sommerlicher Wärmeschutz

Sommerlicher Wärmeschutz DIN 4108 EnEV

Sommerlicher Wärmeschutz muss generell in zwei Bereiche bei einer energetischen Sanierung unterteilt werden. Es gilt zuerst Anforderungen des Fassadenerscheinungsbildes, Fassadenausrichtung und Nutzbarkeit zu betrachten. Zum einen kann man seine Räume mit außen befestigtem Sonnenschutz gegen starke Erhitzung und Sonneneinstrahlung schützen, zum anderen kann man mit einem effizienten innenliegendem Sonneschutz zusätzlich farbliche Aspekte im Wohnraum setzen und eine wohnliche und gemütliche Lichtumgebung schaffen. Ein  innenliegender Sonnenschutz mit rückseitiger Metallisierung ist wie ein aufgeklebter Spiegel und funktioniert wetterunabhängig, beeinträchtigt weniger das Fassadenbild, ist günstiger in der Anschaffung und vor allem der Wartung. Aus Unkenntnis heutiger innovativer Materialien, wurden sie oft gar nicht berücksichtigt. Der beste innenliegende Sonnenschutz sind Folienplissees und Folienrollos.

Der beste außenliegende Sonnenschutz sind Sonnenschutzverglasungen mit hoher Lichttransmission sowie transluzenten Sonnenschutz- Textilscreens.

Außenliegender Sonnenschutz als sommerlicher Wärmeschutz kann vielfältig sein. So gibt es geschlossene Systeme wie Rollläden oder die beliebten Textilscreens und andererseits Markisen und Raffstore. Jedes Produkt hat seine Vor- und Nachteile. Als windfeste Fassadenmarkisen setzen sich weltweit immer mehr die Textilscreens durch. Ein sommerlicher Wärmeschutz nach EnEV muss heutzutage vieles können. Tagsüber Schatten spenden, abends das letzte Tageslicht in die Wohnräume leiten und im Winter die Wärme im Raum halten und gut aussehen soll er auch noch. Für diese Aufgaben gibt es eine Vielzahl an Produkten.

Was kann ein guter sommerlicher Wärmeschutz noch?

Die Dosierung des sommerlichen Wärmeschutzes und seiner weiteren Kombination sind das Wichtigste. Kombinierbare Multifunktionen zu einem sommerlichen Wärmeschutz können z.Bsp. noch sein:

Wie entsteht ein Energy Label als sommerlicher Wärmeschutz?

Für eine energetische Sanierung von Bestandsgebäuden besteht gerade im Bereich Denkmalschutz eine sensiblere Betrachtung der Auswahl eines sommerlichen Wärmeschutzes in Form von innenliegenden oder außenliegen Sonnenschutz. Energetische Sanierung mit Sonnenschutz gegen Überhitzung der Räume bedeutet auch eine Kosten- Nutzen- Analyse. Z.Bsp. ist ein innenliegender Sonnenschutz ganzjährig und wetterunabhängig als Blendschutz und Energiesparrollo nutzbar. Voraussetzung hierfür ist ein hochreflektierender metallisierter Behang.

Für die Ermittlung der Energieeffizienz wird nicht mehr nur der Wärmewiderstand der Verglasung , sondern ebenso der Sonnenschutzbehang. Bewertet wird der sommerliche und winterliche Wärmeschutz. Ergebnis ist dann in eine Energieeffizienzklasse von 7 Stufen A-G. A ist die beste. Die Bewertung erfolgt nach ISO 1892:2010-12 "Energetische Bewertung von Fenstersystemen- Berechnungsverfahren". Im Zuge einer typischen Gebäudesimulation werden Rollobehänge eingestuft. Der ITRS, dessen Mitglied wir sind arbeitet an einer besseren Vergleichbarkeit der Produkte des innenliegenden und außenliegenden Sonnenschutzes.

Wie berechne ich den sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2?

