckungsgrades um rund 10 Prozent. Fassadenintegration sinnvoll Die meisten Tiroler Dächer verfügen über eine Dachneigung von maximal 30°, sind also für eine Dachintegration für Solaranlagen zur Raumheizung nur bedingt geeignet. Alternativen mit geringen Ertragseinbußen stellt die Integration der Kollektoren in Fassade oder Balkon dar. Eine gute Fassadenintegration kann eine optische und architektonische Aufwertung des Gebäudes bringen. Auf ansprechenden Einbau achten Im Sonnenland Tirol bietet neue Solaranlagentechnik eine ertragreiche Nutzung von Sonnenwärme für Warmwasser und Heizung. Bei der Planung sollte allerdings nicht ausschließlich auf den Ertrag, sondern auf einen ansprechenden Einbau geachtet werden. Neuregelung in Technischen Bauvorschriften In den Technischen Bauvorschriften ist deswegen für jene Anlagen eine Bauanzeige bei der Gemeinde vorgesehen, die nicht in das Dach oder in die Fassade integriert sind bzw. einen Parallelabstand von mehr als 30 cm zu Dach oder Wand aufweisen. Die Neuregelung wurde getroffen, weil die Ertragsminderung, die durch einen integrierten Einbau von Solaranlagen verursacht wird, sehr gering ist. Technische Bauvorschriften § 20 Absatz 3 lit. e: Ausnahme für anzeigepflichtige Bauvorhaben: »… die Anbringung von Solaranlagen bis zu einer Fläche von 20 m2 an baulichen Anlagen, sofern sie in die Dachfläche oder Wandfläche integriert sind oder der Parallelabstand der Solaranlage zur Dach- bzw. Wandhaut an keinem Punkt der Außenfläche der Solaranlage 30 cm übersteigt.« Solaranlagen und Ortsbildschutz Für Solaranlagen an einem Gebäude in einer Ortsbildschutzzone oder unter Denkmalschutz gelten besondere Vorschriften. Ob und in welcher Form eine Solaranlage möglich ist, muss in jedem Fall einzeln geprüft und von der zuständigen Behörde (Stadtmagistrat, Gemeinde, Bundesdenkmalamt) entschieden werden. Austria Solar Gütesiegel Wird auf eine gute Qualität der Anlage geachtet, ist ein über 20 Jahre einwandfreier Betrieb möglich. Voraussetzungen dafür sind eine sehr hohe Qualität der Anlagenteile, eine optimale Planung und eine fehlerfreie Installation. Seit 2003 bietet der Verband Austria Solar das Austria Solar Gütesiegel an. Solaranlagen, die das Gütesiegel tragen, garantieren höchsten technischen Standard. Zertifizierte Solarwärme-Installateure Neben der hohen Qualität der Solaranlage ist der fachgerechte Einbau von großer Bedeutung. Über eine fachlich kompetente Ausbildung verfügen die Zertifizierten Solarwärme-Installateure. Informieren Sie sich bei Energie Tirol oder unter www.solarwaerme.at welcher Fachbetrieb eine Zertifizierung besitzt. Förderungen Bis zu 4.200 Euro Landesförderung für Private Private Haushalte erhalten im Rahmen der Wohnbauförderung Fördermittel für die Errichtung von Solaranlagen. Anlagen zur Warmwasserbereitung werden bis zu 10 m2, Anlagen zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung bis zu 20 m2 gefördert. Sowohl im Neubau als auch in der Sanierung wird ein Förderbetrag von bis zu 210 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche gewährt. Der maximale Förderbetrag liegt für Anlagen zur Warmwasserbereitung bei 2.100 Euro, für Anlagen zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung bei maximal 4.200 Euro. Die Förderung ist einkommensunabhängig. www.tirol.gv.at/wohnbaufoerderung www.energie-tirol.at Gemeinden fördern zusätzlich 124 Tiroler Gemeinden fördern Privathaushalte zusätzlich. Erkundigen Sie sich bei Ihrer Gemeinde oder unter www.energie-tirol.at Bis zu 40 Prozent Förderung für Unternehmen Bis zu 40 Prozent nicht rückzahlbaren Direktzuschuss gewähren Bund und Land Gewerbebetrieben für die Errichtung von Solaranlagen zur Warmwasserbereitung, zur teilsolaren Raumheizung sowie für Kühlzwecke. Maximal 30 Prozent der umweltrelevanten Investitionskosten sieht die Umweltförderung des Bundes vor. Das Land Tirol gewährt im Rahmen der Tiroler Förderung von Energiesparmaßnahmen bis zu maximal 10 Prozent der förderbaren Investitionskosten. Setzt ein Betrieb zwei förderwürdige Energiesparmaßnahmen gleichzeitig, gibt es vom Bund einen zusätzlichen »Kombinationszuschlag« von 5 Prozent. Förderwürdig ist beispielsweise die Investition in eine Solaranlage kombiniert mit Wärmedämmmaßnahmen. Die Förderansuchen müssen unbedingt vor Baubeginn eingebracht werden ! www.public-consulting.at www.tirol.gv.at/wirtschaftsfoerderung Erkundigen Sie sich über die Förderbestimmungen bereits in der Planungsphase. Stand: Mai 2009 »Ja zu Solar!« – Ihr Beitrag zur Verbesserung der Luftsituation in Tirol ! Auskünfte und Beratung Solarberatung: Was muss ich bei der Planung meiner Solaranlage beachten? Energie Tirol bietet eine unabhängige und firmenneutrale Beratung. Förderberatung: Wie fördert meine Gemeinde bzw. das Land Tirol den Bau einer Solaranlage? Auskunft erhalten Sie bei der Wohnbauförderungsstelle des Landes oder bei Energie Tirol. Sonnenstunden Tirol: Wie viel Sonne fällt auf meinen Bauplatz? Mit der Solarkartierung bietet das Land einen interessanten Service für alle Bauherren an: www.tirol.gv.at/tiris Weitere Informationen: Österreichweite Info-Hotline solarwärme: (03112) 588612 www.solarwaerme.at | www.austriasolar.at Energie Tirol Beratung – Forschung – Förderung Südtiroler Platz 4, 6020 Innsbruck Tel. (0512) 589913, Fax DW 30 [email protected] www.energie-tirol.at Impressum: Medieninhaber, Herausgeber: Energie Tirol, Südtiroler Platz 4, 6020 Innsbruck | Für den Inhalt verantwortlich: DI Bruno Oberhuber, Energie Tirol | Beratung: CONTEXT, Medien- und Öffentlichkeitsarbeit, Hall in Tirol | Titelfoto: SIKO SOLAR | Layout: Christian Waha + Elke Puchleitner, Innsbruck | Druck: Druckerei Aschenbrenner, Kufstein Ertragsberechnungen Solaranlage in Schutzzonen Seite 40 Solaranlagen in Schutzzonen 1 SOLARANLAGEN IN SCHUTZZONEN Optische Integration von Solaranlagen zum Schutz des Erscheinungs- und Ortsbildes ERGEBNISSE DER ANLAGENSIMULATIONEN Autorin Dipl.-Ing. Irene Bergmann AEE – Institut für Nachhaltige Technologien Gleisdorf, Dezember 2008 AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 1 Solaranlagen in Schutzzonen 2 Auftraggeber Bundesministerium für LandUmwelt und Wasserwirtschaft Stubenbastei 5 1010 Wien und Forstwirtschaft, Voller Titel des Projektes: Solaranlagen in Schutzzonen – optische Integration von Solaranlagen zum Schutz des Erscheinungs- und Ortsbildes Auftragnehmer: Energie Tirol Beratung, Forschung, Förderung DI Alexandra Ortler Südtiroler Platz 4, 6020 Innsbruck, Österreich E-Mail: [email protected] www.energie-tirol.at Subauftragnehmer für den Projektteil „Anlagensimulationen“: AEE - Institut für Nachhaltige Technologien A-8200 Gleisdorf, Feldgasse 19 Tel.: +43- 3112 5886 –17 Fax: +43- 3112 5886 –18 E-Mail: [email protected] AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 2 Solaranlagen in Schutzzonen 3 Inhalt 1 2 Einleitung............................................................................................................................ 