Modernes Haus mit Photovoltaik-Modulen auf dem Hausdach
© Udo Geisler

Bauen | Ratgeber

Sonnenhaus: Funktionsweise, Energieeffizienz, Kosten, Förderung

Eva Kafke

Eva Kafke

Ihr wollt möglichst energieeffizient bauen oder sanieren? Dann werdet ihr früher oder später auf das Sonnenhaus stoßen. Hier erfahrt ihr, was ihr darüber wissen müsst.

Das energetische Konzept ist eine der wichtigsten Entscheidungen beim Neubau oder der Kernsanierung. Eine gut gedämmte, luftdichte Gebäudehülle ist bei allen Energiesparhäusern Standard, wenn auch in unterschiedlicher Ausführung. Doch bei der Energieversorgung trennen sich die Wege beispielsweise von Passivhaus, Aktivhaus und Plusenergiehaus.

Einen Überblick zu nachhaltigen Bauweisen könnt ihr euch in unserem Artikel "Energiesparhäuser: Endlich Durchblick beim nachhaltigen Bauen" verschaffen.

Was ist ein Sonnenhaus?

Ein Sonnenhaus – auch Solaraktivhaus genannt – ist eine besondere Form des Aktivhauses. Es nutzt die kostenlose Kraft der Sonne, um mindestens 50 Prozent (nach Möglichkeit sogar den gesamten Energiebedarf) für Heizung und Warmwasser zu decken. Das funktioniert am besten in einem Niedrigenergiehaus, das technisch und architektonisch möglichst gut auf die Nutzung der solaren Energie ausgelegt ist. Damit kann ein Sonnenhaus mit einer hohen Autarkie und geringen Brennstoffkosten punktet.

Der Begriff Sonnenhaus steht für eine Idee. Er ist nicht geschützt und auch kein verbindlich definierter Standard. Entsprechend großzügig werben Haushersteller oder Planer mit "ihren" Sonnenhäusern.

Die Sonnenhaus-Philosophie wird maßgeblich vom 2004 gegründeten Sonnenhaus-Institut e.V., einem Netzwerk von Planern, Architekten, Handwerkern, Energieberatern, Herstellern und Systemanbietern sowie Bauherren getragen. Sie haben Kriterien für Sonnenhäuser definiert. Eine Prüfstelle oder Zertifizierung gibt es nicht.

Was sind die wichtigsten Komponenten bei einem Sonnenhaus?

Da Heizung und Warmwasser im Bestand mit bis zu 80 Prozent den Löwenteil der Energie im Wohngebäude verbrauchen, fokussiert das Sonnenhaus auf die solare Wärmegewinnung. Um Sonnenwärme für Heizung und Warmwasserbereitung nutzbar zu machen, ist eine Solarthermieanlage nötig. Damit an strahlungsreichen Tagen keine solare Energie verloren geht und außerdem an möglichst vielen strahlungsarmen Tagen Sonnenenergie genutzt werden kann, braucht die Anlage einen besonders großen Speicher. Ohne eine solche Solarthermieanlage gibt es kein Sonnenhaus.

Weitere wichtige Komponenten beim Sonnenhaus

Neben der Solarthermie gibt es weitere wichtige Komponenten im Sonnenhaus. Große Glasflächen (vor allem in der nach Süden ausgerichteten Fassade) sorgen dafür, dass auch im Winter viel Sonne ins Haus gelangt und das Gebäudeinnere (mit)erwärmt. Diese sogenannte passive Solarenergienutzung nutzt das Sonnenhaus genau wie das Passivhaus. Allerdings hat sie im Konzept Sonnenhaus einen niedrigeren Stellenwert.

Mit Solarthermie lässt sich nur dann ein Großteil des Wärmebedarfs decken, wenn der möglichst gering ist. Hoher Wärmedämmstandard an der Gebäudehülle und den Fenstern sowie wärmebrückenfreie und winddichte Konstruktion sind daher im Sonnenhaus – wie in jedem Energiesparhaus – elementar.

