Sommerlicher Wärmeschutz

Ziel des sommerlichen Wärmeschutzes ist esi, die Erwärmung einzelner Räume durch Sonneneinstrahlung zu begrenzen.

Der Gesetzgeber hat hier das Ziel, den übermäßigen Einsatz von Kühlanlagen einzuschränken oder besser vorzubeugen. Was für viele öffentliche Gebäude mit großen Fensterflächenanteilen zu entsprechenden und aufwändigen Sonnenschutzanlagen führt, wird für private Bauherren in vielen Fällen durch einen maximalen Fensterflächenanteil pro Raum und gängige Sonnenschutzmaßnahmen wie Rolläden erreicht.

Die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz sind auf einzelne Wohnräume bezogen und müssen dann einzeln nachgewiesen werden. Dabei reicht es in der Praxis meistens, den ungünstigsten Raum entsprechend dem Fensterflächenanteil zu bestimmen und den sommerlichen Wärmeschutz nachzuweisen.

Im wesentlichen werden zwei Fragen gegeneinander gehalten:

1) Wieviel Strahlungswärme tritt in den Raum maximal ein?

2) Wie reagiert der Raum thermisch?

Die eintretende Strahlungswärme wird durch die Fensterflächen, deren Orientierung, die g - Werte und den Sonnenschutz der Raumfenster beeinflusst.

Die Aufheizung eines Raumes durch die thermische Trägheit der Raumwände. Und zwar sowohl der Innen- als auch der Außenwände. Ein Raum mit schweren Wänden (z.B. Kalksandstein oder Ziegel) heizt sich im Sommer langsamer auf als ein Raum mit leichten Wänden (z.B. die gedämmte Holzkonstruktion eines Dachraumes).

In der EnEV wird der Nachweis nach DIN 4108 Teil 2 gefordert. Danach wird für kritische Räume mit hohen Fensterflächenanteil der vorhandene Sonneneintragskennwert S_vorh bestimmt und mit dem zulässigen Sonneneintragskennwert S_zul verglichen. Wenn gilt

S_vorh < S_zul

ist der sommerliche Wärmeschutz erfüllt. Die DIN 4108 lässt zudem einige vereinfachte Verfahren zu. Insbesondere für Wohngebäude muss nur ein Fensterflächenanteil von weniger als 35 % nachgewiesen werden, was in der Praxis häufig zur Anwendung kommt.

Im folgenden werden wesentliche Einflüsse auf den sommerlichen Wärmeschutz erläutert.

Klimaregion

Verschattung

Die Verschattung von transparenten Bauteilen hat maßgeblichen Einfluss auf den sommerlichen Wärmeschutz eines Raumes.

Die Faktoren der Strahlungsabminderung werden dabei entsprechend DIN 4108 Teil 6 im Verhältnis zum g - Wert ermittelt.

In der Praxis wird dabei oft die Wirkung von diffuser Strahlung unterschätzt. Werden Südfenster zum Schutz von direkter Einstrahlung mit Verschattungseinrichtungen versehen, so gilt das für Nordfenster nicht immer. So gelegene Räume heizen sich allerdings ebenfalls durch diffuse Strahlung auf. Diese Problematik trifft besonders auf Nichtwohngebäude zu. Eine ausgewogene Kombination aus Sonnenschutzglas und Verschattungsvorrichtungen je nach Orientierung eines Raumes ist von einem Fachplaner durchzuführen, wobei selbstverständlich auch die Wirtschaftlichkeit berücksichtigt werden muss.

Wärmespeicherung

Baustoffe haben unterschiedliche Wärmespeicherungsfähigkeiten. Im allgemeinen können schwere Baustoffe, wie Kalksandstein oder Beton Wärme besser speichern als leichte Baustoffe wie Holz, Porenbeton oder Dämmschichten.

Dabei sind drei Kennzahlen wichtig für die Wärmespeicherfähigkeit eines Baustoffes:

In der folgenden Tabelle sind Anhaltswerte für die Wertebereiche einiger Baustoffe gegeben:

Tag - Nacht - Zyklus

Die Aufwärm- und Abkühlvorgänge verlaufen durch die Tag - Nacht - Zyklen wellenförmig durch das Bauteil. Auch wenn diese Prozesse im Wärmeschutznachweis nach EnEV bzw. DIN 4108 - 3 unberücksichtigt bleiben, haben sie auf den Wohnkomfort während der heißen Jahreszeit einen großen Einfluss.

In einem Bauteil breitet sich eine Welle erhöhter Temperatur aus. Dieser Vorgang wird durch zwei Größen beschrieben:

1. Das Temperatur - Amplituden - Verhältnis (TAV):

Das Verhältnis von der Temperaturdifferenz an der Innenseite zur Temperaturdifferenz an der Außenseite

Je kleiner, desto mehr Komfort im Sommer. Theoretische Extremwerte sind 0, wobei das Bauteil an der Innenseite konstant temperiert wäre und 1, was bedeuten würde, das die Bauteilinnenseite der durch Sonneneinstrahlung zyklisch aufgeheizten Oberfläche vollständig folgen würde.

2. Phasenverschiebung:

Die Zeit, nach der die Raumtemperatur der Außentemperatur folgt. Es kann zunächst keine Aussage getroffen werden, ob eine längere oder kürzere Phasenverschiebung zu bevorzugen ist, wobei hier viele Sachverständige generell höhere Zeiten bevorzugen. Dabei ist jedoch auch das Nutzerverhalten zu berücksichtigen.

In der folgenden Abbildungen sind die Vorgänge schematisch dargestellt und für einige Baustoffe sind Anhaltswerte angegeben:

Fazit: Baustoffe mit einer kleinen Temperaturleitfähigkeit eignen sich gut für den sommerlichen Wärmeschutz

Belüftung

Berücksichtigt werden erhöhte Nachtlüftung, wovon beispielweise bei Wohngebäuden ausgegangen werden kann sowie passive Kühlung, wobei es sich um einen Luftbrunnen handelt.

Gesamtbewertung im sommerlichen Wärmeschutz nach EnEV

1. Bestimmung des vorhandenen Sonneneintragskennwertes

Aw = Fensterfläche in m²
g_tot = Gesamtenergiedurchlassgrad des Glases einschließlich Sonnenschutz
A_G = Nettogrundfläche des Raumes oder Raumbereichs in m²

2. Bestimmung des zulässigen Sonneneintragskennwertes

S_zul = S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅ + S₆

wobei die folgenden Einzelwerte bestimmt werden:

Entfall des Nachweises

Der Nachweis muss nicht geführt werden, wenn für Wohngebäude für alle kritischen Räume ein Fensterflächenanteil von kleiner als 35 % bezogen auf die Raumnutzfläche nachgewiesen werden kann.