4 Solaranlage für Warmwasserbereitung............................................................................... 5 2.1 Referenzanlage, Solaranlage für Warmwasserbereitung ................ 5 2.2 Ergebnisse der Anlagensimulation, Solaranlage für Warmwasserbereitung ................................................................................. 6 3 Solare Kombianlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung................................. 11 3.1 Referenzanlage, Solare Kombianlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung ...................................................................................... 11 3.2 Ergebnisse für eine solare Kombianlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung ...................................................................................... 12 AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 3 Solaranlagen in Schutzzonen 4 1 Einleitung Bei der Planung und Installation von thermische Solaranlagen in Tirol steht man oft vor der Problem, dass die Giebel der Häuser nach Süden weisen und daher die Dachflächen nach Osten bzw. Westen ausgerichtet sind. Dazu kommt noch, dass die Dächer häufig einen Neigungswinkel von nur 30° aufweisen. Diese Randbedingungen kommen der Installation von thermische Solaranlagen nicht entgegen. Daher werden oft Lösungen gefunden, bei denen die thermischen Sonnenkollektoren mit einer Konstruktion aufgeständert werden, die sowohl die Neigung als auch den Azimut korrigieren. Diese Lösung mag zwar dem solaren Ertrag der Anlage entgegenkommen, nicht aber dem optischen Erscheinungsbild des Hauses. Es wurden daher Simulationen durchgeführt, um beurteilen zu können, in welchem Ausmaß eine Integration der thermischen Sonnenkollektoren in das Dach bzw. in die Fassade den solaren Ertrag bzw. den solaren Deckungsgrad der Anlagen beeinflusst. Eine Referenzanlage für die Warmwasserbereitung und eine Referenzanlage für die kombinierte Warmwasserbereitung und Raumheizung wurden bei verschiedenen Neigungswinkeln und Ausrichtungen simuliert. Die Definition der Referenzanlagen erfolgte in Abstimmung mit den Vorgaben der „Energie Tirol“. Als Ergebnis werden der solare Ertrag, der spezifische Ertrag und der solar Deckungsgrad der Anlagen in Abhängigkeit der Neigung und des Azimuts tabellarisch und in Diagrammform dargestellt. AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 4 Solaranlagen in Schutzzonen 5 2 Solaranlage für Warmwasserbereitung 2.1 Referenzanlage, Solaranlage für Warmwasserbereitung Eine thermische Solaranlage für Warmwasserbereitung wurde mit 8 m² StandardFlachkollektor und einem 400 Liter-Warmwasserspeicher definiert (Tabelle 1). Die Referenzanlage wurde mit optimaler Ausrichtung (Süden) und Kollektorneigung (45°) berechnet. Die Variantenberechnungen wurden mit den Orientierungen Osten, Süd-Osten, Süd-Westen und Westen durchgeführt (Tabelle 2). Weiters wurde bei jeder Himmelsrichtung die Neigung des Kollektoren nach 20°, 30° und 90° variiert. Bei der Neigung von 30° wurde zum Vergleich auch ein Kollektor mit roter Absorberbeschichtung simuliert. Ein Kollektor mit roter Absorberschichtung kann dort eingesetzt werden, wo ein schwarzer Kollektor das Ortsbild unzulässig verändert. Eine Horizontverschattung von 10° wurde laut Vorgabe von „Energie Tirol“ angenommen, dadurch wird die Abschattung durch die Berge berücksichtigt. Die Definition der Referenzanlage für Warmwasserbereitung erfolgte in Abstimmung mit den Vorgaben der „Energie Tirol“. Tabelle 1: Randbedingungen für TSol-Simulation, Solaranlage für Warmwasserbereitung, Referenzanlage Referenzanlage (RA) Kollektorfläche Kollektor Speichergröße Warmwasserverbrauch Neigung Ausrichtung (Azimut) Horizontverschattung Klimadaten [m²] [Liter] [Liter/Tag] [°] [°] - 8 Standard-Flachkollektor 400 160 45 Süden 10 Innsbruck (Quelle: Meteonorm) Tabelle 2: Randbedingungen für TSol-Simulation, Solaranlage für Warmwasserbereitung, Variantenuntersuchungen Variantenuntersuchungen Ausrichtung Neigung (Azimut) [°] Westen 20 Süd-Westen 20 Süden 20 Süd-Ost 20 Ost 20 Neigung Neigung Neigung Neigung [°] 30 30 30 30 30 [°] 30, rot 30, rot 30, rot 30, rot 30, rot [°] 45 45 45 (=RA) 45 45 [°] 90 90 90 90 90 AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 5 Solaranlagen in Schutzzonen 6 2.2 Ergebnisse der Anlagensimulation, Solaranlage für Warmwasserbereitung Die südausgerichtete Referenzanlage für Warmwasserbereitung mit 45° Neigung erzielt einen solaren Deckungsgrad von 72% und erreicht einen spezifischen Ertrag von etwa 300 kWh/m² pro Jahr (Tabelle 3). Abbildung 1 bis Abbildung 3 zeigen die ermittelten Ergebnisse der Anlagensimulation. Tabelle 3: Ergebnisse der Anlagensimulation, Solaranlage für Warmwasserbereitung Azimut Neigung Deckung Spezifischer Ertrag Ertrag [%] [kWh/m²a] [kWh/a] 20° 54,9 219,2 1750 West 30° 54,5 217,7 1740 West 30° rot 50,1 197,81 1580 West 45° 53 211,1 1690 West 90° 38,7 148,9 1190 West Azimut Neigung Deckung Spezifischer Ertrag Ertrag [%] [kWh/m²a] [kWh/a] 20° 63,4 257,7 2060 Süd-West 30° 66,4 271,2 2170 Süd-West 30° rot 61,7 248,74 1990 Süd-West Süd-West 45° 67,8 277,8 2220 90° 53,3 209,5 1680 Süd-West Azimut Neigung Deckung Spezifischer Ertrag Ertrag [%] [kWh/m²a] [kWh/a] 20° 65,8 269,4 2160 Süd 30° 69,5 286,2 2290 Süd 30° rot 64,8 262,86 2100 Süd Süd (RA) 45° 72 297 2380 Süd Azimut 90° Neigung Süd-Ost Süd-Ost Süd-Ost Süd-Ost Süd-Ost Azimut 20° 30° 30° rot 45° 90° Neigung 55,3 Deckung [%] 62,2 64,4 59,9 65,6 49,2 Deckung [%] 53,1 52,1 47,5 49,7 33,4 217,7 Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 252 262 240,42 267 191,8 Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 211 206,6 186,53 195,7 127,6 1740 Ertrag [kWh/a] 2020 2100 1920 2140 1530 Ertrag [kWh/a] 1690 1650 1490 1570 1020 Ost Ost Ost Ost Ost 20° 30° 30° rot 45° 90° RA...Referenzanlage AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 6 Solaranlagen in Schutzzonen 7 Wenn eine Anlage mit gleicher Kollektorfläche in der Fassade errichtet wird, ist mit Ertragseinbußen von rund 30% zu rechnen. Wenn die selbe Anlage mit 30° Neigung errichtet wird, betragen die Ertragseinbußen lediglich 4%. Wird bei 30° Neigung ein Kollektor mit rotem Absorber eingesetzt, betragen die Ertragseinbußen 11%. Tabelle 4 zeigt die Einbußen des solaren Ertrags von