DE10115035A1 - Niedrigenergiegebäude, insbesondere einergie-Autarkes Gebäude - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Niedrigenergiegebäude, insbesondere energie-autarke Gebäude, wobei zumindest eine Gebäudefront durch ein sich im Wesentlichen über die gesamte Gebäudefront erstreckendes, schräg, gekrümmt, stufig oder sonstwie verlaufendes Dach (3), bestehend aus beispielsweise 4 verschiedenen, energetischen Elementen, mit einer "wärmegedämmten Verschattungseinrichtung" durch die möglichen Neigungswinkel zwischen 0 DEG und 180 DEG gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Niedrigenergiegebäude, insbesondere energie-autarkes Gebäude bei dem der Energieverbrauch zur Beheizung des Gebäudes durch Ausnutzung von Sonnenenergie minimiert werden soll. Im günstigsten Fall kann ein Niedrigenergiehaus (NEH) auch als energie-autarkes Gebäude ausgebildet sein, d. h. das Gebäude ist durch das Ausnutzen von Sonnenenergie sowohl zur Beheizung als auch zur dessen Versorgung mit elektrischer Energie und der Energie für warmes Wasser von Fremdenergie unabhängig.

Zur zusätzlichen Beheizung eines Gebäudes ist bekannt, Solarkollektoren zu verwenden, die ein Wärmeträgermedium benutzen. Das Wärmeträgermedium kann dann seine Wärme an das, sich in einem Speicher befindliche, kühlere Brauchwasser abgeben.

Es ist des Weiteren bekannt, Gebäudeteile zu verglasen und den Treibhauseffekt zur Beheizung des Gebäudes auszunutzen.

Photovoltaische Solarzellen werden bei NEH häufig zum Ersatz der aus dem öffentlichen Netz entnommenen elektrischen Energie eingesetzt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein NEH, insbesondere energie-autarkes Haus zu schaffen, bei welchem die Ausnutzung der Sonnenenergie optimiert ist, wobei das Gebäude einfach herstellbar sein soll und zudem architektonisch/ästhetischen Gesichtspunkten genügt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass ein schräg oder gekrümmt verlaufendes Dach, welches sich zumindest an einer Gebäudefront, in südöstlicher bis südwestlicher Richtung gelegen, den Vorteil bietet, dass durch Glasflächen im Dach einfallendes Sonnenlicht wesentlich besser zur Beheizung des Gebäudeinneren ausgenutzt werden kann, als wenn entsprechende Glasflächen in senkrecht verlaufenden Gebäudefronten vorgesehen werden. Des Weiteren bietet ein über die gesamte Gebäudefront verlaufendes schräges Dach den Vorteil einer einfachen und kostengünstig zu realisierenden Konstruktion.

Die Neigung des Dachs kann 0° bis 180° betragen. Sie liegt beim Wohnungsbau in unseren mitteleuropäischen Breitengraden vorzugsweise im Bereich von 30° bis 50°. Beim mehrgeschossigen Wohn- und Verwaltungsbau liegt der Neigungswinkel des Dachs vorzugsweise zwischen 50° und 90°.

Das Dach ist erfindungsgemäß modular aufgebaut. Hierzu besteht die Möglichkeit, das Dach entweder aus modular verbindbaren Dachelementen zusammenzusetzen oder aus modular verbindbaren Aufnahmeelementen, einer Unterkonstruktion, in welche entsprechende Dachelemente aufnehmbar sind, auszuführen. In jedem Fall ergibt sich hierdurch der Vorteil einer großen Variabilität beim Entwurf eines Dachs. Da die Elemente, welche als Fensterelemente, feststehende, lichtdurchlässige Elemente, ein Wärmeträgermedium erhitzende Solarkollektoren, photovoltaische Solarkollektoren oder als lichtundurchlässige, jeweils hochwärmegedämmte Elemente ausgebildet sein können, das Dach bilden, ergibt sich gegenüber einem konventionellen Dachaufbau mit nachträglicher Installation von Solarkollektoren ein einfacherer und ästhetisch ausgewogener Aufbau, der von der Konstruktion her, an der Außenseite des Dachs, anstatt 3 oder 4 lediglich nur eine Fuge aufweisen kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wonach das Dach aus einer Unterkonstruktion besteht in die, bzw. auf die, jene vorher beschriebenen, verschiedenen Dachelemente eingesetzt werden können, ergibt sich zusätzlich der Vorteil, dass zunächst die Dachkonstruktion und auch in diesem Stadium die Aufteilung und Art der zu verwendenden Dachelemente festgelegt oder geändert werden kann. Zudem ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass bei Veränderungen im Inneren des Gebäudes Dachelemente in gewünschter Weise einfach ausgetauscht werden können.