Je nach Standort und Witterung, Wärmebedarf im Gebäude und Dimensionierung der Solarthermieanlage ist der Speicher im Sonnenhaus in sonnenarmen Wintermonaten früher oder später leer. Dann springt in der Regel eine Zusatzheizung – meist eine Holzheizung oder eine Wärmepumpe – ein.

Flächenheizungen in den Wänden und Böden funktionieren mit niedrigen Vorlauftemperaturen. Sie sind daher die Favoriten im Sonnenhaus.

In den vergangenen Jahren wurde das Sonnenhaus-Konzept um weitere Komponenten erweitert. Eine zunehmend wichtige Rolle spielt die Einbindung einer Photovoltaik-Anlage, durch die der Eigenstrombedarf für Haushalt und Mobilität gedeckt und gerne auch eine Wärmepumpe als ergänzendes Heizsystem angetrieben wird. Entsprechend halten auch Batteriespeicher für PV-Strom Einzug ins Sonnenhaus. Außerdem gibt es erste Projekte mit Wasserstofftechnik und Brennstoffzellen sowie Weiterentwicklungen der Speichertechnik etwa durch Bauteilaktivierung.

Installation einer Fußbodenheizung
Flächenheizungen wie diese Fußbodenheizung sind eine wichtige Komponente beim Sonnenhaus-Konzept. © iStock/Getty Images/gopixa

Fünf Kategorien für ein Sonnenhaus

Das Sonnenhaus-Institut unterscheidet nach fünf verschiedenen Kategorien:

  1. Sonnenhaus Standard: Der Brutto-Energiebedarf für Warmwasser plus
    Heizung muss zu mindestens 50 Prozent aus solarer Strahlungsenergie gedeckt werden.
  2. Sonnenhaus Plus: Das Gebäude ist mit einer PV-Anlage ausgerüstet sind und produziert mehr Solarstrom, als es verbraucht.
  3. Sonnenhaus Autark: Das Haus verfügt über eine PV-Anlage; mindestens 50 Prozent des Energieverbrauchs für Heizung, Warmwasser und Haushaltsstrom werden real durch Sonnenenergie gedeckt.
  4. Sonnenhaus f: Es ist eine fossile Nachheizung installiert.
  5. Sonnenhaus im Bestand

In unserer Homestory Das Haus der Zukunft steht in Oberfranken erfahrt ihr, wie ein Bauherr ein Sonnenhaus mit diversen zusätzlichen Komponenten geplant und gebaut hat.

Wie müssen die Kollektoren im Sonnenhaus beschaffen sein?

Ein solarer Deckungsgrad von mehr als 50 Prozent lässt sich nur durch eine große Fläche mit hocheffizienten Kollektoren in Kombination mit einem riesigen Wärmespeicher, meist einem Wassertank, erreichen.

Die Kollektoren müssen dabei vor allem drei Anforderungen erfüllen:

  1. Der Wirkungsgrad muss möglichst hoch sein. Vakuum-Röhrenkollektoren weisen einen besonders hohen Wirkungsgrad auf, sind allerdings etwas teurer als Flachkollektoren.
  2. Die Kollektorfläche sollte die Anforderung erfüllen, möglichst groß zu sein. Das Sonnenhaus Institut empfiehlt für ein gut gedämmtes, kleines bis mittelgroßes Einfamilienhaus mit einem solaren Deckungsgrad von 50 Prozent bis 80 Prozent eine Kollektorfläche mit einer Größe von etwa 30 bis 60 Quadratmetern.
  3. Die Ausrichtung der Solarfelder muss so geplant sein, dass die Sonnenenergie optimal genutzt wird. Die höchsten Erträge sind bei einer Kollektorneigung zwischen 50 und 80 Grad auf einem Süddach mit einer maximalen Abweichung von 25 Grad nach Westen oder 20 Grad nach Osten zu erwarten.
Solaranlage auf einem Dach
Röhrenkollektoren einer Solarthermie-Anlage © Getty Images/iStockphoto/Dovapi

Welche Anforderungen muss der Speicher im Sonnenhaus erfüllen?