solaren Warmwasserbereitungsanlagen bei Abweichung von südlicher Orientierung und 45° Neigung. Es ist zu erkennen, dass bei Anlagen mit 30° Neigung bei Orientierung nach Osten oder Westen die jährlichen Ertragseinbußen im Vergleich zur Referenzanlage bei 30% liegen. Liegen die Ertragseinbußen bei fassadenintegrierten Anlagen mit südlicher Orientierung ebenfalls bei etwa 30%, so betragen sie bei Orientierung nach Osten oder Westen zwischen 50 und 60%. Bei Ersatz des Kollektors durch einen roten Kollektor bei 30° Neigung ist zu erkennen, dass die Ertragseinbußen umso weniger ins Gewicht fallen, je stärker die Ausrichtung von Süden abweicht. Tabelle 4: Einbußen des solaren Ertrags bei Abweichung von südlicher Orientierung und 45° Neigung, Solaranlage für Warmwasserbereitung (grau hinterlegter Bereich: Minderung unter 20%) West Süd-West Süd Süd-Ost Ost Minderung des Minderung des Minderung des Minderung des Minderung des solaren solaren solaren solaren solaren Ertrags [%} Ertrags [%} Ertrags [%} Ertrags [%} Ertrags [%} Neigung 20° 26 13 9 15 29 30° 27 9 4 12 30 30°, roter Absorber 33 16 11 19 37 45° 29 6 10 34 90° 50 29 27 35 57 Bei einer Minderung des solaren Ertrages von bis zu 20% (grau hinterlegter Bereich in Tabelle 4) durch Abweichung eines Kollektorfeldes von der Referenzanlage kann durch eine Vergrößerung des Kollektorfeldes dieser Minderertrag ausgeglichen werden. Die Kosten für die Vergrößerung der Kollektorfläche sind in der gleichen Größenordnung wie die Kosten für die sonst durchgeführte Aufständerung der Kollektoren. Die genauen Kosten müssen aber von Fall zu Fall ermittelt werden. Im Bereich außerhalb des grau hinterlegten Bereichs in Tabelle 4 ist auch bei Vergrößerung der Kollektorfläche eine Ertragsminderung nicht vollständig ausgleichbar. AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 7 Solaranlagen in Schutzzonen 8 Neigung - Azimut, Spezifischer Ertrag 350 Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 300 250 200 150 20°, spez. Ertrag 30°, spez. Ertrag 45°, spez. Ertrag 90°, spez. Ertrag 100 50 0 W, [kWh/m²a] SW, [kWh/m²a] Süd, [kWh/m²a] SO, [kWh/m²a] Ost, [kWh/m²a] Neigung - Azimut, Spezifischer Ertrag 350 Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 300 250 200 150 20°, spez. Ertrag 30°, spez. Ertrag 30° rot, spez. Ertrag 45°, spez. Ertrag 90°, spez. Ertrag 100 50 0 W, [kWh/m²a] SW, [kWh/m²a] Süd, [kWh/m²a] SO, [kWh/m²a] Ost, [kWh/m²a] Abbildung 1: Spezifischer Ertrag in Abhängigkeit von Azimut und Neigung (oben) und Vergleich mit Kollektor mit rotem Absorber bei 30° Neigung (unten), Solaranlage für Warmwasserbereitung AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 8 Solaranlagen in Schutzzonen 9 Neigung - Azimut, Solarer Ertrag 2500 Solarer Ertrag [kWh/a] 2000 1500 1000 20°, solarer Ertrag 30°, solarer Ertrag 45°, solarer Ertrag 500 90°, solarer Ertrag 0 W, [kWh/a] SW, [kWh/a] Süd, [kWh/a] SO, [kWh/a] Ost, [kWh/a] Neigung - Azimut, Solarer Ertrag 2500 Solarer Ertrag [kWh/a] 2000 1500 20°, solarer Ertrag 30°, solarer Ertrag 30° rot, solarer Ertrag 45°, solarer Ertrag 90°, solarer Ertrag 1000 500 0 W, [kWh/a] SW, [kWh/a] Süd, [kWh/a] SO, [kWh/a] Ost, [kWh/a] Abbildung 2: Solarer Ertrag in Abhängigkeit von Azimut und Neigung (oben) und Vergleich mit Kollektor mit rotem Absorber bei 30° Neigung (unten), Solaranlage für Warmwasserbereitung AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 9 Solaranlagen in Schutzzonen 10 Neigung - Azimut, Solare Deckung 100 90 Solare Deckung [%] 80 70 60 50 40 20°, solare Deckung 30 30°, solare Deckung 20 45°, solare Deckung 10 90°, solare Deckung 0 W, [%] SW, [%] Süd, [%] SO, [%] Ost, [%] Neigung - Azimut, Spezifischer Ertrag 350 Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 300 250 200 150 20°, spez. Ertrag 30°, spez. Ertrag 30° rot, spez. Ertrag 45°, spez. Ertrag 90°, spez. Ertrag 100 50 0 W, [kWh/m²a] SW, [kWh/m²a] Süd, [kWh/m²a] SO, [kWh/m²a] Ost, [kWh/m²a] Abbildung 3: Solare Deckung in Abhängigkeit von Azimut und Neigung (oben) und Vergleich mit Kollektor mit rotem Absorber bei 30° Neigung (unten), Solaranlage für Warmwasserbereitung AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 10 Solaranlagen in Schutzzonen 11 3 Solare Kombianlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung 3.1 Referenzanlage, Solare Kombianlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung Eine solare Kombianlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung wurde mit 20 m² Standard-Flachkollektor und einem 1000 Liter-Speicher definiert (Tabelle 5). Die Referenzanlage wurde mit optimaler Ausrichtung (Süden) und Kollektorneigung (45°) berechnet. Die Variantenberechnungen wurden mit den Orientierungen Osten, Süd-Osten, Süd-Westen und Westen durchgeführt. Weiters wurde bei jeder Himmelsrichtung die Neigung des Kollektoren nach 20°, 30° und 90° variiert. Bei der Neigung von 30° wurde zum Vergleich ein Kollektor mit roter Absorberbeschichtung simuliert. Ein Kollektor mit roter Absorberschichtung kann dort eingesetzt werden, wo ein schwarzer Kollektor das Ortsbild unzulässig verändert. Eine Horizontverschattung von 10° wurde laut Vorgabe von „Energie Tirol“ angenommen, dadurch wird die Abschattung durch die Berge berücksichtigt. Die Definition der Referenzanlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung erfolgte in Abstimmung mit den Vorgaben der „Energie Tirol“. Tabelle 5: Randbedingungen für TSol-Simulation, Solaranlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung Referenzanlage Kollektorfläche Kollektor Speichergröße Warmwasserverbrauch Heizwärmebedarf Neigung Ausrichtung (Azimut) Horizontverschattung Klimadaten [m²] [Liter] [Liter/Tag] [kWh/(m²a)] [°] [°] - 20 Standard-Flachkollektor 1000 160 155 45 Süden 10 Innsbruck (Quelle: Meteonorm) Tabelle 6: Randbedingungen für TSol-Simulation, Solaranlage für Warmwasserbereitung, Variantenuntersuchungen Variantenuntersuchungen Ausrichtung Neigung (Azimut) [°] Westen 20 Süd-Westen 20 Süden 20 Süd-Ost 20 Ost 20 Neigung Neigung Neigung Neigung [°] 30 30 30 30 30 [°] 30, rot 30, rot 30, rot 30, rot 30, rot [°] 45 45 45 (=RA) 45 45 [°] 90 90 90 90 90 AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 11 Solaranlagen in Schutzzonen 12 3.2 Ergebnisse für eine solare Kombianlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung Die südausgerichtete Referenzanlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung mit 45° Neigung erzielt einen gesamten solaren Deckungsgrad von 15%, einen WarmwasserDeckungsgrad von 63% und einen Heizungsdeckungsgrad von 8% und erreicht einen spezifischen Ertrag von etwa 250 kWh/m² pro Jahr (Tabelle 7). Abbildung 4 bis Abbildung 