Fluch und Segen des Passiv Haus Standards -
Der sommerliche Wärmeschutz (ist der Schutz vor Überhitzung eines Gebäudes) beginnt direkt in der Planung. Nur durch entsprechende Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen, sowie der spezifischen Gebäudecharakteristika werden unzumutbare Raumtemperaturen innerhalb der späteren Nutzung vermieden. Dabei kommt es auf das Zusammenspiel zwischen aktiven und passiven Maßnahmen an. Auf der passiven Seite ist es das Zusammenwirken von Ausrichtung des Gebäudes, Speichermasse (also die Wahl des Mauerwerkes) und der Fensterflächenanteil. Um Ressourcen zu schonen, sollte diesen Maßnahmen im integralen Planungsprozess zunächst die Aufmerksamkeit geschenkt werden. Aktive Maßnahmen sind jegliche Form der maschinellen Kühlung wie das Kühlen über Kompressionskältemaschinen oder Wärmepumpen, jedoch tragen diese nicht zur Ressourcenschonung bei, sondern kommen dort zum Einsatz, wo durch passive Maßnahmen allein kein sommerlicher Wärmeschutz erzielt werden kann.
Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 wird mit einer thermisch, dynamischen Gebäudesimulation innerhalb der TGA geführt. Hierfür wird ein ungünstiger Raum – i.d.R. mit südlicher Position gewählt. Bei so einem Raum gestaltet sich der Nachweis schwierig, da die Wetterseiten großen Einfluss auf die Raumtemperaturen haben. Es kann davon ausgegangen werden, wenn für diesen Raum der sommerliche Wärmeschutz erfüllt wird, kann er für das gesamte Gebäude erfüllt werden.
Fluch und Segen der sehr guten U-Werte nach GEG
Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) beschreibt den Wärmedurchlassgrad eines Baustoffs. Je niedriger der U-Wert, desto besser ist die Wärmespeicherfähigkeit im Raum, anders ausgedrückt: Es bleibt länger warm. Für Neubauten nach dem GEG (ehemals EnEV) kommen nur Baustoffe mit niedrigen U-Wert zum Einsatz. Demzufolge ist die Speicherwirksamkeit im Raum erheblich höher als früher. Dieser Effekt ist selbstverständlich wünschenswert – im Winter. Jedoch verhält sich der Effekt der Wärmespeicherfähigkeit im Sommer geradezu umgekehrt. Während nachts die Umgebungstemperatur abkühlt, bleibt im Raum selbst die tagsüber eingebrachte Wärme, dank des niedrigen U-Wertes, weiterhin im Raum. Als Effekt ist bereits in den Morgenstunden eine hohe Raumtemperatur zu beobachten. Somit erscheint es elementar, den direkten Wärmeeintrag im Sommer entgegenzuwirken, damit die Räume gar nicht erst aufgeheizt werden.
Gefahren bei Überhitzung von Räumen
Bei aktiven Kühlungsmaßnahmen wie der Klimaanlage kann durch
die Reduzierung von direkter Sonneneinstrahlung die benötigte Kälteenergie in
Form von Elektroenergie eingespart werden. Während bei mehrgeschossigen Gebäuden
in den unteren Etagen, gerade im gewerblich, öffentlichen Bereich, mit einer geringeren
Wärmebelastung zu rechnen ist, kann in den oberen Etagen die Temperatur schnell
ins unbehagliche umschlagen (überhitzen).
Weiterhin besteht durch den Trend hin zu großen Fensterflächen die Gefahr einer stetigen Überhitzung. Darauf reagierend müssen zu hohe Sonneneintragskennwerte vermieden werden. In diesem Zusammenhang sind mit den Architekten äußere Verschattungen in Form von Markisen und zusätzliche innere Rollläden zu besprechen. Aber auch über die Dachfläche sind Wärmeeinträge zu erwarten. Hierfür bietet sich oftmals eine Begrünung des Flachdachs an. Die Integration von Photovoltaikanlage auf einem Gründach ist ebenfalls ohne Probleme möglich. Weiterhin sind Fenster zu wählen die einen niedrigen Gesamtenergiedurchlassgrad haben. Nach der DIN 4108-2 sind transparente Bauteile wie Fenster auszuführen, dass sie einen maximalen Wärmedurchgangskoeffizienten nicht überschreiten.
