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Raumklima und thermische Behaglichkeit im Passivhaus
Abstract / Zusammenfassung des Lernfelds
Das Raumklima eines Gebäudes ist unter anderem abhängig vom Außenklima und davon,
wie die Räume genutzt werden und wie viel Wärme und Feuchtigkeit innen entstehen. Der
wichtigste Aspekt ist die Übertragung von Wärme zwischen innen und außen. In diesem
Lernfeld wird beschrieben, wie Wärme in Gebäuden übertragen wird und wie man die
Wärmeübertragung baulich steuern kann (z. B. durch die Ausführung der Gebäudehülle und
die Wahl der Materialien). Außerdem werden zusätzliche Faktoren erklärt, die ein
behagliches Raumklima ausmachen (Luftfeuchtigkeit und -qualität, Oberflächentemperaturen, Luftbewegungen). Beispiele aus den verschiedenen Klimazonen der Erde
zeigen schließlich, wie bereits seit Jahrhunderten klimagerecht gebaut wird.
1
Inhaltsverzeichnis
1.
LERNZIELE ..................................................................................................................................... 3
2.
ZUM NACHDENKEN ... .................................................................................................................. 3
3.
EINLEITUNG ................................................................................................................................... 4
4.
DER WÄRMEHAUSHALT EINES GEBÄUDES ............................................................................. 5
4.1. Wie wird Wärme übertragen? ................................................................................... 5
4.2. Wärmegewinne ........................................................................................................ 6
4.3. Wärmeverluste ......................................................................................................... 7
4.4. Heizwärmebedarf und Heizlast................................................................................. 7
4.5. Zum Üben... ............................................................................................................. 8
5.
BEHAGLICHKEIT UND RAUMKLIMA ........................................................................................... 9
5.1. Oberflächentemperaturen ........................................................................................ 9
5.2. Luftfeuchtigkeit ......................................................................................................... 9
5.3. Luftqualität ..............................................................................................................10
5.4. Luftbewegungen .....................................................................................................10
5.5. Zum Üben... ............................................................................................................10
6.
BAUEN IN VERSCHIEDENEN KLIMAZONEN ............................................................................ 11
6.1. Wie wird wo gebaut? ...............................................................................................11
7.
TRADITIONELLE KLIMAGERECHTE BAUWEISEN .................................................................. 13
7.1. Zum Üben... ............................................................................................................16
8.
QUELLEN...................................................................................................................................... 17
9.
ÜBERSICHT AUFGABEN ............................................................................................................ 18
10.
ABBILDUNGSVERZEICHNIS .................................................................................................. 19
11.
TABELLENVERZEICHNIS ....................................................................................................... 19
12.
IMPRESSUM ............................................................................................................................. 20
2
1. Lernziele






Erklären können, wie Wärme in ein und aus einem Gebäude übertragen wird
Bauliche Lösungen auswählen können, um Wärmeverluste zu vermeiden
Den Heizwärmebedarf auf Basis von Wärmeverlusten und -gewinnen berechnen
Einflussfaktoren für das Raumklima aufzählen
Vorschläge machen können, wie der Energiebedarf eines Gebäudes angepasst an
das Klima verringert werden kann
Beispielgebäude aus verschiedenen Klimazonen beurteilen
2. Zum Nachdenken ...
Aufgabe 1: Wie werden Gebäude „gewärmt“, und wie entsteht thermische Behaglichkeit in
den Innenräumen?
Abbildung 1: Eine (eher ungewöhnliche) Möglichkeit, Gebäude zu wärmen (Quelle: Stefan Prokupek,
GrAT)
3
3. Einleitung
Ein Gebäude ist wie ein Kleidungsstück: Es wärmt, es schützt vor Regen und vor Sonne.
Wenn es draußen heiß ist, sind Stoffe angenehmer, die luftdurchlässig sind, im Winter trägt
man lieber gefüttertes Gewand. Genauso ist es auch mit Gebäuden. Eine Dämmschicht
schützt vor Wärmeverlust, und atmungsaktive Baustoffe sorgen für ein behagliches
Raumklima.
