_Bauphysik

Sommerlicher Wärmeschutz: Grundlagen und Ziele

Reduktion des Energieaufwands und Behaglichkeit

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. Das im November 2020 eingeführte GEG (Gebäudeenergiegesetz) übernahm die Anforderungen. Der § 14 zum sommerlichen Wärmeschutz beschreibt in fünf Punkten die Vorgaben und Voraussetzungen für Neubaumaßnahmen.

Gallerie

Durch die Ausrichtung der Fenster zu den Himmelsrichtungen nehmen Planerinnen und Planer bereits in einer frühen Phase Einfluss auf das sommerliche Aufwärmverhalten (Abb.: Hafencity Hamburg).

Durch die Ausrichtung der Fenster zu den Himmelsrichtungen nehmen Planerinnen und Planer bereits in einer frühen Phase Einfluss auf das sommerliche Aufwärmverhalten (Abb.: Hafencity Hamburg).

Bild: Baunetz (us), Berlin

01|05

Die sommerliche Erwärmung hängt auch von der Lage der Fensterflächen (Wand oder Dachfläche) ab.

Die sommerliche Erwärmung hängt auch von der Lage der Fensterflächen (Wand oder Dachfläche) ab.

Bild: Baunetz (us), Berlin

02|05

Die Konstruktionsweise der raumumfassenden Bauteile sowie die Art der Verglasung spielen eine wichtige Rolle (Abb.: Waldorfschule in Berlin-Schöneberg, Kersten + Kopp Architekten, 2019).

Die Konstruktionsweise der raumumfassenden Bauteile sowie die Art der Verglasung spielen eine wichtige Rolle (Abb.: Waldorfschule in Berlin-Schöneberg, Kersten + Kopp Architekten, 2019).

Bild: Baunetz (us), Berlin

03|05

Die Größe der Fensterfläche in Relation zur Grundfläche ist ebenfalls entscheidend (Abb.: Geschosswohnungsbau am Lokdepot in Berlin-Schöneberg, Robertneun Architekten, 2016).

Die Größe der Fensterfläche in Relation zur Grundfläche ist ebenfalls entscheidend (Abb.: Geschosswohnungsbau am Lokdepot in Berlin-Schöneberg, Robertneun Architekten, 2016).

Bild: Baunetz (us), Berlin

04|05

Zu bedenken sind weiterhin die Art und Lage des Sonnenschutzes.

Zu bedenken sind weiterhin die Art und Lage des Sonnenschutzes.

Bild: Baunetz (us), Berlin

05|05

Werden bestehende Gebäude um ≥ 50 Quadratmeter erweitert, gelten ebenfalls Vorgaben an den sommerlichen Wärmeschutz nach § 51.

Das GEG nimmt Bezug auf die DIN 4108-2 in der 2013er-Fassung.

Grundlagen zum vereinfachten Nachweis nach DIN 4108-2

Der Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz in Gebäuden verfolgt zwei Ziele. Neben der Reduktion des Energieaufwands zur Kühlung von Räumen und der Vermeidung aufwendiger und energieintensiver technischer Maßnahmen ist ebenso der Erhalt zumutbarer Bedingungen im Innenraum ein Ziel. Damit sollen die Leistungsfähigkeit und die Behaglichkeit der Nutzer erhalten bleiben. Dazu gibt die Norm Innentemperaturen vor, die bezogen auf die Sommerklimaregion einzuhalten sind und je nach Ort zwischen 25 °C und 27 °C liegen.

Das 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

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Bild: Baunetz (us), Berlin

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Bild: Duzia, T. Bogusch. N.; Basiswissen Bauphysik; Fraunhofer IRB Verlag 2. Auflage 2014; S. 36

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Bild: Baunetz (us), Berlin

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Innerhalb der Bilanzierung wird unterschieden nach der Nutzung der Gebäude bzw. nach Wohn- oder Nichtwohngebäude.

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Bild: Baunetz (us), Berlin

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Bild: Baunetz (us), Berlin

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Künftig werden die Ziele des Klimaschutzplans 2030 für Neubauten im Gebäudebestand und beim Einsatz erneuerbarer Energien durch das GEG vorgegeben (Abb.: MOE - Wohnhaus Möckernstraße in Berlin, Carlo Witte Architekten, 2019).

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Bild: Baunetz (us), Berlin

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Materialeigenschaften und Wärmeschutz

Die Wärmeleitfähigkeit des Baustoffs Beton mit einer mittleren Rohdichte von 1.800 - 2.200 kg/m³ liegt bei 1,15 - 1,65 W/mK

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Bild: Baunetz (us), Berlin

In welchen Fällen besteht für Eigentümer von bestehenden Gebäuden die Verpflichtung, die oberste Geschossdecke gegen unbeheizte Räume oder das Dach zu dämmen, welche Ausnahmen gibt es?

