Wärmedämmeigenschaften der Gebäudehülle - Sommerlicher Wärmeschutz, Teil 5

In dem heutigen Teil der Reihe "Wärmedämmeigenschaften von Gebäuden" beschäftigt sich Katharina Stünkel mit dem "Sommerlichen Wärmeschutz".

Klimatische Veränderungen erfordern neue Lösungen

Mit der Klimaerwärmung rückt der sommerliche Wärmeschutz immer mehr in den Fokus. Im Jahr 2017 stiegen in Südeuropa die Temperaturen auf über 40 °C und auch der Sommer in Deutschland hatte einige sehr heiße Tage parat. Daher ist das wesentliche Ziel des sommerlichen Wärmeschutzes, die Überhitzung von Wohnräumen zu vermeiden und maschinelle und energieintensive Kühlmaßnahmen der Räume zu umgehen, mehr als nachvollziehbar.

Da es auch hier um die Vermeidung energetischer Verschwendung geht, ist der Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz für neugebaute Wohn- und Nichtwohngebäude laut Energiesparverordnung (EnEV) verpflichtend. Die einzuhaltenden Grenzwerte des Nachweises, sowie die notwendigen Rechenverfahren werden in der DIN 4108-2 geregelt. Die regionalen Unterschiede der sommerlichen Klimaverhältnisse innerhalb Deutschlands werden bei dem Verfahren berücksichtigt. Für die meisten Gebäude gilt das vereinfachte Verfahren über den Sonneneintragskennwert. Dieser wird über die Außenbauteile mit transparenten Flächen durch den Fensterflächenanteil, den Gesamtenergiedurchlassgrad der transparenten Bauteile und die Sonnenschutzmaßnahmen sowie die Nettogrundfläche des Raumes bestimmt.

Um zu prüfen, ob ein Nachweisverfahren notwendig ist, wird der Grundflächen bezogene Fensterflächenanteil geprüft. Liegt dieser bei Nordwest- bis Nordostfenstern unter 10%, bei allen anderen Nordorientierungen unter 15% und bei Fenster mit einer Neigung zwischen 0° bis 60° jeglicher Himmelsrichtung unter 7% ist keine Nachweisführung notwendig. Muss eine Nachweisführung erfolgen kann in den meisten Fällen mit dem vereinfachten Verfahren über den Sonneneintragskennwert gerechnet werden. Verfügt das Gebäude über eine Doppelfassade oder ein transparentes Wärmedämmsystem ist das vereinfachte Verfahren nicht zulässig. Hier ist die thermische Gebäudesimulation der DIN 4108-2 anzuwenden.

Das sommerliche Wärmeverhalten von Gebäuden

Das sommerliche Wärmeverhalten eines Gebäudes wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Es ist abhängig vom Gesamtenergiedurchlassgrad der transparenten Außenbauteile, dem vorhandenen Sonnenschutz, ihrem Anteil an der Fläche der Außenbauteile, die Ausrichtung der Verglasungen (Himmelsrichtung) und ihre Neigung, die Bauweise (Leicht- oder Massivbau), die Lüftung und das richtige Nutzerverhalten. Maßnahmen, die diese Faktoren beschreiben sind unter anderem das bewusste einsetzten von Materialen, die im Innenraum die Wärmespeicherfähigkeit (hoch) und Außen die Wärmeleitfähigkeit (gering) der Konstruktion beeinflussen. Große Fensterflächen ohne Sonnenschutzvorrichtungen (Rollläden, Markisen, Jalousien etc.) oder Sonnenschutzgläsern sollten vermieden werden. Es reichen aber auch bauliche Maßnahmen wie Balkone und Dachüberstände aus, da die Sonne im Sommer sehr steil steht und die Fenster ausreichend verschattet werden. Der Vorteil ist hier, dass man noch ausreichend Tageslicht hat und keine zusätzliche Energie für Beleuchtung benötigt und im Winter, wo die Sonne flacher am Himmel steht, die solaren Gewinne nutzen kann. Nutzer sollten tagsüber die Fenster nicht nur verschatten, sondern auch geschlossen halten, damit keine warme Luft in die Räume gelangt. Die Lüftung erfolgt am besten in den kühlen Nacht- und Morgenstunden. Des Weiteren ist die Farbgebung der Gebäudeaußenteile entscheidend für das Erhitzungspotential des Gebäudes: Dunkle Farbtöne absorbieren die Sonnenstrahlen, sodass sich die Gebäudefassade stark aufheizt, helle Farbtöne reflektieren die Strahlen lediglich.

Sollten die Räume dennoch zu warm werden, ist eine passive Kühlung durch thermisch aktivierte Bauteile mit Nutzung eines Sohlplattenkühlers oder Erdwärmetauschers, oder Systeme mit Kühlung über indirekte Verdunstung zu empfehlen. Bereits in der Planungsphase eines Gebäudes kann mithilfe der Norm eine Einschätzung des Aufheizverhaltens von Räumen in Gebäuden vorgenommen werden, um eine Überhitzung der Räume auszuschließen. So können ganzheitliche Entwürfe entstehen, die nicht nachträglich ihr Erscheinungsbild verlieren, aufgrund von nicht erreichten Grenzwerten.

Die solaren Einträge sind allerdings nicht nur negativ behaftet. Sie können auch sinnvoll mit der passiven Solarenergienutzung verwendet werden, um ein Gebäude, ohne mechanische Hilfsmittel, zu wärmen. Das Prinzip funktioniert wie folgt: Sonnenstrahlen treffen durch die Fenster eines Gebäudes ins das Innere und erwärmen die Bauteile, welche die Wärme speichern und zeitverzögert wieder abgeben. Dafür ist es wichtig, dass im Innenraum Materialien mit einer hohen Wärmespeicherkapazität verbaut sind. Die im Raum durch Sonneneinstrahlung erwärmte Luft kann die Wärme auch zu nicht direkt beschienenen Bauteilen führen und diese erwärmen. Dies funktioniert ohne mechanische Hilfsenergie alleine durch Wärmeleitung, Solar- und Wärmestrahlung und freie Konvektion (passiver Energietransport). Um die gewonnene Energie nicht gleich wieder zu verlieren ist eine sehr gut gedämmte Gebäudehülle wichtig. Weitere Erfolgsversprechende, bauliche Voraussetzungen sind eine Südorientierung der Verglasung, eine bestimmte Größe der Verglasung, Lichtdurchlassfähigkeit der Verglasung (g-Wert), Verschattungsfreiheit der Verglasung und die Absorptionsfähigkeit (dunkle Farbtöne) der bestrahlten Bauteile.

Interessant wird die passive Solarenergienutzung, wenn sie nicht nur als Heizmedium genutzt wird, sondern als alternative Fassadendämmung des Gebäudes fungiert. In Zeiten der Ressourcenknappheit, Vermüllung und dem Recyclingwahnsinn wäre eine materialarme Dämmung eine zukunftsweisende Aussicht.

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