So wie Wärme durch die Kleidung auf den Körper übertragen wird, gelangt sie auch in ein
Gebäude (v. a. mit der Sonneneinstrahlung, was die sogenannten „solaren Gewinne“ ergibt).
Gleichzeitig entsteht im Innenraum Wärme, die von den Körpern der BewohnerInnen erzeugt
wird. Jeder Mensch gibt circa 80 Watt Wärmeenergie ab. In einem Gebäude geben neben
den NutzerInnen auch Geräte Wärme ab. Zusammen ergibt das die „internen Gewinne“. Die
Wärme wird durch Öffnungen, z. B. beim Lüften, oder durch die Materialien der Außenhülle
wieder nach außen abgegeben. All diese Wärmegewinne und Wärmeverluste ergeben den
Wärmehaushalt eines Gebäudes.
Abbildung 2: Wärmegewinne und Wärmeverluste bei Gebäuden (Quelle: Grafik nach http://ecologicarchitecture.org/main/index.php?id=46&L=1%3F3d206648; 21.12.2011)
Sind die Wärmegewinne höher als die Wärmeverluste, erwärmt sich der Innenraum, und im
Extremfall kann Kühlung notwendig werden. Sind umgekehrt die Wärmeverluste höher als
die Wärmegewinne, muss Heizenergie zugeführt werden, um die Temperaturen im
Komfortbereich zu halten. Diese Kühl- und Heizlasten können vermieden oder verringert
werden, indem man Wärmegewinne und -verluste bereits beim Planen eines Gebäudes
beachtet. Bauliche Lösungen, wie sie z. B. für Passivhäuser verwendet werden
(ausreichende Wärmedämmung, Luftdichtheit, Kompaktheit des Baukörpers etc.), sorgen für
einen ausgeglichenen Wärmehaushalt und machen zusätzliche Heizung und Kühlung (fast)
überflüssig.
4
Wichtig für ein behagliches Raumklima sind neben der Lufttemperatur auch
Oberflächentemperaturen, die Luftfeuchtigkeit, Luftqualität und Luftbewegungen.
4. Der Wärmehaushalt eines Gebäudes
Der Energiebedarf für die Heizung (und evtl. für die Kühlung) der Innenräume eines
Gebäudes ist abhängig davon, wie viel Wärme ins Gebäudeinnere gelangt oder dort entsteht
(Wärmegewinne) und wie viel Wärme an den Außenraum übertragen wird (Wärmeverluste).
Stellt man Wärmegewinne und Wärmeverluste einander gegenüber, so kann man
anschließend auch Heizwärmebedarf und Kühlbedarf genauer bestimmen.
Dafür ist es zunächst wichtig, zu wissen, wie Wärmeenergie überhaupt zwischen Außen- und
Innenraum übertragen wird.
4.1. Wie wird Wärme übertragen?
Prinzipiell wird Wärme übertragen, wenn unterschiedliche Temperaturen innerhalb eines
Mediums oder zwischen zwei Medien auftreten. Dann fließt zum Ausgleich die
Wärmeenergie von der wärmeren zur kälteren Seite. Diese Wärmeübertragung findet auf
verschiedene Arten statt:



Wärmeleitung (Konduktion): die Übertragung von Schwingungsenergie innerhalb
oder zwischen aneinandergrenzenden Materialien (z. B. in Bauteilen)
Wärmeströmung (Konvektion): der Transport von Wärme, wenn sich Gase und
Flüssigkeiten bewegen (z. B. in Lüftungsströmen)
Wärmestrahlung: die Absonderung elektromagnetischer Strahlungsenergie von
einem Körper (z. B. der Sonne oder einem Kachelofen) auf einen anderen, ohne dass
die Luft dazwischen wesentlich erwärmt wird
Wärmespeicherung
Zusätzlich zur Wärmeübertragung kann man die Wärmespeicherung berücksichtigen.
Bauteile im Innenraum, die Wärme speichern (wie der Boden oder Zwischenwände), geben
diese nach einiger Zeit wieder ab. Durch Materialien mit hoher Wärmespeicherkapazität
kann daher untertags z. B. Sonnenenergie gespeichert und in der Nacht wieder abgegeben
werden.
