Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz nach EnEV 2014

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Die wesentlichen Änderungen für Fenster, Fassaden und Glas

Die Kombination aus effizientem Sonnenschutzglas und einem Verschattungssystem als sommerlicher Wärmeschutz wird aufgrund des sich ändernden Klimas und der Reduzierung von Klimatisierungskosten immer wichtiger. In diesem Zusammenhang wurden nicht nur die Anforderungen der DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz verschärft, auch die EnEV 2014 fordert den Nachweis eines ausreichenden sommerlichen Wärmeschutzes für Neubauten und die energetische Sanierung. Dies gilt für alle Räume in Hochbauten, die auf mindestens 19°C beheizt sind. Die erhöhten Anforderungen ergeben sich unter anderem aus einem geänderten Berechnungsverfahren, das höhere Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz bei großen Glasflächen stellt und einer Aktualisierung der Klimadaten sowie einer Neueinteilung der Klimazonen. Für Fenster, Fassaden und Glas ergeben sich im Einzelnen folgende wichtige Änderungen:

  • Auf eine Berechnung nach Abschnitt 8.2.2 der DIN 4108-2 kann verzichtet werden, wenn bei Wohngebäuden der grundflächenbezogene Fensterflächenanteil kleiner als 35% ist und die Fenster einen außenliegenden Sonnenschutz mit FC < 0,30 aufweisen. Wie bisher ist ebenfalls kein Nachweis erforderlich, wenn der Fensterflächenanteil kleiner als 10% ist.

  • Das Verfahren der Sonneneintragskennwerte Szul wurde so modifiziert, dass Klimaregion, Bauart und Nachtlüftung mit einem neuen S1-Wert kombiniert werden, der nur für einen grundflächenbezogenen Fensterflächenanteil von 26% gilt. Außerdem wurde ein neuer Faktor S2 als Korrektur zu S1 für andere Fensterteile aufgenommen.

  • Der Faktor der passiven Kühlung wurde aufgenommen und die Tabelle mit Anhaltswerten für die Abminderungsfaktoren FC mit den Werten für Zweifach- und Dreifach-Isolierglas sowie Sonnenschutzglas ergänzt.

  • Räume mit unbeheizten Glasvorbauten – also Wintergärten – werden gesondert geregelt.
Als Resultat ergibt sich bei Fensterflächen über 25% eine realistischere, aber auch strengere Bewertung. Das heißt, dass nun deutlich effektivere Sonnenschutzmaßnahmen als bisher erforderlich sind. Beispielsweise kann der Nachweis bei einer Vollverglasung einer Wohnzimmerwand mit Zweifach-Isolierglas auch mit schwerer Bauart, Markise und leichtem Sonnenschutz innen nicht mehr erbracht werden. Lediglich bei Verwendung von außenliegendem Sonnenschutz oder durch ein hoch effizientes Sonnenschutzglas kann der Nachweis erbracht werden. Hier ist die Beratungskompetenz der Planer, Verarbeiter und Fensterbauer gefragt, um Bauherren eine Lösung zu empfehlen, die den Komfort im Haus bzw. in der Wohnung mindestens erhält, am besten jedoch sogar verbessert, etwa durch Fragen wie: Gibt es bereits einen Sonnenschutz am Fenster? Wenn ja, welchen? Wie ist die Ausrichtung des Gebäudes?

Sonnenschutz an unterschiedlichen Fassadenausrichtungen
Ein gängiger Irrtum ist: Sonnenschutz ist nur in südlicher Ausrichtung erforderlich. Richtig ist: Sonnenschutz ist an allen Fassaden sinnvoll. Selbst an Nordfassaden kann ein Sonnenschutz aufgrund der diffusen Sonneneinstrahlung notwendig sein. Am Beispiel eines typischen Büroraumes konnte folgendes ermittelt werden: Die kritischste Ausrichtung ist nicht der Süden, sondern wegen der tiefstehenden Sonne der Westen. Hier ist der Sonneneintrag aufgrund dauerhafter direkter Strahlungstransmission am höchsten. Bei Südfassaden schneidet eine ausgeprägte Sonnenschutzverglasung mit innenliegendem Sonnenschutz vergleichbar gut ab wie eine Wärmedämmverglasung mit Außenschutz. In der Westausrichtung ist das Wärmedämmglasglas mit Außenschutz bei direkter Sonneneinstrahlung am effektivsten. Bei rein diffuser Strahlung (vormittags oder bei bewölktem Himmel) ergeben sich Vorteile für eine Kombination aus einer hoch effizienten Sonnenschutzverglasung mit innenliegendem Sonnenschutz. Auch nach Osten ausgerichtete Glasflächen ohne Sonnenschutz führen zu Überhitzung im Sommer, da bereits am Morgen viel Energie in den Raum gelangt. Die vormittags eingetragene Wärme bestimmt die Temperaturentwicklung im gesamten weiteren Tagesverlauf. Die Werte einer ausgeprägten Sonnenschutzverglasung mit innenliegendem Sonnenschutz sind hier zum Teil besser als die einer Wärmedämmverglasung mit Außenschutz. In der Ost-, Süd- und Westausrichtung werden mit einer Sonnenschutzverglasung mit Zusatz-Sonnenschutz im Innenraum Temperaturen erzielt, die denen eines Wärmeschutzglases mit Außenschutz (immer unter der Voraussetzung der adäquaten Nutzung) entsprechen oder darunter liegen.

