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Sommerlicher Wärmeschutz im Überblick

Sommerlicher Wärmeschutz: Wohnquartier aus massivem Porenbeton

Welche Vorgaben haben Architekten beim sommerlichen Wärmeschutz zu beachten? Welche Optionen bieten sich für den Nachweis? Wie sind passende Baustoffe auszuwählen – und wer haftet eigentlich für Mängel? Hier finden Sie die komplette Übersicht – mit Checkliste.

In diesem Artikel erfahren Sie:

  • Was ist sommerlicher Wärmeschutz nach GEG?
  • Wie wird der sommerliche Wärmeschutz berechnet?
  • Drei Optionen: Wie wird der Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz erbracht?
  • Haftet der Architekt für Mängel beim sommerlichen Wärmeschutz?
  • Welchen Einfluss haben Baustoffe auf den sommerlichen Wärmeschutz?
  • Checkliste: Was sollten Architekten beim sommerlichen Wärmeschutz beachten?

1. Sommerlicher Wärmeschutz nach GEG

Es wird heißer: Die Klimaerwärmung führt auf lange Sicht zu immer mehr Hitzephasen – auch in unseren gemäßigten Regionen. Außenbauteile von Gebäuden sind schon jetzt im Sommer besonders hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt. So kann die Oberflächentemperatur bis zu 70 °C betragen, auf dem Dach sogar bis 80 °C.

Zudem machen aktuelle Trends in der Architektur – wie ein hoher Glasanteil in der Gebäudehülle und eine zunehmende Tendenz zur Leichtbauweise – gut durchdachte Wärmeschutzmaßnahmen notwendig. Gebäude müssen also so geplant werden, dass sie nicht nur bei kalten Temperaturen die Wärme in den Innenräumen gleichmäßig hochhalten, sondern so, dass ihre Nutzerinnen und Nutzer auch im Sommer vor der eindringenden Hitze geschützt sind.

Wovon hängt der sommerliche Temperaturverlauf ab?

  • Von der solaren Zustrahlung auf die Fenster
  • Von der Größe, Anzahl, Orientierung und dem Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert) der Fenster in einem Raum
  • Von der Effizienz und Nutzungsdauer eines Sonnenschutzes
  • Von dem Eintrag warmer Außenluft tagsüber
  • Von der nächtlichen Abkühlung des Raumes durch Lüften
  • Von der inneren Abwärme im Raum durch Personen, Geräte oder Beleuchtung

Gesetzliche Vorgaben: So ist der sommerliche Wärmeschutz geregelt

Die Notwendigkeit dieses sommerlichen Wärmeschutzes hat auch die Gesetzgebung erkannt und ihn 2009 in der Energieeinsparverordnung (EnEV) festgeschrieben. Folgerichtig wurde er auch in das neue Gebäudeenergiegesetz (GEG), das Ende 2020 die bis dahin geltenden Regelwerke zusammengeführt und abgelöst hat, übernommen.

Die wesentliche Aufgabe des Gesetzes ist es, starke Wärmeeinträge in das Gebäude zu verhindern und damit die Energie, die im Sommer für ein behagliches Raumklima aufgewendet werden müsste (beispielsweise durch eine Klimaanlage), so gering wie möglich zu halten. Architektinnen und Architekten müssen schon im Rahmen des Baugesuchs das Einhalten des sommerlichen Wärmeschutzes explizit bestätigen und daher wissen, wie er zu berechnen ist.

Ein Grund mehr, das Thema nicht zu vernachlässigen: Im Hinblick auf den fortschreitenden Klimawandel ist zu erwarten, dass der sommerliche Wärmeschutz künftig eine noch stärkere Rolle in der Gesetzgebung einnehmen wird. Energieberater-Verbände kritisierten schon jetzt die im neuen GEG geforderten Maßnahmen und die Nachweispflicht als nicht weitreichend genug, um den nachträglichen Einsatz von Klimageräten wirksam zu verhindern und damit Energie einzusparen.

2. Sommerlicher Wärmeschutz – Nachweis und Berechnung

Das GEG verweist in Paragraf 14 auf die DIN 4108-2 zum sommerlichen Wärmeschutz. Sie schreibt vor, wie der Nachweis innerhalb des Wärmenachweises im Rahmen des Baugesuchs erbracht werden muss.

Ziel dieses Nachweises ist, schon vor dem Bau eines Hauses aufzuzeigen, dass aufgrund der verwendeten Bau- und Dämmstoffe, der Fenster, Türen, etc. die Temperaturen in Gebäuden auch ohne Klimaanlagen nicht auf unzumutbare Höhen steigen. Denn bei Neubauten können Planer das Aufheizverhalten eines Hauses von Grund auf beeinflussen – das beginnt bereits bei der Wahl des Baustoffs.