Der Pufferspeicher soll die überschüssige Energie der Solaranlage während der Heizperiode bevorraten. Für einen Zeitraum von mehreren Tagen reicht nach Angaben des Sonnenhaus Instituts ein Volumen von etwa 150 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche. Nur: Mit einem größeren Speicher könnt ihr mehr Sonnenenergie vom Herbst mit in die Heizsaison nehmen. Deshalb beträgt das Fassungsvermögen des Speichers im Sonnenhaus oft mehr als zehntausend Liter.

Weit verbreitet sind sogenannte Schichtenspeicher. Sie lagern die erzeugte Wärme in Schichten ein – im oberen Teil ist es wärmer als unten. Dadurch lassen sich Verwirbelungen von unterschiedlich temperiertem Wasser vermeiden und die Nutzbarkeit verbessern. Im unteren Teil des Speichers wird die Energie aus der Solarthermieanlage eingespeist, und von hier wird die Wärme für die Flächenheizung entnommen. An den oberen, wärmeren Bereich des Speichers wird die Zusatzheizung angebunden. Dieser Bereich liefert heißes Brauchwasser, etwa durch einen integrierten Edelstahlboiler oder durch ein extern angebrachtes Frischwassermodul mit Durchlauferhitzer.

Der zylindrische Schichtenspeicher ist meist innerhalb der gedämmten Gebäudehülle platziert, um Wärmeverluste zu nutzen. Oftmals reicht er vom Keller bis zum Dachgeschoss und wird dann mit einer umlaufenden Treppe verkleidet. Erhältlich sind auch kubische Solarspeicher für den Keller oder zum unterirdischen Einbau im Erdreich.

Elementar für das Erreichen von hohen Deckungsgraden ist neben dem optimalen Zusammenspiel der einzelnen Komponenten vor allem die richtige Dimensionierung durch einen Fachmann. Dabei spielen unter anderem die Heizlast, das Nutzerverhalten und der Klimastandort eine Rolle.

Alles über Heizen mit Sonnenergie erfahrt ihr in unserem Text Solaranlage im eigenen Heim: So nutzt ihr Solarthermie.

Wer baut ein Sonnenhaus?

Wenn ihr euren Neubau oder eure Sanierung zum Sonnenhaus mit einem Architekten realisieren wollt, findet ihr auf der Internetseite des Sonnenhaus Instituts Planer und andere Partner, die bereits Erfahrung mit Sonnenhäusern vorweisen können.

Es gibt das Sonnenhaus jedoch auch als Fertighaus, etwa bei den Herstellern FingerHaus, Renschhaus, WeberHaus, Massa-Haus, Ytong oder Baufritz.

Was kostet ein Sonnenhaus?

Bauen ist teuer. Und die Sonnenhaustechnik erhöht die Kosten. Die Experten im Sonnenhaus Institut schätzen die spezifischen „Systemkosten“ je nach Anlagengröße mit 900 bis 1.100 Euro pro Quadratmeter installierter Kollektorfläche. Das ist jedoch nicht mehr als eine grobe Orientierung. Die Kosten für ein Sonnenhaus sind von zu vielen Faktoren wie der Bauweise, der Größe, der Solarthermieanlage und einer eventuell erforderlichen Zusatzheizung abhängig.

Den höheren Investitionskosten stehen langfristig eingesparte Energiekosten gegenüber. Dieser Kostenvorteil lässt sich bei der momentanen Preisentwicklung nicht seriös abschätzen. Und die gewonnene Autarkie ist nicht in Euro messbar.

Ist ein Sonnenhaus ein KfW-Effizienzhaus?

Nein, nicht jedes Sonnenhaus ist ein KfW-Effizienzhaus. Aber es gibt Sonnenhäuser, die Effizienzhäuser sind.