Das ist von Vorteil, wenn es draußen sehr heiß ist, weil die starke Mittagshitze nicht sofort
und vollständig ins Gebäude dringt, sondern erst nach und nach. Man nennt das auch
Phasenverschiebung. Andererseits hilft die Wärmespeicherung, wenn es nachts draußen
kühl wird, denn die untertags gespeicherte Wärme wird dann noch immer abgegeben – die
Räume kühlen also weniger schnell aus.
5
Faustregel: Materialien mit hoher Rohdichte haben eine höhere Wärmespeicherkapazität
und schützen daher besser vor sommerlicher Überhitzung und vor dem Auskühlen der
Räume.
4.2. Wärmegewinne
Wärmegewinne im Gebäudeinneren setzen sich zusammen aus solaren und internen
Gewinnen.
Solare Gewinne (QS) werden auch als passive Solarenergienutzung bezeichnet (im
Gegensatz zur aktiven Solarenergienutzung mithilfe von Photovoltaik und Solarthermie). Die
Gewinne entstehen durch die Sonneneinstrahlung auf das Gebäude und werden über
Fensterflächen, aber auch durch das Dach oder die Wände ins Innere des Gebäudes
geleitet. Wie hoch die solaren Gewinne sind, hängt von mehreren Faktoren ab
(Jahres-/Tageszeit, Standort, Bewölkung, Verschattung usw.) und kann durch planerische
Entscheidungen auch beeinflusst werden. Die Fensterflächen können entsprechend
dimensioniert und ausgerichtet werden. Großflächige Verglasungen an der Südseite bringen
mehr solare Gewinne.
Die solaren Gewinne müssen aber nicht immer erwünscht sein. Im Sommer können sie zu
einer Überhitzung der Innenräume führen und den Kühlbedarf erhöhen. Um die
Sonnenenergie nur dann zu nutzen, wenn sie benötigt wird, helfen Lösungen wie flexible
Sonnenschutzelemente, Verschattung durch Laubbäume oder Ähnliches. (vgl. das Lernfeld
„Grundlagen Passivhaus“ auf www.e-genius.at)
Interne Gewinne (QI) entstehen durch die Wärmeenergie, die von Menschen und Geräten
im Gebäude abgegeben wird. Je nach Anzahl und Aktivität und je nach Raumnutzung sind
die Gewinne höher oder niedriger (z. B. generell höher in Bürogebäuden mit vielen Geräten
und MitarbeiterInnen).
Faustregel: Für Wohngebäude kann man mit 3,75 W/m2 an internen Gewinnen rechnen.
6
4.3. Wärmeverluste
Wärmeenergie wird aus dem Inneren eines Gebäudes durch Wärmeleitung und
Wärmeströmung nach außen übertragen. Das ergibt die Transmissionswärmeverluste (Q T)
und Lüftungswärmeverluste (QV).
Transmissionswärmeverluste entstehen an:



Bauteilen, die direkt oder indirekt (z. B. über einen Wintergarten) an die Außenluft
grenzen,
Bauteilen, die die Erde berühren, sowie
Wärmebrücken.
Der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient) von Bauteilen ist ein wesentlicher Faktor für die
Transmission. Je höher der U-Wert von Bauteilen der Gebäudehülle, umso höher sind die
Wärmeverluste.
Wärmedämmstoffe mit niedrigem U-Wert helfen dabei, Wärmeverluste zu verhindern. Eine
kompakte Gebäudeform verringert ebenfalls die Transmissionswärmeverluste, genauso wie
Streifen- oder Punktfundamente. Geometrische und stoffliche Wärmebrücken, wie z. B.
Balkonanschluss oder Dübel, sollten so weit wie möglich vermieden werden.
Lüftungswärmeverluste treten auf, wenn über Fenster und/oder Türen gelüftet wird, aber
auch bei einer undichten Gebäudehülle. Abluftanlagen, Dunstabzugshauben in der Küche,
Abluftventilatoren im Bad sowie Kamine führen ebenfalls zu Wärmeverlusten.