Werden bestehende Gebäude um über 50 Quadratmeter erweitert, gelten ebenfalls Vorgaben an den sommerlichen Wärmeschutz, die in Paragraf 51 des GEG zu finden sind.

Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes muss laut Norm für sogenannte kritische Räume, die besonders stark der Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, geführt werden. Kritisch wirken sich beispielsweise große süd- oder westorientierte Fensterflächen, eine geringe Wärmespeicherfähigkeit der Bauteile und eine mangelnde Möglichkeit der Nachtlüftung aus.

3. Drei Möglichkeiten für den Ausweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2

A. Verzicht des Nachweises

Soll der Nachweis entfallen, müssen Planerinnen und Planer so vorgehen: Der grundflächenbezogene Fensterflächenanteil fWG als Quotient der Fensterfläche AW bezogen auf die Nettogrundfläche AG des Raumes ist so zu wählen, dass er die in der Norm vorgegebenen Grenzwerte unterschreitet.

Speziell für Wohngebäude gilt eine Sonderregelung: Sofern hier der grundflächenbezogene Fensterflächenanteil des kritischen Raumes 35 % nicht überschreitet und Fenster in Ost-, West- und Südorientierung über einen normativ nachgewiesenen außen liegenden Sonnenschutz verfügen, kann auf einen Nachweis verzichtet werden. So kann bei Wohngebäuden in vielen Fällen der sommerliche Wärmeschutz auf recht einfache Art eingehalten und belegt werden.

Gut zu wissen: Als normativ nachgewiesener Sonnenschutz gelten bei Sonnenschutzverglasungen (g < = 0,40) außenliegende Sonnenschutzvorrichtungen mit einem Abminderungsfaktor Fc kleiner gleich 0,35 und bei bauüblichen Verglasungen (g > 0,40) mit einem Fc-Wert kleiner gleich 0,30.

B. Vereinfachter Nachweis

Bei gewerblich genutzten Gebäuden und modernen Wohngebäuden mit viel Glasflächen, die die Grenzwerte für einen Verzicht des Nachweises überschreiten, ist mindestens der vereinfachte Nachweis nach DIN 4108-2 und damit ein Berechnungsverfahren erforderlich. Dieser Nachweis bezieht sich auf die in der Norm zulässige Menge an Energie, die durch die Fenster in den Innenraum dringt – der Sonneneintragskennwert S.

In der Berechnung wird nachgewiesen, dass der vorhandene Sonneneintragskennwert Svorh kleiner als der zulässige Szul ist. Svorh und Szul hängen dabei von mehreren in der Norm ausgewiesenen Faktoren ab.

Der zulässigen Sonneneintragskennwert wird besonders von der Gebäudebauart beeinflusst. Die DIN 4108-2 unterscheidet daher die Qualität der Bauteile nach drei Bauarten:

  • ​​​​​​Stahlbetondecke
  • Massive Innen- und Außenbauteile (mittlere Rohdichte ≥ 1.600 kg/m3)
  • Keine innen liegende Wärmedämmung an den Außenbauteilen
  • Keine abgehängte oder thermisch abgedeckte Decke
  • Keine hohen Räume (> 4,5 m)
  • ​​​​​​Stahlbetondecke
  • Massive Innen- und Außenbauteile (mittlere Rohdichte ≥ 600 kg/m3)
  • Keine innen liegende Wärmedämmung an den Außenbauteilen
  • Keine abgehängte oder thermisch abgedeckte Decke
  • Keine hohen Räume (> 4,5 m)
  • Hierzu können alle Konstruktionen gezählt werden, die die vorgenannten Eigenschaften nicht besitzen, z.B. Trockenbauwände oder abgehängte Decken, aber auch Innendämmungen hinter Vorsatzschalen.
  • Kein Nachweis zur wirksamen Wärmespeicherfähigkeit

Massivgebäude weisen demnach eine mittlere bis schwere Bauart auf und können beim vereinfachten Nachweis den erforderlichen sommerlichen Wärmeschutz rechnerisch reduzieren. 

C. Dynamisch-thermische Simulation

Ist eine Anwendung des vereinfachten Verfahrens nicht möglich oder führt die bauliche Situation zu unbefriedigenden Ergebnissen bei der Berechnung, kann der Nachweis auch durch eine thermische Gebäudesimulation erfolgen. Hier werden die in der Norm angegebenen Anforderungswerte der Übertemperatur-Gradstunden als Bezugsgrößen herangezogen, die Höhe und Dauer der Überschreitung der operativen Raumtemperatur bewerten.