Der KfW-Effizienzhausstandard und das Konzept des Sonnenhauses sind nur schwer miteinander vergleichbar. Gemeinsam ist beiden, dass sie das Gebäude nach einem berechneten Energiebedarf kategorisieren. Allerdings ist im Effizienzhaus der Primärenergiebedarf die entscheidende Größe, im Sonnenhaus ist es der Brutto-Energiebedarf (= Nutzenergie für Heizwärme und Warmwasser zuzüglich Übergabe-, Leitungs- und Speicherverluste).

Auch inhaltlich setzen die beiden Standards unterschiedliche Schwerpunkte: Im Sonnenhaus ist die Solarthermieanlage zwingend erforderlich. Im KfW-Effizienzhaus ist sie nur einer von vielen möglichen Bausteinen. Viele andere Effizienzhauselemente – wie etwa die Dämmung der Gebäudehülle oder die energetisch anspruchsvollen Fenster – finden sich auch im Sonnenhaus wieder. Schließlich zielt auch dieses Konzept darauf, Energieverluste zu minimieren. Doch nicht in jedem Sonnenhaus erfüllen diese Elemente die Effizienzhaus-Anforderungen.

Welche Förderung gibt es für ein Sonnenhaus?

Obwohl ein Sonnenhaus ein besonders energieeffizientes Haus ist, gibt es für diesen Haustyp keine spezielle Förderung. Trotzdem kommen grundsätzlich folgende Fördermöglichkeiten in Frage:

Förderung für ein Sonnenhaus beim Neubau

  1. Wenn ihr weitere Maßnahmen durchführt und euer Haus am Ende die Anforderungen an ein Effizienzhaus 40 in der Nachhaltigkeitskategorie (EH40 NH) erfüllt, könnt ihr das KfW-Programm 261 nutzen. Dafür muss das Gebäude mit einem Qualitätssiegel Nachhaltiges Gebäude zertifiziert werden. Die Förderung besteht dann aus einem Tilgungszuschuss in Höhe von 5 Prozent und einer Zinsvergünstigung von maximal 15 Prozent (Stand: Oktober 2022). Alles über die Förderung für KfW-Effizienzhäuser findet ihr in unserem Ratgeber Effizienzhaus: Mit dem KfW-Effizienzhaus Energie und Kosten sparen.
  2. Falls ihr diese anspruchsvolle Effizienzhaus-Stufe nicht erreicht, ist das KfW-Wohneigentumsprogramm (Kredit 124) eine Alternative.

Förderung für ein Sonnenhaus bei der Sanierung

  1. Ihr erreicht eine der förderfähigen Effizienzhausstufen? Dann könnt ihr einen Förderkredit 261 der KfW aus der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) erhalten. Je nach Effizienzhausstufe beträgt der Tilgungszuschuss zwischen 5 und 25 Prozent. Dazu kommt eine Zinsvergünstigung von bis zu 15 Prozent (Stand: Oktober 2022). In unserem Ratgeber Sanierung zum KfW-Effizienzhaus: So kommt ihr an Fördermittel haben wir alle wichtigen Informationen zusammengetragen.
  2. Ihr konzentriert euch auf die Sonnenenergie? Dann ist die Förderung des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) zur Heizungserneuerung spannend. Für den nachträglichen Einbau einer Solarthermieanlage durch ein Fachunternehmen gibt es einen Zuschuss in Höhe von 25 Prozent. Förderfähig sind sämtliche Anschaffungs- und Installationskosten inklusive Speicher, Steigleitungen zum Dach, Austausch von Heizkörpern und notwendige Anschlussarbeiten. Wird die Solarthermieanlage mit einer Pelletheizung kombiniert, gibt es in dem Fall 20 Prozent, wenn die Pelletheizung besonders emissionsarm ist sogar 30 Prozent. Für eine EE-Hybridheizung mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe beträgt der Fördersatz 25 und mit einer Erdwärmepumpe 30 Prozent. Beim BAFA gibt es außerdem Zuschüsse zu Einzelmaßnahmen in der Sanierung, beispielsweise zur Dämmung.
  3. Neben dem Bund haben auch einzelne Länder Förderprogramme für Solarthermie aufgelegt. Informationen darüber gibt es beim Bauamt oder der Energieberatung vor Ort.

