Sommerlicher Wärmeschutz: Kennwerte und Bauteile

Ein wesentlicher Faktor zur Beurteilung der Konstruktion unter sommerlichen Bedingungen stellt die Art der Konstruktion von Wänden, Böden, Decken und Dächern dar. Alle raumumfassenden Bauteile nehmen Wärme aus der Raumluft oder durch direkte Sonnenbestrahlung auf, speichern diese und geben sie zeitverzögert wieder ab. Bei diesem Vorgang ist der Wärmeeindringkoeffizient, die spezifische Wärmekapazität c und die wirksame Wärmekapazität Cwirk des Materials, neben der Wärmeleitfähigkeit und der Rohdichte eine wichtige Kenngröße.

Die spezifische Wärmekapazität c ist eine Stoffeigenschaft, wie der λ-Wert, der im Zusammenhang mit der Masse also der Rohdichte eines Baustoffes zu sehen ist. Der Wert zur spezifischen Wärmekapazität c beschreibt die Wärmemenge Q, die benötigt wird, um das Temperaturniveau um 1 K im Baustoff zu erhöhen. Daraus resultiert, dass Baustoffe mit einer geringen spezifischen Wärmekapazität c weniger Energie zugeführt werden muss, um das Temperaturniveau zu erhöhen. Die spezifische Wärmekapazität bildet eine Grundlage, die im Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz benötigt und mit der im Zusammenhang zum Flächenanteil eines Materials in einem Raum die wirksame Wärmekapazität Cwirk ermittelt wird.

Zur Beurteilung der Wärmespeicherfähigkeit von außen gedämmten Konstruktionen dürfen nur die raumseitigen Bauteilschichten betrachten werden. Sind im Inneren der Konstruktion dämmende Materialien eingebaut, wie z.B. bei schwimmenden Estrichen üblich, darf eine Bilanzierung nur bis zur Dämmebene erfolgen, auch wenn diese < 10 cm ist, da nur dieser Bereich als wärmespeichernde Masse wirksam ist.

Die DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz unterscheidet die Qualität der Bauteile bezogen auf den anteiligen Sonneneintragskennwert nach drei Bauarten:

  • leicht       Cwirk  / AG   < 50 Wh/(Km²)
  • mittel       Cwirk  / AG   zwischen 50 Wh/(Km²) und 130 Wh/(Km²)
  • schwer    Cwirk  / AG   > 130 Wh/(Km²)

Vereinfachend können die unterschiedlichen Bauarten folgendermaßen gekennzeichnet werden:

  • Die schwere Bauart besitzt eine Stahlbetondecke und massive Innen- und Außenbauteile, die eine gemittelte und flächenbezogene Rohdichte > 1.600 kg/m³ besitzen.
  • Zu den Eigenschaften der mittleren Bauart zählen Stahlbetondecken und massive Innen- und Außenbauteile, die eine gemittelte und flächenbezogene Rohdichte von ≥ 600 kg/m³ besitzen.
  • Zusätzlich gibt es bei beiden Ausführungsvarianten keine innen liegenden Dämmschichten oder abgehängte oder thermisch abgedeckte Decken.
  • Weiterhin sind von der vereinfachten Bewertung Räume mit einer Höhe > 4,50 m ausgeschlossen.
  • Zur leichten Bauart können alle Konstruktionen gezählt werden, die die vorgenannten Eigenschaften nicht besitzen; dazu zählen u.a. Trockenbauwände und abgehängte Decken, aber auch Innendämmungen hinter Vorsatzschalen.

Die Art der Bauweise hat Einfluss auf die Fähigkeit, Wärmeenergie aufzunehmen und wieder abzugeben. Eine schwere Konstruktion reagiert langsamer auf Temperaturschwankungen. Die hohe Masse des Baustoffs macht sich positiv bemerkbar, weil sie träge reagiert und damit glättend im Temperaturverlauf, im Tagesgang, wirkt. Gebäude, die mit leichten Wänden und Decken ausgeführt sind, zeichnen sich dagegen durch ein deutlich anderes Verhalten im Erwärmungs- und Abkühlvorgang aus. Die geringe Wärmespeicherfähigkeit der leichten Baustoffe, wie Holz, Gipskartonplatten oder innen liegende Dämmschichten hat Vorteile, wenn Räume selten genutzt werden. Diese Konstruktionen bzw. Räume lassen sich kurzfristig schneller erwärmen, da die Energie nicht erst zum Erwärmen des Bauteils benötigt wird.

Unter normalen Bedingungen unterstützen damit leichte Konstruktionen ein schnelles Erwärmen der Raumluft. Unter sommerlichen Bedingungen und bei langanhaltenden Hitzeperioden führen diese Konstruktionen zu hohen Innenraumtemperaturen, die einen hohen Kühlbedarf nach sich ziehen können. Unter lang anhaltenden sommerlichen Bedingungen haben damit schwere Konstruktionen aufgrund ihrer bauphysikalischen Trägheit Vorteile. In extremen Wintern sind dagegen leichte Konstruktionen vorteilhaft, da diese Räume schneller aufgeheizt werden können.

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