Diffuse Strahlung im Norden hat hohen Einfluss
Hohe Strahlungsintensitäten werden bei nördlicher Ausrichtung von Fassaden selten erreicht. Daher werden dort zusätzliche Sonnenschutzvorrichtungen kaum installiert. Dennoch heizt sich der Raum durch diffuse – also indirekte – Strahlung auf. Dieser Sachverhalt wird häufig vernachlässigt, obwohl sicher jeder schon einmal damit konfrontiert wurde, der trotz bewölkten Himmels in ein überhitztes Auto gestiegen ist. Dass die diffuse Strahlung einen hohen Einfluss hat, zeigen entsprechende thermische Simulationsberechnungen. Ein nach Norden orientiertes Büro mit konventioneller Verglasung schneidet schlechter ab als ein nach Süden orientierter Raum mit gleicher Verglasung und Außensonnenschutz. Hier lassen sich deutliche Vorteile durch eine Sonnenschutzverglasung erzielen, da diese eine permanente Minderung der diffusen Sonneneinstrahlung bewirkt. Bereits ein leichtes Sonnenschutzglas ohne zusätzliche Sonnenschutzvorrichtungen minimiert die Erwärmung. Eine ausgeprägte Sonnenschutzverglasung mit innenliegendem Schutz reduziert die Temperaturen bzw. die sogenannten Übertemperaturgradstunden oberhalb von 26°C um mehr als 30%.

Beratung bereits in der Planungsphase
Den optimalen Sonnenschutz für Gebäude gibt es nicht. Jedes Bauwerk bedarf aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtungen, der Lüftung, Speichermassen, Fensterflächenanteile und Wärmeeinträge einer genauen Planung im Vorfeld. Wenn alle Bauherren beim Kauf oder Bau einer Immobilie Wert auf Energieeinsparung und thermische Behaglichkeit legen, dann wird dies auch zusehends in Planerkreisen berücksichtigt. Wenn Verarbeiter bereits in der Planungsphase die für sie relevanten Gebäudedaten und Ausrichtungen erfragen, können sie auf Basis der Informationen individuelle Sonnenschutzlösungen anbieten und Planer wie Bauherren auch von Sonnenschutzglas (in allen Fassadenausrichtungen) überzeugen.

Besondere Anforderungen bei Wintergärten
Prinzipiell ist der EnEV ein Wintergarten als eigener Wohnraumtyp nicht bekannt. Sie behandelt grundsätzlich den dahinterliegenden Wohnraum. Als Wohnraum ist grundsätzlich ein beheizter Raum mit einer Temperatur von mindestens 19°C definiert. Ob ein Wintergarten darüber hinaus von der EnEV erfasst wird, hängt auch von seiner Größe ab. Als kleine Wintergärten definiert der Gesetzgeber Modelle mit einer Grundfläche von weniger als zwölf Quadratmetern. Für sie gilt keine Nachweispflicht. Ist der Wintergarten bis fünfzig Quadratmeter groß und wird er mehr als vier Monate pro Jahr als Wohnraum genutzt, muss die Konstruktion bestimmte Grenzwerte einhalten. Dasselbe gilt für Wintergärten zwischen 15 und 50 Quadratmetern, die beheizt werden – auch, wenn sie nicht zum Wohnen dienen, sondern zum Beispiel zum Überwintern empfindlicher Pflanzen.