8 zeigen die ermittelten Simulationsergebnisse. Tabelle 7: Ergebnisse der Anlagensimulation, Solaranlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung WW HZ Azimut Neigung Deckung Deckung Deckung Spezifischer Ertrag Ertrag [%] [%] [%] [kWh/m²a] [kWh/a] 20° 10,1 51,3 4,1 161,6 3230 West 30° 10,1 51,7 4 161,44 3230 West 30° rot 8,9 47,6 3,3 141,57 2830 West 45° 9,7 50,8 3,7 154,9 3100 West 90° 6,2 38,5 1,77 98,84 1980 West WW HZ Deckung Deckung Azimut Neigung Deckung Spezifischer Ertrag Ertrag [%] [%] [%] [kWh/m²a] [kWh/a] 20° 12,5 58,4 5,6 200,13 4000 Süd-West 30° 13,5 60,5 6,2 213,53 4270 Süd-West 30° rot 11,9 56,5 5,2 189,6 3790 Süd-West 45° 13,8 61,2 6,7 221,8 4440 Süd-West 90° 9,6 48,2 4,1 152,87 3060 Süd-West WW HZ Azimut Neigung Deckung Deckung Deckung Spezifischer Ertrag Ertrag [%] [%] [%] [kWh/m²a] [kWh/a] 20° 13,3 60,4 6,2 213,72 4270 Süd 30° 14,5 62,3 7,2 232,25 4650 Süd 30° rot 12,8 58,7 6 205,26 4110 Süd Süd, RA 45° 15,4 62,9 8,2 247,37 4950 Süd 90° 10,5 3330 Neigung Süd-Ost Süd-Ost Süd-Ost Süd-Ost Süd-Ost 20° 30° 30° rot 45° 90° Deckung [%] 12,3 12,5 11,5 13,3 8,9 Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 196,38 207,19 183,66 213,68 142,2 Ertrag [kWh/a] 3930 4140 3670 4270 2840 Azimut Neigung 5,3 HZ Deckung [%] 5,5 5,9 5 6,4 3,7 HZ Deckung [%] 4 3,8 3,2 3,5 1,48 166,32 Azimut 46,7 WW Deckung [%] 57,6 59,5 55,6 59,8 45,6 WW Deckung [%] 49,8 49,4 45,3 48 34,8 Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 156,05 152,59 134,03 144,62 83,81 Ertrag [kWh/a] 3120 3050 2680 2890 1740 Ost Ost Ost Ost Ost 20° 30° 30° rot 45° 90° Deckung [%] 9,8 9,6 8,4 9,1 5,5 RA...Referenzanlage AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 12 Solaranlagen in Schutzzonen 13 Wenn eine Anlage mit gleicher Kollektorfläche in der Fassade errichtet wird, ist mit Ertragseinbußen von 33% zu rechnen. Wenn die selbe Anlage mit 30° Neigung errichtet, betragen die Ertragseinbußen lediglich 6%. Wird bei 30° Neigung ein Kollektor mit roter Absorberbeschichtung eingesetzt, betragen die Ertragseinbußen 17%. Tabelle 8 zeigt die Einbußen des solaren Ertrags von Anlagen zur Warmwasserbereitung und Raumheizung bei Abweichung von südlicher Orientierung und 45° Neigung. Es ist zu erkennen, dass bei Anlagen mit 30° Neigung bei Orientierung nach Osten oder Westen die jährlichen Ertragseinbußen bei etwa 35% liegen. Liegen die Ertragseinbußen bei fassadenintegrierten Anlagen mit südlicher Orientierung bei etwa 33%, so betragen sie bei Orientierung nach Osten oder Westen zwischen 60 und 66%. Bei Ersatz des Kollektors durch einen roten Kollektor bei 30° Neigung ist zu erkennen, dass die Ertragseinbußen umso weniger ins Gewicht fallen, je stärker die Ausrichtung von Süden abweicht. Tabelle 8: Einbußen des solaren Ertrags bei Abweichung von südlicher Orientierung und 45° Neigung, Solaranlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung (grau hinterlegter Bereich: Minderung unter 25%) West Süd-West Süd Süd-Ost Ost Minderung des Minderung des Minderung des Minderung des Minderung des solaren solaren solaren solaren solaren Neigung Ertrags [%} Ertrags [%} Ertrags [%} Ertrags [%} Ertrags [%} 20° 35 19 14 21 37 30° 35 14 6 16 38 30°, roter Absorber 43 23 17 26 46 45° 37 10 14 42 90° 60 38 33 43 66 Bei einer Minderung des solaren Ertrages von bis etwa 25% (grau hinterlegter Bereich in Tabelle 8) durch Abweichung eines Kollektorfeldes von der Referenzanlage kann durch eine Vergrößerung des Kollektorfeldes dieser Minderertrag ausgeglichen werden. Die Kosten für die Vergrößerung der Kollektorfläche sind in der gleichen Größenordnung wie die Kosten für die sonst durchgeführte Aufständerung der Kollektoren. Die genauen Kosten müssen aber von Fall zu Fall ermittelt werden. Im Bereich außerhalb des grau hinterlegten Bereichs in Tabelle 8 ist auch bei Vergrößerung der Kollektorfläche eine Ertragsminderung nicht vollständig ausgleichbar. AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 13 Solaranlagen in Schutzzonen 14 Neigung - Azimut, Spezifischer Ertrag Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 300 250 200 150 100 20°, spez. Ertrag 30°, spez. Ertrag 45°, spez. Ertrag 90°, spez. Ertrag 50 0 W, [kWh/m²a] SW, [kWh/m²a] Süd, [kWh/m²a] SO, [kWh/m²a] Ost, [kWh/m²a] Neigung - Azimut, Spezifischer Ertrag Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] 300 250 200 150 20°, spez. Ertrag 30°, spez. Ertrag 30° rot, spez. Ertrag 45°, spez. Ertrag 90°, spez. Ertrag 100 50 0 W, [kWh/m²a] SW, [kWh/m²a] Süd, [kWh/m²a] SO, [kWh/m²a] Ost, [kWh/m²a] Abbildung 4: Spezifischer Ertrag in Abhängigkeit von Azimut und Neigung (oben) und Vergleich mit Kollektor mit rotem Absorber bei 30° Neigung (unten), Solaranlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 14 Solaranlagen in Schutzzonen 15 Neigung - Azimut, Solarer Ertrag Solarer Ertrag [kWh/a] 6000 5000 4000 3000 20°, solarer Ertrag 30°, solarer Ertrag 45°, solarer Ertrag 90°, solarer Ertrag 2000 1000 0 W, [kWh/a] SW, [kWh/a] Süd, [kWh/a] SO, [kWh/a] Ost, [kWh/a] Neigung - Azimut, Solarer Ertrag 6000 Solarer Ertrag [kWh/a] 5000 4000 3000 20°, solarer Ertrag 30°, solarer Ertrag 30° rot, solarer Ertrag 45°, solarer Ertrag 90°, solarer Ertrag 2000 1000 0 W, [kWh/a] SW, [kWh/a] Süd, [kWh/a] SO, [kWh/a] Ost, [kWh/a] Abbildung 5: Solarer Ertrag in Abhängigkeit von Azimut und Neigung (oben) und Vergleich mit Kollektor mit rotem Absorber bei 30° Neigung (unten), Solaranlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 15 Solaranlagen in Schutzzonen 16 Neigung - Azimut, Solare Deckung gesamt 30 Solare Deckung gesamt [%] 20°, solare Deckung 30°, solare Deckung 25 45°, solare Deckung 90°, solare Deckung 20 15 10 5 0 W, [%] SW, [%] Süd, [%] SO, [%] Ost, [%] Neigung - Azimut, Solare Deckung gesamt 18 Solare Deckung gesamt [%] 16 14 12 10 8 20°, solare Deckung 30°, solare Deckung 30° rot, solare Deckung 45°, solare Deckung 90°, solare Deckung 6 4 2 0 W, [%] SW, [%] Süd, [%] SO, [%] Ost, [%] Abbildung 6: Gesamter solarer Deckungsgrad in Abhängigkeit von Azimut und Neigung (oben) und Vergleich mit Kollektor mit rotem Absorber bei 30° Neigung (unten), Solaranlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 16 Solaranlagen in Schutzzonen 17 Neigung - Azimut, Solare Deckung WW 70 Solare Deckung WW [%] 60 50 40 30 20°, solare Deckung WW 30°, solare Deckung WW 30° rot, solare Deckung WW 45°, solare Deckung WW 90°, solare Deckung WW 20 10 0 W, [%] SW, [%] Süd, [%] SO, [%] Ost, [%] Abbildung 7: Solarer Warmwasser-Deckungsgrad in Abhängigkeit von Azimut und Neigung, Vergleich mit Kollektor mit rotem Absorber bei 30° Neigung, Solaranlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung