Solare Wärmegewinne

Begriff

Die solaren Wärmegewinne QS sind die nutzbaren Wärmegewinne infolge der Sonneneinstrahlung über transparente Außenbauteile wie z.B. Fenster, über unbeheizte Glasvorbauten wie z.B. Wintergärten, über opake Bauteile wie z.B. Außenwände und über transparente Wärmedämmung.

EnEV-Bezug

In der EnEV werden Anforderungen an den Primärenergiebedarf QP geregelt, welcher für die Gebäudebeheizung und -belüftung sowie die Trinkwassererwärmung erforderlich ist. Für die Ermittlung des Primärenergiebedarfs QP muss als Grundlage der Heizwärmebedarf Qh berechnet werden. Die solaren Wärmegewinne QS reduzieren bei der Bilanzierung, in Abhängigkeit vom Ausnutzungsgrad, den Heizwärmebedarf.

Die Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs Qh erfolgt für Wohngebäude mit einem Fensterflächenanteil f = 30 % wahlweise mit dem vereinfachten Verfahren (Heizperiodenbilanzverfahren) der EnEV (für zu errichtende Wohngebäude nach Anlage 1, Nr. 3 sowie für bestehende Wohngebäude nach Anlage 3, Nr. 8) oder dem Monatsbilanzverfahren nach DIN V 4108-6 sowie DIN EN 832 und bei allen anderen Wohngebäuden zwangsweise mit dem Monatsbilanzverfahren der DIN V 4108-6 sowie DIN EN 832. Für Nichtwohngebäude ist das in DIN V 18599 beschriebene Rechenverfahren anzuwenden, was ebenfalls auf einem Monatsbilanzverfahren beruht.

Berechnung

Die Ermittlung der solaren Wärmegewinne QS über transparente Außenbauteile wie z.B. Fenster erfolgt im EnEV-Nachweis in Abhängigkeit vom gewählten Berechnungsverfahren.

Vereinfachtes Heizperiodenbilanzverfahren

Die Berechnung der solaren Wärmegewinne nach dem vereinfachten Verfahren erfolgt

• für zu errichtende Wohngebäude und
• für bestehende Wohngebäude

nach der entsprechenden nachfolgenden Tabelle.

Berechnung der solaren Wärmegewinne nach dem vereinfachten Verfahren gemäß EnEV für zu errichtende Wohngebäude

Berechnung der solaren Wärmegewinne nach dem vereinfachten Verfahren gemäß EnEV für bestehende Wohngebäude

Monatsbilanzverfahren

Die Berücksichtigung der solaren Wärmegewinne QS über unbeheizte Glasvorbauten wie z.B. Wintergärten, über opake Bauteile wie z.B. Außenwände und über transparente Wärmedämmung ist nur mit dem Monatsbilanzverfahren der DIN V 4108-6 nach Abs. 6.4.4 und 6.4.5 möglich.

Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung

Der Gesamtenergiedurchlassgrad g ist die Summe des direkten Strahlungstransmissionsgrads und des sekundären Wärmeabgabegrads der Verglasung nach innen. Die Berechnung von g erfolgt nach DIN EN 410, 4.4. Der Gesamtenergiedurchlassgrad g hängt von der Art der Verglasung ab und wird in der Regel von den Herstellern angegeben (siehe nachfolgende Tabelle).

Gesamtenergiedurchlassgrad g für ausgewählte Verglasungen

Ermittlung der solaren Wärmegewinne bei Fertighäusern oder vergleichbaren Gebäuden

Bei Gebäuden, die an verschiedenen Standorten errichtet werden sollen und die nach einheitlichen Plänen entworfen sind, wie beispielsweise Fertighäuser, dürfen bei der Berechnung die solaren Wärmegewinne so ermittelt werden, als wären alle Fenster des Gebäudes nach Osten oder Westen orientiert. In diesem Fall ist als solare Einstrahlung Is = 155 kWh/(m2a) anzusetzen.

Beispiel

Nachfolgend sollen die solaren Wärmegewinne für ein zu errichtendes Wohngebäude nach dem vereinfachten Verfahren gemäß EnEV berechnet werden (siehe nachfolgende Tabelle).

Orientierung der Fenster, Fensterflächen und Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung des Beispielgebäudes

Berechnung:

Solare Wärmegewinne:

= 100 × 0,567 × 0,65 × 16,15

+ 155 × 0,567 × 0,65 × 5,1

+ 270 × 0,567 × 0,5 × 30,8

+ 155 × 0,567 × 0,65 × 13,9

= 595,2 + 291,3 + 2.357,6 + 794,0

= 4.038,1 kWh/a

Hinweis: Bei einem angenommenen Uw-Wert der Fenster von 1,3 W/(m2K) würden sich folgende Transmissionswärmeverluste durch die Fenster ergeben:

• spezifischer Transmissionswärmeverlust:

= 1 × 1,3 × (16,15 + 5,1 + 30,8 + 13,9

= 85,74 W/K

• absoluter Transmissionswärmeverlust:
  

QT = 66 × HT

= 66 × 85,74

= 5.658,8 kWh/a

Fazit:

Im betrachteten Beispiel sind die Wärmeverluste durch die Fenster größer als die solaren Wärmegewinne.

Hinweis:

Bei üblichen Fenstergrößen und gleichmäßiger Verteilung der Fensterflächen über die gesamte Außenfassade werden bei einem Uw-Wert der Fenster von etwa = 0,8 W/(m2K) die rechnerischen solaren Wärmegewinne größer als die Wärmeverluste durch die Fenster.

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