Issuu on Google+

Wärmeschutz im Sommer Sommerlicher Wärmeschutz Sommerlicher Wärmeschutz ist nicht nur eine Komfortfrage, sondern in der EnEV und DIN 4108‑2 geregelt. Der sommerliche Wärmeschutz sorgt in Wohngebäuden für komfortables Raumklima und in Arbeitsstätten für die Einhaltung gesetzlicher Forderungen.

Kühler Kopf und Durchblick Viele Faktoren haben Einfluss auf die Innenraumtemperaturen im Sommer. Die Sonneneinstrahlung durch Fensterflächen spielt dabei eine entscheidende Rolle. So bleibt die Hitze draußen ...

Masse mit Klasse Nachtauskühlung durch richtige Fensterlüftung trägt erheblich zu einem positiven Raumklima bei. Konstruktionen und Baustoffe mit hoher thermisch wirksamer Speicherkapazität unterstützen ebenfalls den sommerlichen Wärmeschutz. Maßnahmen, die vor allem „unterm Dach“ willkommen sind.

(Foto: PAVATEX)

Holz-Hertel GmbH & Co. KG Werkstrasse 11/2 76437 Rastatt

www.holz-hertel.de

Tel. 0 72 22 / 97 59 - 0 Fax 0 72 22 / 97 59 - 50 info@holz-hertel.de

65 Bauphysik


Sommer-Klimaregionen für den sommerlichen Wärmeschutznachweis nach DIN 4108-2

Grenzwerte der Innentemperatur für die Klimaregionen Sommerliche Klimaregion

Grenzwert der Innentemperatur

Höchstwert der mittleren monatl. Außentemperatur

A

25 °C

≤ 16,5 °C

B

26 °C

16,5 °C - 18,0 °C

C

27 °C

18,0 °C

Sommerlicher Wärmeschutz Vorschriften und gesetzliche Grundlagen Sommerlicher Wärmeschutz ist nicht nur eine Komfortfrage. Das Herabkühlen von Räumen kostet Energie – gerade die soll jedoch gem. EnEV gespart werden und zwar nicht nur im Winter. Der sommerliche Wärmeschutz sorgt bei Wohngebäuden dafür, dass im Hochsommer auch unter dem Dach erholsames Schlafen möglich ist und in Arbeitsstätten die gesetzlichen Forderungen eingehalten werden. Forderungen der EnEV Die EnEV fordert sowohl für den Wohnungsbau als auch für den Nichtwohnungsbau einen verbindlichen Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes. Der Nachweis ermöglicht die Realisierung eines behaglichen Raumklimas im Sommer und ist nach Energieeinsparverordnung (EnEV) Pflicht, wenn der Fensterflächenanteil eines Gebäudes 30 % überschreitet. Nachzuweisen sind kritische Räume bzw. Raumgruppen an der Außenfassade. Nach DIN 4108-2 kann auf einen Nachweis verzichtet werden, wenn der Fensterflächenanteil bezogen auf die Nettogrundfläche eines Raums oder einer Raumgruppe, die Werte nach Tab. 7, DIN 4108-2, nicht überschreitet (s. Tabelle ). Um den Nachweis für Wohngebäude und Nichtwohngebäude zu erfüllen, sind die Sonneneintragswerte nach DIN 4108-2, Abschnitt 8 einzuhalten. Bei diesem vereinfachten Verfahren werden alle Außenfassaden berücksichtigt, die der Sonneneinstrahlung besonders intensiv ausgesetzt sind, ebenso Dachflächen, sofern sie zu Wärmeeinträgen beitragen. Zulässige Werte des Fensterflächenanteils nach Tab. 7, DIN 4108-2 Fensterneigung (bezogen auf die Horizontale)

90° bis > 60°

60° bis 0°

Fensterorientierung (Himmelsrichtung) 2)

Fensterflächenanteil (fAG) (bez. auf Grundfläche)1)

Nordwest über Süd bis Nordost

10 %

Alle anderen Nordorientierungen

15 %

Alle Orientierungen

7%

1) Fensterflächenanteil (fAG) = Fensterfläche/Grundfläche des betrachteten Raums od. Raumgruppe. Sind beim betr. Raum mehrere Fassaden od. Erker etc. vorhanden, ist fAG= Summe Fensterflächen/Grundfläche 2) Sind beim betrachteten Raum mehrere Orientierungen mit Fenster vorhanden, ist der kleinere Grenzwert für fAG maßgebend.