Neigung - Azimut, Solare Deckung HZ 9 8 Solare Deckung HZ [%] 7 6 5 4 3 20°, solare Deckung HZ 30°, solare Deckung HZ 30° rot, solare Deckung HZ 45°, solare Deckung HZ 90°, solare Deckung HZ 2 1 0 W, [%] SW, [%] Süd, [%] SO, [%] Ost, [%] Abbildung 8: Solarer Heizungs-Deckungsgrad in Abhängigkeit von Azimut und Neigung, Vergleich mit Kollektor mit rotem Absorber bei 30° Neigung, Solaranlage für Warmwasserbereitung und Raumheizung AEE - Institut für Nachhaltige Technologien 17 Präsentation Sitzung mit Vertretern des Sachverständigenbeirats Solaranlage in Schutzzonen Seite 58 Tagesordnung Solaranlagen in Schutzzonen Optische Integration von Solaranlagen zum Schutz des Erscheinungs- und Ortsbildes Sitzung mit Vertretern des Sachverständigenbeirats Ziel der Sitzung Vorstellung des Forschungsprojekts „Solaranlagen in Schutzzonen“ – – – – Projektinhalt P j kt i l Projektziele Ausgangssituation Vorgehensweise Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Tagesordnung „Solaranlagen in Schutzzonen“ Exkurs/Kurzinformation: Grundlagen der Solarenergienutzung Forschungsprojekt zum Thema optische Integration von Solaranlagen zum Schutz des Erscheinungs- und Ortsbildes gefördert vom Lebensministerium Projektträger P j ktt ä E Energie i Ti Tiroll Zusammenarbeit mit technischen Büros, Behörden, Solarindustrie – Funktionsweise, Einschränkungen, Einsatzgrenzen – derzeit gängige Lösungen, technischen Möglichkeiten und Produkte gesetzliche Neuregelung für Solaranlagen Diskussion anhand von umgesetzten Beispielen und derzeitiger Vorgehensweise Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Projektinhalt Projektziel „optisch akzeptable Solarenergienutzung“ Lösungen für „optisch akzeptable Solarenergienutzung“ fachlich fundierte Argumentationsgrundlage fachlich fundiertes Aufzeigen von Systemgrenzen Informationsbroschüre für Bauherren Umsetzungsbeispiele – für historische Objekte – auf alle Gebäude übertragbar Abstimmung behördlicher mit technischen V Voraussetzungen t Definition optischer Spielräume Ertragsberechnung zur Ermittlung von Ertragsminderungen und Einsatzgrenzen Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Vorgehensweise Abklärung der Ausgangssituation Erstellen von Ertragsberechnungen Abklärung der Rahmenbedingungen (behördlich) Einbinden der Hersteller (technische Details, „Feinarbeit“) Erarbeitung von Detaillösungen für den Einbau von Solaranlagen (Spenglerarbeiten) Exkurs: Grundlagen der Solarenergienutzung Solaranlagen in Schutzzonen Strahlungsangebot der Sonne Solaranlagen in Schutzzonen Arten der Solarenergienutzung thermische Solarnutzung für Warmwasser und Heizungsunterstützung < 1100 kWh/m² 1100-1200 kWh/m² 1200-1300 kWh/m² 1300-1400 kWh/m² F Fotovoltaik t lt ik zur Stromerzeugung Innsbruck rd. 1140 kWh/m²a = 114 Liter Heizöl Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Solare Einstrahlung Hinweis: winterliche Verschattung April – September: 75% Oktober – März: 25% kein Ausschließungsgrund bei WW-Solaranlagen Minderertrag nur minimal (geringes winterliches Solarangebot) Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Kollektoraufbau - Flachkollektor Kollektoraufbau - Vakuumkollektor Solaranlagen in Schutzzonen Solares System Solaranlagen in Schutzzonen Wichtige Faktoren Raumheizsystem Orientierung Kollektor Nachheizung – möglichst nach Süden – Abweichungen mit geringen Minderertrag Neigung – Warmwasser 20 – 45° Frischwassermodul Pufferspeicher – Heizungsauslegung 45 - 90° (Fassadenkollektor) Quelle klima:aktiv Solaranlagen in Schutzzonen Ertragsminderung durch Abweichung West Südwest Süd Südost Ost Neigung Ertragsminderung Ertragsminderung Ertragsminderung Ertragsminderung Ertragsminderung 20° 26 13 9 15 29 30° 27 9 4 45° 29 6 Refernzanlage 10 34 90° 50 29 27 35 12 57 30 30° 27 9 4 12 30 30° rot 33 16 11 19 37 Solaranlagen in Schutzzonen Optische Integration des Kollektors Dachintegration Fassadenintegration Sonderintegration: – Nebengebäude – Brüstung – Zäune Ertragsminderung [%] am Kollektor durch abweichende Neigung und Ausrichtung von „Idealaufstellung“ Süd, 45° Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Optische Integration des Kollektors Solares System Aufständerung bedingt Mehrkosten erhöhte Verluste durch Leitungsführung Architektur! A hit kt ! Auslegung: Warmwasserverbrauch 40 – 60 l Warmwasser / Person Auslegung Kollektorfläche Flachkollektor: 1,5 - 2 m² / Person Speicherauslegung 50 - 75 l / m² Kollektor Beispiel: 4 Personen, 8 m², 500 Liter Speicher WW-Deckung 75 % Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Solares System gesetzliche Neuregelung Sonderfall Auslegung für teilsolare Heizung: Novelle TBO zur Anzeigepflicht von Solaranlagen < 20 m² derzeit in Begutachtung sieht i ht Anzeigepflicht A i fli ht für fü nicht gebäudeintegrierte Solaranlagen vor (in Dachoder Fassadenfläche oder parallel dazu) Auslegung Kollektorfläche 0,2 bis 0,5 m² / m² WNF Gesamtdeckungsgrad (guter Dämmstandard und Niedertemperatur-Heizung) ca. 30 – 50 % Achtung Kollektorstillstand im Sommer Neigungswinkel > 75 ° erforderlich Beispiel: 150 m² Niedrigstenergiehaus, 30 m² Deckungsgrad rd. 50 % Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Tiroler Wohnbauförderung Novelle der Förderrichtlinie Inkrafttreten mit April 2009 reine Warmwasseranlagen werden mit maximal 10 m² gefördert fö d t Gas- und Ölheizungen in der Sanierung nur mehr in Kombination mit Solaranlagen gefördert Stand der Technik: - gängige Solarpraxis - alternative Systeme - neue Entwicklungen Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen gängige Solarpraxis - Indachkollektor Solaranlagen in Schutzzonen gängige Solarpraxis - Indachkollektor Solaranlagen in Schutzzonen gängige Solarpraxis - Sonderlösungen Solaranlagen in Schutzzonen gängige Solarpraxis - Indachkollektor Solaranlagen in Schutzzonen gängige Solarpraxis - Indachkollektor Solaranlagen in Schutzzonen gängige Solarpraxis - Sonderlösungen Solaranlagen in Schutzzonen alternative Systeme – „Blechabsorber“ Solaranlagen in Schutzzonen alternative Systeme – farbige Absorber Solaranlagen in Schutzzonen neue Entwicklungen – buntes Solarglas Solaranlagen in Schutzzonen alternative Systeme – „Blechabsorber“ Solaranlagen in Schutzzonen neue Entwicklungen – buntes Solarglas Solaranlagen in Schutzzonen neue Entwicklungen – farbige Absorber Solaranlagen in Schutzzonen neue Entwicklungen – Fotovoltaik Beispiele Solaranlagen in Schutzzonen Umgesetzte Beispiele Tirol Solaranlagen in Schutzzonen Umgesetzte Beispiele Tirol Solaranlagen in Schutzzonen Umgesetzte Beispiele Tirol Solaranlagen in Schutzzonen Umgesetzte Beispiele