Verringern kann man Lüftungswärmeverluste durch eine luftdichte Gebäudehülle sowie
durch eine Lüftungsanlage, da damit weniger über die Fenster gelüftet werden muss.
Kombiniert mit Wärmerückgewinnung werden weitere Wärmeverluste vermieden.
Mehr Details zu Wärmebrücken und Luftdichtheit in Passivhäusern finden sich im Lernfeld
„Grundlagen Passivhaus“ auf www.e-genius.at.
4.4. Heizwärmebedarf und Heizlast
Wenn ein Gebäude so geplant und gebaut wird, dass Wärmegewinne erhöht und
Wärmeverluste reduziert werden, kann der Heizwärmebedarf so weit verringert werden, dass
keine oder nur mehr eine kleine Heizung notwendig ist. Das ist der Fall bei Passivhäusern.
Der Heizwärmebedarf (HWB) kann aus den Wärmeverlusten QT und QV und den
Wärmegewinnen QI und QS berechnet werden. Dazu wird zusätzlich der Ausnutzungsgrad η
benötigt, der angibt, wie viel der Gewinne tatsächlich genutzt werden kann. Generell kann für
schwere Bauweisen (also solche mit hoher Wärmespeicherkapazität) ein Ausnutzungsgrad
von 1,0 angenommen werden, für leichte Bauweisen 0,9.
𝑄𝐻𝑊𝐵 = (𝑄𝑇 + 𝑄𝑉 ) − 𝜂 × (𝑄𝐼 + 𝑄𝑆 )
Um abzuschätzen, wie die Heizung dimensioniert werden soll (also wie viel Leistung sie
erbringen muss), muss man die Heizlast kennen. Die Heizlast ist jene Menge an Wärme, die
7
gebraucht wird, um im kältesten Fall (also an sehr kalten Wintertagen und -nächten) die
gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Die Heizlast wird in kW angegeben und für jeden
Raum extra berechnet (z. B. wird für ein Wohnzimmer eine höhere Temperatur angestrebt
als für einen Abstellraum).
Mit diesem Online-Rechner kann die Heizlast gemäß der ÖNORM B 8135
berechnet werden: http://www.ifea.tugraz.at/hp_old/heizlast/heizlast.htm
Wird die Heizungsanlage überdimensioniert, so läuft sie an den meisten Tagen im
Teillastbetrieb, denn selten wird wirklich der Extremfall der kältesten Außentemperaturen
erreicht. Der Teillastbetrieb ist weniger effizient und erhöht dadurch den Brennstoffbedarf
und damit auch die Kosten, eine Überdimensionierung der Heizungsanlage sollte also
vermieden werden.
4.5. Zum Üben...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 2: Was ist Konduktion von Wärme?
Aufgabe 3: Wie nennt man die Übertragung von Wärme durch Luftströme?
Aufgabe 4: Wie können solare Gewinne erhöht werden?
Aufgabe 5: Was sind interne Gewinne?
Aufgabe 6: An welchen Stellen eines Gebäudes treten Transmissionswärmeverluste auf?
Aufgabe 7: Wie lassen sich Lüftungswärmeverluste verringern?
Aufgabe 8: Berechnen Sie den jährlichen Heizwärmebedarf für ein Gebäude mit folgenden
Wärmeverlusten und gewinnen und dem Ausnutzungsgrad 0,95. QT = 95.099 kWh/a,
QV = 20.971 kWh/a, QI = 20.918 kWh/a, QS = 15.094 kWh/a
8
5. Behaglichkeit und Raumklima
Für ein behagliches Raumklima sind neben der Lufttemperatur auch noch andere Faktoren
ausschlaggebend. Dazu zählen unter anderem:




Oberflächentemperaturen
Luftfeuchtigkeit
Luftqualität
Luftbewegungen
5.1. Oberflächentemperaturen
Auch wenn die Lufttemperatur in einem Raum warm genug ist, kann den BewohnerInnen
unangenehm kühl sein. Das hängt oft damit zusammen, dass die Oberflächentemperaturen,
also z. B. die Temperatur der Außenwand, niedriger ist als die Lufttemperatur. Kalte Wände
geben zu wenig Wärmestrahlung ab, aber gerade Strahlungswärme wird als angenehm
empfunden. Deshalb reichen bei warm strahlenden Oberflächen (z. B. einem Kachelofen
oder einer Wandheizung) geringere Lufttemperaturen für das gleiche Behaglichkeitsempfinden aus. Die gefühlte Temperatur entspricht dem Durchschnitt aus Luft- und
Wandtemperaturen. Gut gedämmte Wände, aber auch Wandheizungen sorgen für
behaglichere Temperaturen. Generell gilt, dass die Wände nicht um mehr als 3 °C kälter sein
sollten als die Luft.