Gebäude, die mit Anlagen zur Kühlung (Klimaanlagen) ausgestattet sind, müssen ebenfalls den sommerlichen Wärmeschutz erfüllen, sofern dies unter Ausnutzung aller baulichen Maßnahmen möglich ist. Sonneneintragskennwerte (S) Wenn die Summe der raumbezogenen Sonneneintragswerte einen bestimmten, zulässigen Höchstwert nicht überschreitet, bleiben auch die Temperaturen im betrachteten Gebäude überwiegend unterhalb der zumutbaren Temperaturen und auf den Einsatz von Klimaanlagen kann verzichtet werden. Der Sonneneintragskennwert s wird ermittelt aus der tatsächlichen Fensterfläche, dem Gesamtenergiedurchlassgrad des Fensterglases und einer evtl. vorhandenen Sonnenschutzvorrichtung. Zulässige Sonneneintragskennwerte (Szul) In die Ermittlung der zulässigen Sonneneintragskennwerte fließen u. a. folgende Parameter ein: Die Sommer­klima­region, die Bau­­art der speicher­fähi­gen Masse (leicht – mittel - schwer), die innen­lie­gen­den Raum­umschließungsflächen (Wände, Decken, Böden), Sonnen­schutzverglasungen, Fensterneigung (insbesondere Dachflächenfenster), dauernde Fensterverschattungen und die Fensterausrichtung. Die EnEV lässt alternativ auch die Simulation mit einem geeigneten Computerprogramm zu, das u. a. die Nutzung des Gebäudes sowie die klimatischen Innen- und Außenverhältnisse am Standort, unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs, berechnet. Sommerlicher Wärmeschutz bei Alt- und Neubau Der sommerliche Wärmeschutz ist – im Gegensatz zum winterlichen Wärmeschutz – nur für den Neubau, nicht aber für den Gebäudebestand vorgeschrieben. Aber grade Renovierungs- und Modernisierungsarbeiten, die ja häufig das Wohnen unter dem Dach betreffen, eröffnen dem Handwerker immer die Möglichkeit, auf Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes hinzuweisen und im Sinne einer komfortablen Wohnsituation im Sommer zu beraten.


Großzügige Fensterflächen schaffen lichtdurchflutete Räume. Im Sommer kann das zum Hitzeproblem werden. Außenliegender Sonnenschutz (hier: verschiebbare Lamellen) und Sonnenschutzverglasung sind zwei Möglichkeiten, der Sommerhitze wirkungsvoll entgegenzutreten. (Foto: HBI Fernster und Türen)