Tirol Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Umgesetzte Beispiele aus D Umgesetzte Beispiele aus D Solaranlagen in Schutzzonen Diskussion Solaranlagen in Schutzzonen Diskussion Solaranlagen in Schutzzonen Diskussion Solaranlagen in Schutzzonen Solaranlagen in Schutzzonen Stellungnahme Novelle Tiroler Bauordnung – Solar Solaranlage in Schutzzonen Seite 67 Energie Tirol Südtiroler Platz 4 | A-6020 Innsbruck Tel. 0512/589913-11 | FaxDW 30 [email protected] www.energie-tirol.at Stellungnahme zur Novelle der Tiroler Bauordnung § 20, Abs. 3 lit. e „Anzeigepflicht für nicht gebäudeintegrierte oder – parallele Solaranlagen“ T ec hn is che r H i nte rg ru nd So l ar ene rg ie 1 Au sr icht un g u nd N eig un gsw ink e l in A nh än g ig ke it de r N u t z u ng , Für eine Bewertung des Ertrags eines Solarkollektors muss grundsätzlich zwischen einer reinen Warmwasserbereitung und einer Warmwasserbereitung mit Raumheizungsunterstützung unterschieden werden. Warmwasserbereitung: Die optimale Auslegung von Warmwasser-Solaranlagen ermöglichen es rd. 70 % des benötigten Warmwassers über die Solaranlage zu bereiten. Dies nennt man den solaren Deckungsgrad. In den Sommermonaten kann das Warmwasser meist vollständig von der Solaranlage bereitet werden, womit der unwirtschaftliche Teillastbetrieb des Heizkessels in dieser Zeit vermieden werden kann. Warmwasseranlagen sind kleiner konzipiert (1,5 bis 2 m² Kollektor/Person) und bezüglich der Ausrichtung und Neigung relativ unkritisch. Da der Grossteil der Energieeinsparung im Sommer erbracht wird, ist eine Aufständerung und eine genaue Südausrichtung der Kollektoren nicht erforderlich. Bezogen auf eine Referenzanlage mit 8 m² Kollektorfläche, ideal ausgerichtet nach Süden mit einem Aufstellungswinkel von 45°, ergeben sich durch abweichende Neigungen bzw. Verdrehungen durch anders ausgerichtete Dachflächen folgende zumeist vernachlässigbare Mindererträge: Orientierung Neigung Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] Ertrag [kWh/a] Ertragsminderung in % zu Referenzanlage Referenzanlage Süd 45° 297 2.380 Südwest Südost West Ost 45° 45° 45° 45° 278 267 211 196 2.220 2.140 1.690 1.570 7% 10% 29% 34% Süd Südwest Südost West Ost 30° 30° 30° 30° 30° 286 271 262 218 207 2.290 2.170 2.100 1.740 1.650 4% 9% 12% 27% 31% Süd Südwest Südost West Ost 20° 20° 20° 20° 20° 269 258 252 219 211 2.160 2.060 2.020 1.750 1.690 9% 13% 15% 26% 29% 1 Die hierbei beschrieben Solartechnologie bezieht sich auf die thermische Solarnutzung (Warmwasserbereitung, Heizungsunterstützung). Auf die Stromerzeugung mittels Fotovoltaik sind die obigen Überlegungen aufgrund der unterschiedlichen Technologie und somit auch Voraussetzungen nicht direkt übertragbar. Seite 1 Energie Tirol Südtiroler Platz 4 | A-6020 Innsbruck Tel. 0512/589913-11 | FaxDW 30 [email protected] www.energie-tirol.at Dazu muss erläuternd erklärt werden, dass die Idealausrichtung rein auf den Kollektorertrag bezogen ist. Ganzjährig betrachtet ist bei einer Südausrichtung mit 45° Neigung der Ertrag des Kollektors, sprich die umgewandelte Sonnenenergie durch den Kollektor, am größten. Dies darf aber nicht mit dem Ertrag der Solaranlage verwechselt werden, denn hierbei spielen Faktoren wie Wärmeverluste am Kollektor oder Leitungsverluste durch vergrößerte Leitungslängen durch beispielsweise eine freie Aufstellung am Dach ebenfalls eine entscheidende Rolle. Diese Faktoren sind in der oben Darstellung nicht berücksichtigt. Bei einer Abdrehung der Kollektoren von der Südausrichtung um bis zu 45° (SW – SO) ist die daraus resultierende Ertragsminderung unabhängig vom Aufstellwinkel des Kollektors in jedem Fall vernachlässigbar. Bei einer weiteren Abdrehung nach Ost/West ist die Ertragsminderung etwas größer. Ein flacherer Neigungswinkel, wie er sich oft aus den in Tirol üblichen flachen Dachneigungen ergibt, ist dabei gegenüber einer 45° Aufstellung nicht benachteiligt, im Gegenteil die flache Neigung ergibt bei reiner Ost- oder Westausrichtung einen etwas besseren Ertrag. Gesondert betrachtet werden muss die Fassadenintegration von Solaranlagen zur reinen Warmwasserbereitung. Grundsätzlich eignet sich die steile Aufstellung der Kollektoren besser für eine Heizungsunterstützung, da hierbei die flache Sonneneinstrahlung im Winter genutzt werden kann. Orientierung Neigung Spezifischer Ertrag [kWh/m²a] Ertrag [kWh/a] Ertragsminderung in % zu Referenzanlage Süd Südwest Südost West Ost 90° 90° 90° 90° 90° 217,7 209,5 191,8 148,9 127,6 1740 1680 1530 1190 1020 27% 29% 36% 50% 57% Es wird ersichtlich, dass die senkrechte Aufstellung der Kollektoren zur Warmwasserbereitung erhöhte Ertragsminderungen verursacht. Eine reine Ost/West-Ausrichtung ist hierbei nicht empfehlenswert. Grundsätzlich sind bei der Fassadenintegration die Solarerträge im Sommer aufstellungsbedingt am kleinsten, auch werden die hygienisch erforderlichen Temperaturen für Trinkwasserspeicher ohne zusätzliche Nachheizung nicht erreicht. Dies bedeutet, dass bei Fassadenkollektoren die Trinkwasserbereitung mit einem Frischwassermodul in Form eines externen Wärmetauschers in jedem Fall empfohlen wird. Sie garantiert eine hygienisch unbedenkliche Trinkwasserbereitung und eine Nachheizung, außer bei schlechten Witterungsbedingungen, nicht erforderlich ist. Warmwasserbereitung mit Raumheizungsunterstützung Die Sinnhaftigkeit von Solaranlagen zur Raumheizungsunterstützung hängt stark von der energetischen Qualität des Gebäudes ab. Nur bei sehr gut gedämmten Gebäuden der Energieausweiskategorie A++, A+, A und B ist ein hoher solarer Deckungsbeitrags von über 20 % erzielbar. Entspricht die Gebäudehülle allerdings nicht den oben beschriebenen Kriterien, fällt also in eine schlechtere Energieausweiskategorie, der Großteil des Tiroler Gebäudebestands (Baujahr 1980 und früher, unsaniert), ist die Auslegung von Solaranlagen zur Raumheizung unabhängig der Ausrichtung Seite 2 Energie Tirol Südtiroler Platz 4 | A-6020 Innsbruck Tel. 0512/589913-11 | FaxDW 30 [email protected] www.energie-tirol.at und Neigung, aufgrund des nur geringen solaren Deckungsbeitrag nicht empfehlenswert. Der solare Deckungsgrad beträgt hierbei nur mehr rund 15 %. Anderen energietechnischen Verbesserungsmaßnahmen wie beispielsweise Gebäudedämmung oder Fenstertausch sind wirtschaftlich und energietechnisch viel wirkungsvoller. Die Nutzung der Solarenergie zur Warmwasserbereitung ist unabhängig von der Gebäudequalität einsetzbar und sinnvoll. Grundsätzlich kann gesagt werden, dass für die Raumheizungsunterstützung eine Abdrehung von der Südausrichtung mit Ertragminderungen verbunden sind, sehr flache Dachneigungen sind für solche Nutzungszwecke