Die Elemente des modularen Dachaufbaus können somit auf Veränderungen des Gebäudeinnenraums reagieren (beispielsweise durch einen Umbau) und somit den wechselnden Anforderungen der Bewohner in einem längeren Zeitraum angepasst werden. Die Aufnahmeteile und Dachelemente sind vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass auch bei Verwendung unterschiedlicher Dachelemente deren Außenseiten fluchten.

Falls Bewohner zunächst die PV (Photovoltaik)-Elemente oder die SK (Solarkollektor)-Elemente aus Kostengründen nicht realisieren wollen, so würden statt dessen die lichtundurchlässigen, hochwärmegedämmten Dachelemente verwendet werden. Die Bewohner hätten dann in jedem Fall ein hochwärmegedämmtes Wohngebäude, welches sehr wenig, oder gar keine Heizenergie verbraucht.

Dieses energetische Wohnhaus könnte in einer Ausführungsform mit einer automatischen Be- und Entlüftungsanlage mit Wärmetaucher (z. B. Kanalstromprinzip mit Gegenstromluftführung) versehen werden. Ergänzend dazu könnten die energetischen Gebäude auch beispielsweise mit einem Kachelofen, einem Heißluftkamin oder mit einem Holzpelettofen versehen werden. Zu einem hieraus späteren Zeitpunkt könnte das Wohngebäude mit PV- oder SK-Elementen auf einfache Art und Weise nachgerüstet werden und somit zu einem energie­ autarken Gebäude werden.

Da Solarkollektoren in beiden Ausführungsformen (aktive Solarkomponenten wie PV-Elemente und SK-Elemente) eine Glas- oder glasartig wirkende Oberfläche aufweisen, sind in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, auch wegen optischer und praktischer Gesichtspunkte, auch die lichtundurchlässigen, hochwärmegedämmten Elemente mit einer Glas- oder glasartig wirkenden Oberfläche versehen.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Dachelemente oder die Aufnahmeteile auf einer Sparrenkonstruktion angeordnet, wobei der Abstand der Sparren im Wesentlichen der Breite eines Dachvolumens oder eines Aufnahmeelements entspricht. Hierdurch ergibt sich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau.

In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebäudes weisen die Dachsparren lediglich zwei Auflager auf. Einmal oben auf der Firstpfette und zum Anderen auf der Fußpfette. Das bedeutet, dass im Bereich der Geschoßböden keine weiteren Auflager benötigt werden. Diese Tatsache hat auch innenarchitektonische Vorteile.

Insbesondere können die Geschoßböden, zumindest in Teilbereichen, eine vorbestimmte Strecke vor den Sparren enden (in der Ebene der Geschoßböden gesehen) und mit Zangen derart mit den Sparren verbunden sein, dass im Zwischenraum zwischen der Dachinnenseite und dem Ende der Geschoßböden Licht in das jeweils darunter liegende Geschoß einfallen kann, wenn im Bereich des Licht in das jeweils darunter liegende Geschoß einfallen kann, wenn im Bereich des Dachs oberhalb der Ebene der Geschoßdecke ein lichtdurchlässiges Dachelement vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer zusätzlichen Belichtung des darunterliegenden Geschosses und einer weiter verbesserten Ausnutzung der passiven Solarenergie (pSE) zur Erwärmung des Gebäudes. Des Weiteren kann hierdurch eine Luftzirkulation zwischen den Geschossen und damit eine schnelle und gleichmäßigere Erwärmung des gesamten Innenraums erreicht werden. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch ein NEG nach der Erfindung.

Fig. 2 eine Dachaufsicht des NEG in Fig. 1.

Fig. 3 ein Wohn- oder Verwaltungsgebäude als technische Isometrie, die die thermische Entwicklung schematisch zeigt.

Fig. 4 einen Schnitt durch das Dachsystem und die wärmegedämmte Verschattungseinrichtung im Maßstab 1 : 20.

