Solarer Wärmegewinn und Verschattung

Verglasungen verursachen nicht nur Verluste. Bei solarer Einstrahlung (direkt und diffus) auf die Verglasung kommt es auch zu Wärmegewinnen, die im Winter erwünscht sind, aber im Sommer auch unangenehm hoch ausfallen können.

#Was ist der Gesamtenergiedurchlassgrad (g-Wert)?

g-Wert

Der g-Wert (Gesamtenergiedurchlassgrad) kennzeichnet die Fähigkeit der Verglasung, die von außen auftreffende solare Strahlung passieren zu lassen. Der g-Wert gibt also an, wie viel der auftreffenden Strahlungsenergie direkt durch das Fenster in das Gebäude gelangt und die Räume belichtet und erwärmt. Der Wert unter 1 bezieht sich auf die vor dem Passieren des Fensters vorhandene gesamte Sonnenstrahlung (100%).

Gläser, die die gesamte auf das Glas auftreffende Energie durchlassen würden, hätte einen g-Wert von 1,0 (entsprechend 100%). In der Praxis muss man sich mit weniger zufrieden geben. Niedrigere Werte, z.B. ein üblicher Wert von 0,62 stehen für eine geringere Durchlässigkeit. Die Energie, die in bzw. an der Scheibe „hängen“ bleibt, also absorbiert wird, führt zu einer Erhöhung der Glastemperatur und zu einer Verringerung der zur Verfügung stehenden Lichtmenge. Sonnenschutzgläser haben typischerweise eine etwas geringere Lichtdurchlässigkeit (ca. 50-70 %) als reine Wärmeschutzgläser (ca. 80 %).

#Wie wird die passive Solarenergienutzung optimiert?

Im Winter sind Wärmegewinne durch die Sonne zwar erwünscht, wegen der geringen Einstrahlungsintensität und -dauer aber sehr gering. Bei Nord-, West- und Ostfenstern, aber teilweise auch bei Südfenstern (Nacht, sehr kalte Tage, wenige Sonnenstunden, Verschattung), sind die Wärmeverluste immer sehr viel größer als die Wärmegewinne. Mit einer besser wärmedämmenden Verglasung, also kleineren Uglas-Wert, sinkt wegen der Bedampfung der Scheiben leider auch der g-Wert. So kann bei sehr kleinem g-Wert trotz voll eingestrahlten Südfenstern der solaren Ertrag soweit reduziert sein, dass die Bilanz negativ wird. Damit wird zwar die zur Verfügung stehende solare Wärme nicht wie angeboten genutzt, aber durch die verbesserte Wärmedämmung werden die Verluste in weit stärkerem Maße reduziert.

*Einige Bauherren lehnen sehr gut Wärme dämmende Fenster ab. Sie sind der Meinung, dass mit kleinerem Energiedurchlassgrad die solaren Wärmegewinne der Verglasung soweit sinken, dass der Heizwärmebedarf sich nicht, wie vielleicht möglich, verringert. Die Überlegung wird dadurch unterstützt, dass die Jahresenergiebilanz von Verglasungen mit hohem g-Wert durchaus positiv sein kann. Dies ist jedoch der unerwünscht hohen Zustrahlung im Sommer zu "verdanken" und trifft für die Winterzeit nicht zu. In dieser Zeit überwiegen die Verluste bei weitem.

Dennoch kann der solare Energiegewinn von Glasflächen im Winter und in der Übergangszeit eine positive, der thermischen Behaglichkeit zuträgliche, Rolle spielen. Damit eine Glasfläche im Winter und in der Übergangszeit zu einem guten passiven Sonnenkollektor wird, und die gewonnene Energie auch genutzt werden kann, müssen bei der Hausplanung und der Planung der Fenster folgende Voraussetzungen eingehalten werden:

• Der g-Wert der Verglasung sollte nicht unter 0,6 liegen.
• Die Fensterflächen müssen überwiegend eine Süd-, Süd-Ost-, Süd-Westorientierung haben.
• Der Ug-Wert der Verglasung muss zur Vermeidung allzu großer Verluste (Nachts und ohne Sonnenschein) eine hohen Wert besitzen
• Im Winter und der Übergangszeit darf es bei tief stehender Sonne nur eine geringe Verschattung geben (laubabwerfende Bäume, Pflanzen, Balkone, Nachbarbebauung).
• Zugezogene Gardinen und Übergardinen sind nicht erlaubt.
• Das Heizungssystem muss flink regelbar sein, z.B. durch wasserarme Heizflächen (sofortige Drosselung der Wärmezufuhr bei Strahlungsgewinn).
• Teppichboden ist nicht hilfreich (um den Wärmeübergang in den massiven Boden/Estrich nicht zu verschlechtern).
• Die Wärmespeichermasse im Innern sollte so hoch wie möglich sein.
• Übermäßiges Weglüften der Wärme durch Sonneneinstrahlung in der Übergangsjahreszeit muss unterbleiben (Intelligente Lüftungstechnik).

