Verschattung und sommerlicher Komfort

Ein gut gedämmtes Haus hält Wärme im Winter drinnen. Im Juli kann das zum Nachteil werden. Sonnenlicht dringt durch die Fenster, Bewohner und Geräte geben Wärme ab, und die Gebäudehülle speichert sie. Ob das Haus überhitzt, hängt davon ab, wie viel Wärme hereinkommt, wie viel entweichen kann und wie viel das Gebäude zwischenspeichert (seine Wärmespeicherfähigkeit, also die Wärme, die Wände und Böden aufnehmen können). Dieser Artikel behandelt die ersten beiden Punkte. Zur Wärmespeicherfähigkeit gibt es einen eigenen Artikel.

Außenverschattung

Der Assistent bietet drei Möglichkeiten: Außenjalousien (oft Raffstore oder Brise-Soleil genannt), Rollläden oder keine Außenverschattung. Außenjalousien neigen ihre Lamellen, um direkte Sonne abzuhalten und Tageslicht hereinzulassen. Rollläden schließen vollständig: Sie blockieren fast die ganze Sonne, und der Raum ist währenddessen dunkel. Rechnen Sie dasselbe Haus mit allen Varianten, um zu sehen, was die vollständige Schließung an den heißesten Tagen bringt. Innenjalousien und Vorhänge werden gar nicht modelliert. Sie halten das Sonnenlicht erst zurück, nachdem es durch das Glas gelangt ist. Der größte Teil der Wärme ist dann schon im Haus.

Im Modell sind beide Varianten als flacher Schirm dargestellt, der wenige Zentimeter vor jedem Fenster außen montiert ist. Im geschlossenen Zustand hält der Schirm die Sonnenenergie ab, bevor sie das Glas erreicht: den größten Teil bei Außenjalousien, fast alles bei Rollläden. Wie viel ein echtes Produkt durchlässt, hängt vom Produkt und bei Jalousien vom Lamellenwinkel ab. Das Modell verwendet je Typ einen repräsentativen Wert. Außenverschattung ist im Assistenten standardmäßig eingeschaltet. Sie können sie ausschalten.

Wann sich die Jalousien schließen

Eine Außenjalousie schließt nur, wenn zwei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind. Die direkte und diffuse Einstrahlung auf das Fenster beträgt mehr als 300 W/m² (Watt je Quadratmeter Glas; bei klarem Himmel sind es in voller Sonne etwa 1,000 W/m²), und die Außenluft ist wärmer als 10 °C. Es gibt keinen Kalender. Die Jalousien können das ganze Jahr über bewegt werden, und die beiden Bedingungen bestimmen ihre Stellung.

An einem sonnigen Tag im Januar ist die Luft kälter als 10 °C, daher bleiben die Raffstores oben und die Sonne heizt das Haus. An einem sonnigen Tag im Mai fahren sie herunter. Die Sperre bei 10 °C ist eine für dieses Modell getroffene Festlegung, kein Herstellerwert, und sie ist wichtig: Mit Raffstores, die das ganze Jahr allein nach der Sonne schließen, stieg der Heizwärmebedarf des Referenzhauses um mehr als ein Drittel, weil jede sonnige Winterstunde ihre kostenlosen Solargewinne verlor. Deshalb kann ein kleines Haus mit viel Glas auch an einem sonnigen, kalten Tag im März noch Kühlung brauchen. Die Raffstores bleiben absichtlich oben, und sie zu schließen würde mehr Heizenergie kosten, als es an Kühlung einspart.

Jedes Fenster entscheidet einzeln: Ostfenster schließen am Morgen, Südfenster etwa um die Mittagszeit und Westfenster am Nachmittag. Die Steuerung berücksichtigt bei jedem Zeitschritt die Sonneneinstrahlung auf das Glas und die Außenluft. Innentemperatur, Wind, Regen und Anwesenheit spielen keine Rolle.

Rollläden folgen derselben Sonnenschwelle, warten aber auf einen warmen Tag: Sie schließen nur, wenn die Außenluft über 20 °C liegt. Darunter bleibt Tageslicht im Raum und die Rollläden bleiben offen. Wie die 10-°C-Grenze ist auch die 20-°C-Grenze eine Modellentscheidung und kein Herstellerwert. Wir haben sie gewählt, nachdem wir ein kleines, stark verglastes Haus mit Fußbodenkühlung und Sperrgrenzen von 18, 20, 22 und 24 °C gerechnet hatten. Bei 20 °C blieb das Haus fast so kühl wie bei 18 °C, aber es gab etwa ein Viertel weniger dunkle Stunden. Ab 22 °C verdoppelten sich die Stunden mit mehr als 26 °C innen. Der Heizbedarf änderte sich bei keinem dieser Werte, weil die Rollläden in der Heizperiode nie schließen.

Die Sonnenschwelle und die Sperren für die Außentemperatur sind im Modell festgelegt und keine Eingaben. Echte Sonnensensoren arbeiten ähnlich: Sie schließen bei hoher Helligkeit. Manche nutzen zusätzlich eine Außentemperaturgrenze oder eine Wintereinstellung, die die Jalousien offen hält.

Wie Wärme im Sommer das Haus verlässt

Wärme entweicht über die Gebäudehülle (Wände, Dach, Boden und Fenster), durch Lüftung und, falls vorhanden, über eine Kühlanlage.