Wie viel Energiekosten spart ein Sonnenhaus?

Ein Neubau-Sonnenhaus spart keine Energiekosten, weil noch nie welche entstanden sind. Euer Sonnenhaus braucht von Anfang an wenig Energie, weil viel Wert auf die Dämmung gelegt wird. Der Clou ist jedoch: Die Energie, die benötigt wird, ist regenerativ. Der Löwenanteil stammt aus der Sonnenenergie. Für euch als Bewohner ist deshalb gar nicht so wichtig, wieviel Energie benötigt wird. Entscheidend ist, dass so gut wie keine Brennstoffkosten entstehen.

Bei der Sanierung zum Sonnenhaus hängt die Einsparung zunächst von den Dämmmaßnahmen ab. Wenn ihr beispielsweise die Heizlast eures Hauses durch die Dämmung halbiert, braucht ihr danach nur noch halb so viel Energie. Und wenn ihr dann gemäß der Sonnenhaus-Idee 50 Prozent des verbliebenen Wärmebedarfs solar deckt, müsst ihr nur noch 25 Prozent des ursprünglichen Heizbedarfs mit einem anderen Energieträger bestreiten.

Im Sonnenhaus ist das gerne eine Wärmepumpe, für die dann Stromkosten entstehen, oder auch eine Holzheizung, deren Brennstoffkosten auf jeden Fall geringer ausfallen als die einer fossilen Heizung. Eine gute Basis für eine solche Sanierung ist ein individueller Sanierungsfahrplan.

Solarregler WRSol von Weishaupt
Über Solarregler (hier: Modell WRSol von Weishaupt) lassen sich die Erträge der Sonne überwachen und steuern. © Max Weishaupt GmbH - Fotostudio

Welche Vorteile und Nachteile hat ein Sonnenhaus?

In unserer Übersicht seht ihr auf einen Blick, welche Faktoren ihr bei euren Überlegungen berücksichtigen solltet:

  • VORTEILE
  • NACHTEILE
  • Unabhängigkeit von Krisen und steigenden Energiekosten
  • hohe Investitionskosten
  • geringe Folgekosten
  • Einschränkungen in der Effizienz der Solartechnik durch Vor-Ort-Klima und nachträgliche Verschattung
  • Umweltfreundlichkeit
  • unter Umständen hoher, schlecht kontrollierbarer Wärmeeintrag durch große besonnte Glasflächen
  • behagliches, wohngesundes Raumklima
  • Aufheizung des Gebäudes bei Speicherverlusten
  • Beeinträchtigung der Raumnutzung durch Dachneigung
  • Einschränkungen bei der Architektur (Dachausrichtung, Flächen, Tankintegration)
  • hoher Aufwand bei der Sanierung zum Sonnenhaus
Wie funktioniert ein Sonnenhaus im Winter?

Dann, wenn besonders viel Heizenergie gebraucht wird, ist die Sonnenenergie am wenigsten verfügbar. Das lässt sich durch die große Dimensionierung von Kollektoren und Speicher und durch eine steile Dachneigung, die dem flacheren Sonnenstand im Winter Rechnung trägt, nur zum Teil ausgleichen. Daher wird im Sonnenhaus oft eine Zusatzheizung eingebaut.

Dafür kommen unterschiedliche Bauweisen in Frage. Weit verbreitet sind mit Holz beheizte wasserführende Kaminöfen, Pelletheizungen, Holzvergaserkessel oder auch Wärmepumpen. Wenn sie mit Solarstrom vom eigenen Dach oder anderem regenerativem Strom angetrieben werden, arbeiten sie nahezu klimaneutral.

Welches Grundstück ist für ein Neubau-Sonnenhaus geeignet?

Wer ein Sonnenhaus neu baut, kann durch die Wahl des Grundstücks den Sonnenertrag und damit den Deckungsgrad ein Stück weit mit beeinflussen. Gefragt ist ein verschattungsfreies Baugrundstück mit Südausrichtung.

