Sommerliche Überwärmung

Durch große Glasflächen entstehen helle lichtdurchflutete Räume, dies wirkt sich positiv auf die menschliche Psyche aus. Im Winter wird es in den Räumen durch die einfallenden Sonnenstrahlen behaglich warm. Im Sommer dagegen, kann es durch ungenügende Planung schnell zu einer Überwärmung kommen. Dies ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit und wird in Zukunft durch den Klimawandel noch wichtiger.

Einflussfaktoren der sommerlichen Überwärmung 

  1. Größe und Ausrichtung der Fensterflächen
  2. Die durch die Glasflächen eindringende Strahlungsenergie - g Wert der Verglasung
  3. Sonnenschutzeinrichtungen wie Jalousien und Rollläden
  4. Luftwechsel
  5. Speicherfähigkeit der Wände
  6. Innere Lasten - zB. Geräte die viel Wärme abstrahlen
  7. Volumen des Raumes

Diese Einflussfaktoren bestimmen den Verlauf der Raumtemperatur. Für ein behagliches Raumklima soll die Temperatur des Raumes während des Tages nicht über 27°C und bei Nacht nicht über 25°C liegen. Einen ganz wesentlicher Faktor spielt dabei die Lüftung während der Nachtstunden und am Morgen.

Bei Hitzeperioden wird die nächtliche Abkühlung nicht mehr so wirksam, was zu einem Anstieg der Raumtemperatur führt. In diesem Fall können die obigen Behaglichkeitsgrenzen ohne technische Hilfsmittel nicht mehr eingehalten werden.

Die Planung von Gebäuden ist nachweislich so auszuführen, dass die Temperaturen während des Tages nicht über 27 °C und während der Nacht nicht über 25 °C liegen. Es darf keine sommerliche Überwärmung stattfinden. Die effektivsten Instrumente, die die Einhaltung dieser Maximaltemperaturen sicherstellen, ist der Einsatz einer Sonnenschutzeinrichtung (z.B. Außenjalousien oder Rollläden) und die Lüftung während der kühlen Nachtstunden.

Während Hitzeperioden ist die Einhaltung dieser Grenzen ohne technische Hilfsmittel allerdings nicht möglich. Bei Hitzeperioden kommt es normalerweise zu einer Erhöhung der Temperaturen um ca. 5 °C. Dies bedeutet, dass auch die tiefsten Temperaturen während der Nacht über 22 °C liegen und somit die nächtliche Abkühlung keine Wirkung zeigt.

Wir untersuchen zwei Fälle eines Schlafzimmers näher, wobei wir in beiden Fällen davon ausgehen, dass die Bewohner des Hauses auf Urlaub sind. Dies bedeutet, dass die Lüftung nur mehr über die Fugen der geschlossenen Fenster erfolgt. Zusätzlich nehmen wir an, dass in dem betroffenen Schlafzimmer alle inneren Wärmequellen wie elektronische Geräte im Stand by Modus abgeschaltet sind und somit keine inneren Lasten vorhanden sind.

Zuerst wird der Fall betrachtet, dass alle Fenster verschlossen und die Sonnenschutzeinrichtungen aktiviert, dh. die Außenjalousien herunter gelassen werden.

In Bild 1 ist der Temperaturverlauf für diesen Fall dargestellt.

Bild 1: Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West mit Sonnenschutzeinrichtung während einer Hitzeperiode

Wie aus Bild 1 zu ersehen ist, stellt sich eine Temperatur von ca. 35 °C ein, die relativ konstant während der gesamten 24 h des Tages bleibt.

Im nächsten Fall betrachten wir dasselbe Schlafzimmer, nun aber ohne aktivierter Sonnenschutzeinrichtung.

In Bild 2 ist der Temperaturverlauf für diesen Fall dargestellt.

Hitzeperiode Bild 2

Bild 1: Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West ohne Sonnenschutzeinrichtung während einer Hitzeperiode

Wie aus Bild 2 zu ersehen ist, kommt es in diesem Fall zu einem bedeutenden Anstieg der Temperatur. Sie liegt zwischen 45 °C und 47 °C.

Trotzdem wie wir äußert vorteilhafte Annahmen getroffen haben, steigt die Raumtemperatur enorm an. Werden nun die Räume bewohnt, kommt es durch die Personen und elektronischen Geräte zu einer zusätzlichen Wärmeabstrahlung und damit Temperaturerhöhung, die durch die nächtliche Lüftung nicht kompensiert werden kann.

Wenngleich Aufenthaltsräume wie z.B. Schlafzimmer nachweislich geeignet hinsichtlich sommerlicher Überwärmung sein müssen, ist die Einhaltung der Behaglichkeitsgrenzen während einer Hitzeperiode ohne technische Hilfsmittel nicht möglich.

 

Behagliches Wohnen ohne sommerliche Überwärmung ist dann möglich, wenn die Temperatur in Schlafräumen in der Nacht 25° und in Wohnräumen tagsüber 27° nicht übersteigt!

1. Größe und Ausrichtung der Fensterflächen: 

Strahlungsenergie auf vertikale Fenster

Strahlungsenergie auf ein vertikales Fenster in Abhängigkeit von der Himmelsrichtung. (Wien, Juli; Quelle ON B 8110 - 5 vom 1.3.2011)

Die höchste Strahlungsenergie tritt bei WSW oder OSO ausgerichteten Fenstern auf.

