Solare Wärmegewinne sind Ergebnisse der passiven Nutzung der Sonnenenergie durch direkte und diffuse Sonneneinstrahlung auf transparente und nicht transparente (opake) Bauteile. Die optimalen Möglichkeiten der Ausnutzung solarer Wärmegewinne sind bereits im Rahmen der Bauplanung mittels der sogenannten Solararchitektur zu berücksichtigen. In Bezug auf die Ausstattung eines Hauses mit Fenstern ist die Ausrichtung des Hauses zur Sonne von entscheidender Bedeutung.
Fenster sind nicht nur Wärmebrücken, die es durch Maßnahmen der Energieeffizienz zu minimieren gilt, sondern sie sorgen auch für Energiegewinne, nämlich solare Wärmegewinne, da durch das Fensterglas nicht nur Wärme verloren geht, sondern bei günstiger Sonnenausrichtung des Hauses unter bestimmten Bedingungen auch Energie gewonnen werden kann.
Maßeinheiten und Anwendungen in der Solararchitektur
Die Maßeinheit für diese Art der passiven Sonnenenergienutzung ist Qs (Q= Wärmemenge s= solar ), ausgedrückt in kWh/a. Der Effekt der solaren Wärmegewinnung wird besonders im Winter bei großflächigen Südverglasungen genutzt, wenn die Sonne flach steht und direkt in die belichteten Räume strahlt.
Für die gleichen Glasflächen müssen im Sommer, wenn die Sonne steil über dem Haus steht, durch Markisen, Jalousien, oder Doppelfassaden Beschattungen vorgenommen werden, um die Räume vor übergroßer solarer Wärmegewinnung (Überhitzung) zu schützen.
Zur Nordrichtung hin sollte die Fensterfläche gering gehalten werden, da hier keine solaren Wärmegewinne möglich sind.
Im engen Zusammenhang mit der solaren Wärmegewinnung steht die Solararchitektur, was in dem Artikel Ökologisches Bauen am Beispiel der Solararchitektur mit verschiedenen Anwendungsbeispielen besonders deutlich zum Ausdruck kommt.
Die Selektivitätskennzahl ist ein Begriff der im Zusammenhang mit Sonnenschutzgläsern eine besondere Bedeutung hat. Für moderne Sonnenschutzgläser stellt sich die schwierige Aufgabe, möglichst viel Licht, also eine hohe Lichtdurchlässigkeit, durchzulassen bzw. zu erzeugen, andererseits aber gleichzeitig einen niedrigen Energiedurchlassgrad zu gewährleisten. Die Selektivitätskennzahl bewertet das Verhältnis der Lichtdurchlässigkeit zur Gesamtenergiedurchlässigkeit, wobei eine hohe Kennzahl erwünscht ist.
Die Formel für die Selektivitätskennzahl S lautet daher:
S = TL / g.
S = Selektivitätskennzahl
TL = Lichtdurchlässigkeit
G = Gesamtenergiedurchlassgrad
Für einen optimalen Sonnenschutz sollte der Wert für die Selektivitätskennzahl bei ca. 1,8 -2 liegen. Dies ist nach den gegenwärtigen Erkenntnissen auch die Grenze des physikalisch Machbaren.
Hier finden Sie einige Beiträge, die sich mit Sonnenschutzglas und Selektivitätskennzahlen befassen:
Schaltbares Sonnenschutzglas hilft beim Energiesparen
Den Durchbruch bei der Entwicklung von schaltbaren Sonnenschutzgläsern vermeldete jetzt EControl-Glas. Lichtdurchlässigkeit und Wärmeeintrag lassen sich je nach Wetterlage und Jahreszeit durch eine Einfärbung des Glases steuern.
Glas im Wintergarten
Sonnenschutzgläser bieten eine Reihe von Vorteilen: Sonnenschutzgläser sind Teil der eingebauten Isolierglasscheibe, d. h. es fallen keine zusätzlichen Bauteile an, sie lassen sich variabel einsetzen, auch bei Sondermodellen und Sondergrößen, behält bei starken Witterungsbelastungen seine Funktionalität und zeigt kein Alterungsverhalten, ist wenig schmutzanfällig und wenig wartungsintensiv.
