Am 11. Juni hat die Deutsche Allianz Klimawandel und Gesundheit (www.klimawandel-gesundheit.de) den Hitzeaktionstag veranstaltet, um Bevölkerung und Politik für die Gefahren zu sensibilisieren, die der menschengemachte Klimawandel mit sich bringt. „Hitze ist das größte durch die Klimakrise bedingte Gesundheitsrisiko in Deutschland. Hitzewellen werden in Zukunft häufiger, intensiver und halten länger an“, schreibt die Allianz. Die Klimawissenschaft prognostiziert tatsächlich eine weiter steigende Zahl heißer Tage mit Temperaturen von über 30 Grad (Abb. 1). Das Robert-Koch-Institut erkennt einen klaren Zusammenhang zwischen extrem hohen Temperaturen und erhöhten Sterberaten. Zuletzt ist dies 2018 und 2019 erschreckend deutlich geworden, als man 8.500 beziehungsweise 7.000 hitzebedingte Sterbefälle verzeichnete [1].
Nachweis der Mindestanforderungen
Der Bund Deutscher Baumeister, Architekten und Ingenieure sieht weder unsere Infrastruktur noch unsere Gebäude ausreichend auf die Klimakrise vorbereitet [2]. Wenig verwunderlich: Baulicher Hitzeschutz beziehungsweise sommerlicher Wärmeschutz wurde erst 2007 ordnungsrechtlich in der damaligen Energieeinsaprverordnung verankert [3]. Im noch geltenden Gebäudeenergiegesetz wird er in § 14 mit Verweis auf die DIN 4108-2:2013-03 angesprochen. Im Gebäudemodernisierungsgesetz wird auf die nunmehr neue Ausgabe der DIN 4108-2 verwiesen.
Sie fordert wie die Vorversion den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes und stellt dazu zwei Verfahren zur Auswahl: ein einfaches Rechenverfahren und die softwaregestützte Simulation. Zum ersteren, dem Sonneneintrags-Kennwertverfahren, bemerkten die Fachbuchautoren Kai Schild und Wolfgang M. Willems 2022, dass es in erster Linie ein Nachweisinstrument im Sinne der öffentlich-rechtlichen Mindestanforderungen sei. Zur Erfüllung privatrechtlicher Anforderungen an die Nutzbarkeit des Gebäudes könnten weitere Nachweise notwendig werden.
Sprich: Der Nachweis nach diesem Verfahren garantiert nicht, dass privatrechtliche Ansprüche an eine thermisch behagliche Wohn- oder Arbeitsumgebung auch wirklich erfüllt werden. „Die gängige Rechtsprechung hinsichtlich zumutbarer Innentemperaturen im Sommer sieht beispielsweise vor, dass in Arbeitsräumen eine Temperatur von 26 °C lediglich an 10 % der Nutzungsstunden überschritten werden darf. Ein genauerer Nachweis hierfür ist durch thermische Simulationsrechnungen möglich.“ [4] Mit der neuen Version der DIN 4108-2 vom Mai dieses Jahres hat sich die Situation nicht grundsätzlich verändert. Dennoch ist das Sonneneintrags-Kennwertverfahren eine praktikable Methode zur ersten Bewertung und auch Korrektur des baulichen Hitzeschutzes.
Der Nachweis muss öffentlich-rechtlich für jeden Neubau geführt werden, für Bestandsgebäude, wenn sie um mehr als 50 Quadratmeter erweitert werden. Außerdem dann, wenn eine bauliche Maßnahme nach der Bundesförderung für efiziente Gebäude gefördert wird, so etwa vor einer Einzelmaßnahme zum Ersatz oder erstmaligen Einbau eines Sonnenschutzes. Er muss allerdings nicht für das gesamte Gebäude erfolgen, sondern lediglich für den Aufenthaltsraum beziehungsweise den Teil davon, der als kritisch zu bewerten ist. Und die Aufenthaltsräume, die als kritisch zu bewerten sind, in denen die Gefahr der Überhitzung am größten ist. Als Aufenthaltsraum definiert die Norm in Abschnitt 3.1.1. einen Raum, „der nicht nur zum vorübergehenden Aufenthalt von Menschen bestimmt oder geeignet ist“.
