2. Einflussgrößen auf die solare Fremdwärme

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1 Kennwerte Solarstrahlung 1. Kurzinfo Die Solarstrahlung durch transparente Flächen eines Gebäudes führt zu einer passiven Nutzung der resultierenden Fremdwärme direkt im beheizten Bereich. Passive Solarwärme ersetzt direkt Heizwärme. Die im Verlaufe einer Heizperiode anfallende Fremdwärme kann nicht voll zur Deckung der Wärmeverluste beitragen, weil sie ungeregelt auch dann auftritt, wenn keine Heizwärme benötigt wird. Den Teil des Fremdwärmeanfalles, der tatsächlich zu Heizzwecken benutzt wird, nennt man den nutzbaren solaren Fremdwärmegewinn. (Fremdwärmenutzung siehe Innenlasten) Trifft die Solarenergie auf einen Solarkollektor auf, kann ein Teil indirekt über die Anlagentechnik nutzbar gemacht werden. Die Solaranlage wird als Erzeuger betrachtet ( siehe Erzeuger) 2. Einflussgrößen auf die solare Fremdwärme Passive solare Fremdwärme Q S ist die Folge von Sonneneinstrahlung durch die Gebäudehülle. In einer vereinfachten Bilanz werden nur die transparenten Flächen berücksichtigt. Die passive solare Fremdwärme hat einen ausgeprägten Tages- und Jahresgang (Sonnenstandwanderung). Dies kann insbesondere in den Übergangsjahreszeiten zu einer starken Überversorgung des Gebäudes mit Wärme führen. Der solare Fremdwärmeanfall wird durch die Größe, Ausrichtung und den Energiedurchlassgrad der transparenten Flächen ( siehe Fenster) sowie von Einflüssen der Verschattung und Verschmutzung bestimmt. Unter der Globalstrahlung wird die Energiemenge verstanden, die unter einem bestimmten Höhenwinkel, in einer bestimmten Himmelsrichtung und einer bestimmten Zeit auf eine Fläche auftrifft. Werte sind beispielsweise je Monat oder in der Heizzeit tabelliert. Die Angabe der Globalstrahlung als Jahreswert verlangt auch immer die Angabe der zugehörigen Heizgrenze. In der Literatur sind Werte für 10 C, 12 C o- der 15 C Heizgrenze zu finden. Fensterflächenanteil Gebäudekompaktheit Ausrichtung der Fenster Globale Einstrahlung je nach Länge der Bilanzzeit solarer Fremdwärmeanfall Energiedurchlassgrad der Fenster je nach Typ und Alter Verschattung, Verschmutzung und Rahmenanteil der Fenster Solarstrahlung Seite 1

2 3. Jahreswerte Globalstrahlung Globalstrahlung G, in [kwh/(m²a)] Heizgrenztemperatur ϑ HG, in [ C] Länge der Heizzeit t HP, in [d/a] Mittelwert G m für N, S, O, W Ost Süd West Nord Dach (Neigung >30 ) Globalstrahlung je nach Heizgrenztemperatur für einen mittleren Standort in Deutschland Zwischenwerte für andere Himmelsrichtungen können interpoliert werden. Quelle: Jagnow/Horschler/Wolff EnEV Buch 2002 Jährliche Solarstrahlung auf eine waagerechte Fläche Quelle: Deutscher Wetterdienst, Grafik: Wagner Solarstrahlung Seite 2

3 Quelle: IWU Standardklima Deutschland Heizperiode mit Heizgrenztemperatur** Jahr* Winterhalbjahr* Okt-Mrz Heizgrenztemperatur 10 C 12 C 15 C 18,3 C 9,3 C Länge der Heizperiode 197 d/a 238 d/a 298 d/a 365 d/a 182 d/a mittl. Außentemp. in der Heizperiode 3,6 C 4,9 C 6,8 C 9,0 C 3,1 C Horizontal Süd Südost/Südwest Ost/West Nordost/Nordwest Nord S Neigung SO/SW Neigung Globalstrahlung in der Heizperiode in kwh/(m²a) O/W Neigung NO/NW Neigung N Neigung *) ermittelt aus den Monatswerten der DIN V **) ermittelt mittels linearer Interpolation zwischen Werten für das Winterhalbjahr und das gesamte Jahr Quelle: IWU Solarstrahlung Seite 3

4 ϑ HG t HP ϑ e Globalstrahlung in der Heizperiode [kwh/(m²a)] 90 geneigt 45 geneigt [ C] [d/a] [ C] H S SO/SW O/W NO/NW N S SO/SW O/W NO/NW N Standardklima Deutschland 15, , Standardklima Deutschland , , , Jahr 18, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 9, , Norderney (Region 1) , , , Jahr 16, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 9, , Hamburg (Region 2) , , , Jahr 16, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 8, , Arkona (Region 3) , , , Jahr 16, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 7, , Potsdam (Region 4) , , , Jahr 17, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 8, , Braunschweig (Region 5) , , , Jahr 17, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 8, , Harzgerode (Region 6) , , , Jahr 15, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 6, , Essen (Region 7) , , , Jahr 17, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 9, , Quelle: IWU Solarstrahlung Seite 4