Sonnenschutzgläser bieten effektiven Sonnenschutz und lassen die Hitze draußen
Um selbst bei hohen Außentemperaturen ein angenehmes Raumklima zu erreichen, ist eine Verglasung der Fenster mit speziellen Sonnenschutzgläsern eine gute und dauerhafte Lösung. Die moderne Technik erlaubt effektiven Schutz vor Überhitzung ohne Verlust an Helligkeit, denn anders als Sonnenbrillen sind Sonnenschutzgläser nicht dunkel getönt, sondern genauso transparent wie klassische Scheiben.
Physikalisch gesehen wird die Lichtdurchlässigkeit auch als Transparenz bezeichnet, es ist damit die Fähigkeit von Materie gemeint, dass elektromagnetische Wellen durch eben diese Materie hindurchgelassen werden. In der Regel wird der Begriff meist für Licht, den für Menschen sichtbaren Bereich elektromagnetischer Strahlung, verwendet.
Mit dem Begriff Lichtdurchlässigkeit werden in der Fenstertechnik die direkt durchgelassenen, sichtbaren Strahlungsmengen im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichts (380nm bis 780 nm), gewichtet nach der Helligkeitsempfindung des menschlichen Auges, bezeichnet. Die Lichtdurchlässigkeit wird in Prozent angegeben. Mit der absoluten Bezugsgröße von 100% ist z.B. eine nicht verglaste Maueröffnung gemeint.
Die Lichtdurchlässigkeit wird beim Fenster auch von der Glasdicke und von den unterschiedlichen Bestandteilen und Zusätzen in der Verglasung (Eisenoxyd) beeinflusst. Das heute hauptsächlich verwendete Floatglas verfügt über eine Lichtdurchlässigkeit von 90%. Verwendet man dieses Floatglas zur Herstellung einer Fensterscheibe aus Isolierglas, so werden zwei Floatglas-Scheiben benutzt. Die so entstandene Isolierglasscheibe hat dann nur noch eine Lichtdurchlässigkeit von 80%.
Weitere Informationen über die Lichtdurchlässigkeit bei Fenstern finden Sie auch hier:
Eine Verglasung des Hauses mit dem Superwarmglas iplus 3CL von Interpane spart Energiekosten
Mit einem sehr guten Wärmedämmwert (U Wert) von 0,5 W/m²K, einem Gesamtenergiedurchlassgrad von 55 Prozent und einer Lichtdurchlässigkeit von 72 Prozent entspricht die Verglasung der neuesten Technik. Das heißt: Der hohe G Wert (Gesamtenergiedurchlass) bewirkt, das einfallendes Sonnenlicht das Glas weitgehend ungehindert passiert und den Innenraum erwärmt.
Lichtdurchlässigkeit von Sonnenschutzgläsern
Sonnenschutzgläser besitzen, je nach Wirkungsgrad, eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 50 und 70 % (zum Vergleich: Wärmeschutzgläser haben eine Lichtdurchlässigkeit von ca. 80 %). Diese Werte reichen je nach Fensteranteil völlig aus, um das Rauminnere durch Tageslicht zu erhellen. Einen Blendschutz bieten Sonnenschutzgläser nicht, dieser kann durch zusätzliche Verschattungssysteme wie Jalousien oder Rollos erreicht werden.
Diesen Begriff gibt es in der Fachsprache gar nicht mehr, trotzdem wird er noch häufig benutzt um die Qualität hinsichtlich der Wärmedämmung eines Fensters zu bezeichnen. K-Wert ist eine früher übliche Bezeichnung für den Wärmedämmwert von Fenstern und anderen Bauteilen. Der K-Wert war der Wärmekoeffizient für ein komplettes, fertiges Produkt, wie Mauerstein oder komplettes Fenster, bezog sich also auf das fertige Bauteil, nicht auf einen der zur Herstellung verwendeten Rohstoffe. Der K-Wert war bis zur Einführung der Energieeinsparverordnung (EnEV) im Jahre 2002 die meist verwendete Abkürzung für den Wärmekoeffizienten. Bereits im Oktober 2000 veröffentlichte das Deutsche Institut für Bautechnik in der Bauregelliste, dass die Bezeichnung K-Wert abgeschafft wird. Die Bezeichnung ist abgelöst worden durch den bis heute gebräuchlichen Begriff U-Wert.