Das sollte so zugeschnitten sein, dass ein möglichst länglicher Baukörper mit der Firstrichtung Ost-West errichtet werden kann. So entsteht an der Traufseite eine besonders große südorientierte Gesamtfläche aus Dach und Fassade für die passive und aktive Sonnenenergienutzung.

Die Verschattung der Südseite des Sonnenhauses durch Gebäude oder hohe Bäume auf Nachbargrundstücken sollte vermieden werden. Bei einer Lückenbebauung ist sie vergleichsweise gut erkennbar. Im Neubaugebiet, wo die Nachbarschaft erst in der Entstehung ist, gibt der Bebauungsplan eine Orientierung.

Was bedeutet die "Idee Sonnenhaus" für die Bauweise und Architektur des Gebäudes?

Ein hoher Deckungsgrad lässt sich nur durch große nach Süden ausgerichtete Solarflächen erreichen. Daraus ergibt sich der oben beschriebene Baukörper. Um möglichst viel Sonneneinstrahlung zusätzlich passiv zu nutzen, weisen zudem oft auch große Fensterflächen nach Süden. Daraus ergibt sich oft die Anordnung der Räume im Haus.

Teil der Sonnenhaus-Idee ist auch die Verwendung nachhaltiger Baustoffe mit einer überdurchschnittlichen Ökobilanz. So kann das Gebäude beispielsweise als Holzbau errichtet werden.

Welche Alternativen gibt es zum Sonnenhaus?

Das Sonnenhaus ist ein mögliches Energiesparhaus. Interessante Alternativen sind beispielsweise das Passivhaus oder die unterschiedlichen Varianten von Plusenergiehäusern. Ein paar Ideen seht ihr in unserem Artikel KfW 40 Plus: 7 tolle Effizienzhäuser.

Im Neubau sind meist alle Konzepte umsetzbar, so dass Bauherren nach individueller Gewichtung entscheiden können. In der Sanierung schränken die Gegebenheiten im Bestand die Möglichkeiten oft deutlich ein. Hier ist eine fundierte Energieberatung eine unverzichtbare Entscheidungsgrundlage.

Können wir unseren Altbau zum Sonnenhaus sanieren?

Eine Sanierung zum Sonnenhaus ist prinzipiell möglich. Beispiele für gelungen Umbauten findet ihr auf der Seite des Sonnenhaus Instituts.

Allerdings ist eine solche Sanierung eine anspruchsvolle Angelegenheit, da hier mit vielen, teils ungünstigen bereits bestehenden Gegebenheiten gearbeitet werden muss. Eine sinnvolle Herangehensweise ist, den Heizenergiebedarf des Gebäudes durch umfangreiche Dämmmaßnahmen deutlich zu verringern und dann mindestens die Hälfte des verbleibenden Gesamtwärmebedarfs solar zu decken.

Für viele Widrigkeiten im Bestand gibt es Lösungsmöglichkeiten. Sind die Dachflächen ungeeignet, so sind aufgeständerte Kollektoren oder Fassadenkollektoren eine Überlegung wert. Wenn der große Schichtenspeicher nicht ins Gebäude passt, können Solartanks außerhalb des Hauses platziert werden. An einschränkenden Faktoren wie der Form des Baukörpers, der Ausrichtung des Firstes in Süd-Nord-Richtung oder der Verschattung durch die Nachbarschaft lässt sich jedoch im Nachhinein selten etwas ändern.

Kann man auch 100 Prozent der Energie eines Sonnenhauses durch Solartechnik gewinnen?

Tatsächlich gibt es solche autarken Sonnenhäuser. Sie wurden vor allem an klimatisch günstigen, nebelfreien Klimastandorten realisiert. Erreichbar ist eine solarer Deckungsgrad von 100 Prozent jedoch nur mit sehr großen Solarflächen und großem Wärmespeicher sowie minimalem Energiebedarf nicht nur im Jahresmittel sondern vor allem in den Wintermonaten.

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