5.2. Luftfeuchtigkeit
Die Luftfeuchtigkeit in einem Gebäude ist ein wichtiger Faktor für die Behaglichkeit. Ist sie zu
niedrig, wirkt die Luft zu trocken, was sich auch negativ auf die Gesundheit auswirken kann.
Ist sie zu hoch, wird das Raumklima schwül, außerdem besteht die Gefahr von Kondensatund Schimmelbildung an Bauteilen. Die ideale Luftfeuchtigkeit hängt auch mit der
Lufttemperatur zusammen.
Abbildung 3: Behaglichkeitsdiagramm (Quelle: eigene Grafik nach Inhalten von http://ecologicarchitecture.org/main/index.php?id=48; 21.12.2011)
9
Feuchtigkeit wird in den Räumen an die Luft abgegeben durch Menschen und Pflanzen, aber
auch durch Duschen, Waschen oder Kochen, also überall dort, wo sich Wasserdampf bildet.
Wo die Luft gesättigt ist, d. h. eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 % erreicht hat, wird die
überschüssige Feuchtigkeit in Wasserform abgeschieden (Kondensat, auch Tauwasser
genannt). Kondensation findet an kalten Flächen statt (wie z. B. an kalten Fenstern), weil
kalte Luft weniger Feuchtigkeit aufnehmen kann als warme.
Wenn die Bauteile (vor allem die Wände) Feuchtigkeit gut aufnehmen können (wie z. B.
Lehm oder viele nachwachsende Rohstoffe), wird die Luftfeuchtigkeit im Raum
ausgeglichen. Das trägt zu einem guten Raumklima bei.
5.3. Luftqualität
Schadstoffe können entweder von außen in ein Gebäude gelangen (z. B. Abgase) oder im
Gebäudeinneren an die Luft abgegeben werden (wie Emissionen von Baustoffen oder
Möbeln). Auch durch die Atmung des Menschen wird der Luft Sauerstoff entzogen und die
Luftqualität verschlechtert.
Deshalb muss für eine ausreichende Frischluftzufuhr gesorgt werden. Diese kann durch das
Lüften über die Fenster erreicht werden oder auch durch eine kontrollierte Wohnraumlüftung,
wie sie in Passivhäusern eingebaut wird.
5.4. Luftbewegungen
Luftbewegungen in Innenräumen können vor allem im Winter unerwünscht sein (Zugluft), im
Sommer jedoch willkommen. Luftbewegungen ab 0,2 m/s können als unangenehm
empfunden werden.
5.5. Zum Üben...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 9: Welche Faktoren beeinflussen das Raumklima?
10
6. Bauen in verschiedenen Klimazonen
Das Raumklima eines Gebäudes hängt stark vom Außenklima ab. Die baulichen
Maßnahmen müssen daher auf das außen vorherrschende Klima abgestimmt werden, um
Heiz- und Kühllasten zu verringern und ein angenehmes Raumklima zu erzeugen.
Das gilt auch für Passivhäuser: Je nachdem, in welcher Klimazone das Haus steht, muss es
mehr oder weniger stark gedämmt werden, um ohne konventionelle Heizung auszukommen.