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Strahlungsverhalten von Glasscheiben bestehend aus dem Einfluss der Emission, Transmission und Reflexion

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Bild: Duzia, T. , Mucha, R.; Energetisch optimiertes Bauen, Fraunhofer IRB Verlag 2015, nach Foaud, N., Richter, T.

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Sommerlicher Wärmeschutz: Wärmeeintrag und Bauteilerwärmung

Glastafel aus Zweischeiben-Sonnenschutzglas: Die menschlichen Wärmestrahlen passieren nicht die Glastafel

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Bild: Thomas Duzia, Wuppertal

Unter sommerlichen Bedingungen haben die Art und Weise, wie Gebäude und Räume konstruiert sind, wesentlichen Einfluss auf die...

Wärmebrücken und GEG

Wie die Energieeinsparverordnung legt das seit November 2020 gültige Gebäudeenergiegesetz fest, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den Regeln der Technik und den im Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird.

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Bild: Baunetz (np), Berlin

Über die Vorgaben des im November 2020 in Kraft getretenen Gebäudeenergiegesetzes in Bezug auf den Einfluss von Wärmebrücken.

Wärmebrücken: Arten

Fassade mit einem gedübelten WDVS: Im Bereich der Dübel kommt es aufgrund der Wärmebrückeneffekte zu höheren Wärmeströmen und damit zur punktuellen Trocknung; den Algen wird die Lebensgrundlage entzogen

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Bild: Thomas Duzia, Wuppertal

Materialbedingte WärmebrückenMaterialbedingte Wärmebrücken entstehen bei zusammengesetzten Bauteilen, wie z.B. einer Fachwerkwand...

Wärmebrücken: Grundlagen

Wärmeverluste im Mauerfuß, an Stürzen und Fenstersimsen

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Als Wärmebrücken werden örtlich begrenzte Bereiche in der wärmeübertragenden Hülle eines Bauwerks bezeichnet, die eine höhere...

Wärmebrücken: Planungshinweise

Für die thermische Trennung bietet die Industrie unterschiedliche Einbauteile an, wie z.B. Isolationskörbe für auskragende Betonplatten.

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Bild: Schöck Bauteile, Baden-Baden

Wie lassen sich Wärmebrücken vermeiden bzw. deren Einfluss in der energetischen Bilanzierung reduzieren?

Wärmebrückenbilanzierung nach DIN 4108 Beiblatt 2

Neben dem pauschalen Ansatz, Wärmebrücken ohne Nachweis über einen Zuschlag von ∆WB 0,10 W/(m²K) auf die gesamte Hüllfläche zu berücksichtigen, oder einen detaillierten Nachweis mittels Simulationen zu erstellen, besteht nun die Möglichkeit, relativ effizient einen Gleichwertigkeitsnachweis zu führen.

Neben dem pauschalen Ansatz, Wärmebrücken ohne Nachweis über einen Zuschlag von ∆WB 0,10 W/(m²K) auf die gesamte Hüllfläche zu berücksichtigen, oder einen detaillierten Nachweis mittels Simulationen zu erstellen, besteht nun die Möglichkeit, relativ effizient einen Gleichwertigkeitsnachweis zu führen.

Bild: Baunetz (us), Berlin

Das 2019 veröffentlichte Beiblatt ermöglicht einen Gleichwertigkeitsnachweis auf Grundlage von Bildvorlagen aus der Norm. Dazu wurden die Kategorien A und B für Wärmebrücken eingeführt.

Wärmetransportmechanismen

Bei einem Gebäude treten Wärmeströme vom beheizten zum unbeheizten Innenraum bzw. dem Außenraum auf (Abb.: ehem. Zollverein School of Management and Design in Essen, Sanaa, 2006).

Bei einem Gebäude treten Wärmeströme vom beheizten zum unbeheizten Innenraum bzw. dem Außenraum auf (Abb.: ehem. Zollverein School of Management and Design in Essen, Sanaa, 2006).

Bild: Baunetz (us), Berlin

Da Baustoffe luftgefüllte Kammern bzw. Poren besitzen, überlagern sich die unterschiedlichen Wärmetransportmechanismen.

Winterlicher Wärmeschutz: Grundlagen und Ziele

Bei zerklüfteten Bauten steigt neben der Erhöhung der Hüllfläche auch der Einfluss von Wärmebrücken bzw. Durchdringungspunkten an Fassaden und Dächern (Abb.: Bürogebäude am Potsdamer Platz, Berlin).

Bei zerklüfteten Bauten steigt neben der Erhöhung der Hüllfläche auch der Einfluss von Wärmebrücken bzw. Durchdringungspunkten an Fassaden und Dächern (Abb.: Bürogebäude am Potsdamer Platz, Berlin).

Bild: Baunetz (us), Berlin

Über die Ausrichtung, das Verhältnis der Flächen, den Öffnungsanteil und die Hüllfläche beeinflussen Planerinnen und Planer bereits beim Entwurf eines Gebäudes den Heizenergiebedarf.