Sommerlicher Wärmeschutz hat behagliche Innenräume mit einem angenehmen Wohn- bzw. Arbeitsklima zum Ziel. Er ist insofern eine Frage der bauplanerischen und architektonischen Qualität, aber darüber hinaus auch gesetzlich geregelt.
- Wo ist der sommerliche Wärmeschutz normativ geregelt? »
- Sommerlicher Wärmeschutz nach § 14 GEG »
- Wann wird auf den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes verzichtet? »
- Nachweis mit dem Sonneneintragskennwert (vereinfachtes Verfahren) »
- Nachweis mit thermischer Gebäudesimulation »
- Die unterschiedlichen Verfahren im Vergleich »
Wo ist der sommerliche Wärmeschutz normativ geregelt?
- Gesetz zur Einsparung von Energie und zur Nutzung erneuerbarer Energien zur Wärme- und Kälteerzeugung in Gebäuden (Gebäudeenergiegesetz – GEG) vom 8.8.2020
Das GEG gilt für alle beheizten Hochbauten, trifft also sowohl für Wohn- als auch für Gewerbebauten zu. - DIN 4108-2:2013-02 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz
Das GEG verweist ausdrücklich auf DIN 4108-2:2013-02 Abschnitt 8, sodass dieser bindende Wirkung hat. - Technische Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.5 Raumtemperaturen, Ausgabe Juni 2010, zuletzt geändert 2022
Die Regel gilt für den Betrieb von Arbeitsräumen (inkl. Pausenbereichen, Kantinen u.Ä.). Sie ist also keine Bauvorschrift im engeren Sinne, beschreibt jedoch Temperaturobergrenzen, deren Einhaltung schon bei der Planung von Büro- oder Gewerbegebäuden berücksichtigt werden müssen.
Sommerlicher Wärmeschutz nach § 14 GEG
- Gebäude müssen mit einem sommerlichen Wärmeschutz nach den anerkannten Regeln der Technik geplant und ausgeführt werden.
- Dazu sind die Anforderungen nach DIN 4108-2: 2013-02 Abschnitt 8 einzuhalten und nachzuweisen.
- Der Nachweis kann auf zwei Wegen geführt werden:
1. Rechnerisch mit dem Sonnenenergieeintrag über die transparenten Bauteile des Gebäudes (auch als vereinfachtes Verfahren bezeichnet). Der dabei ermittelte Sonneneintragskennwert S darf bestimmte Grenzen nicht überschreiten.
2. Mit einer thermischen Gebäudesimulation, die die Übertemperaturgradstunden im Raum ermittelt, die bestimmte Anforderungswerte nicht überschreiten dürfen. Die Simulation wird mithilfe von Software durchgeführt. - Im Sinne der Energieeinsparung müssen nach GEG auch bei Gebäuden mit anlagentechnischer Kühlung bauliche Maßnahmen des sommerlichen Wärmeschutzes vorgesehen werden, sofern diese sich innerhalb der üblichen Nutzungsdauer amortisieren.
Wann wird auf den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes verzichtet?
Unter bestimmten Voraussetzungen kann nach Abschnitt 8.2.2 der DIN 4108-2: 2013-02 auf den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes verzichtet werden.
Maßgeblich ist der grundflächenbezogene Fensteranteil fWG in den kritischen Räumen, in denen die höchsten Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz vorliegen. Dieser grundflächenbezogene Fensteranteil ergibt sich aus der Summe aller Fensterflächen (lichtes Rohbaumaß) dividiert durch die Nettogrundfläche des Raumes.
- Es muss kein Nachweis geführt werden, wenn der Fensterflächenanteil fWG
1. bei geneigt eingebauten Fenstern (0° bis 60°) weniger als 7 %,
2. bei Senkrechtfenstern (60° bis 90°) in Orientierungen von Nordwest über Süd bis Nordost weniger als 10 % oder
3. bei Senkrechtfenstern (60° bis 90°) mit Nordorientierung weniger als 15 % beträgt.
Hinsichtlich der Befreiung nach Punkt 1 und 2 ist zu beachten, dass in den meisten Landesbauordnungen als grundflächenbezogener Fensterflächenanteil in Aufenthaltsräumen mindestens 1/8 (= 12,5 %) gefordert werden. Die Kriterien 7 % und 10 % dürften darum in der (Neubau-)Praxis kaum eine Rolle spielen. - Wohngebäude sind außerdem vom Nachweis befreit, wenn der grundflächenbezogene Fensterflächenanteil in Räumen mit Ost-, Süd- oder Westorientierung 35 % nicht überschreitet und zusätzlich außenliegende Sonnenschutzvorrichtungen mit folgenden Kriterien montiert sind:
– Verglasungen mit einem Gesamtenergiedurchlassgrad g > 40 und einem Abminderungsfaktor des Sonnenschutzes FC ≤ 0,30
– Sonnenschutz-Verglasungen mit einem Gesamtenergiedurchlassgrad g ≤ 40 und einem Abminderungsfaktor des Sonnenschutzes FC ≤ 0,35 - Der Abminderungsfaktor FC beschreibt, um wie viel Prozent eine Sonnenschutzvorrichtung den Energiedurchlass durch die Verglasung reduziert. Die Werte lassen sich DIN 4108-2 entnehmen. Außenliegende Fensterläden, Rollläden, Markisen und Jalousien können in Abhängigkeit von der Verglasung die geforderten Werte erfüllen.