6.1. Wie wird wo gebaut?
Grundsätzlich werden folgende Klimazonen auf der Erde unterschieden:




polar/subpolar: z. B. Arktis, Antarktis, Grönland. (Sehr) niedrige Temperaturen,
geringe Niederschläge, geringe Temperaturunterschiede
gemäßigt: z. B. Nord- und Mitteleuropa. Warmgemäßigt bis kaltgemäßigt, teilweise
starke Temperaturunterschiede (Sommer/Winter, Tag/Nacht), ganzjährige
Niederschläge, mittlere bis hohe Luftfeuchtigkeit, häufig bewölkt
subtropisch: z. B. Mittelmeerraum, Süden der USA. Temperaturen warmgemäßigt bis
hoch, unterschiedliche Niederschläge und Luftfeuchtigkeit je nach Region
tropisch: z. B. Zentralafrika, Südostasien. Hohe Temperaturen, geringe
Temperaturunterschiede, hohe Niederschläge in der Regenzeit
Abbildung 4: Klimazonen der Erde (Quelle: Grafik nach LordToran 2007;
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Klimag%C3%BCrtel-der-erde.svg?uselang=de)
Folgende Tabelle zeigt, welche baulichen Maßnahmen in den verschiedenen Klimazonen
notwendig sind, um ein angenehmes Raumklima zu schaffen.
11
Polares/
subpolares
Klima
Subtropisches
Klima
Tropisches Klima
abhängig von der
Region
geringe Masse*
notwendig
abhängig von der
Region
vor allem bei
Dachflächen und
künstlich
klimatisierten
Bauten
sommerlicher
Wärmeschutz
sinnvoll zur
Phasenverschiebung
sinnvoll zur
Phasenverschiebung und
Abschwächung der
Spitzentemperaturen
Warm-/kaltgemäßigtes
Klima
Baumasse
Wärmedämmung
notwendig
Wärmespeicherung
Heizung
notwendig
notwendig
regional im Winter
nicht notwendig
Aktive Kühlung
nicht
notwendig
in den meisten
Fällen
vermeidbar
häufig notwendig
häufig notwendig,
oft auch zur
Entfeuchtung
eingesetzt
Lüftung
kontrolliert
kontrolliert
erhöhte Lüftung*
ganzjährig erhöhte
Lüftung*
(Querlüftung)
Luftdichtheit
notwendig
notwendig
notwendig
nur bei künstlicher
Klimatisierung
Verschattung (ohne
Blendschutz)
selten
notwendig
temporär im
Sommer
notwendig
notwendig
*bei fehlender künstlicher Klimatisierung
Tabelle 1: Bauliche Maßnahmen in verschiedenen Klimazonen (Grafik: via-media.at; Quelle der
Inhalte: http://ecologic-architecture.org/main/index.php?id=100&L=0; 21.12.2011)
12
7. Traditionelle klimagerechte Bauweisen
Ein bekanntes Beispiel für traditionelles klimagerechtes Bauen ist das Iglu im polaren Klima.
Die Halbkugel ist eine sehr kompakte Bauform, die möglichst geringe Außenfläche bei
möglichst großem Innenraumvolumen bietet und dadurch Wärmeverluste so niedrig wie
möglich hält. Ein tieferliegender Zugangstunnel verhindert außerdem, dass Kaltluft von
außen eindringt.
Abbildung 5: Iglu (Quelle: http://images.cdn.fotopedia.com/flickr-112970054-original.jpg)
In kaltgemäßigten Gebieten (z. B. in Nordeuropa) ist es wichtig, im Winter möglichst viel von
der tiefstehenden Sonne zu nutzen (durch die Ausrichtung von Fenstern oder Wintergärten
nach Süden oder auch mit Solaranlagen) und zugleich Schutz vor Wind, Kälte und
Schneefall zu bieten (z. B. durch steile Dächer, wie sie auch aus der Alpenarchitektur
bekannt sind).
Abbildung 6: Steildach alpiner Berghütte (Quelle: http://de.fotopedia.com/items/flickr-44589656)
13
Das steile Dach dieser alpinen Berghütte leitet Schneelasten ab und schützt vor Wind. Hier
ist die traditionelle Bauweise mit der Nutzung von Photovoltaik verbunden.