Gebäudeaufbau mit Dachüberstand
Ca. zwei Drittel der sommerlichen Wärmebelastung in Räumen entsteht über die direkte Sonneneinstrahlung. Der Sonnenverlauf ist im Sommer charakteristisch steil nach oben gerichtet, hingegen im Winter sehr flach. Durch zugrunde legen des Sonneneinstrahlwinkels im der warme Jahreszeit, kann der benötigte Dachüberstand zur Vermeidung direkter Sonneneinstrahlung ermittelt werden. Obendrein ist in der kalten Jahreszeit die Chance für solare Wärmegewinne durch einen tief verlaufen Sonnenstand weiterhin gegeben. In der Planung kann durch Simulation der Gebäudestandort mit dem tatsächlichen Sonnenverlauf noch detaillierter nachempfunden werden, um die planerischen Möglichkeiten der zum Einsatz kommenden Maßnahmen noch weiter auszuschöpfen.
Passive Kühlung
Eine wichtige Rolle spielt die Integration der Nachtlüftung. Auch unter dem Aspekt des energetischen Betriebs ist es wichtig diese Art der passiven Kühlung in die spätere Nutzung von Gebäuden einzubeziehen. Dadurch verbessert sich das sommerliche Klima in den Morgenstunden und zu erwartende Lastspitzen tagsüber werden reduziert. Wenn bei Wohngebäuden eine Lüftungsanlage installiert ist, kann diese durch den sommerlichen Bypass im Wärmeübertrager auch ideal zur Nachtlüftung eingesetzt werden. Ohne RLT-Anlage kann natürlich klassisch über das Öffnen der Fenster gelüftet werden, insofern die Lärmbelastung dies zulässt. In Nicht-Wohngebäuden kann meist über eine zentrale Regelung der Lüftungsbetrieb über die Nacht aufrechterhalten werden. Der erhöhte Elektroenergieverbrauch für die Ventilatoren steht dem eingesparten Kühlaufwendungen tagsüber gegenüber und sollte immer Gegenstand einer Wirtschaftlichkeitsberechnung innerhalb der Planung sein.
Nachweisführung
Der sommerliche Wärmeschutz wird für einen Raum in Nicht-Wohngebäuden erfüllt, wenn die Übertemperaturgradstunden einen Wert von 500 Kelvin pro Stunde (Kh), im Jahr nicht überschreiten. 1 °C Temperatur Erhöhung zur Auslegungstemperatur entspricht 1 Kh (bspw. 28 -> 29 °C). Wichtig zu erwähnen ist, dass der Nachweis bereits aufgrund des Einbezugs von passiver Kühlung erreicht werden kann. Somit kann in der Planung aktiv dem Einsatz aktiver Kühlungsmaßnahmen entgegengewirkt werden. Wichtig ist der integrale Planungsansatz, da das Zusammenspiel zwischen Technik und Gebäudeaufbau eine immer wichtiger werdende Rolle spielt. Es zeigt sich die Wichtigkeit die Aufgezeigten Situationen im Vorfeld zu durchdenken.
Fazit
Die wichtigsten passiven
Maßnahmen um den Wärmeschutz im Betrieb sicherzustellen sind:
1. Gebäudeaufbau mit
Dachüberstand bzw. Markisenintegration
2. Installation und effektive
Steuerung des Sonnenschutzes
3. Dachbegrünung mit
und ohne PV-Anlagen
4. Passive Nachtlüftung
sowie Lüftung in den frühen Morgenstunden
Weitere Maßnahmen
5. Reduktion der
inneren thermischen Lasten durch Einsatz energiesparenderer Geräte
6. Lockerung der
Bekleidungsregeln in Nicht Wohngebäude
Innerhalb der Elektro und HLS Technik planen wir alle Projekte immer unter dem Aspekt der täglichen Nutzung über alle Jahreszeiten hinweg.