6.3 Weitere Spezifikationen
6.3.1 Randbedingungen für den Nachweis mittels Simulation
Allgemeine Randbedingungen für Simulationsrechnungen zum sommerlichen Wärmeschutz
| Klimarandbedingungen | Klimadaten 2035 Design Reference Year (DRY) nach SIA/Meteo Schweiz; Station, die das Klima am Gebäudestandort am besten repräsentiert. |
|---|---|
| Beobachtungsperiode | Periode 16. April bis 15. Oktober. |
| Berechnungsmodell, Zeitschritt | Berechnungsverfahren, welches die Anforderungen gemäss SIA 180, Ziffer 5.2.6.1 (d.h. EN ISO 13791 oder EN ISO 13792), erfüllt. Zeitschritt 1 Stunde oder kleiner. |
| Kriterium, Messgrösse | Empfundene Temperatur in Raummitte 1m über Boden. |
| Externe Wärmeeinträge | Externe Wärmeeinträge 10 % der externen Wärmeeinträge (Solarstrahlung) fallen als konvektive Wärme an (falls diese Annahme im verwendeten Berechnungsmodell erforderlich ist) |
Randbedingungen für den Nachweis der baulichen Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz (SoWS) (in Anlehnung an Nachweis C1 SIA 180:2014)
| Anforderung, Beurteilung | Die Anforderungen an den baulichen sommerlichen Wärmeschutz sind erfüllt, wenn alle berechneten Stundenmittelwerte der empfundenen Temperatur in der Beobachtungsperiode (inkl. Wochenenden) unter der oberen Grenzkurve von Fig.3 liegen. Die untere Grenzkurve von Fig.3 darf dabei nicht unterschritten werden. |
|---|---|
| Sonnenschutz | Kennwerte des geplanten bzw. bestehenden Sonnenschutzes sind zu berücksichtigen. Der Sonnenschutz ist geschlossen, wenn die Sonnenstrahlung am Fenster grösser als 200 W/m2 ist und die empfundene Temperatur im Raum 23°C übersteigt. Berücksichtigung der Windfestigkeit des Sonnenschutzes unter der Annahme, dass die Windgeschwindigkeit am Sonnenschutz der Windgeschwindigkeit im freien Windprofil 1 m über Dach entspricht. |
| Interne Wärmeeinträge | Interne Wärmeeinträge von 120 Wh/m2 als Summe über 24 Stunden, gleichmässig verteilt über die 24 Stunden (d.h. 5 W/m2). Anteil Konvektion = 50 %, Anteil Strahlung = 50 %. |
| Aussenluftvolumenstrom | Aussenluft-Volumenstrom 3 m3/(h m2); erhöhter Aussenluft-Volumenstrom 10 m3/(h·m2), falls die empfundene Temperatur im Raum über einer festgelegten Grenztemperatur (24°C) liegt und die Aussenlufttemperatur tiefer liegt als die Raumlufttemperatur. Annahme, dass die Zulufttemperatur der Aussenlufttemperatur entspricht (keine Wärmerückgewinnung). |
Nachweis des Komforts bzw. der Notwendigkeit einer Kühlung (in Anlehnung an Nachweis C2 SIA 180:2014 & SIA 382/1:2014)
| Kriterium, Messgrösse | Wie oben, aber: Bestehen infolge der Strahlungssituation speziell kritische Orte innerhalb des Aufenthaltsbereiches, sind diese gesondert zu untersuchen. |
|---|---|
| Anforderung, Beurteilung | Die Anforderungen sind erfüllt bzw. die Notwendigkeit einer Kühlung nicht gegeben, wenn in den Zeiten mit Personenbelegung alle berechneten Stundenwerte der empfundenen Temperatur im Aufenthaltsbereich in Beobachtungsperiode innerhalb der Grenzkurven von der Fig.3 und maximal 100 Std. über der Grenzkurve von Fig.4 liegen. Die untere Grenzkurve darf in Zeiten mit Personenbelegung nicht unterschritten werden. |
| Sonnenschutz | Wie oben, aber: die effektiv geplante oder bestehende Steuerungsstrategie ist abzubilden. Voraussetzung ist die Einhaltung des baulichen sommerlichen Wärmeschutzes (Nachweis oben) und im Falle der Notwendigkeit einer Kühlung die Automatisierung des Sonnenschutzes gemäss SIA 382/1:2014, Ziffer 2.1.3. |
| Interne Wärmeeinträge | Gemäss vereinbarten (dokumentierten) Nutzungsbedingungen. Wenn keine Werte vereinbart wurden, sind die Standard-Nutzungsbedingungen gemäss SIA 2024:2015 zu verwenden.