Für weitergehende Informationen über den U-Wert finden Sie folgenden Artikel bei Fenster-Tipps24:
Die gemäß der Energieeinsparverordnung (EnEV) für Fenster vorgeschriebenen U-Werte
Sehr häufig wird mit den U Werten von Fenstern geworben, ohne dass man genau weiß, welche U Werte im Rahmen der Energieeinsparverordnung überhaupt vorgeschrieben sind. Im wesentlichen sind für die Energieeffizienz im Hausbau die U Werte für das normale Fenster an sich, die Verglasung des normalen Fensters und die Fenster mit Sonderverglasungen für Schallschutz, Brandschutz und eventuell Durchschusshemmung von Bedeutung.
Artikel, die den Begriff K-Wert verwenden finden Sie bei Hausbautipps24 unter nachfolgenden Links:
Badespass - auch für Portemonnaie und Umwelt
So haben die meisten Pools nur unzureichende Dämmung an den Wänden. Die Erde aber erwärmt sich schon in 145 cm Tiefe selbst im Hochsommer kaum über zehn Grad, so dass im ungedämmten Becken rundum erheblicher Energieverlust entsteht. Eine doppelwandige Isolierung etwa mit Styropool-Isoliersteinen vom Hersteller D&W-Pool erzielt mit einem K-Wert von 0,29 eine extrem geringe Wärmedurchlässigkeit, das Becken verbraucht deutlich weniger Heizenergie.
Anbau Wintergarten
Ein Wintergarten wird aufgrund seines hohen Glasanteils sehr schnell warm und kühlt auch schnell wieder ab. Das ist einerseits (schnell warm werden) im Winter gut, im Sommer ist aber das Gegenteil erforderlich, um ein angenehmes Wohnen zu ermöglichen. Hier spielen U-Wert, G-Wert und K-Wert die entscheidende Rolle.
Die Fugendurchlässigkeit gibt die Dichtigkeit eines Fensters an, besser gesagt, die Undichtigkeit. Bei der Fugendurchlässigkeit handelt es sich nämlich um Undichtigkeiten von Fenstern in den Fugen zwischen dem Flügelrahmen und dem Blendrahmen. Die Fugendurchlässigkeit trägt zwar zur erforderlichen Lufterneuerung eines Raumes bei, führt aber auch zu erheblichen Wärmeverlusten.
Moderne Fenster haben bei einer sehr geringen Fugendurchlässigkeit daher besondere Lüftungsmechanismen, um die Luft im Raum zu erneuern. Es besteht auch ein wesentlicher Zusammenhang zwischen der Fugendurchlässigkeit und der Durchlässigkeit des Schalls. Je mehr Luft durch die Fugen in den dahinter liegenden Raum dringt, desto größer wird auch die Schallbelastung durch das Fenster. Die gesetzlichen Normen für die Fugendurchlässigkeit finden sich in der DIN EN 12207. Das Maß für den Grad der Fugendurchlässigkeit ist der A Wert, auch Fugendurchlasskoeffizient genannt.
Für weitergehende technische Informationen ist der Beitrag „Die Anforderungen an die Fugendurchlässigkeit und die Schlagregendichtheit und Windlastbewertung von Fenstern nach den europäischen Normen DIN EN 12207, 12208, und 12210 “ der Heinzmann GmbH, Kitzingen empfehlenswert.
A Wert
Der A-Wert ist der Fugendurchlasskoeffizient eines Fensters. Er bezeichnet ein Maß für die Güte der Dichtheit von Fenstern und Türen. Der Fugendurchlasskoeffizient (A-Wert) gibt an, welche Menge Luft (in m³) pro Meter Fugenlänge des Fensters bei der Druckdifferenz von 1kp/m² pro Stunde über Fugen zwischen dem Flügelrahmen und dem Blendrahmen durch das Fenster entweicht. Je kleiner der A-Wert ist, desto dichter schließt das Fenster. Das bedeutet gleichzeitig, dass der Wärmeschutz und der Schallschutz besser sind, je niedriger der A-Wert eines Fensters ist. Der A-Wert ist also das Maß für die Fugendurchlässigkeit. Die für den A-Wert von Fenstern zuständige Europäische Norm hat die Bezeichnung DIN EN 12207.