Das Sonneneintrags-Kennwertverfahren kurz erklärt
Beim Sonneneintrags-Kennwertverfahren wird auf Basis der Tabelle 8 der DIN 4108-2 zuerst der zulässige Höchsteintrag Szul ermittelt. Anschließend wird anhand der Planungsdaten des kritischen Raums der vorhandene Sonneneintrag Svorh errechnet, der Szul nicht überschreiten darf. Szul ist die Summe der Teilkennwerte S1 bis S6, die für die Faktoren stehen, die wesentlich den thermischen Komfort im Sommer bestimmen:
- S1 = Art der Nutzung (Wohn-/Nichtwohngebäude) in Kombination mit der Möglichkeit der Nachtlüftung (ohne, erhöhte, hohe), der Bauart (leicht, mittel, schwer), dem Standort (sommerheiße, gemäßigte, sommerkühle Sommerklimaregion)
- S2 = grundflächenbezogener Fensterflächenanteil
- (fW,G = AW/AG)
- S3 = Sonnenschutzverglasung
- S4 = Anteil geneigter Fenster fneig
- S5 = Anteil nordorientierter und dauerhaft verschatteter Fenster
- S6 = Möglichkeit einer passiven Kühlung (zum Beispiel durch eine Wärmepumpe, ohne Einsatz des Kühlkreises), in Abhängigkeit von der Bauart
Beispiel: In einem Gebäude schwerer Bauart (Beton, Kalksandstein, Vollziegel, … ) wird die tagsüber eingedrungene Wärme zunächst von der Bausubstanz aufgenommen, ohne dass sich die Raumtemperatur übermäßig erhöht. Besteht zusätzlich die Möglichkeit intensiver Nachtlüftung, kann nachts die Wärme wieder abgegeben und nach draußen befördert, die Bausubstanz „entspeichert“ werden. Befindet sich das Gebäude noch dazu in der sommerkühlen Region A, so wird für S1 der höchstmögliche Wert 0,181 angesetzt. Sind auch die anderen Faktoren günstig, ist das Ergebnis ein hoher zulässiger Sonneneintrag.
Der gemäß Planungsdaten oder im Bestand vorhandene Sonneneintrag Svorh errechnet sich aus der Summe der Fensterflächen AW, multipliziert mit dem Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasungen inklusive der Sonnenschutzeinrichtungen gtotal, dazu einem Abminderungsfaktor FS für Verschattungen durch die Umgebungsbebauung und die Topographie (gegebenenfalls inklusive Baumbestand – siehe DIN/TS 18599-2, Tabelle A2). Das alles schließlich dividiert durch die Nettoraumfläche AG nach DIN 277:
Svorh = [∑j (Aw, j × gtotal, j × FS)] / AG
Ist Svorh größer als Szul, muss nachgebessert werden, zum Beispiel, indem eine wirksamere Sonnenschutzvorrichtung mit einem kleineren und damit besseren Abminderungsfaktor FC gewählt wird. In der Folge ergibt sich aus dem Gesamtenergiedurchlassgrad g der Verglasung (nach DIN EN 410 oder DIN 4108-4), multipliziert mit dem neuen Abminderungsfaktor FC, ein kleinerer Wert für gtotal.
Allerdings verwendet die neue DIN 4108-2 die Sommerklimaregionen aus der vorherigen Version von 2013. In der veralteten Karte zählen in der Hauptsache lediglich die Flussniederungen von Rhein, Main, Neckar und Mosel zur „sommerheißen“ Region C, Küsten und Mittelgebirgslagen zur „sommerkühlen“ Region A und der Rest zur „gemäßigten“ Region B. In Region A gelten in Innenräumen 25 Grad als tolerabel, 26 Grad in Region B, 27 Grad in Region C. Ausgehend jedoch von den Klimaprognosen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) für das Referenzjahr 2045 dürfte dann über die Hälfte Deutschlands „sommerheiß“ sein.