Kühler Kopf und Durchblick Sonneneinstrahlung reduzieren Viele Faktoren haben Einfluss auf die Innenraumtemperaturen im Sommer. Die Nachweisführung ist üblicherweise Planersache. Doch auch der Zimmermann kann in der planerischen Verantwortung stehen und muss dann den sommerlichen Wärmeschutz beachten. Im Gebäudebestand, wo der Hitzeschutz nicht vorgeschrieben ist, kann der Zimmermann dem Bauherren konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung vorschlagen. Größter Verursacher für die Hitze im Haus ist die direkte Sonneneinstrahlung, die durch Fenster in die Räume gelangt. Die bestrahlten Flächen im Raum absorbieren die Sonnenstrahlung, diese wird dabei in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt. Das Problem: Die Wärmestrahlung kann das Fensterglas von innen kaum durchdringen, die Wärme ist praktisch im Raum „gefangen“ und heizt diesen auf. Je größer die Fensterfläche, desto größer ist auch die einfallende Strahlung und umso größer die Aufheizung. Der Grad der Sonnenschutzwirkung bei Glas wird durch den Gesamtenergiedurchlassgrad, den g-Wert, bestimmt. Je kleiner der g-Wert, desto höher ist die Sonnenschutzwirkung. Der g-Wert von modernen Sonnenschutzgläsern erreicht Werte zwischen 0,18 und 0,48, ohne die Lichtdurchlässigkeit störend zu beeinträchtigen, die Werte von Wärmeverglasungen liegen zwischen 0,6 und 0,65. Daraus ergibt sich, dass neben dem Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung, die Wirksamkeit der Sonnenschutzvorrichtung eine entscheidende Rolle spielt. Kurz gesagt: Am besten ist es, die Wärme bleibt draußen. Natürliche Verschattung (Bäume), vorspringende oder überkragende Bauteile, bspw. Balkone, Fensterläden, Rollläden, Sonnenschutzrollos, Markisen oder Sonnensegel sind hierfür geeignet.

Sommerliche Wärmeschutz - die Einflussfaktoren: - Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) der Fenster - Ausrichtung (Orientierung)/Neigung der Fensterflächen - Anteil des Rahmens an der Fensterfläche - Art und Weise (Wirksamkeit) eingesetzter Sonnenschutzvorrichtungen - Bauweise (Wärmespeicherfähigkeit) der verwendeten Baustoffe - Wärmeleitfähigkeit der Außenbauteile (ohne Fenster) - Nächtliche Raumlüftung - Gebäudestandort (sommerliche Klimaregion) - Reflexionsfähigkeit der Außenflächen (helle oder dunkle Farben)

Einfluss hat auch der Einstrahlwinkel der Sonne auf die Fensterfläche: Ab ca. 45° gibt es praktisch eine Totalreflektion. Darum sind senkrechte Erkerfenster besser als Dachflächenfenster hinsichtlich des sommerlichen Wärmeschutzes und die Fensterneigung sowie die Orientierung gehen in die Berechnung des sommerlichen Wärmeschutzes mit ein.

Außen

Wirkungsweise von Sonnen­ schutz­ver­gla­sungen: Die Sonnenstrahlung wird

Polysulfiddichtung

reflektiert, trotzdem sind die

Hauchdünne Edelmetallschicht

In die Fenster integrierter Sonnenschutz ist nicht so wirksam, wie ein | Energiesparende Fenster von HBI lassen außenliegender Schutz. Die Wirksamkeit innenliegender vielVorrichtungen Sonnenenergie ins Haus und geben wenig Wärme nach außen ab. kann aber durch reflektierend beschichtete Außenflächen deutlich erhöht werden.

Fenster energisparend. Wärmeverlust

(Grafik: HBI Fernster und

Sonneneinstrahlung Gasfüllung Butyldichtung

Innen- oder zwischenliegende Sonnenschutzvorrichtungen werden beim Nachweis mit Abminderungsfaktoren „belohnt“. Raumseitig montierte Vorhänge oder Rollos wirken der Aufheizung kaum entgegen und werden beim sommerl. Wärmeschutznachweis nicht berücksichtigt.

Trockenmittel

Innen

Türen)


Holzfaserdämmstoffe können den sommerlichen Wärmeschutz wirkungsvoll unterstützen. (Foto: Steico)

