Alle Artikel · 6 Min. Lesezeit

Warum ist die Sonne in einem 3D-Modell des Hauses nur annähernd richtig?

Eine echte Sonnenberechnung braucht drei Dinge: wo das Haus auf der Erdkugel liegt, wann im Jahr und Tag es ist, und in welche Richtung das Gebäude ausgerichtet ist. Fehlt auch nur eines der drei, kann keine App Ihnen die tatsächliche Sonne zeigen — nur einen hübschen Rate-Bogen.

Die Position der Sonne ist keine Ansichtssache, sondern eine Berechnung

Wo die Sonne am Himmel zu einer gegebenen Uhrzeit an einem gegebenen Ort steht, lässt sich nicht mit Gefühl annähern. Es ist Astronomie mit bekannten Formeln: Die Höhe der Sonne über dem Horizont und ihre Richtung (die Kompassrichtung, in der sie steht) lassen sich aus drei Eingangswerten exakt berechnen. Fehlt einer davon, fehlt der Rechnung ein Glied — und übrig bleibt nur eine Vermutung.

Die drei Dinge, die eine Sonnenberechnung braucht

• Der Ort. Breiten- und Längengrad. Die Sonne steht im Sommer höher am Himmel, je näher man am Äquator ist, und die Termine für den kürzesten und längsten Tag verschieben sich mit dem Breitengrad.
• Der Zeitpunkt. Datum und Uhrzeit entscheiden, wo auf ihrer jährlichen und täglichen Bahn sich die Sonne gerade befindet. Dezember und Juni sind entgegengesetzte Extreme; Vormittag und Nachmittag sind Spiegelbilder voneinander.
• Die Ausrichtung des Gebäudes. Es reicht nicht zu wissen, wo die Sonne am Himmel steht — man muss auch wissen, wie das Haus dazu ausgerichtet ist. Ein Wohnzimmer, das 10 Grad von Süden abweicht, verhält sich völlig anders als eines, das exakt nach Süden zeigt.

Was sind Azimut und Sonnenhöhe?

Die beiden Werte, mit denen eine Sonnenberechnung arbeitet, heißen Azimut und Sonnenhöhe. Azimut ist die Kompassrichtung, in der die Sonne steht — 180° ist genau Süden, 90° ist Osten, 270° ist Westen. Sonnenhöhe ist, wie hoch über dem Horizont die Sonne steht, von 0° (genau am Horizont, bei Sonnenauf- und -untergang) bis zum höchsten Wert, den sie mittags erreicht. Kombiniert man diese beiden Werte mit der Uhrzeit, lässt sich der Weg der Sonne über eine Fassade Stunde für Stunde nachzeichnen.

Warum ist die Nordrichtung der schwierige Teil?

Die Position ist einfach — ein Telefon kennt seine GPS-Position sofort. Das Schwierige ist die Nordrichtung, also in welche Richtung das Gebäude selbst zeigt. Ein Kompass in einem Telefon oder einer App kann drinnen falsch zeigen, weil Eisen in Wänden, Türrahmen und Elektroinstallationen das Magnetfeld stören. Und selbst ein korrekter Kompass löst nur die halbe Aufgabe: Man muss auch wissen, wie die Kompassrichtung mit dem gezeichneten Grundriss des Gebäudes zusammenhängt, nicht nur, in welche Richtung man selbst beim Messen stand.

Deshalb ist die Nordrichtung das Detail, das in einem 3D-Modell am häufigsten fehlt oder falsch ist — nicht weil es schwer zu verstehen ist, sondern weil es schwer zuverlässig zu messen ist, ohne ein dafür gebautes Werkzeug.

Was passiert, wenn Daten fehlen?

Ein Programm, das die Sonnenberechnung ernst nimmt, hat zwei Wege, wenn Position oder Nordrichtung fehlen. Der eine ist, sich zu weigern, überhaupt etwas anzuzeigen. Der andere — der brauchbarere — ist, eine annähernde Sonne zu zeigen: einen hübschen, symmetrischen Bogen, der wie eine Sonne aussieht, aber nicht aus der tatsächlichen Lage des Hauses berechnet ist. Das Problem entsteht, wenn der annähernde Bogen genauso autoritativ aussieht wie eine echte Berechnung. Dann glaubt man, etwas Gemessenes gesehen zu haben, obwohl man tatsächlich eine durchschnittliche Schätzung gesehen hat.