Das in Fig. 1 dargestellte NEG 1 weist 3 Geschosse I, II, III auf. Das Dach 3 des Niedrigenergiegebäudes 1 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Gebäudefront, wobei lediglich aus praktischen Gründen ein minimaler Kniestock 5 vorgesehen ist. Das Dach weist in der dargestellten Ausführungsform aus architektonischen bzw. grundrißgemäßen Gründen eine Dachneigung von 34° auf. Durch diese Dachneigung ergibt sich der Vorteil, dass das Sonnenlicht, anders als bei senkrechten Verglasungen, weit in den Innenraum des Gebäudes einstrahlen kann (siehe Fig. 1 Führung der Sonnenstrahlen). Die Geschoßböden weisen vorzugsweise einen dunklen, offenporigen Bodenbelag auf, der die kurzwellige Sonnenstrahlung absorbiert und als Wärmestrahlung wieder abgibt. Dies ist ein physikalischer Prozess, der bei dem Vorgang zur Erzeugung der passiven Solarenergie deutlich wird.

Die Wärmestrahlung erwärmt Wände, Böden und Decken. Diese geben die Wärmestrahlung zeitversetzt an die sie umgebenden Räume ab, so dass eine "Entwärmung" nur sehr langsam vonstatten geht. Diese hängt im Wesentlichen mit der besonderen, schichtweisen und hochwärmegedämmten Ausführung der Außenwände, der Dächer und der Erdgeschoßböden bzw. der Keller ab. Der k-Wert dieser sogenannten "Hülldämmung" kann sogar bis zu einem Wert von k = 0,10 W/m² K absinken.

Die Dachneigung von 34° ergibt sich außerdem aus der Architektur und dem Schnitt des Gebäudes. Es ergeben sich dadurch 3 Geschosse, eine Wohnetage, eine Schlafetage und eine Dachterrassen-Etage mit einem Technik-Abstellraum.

Für zu öffnende und feststehende Fenster im Dach 3 werden vorzugsweise Solargläser verwendet, welche einen k-Wert von 0,7 W/m² K, oder sogar weniger, aufweisen können. Zusätzlich kann eine speziell aufgetragene, infrarot reflektierende Schicht auf der Innenseite der Glasflächen vorgesehen werden, die die entfliehende Wärmestrahlung reflektiert und somit die Wärme deutlich länger in dem energetischen Gebäude behalten kann.

Außerdem können verschiedene Farbeinfärbungen der Solargläser erfolgen und somit eine Auswahlmöglichkeit für die vor allem von innen zu sehenden Scheiben somit eine Auswahlmöglichkeit für die vor allem von innen zu sehenden Scheiben getroffen werden. Durch die möglichen farblichen Einfärbungen würde die Erzeugung von passiver Solarenergie sowie der g-Wert der Solargläser geringer. Aber hier ist eine individuelle Optimierung der Komponenten pSE, Farbgestaltung und zu verwendeter Solarglasfläche möglich.

Für die Außenwände kann eine Konstruktion mit einer Ziegelschüttung, vorzugsweise aus wiederverwendbaren Altziegeln, mit einer Stärke von beispielsweise 30 cm und einer Wärmedämmung (konventionell oder baubiologisch) von z. B. 20 cm vorgesehen sein. Die Außenwände können aber ebenso beispielsweise aus einer Holzständer-Konstruktion, Pfosten-Riegel- Konstruktion o. ä. bestehen. Auch materialmäßige Mischformen oder eher neue Materialien wie die transparente (transluzente) Wärmedämmung, TWD, können bei Niedrigenergiegebäuden verwendet werden.

Das Gebäude kann so bei entsprechender Dimensionierung der Glasflächen und der hochwärmegedämmten Außenflächen selbst im Frühling und Herbst in einigen Sonnenstunden erwärmt werden. Selbst im Winter kann, im Zusammenhang mit der Verwendung beispielsweise einer automatischen Be- und Entlüftung mit dem Kanalstromprinzip, eine ausreichende Erwärmung stattfinden. (siehe Prinzip der Passivhäuser) Dies ist daher möglich, weil diese energetische Wohngebäudeart sehr geringe Mengen an Strahlung benötigt. Es ist sogar möglich, dass eine Erhöhung der Innentemperatur bei leicht bedecktem Himmel vonstatten geht. Wann eine Erhöhung der Innentemperatur noch möglich ist, hängt auch von den zu messenden Lux (Einheit der Beleuchtungsstärke lx) ab.

