Tageslichteintrag vs. Sonnenschutz: So klappt die Planung

Beispiel: Es sollten keine Gläser ausgewählt werden, die im Winter eine Beschattung erfordern. Grafik 01 zeigt zwei Zeitverläufe: einerseits ein Fenstersystem mit suboptimaler Leistung in Bezug auf Solargewinne und andererseits ein gut konzipiertes System (unten). Die erste Glas/Sonnenschutz-Kombination ist aufgrund der Sonnenwärmegewinne (gelb) im Winter nicht zufriedenstellend. Das zweite untere Diagramm zeigt eine signifikante Reduzierung dieses Sonnenschutzbedarfs. 

Die Verwendung solcher Grafiken liefert ein schnelles visuelles Feedback, das die Entwurfsentscheidungen für bessere Glas/Sonnenschutz-Kombinationen beeinflusst. Der Unterschied in der Glasauswahl: Das obere System hatte einen zu hohen g-Wert und erfordert im Winter eine Verschattung, trotz der relativ schwachen Sonnenlast. In vielen Fällen reicht hier der Einsatz eines dunkleren Glases, um ohne Sonnenschutz auszukommen. Anderseits besteht die Gefahr, dass ein (zu) dunkles Glas zwar genügend Sonnenschutz bietet, jedoch ein helleres Glas sinnvoller wäre, um einen verbesserten Seh- und Lichtkomfort zu bieten.

Kühllast

Oft wird die Wirksamkeit eines Verschattungssystems durch die Verringerung der Kühllast bewertet. Dieser Ansatz ist für HLK-Ingenieure allgemein üblich, kann jedoch zu stark vereinfacht werden. Stattdessen ist hier ein ganzheitlicherer Ansatz erforderlich. Ein sinnvoller erster Schritt besteht darin, die kritischsten Bereiche in der Fassade eines Gebäudes zu identifizieren, indem man die Spitzenlasten betrachtet, die auf jedes Fenster treffen. 

Mit diesem Ansatz lässt sich die Beschattungsleistung für kritische Bereiche optimieren, aber auch separate Bereiche der Fassade betrachten, in denen die Sonneneinstrahlung aufgrund von Selbstbeschattung oder Ausrichtung schwächer ist. 

Es ist dabei ratsam, einen Maßnahmenmix mit vielen verschiedenen Farb-/Glastypen zu vermeiden, da dies eine zusätzliche Herausforderung für die Ästhetik darstellt und meist die Kosten erhöht.

Wenn das Design ordnungsgemäß umgesetzt wird, reduziert sich die maximale Kühllast, was zu einer verringerten HLK-Größe führt. Basiert die Auswahl des Sonnenschutzes hingegen nur mit Blick auf den kritischsten Bereich der Fassade, kann dieser Ansatz schnell zu einer Überdimensionierung des Beschattungssystems führen. Der nachfolgende Schritt schützt davor.

Wärmekomfort

Wärmekomfortberechnungen werden in der Regel nach ISO 7730 durchgeführt. Bei dieser Methode sind Eingabedaten für das Nutzerverhalten und das HLK-System wichtige Variablen. Weiter spielen die solaren Gewinne möglicherweise eine große Rolle. 

Durch einige rudimentäre Annahmen über die Bewohner des Gebäudes und die HLK-Systeme lässt sich jedoch die Komplexität des Wärmekomfortmodells verringern. Dabei konzentrieren wir uns ganz auf den Einfluss der Sonneneinstrahlung. Durch die Berechnung des lokalen Temperaturanstiegs aufgrund der Sonne können wir die Leistung des Beschattungssystems schnell anhand seiner eigenen Vorzüge beurteilen. So ist es leicht festzustellen, wo die Beschattung nicht ausreicht, um Wärme zu blockieren, zudem lassen sich die Bereiche identifizieren, in denen eine Überbeschattung auftritt (Grafik 03).

Sonnenschutz ist Teamwork

Die Einbindung des Sonnenschutzes in den Entwurfsprozess erfordert die Zusammenarbeit aller Beteiligten. Dazu kommt, dass verschiedene Szenarien getestet werden müssen, die sich schnell prüfen lassen, um verschiedene Entwurfsoptionen diskutieren zu können, und dann eine für alle Beteiligten sinnvoll Lösung zu finden. 

Es braucht einen ganzheitlichen Ansatz, der die verschiedenen Aspekte und Parameter des Projekts berücksichtigt. Mit den hier dargestellten Methoden lassen sich schon in frühen Entwurfsstadien aussagekräftige Lösungen ableiten und weiter entwickeln, die letztendlich den Entwurfsprozess und die Umsetzung optimieren.

Dieser Beitrag von Anton Hendrix ist zuerst erschienen in GLASWELT 08/2020.

Anton Hendrix ist Tageslicht­spezialist im Byrån för Arkitektur och Urbanism (BAU) in Stockholm und konzentriert sich auf die Berechnung und Beratung für eine optimierte Tageslichtnutzung. Er hat verschiedene Methoden entwickelt, um den Einfluss des Sonnenschutzdesigns auf das Raumklima zu bewerten. Dadurch kann BAU das Tageslicht und Sonnenschutz in den Entwurfsprozess seiner Projekte einbeziehen, mehr Informationen: www.bau.se