Nachweis mit dem Sonneneintragskennwert (vereinfachtes Verfahren)
Im vereinfachten Verfahren muss für mindestens einen kritischen Raum der vorhandene Sonneneintragskennwert Svorh ermittelt und mit dem zulässigen Sonneneintragskennwert Szul verglichen werden. Dabei lautet die Mindestanforderung Svorh ≤ Szul.
Die Berechnung ist nach den Abschnitten 8.3.2 und 8.3.3 in DIN 4108-2: 2013-02 vorzunehmen.
In die Berechnung gehen ein …
- die Fensterflächen sowie der Gesamtenergiedurchlassgrad ihrer Verglasung einschließlich Sonnenschutz,
- die Neigung und Orientierung der Fenster,
- die Nettogrundfläche des Raums,
- die Sommerklimaregion am Standort des Gebäudes (Regionen A, B, C nach der Karte in DIN 4108-2),
- die Möglichkeit der Nachtlüftung,
- die Massivität der Bauweise,
- der Einsatz passiver Kühlung.
Nachweis mit thermischer Gebäudesimulation
Die thermische Gebäudesimulation als Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes ist aufwendiger und muss mithilfe von Software ausgeführt werden. Da die Nutzung der Software sehr komplex sein kann, sollte die Einbeziehung eines Fachplanungsbüros für Bauphysik geprüft werden.
Zielgröße in der thermischen Gebäudesimulation ist nicht der Sonneneintrag. Stattdessen dürfen bestimmte Anforderungswerte der Übertemperaturgradstunden nicht überschritten werden. Dieser Wert beschreibt, in wie vielen Stunden im Jahr im kritischen Raum bestimmte Bezugswerte der Temperatur überschritten werden und wie groß die Überschreitung ist. Es werden also sowohl die Dauer als auch die Schwere einer zeitweisen Überhitzung berücksichtigt. Die Übertemperaturgradstunden ergeben sich aus dem Produkt der Überschreitungszeit (in Stunden pro Jahr) und der Höhe der Überschreitung (in Kelvin), wodurch die Einheit Kh/a entsteht.
- Der Bezugswert, ab dem von einer Übertemperatur gesprochen wird, ist nicht für ganz Deutschland gleich, sondern wird nach den Sommerklimaregionen A, B und C unterschieden.
- Die sommerkühle Region A umfasst vor allem die Mittelgebirge und Küstenbereiche.
- Der größte Teil Deutschlands gehört zur gemäßigten Region B, darunter das norddeutsche Tiefland, aber auch große Teile Bayerns und des nördlichen Hessens.
- Zur sommerheißen Region C gehören die Täler von Rhein, Neckar, Main und Mosel, aber auch verschiedene Ballungsräume in Rhein/Main, Rhein/Ruhr oder Mitteldeutschland.
Die genaue Zuordnung eines Ortes kann der Karte in DIN 4108-2 entnommen werden.
Zulässige Übertemperaturgradstunden
| Sommerklimaregion | Bezugswert | Zulässige Übertemperaturgradstunden | |
|---|---|---|---|
| °C | Kh/a | ||
| Wohngebäude | Bürogebäude | ||
| A | 25 | 1.200 | 500 |
| B | 26 | ||
| C | 27 | ||
Der Bezugswert der Übertemperatur ist in den warmen und heißen Regionen höher, weil hier von einer größeren Akzeptanz und Adaptionsfähigkeit der Menschen im Gebäude gegenüber Hitze ausgegangen wird.
In Wohngebäuden sind deutlich mehr Übertemperaturgradstunden zulässig, da die Bewohner hier in der Regel in thermisch unbehaglichen Situationen den Aufenthaltsraum wechseln können.
Eingangsgrößen der thermischen Simulation
Für eine erfolgreiche Simulation mit praxisnahen Ergebnissen muss das Planungsbüro eine ganze Reihe von Eingangsparametern ermitteln. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit sind dies zum Beispiel …
Die unterschiedlichen Verfahren im Vergleich
- Das vereinfachte Verfahren ermittelt den Sonneneintrag (wie viel wird eingestrahlt?), die Simulation beschreibt die Auswirkungen auf die Raumtemperatur (wie warm wird es und für welche Dauer?). Insofern ist die thermische Simulation deutlich näher an den physiologischen Bedürfnissen der Raumnutzer.
- Die Ermittlung des Sonneneintrags verursacht weniger Aufwand und kann ohne Software durchgeführt werden. Das Verfahren arbeitet jedoch mit Tabellenwerten, die mit Sicherheitsaufschlägen behaftet sind, was zu weniger zielgenauen Ergebnissen führen kann.
- Die thermische Simulation verursacht einen höheren Aufwand für die Ermittlung der Eingangsparameter. Dafür ergeben sich durch gezielte Veränderungen dieser Eingangswerte Möglichkeiten zum Variantenvergleich und zur architektonischen sowie wirtschaftlichen Optimierung.
- Die thermische Simulation wird vor allem für Gebäude mit großen Glasflächen empfohlen, wie sie im Büro- und Gewerbebau häufig anzutreffen sind. Gerade bei diesen Gebäuden sind oft sehr komplexe Anforderungen an die Tageslichtnutzung, Belüftung und sonstige Haustechnik zu berücksichtigen, die sich in ihrer Gesamtheit rechnerisch praktisch nur mit Software beherrschen lassen.
- Mit der thermischen Gebäudesimulation können die Temperaturobergrenzen nach ASR A3.5 berücksichtigt werden, sofern der Auftraggeber dies verlangt.
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