Der Energiedurchlassgrad wird auch als G Wert bezeichnet, er gibt an, wie viel Energie aus der Sonnenstrahlung, die auf das Fenster trifft, in den hinter dem Fenster liegende Raum gelangt. Die Sonnenstrahlung, die auf ein Fenster trifft, wird zu einem Teil von der Fensterscheibe reflektiert, zu einem anderen Teil von der Scheibe absorbiert. Der Rest gelangt in den Raum hinter dem Fenster. Der erfasste Energiedurchlass liegt im Wellenlängenbereich von 320 bis 2500 mm.
Der Wert, mit dem der Energiedurchlassgrad (G Wert) bezeichnet wird, ist ein Prozentwert, der jedoch dezimal ausgedrückt wird. Ein Energiedurchlassgrad (G Wert) von 0,60 bedeutet, dass 60% der auftreffenden Sonnenenergie durch das Fenster gelangen.
Ein hoher Gesamtenergiedurchlassgrad führt aber auch zu einer hohen Wärmebelastung des Innenraumes. Energetisch nutzbar bleibt dieser Effekt im Winter, während er sich im Sommer durchaus als extrem belastend erweisen kann. Daher ist bei großen Fensterflächen für die warme Jahreszeit ein Sonnenschutz ( Markisen, Rollladen, Jalousien) dringend erforderlich.
Moderne Fenster haben einen Energiedurchlassgrad (G Wert) von 0,60. Der Fensterkonstrukteur muss die einstrahlende Sonnenenergie so optimieren, dass die vom Fenster verursachten Wärmeverluste möglichst gering sind, andererseits aber eine Überhitzung der Räume vermieden wird.
In Passivhäusern wird ein hoher Energiedurchlassgrad der Fenster dazu verwendet, um passiv Solarenergie zu nutzen.
Richtwerte für den Energiedurchlassgrad bei verschiedenen Fensterverglasungen
| Einfachverglasung: |
g=0,75 |
| 2-Scheiben-Isolierverglasung: |
g=0,65 |
| 2-Scheiben-Isolierverglasung mit Metallbedampfung: |
g=0,60 |
| 3-Scheiben-Isolierverglasung: |
g=0,60 |
| Glasbausteine oder Drahtglas: |
g=0,60 |
| 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung mit Krypton-Gasfüllung |
g=0,50 |
| 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung mit Xenon-Gasfüllung |
g=0,40 |
In unserem Beitrag Schaltbares Sonnenschutzglas hilft beim Energiesparen kommt die Bedeutung des G-Wertes besonders zum Ausdruck, wenn es heißt, dass der Gesamtenergiedurchlass (g) zwischen 12 und 36 Prozent nach EN 410 variiert und der Wärmedämmwert (Ug) mit 1,1 W/m²K dem Standard heutiger Wärmeschutzverglasungen entspricht. Mit Dreifach-Isolierglas sind Ug-Werte bis 0,5 und g-Werte zwischen 10 und 35 Prozent möglich.
Das Gesetz zur Einsparung von Energie in Gebäuden vom 1. September 2005 veröffentlicht im BGBl. I Nr. 56 vom 7.9.2005 S. 2684 ist die Umsetzung einer Richtlinie der EU-Kommission und bietet gleichzeitig auch die Grundlage für die Bestimmungen der Energieeinsparverordnung (EnEV). Der Grundgedanke des Gesetzes lautet:
Wer ein Gebäude errichtet, das seiner Zweckbestimmung nach beheizt oder gekühlt werden muss, hat, um Energie zu sparen, den Wärmeschutz nach Maßgabe der nach Absatz 2 zu erlassenden Rechtsverordnung so zu entwerfen und auszuführen, dass beim Heizen und Kühlen vermeidbare Energieverluste unterbleiben.
