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Wärmeschutz

Wärmeschutz mit nur drei Daten

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Schotten dicht: Beim Projekt „Between the sheets“ in Amsterdam ist der Sonnenschutz zugleich bestimmendes Fassadenelement. Architekten: Abbink X Co; Fassadendesign: Chris Kabel

Das ift Rosenheim hat ein Diagrammverfahren entwickelt, das eine einfache und schnelle, aber dennoch normkonforme Planung des sommerlichen Wärmeschutzes für Wohngebäude ermöglicht.

Text: Michael Rossa

Große Glasflächen bringen Sonnenwärme und Licht ins Gebäude und verbessern damit Energieeffizienz, Transparenz und Tageslichtversorgung. Um eine Überhitzung der Räume und den Einsatz von Klimaanlagen zu vermeiden beziehungsweise zu reduzieren, ist in der Regel ein Sonnenschutz notwendig. Deshalb fordert die EnEV auch einen Nachweis für den sommerlichen Wärmeschutz. Das in der EnEV vorgeschlagene Sonneneintragskennwertverfahren ist in der Praxis umständlich, sodass Planer und Ausführende oft eine Software nutzen, bei der aber erst die notwendigen Daten für das Gebäude und die geplanten Bauteile eingegeben werden müssen. Um den Zeitbedarf in der ersten Planungs- und Entwurfsphase zu vermindern, hat das ift Rosenheim ein Diagrammverfahren entwickelt, mit dem sich der Sonnenschutz bei Wohngebäuden schnell und einfach planen lässt.

Allgemeine EnEV-Anforderungen

Die EnEV 2014 stellt in § 3 und § 4 Mindestanforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz von Wohn- und Nichtwohngebäuden, die für zu errichtende Gebäude gelten, also Neubauten. Bei der Sanierung eines Gebäudes ist dieser Nachweis nicht vorgeschrieben. Eine Ausnahme sieht § 9, Abs. 4 und 5, bei der Erweiterung der Nutzfläche um mehr als 50 Quadratmeter und Abs. 5 beim Einbau eines neuen Energieerzeugers vor. Die EnEV verweist als Nachweisverfahren für den sommerlichen Wärmeschutz auf DIN 4108-2:2013-02, die das vereinfachte Sonneneintragskennwertverfahren nach Nr. 8.3 und die thermische Gebäudesimulation nach Nr. 8.4 der DIN 4108-2 zulassen. Für das letztgenannte Verfahren sind in DIN 4108-2 die anzusetzenden Randbedingungen definiert.

Vorgaben: Zulässige Sonneneintragskennwerte für Wohn- und Nichtwohngebäude, Klimaregion B, erhöhte Nachtlüftung.

Das Sonneneintragskennwertverfahren erwartet vom Planer die Eingabe von Randbedingungen, wie Bauart, erhöhte Nachtlüftung, Fensterfläche des Gebäudes etc. Das Verfahren liefert als Lösung jedoch nicht den für eine Ausschreibung notwendigen gtot-Wert für Sonnenschutz und Verglasung, sondern „nur“ die Information, ob der zulässige Sonneneintragskennwert für die ausgewählte Situation nicht überschritten wurde. Das Verfahren liefert dem Planer als „Trial-and-Error-Methode“ keine Lösung für das Problem, sondern ermittelt lediglich die Zulässigkeit des geplanten Sonnenschutzes. Der Nachweis ist mindestens für den ungünstigsten Raum des Gebäudes zu führen. Die Norm enthält hierfür keine Kriterien und definiert diesen Raum nicht. Der Planer muss daher sein Ergebnis durch weitere Berechnungen absichern. Auch wenn der Nachweis im Regelfall mit EDV-Unterstützung geführt wird, bleibt er aufwendig und nicht immer sind alle für die Planung benötigten Daten sofort verfügbar. Ziel des ift-Nachweisverfahrens ist es daher, allen am Planungs- und Ausführungsprozess Beteiligten ein sicheres, normkonformes und unkompliziertes Verfahren an die Hand zu geben, das mit möglichst wenigen Eingabeparametern auskommt. Das vereinfachte Diagrammverfahren benötigt lediglich die Nettogrundfläche des Raumes, die vorgesehenen Fensterflächen und die Verglasung, die typischerweise im Wohnungsbau ein Wärmeschutzglas ist. Der auf die Grundfläche bezogene Fensterflächenanteil fWG ist definiert als das Verhältnis von Fensterfläche (Rohbaumaß) zur Nettogrundfläche des Raumes.

Das ift-Diagrammverfahren kann nicht für Nichtwohngebäude genutzt werden, da die Anforderungen hier höher sind und die Zusammenhänge in Bezug auf Nutzung, interne Lasten etc. komplexer sind. Für Nichtwohngebäude empfiehlt sich im Regelfall eine thermische Gebäudesimulation, insbesondere dann, wenn zusätzliche Anforderungen, wie die Arbeitsstättenverordnung, zu beachten sind.

