Grundlagen bei der Planung des sommerlichen Wärmeschutzes
Bei der Planung zum sommerlichen Wärmeschutz sind in erster Linie folgende Einflussfaktoren zu berücksichtigen:
• Klimaregion, in der sich das Gebäude befindet
• Bauart
• Gesamtenergiedurchlassgrad der transparenten Außenbauteile, wie Fenster und Festverglasungen
• Sonnenschutz
• Flächenanteil der Fenster bzw. Verglasung zur Bauteilaußenfläche
• Orientierung nach Himmelsrichtung
• Neigung der Fenster in Dachflächen
• Lüftung der Räume (Nachtlüftung)
Große Fensterflächen können im Sommer zur Überhitzung der Räume führen. Durch bauliche Maßnahmen wie z. B. Balkone, Dachüberstände usw. kann ein wirksamer Sonnenschutz erreicht werden, aber auch durch Sonnenschutzgläser oder einen außen bzw. innen liegenden Sonnenschutz.
Die Verschattungsmaßnahmen dürfen jedoch das Tageslicht im Raum nicht reduzieren. Kunstlicht gilt es zu vermeiden, da dieses mit Energie erzeugt wird. Auf eine tageslichtoptimierte Sonnenschutzvorrichtung sollte geachtet werden.
Weiterhin sollten Fenster im Raum nur in eine Richtung orientiert sein. Südöstlich und südwestlich orientierte Fenster, die sich gegenüberliegen, wirken sich ungünstig auf den sommerlichen Wärmeschutz aus. Horizontale Vorsprünge sind nur bei südorientierten Fenstern sinnvoll.
Klimaregionen nach DIN 4108-2
Festlegen der Klimaregion nach DIN 4108-2 Bild 1
Um regionale klimatische Unterschiede bei der Erstellung des Nachweises für den sommerlichen Wärmeschutz zu berücksichtigen, wurde das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland in drei Klimaregionen unterteilt.
Die Zuordnung der Klimaregion des individuellen Standortes erfolgt nach dieser Unterteilung.
Lässt sich der Standort des zu betrachtenden Gebäudes nicht eindeutig zuordnen, ist dieser
• zwischen A und B nach B,
• zwischen B und C nach C und
• zwischen A und C nach C
festzulegen.
Bild 1: Klimaregionen für den sommerlichen Wärmeschutznachweis
Nachweisverfahren nach DIN 4108-2
Für das Nachweisverfahren ist zuerst zu überprüfen, welcher Raum des Gebäudes als „kritischer Raum“ bezüglich seiner Sonneneinstrahlung und der Bauweise (Raumbereiche an der Außenfassade) angesehen werden muss. Als „kritisch“ wirken sich z. B. große süd- oder westorientierte Fensterflächen, geringe wirksame Wärmespeicherfähigkeit der Bauteile und eine unzureichende Möglichkeit der Nachtlüftung aus.
Liegt der Fensterflächenanteil fWG unterhalb der in der Tabelle angegebenen Werte, so kann auf einen Nachweis verzichtet werden. Bei Wohngebäuden bzw. bei Gebäudeteilen, die der Wohnnutzung dienen und deren kritischer Raum einen grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil von 35 % nicht überschreitet, kann ebenfalls auf einen Nachweis verzichtet werden, sofern deren Fenster in Ost-, Süd- oder Westrichtung orientiert sind (einschl. eines vorhandenen Glasvorbaus) und mit einer außenliegenden Sonnenschutzvorrichtung, wie z. B. Rollläden, Jalousien usw., ausgestattet sind. Der Abminderungsfaktor FC für den außenliegenden Sonnenschutz muss nach DIN 4108-2 Tabelle 7 betragen:
• FC ≤ 0,3 bei Glas mit g > 0,4 bzw.
• FC ≤ 0,35 bei Glas mit g ≤ 0,4
Ein Nachweis muss erbracht werden, wenn der Fensterflächenanteil fWG in Abhängigkeit von der Himmelsrichtung den Wert in nachfolgend aufgeführter Tabelle, überschreitet. Zulässige Werte des auf die Grundflächen bezogenen Fensterflächenanteils, unterhalb dessen auf einen sommerlichen Wärmeschutznachweis verzichtet werden kann – nach DIN 4108-2 Tabelle 6.
Ein Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 kann nicht geführt werden, wenn der betrachtete Raum oder Raumbereich mit folgenden Einrichtungen oder Konstruktionen in Kontakt steht:
• Doppelfassade
• Transparente Wärmedämmsysteme (TWD)
Bei Glasvorbauten, die nicht beheizt werden und mit Räumen bzw. Raumbereichen des Gebäudes verbunden sind, gilt der Nachweis als erfüllt, wenn bei einer Belüftung nur über den unbeheizten Glasvorbau,
• der unbeheizte Glasvorbau einen Sonnenschutz mit einem Abminderungsfaktor FC ≤ 0,3 hat und
• eine Lüftungsöffnung im obersten und untersten Glasbereich mit einer Fläche von min. 10 % vorhanden ist.
Sind diese Voraussetzungen nicht erfüllt, ist anhand einer thermischen Gebäudesimulation (nach DIN 4108-2 Abschnitt 8.4) der Nachweis zu führen. Dabei ist die tatsächliche bauliche Situation einschließlich des Glasvorbaus nachzubilden.
Schrittweises Vorgehen beim Nachweisverfahren für den sommerlichen Wärmeschutz
Ermittlung des solarwirksamen Flächenanteils fWG
Bild 2: Kritischer Raum des Gebäudes
Der solarwirksame Flächenanteil fWG wird aus dem Verhältnis der Fensterfläche AW zur Nettogrundfläche AG berechnet.
| fWG | = | (AW / AG) x 100 |
| AW | = | gesamte Fensterfläche des kritischen Raums |
| AG | = | Nettogrundfläche des Raums |
Ermittlung der Fensterfläche AW
Die Fensterfläche AW ergibt sich aus den lichten Rohbaumaßen der Wandöffnungen, an denen das Fenster angeschlagen wird. Der Putz oder vorhandene Wandverkleidungen bleiben unberücksichtigt.
Ermittlung der Nettogrundfläche AG und Raumtiefe
Die Nettogrundfläche AG wird aus den lichten Raummaßen (l x b) ermittelt. Sind die Räume sehr tief, wird für den Nachweis die Raumtiefe begrenzt. Die größte anzusetzende Raumtiefe darf das Dreifache der lichten Raumhöhe (h) nicht überschreiten. Haben Räume gegenüberliegende Fassaden, gibt es keine Begrenzung der Raumtiefe, sofern der Fassadenabstand das Sechsfache der lichten Raumhöhe nicht überschreitet. Ist dies jedoch der Fall, muss der Nachweis für beide fassadenorientierten Raumbereiche mit den dazugehörigen Raumtiefen (dreifache Raumhöhe) geführt werden.
Bild 3: Berechnung der Nettogrundfläche AG bei einer lichten Raumtiefe > 3 · h
Bild 4: Berechnung der Nettogrundfläche AG bei einer lichten Raumtiefe > 6 · h