Das Energieeinspargesetz beschreibt damit detailliert die notwendigen gesetzlichen Regelungen zur Einsparung von Energie in Gebäuden. Es beinhaltet die Verpflichtung der Planer und Bauherren, bereits bei der Bauplanung und dann beim Bau von Häusern und anderen Gebäuden für eine möglichst effektive Nutzung von Heiz- und Kühlenergie zu sorgen. Das Gesetz bestimmt die Einführung des Energieausweises, der Informationen zum spezifischen Energieverbrauch von einzelnen Bauwerken zum Inhalt hat. Das Energieeinspargesetz wird ergänzt durch die Energieeinsparverordnung (EnEV).
Energieeinsparverordnung (EnEV)
Die EnEV fasst seit 2002 die frühere Wärmeschutzverordnung und die Heizungsanlagenverordnung zusammen. Bereits im Sommer 2007 wurden mit dem Integrierten Energie- und Klimaprogramm (IEKP) 29 Eckpunkte festgelegt, um den Klimaschutz in Deutschland weiter zu stärken. Durch die Novellierung der Energieeinsparverordnung sollen 2009 und 2012 die Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden um jeweils 30 % erhöht werden.
Die Energieeinsparverordnung gilt für Gebäude, deren Räume unter Einsatz von Energie beheizt oder gekühlt werden, und für Anlagen und Einrichtungen der Heizungs-, Kühl-, Raumluft- und Beleuchtungstechnik sowie der Warmwasserversorgung in den oben genannten Gebäuden.
Die heutige Energieeinsparverordnung ist durch die Zusammenführung der Heizungsanlagenverordnung und der Wärmeschutzverordnung entstanden und erweitert worden.
Durch die Einbeziehung der Anlagentechnik in die Energiebilanz werden erstmals auch die bei der Erzeugung, Verteilung, Speicherung und Übergabe der Wärme entstehenden Verluste berücksichtigt. Dadurch ist die an der Gebäudegrenze übergebene Endenergie ausschlaggebend. Der Energiebedarf wird erstmals auch primärenergetisch bewertet, indem die durch Gewinnung, Umwandlung und Transport des jeweiligen Energieträgers entstehenden Verluste mittels eines Primärenergiefaktors in der Energiebilanz des Gebäudes ihren Niederschlag finden. Dadurch ist es möglich, in der Gesamtbilanz eines Gebäudes den Faktor Anlagentechnik und den Faktor baulichen Wärmeschutz miteinander zu verrechnen. Es kann z.B. eine schlechte Wärmedämmung mit einer effizienten Heizanlage ausgeglichen werden und umgekehrt. Die Hauptanforderungsgröße für Neubauten ist in der Energieeinsparverordnung der Jahresbedarf an Primärenergie in Abhängigkeit von der Kompaktheit des Gebäudes. Neu ist in der EnEV auch. dass Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz gestellt werden und die Berücksichtigung solarer Wärmegewinne möglich ist.
Die wichtigsten Neuerungen der EnEV 2009 auf einen Blick:
Die energetischen Anforderungen an den Jahres-Primärenergiebedarf und die Wärmedämmung energetisch relevanter Außenbauteile werden um jeweils rund 30 % erhöht.
Oberste Geschossdecken, soweit begehbar, müssen unter bestimmten Voraussetzungen gedämmt werden.
Für Klimaanlagen wird die Nachrüstung mit selbsttätig wirkenden Einrichtungen der Be- und Entfeuchtung Pflicht.
Einführung der DIN V 18599 als alternative Nachweismethode für Wohngebäude
Einführung des Referenzgebäudeverfahrens für Wohngebäude
Pflicht zur Prüfung des Einsatzes alternativer Energieversorgungssysteme bei Neubauten ab einer Fläche von 50 m² (bisher: ab 1.000 m²)
Elektrische Speicherheizsysteme dürfen in Gebäuden mit mehr als 5 Wohneinheiten nicht mehr eingebaut werden. Vorhandene elektrische Speicherheizsysteme, die älter als 30 Jahre sind, müssen durch andere Heizsysteme ausgetauscht werden.
Bei Änderungen an bestehenden Gebäuden hat der Unternehmer dem Eigentümer eine Unternehmererklärung über die Einhaltung der Vorschriften der EnEV auszuhändigen.