Beispiel: Im Juli trifft in Wien auf ein vertikales, nach WSW oder OSO gerichtetes Fenster pro Tag eine Strahlungsenergie von 3,07 kWh/(m²*d) auf. Bei einer 3,20 x 2,10 m großen doppelflügeligen Terrassentür ergibt das eine Energie von ca. 20,6 kWh/d. Mit dieser Energie könnte ein 200 l Warmwasserboiler um ca. 90° C erwärmt werden.

2. Der g-Wert - Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung gibt an, wieviel Prozent der auf die Scheibe auftretenden Energie durch die Scheibe in den Raum eindringt. 

Bild g-Wert

Auftrettende und durch das Glas in den Raum eintretende Strahlungsenergie

Für Zweischeiben Verglasungen liegt der g Wert bei ca. 60 %. Bei der Dreischeiben Verglasung liegt er bei ca. 50 %. Das bedeutet, dass 50 % bis 60 % der auf eine Scheibe auftreffenden Energie in den dahinter liegenden Raum eintritt und dort für eine Erwärmung sorgt. Der Einsatz der Dreischeiben-Verglasung beinhaltet einen doppelten Nutzen durch einen besseren Dämmwert, bedeutet im Sommer geringere Erwärmung und im Winter verminderte Auskühlung des Raumes.
3. Sonnenschutzeinrichtungen wie Jalousien und Markisen und Vorhänge vermindern die durch das Glas eintretende Strahlungsenergie nochmals. Das gilt sowohl für außenliegende, als auch für innenliegende Sonnenschutzeinrichtungen.

Tabelle z-Faktor

z- Faktor für Sonnenschutzeinrichtungen (Quelle: ON B 8110- 6 vom 15.11.2014)

Die Kennzahl zur Beschreibung einer Sonnenschutzeinrichtung ist der z - Faktor, dies ist der Abminderungsfaktor für bewegliche Sonnenschutzeinrichtungen.

Bild g-Wert mit Jalousie

Auftreffende und durch das Glas und Außenjalousie in den Raum eintretende Strahlungsenergie

Nur mehr 7,5 % der auftreffenden Energie tritt in den Raum ein. Beachten Sie, dass die Verwendung von Außenjalousien den Raum abdunkelt und dadurch oft bei Tag Licht verwendet werden muss, die wiederum Wärme abstrahlt.

Diagramm Sonnenschutzeinrichtung1

Schlazimmer mit Fenster nach Süd West und Sonnenschutzeinrichtung

Behagliches Wohnen gewährleistet! Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West und mit Sonnenschutzeinrichtung. Beachten Sie, dass die operative Temperatur (rote Linie) immer unter den Grenzwerten (orange Linie) bleibt. Ganz wesentlich für die Einhaltung der Behaglichkeitsgrenzen ist das Öffnen der Fenster in den kühlen Morgen- und Abendstunden (grüne Linie). Während des Tages sind die Fenster geschlossen und die Sonnenschutzeinrichtung (z.B. Jalousien oder Rollläden) eingesetzt.

Diagramm Sonnenschutzeinrichtung2

Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West ohne Sonenschutzeinrichtung

Behagliches Wohnen nicht gewährleistet! Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West ohne Sonnenschutzeinrichtung. Trotz dem Öffnen der Fenster in den Morgen- und Abendstunden erreichen wir in der Nacht Temperaturen von 27,4 °C.
4. Luftwechsel 

Diagramm Luftwechsel1

Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West, offene Fenster während des gesamten Tages

Behagliches Wohnen nicht gewährleistet! Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West  offene Fenster während des gesamten Tages. Lüftung soll nur dann stattfinden, wenn es außen kühler als innen ist. Die Nachtlüftung ist daher ein geeignetes Mittel um behagliche Temperaturen zu erhalten. Überlegen Sie, ob eine Nachtlüftung aufgrund der Lärmbelastung oder aus Gründen des Einbruchschutzes auch wirklich möglich ist!
5. Speicherfähigkeit der Wände - Haben Gebäude in Leichtbauweise (Holzriegelkonstruktion) höhere Raumtemperaturen als Gebäude in Massivbauweise?

Diagramm Massivbauweise

Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West in Massivbauweise

Behagliches Wohnen gewährleistet! Schlafzimmer mit Fenster nach Süd West in Massivbauweise im Vergleich zum identen Raum in Leichtbauweise! Die Temperatur wurde bei der Massivbauweise um ca. 0,2 °C gesenkt. Daraus kann man erkennen, dass der Einfluss der Bauweise auf die sommerliche Überwärmung bisher meist überschätzt wurde.
6. Innere Lasten - z.B. Geräte die viel Wärme abstrahlen - Dieser Punkt spielt im Verhältnis zu den oben angeführten Punkten eine eher untergeordnete Rolle. Energieeffiziente Geräte z.B. LED Leuchten strahlen weniger Wärme ab und senken damit die inneren Lasten mittelfristig.
7. Volumen des Raumes - größere Räume neigen im geringeren Ausmaß zu sommerlicher Überwärmung als kleinere.