Natürliche Lüftung benötigt keinen Ventilator. Luft kommt durch Undichtigkeiten im Haus und geöffnete Fenster herein. Das Modell setzt einen Grundluftwechsel von 0.3 pro Stunde an, also wird das Luftvolumen im Haus 0.3-mal pro Stunde ausgetauscht. Im Alltag entspricht das ungefähr einer halben Stunde täglich mit weit geöffneten Fenstern. Die Lüftung läuft nur, wenn das Haus wärmer ist als draußen, die Innentemperatur zwischen 18 und 32 °C und die Außentemperatur zwischen 0 und 32 °C liegt. Der Luftwechsel steigt nicht, wenn es im Haus warm wird, mit einer Ausnahme.

Ein Haus ohne Kühlung erhält eine nächtliche Lüftung. Von 23:00 bis 06:00 gelten die Fenster als offen, wenn ein Raum wärmer als 23 °C ist, die Außenluft über 12 °C und zugleich kühler als der Raum ist. Dann steigt der Luftwechsel auf 2 pro Stunde. Diesen Wert nennt die deutsche Norm DIN 4108-2 für nächtliche Fensterlüftung. Ein Haus mit Fußbodenkühlung oder Split-Klimaanlage erhält keine zusätzliche Nachtlüftung, weil die Kühlung den Sollwert bereits hält. Tagsüber gibt es keine Lüftung, und zwischen Geschossen ist keine stärkere Querlüftung vorgesehen.

Wenn Sie Lüftung mit Wärmerückgewinnung wählen, sinkt der natürliche Luftwechsel auf 0.1 pro Stunde und das Lüftungsgerät übernimmt. Es besteht aus zwei Ventilatoren und einem Wärmetauscher, der die Wärme der Abluft an die einströmende Frischluft überträgt. Das Gerät läuft das ganze Jahr mit konstantem Luftstrom und gleichbleibendem Rückgewinnungsgrad. Eine Ausnahme ist der Sommerbypass: Eine Klappe, die ein echtes Gerät öffnet, damit kühle Außenluft ohne Wärmetauscher ins Haus gelangt. Im Modell gibt es einen Bypass pro beheiztem Geschoss. Er öffnet, wenn gleichzeitig drei Bedingungen gelten: Der Raum ist warm, die Außenluft liegt über 12 °C und sie ist kühler als der Raum. „Warm“ schaltet oberhalb Ihrer Heiztemperatur am Tag plus 2 K ein und unterhalb dieser Temperatur plus 1 K wieder aus. Bei einer Tagestemperatur von 21 °C öffnet der Bypass über 23 °C und schließt unter 22 °C. Die Ventilatoren laufen bei gleichem Luftstrom weiter, aber der Wärmetauscher überträgt keine Wärme mehr. Kühle Nachtluft kommt also ungewärmt herein. Die Werte liegen innerhalb der Bereiche, die Hersteller für ihre Regelungen nennen. Reale Geräte unterscheiden sich in den Einstellungen, und der Assistent fragt diese Werte nicht ab.

Aktive Kühlung ist eine eigene Gerätewahl: Fußbodenkühlung, Split-Klimaanlage, beides oder keine Kühlung. Fußbodenkühlung verwendet denselben Kreislauf wie die Fußbodenheizung und setzt diese deshalb voraus. Ein Haus mit Heizkörpern kann eine Split-Klimaanlage oder gar keine Kühlung haben. Eine Taupunktüberwachung verhindert, dass der Boden unter den Taupunkt abkühlt, also jene Temperatur, bei der Feuchtigkeit aus der Luft auf einer kalten Oberfläche kondensiert.

Ergebnisse lesen

Die Ergebnisse zeigen über das ganze Jahr die Lufttemperatur jeder thermischen Zone (ein Geschoss, als ein Luftvolumen behandelt), mit Spitzen-, Mittel- und Mindestwerten sowie der Kühlenergie, falls eine Kühlanlage vorhanden ist. Um den Effekt der Verschattung zu sehen, rechnen Sie dasselbe Haus zweimal mit demselben Wetterjahr, einmal mit und einmal ohne Verschattung. Im Stundenverlauf sehen Sie, wie lange die Temperatur über einem für Sie wichtigen Wert bleibt. Ohne Kühlanlage ist die Kühlenergie unabhängig von der Temperatur null. Lesen Sie dann die Temperatur statt des Energiewerts.

Das Wetterjahr spielt eine Rolle. Ein realer heißer Sommer zeigt Überhitzung, die ein typisches Jahr (ein Durchschnitt aus vielen Jahren) glättet. Rechnen Sie daher beide Varianten.

Grenzen des Modells

Temperaturen sind Durchschnittswerte für ein ganzes Geschoss. Sie zeigen nicht, ob ein Schlafzimmer unter dem Dach angenehm bleibt.
Das Öffnen der Fenster folgt festen Regeln: 0.3 Luftwechsel pro Stunde sowie 2 Luftwechsel pro Stunde nachts, wenn das Haus keine Kühlung hat. Das Modell folgt nicht Ihrem Verhalten. Wenn die Fenster nachts geschlossen bleiben, wird Ihr Haus wärmer sein als im Lauf. Die Nachtlüftung gilt auch für das Erdgeschoss, obwohl manche Bewohner dort aus Sicherheitsgründen die Fenster geschlossen halten.
Verschattung kennt nur vollständig offen oder geschlossen, mit einem festen durchgelassenen Sonnenanteil je Typ und demselben Gerät an jedem Fenster. Sie können keine Rollläden nur an der Süd- und Westseite auswählen. Lamellenwinkel, Tageslicht und Blendung werden nicht modelliert. Es gibt weder eine Windsicherung (das Hochfahren echter Jalousien bei starkem Wind) noch eine manuelle Bedienung.
Dachüberstände, Balkone, Bäume und Nachbargebäude verschatten das Haus nicht. Nur Jalousien und Rollläden sorgen dafür.
Luftfeuchtigkeit und Feuchte gehen nicht in das Komfortergebnis ein.