der etwas andere Blick

15.01.2018

Optimale Dämmung der Gebäudehülle ist das Mantra der letzten Jahre. Ziegeleien fahren hier eine etwas andere Philosophie. Die prognostizierte Klimaveränderung führt zu erhöhten wärmetechnischen Anforderungen an die Bauten. Nebst der Wärmedämmung rückt die Wärmespeicherfähigkeit in den Fokus, mit entscheidendem Einfluss auf den Heizwärmebedarf und den Komfort im Sommer.
Und hier kommt die moderne Variante des klassischen Backsteins zum Zug.


Der Klimawandel verändert beim Bauen die Randbedingungen, es müssen künftig extremere Wetterereignisse mit einer erhöhten Dynamik berücksichtigt werden. Die eingeleitete Energiewende setzt sich zum Ziel, Nied­rigstenergiegebäude NZEB (Nearly Zero Energy Building) bezüglich der Gesamtkos­ten (Erstellung, Betrieb und Unterhalt) zu optimieren. Dabei gewinnt die passive So­larnutzung sehr stark an Bedeutung, sie wird durch den guten Wärmeschutz der Gebäudehülle begünstigt, insbesondere durch neue Fenstertechnologien mit sehr tiefen Wärmedurchgangskoeffizienten und einem hohen solaren Gesamtenergiedurch­lassgrad. Das Gebäude entwickelt sich da­ mit zu einem bewohnbaren Kollektor, vor­ausgesetzt die Raumtemperaturen können in einem zulässigen Komfortbereich gehalten werden. Um dies erreichen zu können, ist eine hohe Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes erforderlich. Aus diesem Grund sind Anforderungen zu erfüllen, welche nicht alleine auf das Wärmedämmniveau des Gebäudes abzielen, sondern auch eine optimale Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes verlangen.


DIE BEDEUTUNG DER WÄRMESPEICHERFÄHIGKEIT
Die Wärmespeicherfähigkeit gibt an, welche Wärmemenge bei einer Temperatur­anregung pro °K gespeichert werden kann. Je nach Art der Anregung werden drei Fälle betrachtet, welche unterschiedliche Speicherkennwerte aufweisen:

  • Statische Wärmekapazität bei einer einmaligen Anregung in Form eines Temperatursprungs (zum Beispiel Käl­teeinbruch), anzuwenden bei Auskühlungs-­ oder Aufheizvorgängen.
  • Dynamische Wärmekapazität bei einer periodischen Anregung direkt an der Bauteiloberfläche, anzuwenden beim Energienachweis.
  • Dynamische Wärmekapazität bei ei­ner periodischen Anregung über die Raumtemperatur, anzuwenden bei der Komfortbeurteilung.


Bei der einmaligen Anregung tragen alle Bauteilschichten zur Wärmespeicherung bei, bei einer periodischen Anregung hingegen dringt die Temperaturwelle nur teilweise in den Bauteil ein, abhängig von der Periodendauer T. Es kann somit nicht die ganze Bauteilmasse aktiviert werden. Bei einer Tagesschwankung T = 24 Stun­den liegt die Eindringtiefe bei maximal zehn Zentimetern. Bei einem Mauerwerk ist deshalb für die Bestimmung der dynamischen Wärmekapazität eine Auftei­lung in Schichten mit und ohne Lochanteil angezeigt.

HEIZWÄRMEBEDARF MINIMIEREN
Damit ein Gebäude einen möglichst geringen Heizwärmebedarf aufweist, müs­sen die Wärmeverluste und die Wärmegewinne möglichst ausgeglichen sein. Mit einer hohen Wärmespeicherfähigkeit wird das Gebäude in die Lage versetzt, die solaren und internen Wärmegewinne optimal zu nutzen. Für Wohnbauten bedingt dies eine Wärmespeicherfähigkeit pro Energiebezugsfläche C / AE von min­destens 0.40 MJ / (m2K) im Klima Zürich beziehungsweise 0.50 MJ / (m2K) im Klima Lugano. Eine möglichst hohe Selbstversorgung des Gebäudes mit Wärmeenergie setzt zudem voraus, dass die Wärmegewinne im Gebäude über längere Zeiträume gespeichert werden können und für die Überbrückung von Schlechtwetter­perioden zur Verfügung stehen.

KOMFORT IM SOMMER
Dem sommerlichen Wärmeschutz muss im Hinblick auf die globale Klimaerwärmung eine erhöhte Beachtung zugemessen werden. Gemäss Klimaprognosen wird sich die Mitteltemperatur in den Frühlings­- und Sommermonaten in der Schweiz bis zum Jahr 2050 um circa drei Grad °C erhöhen. Für Zürich SMA bedeutet dies bis zu diesem Zeitpunkt das Errei­chen der heutigen Temperaturverhältnisse von Lugano.

Die aktuellen Normen SIA 180 und SIA 382/1 verlangen für den sommerlichen Wärmeschutz eine wirksame, wetterfeste Sonnen­schutzeinrichtung und die Möglichkeit zur effizienten Nachtlüftung des Gebäudes. Da­mit die Nachtlüftung eine Überwärmung am Tag verhindern kann, ist eine genügend grosse Wärmespeicherfähigkeit pro Netto­geschossfläche CR/ANGF erforderlich. Untersuchungen haben gezeigt, dass für Wohnbauten im Klima von Zürich SMA eine Wärmespeicherfähigkeit von CR/ANGF > 40 Wh/(m2K), im Klima von Lugano eine solche von CR/ANGF > 55 Wh/(m2K) erfor­derlich ist, damit die Anzahl Temperatur­-Überschreitungen unterhalb von 100 Kelvin­-Stunden gehalten werden kann.

FAZIT
Massivhäuser aus Mauerwerk ermögli­chen ein klimabewusstes, energiesparendes und ökonomisches Bauen. Damit kön­nen die wärmetechnischen Anforderungen der nächsten 50 Jahre mit einem grossen Planungsspielraum erreicht werden. Bei der Weiterentwicklung der Mauerwerke liegt das Augenmerk sowohl bei der Op­timierung der Wärmedämmeigenschaften als auch bei der Erhöhung der raumseitig wirksamen Wärmespeicherfähigkeit.

Quellenangabe:
Thomas Frank hat im Auftrag des Prüf-­ und Forschungs­instituts Sursee einen Bericht zum Thema «Energiebewusstes Bauen mit Mauerwerk» erstellt.
www.pfsursee.ch

Publiziert:
Zeitschrift: Bau Rundschau, rundschau Medien AG Muttenz