Im Sommer muss das Gebäude im Bereich der lichtdurchlässigen Dachflächen großflächig verschattet werden, da es sonst zu einer unerwünscht starken Erwärmung kommen kann. Hier kann eine sogenannte "Wärmegedämmte Erwärmung kommen kann. Hier kann eine sogenannte "Wärmegedämmte Verschattungseinrichung" (wgVE) Verwendung finden, die innentemperatur­ gesteuert, mechanisch oder auf einer anderen Weise funktionieren kann und eine aufgerollte Verschattung zunächst teilweise, dann gänzlich von unten über die zu verschattenden Solarglaselemente abrollt.

Im Winter hingegen soll das energetische Wohngebäude nicht vor zu viel Sonneneinstrahlung, sondern vor Wärmeverlusten durch Transmission und Konvektion geschützt werden. Deshalb erhält die sich von unten aufwickelnde Verschattung eine zentimeterdicke Wärmedämmung, die z. B. bei einer Außentemperatur von -10°C und einer Innentemperatur von 20°C eine Temperaturdifferenz von delta t = 30°C abpuffern kann. Dies geschieht in der Weise, dass ein Temperaturpuffer zwischen Innenraum und Außenraum dadurch entsteht, dass neben der schräg verlaufenden, wärmegedämmten Verschattungseinrichtung eine umlaufende, beispielsweise 40 cm hohe, vertikal stehende Solarverglasung entsteht, die einen eigenen, abgeschlossenen Temperaturpuffer zwischen Innenraum und Außenraum bildet. Dieses thermische Luftpolster verzögert nachts im Winter deutlich eine Auskühlung des solaren Wohngebäudes und trägt dazu bei, dass eine "Auskühlung" des Gebäudes noch langsamer vonstatten geht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, endet der Geschoßboden 7 mit einer Strecke L vor den Sparren 9 des Dachs 3 (in der Ebene der Oberseite der Geschoßdecke 7). Im Bereich der Tiefe L ist die Geschoßdecke 7 mittels Trägerelemente 11 mit der Dachkonstruktion verbunden. Hierzu können die Trägerelemente 11 als Zangenkonstruktion ausgebildet sein. Das gleiche gilt auch für die Geschoßdecke 5 im Bereich der Tiefe K. Durch diese Bauweise ergibt sich der Vorteil, dass durch die Ebene der Geschoßdecke 7 im Bereich der Strecken K und L hindurch Licht in das Geschoß I und II einfallen kann, wenn im entsprechenden Teil des Dachs im das Geschoß I und II einfallen kann, wenn im entsprechenden Teil des Dachs im Bereich des Geschosses I und II Fensterelemente vorgesehen sind.

Aus der in Fig. 2 dargestellten Dachaufsicht auf das Dach 3 ist ersichtlich, dass die Dachkonstruktion aus einer Vielzahl einzelner Dachelemente 13 besteht, die jeweils identische Außenmaße aufweisen. Die Systemlinie der Abmessungen der Dachelemente können beispielsweise 1,0 mal 2,0 Meter betragen.

Die hellgrau dargestellten Bereiche repräsentieren Dachelemente in Form von zu öffnenden oder feststehenden Fensterelementen. Die im mittleren Bereich des Dachs dunkler angelegten Flächen stellen Solarkollektoren dar, die zur Erwärmung eines Wärmeträgermediums dienen. Die im oberen Bereich des Dachs dunkelgrau dargestellten Flächen stellen Dachelemente 13 in Form von photovoltaischen Solarkollektoren dar.

Die unterschiedlichen Dachelemente weisen üblicherweise eine unterschiedliche Dicke auf. Um das Gesamtbild des Dachs nicht zu stören, sind die unterschiedlich dicken Dachelemente 13 jeweils so verbunden, dass deren Oberflächen jeweils zur Bildung der Dachaußenseite fluchten. Die eigentlichen Dachelemente in Form der beiden verschiedenen Typen von Solarkollektoren, von lichtdurchlässigen Elementen und lichtundurchlässigen Elementen, können in Aufnahmeelementen 17 vorgesehen sein, die zur Bildung eines "Grundgerippes" der Dachkonstruktion miteinander verbunden werden können. Selbstverständlich können die Aufnahmeelemente 17 jedoch auch einzeln auf der Dachunterkonstruktion, beispielsweise den Sparren 9 montiert sein, ohne untereinander verbunden zu sein.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die eigentlichen Dachelemente 13 leicht ausgetauscht werden können. Dies kann bei einer Beschädigung oder einer Anpassung der Dachkonstruktion an geänderte Verhältnisse im Innenraum des Anpassung der Dachkonstruktion an geänderte Verhältnisse im Innenraum des Gebäudes erforderlich sein. Des Weiteren kann ein Einsatz der Dachelemente 13 dann sinnvoll sein, wenn beispielsweise verbesserte Solarkollektoren verfügbar sind und deren Einsatz rentabel erscheint.