Da die Aufenthaltsdauer und die Leistungsanforderungen in Wohngebäuden und Nichtwohngebäuden voneinander abweichen, sind auch die Werte der Übertemperatur-Gradstunden unterschiedlich festgeschrieben. Dazu sind in der Norm Innentemperaturen zu finden, die bezogen auf die entsprechende Sommerklimaregion einzuhalten sind und je nach Ort zwischen 25 °C und 27 °C liegen.

Sommerlicher Wärmeschutz: Grafik Sommerklimaregionen in Deutschland nach DIN 4108-2
Um die regionalen Unterschiede der sommerlichen Klimaverhältnisse zu berücksichtigen, wird Deutschland in drei Sommerklimaregionen eingeteilt. Quelle: DIN 4108-2.

Architektinnen und Architekten sind grundsätzlich in ihrer Funktion als Sachwalter der Bauherren zur umfassenden Beratung und Aufklärung während des gesamten Vertragsverhältnisses verpflichtet. Sie tragen also auch für die fachgerechte Planung und Ausführung der Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz die Verantwortung.

Um die Nachweisführung gewissenhaft umsetzen zu können, ist es daher naheliegend, frühzeitig Fachplanerinnen und Fachplaner (beispielsweise Statiker oder Energieberaterinnen) mit dem entsprechenden Wissen zu finden, die den sommerlichen Wärmeschutz gemäß GEG im Wärmeschutznachweis als Teil der Bauantragsunterlagen belegen. Entscheidend ist, dass die Person, die den Nachweis erstellt beziehungsweise mit der Unterschrift haftet, auch dazu berechtigt ist.


Legitimiert ist, wie auch bei der Einreichung der Bauantragsunterlage, wer die Bauvorlageberechtigung hat. Finden Architektinnen und Architekten, Statiker oder Energieberaterinnen für die Leistung, kommt es bezüglich der Haftung auf den Architektenvertrag und das Innenverhältnis an. Wenn Architektinnen und Architekten als Beauftragte die Aufgabe an Subunternehmer weitergeben, haften sie auch. Auch eine gesamtschuldnerische Haftung kommt in Frage. 

Nach Fertigstellung des bautechnischen Nachweises müssen Architektinnen und Architekten zudem dafür sorgen, dass die Angaben aus dem Wärmeschutznachweis auch mit allen weiteren Planungen übereinstimmen und haften auch dafür.

4. Welchen Einfluss haben Baustoffe auf den sommerlichen Wärmeschutz?

Insbesondere wärmespeichernde, schwere Wände als Tragschale der Außenwand und massive Trennwände wirken sich positiv auf das sommerliche Raumklima eines Hauses aus, weil sie den Effekt der Phasenverschiebung nutzen: Die Materialien nehmen tagsüber Hitze von außen auf, pufferspeichern sie und geben sie verzögert wieder ab. Zudem können Massivgebäude als mittlere bis schwere Bauart angeführt werden und reduzieren damit beim normgerechten Nachweis rechnerisch den erforderlichen Sonnenschutz. Auch ein Dach aus einem massiven Baustoff kann eine gute Wahl sein.

Sommerlicher Wärmeschutz: Wohnquartier aus massivem Porenbeton
Massivgebäude weisen eine mittlere bis schwere Bauart auf und können den erforderlichen sommerlichen Wärmeschutz rechnerisch reduzieren.
Sommerlicher Wärmeschutz: Wärmebild einer massiven Außenwand
Wärmespeichernde, schwere Wände als Tragschale der Außenwand wirken sich positiv auf das sommerliche Raumklima aus.
Sommerlicher Wärmeschutz: Grafik Phasenverschiebung
Phasenverschiebung: Die Materialien nehmen tagsüber Hitze von außen auf, pufferspeichern sie und geben sie verzögert wieder ab.
Sommerlicher Wärmeschutz: Grafik Entwicklung Außen- und Innentemperaturen Porenbeton
Das Fraunhofer Institut für Bauphysik IBP, Stuttgart bestätigte den guten sommerlichen Wärmeschutz von Porenbeton. Quelle: Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Stuttgart.

Die Mischung macht das Raumklima: Porenbeton

Porenbeton bietet als massiver, aber nicht zu schwerer Baustoff einen guten Mix aus Wärmedämmung, Wärmespeichervermögen und Baustoffmasse – so ermöglichen Porenbeton-Außenkonstruktionen mit 8 bis 12 Stunden eine tageszeitgerechte Phasenverschiebung.