Vereinfachtes Verfahren nach DIN 4108-2

Das vereinfachte Nachweisverfahren nach DIN 4108-2 für den sommerlichen Wärmeschutz zeigt, ob der vorhandene Sonneneintragskennwert Svorh den zulässigen Sonneneintragskennwert Szul nicht überschreitet. Der zulässige Sonneneintragskennwert wird nach dem „Bonus-Malus-Prinzip“ aus den anteiligen Sonneneintragskennwerten der Tabelle 8 der DIN 4108-2 ermittelt. Diese ergeben sich unter anderem aus der Klimaregion, der Bauart des Gebäudes, dem grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil, der Fensterneigung und der Orientierung der Fenster. Der vorhandene Sonneneintragskennwert ergibt sich aus der Fensterfläche, der Nettogrundfläche des Raumes und dem gtot-Wert, der sich aus dem Gesamtenergiedurchlassgrad des Isolierglases und dem Abminderungsfaktor FC der Sonnenschutzvorrichtung ergibt. Die FC-Werte als Anhaltswerte können der Tabelle 7 in DIN 4108-2 entnommen werden, oder es werden durch Messung und Prüfzeugnis nachgewiesene Werte verwendet, die etwas genauer sind. Zu beachten ist, dass die DIN 4108-2 beim Verzicht auf einen Nachweis für den sommerlichen Wärmeschutz nach Tabelle 6, Zeile 2, nicht die Regelung des § 47 der Musterbauordnung berücksichtigt. Die Musterbauordnung fordert einen auf die Grundfläche bezogenen Fensterflächenanteil von 12,5 Prozent. Damit wird der zulässige Wert von zehn Prozent, bei dem auf einen Nachweis verzichtet werden kann, immer überschritten.

Das vereinfachte Diagrammverfahren

Das Sonneneintragskennwertverfahren ist für die erste Planung und Beratung durch Architekten weniger gut geeignet, da das Berechnungsverfahren eine detaillierte Kenntnis der Randbedingungen des Gebäudes erfordert und in akzeptabler Zeit nur mit einer Software bewerkstelligt werden kann.

Das ift-Diagrammverfahren entspricht dem Rechenverfahren des vereinfachten Nachweisverfahrens der DIN 4108-2 und kann daher als normkonformes Verfahren für den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 angewendet werden. Es zeigt in Form von Diagrammen zum sommerlichen Wärmeschutz sofort die sinnvollste Lösung für den Sonnenschutz (FC-Wert) und benötigt nur eine geringe Anzahl von Eingangsdaten. Der Anwendungsbereich der Diagramme ist beschränkt auf den Wohnungsbau und auf senkrechte Fensterflächen. Die Diagramme gelten für alle Orientierungen, liefern allerdings für nach Norden gerichtete Fenster eine ungünstige Dimensionierung, da auf der Nordseite die solare Einstrahlung geringer ist und im Wesentlichen diffus erfolgt. Die Vereinfachung ergibt sich durch die Annahme folgender praxisgerechter Randbedingungen, die auf der sicheren Seite liegen und vom Anwender nicht mehr ermittelt und überprüft werden müssen:

– leichte Bauart,
– Sommer-Klimaregion C,
– erhöhte Nachtlüftung (n ≥ 2 h-1, bei der Wohnungsnutzung kann nach DIN 4108-2 von
der Möglichkeit einer erhöhten Nachtlüftung ausgegangen werden),
– Zweifach- oder Dreifach-Wärmschutzisolierglas.

Als Mindestangaben für den Nachweis eines Wohngebäudes werden deshalb lediglich die Nettogrundfläche des Raumes beziehungsweise der Räume, die Fensterfläche und der maximale g-Wert der Wärmeschutzverglasung benötigt.

Dipl.-Phys. Michael Rossa ist Experte für Energieeffizienz, Bauphysik und Glas beim ift Rosenheim.

MEHR INFORMATIONEN

Anwendungsbeispiel für Diagrammverfahren

Die Planung erfolgt für einen Raum in einem Wohngebäude mit einer Nettogrundfläche von 30,8 Quadratmetern und einer Fensterfläche von 5,6 Quadratmetern. Der Gesamt Energiedurchlassgrad g des Mehrscheiben-Isolierglases darf, wie im Diagramm angegeben, maximal 64 Prozent betragen. Dieser Wert wird bei den am Markt angebotenen Wärmeschutzgläsern typischerweise nicht überschritten. Mit diesen Angaben erfolgen die Planung und der Nachweis.

Ablese-Diagramm: Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes – Wohngebäude mit Wärmeschutzverglasung

Im Beispiel ergibt sich ein erforderlicher FC-Wert für den zusätzlichen Sonnenschutz von 0,75. Eine Planung mit einem Wärmeschutzglas und einem innen liegenden Sonnenschutz (FC = 0,75) wäre hier ausreichend. Maßgeblich im Diagramm ist der Bereich für FC = 0,75, da der Punkt innerhalb des Bereichs liegt. Die Option „kein zusätzlicher Sonnenschutz“ (FC = 1) ist nicht möglich, da der Punkt oberhalb des Bereichs für FC = 1 liegt. Entscheidend ist also der Bereich FC = 0,75.

Beispielgrundriss: Ermittlung der Nettogrundfläche

So kann auch die Planung eines zusätzlichen Sonnenschutzes einfach erfolgen, da lediglich die zuvor genannten Randbedingungen bekannt sein müssen. Diagramme für weitere Verglasungen sowie ausführlichere Erläuterungen der Randbedingungen und des Abminderungsfaktors FC sind in der ift-Fachinformation WA-21/1 enthalten, die im ift-Literaturshop verfügbar ist.

Regelwerke

Energieeinsparverordnung 2014, Bundesgesetzblatt Jahrgang 2013 Teil I Nr. 67, Bonn,
21. Nov. 2013

DIN EN 4108-2:2013-02: Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden –
Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz, Beuth Verlag GmbH, Berlin

ift-Fachinformation WA-21/1: Sommerlicher Wärmeschutz; vereinfachte Nachweisverfahren und Diagramme, ift Rosenheim, Veröffentlichung April 2016

VFF-Merkblatt ES.04: Sommerlicher Wärmeschutz, Verband Fenster + Fassade, Frankfurt, Oktober 2014

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