|
| Berechnungsmodell natürliche Lüftung, Aussenluftvolumenstrom mit natürlicher Lüftung | Es ist ein dynamisches Modell zur Bestimmung der Aussenluftraten mit natürlicher Lüftung zu verwenden (ohne Windeinfluss), Aussenluft-Volumenstrom gemäss Berechnungsmodell, falls die Aussenlufttemperatur tiefer liegt als die Raumlufttemperatur und Raumtemperatur > 21°C. Sonst nur hygienisch erforderliche Aussenluftraten pro Person (Personenbelegung gemäss vereinbarten Nutzungsbedingungen bzw. Standard-Nutzungsbedingungen gemäss SIA 2024) |
| Aussenluftvolumenstrom mit mech. Lüftung während der Betriebszeit | Aussenluft-Volumenstrom der Anlage im Normalbetrieb unter Berücksichtigung der hygienisch erforderlichen Aussenluftraten gemäss SIA 382/1, Zif 2.2.6 und der Bemessung der Anlage. |
| Aussenluftvolumenstrom mit mech. Lüftung ausserhalb der Betriebszeit | Aussenluft-Volumenstrom wie während der Betriebszeit bzw. erhöht (soweit möglich, maximal um einen Faktor 2), falls (θRAL – θAUL) > 4 K und θRAL > 24°C. Sonst Anlage AUS und Aussenluft-Volumenstrom von 0,3 m3/(h·m2). |
| Nutzungszeit | Die Nutzungszeit ist entsprechend der jeweiligen Nutzung anzunehmen. Für Standardnutzungen ist sie SIA 2024 zu entnehmen. |
| Betriebszeit der Anlage | Betriebszeit der Anlage Die Anlage wird am Morgen 1 Stunde vor Nutzungsbeginn in Betrieb genommen und läuft am Abend 1 Stunde nach. In der Mittagspause läuft die Anlage durch. |
| Fussbodenkühlung mit Freecooling | die Fussbodenkühlung ist aktiviert ab 24°C Innentemperatur. Wenn keine detaillierten Angaben zur Leistung der Kühlung vorhanden sind, ist mit einer max. Leistung von 14 W/m2 bei dT 2 Kelvin zu rechnen. |
6.3.2 Hinweise zur Kühlung
Die Norm SIA 382/1:2014 legt in Ziffer 5.6 zulässige Kaltwassertemperaturen sowie Ziel- und Grenzwerte von Kälteerzeugungen fest. In Anhang H finden sich ergänzende Angaben. Im BFE-Projekt «Bauen, wenn das Klima wärmer wird» wurden die Auswirkungen der Klimaerwärmung auf den Sommerfall untersucht. In dieser Arbeit finden sich u.a. Hinweise für den baulichen sommerlichen Wärmeschutz (auch auf konzeptioneller Ebene) und energieeffiziente Kühlung.
Auf Topten finden sich energetisch gute Kleinklimageräte. Empfehlenswert ist der Ratgeber Klimageräte.