Die Ermittlung zum sommerlichen Wärmeschutz erfolgt über den Sonneneintragskennwert. Der vorhandene Sonneneintragskennwert wird nach dem in der DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz vorgegebenem Verfahren ermittelt:

Svorh. = ∑ Aw,J · gtot,j / AG

Aw,J   =  die Fensterflächen in m² eines Raumes als Rohbaumaß
g
tot,j  =  der Gesamtenergiedurchlassgrad des Glases einschließlich Sonnenschutz
AG
     =  die Nettogrundflächen in m² eines Raumes

Sommerlicher Wärmeschutz EnEV Din 4108-2

Mit der Energieeinsparverordnung 2009 (EnEV) wurde erstmalig der Nachweis nach DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz zum sommerlichen Wärmeschutz für Wohngebäude und Nichtwohngebäude verpflichtend. Die EnEV macht in den §§3,(4) und 4,(4) die Vorgaben, dass zu errichtende Wohngebäude bzw. Nichtwohngebäude so auszuführen sind, dass die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz eingehalten werden. Sanierungen sind von der Nachweispflicht ausgenommen. Die EnEV nimmt dabei Bezug zu der DIN 4108-2.

Grundlagen zum vereinfachten Nachweis nach DIN 4108-2

Der Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz in Gebäuden verfolgt vorrangig zwei Ziele: Neben der Reduktion des Energieaufwands zur Kühlung von Räumen und damit die Vermeidung aufwendiger und energieintensiver technischer Maßnahmen, den Erhalt zumutbarer Bedingungen im Innenraum. Damit sollen die Leistungsfähigkeit und die Behaglichkeit der Nutzer erhalten bleiben. Die Norm gibt dazu Innentemperaturen vor, die bezogen auf die Sommerklimaregion einzuhalten sind und je nach Ort zwischen 25°C und 27°C liegen (siehe auch Sommerlicher Wärmeschutz Teil II: Nachweis und Berechnung).

Weiteres Ziel des Nachweises zum sommerlichen Wärmeschutz ist es, schon in der Planungsphase, eine Einschätzung des Aufheizverhaltens von Räumen in Gebäuden vorzunehmen und eine Überhitzung der Räume auszuschließen. Der Planer kann auf den Grundlagen der Norm bereits in einer frühen Phase Einfluss auf unterschiedliche Komponenten nehmen, die für das sommerliche Aufwärmverhalten bedeutend sind.

Dazu zählen:

  • die Ausrichtung der Fenster zu den Himmelsrichtungen
  • die Lage der Fensterflächen (Wand oder Dachfläche)
  • die Art der Verglasung
  • die Art und Lage des Sonnenschutzes
  • die Größe der Fensterfläche in Relation zur Grundfläche
  • die Art der Lüftung der Räume
  • der Einsatz passiver Kühlung
  • die Konstruktionsweise der raumumfassenden Bauteile.

Gerne beraten wir Sie zur richtigen Entscheidung.

Wo finde ich den g- Wert des Glases und sommerlicher Wärmeschutz?

Um einen Wohn- oder Arbeitsraum hinsichtlich der Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz zu bewerten, ist besonders die Größe der Fensterfläche im Verhältnis zur Grundfläche des Raums maßgebend. Das normative Rechenverfahren aus der DIN 4108-2 bildet dabei die Grundlage zur Erfüllung der Vorgaben der Energieeinsparverordnung zum sommerlichen Wärmeschutz nach den §§ 3 und 4 für Wohngebäude und Nichtwohngebäude. Mit der Bewertung zum sommerlichen Wärmeschutz für ein Rollo stehen die Reduzierung von Kühllasten und die Reduzierung des Energiebedarfs zur Kühlung im Vordergrund. Ebenso geht es aber auch um die Aufenthaltsqualität für den Nutzer und die Einhaltung der Behaglichkeitskriterien.

In der Nachweisführung nach DIN 4108-2 zeigt sich immer wieder, dass neben dem Fensterflächenanteil zur Raumfläche auch die Konstruktionsweise des Bauwerks von wesentlicher Bedeutung ist. Regelmäßig führen große Fensterflächen in den rechnerischen Nachweisen zu der Anforderung, Gläser mit einem geringen g-Wert und einem außen liegenden Sonnenschutz einzusetzen, um die normativen Anforderungen zu erfüllen und die Ziele der EnEV umzusetzen. Kennzeichnend für die Sonnenschutzqualität eines Glases ist der g-Wert. Er ist immer < 1 bzw. geringer als 100%, da es immer zu einer Minderung im Durchgang der Sonnenstrahlung kommt. Dies resultiert aus den unterschiedlichen Vorgängen der Reflexion, der Absorption und der Transmission. Der g-Wert fasst diese Vorgänge zusammen und bewertet den Gesamtenergiedurchlass. Sonnenschutzgläser zeichnen sich durch einen geringen g-Wert aus.