Aufwendiger, aber aussagekräftiger: die Simulation
Die thermische Gebäudesimulation per Software ist aufwendiger, liefert aber realitätsnähere Ergebnisse und ist zum Beispiel obligatorisch, wenn ein Nachhaltigkeitszertifikat angestrebt wird, etwa das Qualitätssiegel Nachhaltiger Wohnungsbau oder das Nachhaltigkeitsgütesiegel des Bau-Instituts für Ressourceneffizientes und Nachhaltiges Bauen. Sie erlaubt zudem das Durchspielen mehrerer Optionen, auf der Suche nach der jeweils wirtschaftlichsten oder zukunftssichersten.
Hierbei müssen die über das Jahr zusammenkommenden Übertemperaturgradstunden ermittelt werden. Diese ergeben sich aus der Anzahl der Stunden, in denen die für die jeweilige Klimaregion als noch zumutbar festgelegte Temperaturmarke – 25, 26 oder 27 Grad – überschritten wird, wobei jeweils für jede Stunde zusätzlich die Höhe der Überschreitung in Grad Kelvin erfasst wird. So summieren sich für einen Tag, an dem die Marke in insgesamt fünf Stunden um ein, zwei, vier, fünf und wieder zwei Grad überschritten wurde, 14 Übergradtemperaturstunden oder 14 Kh/a.
Der Nachweis gilt als für Wohngebäude erbracht, wenn die Zahl kleiner oder gleich 1.200 Kh/a ergibt, für Nichtwohngebäude, wenn sie kleiner oder gleich 500 Kh/a ist. Die strengere Bewertung von Nichtwohngebäuden erklärt sich aus der geringeren Nutzungsdauer. Ausgegangen wird von elf anstatt von 24 Stunden am Tag, und das nur montags bis freitags von 7 bis 18 Uhr.
Relativ verlässliche, belastbare Voraussagen erzielt man, wenn man die auf Basis von Klimaprognosen des DWD erstellten Wetterdatensätze für das Testreferenzjahr 2045 (TRY 2045) zugrundelegt [5]. Man erhält sie für eine ortsgenaue Analyse für jede Stunde des Jahres und für jeden Gitterpunkt in einem 1 × 1 Kilometer-Raster. Auf diese Art kann man die „Performance“ des Gebäudes auch unter den ungemütlichen Bedingungen einer nicht mehr so weit entfernten Zukunft darstellen.
Sonnenschutz und Speichermasse
Die klassische Methode zur Verringerung der Hitzebelastung, ohne gleich auf stromintensive Klimatisierung zurückgreifen zu müssen, stellt der außen liegende Sonnenschutz in Form von Raffstores, Rollläden oder Senkrechtmarkisen dar. Gerade in Nichtwohngebäuden jedoch, wie beispielsweise in Bürogebäuden, müssen dabei Blend-, Hitze- und Sonnenschutz unter einen Hut gebracht werden, und zwar laut den Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.4 „Beleuchtung und Sichtverbindung“ und ASR A3.5 „Raumtemperatur“.
Ein Problem kann sich im Fall von Baudenkmälern ergeben, in denen der Denkmalschutz keine Außenverschattung zulässt. Die Lösung kann beispielsweise in einer Sonnenschutzverglasung bestehen. Gemäß KfW ist in solchen Fällen das Abweichen von den Vorgaben zum sommerlichen Wärmeschutz nicht förderschädlich [6].