Wintergärten, die das ganze Jahr über genutzt werden und direkt ans Haus anschließen, gelten bei der EnEV als Teil der äußeren Gebäudehülle. Deshalb fließen sie in die Energiebedarfsrechnung des gesamten Gebäudes ein. Ist der Wintergarten hingegen vom Haus getrennt, etwa durch Fenster oder Türen, muss für ihn laut Verordnung eine eigene Berechnung durchgeführt werden. Der Maximalwert für den Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) der Bauteile wird vorgegeben, wenn ein Wintergarten mit einer Nutzfläche von 15 bis 50 Quadratmetern nachträglich errichtet wird und mehr als vier Monate im Jahr als Wohnraum genutzt wird bzw. im Sommer mehr als zwei Monate gekühlt werden soll.

Wohn-Wintergärten sind Wintergärten, die ganzjährig zum Wohnen genutzt werden und dafür auf Behaglichkeitstemperaturen von mehr als 19°C beheizt werden. Wird der Wintergarten im Raumverbund mit dem Hauptgebäude gebaut, dann bilden seine Außenflächen einen Teil der Hülle des beheizten Gebäudevolumens. Der Wintergarten geht dann in den EnEV-Nachweis des Gebäudes ein. Das heißt: Die mit der EnEV vorgegebenen Höchstwerte des Primärenergieverbrauchs für das Gebäude einschließlich Wintergarten dürfen nicht überschritten werden. Wird der Wohn-Wintergarten thermisch abgetrennt vom Hauptgebäude (z.B. durch Wände, Türen und/oder Fenster) und soll er ganzjährig auf Behaglichkeitstemperaturen zum Wohnen beheizt werden, ist er als Anbau bzw. Gebäudeerweiterung zu behandeln und der Nachweis entsprechend der Größe des Wohn-Wintergartens zu erbringen.

Unterschiedliche Solltemperaturen, je nach Klimazone
In diesem Zusammenhang maßgeblich ist die in Teil 2 der DIN 4108 festgelegte zulässige zeitliche Überschreitung der Anforderungstemperatur eines Wohnraumes. Danach wurden für einen Wohnraum maximal 1.200 sogenannte Übertemperaturgradstunden pro Jahr festgelegt. Als Grundlage dieser Berechnung dienen die für Deutschland definierten Klimazonen mit ihrer Anforderungstemperatur, z.B. 25°C für das Saarland, 26°C für das Ruhrgebiet und das Rheintal und 27°C für Freiburg im Breisgau. Die Übertemperaturgradstunden errechnen sich aus der Überschreitung dieser Temperatur in Grad Celsius multipliziert mit der Dauer der Überschreitung in Stunden. Anders gesagt: Bei einer Raumtemperatur von 30°C im Saarland beträgt die Übertemperatur 5°C. Hält sich diese Temperatur über fünf Stunden im Raum, ergibt die oben beschriebene Multiplikation einen Wert von 25 Übertemperaturgradstunden. Dies würde bedeuten, dass es nach der neuen DIN 4108, Teil 2 maximal 48 solcher Tage pro Jahr geben darf. Ansonsten würde der Wert von maximal 1.200 Übertemperaturgradstunden überschritten und der Wohnraum entspräche nicht der DIN 4108-2 und somit auch nicht der EnEV! Dies ist besonders für die Konstruktion von Wintergärten eine wahrliche Herausforderung. Denn: Ein nach Süden ausgerichteter Wintergarten kann ohne geeignete Maßnahmen zur Verschattung und Belüftung schnell in Temperaturregionen von bis zu 70°C kommen. Verfügt der an den Wintergarten angrenzende Wohnraum über kein zusätzliches Fenster, um für angemessene Belüftung zu sorgen, stellt sich die Situation besonders kritisch dar.

Die Lösung: Sonnenschutzglas, Verschattung, Belüftung
Die Aufheizung des Innenraumes durch direkte Sonneneinstrahlung und diffuse Einstrahlung kann durch hoch effiziente Sonnenschutzgläser, geeigneter Verschattung und angemessene und geregelte Belüftung begrenzt werden. Das heißt: Grundsätzlich gilt für den Wintergarten, dass die Anforderung der EnEV erfüllt werden können, wenn mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Generell gilt: Mit einer ausgeprägten Sonnenschutzverglasung können Innenraumtemperaturen dauerhaft gesenkt und Überschreitungen der thermischen Behaglichkeitsgrenze von 27°C im Raum um 60% reduziert werden. Oder mit einfachen Worten: Wenn es bei der Verwendung von Standard-Isolierglas an zehn Tagen zu Temperaturen oberhalb 27 Grad kommt, so ist es mit einem effizienten Sonnenschutzglas nur an vier Tagen zur heiß in der Wohnung, im Büro oder im Wintergarten.

Autor: Ralf Vornholt, Saint-Gobain Glass, Aachen