6.3.3 Randbedingungen Lüftung
Bei der Wahl der Lüftungsstrategie sind durch den Planenden zu berücksichtigen:
- Möglichkeiten der natürlichen Lüftung in Abhängigkeit von Raumgeometrie, Lärm- oder Luftbelastung bzw. auch Frischluftbedarf in Abhängigkeit der Nutzung
- Position der Aussenluftfassung bei mechanischer Lüftung insbesondere vor dem Hintergrund einer möglichen Besonnung
6.3.4 Umgang mit Atrien
In Gebäuden mit nicht gekühlten Atrien besteht je nach Raum- und Dachgeometrie die Gefahr, dass an das Atrium angrenzende, zur Hauptnutzfläche zugehörige Bereiche im Sommer negativ beeinflusst werden.
Mögliche Massnahmen zur Reduktion des Einflusses von Atrien auf umschliessende Bereiche wären:
- Reduktion der direkten Besonnung benachbarter offener Bereiche
- Ausreichendes Abführen des Warmluftpolsters unter Dach. Das Warmluftpolster darf angrenzende Bereiche nicht beeinflussen.
In mechanisch belüfteten Atrien muss ein Sonnenschutz eingesetzt werden, sofern davon ausgegangen werden kann, dass damit ein erhöhter Energiebedarf für die Luftkonditionierung hervorgerufen wird.
6.3.5 Windfestigkeit von Sonnenschutz an Loggien
Ab einer Tiefe von typischen 3-seitig umschlossenen Loggien ab 1,5 Meter besteht aus Sicht Minergie eine reduzierte Anforderung an die Windfestigkeit des Sonnenschutzes. Gegenüber der empfohlenen Windwiderstandsklasse nach SIA 2028 kann die Windwiderstandsklasse aus Sicht des sommerlichen Komforts um 1 Stufe reduziert werden. Vorbehalten bleiben Anforderungen der Gebäudeversicherung.
6.3.6 Maximal anrechenbare Raumtiefe und Aufteilung von Räumen
Für die Eingabe der für die Berechnung relevanten Raumfläche gelten folgende Regeln:
Räume mit einem Verhältnis von Raumtiefe L zu Raumhöhe H grösser als 2.5 (L/H ≥ 2.5) müssen die Raumtiefe für die Berechnung auf das 2.5-fache der Raumhöhe reduziert werden. Bauteile ab dieser Tiefe dürfen nicht in der Speicherfähigkeitsberechnung berücksichtigt werden und die Nettogeschossfläche des Raumes ist entsprechend zu reduzieren.
Diese Begrenzung wird aufgrund der Wirkungstiefe der Nachtauskühlung so eingefordert und entspricht der Definition aus der Norm SIA 382/1:2014 (Ziffer 5.2.4). Auch die DIN 4108 macht vergleichbare Aussagen hierzu.
Bei Räumen mit 4 oder mehr unterschiedlichen Fassaden oder Fenstertypen darf die Raumfläche aufgeteilt und getrennt voneinander nachgewiesen werden. Die Fenster sind dabei der jeweiligen Bodenfläche zuzuordnen.
6.3.7 Anhaltswerte für den Gesamtenergiedurchlassgrad
Der g-total wird nach SN EN ISO 52022-1 (SIA 380.217) und SN EN ISO 52022-3 (SIA 380.219) oder mindestens vergleichbaren Verfahren berechnet oder kann durch Messungen bestätigt werden. Bei Lamellen gilt der g-Wert-Total in 45°-Stellung. G-total kleiner 5 % sollte, sofern mit diesen geplant wird, rechnerisch oder messtechnisch belegt werden.