Masse mit Klasse Nachtlüftung und Bauteile mit Wärmespeicherfähigkeit wirken sich positiv aus Die nächtliche Raumlüftung ist neben der präventiven Verschattung das effektivste Mittel, um das Raumklima auf einem angenehmen Niveau zu halten. Den größten Luftwechsel erreicht man bei zwei voll geöffneten Fenstern, die sich gegenüberliegen und auf zwei Geschosse verteilen, hier wirken Wind und thermischer Auftrieb gemeinsam als Antrieb. Aber auch mit zwei gekippten Fenstern, die sich gegenüberliegen, erreicht man eine deutliche Wärmeabfuhr und Abkühlung in der Nacht. Besonders betroffen von sommerlichen Temperaturen sind Dachräume, weil die Dachflächen eine verhältnismäßig große Außenfläche zur Wohnfläche bieten und wegen der Dachneigung im Sommer am intensivsten von der Sonne bestrahlt werden. Bei einer leichten Bauweise kommt hinzu, dass leichte Bauteile über eine geringere Wärmespeicherfähigkeit verfügen und – in Verbindung mit hoher Wärmedämmung – für eine entsprechende Stauwärme sorgen. Der Temperaturanstieg im Raum geht umso langsamer vonstatten, je besser die Wärmespeicherfähigkeit der raumumfassenden Bauteile (Decken und Wände) ist. Diese ist abhängig von der Rohdichte und der spezifischen Wärmekapazität des Materials. Bei der Ermittlung der thermisch wirksamen Speicherkapazität von Bauteilen (nach DIN EN ISO 13786) dürfen nur diejenigen Bauteilschichten angesetzt werden, die raumseitig vor den Wärmedämmschichten liegen. Um die Speicherkapazität der Bauteile, bspw. eines Zementestrichs, zu aktivieren, müssen diese außerdem über einen geringen Wärmedurchlasswiderstand verfügen, damit die zu speichernde Wärme „eindringen“ kann – ein Teppich auf dem Estrich würde dies bspw. verhindern. Gerade im Dachgeschoss sind innenliegende dünne Platten mit hohen Massen und hoher Wärmespeicherkapazität recht effektiv, z. B. zementgebundene Platten oder Holzwolle-Leichtbauplatten mit Mineralputz. Amplitudendämpfung und Phasenverschiebung werden unter dem Gesichtspunkt des sommerlichen Wärmeschutzes, im Vergleich zu anderen Faktoren, wie Raumlüftung und Verschattung, heutzutage nur geringe Bedeutung beigemessen und beim Nachweisverfahren nach DIN 4108-2 überhaupt nicht berücksichtig.

Temperaturamplitudenverhältnis (TAV) Das TAV (auch: Amplitudendämpfung) gibt an, wie groß die max. Schwankung der Temperatur auf der Innenseite eines Bauteils im Verhältnis zu derjenigen auf der Außenseite desselben Bauteils ist. Je kleiner die TAV, desto besser. Phasenverschiebung Die zeitliche Verzögerung, mit der die Temperaturschwankungen der BauteilAußenseite auf der Innenseite „ankommen“ heißt Phasenverschiebung (  ). Sie hängt stark von der Wärmespeicherfähigkeit der Bauteile (z. B. im Dach) ab. Die Tageshitze soll möglichst lange im Bauteil gespeichert werden und nur langsam an den Innenraum abgegeben werden. Günstig sind Verzögerungen von 10-14 Stunden, denn dann kann in der Nacht die tagsüber gespeicherte Wärme nach außen „weggelüftet“ werden.

Fazit Die wichtigsten Faktoren für ein angenehmes sommerliches Komfortklima sind ausreichender Sonnenschutz (Verschattung) und die Raumlüftung. Konstruktionen mit erhöhter thermisch wirksamer Speicherkapazität unterstützten ebenfalls ein positives Raumklima.

Impressum: Herausgeber: HolzLand GmbH Scheibenstraße 47 40479 Düsseldorf

Redaktion: Technische Medien, Christian Meyer

Layout und Druck: HolzLand GmbH

Vervielfältigung nur mit schriftlicher Genehmigung! Die Gültigkeit, Vollständigkeit und Richtigkeit der Aussagen ist eigenverantwortlich vom Anwender zu überprüfen. Für irrtümlich falsche Angaben wird keine Haftung übernommen.


65_IK_SommerlicherWaermeschutz_Hertel