5 ϑ HG t HP ϑ e Globalstrahlung in der Heizperiode [kwh/(m²a)] 90 geneigt 45 geneigt [ C] [d/a] [ C] H S SO/SW O/W NO/NW N S SO/SW O/W NO/NW N Geisenheim (Region 8) , , , Jahr 18, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 9, , Chemnitz (Region 9) , , , Jahr 16, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 8, , Hof (Region 10) , , , Jahr 15, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 6, , Würzburg (Region 11) , , , Jahr 18, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 9, , Mannheim (Region 12) , , , Jahr 19, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 10, , Freiburg (Region 13) , , , Jahr 19, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 11, , Weihenstephan (Region 14) , , , Jahr 16, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 7, , Garmisch-Patenkirchen (Region 15) , , , Jahr 15, , Winterhalbjahr Okt-Mrz 6, , Monatswerte Globalstrahlung Quelle: IWU Jahresgang der mittleren täglichen Bestrahlung (Neigungswinkel 0 horizontale Ausrichtung). Quelle: Lendt Solarstrahlung Seite 5

6 Quelle: Versorgungstechnik Formelsammlung, Westermann Verlag 5 4 kwh/tag Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Säule (3D) 1 Quelle: Buderus Solarstrahlung Seite 6

7 Arkona, Borkum, Bremerhaven, Cuxhaven, Emden, Greifswald, Husum, Kiel, List auf Sylt, Lübeck, Norderney, Putbus, Schleswig, St. Peter, Wetterdaten, TRY 1 Teterow, Travemünde, Ückermünde, Warnemünde Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Aachen, Angermünde, Boizenburg, Boltenhagen, Bonn-Friesdorf, Braunschweig, Cottbus, Elsdorf, Frankfurt/Oder, Gardelegen, Goldberg, Grünow, Gütersloh, Hannover, Hüll, Kleve, Lindenberg, Lingen, Magdeburg, Marnitz, Müncheberg,Münster, Neuglobsow, Neumünster, Neuruppin, Neustrelitz, Oldenburg, Salzwedel, Schwerin, Waren, Weisen b. Wittenberge, Wittenberg, Zehdenick Wetterdaten, TRY 2 Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Solarstrahlung Seite 7

8 Berlin-Dahlem, Berlin-Ostkreuz, Berlin-Tempelhof, Bremen-Flughafen, Dortmund, Duisburg, Düsseldorf, Essen, Hamburg-Fuhlsbüttel, Hamburg- Wetterdaten, TRY 3 Wandsbeck, Köln, Potsdam, Wuppertal Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Artem, Bergzabern, Bernkastel, Chemnitz, Dillenburg, Doberlug-Kirchhain, Dresden-Wahnsdorf, Ems, Bad, Erfurt-Bind., Gelnhausen, Gera- Leumnitz, Gießen, Görlitz, Göttingen, Halle, Hameln, Herchenhain, Herford, Hersfeld, Bad, Iserlohn, Jena, Kassel, Leipzig, Lüdenscheid, Neuwied-Oberbieber, Pirmasens, Saarbrücken- Ensheim, Saarbrücken-St.Amual, Salzuflen,Bad, Torgau, Trier, Wahnsdorf, Weilburg, Wertheim, Wetterdaten, TRY 4 Witzenhausen Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Solarstrahlung Seite 8

9 Bamberg, Bayreuth, Buchen, Burghaslach, Coburg, Erlangen, Kissingen,Bad, Nürnberg, Öhringen, Rothenburg, Sonneberg-Neufang, Stuttgart, Wetterdaten, TRY 5 Tübingen, Würzburg Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Alzey, Bensheim-Auerbach, Darmstadt, Frankfurt- Flugh., Geisenheim, Heidelberg, Karlsruhe, Kreuznach,Bad, Mannheim, Nauheim,Bad, Neustadt, Wetterdaten, TRY 6 Wiesbaden, Worms. Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Solarstrahlung Seite 9

10 Baden-Baden, Badenweiler, Freiburg, Herrenalb,Bad, Wetterdaten, TRY 7 Pforzheim. Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Augsburg, Aulendorf, Mühldorf, München, Nördlingen, Oberaudorf, Passau, Pommelsbrunn, Regensburg, Wetterdaten, TRY 8 Rosenheim, Trostberg, Ulm Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Solarstrahlung Seite 10

11 Berchtesgaden, Garm.-Partenk., Isny, Kohlgrub,Bad, Mittelberg, Mittenwald, Oberstdorf, St. Wetterdaten, TRY 9 Blasien, Trochtelfingen, Wildbad-Sommerberg Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Donaueschingen, Freudenstadt, Gschwend, Heidenheim, Wetterdaten, TRY 10 Kirchheim/Teck, Münsingen, Villingen Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Solarstrahlung Seite 11

12 Birkenfeld, Blankenrath, Braunlage, Brilon, Brocken, Clausthal, Fichtelberg, Gilserberg, Großer Inselberg, Hilgenroth, Hof, Kaltennordheim, Nürburg, Plauen, Weiden, Weihenstephan, Wernigerode Wetterdaten, TRY 11 Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Wetterdaten, TRY 12 Friedrichshafen, Ravensburg Jan Feb März April Mai Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dez Quelle: Bilanzsoftware Uni Karlsruhe Solarstrahlung Seite 12

13 5. Weitere Wetterdaten Strahlungsintensität bei verschiedenen Wetterverhältnissen Quelle: IWU, BMBau Anzahl heiterer, bewölkter und trüber Tage (Mittel aus 5-jähriger Wetterbeobachtung) Quelle: IWU, BMBau Solarstrahlung Seite 13

14 Mittlere monatliche Zahl der Sonnenscheinstunden Quelle: IWU, BMBau Solarstrahlung Seite 14