Solarenergienutzung im Leichtbau

Winkel ein und hat eine entsprechend höhere Energiedichte44. Bei einer Abweichung um bis zu 20 Grad nach Osten oder Westen reduzieren sich die Energiegewinne nur um etwa 5%45. Im Norden sollten praktisch keine, an West- und Ostseite nur kleinere Fensterflächen vorhanden sein. Nordfenster erhalten lediglich im Hochsommer frühmorgens und spätnachmittags kurzzeitig direkte Sonneneinstrahlung. Sonst wirkt hier nur diffuse Strahlung ein. Deshalb sollte die Nordfassade möglichst geschlossen gehalten werden. Die wenigen, möglichst kleinen Fenster sollten einen besonders guten Dämmwert aufweisen. Die Größe der Ost- und Westfenster sollte sich nach der notwendigen Tagesbelichtung für den jeweiligen Raum richten. Die Dimensionierung der Fensterflächen hängt beim Leichtbau in erster Linie vom Wärmebedarf des Gebäudes und dem Strahlungsangebot des Ortes ab. Die Größe der Speichermassen, die zur Verfügung stehen, kann hierbei nicht mit berücksichtigt werden, da die Masse der Bauteile nicht groß genug ist. Die Größe der Fensterflächen muß auf jeden Fall optimiert werden. Vor allem bei einer sehr guten Dämmung des Gebäudes ist bei zu groß dimensionierten Südfenstern die Gefahr einer sommerlichen Überhitzung der Räume gegeben. Die überschüssige Wärme kann nicht genutzt werden und wird dann in der Regel weggelüftet. Zur Optimierung der Fenstergrößen gibt es verschiedene Rechnerprogramme, die sämtliche Faktoren berücksichtigen. Anhand von Beispielberechnungen mit veränderten Variablen kann der Planer die zu einer optimalen Energiebilanz nötigen Fensterflächen errechnen. Neben den Wärmeverlusten durch die Gebäudehülle sowie solaren Gewinnen über die Fensterflächen können bei diesen Programmen auch alle anderen energetischen Größen mit eingerechnet werden, die für die Energiebilanz des Gebäudes von Nutzen sind. [...]

Sonneneinstrahlung wird in Wärmeenergie in Form von langwelliger Wärmestrahlung umgewandelt. Für diese langwellige Infrarotstrahlung ist Glas jedoch undurchlässig, was bedeutet, daß der Raum sich aufheizt. Es kommt zu einem lokalen Treibhauseffekt im Gebäude. Um einen zu großen Temperaturanstieg in der heizfreien Periode zu vermeiden, sollten die Wärmekapazitäten der Bauteile, auf die die Solarstrahlung auftrifft, möglichst groß sein. Gerade im Leichtbaubereich ist daher zumindest bei Fenstern, die nach Süden zeigen, eine Abschattungseinrichtung für die Sommermonate unbedingt notwendig. Sonst kann es aufgrund der guten Dämmung bei geringer Masse sehr schnell zu Überhitzungen im Gebäude kommen: Je größer die besonnten Glasflächen sind, desto wichtiger wird auch der Einbau eines wirksamen Sonnenschutzes. Der Sonnenschutz muß so angebracht sein, daß er im Winter, wenn der Wärmebedarf am größten ist, den Einfall der Solarstrahlung des tiefstehenden Sonnenstandes nicht behindern kann. Damit die Sonne zur Gebäudeheizung genutzt werden kann, müssen Orientierung, Größe und Art der Fenster richtig gewählt werden. Größte Gewinne erzielt das Südfenster. Südfenster haben stets eine positive Wärmebilanz, das heißt im Mittel sind die solaren Gewinne größer als die Wärmeverluste. Senkrechte Glasflächen erweisen sich als besonders günstig. Die intensive Sommerstrahlung fällt schräg von oben ein und die Energiedichte verringert sich, was die Überhitzungsgefahr im Sommer vermindert. Die erwünschte Wintersonne fällt in flacherem [...]

Siehe Dr. Dirk Christophers: Passive Nutzung der Sonnenenergie, Ullmann´s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1993 41 Siehe Dr. Dirk Christophers: Passive Nutzung der Sonnenenergie, Ullmann´s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1993 42 Der g-Wert gemäß DIN 67507 ist der Gesamtenergiedurchlaßgrad im Bereich der Wellenlänge von 300 bis 2500 Nanometer. Die Größe ist für klimatische Berechnungen von Bedeutung und wird in Prozent ausgedrückt. Diese Größe setzt sich zusammen aus direkter Sonnenenergietransmission (τe) und sekundärer Wärmeabgabe nach innen infolge langwelliger Strahlung und Konvektion (qi). g = τe + qi . 43 Siehe Ute Bregulla: Fenster und Fenstersysteme, herausgegeben vom Fachinformationszentrum Karlsruhe, Verlag TÜV Rheinland GmbH, Köln, 1993, Seite 5 [...]