Ein Programm sollte die annähernde Sonne daher deutlich kennzeichnen — mit einem Symbol und einem Text, nicht nur mit einer anderen Farbe, die man selbst bemerken muss.

Wie unterscheiden Sie eine echte Sonnenstandsanalyse von einer geschätzten?

• Fragen Sie, was die Eingangswerte sind. Eine echte Sonnenstandsanalyse kann Ihnen immer sagen, mit welchem Breiten-/Längengrad und welcher Nordrichtung sie rechnet. Kann die App diese Werte nicht zeigen, ist es keine Berechnung.
• Prüfen Sie, ob Dezember und Juni unterschiedlich aussehen. Die Sonnenbahn ändert sich deutlich mit der Jahreszeit. Sehen Winter- und Sommersonne in der App identisch aus, ist das Symmetrie, keine Astronomie.
• Drehen Sie das Haus und prüfen Sie, ob die Sonne mitwandert. Dreht man das Gebäude in einem echten Modell um 90 Grad, müssen Sonneneinfall an den Fassaden die Plätze tauschen. Passiert das nicht, ist die Sonne nicht an die Geometrie gekoppelt.

Worüber selbst eine korrekte Sonnenberechnung nichts aussagen kann

Selbst mit allen drei Eingangswerten korrekt ist eine Sonnenberechnung nur Geometrie. Sie weiß nicht, ob das Nachbarhaus, ein Baum oder ein Schornstein um drei Uhr nachmittags genau auf Ihr Fenster Schatten wirft — es sei denn, solche Objekte sind Teil des Modells. Sie kennt auch keine Bewölkung, die in der Praxis entscheidet, wie viel Sonne man an einem gewöhnlichen Tag tatsächlich erlebt. Eine Sonnenberechnung zeigt die potenzielle Sonne unter klarem Himmel — keine Garantie dafür, wie viel Licht an einem beliebigen Dienstag im November tatsächlich hereinfällt.

Warum reicht „ungefähr die richtige Richtung" nicht aus?

Es ist verlockend zu denken, eine angenäherte Nordrichtung müsse gut genug sein — das Haus zeigt ja „einigermaßen nach Süden", wie groß kann der Fehler schon sein? Die Antwort lautet: überraschend groß, weil die Sonnenbahn nicht symmetrisch um eine beliebige Richtung verläuft. Ein Fenster, das tatsächlich 20 Grad östlich von Süden ausgerichtet ist, bekommt deutlich mehr Morgensonne und weniger Nachmittagssonne als ein Fenster, das exakt nach Süden zeigt. Rechnet man mit „ungefähr Süden", verschiebt man den Sonneneinfall in Wirklichkeit um mehrere Stunden am Tag, ohne es zu wissen. Je näher man an Osten oder Westen kommt, desto größer wird dieser Fehler, weil sich die Sonnenbahn dort schneller mit einer kleinen Drehung des Gebäudes ändert.

Warum kann man nicht einfach einen festen Sonnenwinkel nehmen, der „für die meisten Orte" passt?

Manche einfacheren Programme überspringen die Berechnung ganz und zeigen stattdessen einen festen, generischen Sonnenbogen — denselben Bogen, egal wo das Haus liegt und zu welcher Jahreszeit. Das sieht wie eine Lösung aus, ist aber tatsächlich nur eine hübschere Form des Ratens. Der höchste Sonnenstand am Himmel zur Mittagszeit variiert in den meisten gemäßigten Breiten um über 45 Grad im Jahresverlauf, und genau dieser Unterschied entscheidet, ob die Wintersonne bis zur Rückwand des Wohnzimmers reicht oder ein Stück vor dem Boden endet. Ein fester Bogen kann diesen Unterschied nie zeigen, weil er sich per Definition nicht mit dem Datum ändert.

Was HouseSense macht

HouseSense berechnet eine echte Sonnenbahn aus der GPS-Position des Hauses und der Nordrichtung, die entweder während des Scans erfasst oder nachträglich manuell gesetzt wurde. Sind beide vorhanden, folgt die Sonne im 3D-Modell und im Rundgang der tatsächlichen Bahn, Stunde für Stunde und Jahreszeit für Jahreszeit. Fehlen Position oder Nordrichtung, greift die App auf einen annähernden Bogen zurück — kennzeichnet ihn aber deutlich mit einem „~" und dem Text „Ungefähre Sonne", damit eine Schätzung nie mit einer Berechnung verwechselt wird.