Es gilt die Anforderung der SIA 180, Abschnitt 5.2.4.4. zu berücksichtigen.
| Glas | Sonnenschutz (aussen) | g-total (Glas + Sonnenschutz) | |
|---|---|---|---|
| Ug | g-Wert | (nach SIA 380.217 / SIA 380.219) | |
| 0.6 | 0.6 | Lamelle 45° weiss | 0.088 |
| 0.5 | 0.078 | ||
| 0.4 | 0.068 | ||
| 0.3 | 0.058 | ||
| 0.6 | Lamelle 45° lichtgrau / Aluminium | 0.079 | |
| 0.5 | 0.071 | ||
| 0.4 | 0.064 | ||
| 0.3 | 0.056 | ||
| 0.6 | Lamelle 45° grau | 0.070 | |
| 0.5 | 0.065 | ||
| 0.4 | 0.060 | ||
| 0.3 | 0.055 | ||
| 0.6 | Stoff mit Solartransmissionsgrad (TS) 10 %, Farbe weiss | 0.079 | |
| 0.5 | 0.070 | ||
| 0.4 | 0.061 | ||
| 0.3 | 0.052 | ||
| 0.6 | Stoff mit Solartransmissionsgrad (TS) 10 %, Farbe hellgrau | 0.084 | |
| 0.5 | 0.075 | ||
| 0.4 | 0.066 | ||
| 0.3 | 0.057 | ||
| 0.6 | Stoff mit Solartransmissionsgrad (TS) 20 %, Farbe hellgrau | 0.144 | |
| 0.5 | 0.125 | ||
| 0.4 | 0.107 | ||
| 0.3 | 0.089 | ||
| Glas | Sonnenschutz (innen) | g-total (Glas + Sonnenschutz) | |
|---|---|---|---|
| Ug | g-Wert | (nach SIA 380.217 / SIA 380.219) | |
| 0.6 | 0.6 | Lamelle 45° weiss | 0.399 |
| 0.5 | 0.359 | ||
| 0.4 | 0.309 | ||
| 0.3 | 0.248 | ||
| 0.6 | Stoff mit Solartransmissionsgrad (TS) 25 %, hell, Reflexionsgrad 60 % | 0.382 | |
| 0.5 | 0.349 | ||
| 0.4 | 0.303 | ||
| 0.3 | 0.247 | ||
| 0.6 | Stoff mit Solartransmissionsgrad (TS) 25 %, mittel, Reflexionsgrad 40 % | 0.452 | |
| 0.5 | 0.397 | ||
| 0.4 | 0.333 | ||
| 0.3 | 0.262 | ||
Die Werte des g-total können bei Bedarf interpoliert werden.
6.3.8 Beispiel der Einstrahlungswerte unterschiedlicher Ausrichtungen
Die nachstehenden Einstrahlungsdiagramme verdeutlichen die Berechnungsgrundlage für die externen Lasten für ein Fenster. Deutlich erkennbar ist die Aktivierung des g-Wertes inkl. Sonnenschutz bei einer Einstrahlung > 200 Wh/m2 auf dem Fenster.
Einstrahlungsdiagramme für den 21. Juni mit den Ausrichtungen Süd, West und Nord
Süd: Gesamtwärmeeintrag ca. 590 Wh/m2d (bei g-Glas 50 %, g-tot 10 %, Sonnenschutz aktiv bei 200 W/m2)
West (Ost ist vergleichbar): Gesamtwärmeeintrag ca. 780 Wh/m2d (bei g-Glas 50 %, g-tot 10 %, Sonnenschutz aktiv bei 200 W/m2)
Nord: Gesamtwärmeeintrag ca. 941 Wh/m2d (bei g-Glas 50 %, g-tot 10 %, Sonnenschutz aktiv bei 200 W/m2)
Die folgenden Einstrahlungsdiagramme bilden den 21. April für die Himmelsrichtungen Süd, West und Nord ab
Süd: Gesamtwärmeeintrag ca. 570 Wh/m2d (bei g-Glas 50 %, g-tot 10 %, Sonnenschutz aktiv bei 200 W/m2)
West (Ost vergleichbar): Gesamtwärmeeintrag ca. 660 Wh/m2d (bei g-Glas 50 %, g-tot 10 %, Sonnenschutz aktiv bei 200 W/m2)
Nord: Gesamtwärmeeintrag ca. 610 Wh/m2d (bei g-Glas 50 %, g-tot 10 %, Sonnenschutz aktiv bei 200 W/m2)
