Solararchitektur in den USA (2)

Die Solarhäuser des M.I.T.

Am Ende der 30er Jahre des letzten Jahrhunderts wurden in den Vereinigten Staaten die Forschungen über Sonnenkollektoren und Sonnenhäuser vom Massachusetts Intitute of Tecnology (MIT) und anderen US-Universitäten wieder aufgenommen.

Solar 1

Solar 1, das Solar House des MIT von 1939 (Bild: MIT News Office and the MIT Museum)

1939, im Jahr als der Zweite Weltkrieg ausbrach, baute das  il Massachussetts Institute of Technology (MIT) ein kleines Sonnenhaus (Solar 1) mit nur zwei Raumen und einem Laboratorium, um Methoden zu entwickeln, mit denen sich die Effizienz der auf dem Dach des Hauses installierten Sonnenkollektoren berechnen und bewerten liessen.

Die Gleichungen, die wir heute benutzen, um die Effizienz von Sonnenkollektoren zu berechnen gehen auf diese Forschungsarbeiten zurück.

Solar 2

Solar 2 Das zweite Solar House des MIT von 1947 (Bild: MIT News Office and the MIT Museum)

Ein zweites Sonnenhaus (Solar 2) konnte erst nach dem Zweiten Weltkrieg gebaut werden, nämlich im Sommer 1947 und zwar mit dem Ziel, die Verbindung von drei Funktionen miteinander zu verbinden: Erzeugung und Speicherung von Wärme mittels Sonnenkollektoren und deren Verwendung zur Heizung des Hauses.

Auf der Südseite von Solar 2 waren sieben kleine Räume aufgereiht, um die Auswirkung der verschiedener solarer Wärmegewinne zu untersuchen. Der erste Raum besass keinen Wärmespeicher wie die anderen sechs Räume, deren Wände Dicken zwischen 10 und 22 cm hatten. Auch die Fenster, die das Sonnenlicht hereinliessen waren verschieden. Die der ersten sechs Räume hatten eine Zwei-Scheiben-Verglasung, das Fenster des siebenten Raumes eine Drei-Scheiben-Verglasung. Das Wasser in den Speichern nahm verschiedene Temperaturen an. Die höchste gemessene Temperatur war 50°C. In vier Räumen zirkulierte das Wasser in den Behältern durch natürliche Konvektion, in den zwei übrigen wurde es künstlich in Bewegung gehalten. Jeder Raum war mit isolierenden Vorhängen ausgestattet, die nachts und an sonnenlosen Tagen geschlossen werden konnten, um Wärmeverluste zu vermeiden.

Nach den Versuchen, im Winter 1947/48, kamen die Ingenieure des MIT zum Schluss, dass weitere Forschungen in dieser Richtung nichts einbrächten und empfahlen die Trennung von Wärmeerzeugung und Speicherung, um die nächtlichen Wärmeverluste zu vermeiden und zu erreichen, dass mindestens die Hälfte der tagsüber erzielten solaren Wärmegewinne im Innern des Hauses verbleiben. 

Solar 3

Solar 3  Das dritte Solar House des MIT von 1948/49 (Bild: MIT News Office and the MIT Museum

Im Jahr 1948 wurde das Haus Solar 2 zu einer Mini-Wohnung für die junge Familie eines MIT-Studenten umgebaut. Dieses Solar 3 genannte Haus hatte eine Kollektoranlage auf und einen Warmwasserspeicher unter dem Dach. Die Deckenuntersicht bestand aus Metallpanelen die die Warme nach unten in di Zimmer abstrahlten.

Die Effizienz des Systems wurde zwischen 1949 und 1953 genauesten untersucht mit dem Ergebnis, das nur 30 Prozent der vom Kollektor auf dem Dach eingefangenen  Energie effektiv zur Raumheizung verwendet worden war.

Solar 4

Solar 4 -  Das vierte Solar House des MIT von 1959/61 (Bild: MIT News Office and the MIT Museum

In den Jahren 1959-1961, nach etwa  20 Jahren Forschung, bauten die Forscher des MIT ein weiteres Sonnenhau (Solar 4) in einem Vorort Bostons. Das Haus war diesmal zweigeschossig. Das Erdgeschoss war gegen das Erdreich und den Boden wärmegedämmt, während das Obergeschoss auf der Südseite eine geneigte  Fassade hatte, die mit Kollektorelementen belegt war und somit einen einzigen Kollektor bildete. Die Forscher des MIT wollten auf diese Weise ein Ergebnis erzielen, das den Bau eines weiteren Hauses  gerechtfertigt hätte, obwohl sie sich im Klaren waren, dass eine wirtschaftliche Heizung auf diese Weise nicht zu erreichen war. Das System kostete weit mehr als veranschlagt und lieferte in der ersten Heizperiode weniger als die Hälfte der erforderlichen Wärme. Ende 1962 wurde das Haus umgebaut und erhielt eine konventionelle Heizungsanlage.

Das von der Kollektoranlage erzeugte Warmwasser wurde in einem 5600-Liter-Tank gespeichert. Ein Expansionsgefäss mit 750 Liter Fassungsvermögen diente zur Aufnahme der Kollektorflüssigkeit, wenn dieser geleert werden musste. Das voin der Sonne erwärmte Wasser aus dem Speicher passierte eine Wärmetauscher, der die in die Räume einzublasende Luft erwärmte. Ein mit Öl betriebener Heizkessel erzeugte die fehlende Wärme, wenn die Temperatur des Wassers im Speicher unzureichend war. Im Sommer wurde das Haus durch einen kleines Kühlaggregat gekühlt

Solar 5

Solar 5 Das fünfte Solar House des MIT von 1978 (Bild: MIT News Office and the MIT Museum)

Das fünfte und letzte Solarhaus (Solar 5) des  MIT wurde 1978 gebaut als experimentelles Büro oder Klassenzimmer der Architekturabteilung des MIT. Solar 5 erhielt keine technische Ausstattung mit Sonnenkollektoren, Ventilatoren und Pumpen wie die vier vorangegangenen Häuser. Alle thermischen Elemente wurden direkt in das Baumaterial integriert.