allerdings weniger geeignet. Seite 3 Präsentation Bauherren-Infoabenden im Rahmen von „Sanieren bringt´s“ Solaranlage in Schutzzonen Seite 71 Innovative klimarelevante Systeme Umweltfreundlich heizen: Solaranlagen, Biomasseheizungen, Wärmepumpen, … Erneuerbare Energieträger (Biomasse) Wärmepumpen (Qualitätskriterien) Fernwärme Solar Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung Sonderfall fossile Brennstoffe 1 von 10 2 von 10 NEH / ESH TBO Altbau Energieeffizienzklasse A++,A+ NEH Einfamilienhaus PH Welche Heizung passt zu meinem Haus? A B C D-G Pelletszentralheizung Scheitholzvergaser Kachelofen als Hauptheizung Wärmepumpe teilsolare Raumheizung 3 von 10 5 von 10 Biomasse Pellets Stückholz Hackschnitzel (nur bei größeren Objekten bzw. l d i t h ftli h landwirtschaftlichen Gebäuden sinnvoll) Legende geeignet bedingt geeignet nicht empfohlen 4 von 10 Pelletszentralheizung Pelletszentralheizung - Lagerraum Komfort durch vollautomatische Anfeuerung und Regelung (wie Zentralheizung) Brennstoffzufuhr mittels Transportschnecke oder Saugleitung Pelletsanlieferung mit Tankwagen Vorraussetzung trocken, stabil Schrägboden: Größe Lagerraumvolumen in m³ = 0,9 x Heizlast in kW Pelletstank: P ll t t k A Aufstellung f t ll iim Heizraum möglich 6 von 10 Stückholz-Zentralheizung Stückholz-Zentralheizung - Speicher Holzvergaserkessel mit Gebläseunterstützung für geregelte Luftzufuhr große Brennkammer für lange Einheizintervalle (50er Scheiter) Kombination mit Pufferspeicher notwendig mindestens 1000 l hoher Komfort durch längere Einheizintervalle besserer Wirkungsgrad weniger Schadstoffe 7 von 10 8 von 10 Biomasse - Förderkriterien Wärmepumpe - Funktionsprinzip Wirkungsgrad > 85 % Einhaltung von Emissionsgrenzwerten laut Wohnhaussanierungs-Richtlinie Wärmepumpe entzieht der Umgebung Wärme und bringt diese auf ein Temperaturniveau, das ausreicht, um ein Haus damit zu beheizen 9 von 10 10 von 10 Wärmepumpe - Funktionsprinzip Wärmepumpe Erdwärme über Erdkollektor oder Tiefensonde: Nutzung konstanter Temperaturen im Erdreich Erdkollektor ausreichend dimensionieren Tiefensonde anzeigepflichtig (Bezirkshauptmannschaft) aus 1 kWh elektrischer Energie entstehen ca. 4 kWh Heizwärme 11 von 10 12 von 10 Wärmepumpe Wärmepumpe - Förderkriterien Wärme aus dem Grundwasser: hohes Temperaturniveau des Grundwassers (hohe Effizienz) Grundwasserbrunnen ausreichend i h d di dimensionieren i i Grundwasserbrunnen sind genehmigungspflichtig (Bezirkshauptmannschaft) Hauptheizung mit Niedertemperatur < 45℃ Æ nur sinnvoll für Gebäude mit gutem Dämmstandard Leistungszahl ≥ 4 (Nachweis über Prüfzeugnis) 13 von 10 14 von 10 Fernwärme Solarenergie Wärmeübergabestation kein Heizraum erforderlich Entfall der Wartungsarbeiten durch Heizungsservice und K i k h Kaminkehrung Einsatzbereiche: reine Warmwasserbereitung Warmwasserbereitung mit Heizungsunterstützung 15 von 10 16 von 10 Solarenergie Solares System Raumheizsystem Solare Einstrahlung April – September: 75% Oktober – März: 25% Kollektor Nachheizung Pufferspeicher 17 von 10 18 von 10 Frischwassermodul Solares System - Auslegung Warmwasserverbrauch 40 – 60 Liter Warmwasser pro Person Auslegung Kollektorfläche Flachkollektor: 1,5 - 2 m² pro Person Speicherauslegung 50 - 75 l pro m² m Kollektor Solares System - Sonderfall teilsolare Heizung Beispiel 4 Personen, 8 m², 500 Liter Speicher Æ Warmwasser-Deckung: 74 % Auslegung Kollektorfläche 0,2 bis 0,5 m² pro m² Wohnnutzfläche Gesamtdeckungsgrad (guter Dämmstandard und Niedertemperatur-Heizung) ca. 30 – 50 % Kollektorstillstand im Sommer Neigungswinkel > 75 ° erforderlich Beispiel 150 m² Niedrigstenergiehaus, 30 m² Kollektor Æ Deckungsgrad rd. 50 % 19 von 10 20 von 10 Solarenergie - Ausrichtung Solarenergie – optische Integration möglichst nach Süden Abweichungen bis zu 50° bringen nur geringen Minderertrag Dachintegration: auch bei flacher Kollektorneigung nur geringe Mindererträge Beispiel: 4 Personen Personen, 8 m² m , 20 20°Neigung Neigung, Süd-West, 64 % solare WWDeckung Æ Minderertrag zu optimierter Ausrichtung und Neigung 10 % 21 von 10 23 von 10 22 von 10 Solarenergie – optische Integration Solarenergie – Förderkriterien wenn Aufständerung, dann nur in Dachrichtung, keine Verdrehung Aufständerung bedingt Mehrkosten erhöhte Verluste Mehrkosten, durch Leitungsführung Architektur! Warmwasserbereitung – max. 10 m² förderbar Warmwasser und Heizungsunterstützung – max. 20 m²² fö förderbar d b Einbau Wärmemengenzähler 24 von 10 Komfortlüftung mit Wärmerückgewinnung Zusatzförderung umweltfreundliche Heizungen hohe Raumluftqualität durch ständige Frischluftzufuhr sparen Energie machen Gebäude der K t Kategorie i A, A A+ und d A++ (Passivhaus) erst möglich 25 von 10 Ab 1. April 2009 werden bei umfassenden thermisch-energetischen Sanierungen zusätzlich umweltfreundliche Heizungsanlagen von der TIWAG und anderen Tiroler Stromversorgern mit bis zu 3.000 Euro gefördert. Voraussetzung dafür ist die Einhaltung der Bestimmungen der Wohnbauförderung des Landes. 26 von 10 Fossile Energieträger - Förderkriterien Fossile Energieträger - Förderkriterien Gasheizung Brennwerttechnik nur in Kombination mit Solar Nachweis, dass Biomasse oder Fernwärme nicht möglich bei unsanierten Gebäuden Vorlage Energieausweis – Ersteinbau und Erneuerung Ölheizung – nur Erneuerung Æ Achtung: alle Kriterien müssen erfüllt werden! 27 von 10 28 von 10 Präsentation im Rahmen der Professionistenausbildung Solaranlage in Schutzzonen Seite 77 Überblick Ästhetik von Solaranlagen Architektur in der Entwicklung Proportionen - Ästhetik gelungene – weniger gelungen Beispiele Erträge von Solaranlagen - abgestimmtes Solarkonzept Neue Wege im Umgang mit Solaranlagen und deren Einfluss auf die Gestalt eines Gebäudes www.energie-tirol.at Ziel www.energie-tirol.at Klassische Architektur Sensibilisierung für die optische Integration von Solaranlagen als Architekturelement Pantheon Athen www.energie-tirol.at Klassische Architektur www.energie-tirol.at Klassische Architektur Palladio, Villa Rotonda www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Klassische Architektur Klassische Moderne Le Corbusier, Kirche Notre-Dame-du-Haut. in Ronchamp Frank Lloyd Wright, Haus Fallingwater www.energie-tirol.at Klassische Moderne www.energie-tirol.at Heute Zaha Hadid, phæno Wissenschaftsmuseum, Wolfsburg Mies van der Rohe, Barcelona Pavillon www.energie-tirol.at Heute www.energie-tirol.at Heute www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Proportionen – Goldener Schnitt Proportionen www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Proportionen Ästhetik von Solaranlagen?? www.energie-tirol.at