Bestehende Gebäude in leichter Bauweise wie Holzbauten kann man nachträglich mit Speichermasse versehen, zum Beispiel mit Lehmbaustoffen wie Putzen oder Lehmbauplatten. Dank ihrer hohen Rohdichte können sie die Temperaturspitzen kappen [7]. Kontraproduktiv sind dagegen abgehängte Decken und Innendämmungen, weil sie die Wärmeaufnahme der Bauteile darüber oder dahinter blockieren.
Ob Beton, Kalksandstein oder Lehm – die von den Speichermassen aufgenommene Wärme muss dann natürlich nachts wieder abgeführt werden, was nur durch planvolle Nachtlüftung erfolgen kann. Neben zu öffnenden Fenstern können hierzu auch Lüftungsanlagen mit entsprechend ausgelegten Volumenströmen dienen. Als besonders wirkungsvoll darf die geschossübergreifende Nachtlüftung gelten. Gerade bei massereichen alten Gebäuden muss regelmäßig die tagsüber eingestrahlte Wärme in den Nachtstunden entsorgt wird.
Effektive Lüftung in tropischen Nächten?
Bewährt hat sich darüber hinaus das Motto „Wärmespeicher nach innen, Wärmedämmung nach außen“. Eine Außendämmung bremst im Sommer die Wärme auf ihrem Weg in das Gebäudeinnere – besonders wichtig unter dem Dach. Eine wind- und luftdichte Hülle verhindert dazu das Eindringen warmer Luft am Tag. Ein minimierter Wärmeeintrag dürfte in den kommenden Jahren auch deswegen an Bedeutung gewinnen, weil mit zunehmender Anzahl der tropischen Nächte mit Temperatüren über 20 Grad das Kühlpotenzial der Nachtlüftung zurückgehen könnte [8].
So ist nicht auszuschließen, das in Zukunft vermehrt die aktive Kühlung zum Einsatz kommen muss – ökologisch ohnehin vertretbar dort, wo der Strom direkt aus der Photovoltaik vom Dach kommt. Letztlich aber gilt ein Prinzip, das auf den langjähriger Direktor des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik, Karl Gertis, zurückgeht: Erst klimagerecht entwerfen, dann entwurfsgerecht klimatisieren.
Aufgabe der Energieeffizienzexpert:innen wird es daher sein, den Ratsuchenden klar zu machen, dass sie mit einem „bestandenen“ Sonneneintrags-Kennwertverfahren nach DIN noch nicht automatisch auf der sicheren Seite sind. Stattdessen müssen sie ihren Kund:innen offen sagen, was sie vom Klima zu erwarten haben, was sie von einem klimaresilienten Gebäude erwarten dürfen und wie sie eines bekommen.
Der Autor dankt Stefan Horschler für seine wertvollen Hinweise zum Thema. Er ist Architekt, Gutachter und Leiter des Büros für Bau-
physik (BFB) in Hannover (https://bfb-horschler.de).
Quellen
[1] Robert Koch-Institut: Hitzebedingte Mortalität in Deutschland 2023 und 2024. https://t1p.de/GEB260642
[2] BDB legt Resilienz-Bauplan für Deutschland vor. https://t1p.de/GEB260643
[3] Schild, Kai, u. Wolfgang M. Willems: Wärmeschutz, 2022, S. 225
[4] Spitzner, Martin, Sommerlicher Wärmeschutz, in: Kalksandstein Planungshandbuch, 2025, S. 373. https://t1p.de/GEB260648
[5] DWD: Testreferenzjahre. https://t1p.de/GEB260644
[6] KfW: BEG, Liste der technischen FAQ, Effizienzhäuser/Effizienzgebäude/Klimafreundlicher Neubau. https://t1p.de/GEB260645
[7] Volhard, Franz: Holzbau sucht Masse – Mit Lehmbaustoffen die Qualität des Holzbaus verbessern, in: Lehm 2020-1. https://t1p.de/GEB260646
[8] Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser: Protokollband Nr. 57, Gebäudekonzepte für heiße Sommer - Schwerpunkt Nichtwohngebäude, S. 50 f. https://t1p.de/GEB260647