In Regionen, die im Sommer mit hohen Temperaturen rechnen müssen, wo es im Winter und
in der Nacht aber dennoch abkühlt, wie z. B. im Mittelmeerraum, bewähren sich seit
Jahrhunderten kompakte, massive Bauformen mit kleinen Fensteröffnungen und enge,
schattige Gassen. So wird direkte Sonneneinstrahlung verhindert, und die massiven Wände
dämpfen durch ihre Wärmespeicherkapazität die Mittagshitze und speichern die
Tageswärme für die Nacht. Helle Farben reflektieren zusätzlich die Sonnenstrahlen.
Abbildung 7: Griechische Architektur: Helle, kompakte Gebäude mit kleinen Fensteröffnungen
verhindern Überhitzung (Quelle: Josim;
http://www.flickr.com/photos/josim/30665499/sizes/z/in/photostream/)
In heißen Trockengebieten, wie im Orient, haben sich Windfänge und Windtürme entwickelt.
Das sind Hohlräume, die vom Boden bis über das Dach hinaus ins Gebäude integriert sind
und sich den sogenannten Kamineffekt zunutze machen. Dabei strömt warme Luft aufgrund
ihrer geringeren Dichte hinauf und oben aus dem Windturm hinaus, kalte Luft hingegen
strömt von oben in den Turm hinein und kühlt die Innenräume.
14
Abbildung 8: Funktionsweise eines Windturms. Anmerkung: Ein Qanat ist ein horizontaler Brunnen
(Quelle: Williamborg 2009; http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/Wind-Tower-andQanat-Cooling-1_DE.jpg)
In tropischen Gebieten herrscht das ganze Jahr über heißes, feuchtes Klima – hier kühlt es
auch im Winter oder in der Nacht nicht stark ab. Deshalb ist es möglich und sinnvoll, offene
Bauweisen aus leichten Baustoffen zu verwenden, die durchgehend für eine gute
Durchlüftung sorgen und die Wärme nicht lange speichern. Beschattung ist hier ebenfalls
wichtig – durch Pflanzen oder große Dachüberstände.
Pfahlbauten ermöglichen beispielsweise eine ständige Belüftung von unten und bieten
außerdem, sofern sie nicht im Wasser errichtet wurden, einen überdachten Schattenbereich
unter dem Haus. Gleichzeitig schützen sie vor Ratten, Schlangen und anderen
Eindringlingen.
Abbildung 9: Pfahlbauten auf einer philippinischen Insel (Quelle:
http://www.flickr.com/photos/lonqueta/4252346802/in/photostream/)
15
7.1. Zum Üben...
Aufgaben zum Üben oder als Anregung für den Unterricht
Aufgabe 10: Welche Bauweisen haben sich im Mittelmeerraum bewährt?
Aufgabe 11: Welche Form der Wärmeübertragung machen sich Windtürme zunutze?
Aufgabe 12: Sind in gemäßigten Klimaten Wärmedämmung und Wärmespeicherung
notwendig?
Aufgabe 13: Wieso sind in den Tropen offene Bauweisen sinnvoll, bei uns jedoch nicht?
16
8. Quellen
Bisanz, Carsten; Mangold, Dirk; Feist, Wolfgang; Werner, Johannes (o. J.): Ein Vorschlag
zur Heizlastauslegung im Passivhaus. URL:
http://www.solites.de/download/literatur/Carsten%20Bisanz_Heizlast.pdf (26.10.2011).
Schnieders, Jürgen (2009): Passive Houses in South West Europe. Passivhaus Institut.
Schütze, T.; Willkomm, W. (2000): Klimagerechtes Bauen in Europa. Planungsinstrumente
für klimagerechte, energiesparende Gebäudekonzepte in verschiedenen europäischen
Klimazonen. FH Hamburg.
Muench Group: Energie – Grundlagen. URL: http://ecologicarchitecture.org/main/index.php?id=71 (21.12.2011).
