Einflüsse des Klimas auf die Bauphysik

Sonne, Wetter und Atmosphäre

Die klimatischen Bedingungen sind von wesentlicher Bedeutung zur Planung des Wärme- und Feuchteschutzes. Diese bestehen u.a. aus dem Einfluss der Sonne im Jahresgang, dem Wind und Niederschlägen, die in unterschiedlicher Form auf das Bauwerk einwirken. Aber auch die Erwärmung des Erdreiches kann dazu gezählt werden, da die Temperaturschichtung in den Böden in den oberen Lagen von der Außenlufttemperatur und der solaren Bestrahlung beeinflusst wird.

Gallerie

Klimatische Bedingungen in Deutschland
Deutschland liegt in der gemäßigten Klimazone. Diese ist geprägt von einem Übergangsklima, das sich vom Seeklima zum Landklima verändert. Während der westliche und nördliche Teil von einem maritimen Klima dominiert wird, geht es zum Osten hin zu einem kontinentalen Klima über. Die vorherrschende Windrichtung in Deutschland ist von West nach Ost. Dadurch wird vom Atlantik aus feuchte Luft eingetragen, die zuerst über den nord-westlichen Teil Deutschlands zieht und dort ihre Feuchtelast lässt. In östlicher Richtung setzt somit die Trocknung der Luft ein. Der maritime Einfluss nimmt folglich nach Osten hin ab.

Für die westlichen Regionen sorgt die Nähe zum Atlantik für relativ feuchte und kühle Sommer sowie milde Winter. In den östlichen Regionen sind die Sommer wärmer und trockener, und die Winter kälter und trockener als die westlichen Bereiche Deutschlands.

Eine weitere Beeinflussung der regionalen Bedingungen stammt aus den topografischen Verhältnissen. Typisch ist, dass es an den Westseiten der deutschen Mittelgebirge es zum Steigungsregen kommt, da hier die Wolken aufsteigen müssen. Diese Regionen sind geprägt von höheren Niederschlägen. Da die östlichen Seiten der Mittelgebirge im Schatten der Hauptwindrichtung liegen, sind diese Bereiche wesentlich trockener.

Normative Grundlagen
Als Grundlage zur Bewertung der klimatischen Bedingungen in Bezug auf den Wärmeschutz können unterschiedliche Normen genutzt werden, die Daten zu den klimatischen Bedingungen in Deutschland enthalten:

  • DIN V 4108-6 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden, Teil 6: Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs
  • DIN 4710 Statistiken meteorologischer Daten zur Berechnung des Energiebedarfs von heiz- und raumlufttechnischen Anlagen in Deutschland
  • VDI 2078 Berechnung der Kühllast klimatisierter Räume
  • VDI 4710, Blatt 2 Meteorologische Daten in der technischen Gebäudeausrüstung

In der DIN V 4108-6 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden wird Deutschland in 15 Klimaregionen eingeteilt. Für jede Klimaregion werden für die jeweiligen Referenzorte die Ergebnisse zu den klimatischen und sonstigen Umweltbedingungen tabelliert aufgeführt. Den Klimazonen sind die folgenden Orte der Klimastationen zugeordnet:

  • Region 1   Referenzort Norderney
  • Region 2   Referenzort Hamburg
  • Region 3   Arkona
  • Region 4   Potsdam
  • Region 5   Braunschweig
  • Region 6   Harzgerode
  • Region 7   Essen
  • Region 8   Geisenheim
  • Region 9   Chemnitz
  • Region 10  Hof
  • Region 11  Würzburg
  • Region 12  Mannheim
  • Region 13  Freiburg
  • Region 14  Weihenstephan
  • Region 15  Garmisch-Partenkirchen
Die angegebenen Werte der Klimazonen des TRY (= Testreferenzjahre) beruhen auf Langzeitauswertungen (meteorologische Daten über 30 Jahre). Zusätzlich bietet die DIN V 4108-6 Informationen zur durchschnittlichen monatlichen Strahlungsintensität in W/m², den monatlichen Vergleichstemperaturen sowie auf das Jahr bezogene Angaben zum Strahlungsangebot in kWh/m² und der Temperatur.

Die meteorologischen Werte werden für Monate und Jahre für horizontale Flächen und für unterschiedlich geneigte Dachflächen angegeben. Sie stehen in Bezug zur Orientierung der Fläche des Gebäudes. In den Werten des TRY werden die Bestrahlungsstärken in direkte und diffuse Einstrahlung getrennt und als mittlere Stundenwerte angegeben. Eine weitere Unterteilung erfolgt über die Flächen und deren Bezug zu den Himmelsrichtungen.

Abb. 1: Verlauf der Globalstrahlung [Wh/m²] einzelner Monate in Mannheim, Region 12, auf der Grundlage der DIN 4710

Abb. 2: Jahresgang der Außenlufttemperaturen nach DIN 4710 für die Orte Potsdam, Region 4, und Essen, Region 7

Weitere meteorologische Daten sind in der DIN 4710 Statistiken meteorologischer Daten zur Berechnung des Energiebedarfs von heiz- und raumlufttechnischen Anlagen in Deutschland und der VDI 2078 zur Berechnung der Kühllast klimatisierter Räume enthalten. Die VDI 2078 weicht von den klimatischen Vorgaben der DIN V 4108-6 ab und unterteilt Deutschland in lediglich vier Zonen, zzgl. einer Höhenlagenzone.

Autor: Thomas Duzia, Wuppertal

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