Das erfindungsgemäße Gebäude weist somit eine einfache und variable Dachkonstruktion auf, welche alle, für ein energieautarkes Gebäude erforderlichen "energieerzeugenden", Elemente integriert. Durch eine geeignete Dimensionierung der "energieerzeugenden" Elemente in Form der lichtdurchlässigen Dachelemente und der beiden Typen von Solarkollektoren kann in einer energetischen Sonderform auf eine herkömmliche Energieversorgung zur Beheizung, zur Warmwasser­ bereitung und zur Versorgung des Gebäudes mit elektrischem Strom verzichtet werden.

Dies insbesondere dann, wenn eine automatische Be- und Entlüftung mit Wärmetauscher vorgesehen wird, die ihre Energie ebenfalls von der eigenen Photovoltaikanlage erhalten kann. Voraussetzung hierfür ist selbstverständlich ein energieeffizienter Einsatz der vom und im Gebäude erzeugten Energie.

Aus der in Fig. 3 dargestellten technischen Isometrie ist als Beispiel ein Verwaltungsgebäude dargestellt. Bei diesem Beispiel erhält das Verwaltungs­ gebäude eine innenliegende, über die gesamte Breite sich erstreckende, Lichtschneise (Lichthof-Gebäudeteil B). Die Zeichnung soll die Sonneneinfalls­ winkel und die thermischen Vorgänge in dem Hochhaus beispielhaft verdeutlichen und die Wirkungsweise der passiven Solarenergie aufzeigen.

Die Lichtschneise (Lichthof) dient sowohl der Erzeugung von passiver Solarenergie (pSE) nach Süden liegender Büros (Gebäudeteil A), als auch der Erzeugung von pSE in der innenliegenden Lichtschneise (Lichthof-Gebäudeteil B). Der sich durch die von pSE in den Wintermonaten erwärmende Lichthofwird mittels Transmission die von pSE in den Wintermonaten erwärmende Lichthof wird mittels Transmission auch die, zum Lichthofgelegenen, Büros des Gebäudeteils A und C erwärmen. Dabei ist die energetisch wirkende Lichtschneise (Lichthof) ein doppelfunktionaler, thermischer Innenraum, der im Sommer, die nach innen liegenden Flächen der Gebäudeteile A und C durch die wärmegedämmte Verschattungseinrichtung nicht noch weiter erwärmt, aber in den Wintermonaten bei Sonnenschein die nach innen liegenden Flächen der Gebäudeteile A+C durch die Erzeugung von passiver Solarenergie und thermischer Transmission erwärmen kann. Auch bei leicht bedecktem Himmel, also ab einer gewissen Lux-Zahl, wird der vorher beschriebene thermische Vorgang vonstatten gehen.

Diese thermischen Vorgänge bedeuten einen wichtigen Vorteil für die Bewohner, Betreiber oder Eigentümer eines derartigen energetischen Hochhauses. Bei Verwaltungsbauten, ob diese zehn oder hundert Stockwerke (Geschosse) aufweisen, werden diese thermischen Vorgänge erhebliche Einsparungen bei den Ausgaben für Heizenergie nach sich ziehen. Dies kann bei energetischen, passiv­ solaren, mehrgeschossigen Gebäuden Heizenergieeinsparungen im Bereich von sechsstelligen Eurobeträgen pro Jahr und mehr bedeuten. Hier liegt der weitergehende Vorteil der Entwicklung des energetischen, modular aufgebauten und multifunktionalem Dachs bei der am 22.08.2000 eingereichten Patentschrift: "Niedrigenergiegebäude, insbesondere energie-autarkes Gebäude".