17
9. Übersicht Aufgaben
Aufgabe 1: Wie werden Gebäude „gewärmt“, und wie entsteht thermische Behaglichkeit in
den Innenräumen? ......................................................................................................... 3
Aufgabe 2: Was ist Konduktion von Wärme? ......................................................................... 8
Aufgabe 3: Wie nennt man die Übertragung von Wärme durch Luftströme? ......................... 8
Aufgabe 4: Wie können solare Gewinne erhöht werden? ...................................................... 8
Aufgabe 5: Was sind interne Gewinne? ................................................................................. 8
Aufgabe 6: An welchen Stellen eines Gebäudes treten Transmissionswärmeverluste auf? ... 8
Aufgabe 7: Wie lassen sich Lüftungswärmeverluste verringern? ........................................... 8
Aufgabe 8: Berechnen Sie den jährlichen Heizwärmebedarf für ein Gebäude mit folgenden
Wärmeverlusten und gewinnen und dem Ausnutzungsgrad 0,95. QT = 95.099 kWh/a,
QV = 20.971 kWh/a, QI = 20.918 kWh/a, QS = 15.094 kWh/a ......................................... 8
Aufgabe 9: Welche Faktoren beeinflussen das Raumklima? ............................................... 10
Aufgabe 10: Welche Bauweisen haben sich im Mittelmeerraum bewährt? .......................... 16
Aufgabe 11: Welche Form der Wärmeübertragung machen sich Windtürme zunutze? ....... 16
Aufgabe 12: Sind in gemäßigten Klimaten Wärmedämmung und Wärmespeicherung
notwendig? ................................................................................................................... 16
Aufgabe 13: Wieso sind in den Tropen offene Bauweisen sinnvoll, bei uns jedoch nicht? ... 16
18
10. Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Eine (eher ungewöhnliche) Möglichkeit, Gebäude zu wärmen (Quelle: Stefan
Prokupek, GrAT) ............................................................................................................ 3
Abbildung 2: Wärmegewinne und Wärmeverluste bei Gebäuden (Quelle: Grafik nach
http://ecologic-architecture.org/main/index.php?id=46&L=1%3F3d206648; 21.12.2011) 4
Abbildung 3: Behaglichkeitsdiagramm (Quelle: eigene Grafik nach Inhalten von
http://ecologic-architecture.org/main/index.php?id=48; 21.12.2011) ............................... 9
Abbildung 4: Klimazonen der Erde (Quelle: Grafik nach LordToran 2007;
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Klimag%C3%BCrtel-der-erde.svg?uselang=de)
..................................................................................................................................... 11
Abbildung 5: Iglu (Quelle: http://images.cdn.fotopedia.com/flickr-112970054-original.jpg) ... 13
Abbildung 6: Steildach alpiner Berghütte (Quelle: http://de.fotopedia.com/items/flickr44589656) .................................................................................................................... 13
Abbildung 7: Griechische Architektur: Helle, kompakte Gebäude mit kleinen
Fensteröffnungen verhindern Überhitzung (Quelle: Josim;
http://www.flickr.com/photos/josim/30665499/sizes/z/in/photostream/) ......................... 14
Abbildung 8: Funktionsweise eines Windturms. Anmerkung: Ein Qanat ist ein horizontaler
Brunnen (Quelle: Williamborg 2009;
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/aa/Wind-Tower-and-Qanat-Cooling1_DE.jpg) ..................................................................................................................... 15
Abbildung 9: Pfahlbauten auf einer philippinischen Insel (Quelle:
http://www.flickr.com/photos/lonqueta/4252346802/in/photostream/) ........................... 15
11. Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Bauliche Maßnahmen in verschiedenen Klimazonen (Grafik: via-media.at; Quelle
der Inhalte: http://ecologic-architecture.org/main/index.php?id=100&L=0; 21.12.2011) 12
19
12. Impressum
Herausgeber und für den Inhalt verantwortlich:
GrAT – Gruppe Angepasste Technologie
Technische Universität Wien
Wiedner Hauptstraße 8-10
1040 Wien
Austria
T: ++43 1 58801-49523
F: ++43 1 58801-49533
E-Mail: contact(at)grat.at
http://www.grat.at
Projektleiterin und Ansprechperson:
Dr. Katharina Zwiauer
E-Mail: katharina.zwiauer(at)grat.at
AutorInnen und Fachdidaktisierung: Magdalena Burghardt MA, Dr. Robert Wimmer
Lektorat: Mag. Silvia Grillitsch
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