#Können Verglasungen im Sommer Probleme machen?

Im Sommerhalbjahr ist die Begrenzung der solaren Einstrahlung erwünscht, weil sich dadurch die Aufheizung der dahinter liegenden Räume verlangsamt.

Personen, die an einem weiträumig verglasten Büroarbeitsplatz tätig sind, berichten nur allzu „gern“ von einer unerträglichen Situation, die die einstrahlende Sonnen verursacht. Es kann unerträglich heiß werden. Es scheint, als seien den Architekten oder bestellenden Bauherren dieser Gebäudebereiche der gesunde Menschenverstand, aber auch elementares Wissen abhanden gekommen. Wie kann der bei solchen Verglasungen übermäßige Wärmegewinn des Sommers mit den wenigen Sonnenstunden geringer Leistung an den Wintertagen nur verrechnet werden? Die Gesamtenergiebilanz solcher Objekte ist nicht selten verheerend, da im Sommer ohne aktive, meist elektrische Kühlung, gar nichts mehr geht. Im Winterhalbjahr muss dagegen, ohne dass es groß auffällt, intensiv geheizt werden. Sowohl im Winter, aber auch im Sommer sind erhebliche Behaglichkeitsmängel zu verzeichnen.

Im privaten Bereich ist ein Wintergarten, der voll verglast nach Süden gerichtet ist, selbst mit Verschattungselementen im Sommer kaum zu gebrauchen. Um solche Zustände zu vermeiden, muss man sich vor der einer Entscheidung mit dem Sonnenschutz bzw. der Verschattung von verglasten Flächen beschäftigen.

#Welche Planungsgrundsätze sollten angewendet werden?

• Bei der Auswahl von Fenstern und Türen mit Verglasung orientieren Sie sich an einem möglichst niedrigen U-Wert (--> 0) und an einem möglichst hohen g-Wert (--> 1)
• Bei Verglasungen aller Art ist immer die Sonnen-Einstrahlung in die Räume zu bedenken. Vor allem Fenster nach Süd-Osten und Süd-Westen bieten der tiefer stehenden Sonne ungehindert Zutritt, sofern keine Verschattungseinrichtungen vorhanden sind.
• Wird eine große Fensterfläche nach Süden, Süd-Osten oder nach Süd-Westen ausgerichtet, um den winterlichen Wärmegewinn zu maximieren, ist immer auch eine möglichst „intelligente“ Verschattungsmöglichkeit für den Sommer und für die Übergangszeit vorzusehen. Diese sollte außen angebracht sein (Jalousie, Laden, Lamellenvorhang, Laubbaum, Sonnensegel). Der Uglas-Wert sollte so niedrig wie möglich sein.
• Bei Ug-Werten der Verglasung kleiner eins können die Wärmegewinne auf der Südseite größer werden können als die Wärmeverluste. Erst in einem solchen Fall spielt der Vergleich von g-Werten eine Rolle. Dabei ist allerdings unberücksichtigt, wie der verringerte Lichteinfall infolge niedrigere g-Werte eventuell den Bedarf an Kunstlicht erhöht und damit einen höheren Strombedarf nach sich zieht. Bei LED-Beleuchtung sollte dies jedoch kein großes Thema mehr sein.
• Um den Nachteil eines möglicherweise verringerten Tageslichteinfalls soweit wie möglich zu kompensieren, sollte man sich für ausreichend große, und vor allem hohe Fensterkonstruktionen entscheiden. Sie ermöglichen einen optimalen Tageslichteinfall bis in die Tiefe des Raumes. Es ist auch unter diesem Gesichtspunkt zweckmäßig, Sprossen und Teilungen im Fenster zu vermeiden.

#Lässt sich Wärmeschutz und Sonnenschutz kombinieren?

Die Vorteile liegen auf der Hand:

• Die Kombination bietet ein effiziente Wärmedämmung im Winter und wirksamen Schutz vor Überhitzung im Sommer, wodurch ggf. der Bedarf an Klimatisierung reduziert wird.
• Heizwärmeeinsparungen im Winter und geringerer Kühlaufwand im Sommer führen zu erheblichen Energieeinsparungen und geringeren Kosten
• Moderne Beschichtungen sind oft farblich nahezu neutral und ermöglichen eine hohe Lichtdurchlässigkeit, ohne den Blick nach draußen zu beeinträchtigen oder eine starke Verspiegelung zu verursachen.

Die Integration von Sonnenschutz in eine Dreifachverglasung ist eine gängige und effektive Lösung für moderne, energieeffiziente Gebäude, insbesondere für Fenster an der Süd- oder Westseite.

ausführlich in: Natürliche Klimatisierung im Sommer