Im Sommer hat die Art und Weise, wie ein Gebäude isoliert ist, wesentlichen Einfluss auf die Entwicklung der Raumtemperatur im Tagesverlauf. Neben dem Verhältnis der Fensterfläche zur Grundfläche des Raums ist die Konstruktion von Wänden, Böden und Decken ein bedeutender Faktor, der das Klima in Räumen beeinflusst. Gelangen Sonnenstrahlen über die Fenster in einen Raum, erwärmen sich die beschienen Bauteile durch die direkte Bestrahlung. Mit diesem Erwärmungsvorgang wird der kurzwellige Strahlungsanteil, der die Glasscheibe passiert hat, in eine langwellige Wärmestrahlung umgewandelt. Die langwellige Strahlung kann wiederum nicht den Raum verlassen, da nur der kurzwellige Strahlungsanteil in der Lage ist, die Glastafel zu durchdringen (siehe Abb. 1). Damit verbleibt der langwellige Anteil der Strahlung im Raum und sorgt für den sogenannten Treibhauseffekt, bei dem das Temperaturniveau im Rauminneren ansteigt. Nicht nur die Raumluft erwärmt sich, sondern ebenso die raumumfassenden Bauteile, die die Wärme speichern. Erst mit der nächtlichen Abkühlung geben die Bauteile zeitverzögert ihre Wärme wieder an die Raumluft ab, die dann fortgelüftet werden kann.

Bei dem Vorgang der Wärmeaufnahme, Wärmespeicherung und Wärmeabgabe ist unter anderem die wärmetechnische Eigenschaft des Rollos von Bedeutung. Diese wird mit dem Wärmeeindringkoeffizienten b beschrieben,  der wiederum mit der Rohdichte ρ, der Wärmespeicherkapazität c und der Wärmeleitfähigkeit λ des Materials im Zusammenhang steht.

Spezifische Wärmespeicherkapazitäten c und Rohdichten ρ ausgewählter Baustoffe nach DIN EN ISO 10456 Baustoffe und Bauprodukte - Wärme- und feuchtetechnische Eigenschaften - Tabellierte Bemessungswerte und Verfahren zur Bestimmung der wärmeschutztechnischen Nenn- und Bemessungswerte
Die Art der Bauweise hat Einfluss auf die Fähigkeit, Wärmeenergie aufzunehmen und wieder abzugeben. Vereinfacht kann gesagt werden, dass je schwerer die Konstruktion ist, umso langsamer ist die Reaktion auf Temperaturveränderungen in der angrenzenden Raumluft. Dies resultiert aus der massebedingten Trägheit. Zu Beginn einer längeren warmen Sommerperiode wirkt sie sich positiv regulierend auf die Raumluftinnentemperatur aus. Nach einigen warmen Tagen führt der lang anhaltende Wärmeübergang von der Raumluft auf die Konstruktion, jedoch zu einer Wärmespeicherung, die auch in den Nachtstunden kaum noch fortgelüftet werden kann. Trotzdem haben schwere Konstruktionen, wie sie zum Beispiel in alten Gründerzeithäusern anzufinden sind, Vorteile. Hier wirken die zwei Grundbedingungen der hohen Rohdichte der Ziegelkonstruktion und dem günstigen Verhältnis der Fensterflächen zum Raumluftvolumen, unter sommerlichen Bedingungen, positiv zusammen.

Schlecht isolierte Decken und Wände erwärmen Räume wesentlich schneller. Allerdings lassen sich diese Räume durch nächtliches Lüften auch ebenso schnell wieder im Temperaturniveau absenken.

Unter sommerlichen Bedingungen sind Räume aus leichten Konstruktionen kritisch, insbesondere wenn der Fensterflächenanteil (z.Bsp. Wintergärten) des Raums hoch ist. Unter normativen Vorgaben, wie sie in der DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz beschrieben sind, lassen sich zum Beispiel kaum noch Standardbüros, wie sie im gewerblichen Bereich üblich sind, im Trockenbau nachweisen. Diese Räume benötigen im Regelfall einen außen liegenden Sonnenschutz, einen geringen g-Wert der Verglasung und ein Konzept zur passiven Kühlung oder Lüftung.