Das heißt, während der Tageshitze dringt die Wärme nur sehr langsam durch den Baustoff und es bleibt innen kühl. Erst in der zweiten Nachthälfte, wenn es draußen abkühlt, kommt die Tageswärme abgeschwächt im Inneren an. Wenn dann am folgenden Vormittag die Außentemperaturen ansteigen, wird es im Gebäude sogar zuerst wieder kühler. So bleibt die Raumtemperatur auch bei großen Temperaturschwankungen konstant.

Ein Bonus: Mit Porenbeton kann monolithisch und damit besonders nachhaltig gebaut werden – es ist für den erforderlichen Wärmeschutz keine Außendämmung nötig. Perfekt in Sachen Wärmeschutz wird ein Haus zudem mit einem Massivdach aus Porenbeton: Ein solches Dach garantiert ein ausgeglichenes Raumklima und der massive Porenbeton wirkt auch hier als Puffer. Das Dachgeschoss ist somit zu jeder Jahreszeit als vollwertiger Wohnraum nutzbar.

Temperaturphasenverschiebung wissenschaftlich untersucht

Bestätigt wurde der gute sommerliche Wärmeschutz von Porenbeton durch das Fraunhofer Institut für Bauphysik IBP, Stuttgart: Bei einer 24 cm dicken sonnenbestrahlten Wand aus Porenbeton, die zusätzlich schwarz gestrichen wurde, wurden im Verlauf von 24 Stunden die Oberflächentemperaturen gemessen.

Die auf der Außenseite aufgetretenen Temperaturschwankungen von etwa 70 °C wurden durch die Wand so stark gemindert, dass auf der Innenseite lediglich eine Temperaturerhöhung von 2 °C (von 18 °C auf 20 °C) gemessen wurde – und zwar mit einer Zeitverschiebung von 7 Stunden. Auch bei starker Hitze sind auf diese Weise angenehme Raumtemperaturen gewährleistet.

Kalksandstein – schlanke Bauweise, hoher Wärmeschutz

Aufgrund seiner besonders hohen Rohdichte ist der Baustoff Kalksandstein ein natürlicher Wärmespeicher und ermöglicht dabei schlanke Wände – eine gute Wahl, wenn der erforderliche sommerliche Wärmeschutz einfach umgesetzt werden soll.

Da massive Baustoffe die Wärme rechnerisch nur bis zu einer Schichtdicke von 10 cm vom Innenraum gesehen speichern, nutzen schlanke Kalksandsteinwände die Wärmespeicherfähigkeit nahezu optimal. Dieser Vorteil wird auch in der DIN 4108-2 berücksichtigt: Beim Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes können Kalksandstein-Konstruktionen in die höchste Bauteilklasse als „schwere Bauweise“ eingeordnet werden und erhalten somit einen deutlichen Vorteil bei der Berechnung.

Tabelle sommerlicher Wärmeschutz: Raumklimatische Kenndaten
Raumklimatische Kenndaten von Porenbeton und Kalksandstein

Checkliste sommerlicher Wärmeschutz: Was ist bei der Planung zu bedenken?

Bauweise:

  • Massivbauweise statt Leichtbauweise
  • Wenn möglich, keine Einbauten oder Verkleidungen wie abgehängte Decken oder vollflächige Akustikmaßnahmen, da sie die Wärmespeicherfähigkeit des Bauteils reduzieren.

Minimierung des solaren Wärmeeintrags:

  • Fensterflächenanteil optimieren (nicht größer als für die Raumnutzung angemessen)
  • Fest installierte, außenliegende Vorrichtungen zum Sonnenschutz
  • Energieeffiziente Gebäudehülle mit niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten

Abkühlung:

  • Möglichkeit der Querlüftung über Fenster in der Nacht und während der frühen Morgenstunden

Minimierung der internen Wärmelasten:

  • Energieeffiziente Geräte und Beleuchtung

Fazit

Für den normgerechten Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes ist das Wissen um die verschiedenen Einflussfaktoren auf den Wärmeeintrag in das Gebäude unabdingbar. Grundsätzlich lohnt es sich dabei, die Wahl des geeigneten Baustoffes genau zu bedenken. Architektinnen und Architekten tun auch hier gut daran, sich bauphysikalisch beraten zu lassen, um ein optimales Ergebnis für die Planung aller Maßnahmen zu erzielen.

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