Bei der Übertragung des energetischen Dachs auf die Hochhaussituation entstehen Kosteneinsparungen für Heizenergie. Außerdem können Hochhäuser als Verwaltungsbauten, Wohnbauten oder andere Bauten erhebliche Kosten für die Erzeugung von Warmwasser und Strom durch die gezeigten, energetischen Mittel - wie PV-Elemente und SK-Elemente - sparen.

Durch diese gezeigten physikalischen, insbesondere thermischen, Vorgänge, können aber nicht nur Kosten gespart werden. Gleichzeitig wird die uns umgebende Umwelt erheblich von dem Klimagas CO₂ und anderer Gase entlastet.

Ziel eines derartigen "Neuen Bauens" ist sowohl die Anwendung von beispielsweise naturnaher, für den Menschen gesunder, Baustoffe und gleichzeitig die Ausbildung der Gebäude zu Niedrigenergiegebäuden, insbesondere, bei Wohn­ bauten, energie-autarke Gebäude.

Nun zu einer weiteren Neuerung. Eine vorgesehene, sich über den Solarglaselementen befindliche "Wärmegedämmte Verschattungseinrichtung" (wgVE) ist derart ausgebildet, dass ein, wie eine Rolle aufgewickelter Wärmeschutz, sich von unten nach oben in beispielsweise 0,40 m Abstand von der Dachaußenfläche aufrollt. Dieser Sonnenschutz ist auf der Unterseite mit einer Wärmedämmschicht versehen, so dass er einen Temperaturpuffer zwischen dem Innenraum des NEG und dem Außenraum bildet. An den 4 Seiten sind senkrecht angeordnete Solarglasteile vorgesehen, die den Raum des Puffers seitlich abschließen. In den Sommermonaten können die senkrechten Solarglasteile herunter geklappt werden, so dass sich der Thermopuffer nicht mittels Transmission erhitzt und dann seinerseits die Innentemperatur des Gebäudes erhöht.

Die Konstruktion der wärmegedämmten Verschattungseinrichtung hat den Vorteil, dass die beiden großen Solarglasflächen des NEG und damit das Gebäudeinnere sich durch Sonnenstrahlen in den Sommermonaten nicht zu stark erwärmen kann (bei geschlossener Stellung keine Entstehung von passiver Solarenergie mehr möglich). Während der Wintermonate, vornehmlich in kalten Nächten, bildet die wgVE einen thermischen Zwischenraum zwischen Innen-, und Außenraum. Die wgVE einen thermischen Zwischenraum zwischen Innen-, und Außenraum. Die beispielsweise +20°C warme Innenluft weist mit der beispielsweisen -10°C kalten Außenluft eine Temperaturdifferenz von 30°C auf. Gäbe es diese wgVE nicht, dann würde sich die Innentemperatur durch Transmission, und bei nicht winddichter Ausführung durch Konvektion, schneller abkühlen. Die Temperatur des thermischen Pufferraums wird sich zwischen den beiden Temperaturbereichen bewegen und den Innenraum des NEG vor zu schneller Auskühlung bewahren. Das energetische Dachsystem lässt sich auch auf mehrgeschossige Hochhaus­ bauten übertragen. Dann wird sich aus Gründen der besseren Raumausnutzung der Dachneigungswinkel in dem Bereich zwischen vornehmlich 50° bis 90° befinden. Dadurch, dass es möglich ist, Sonnenlicht auch auf die nach Norden gelegenen Gebäudefronten zu spiegeln, soll der gesamte Winkelbereich zwischen 0° und 180° patentrechtlich gesichert werden.

Die Dachelemente können sich auch auf Gebäudefronten von Hochhäusern befinden, die ausschließlich senkrecht verlaufen. In diesem Fall werden sie auf die jeweiligen Grundrißlösungen abgestimmt. Dort wo kein direktes Sonnenlicht benötigt wird, können sich die 3 anderen Dachelemente befinden, dort wo passive Solarenergie benötigt wird, kann sich der passiv-solare Prozess entwickeln und die erwärmte Luft mittels der automatischen Be-, und Entlüftung mit Wärmerückgewinnung in die nördlichen Räume gebracht werden.

Claims (16)

1. Niedrigenergiegebäude, insbesondere energie-autarkes Gebäude, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Gebäudefront durch ein sich im Wesentlichen über die gesamte Gebäudefront erstreckendes, schräg, gekrümmt, stufig oder sonstwie verlaufendes Dach (3) gebildet ist.

2. Niedrigenergiegebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach (3) eben ausgebildet ist und eine Neigung von 0° bis 180° aufweisen kann. Bei Wohngebäuden vorzugsweise eine Dachneigung von 20° bis 60° und bei Hochhäusern, ob mehrgeschossige Wohngebäude, Verwaltungsbauten oder auch alle anderen mehrgeschossigen Gebäude vorzugsweise eine Dachneigung von 50° bis 90°.

3. Niedrigenergiegebäude nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach (3) aus modular verbindbaren Dachelementen besteht.

4. Niedrigenergiegebäude nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach (3) aus modular aufgebauten Aufnahmeelementen oder einer Unterkonstruktion (17) besteht, in welche Dachelemente (13) aufgenommen werden.

5. Niedrigenergiegebäude nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachelemente (13) als zu öffnende Fensterelemente, feststehende lichtdurchlässige Elemente, ein Wärmeträgermedium erhitzende Solar­ kollektoren, photovoltaische Solarkollektoren oder als lichtundurchlässige kollektoren, photovoltaische Solarkollektoren oder als lichtundurchlässige Wärmedämmelemente ausgebildet sind.

6. Niedrigenergiegebäude nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (17) und die Dachelemente (13) so aufeinander abgestimmt ausgebildet sind, dass die Dachelemente an der Dachaußenseite fluchten.

7. Niedrigenergiegebäude nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Dachelemente (13) eine Glas- oder glasartig wirkende Oberfläche aufweisen.

8. Niedrigenergiegebäude nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Dachelemente (13) oder die Aufnahmeelemente (17) auf einer Unterkonstruktion angeordnet sind, die sich auf den Sparren befindet. Der Abstand der Pfosten, beispielsweise bei einer Pfosten-Riegel-Konstruktion, entspricht im Wesentlichen der Breite eines Dachelements (13) oder eines Aufnahmeelements (17).

9. Niedrigenergiegebäude nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachsparren des Daches (3) keine Auflager durch die Geschoßböden (7) oder anderer Stützen benötigt.

10. Niedrigenergiegebäude nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschoßböden (5) und (7) zumindest in Teilbereichen einer vorbestimmten Strecke (K) und (L) vor den Sparren (9) enden und mit Zangenelementen (11) mit den Sparren derart verbunden sind, dass im Zwischenraum zwischen der Dachinnenseite und dem Ende der Geschoßböden (5) und (7) Licht in das jeweils darunterliegende Geschoß einfallen kann, wenn im Bereich des Dachs jeweils darunterliegende Geschoß einfallen kann, wenn im Bereich des Dachs (3) oberhalb der Ebene der Geschoßböden (5) und (7) lichtdurchlässige Dachelemente (13) angeordnet sind.

11. Niedrigenergiegebäude nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die beiden aktiven Solarelemente (PV-Elemente und SK- Elemente) als auch die opaken Dachelemente jeweils auf der Unterseite eine hochwärmegedämmte Schicht, aus unterschiedlichen Materialien bestehend, aufweisen.

12. Niedrigenergiegebäude nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorher beschriebene Dach, Dachsystem, keine herkömmliche Dachkonstruktion mit Unterdach und Oberdach benötigt, sondern die vier verschiedenen, hochwärmegedämmten Dachelemente mit der Unterkonstruktion selbst das Dach bilden.

13. Niedrigenergiegebäude nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vier verschiedenen Dachelemente andere Positionen in dem Dach einnehmen können, wenn die benötigten Anschlüsse vorhanden sind.

14. Niedrigenergiegebäude nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über dem vorher beschriebenen Dachsystem sich eine sogenannte "Wärmegedämmte Verschattungseinrichtung" (wgVE) befindet, die die Solarglaselemente im Sommer verschattet und im Winter einen wärme­ gedämmten, thermischen Luftpuffer bildet.

15. Niedrigenergiegbäude nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorher beschriebene Dachsystem, abgewandelt, auch beim mehrgeschossigen Wohn-, Verwaltungs-, und sonstigem Hochhausbau mehrgeschossigen Wohn-, Verwaltungs-, und sonstigem Hochhausbau angewandt werden kann.

16. Niedrigenergiegebäude nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorher beschriebene Dachsystem sich auch auf Gebäudefronten befinden kann, die ausschließlich senkrecht verlaufen.