Die Bewertung der Wärmespeicherfähigkeit erfolgt mit der Berechnung von Cwirk. Dafür wird die auf den m² bezogene Masse aller raumumschließenden Bauteile ermittelt. Aufgrund der Phasenverschiebung durch den Tag- und Nachtwechsel und der bauphysikalischen Trägheit der Masse werden in den Berechnungen nach DIN 4108-2 jedoch nur die ersten inneren 10 cm der raumumschließenden Konstruktionen in der energetischen Bewertung erfasst. Die Ermittlung der wirksamen Wärmespeicherkapazität Cwirk erfolgt auf dieser Grundlage:

Cwirk  =  ∑  cj  x  Pjdj  x  Aj

j     Bauteilschicht
cj   spezifische Wärmespeicherkapazität des Baustoffs einer Schicht
Pj  Rohdichte des Baustoffes der betrachteten Schicht
dj   wirksame Schichtdicke
Aj  wirksame Bauteilfläche

Sommerlicher Wärmeschutz mit Glas oder Rollo?

Sonnenschutzverglasungen erreichen mühelos den sommerlichen Wärmeschutz nach DIN 4108-2, aber es gibt auch viele Nachteile. An erster Stelle steht da die Flexibilität bei "Nichtsonnenschein". Es gibt leider noch kein Rollglas, welches natürliches Tageslicht reinläßt. Desweiteren wird zum Ausgleich des Tageslichtverlustes das Licht im Raum, trotz Sonnenschein wieder angemacht. Die Raumverdunkelung und der winterliche solare Verlust zur Raumaufwärmung sorgen für weniger Behagkichkeit im Rauminneren.

Nach DIN EN 410 Glas im Bauwesen – Bestimmung der lichttechnischen und strahlungsphysikalischen Kenngrößen von Verglasungen werden für die unterschiedlichen Glaseigenschaften verschiedene Werte angegeben:

Gesamtenergiedurchlässigkeit   g
Lichtdurchlässigkeit   τv  
Lichtreflexion   ρv
Energietransmission   τe
Energiereflexion   ρe
Energieabsorption   αe
UV-Durchlässigkeit   τuv  

Die Bewertung von Gläsern geschieht nach den verschiedenen Anforderungen für  unterschiedliche Wellenlängenbereiche. Für die Lichtdurchlässigkeit TL von Gläsern werden Werte angegeben, die sich auf einen Wellenlängenbereich des Lichtes von 380 nm bis 780 nm beziehen. Damit erfolgt eine Wichtung in Bezug auf die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges. Davon weichen die genutzten Wellenlängenbereiche für die Bewertung der UV-Durchlässigkeit und des Gesamtenergiedurchlasses ab. Die Bewertung der UV-Durchlässigkeit eines Rollos erfolgt nur in einem kleinen Wellenlängenbereich von 280 nm bis 380 nm und damit unterhalb der Bewertung zur Lichtdurchlässigkeit. Um die Gesamtenergiedurchlässigkeit zu bewerten, wird ein größerer Wellenlängenbereich genutzt, der von 300 nm bis 2.500 nm geht.

In den Tabellen zum Nachweisverfahren nach DIN 4108-2 werden Durchlassgrade der Energie für verschiedene Verglasungen und Sonnenschutzanlagen vorgegeben. Bei einer normalen Zweischeiben-Wärmeschutzverglasung liegen die g-Werte zwischen 0,72 und 0,65. Besondere Sonnenschutzverglasungen können dagegen in einem g-Wert-Bereich von 0,48 bis 0,25 liegen. Tatsächlich kann man bei den Glasproduzenten auch g-Werte finden, die Gesamtenergiedurchlässigkeit bis 19% bzw. 0,19 besitzen, was in Abhängigkeit zum Scheibenaufbau und Glastyp steht.

In der Nutzung von Sonnenschutzgläsern mit sehr geringen Gesamtenergiedurchlass kann sich jedoch auch ein Konflikt ergeben, der darin begründet ist, dass man zum einen die solare Energie aus dem Raum halten will und damit die Kühllasten reduziert, zum anderen aber ebenso die energetische Anforderung besteht, den Aufwand an künstlicher Beleuchtung gering zu halten. Damit stehen sich die beiden energetischen Ziele der hohen Lichtdurchlässigkeit und einem geringen Gesamtenergiedurchlass gegenüber, die vom Planer abgestimmt werden müssen.

Der sommerliche Wärmeschutz ist im Zusammenhang von Arbeitsstättenrichtlinien, der Energieeinsparverordnung und dem allgemeinem Wohlbefinden in Wohn- und Arbeitsräumen zu betrachten. Energiesparrollos können Kühllasten reduzieren und auch im Winter Heizenergie einsparen.
Kennwerte für Sommer