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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 dasGebäudeenergiegesetz 2023 (GEG) fordert den Nachweis eines ausreichenden sommerlichen Wärmeschutzes für Neubauten und die energetische Sanierung.

Sonnenschutz an allen Fassaden

Ein gängiger Irrtum ist, dass Sonnenschutz nur in südlicher Ausrichtung erforderlich ist. Richtig ist: Sonnenschutz ist an allen Fassaden sinnvoll. Selbst an Nordfassaden kann ein Sonnenschutz aufgrund der diffusen Sonneneinstrahlung notwendig sein. So gilt für einen typischen Büroraum: 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 ähnlich gut ab wie eine Wärmeschutzverglasung mit außenliegenden Sonnenschutz. In der Westausrichtung zeigt jedoch die Wärmeschutzverglasung mit außenliegendem Sonnenschutz die bessere Performance.

Bei rein diffuser Strahlung (vormittags oder bei bewölktem Himmel) ergeben sich Vorteile für eine Kombination aus einer hocheffizienten Sonnenschutzverglasung mit innenliegendem Sonnenschutz. Auch nach Osten ausgerichtete Glasflächen ohne Sonnenschutz führen zu Überhitzung im Sommer, da bereits am Morgen konzentrierte Strahlungsenergie 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 außenliegendem Sonnenschutz. In der Ost-, Süd- und Westausrichtung werden mit einer Sonnenschutzverglasung mit zusätzlichem innenliegenden Sonnenschutz Innenraumtemperaturen erzielt, die denen eines Wärmeschutzglases mit außenliegendem Sonnenschutz (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. 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 außenliegendem Sonnenschutz. Hier lassen sich deutliche Verbesserungen durch eine Sonnenschutzverglasung erzielen, da diese eine permanente Minderung der diffusen Sonneneinstrahlung bewirkt. Bereits eine moderate Sonnenschutzverglasung ohne zusätzliche Sonnenschutzvorrichtungen minimieren hier eine Erwärmung der Innenräume. 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

Einen allgemeingültig optimalen Sonnenschutz für Gebäude gibt es nicht. Jedes Bauwerk bedarf aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtungen, der Lüftung, Speichermassen, Fensterflächenanteile und Wärmeeinträge einer genauen, individuellen Planung im Vorfeld. Dahingehend sind neben dem winterlichen Wärmeschutz mittlerweile auch Betrachtungen zum sommerlichen Wärmeschutz erforderlich. Damit nach GEG der sommerliche Wärmeschutz auch ohne Nachweisrechnung als ausreichend angesehen werden kann, muss das Gebäude folgende Voraussetzungen erfüllen:

• Beim kritischen Raum (Raum mit der höchsten Wärmeeinstrahlung im Sommer) beträgt der Fensterflächenanteil bezogen auf die Grundfläche dieses Raums nicht mehr als 35 %
• sämtliche Fenster in Ost, Süd- oder Westorientierung (inkl. derer eines eventuellen Glasvorbaus) sind mit außenliegenden Sonnenschutzvorrichtungen mit einem Abminderungsfaktor Fc ≤ 0,30 ausgestattet

Besondere Anforderungen bei Wintergärten

Prinzipiell ist im GEG ein Wintergarten als eigener Wohnraumtyp nicht bekannt; es behandelt vielmehr den dahinterliegenden Wohnraum. Als Wohnraum ist grundsätzlich ein beheizter Raum mit einer Temperatur von mindestens 19 °C definiert. Ob ein Wintergarten darüber hinaus vom GEG erfasst wird, hängt auch von seiner Größe und der Anbindung an das Gebäude 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 im GEG 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 werden ganzjährig zum Wohnen genutzt 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 GEG-Nachweis des Gebäudes ein. Das heißt: Die mit dem GEG 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 sind für einen Wohnraum maximal 1.200 sogenannte Übertemperaturgradstunden pro Jahr festgelegt. Als Grundlage dieser Berechnung dienen die für Deutschland definierten Klimazonen mit ihren Anforderungstemperaturen, 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. 

Beispielrechnung:

Geht man von einer Raumtemperatur von 30 °C aus, würden sich für Saarland und Freiburg folgende Werte ergeben:

• Saarland: 30 °C (Raumtemperatur) - 25 °C (Anforderungstemperatur Saarland) = 5 °C Übertemperatur
• Freiburg: 30 °C (Raumtemperatur) - 27 °C (Anforderungstemperatur Freiburg) = 3 °C Übertemperatur
  

Bei einer Raumtemperatur von 30 °C im Saarland beträgt also die Übertemperatur 5 °C, in Freiburg beträgt sie 3 °C. Hält sich diese Übertemperatur über fünf Stunden im Raum, ergibt sich die folgende Rechnung:

• Saarland: 5 °C (Übertemperatur) x 5 h (Dauer der Überschreitung) = 25 Übertemperaturgradstunden
• Freiburg: 3 °C (Übertemperatur) x 5 h (Dauer der Überschreitung) = 15 Übertemperaturgradstunden

• Saarland: 1.200 (Übertemperaturgradstunden max.) / 25 Übertemperaturgradstunden = 48 Tage / Jahr
• Freiburg: 1.200 (Übertemperaturgradstunden max.) / 15 Übertemperaturgradstunden = 80 Tage / Jahr
  

Die Lösung: Sonnenschutzglas, Verschattung, Belüftung

Die Aufheizung des Innenraumes durch direkte Sonneneinstrahlung und diffuse Einstrahlung kann durch hocheffiziente Sonnenschutzgläser, geeigneter Verschattung und angemessene und geregelte Belüftung begrenzt werden. Das heißt: Grundsätzlich gilt für den Wintergarten, dass die Anforderung der GEG 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 °C kommt, so ist es mit einem effizienten Sonnenschutzglas nur an vier Tagen zu heiß in der Wohnung, im Büro oder im Wintergarten.

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