Aufständerungen www.energie-tirol.at Aufständerungen www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Aufständerungen Aufständerungen www.energie-tirol.at Aufständerungen www.energie-tirol.at Aufständerung www.energie-tirol.at Aufdach www.energie-tirol.at Solar around the House www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Neubau Ästhetik von Solaranlagen gelungene Beispiele www.energie-tirol.at Aufdach www.energie-tirol.at Neubau www.energie-tirol.at Sanierung www.energie-tirol.at Tourismus – Solar als Architekturelement www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Dachintegration Solaranlage als Architekturelement www.energie-tirol.at Solaranlage als Architekturelement www.energie-tirol.at Solaranlage als Architekturelement www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Dachlandschaft Dachlandschaften 5. Fassade www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Dachlandschaft Blendung www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Neigungswinkel - Solarertrag 8 m² Solaranlage (WW), 4 Personen, Süd Neigungswinkel - Solarertrag - 20° Neigung (dachintegriert) - 40° Neigung - 60° Neigung 3.950 kWh WW-Energiebedarf www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Süd 20° Neigung - WW Süd 40° Neigung - WW 2.887 kWh Energieeinsparung 73,1 % solarer Deckungsgrad 2.946 kWh Energieeinsparung 74,6 % solarer Deckungsgrad www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Süd 60° Neigung - WW Neigungswinkel - Solarertrag 2.838 kWh Energieeinsparung 71,9 % solarer Deckungsgrad 8 m² Solaranlage (WW), Ost - 20° Neigung (dachintegriert) - 40° Neigung 3.950 kWh WW-Energiebedarf www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Ost 20° Neigung - WW Ost 40° Neigung - WW 2.687 kWh Energieeinsparung 68,0 % solarer Deckungsgrad 2.544 kWh Energieeinsparung 64,4 % solarer Deckungsgrad www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Neigungswinkel - Solarertrag Süd 20° Neigung – WW+RH 20 m² Solaranlage (WW+RH), 4 Personen, Süd - 20° Neigung (dachintegriert) - 40° Neigung - 60° Neigung 3.485 kWh Energieeinsparung WW 1.555 kWh Energieeinsparung bei der Raumheizung 88,3 % solarer Deckungsgrad WW 9,7 % Jahresdeckung Heizung 3.949 kWh WW-Energiebedarf 16.000 kWh pro Jahr Heizenergiebedarf www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Süd 40° Neigung – WW+RH Süd 60° Neigung – WW+RH 3.550 kWh Energieeinsparung WW 1.569 kWh Energieeinsparung bei der Raumheizung 89,9 % solarer Deckungsgrad WW 9,8 % Jahresdeckung Heizung 3.566 kWh Energieeinsparung WW 1.328 kWh Energieeinsparung bei der Raumheizung 90,3 % solarer Deckungsgrad WW 8,3 % Jahresdeckung Heizung www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Neigungswinkel - Solarertrag Ost 20° Neigung – WW+RH 20 m² Solaranlage (WW+RH), 4 Personen, Ost - 20° Neigung (dachintegriert) - 40° Neigung 3.344 kWh Energieeinsparung WW 1.218 kWh Energieeinsparung bei der Raumheizung 84,7 % solarer Deckungsgrad WW 7,6 % Jahresdeckung Heizung 3.949 kWh WW-Energiebedarf 16.000 kWh pro Jahr Heizenergiebedarf www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Ost 40° Neigung – WW+RH Neigungswinkel - Solarertrag 12 m² Solaranlage (WW+RH), 4 Personen, Ost 3.299 kWh Energieeinsparung WW 998 kWh Energieeinsparung bei der Raumheizung 83,5 % solarer Deckungsgrad WW 6,2 % Jahresdeckung Heizung www.energie-tirol.at - Fassadenkollektor (90° Neigung) www.energie-tirol.at Zusammenfassung Ost 90° Neigung – WW+RH 3.120 kWh Energieeinsparung WW 550 kWh Energieeinsparung bei der Raumheizung 79,0 % solarer Deckungsgrad WW 3,4 % Jahresdeckung Heizung 8 m², WW Einsparung WW Süd, 20° 2.887 kWh 73,1 Süd, 40° 2.946 kWh 74,6 Süd, 60° 2.838 kWh 71,9 Ost, 20° 2.687 kWh 68,0 Ost, 40° 2.544 kWh 64,4 20 m², WW+RH Einsparung WW Einsparung RH % Süd, 20° 3.485 kWh 88,3 1.555 kWh 9,7 Süd, 40° 3.550 kWh 89,9 1.569 kWh 9,8 Süd, 60° 3.566 kWh 90,3 1.328 kWh 8,3 Ost, 20° 3.344 kWh 84,7 1.218 kWh 7,6 Ost, 40° 3.299 kWh 83,5 998 kWh 6,2 www.energie-tirol.at Solarrechner % % www.energie-tirol.at Tiris Im Internet: - www.solar-net.info - www.valentin.de Berechnungssoftware zum professionellen Auslegen von Solaranlagen: - T-Sol - Polysun www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Tiris – www.tirol.gv.t/tiris Es genügt eben nicht, dass Technik gut funktioniert. Sie muss auch in die Welt passen passen. Gero von Randow, dt. Wissenschafts-Journalist www.energie-tirol.at www.energie-tirol.at Objekterhebung untersuchter Umsetzungsbeispiele Riesengasse 13 Gebäude in Innsbrucker Altstadt unter Denkmalschutz Speiselokal im Erdgeschoß, darüber Wohneinheiten Heizung und Warmwasserbereitung erfolgt zentral Ausrichtung des Firstes Nord – Süd Dacheindeckung Blech Haustechnikanlage (im Keller): Oertli PKR 258 Ölkessel, 80-90 kW, ca. 8 Jahre alt Heizöl extraleicht Brenner Oertli OES - 243L E Kesseltemperatur 80°C Boiler 54°C Heizkreise: Boiler (80° VLT), Lüftung, Heizkörper Haus, Heizkörper Restaurant (VLT jeweils 60°, RLT bei Heizkörper Haus ebenfalls 60°C) FB-Heizung Lokal (VLT unklar, nicht gemischt), laut Aussage Bauherr ungenutzt, Pumpe läuft allerdings grundsätzlich nur händische Mischer 1 Zirkulationspumpe Wärmerückgewinnung wird in Kesselwasser eingespeist, über den Kessel nachgeheizt und in Boiler geleitet WRG 30 - 40 °C Problem: fehlender Platz für Unterbringung des Speichers (2000 - 3000 Liter erforderlich, derzeitiger Boiler ca. 500 Liter) Eigentümer hat sich bereit erklärt, über einen Zeitraum von 3 - 4 Wochen tägliche den Stand des Warmwasserzählers zur genauen Ermittlung des Warmwasserbedarfs als Grundlage für Berechnung abzulesen und die Daten zur Verfügung zu stellen Herzog-Friedrich-Straße 16 Gebäude in Innsbrucker Altstadt unter Denkmalschutz Speiselokal im Erdgeschoß, darüber Wohneinheiten Heizung und Warmwasserbereitung erfolgt zentral Dachausrichtung 180° 8° Dachneigung Dacheindeckung Blech Solaranlage in Schutzzonen Seite 88 Haustechnikanlage (im Dachboden): Gasheizung 70 kW (Baujahr nicht erkenntlich) Verteiler Wohnungen, drehzahlgeregelt, 35° VLT, 30° RLT Verteilung Lüftung und Technikraum Cafe Katzung, VLT 60-64°C, RLT 60-64°C: jeweils 2stufige Pumpen (110/95) alle Pumpen laufen Technikraum Cafe Katzung: Lüftungsanlage: Pumpe läuft (eventuell) ohne Wärmeanforderung der Lüftungsanlage nicht ganz ersichtlich war die Warmwasserbereitung: laut Aussage Bauherrin erfolgt diese zentral mit der Heizung (es gilt nochmals abzuklären, ob auf der Heizung ein kleiner Boiler sitzt, dieser wäre dann allerdings sehr klein) offen ist auch, ob eine Zirkulationsleitung vorhanden ist, was im Heizraum nicht ersichtlich war Solaranlage in Schutzzonen Seite 89
