2018-11-00

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Planung · Bäderbau | AB Archiv des Badewesens 11/2018 650 Grundlagen zum sommerlichen Wärmeschutz Ziele und Anforderungen nach der DIN 4108-2 und der Energieeinsparverordnung Dr.-Ing. Thomas Duzia, Dipl.-Ing. Architekt, duzia bauphysik+architektur, Wuppertal, Obmann des Arbeitskreises Energie und Ressourcen der Deutschen Gesellschaft für das Badewesen e. V., Essen Mit der Einführung der Energieeinsparverordnung (EnEV) wurde auf der Grundlage des § 4, Anforderungen an Nichtwohngebäude, auch der Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz verpflichtend, um auch den Energieaufwand zur Kühlung von Gebäuden zu berücksichtigen und mittels passiver Maßnahmen zu reduzieren. Der Nachweis erfolgt im Sonneneintragskennwerte-Verfahren auf der Grundlage der DIN 4108-2, die den Mindestwärmeschutz regelt, und die zu den bauaufsichtlich eingeführten Normen zählt. Aufgrund der Besonderheiten des Schwimmbadbaues stellt sich jedoch die Frage, ob der normative Rechenweg und die Vorgaben an die einzuhaltenden Innenraumtemperaturen überhaupt auf Hallenbäder anzuwenden sind. Eine hohe und direkte Sonneneinstrahlung führt bei großflächig verglasten Gebäuden zu hohen Temperaturen im Innenraum. Diese beeinträchtigen die Behaglichkeit des Gastes und senken zugleich die Leistungsfähigkeit von Mitarbeitern. Um diesen Effekten entgegenzuwirken und den Energieaufwand zur Sicherstellung der Aufenthaltsqualität nicht durch aktive Kühlmaßnahmen zu erhöhen, gibt der normative Rechenweg auf der Grundlage der DIN 4108-2 eine einfache Methode zur Bilanzierung des sommerlichen Aufwärmverhaltens bei Räumen in Wohn- und Nichtwohngebäuden vor. Aus wirtschaftlicher Sicht kann der energetische Aufwand für die Gebäudekühlung bei großflächig verglasten Gebäuden durchaus die Kosten für den Heizwärmebedarf übersteigen, wie es der Betriebskostenvergleich in Abbildung 1 aus dem Leitfaden Nachhaltiges Bauen 1) zeigt. Somit helfen passive bauliche Maßnahmen, die Betriebskosten zu reduzieren und den Kühlbedarf zu senken. Einflussfaktor Strahlungseintrag für das Aufheizen eines Raumes Einen entscheidenden Einfluss auf die Wärmeentwicklung im Rauminneren hat die eintreffende Sonnenstrahlung. Je höher die äußere, auf das Gebäude einwirkende Belastung durch Strahlung ist, umso wichtiger sind Schutzmaßnahmen, die den Einfluss der solaren Strahlung und den daraus resultierenden Treibhauseffekt – die Erwärmung im Innenraum – reduzieren. j Abbildung 1: Betriebskosten im Vergleich; dargestellt sind die Minimal- und Maximalwerte 1)
651 AB Archiv des Badewesens 11/2018 | Bäderbau · Planung Strahlungsverhalten von Glasflächen Glas hat die besondere Eigenschaft, dass es für langwellige infrarote Strahlung nicht durchlässig ist. Die allgemein verbreitete Annahme, dass alle Strahlungen durch Glas durchkommen, stimmt daher nicht. Der Transmissionsgrad für den langwelligen Anteil der Strahlung ist – im Gegensatz zu kurzwelliger infraroter Strahlung – gleich Null. Die Wärmeübertragung in den Innenraum ist eine Kombination aus dem Anteil der durchgehenden, direkten, kurzwelligen Strahlung und dem vom Glas absorbierten Anteil der Strahlung, wie es die schematische Darstellung der Wärmeschutzverglasung in Abbildung 2 zeigt. Dieser absorbierte Anteil der Strahlung wird in der Glastafel in Wärme umgewandelt und an die anliegende Grenzschicht der Luft übertragen. Diese Glaseigenschaft ist für das als Treibhauseffekt bekannte Phänomen in geschlossenen Gebäuden verantwortlich. Durch die Glasfläche in der Gebäudeaußenhülle wird kurzwellige Sonneneinstrahlung transmittiert. Im Gebäudeinneren trifft diese dann auf Oberflächen, wodurch ein Teil absorbiert und der größte Teil jedoch in Form von langwelliger Wärmestrahlung reflektiert wird. Die langwellige Wärmestrahlung verbleibt im Gebäudeinneren und kann nicht mehr durch die Glasflächen nach außen gelangen, wie es die Thermografie in Abbildung 3 zeigt. Dieser Effekt wird gesteigert, solange kurzwellige infrarote Strahlung die Verglasung passiert und in den dahinterliegenden Raum eindringt. Dadurch entsteht ein Wärmestau, der dazu führt, dass Maßnahmen für den sommerlichen Wärmeschutz erforderlich werden, die dem Treibhauseffekt entgegenwirken. j Abbildung 2: Strahlungsbilanz auf einer Glastafel 2) Dieses Aufheizphänomen kann über außen liegende Schutzmaßnahmen, wie z. B. Vordächer oder außen liegende Rollläden, am wirksamsten vermindert werden. Der Vergleich nach Abbildung 4 zeigt, dass z. B. der außen liegende Sonnenschutz mit einem Faktor von 0,25 in die Berechnung übernommen wird und somit einen positiveren Einfluss auf die Wärmeentwicklung im Innenraum hat. Dagegen kann ein innen liegender Sonnenschutz nur mit einem Faktor von 0,65 bis 0,75, in Abhängigkeit zur gewählten Farbe, in die Berechnungen eingehen, was für einen deutlich höheren Eintrag an solarer Energie in den Innenraum steht. Daneben besteht die Möglichkeit, über den Energiedurchlassgrad des Glases, den sog. g-Wert, den Energieeintrag zu reduzieren. Der einheitslose g-Wert ist damit das Maß für die Durchlässigkeit der kurzwelligen Infrarotstrahlung durch eine Glasscheibe. Der g-Wert ist das Produkt aus dem Anteil der durchgelassenen Strahlung sowie der Wärmeabgabe der hinteren Scheibe an die Raumluft 3) und der Wirksamkeit des Sonnenschutzes. Nach DIN 4108-2 setzt sich der g-Wert wie folgt zusammen: g total = g ∙ F c Dabei ist: g der Gesamtenergiedurchlassgrad des Glases für senkrechten Strahlungseinfall nach DIN EN 410 F x der Abminderungsfaktor für den Sonnenschutz Bäderbau j Abbildung 3: Die Thermografie verdeutlicht, dass die langwellige Wärmestrahlung nicht die Glastafel passiert. Der Mensch dahinter ist nicht erkennbar; Fotos: Thomas Duzia, Wuppertal
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