Fenster bringen Aussicht, Komfort, Belüftung und Energieeffizienz in ein Zuhause. Fenster bringen auch große solare Wärmegewinne und bringen das Kühlsystem auf Hochtouren, ganz zu schweigen von den schädlichen UV-Strahlen, die Möbel, Vorhänge und Teppiche verblassen. Unabhängig davon, ob ein Haus so entworfen wird, dass es zu Ihrem Traumstandort passt, oder Sie mit einem Bauherrn zusammenarbeiten, um die besten Optionen für ein Nachbarschaftshaus auszuwählen, können Sie durch eine sorgfältige Planung der Fensterplatzierung eine höhere Energieeffizienz und geringere Heiz- und Kühlkosten erzielen.
Der Schutz vor der Sonne macht viel Sinn. Nach Angaben des US-Energieministeriums gibt ein durchschnittlicher Haushalt über 40 Prozent seines gesamten jährlichen Energiebudgets für Heiz- und Kühlkosten aus. In Südflorida können die Verbraucher allein so viel für Kühlkosten ausgeben. Allein durch den Umstieg auf energieeffiziente Fenster und die Planung von Fensterplatzierung, Beschattung und Lüftung lassen sich diese Kosten im Durchschnitt um 15 Prozent senken.
In welche Richtung soll man sich wenden
In erster Linie müssen Hausbesitzer darauf achten, in welche Richtung ihr Haus weist. Der Sonneneinstrahlungswinkel im Sommer und die Dauer der direkten Sonneneinstrahlung sind an der Ost- und Westseite des Hauses extrem.
Der kalifornische Energieexperte Steve Easley erklärt, wie man die pralle Sonne vermeidet, während er versteht, dass niemand eine leere Wand ohne Fenster will. „Richten Sie Ihr Glas so aus, dass es nach Süden zeigt“, sagt Easley. „Die Sonne steht im Sommer höher, sodass sie weniger direkt auf das Glas trifft. Vermeiden Sie auch große Verglasungen an der Ost- und Westseite, wo die Sonne sie über längere Zeit in einem direkten Winkel aufheizt.“
Für ein Haus mit heißem Klima stehen der Kampf gegen die Sonne und die Kontrolle der Kühlkosten im Mittelpunkt der Design- und Energieberechnungen. In einigen Gebieten des Landes konzentrieren sich Entwurfsprüfungen und -genehmigungen auf die Fähigkeit eines Gebäudes, den solaren Wärmegewinn zu kontrollieren. Progressive Review Boards möchten wissen, wie sich solare Wärmegewinne auf die Kühllast auswirken oder wie viel Energie benötigt wird, um die Temperatur eines Hauses zu senken. Diese Boards erfordern Strategien zur Reduzierung des Wärmegewinns ohne übermäßigen Energieverbrauch. Die Kontrolle des Energieverbrauchs in heißen Klimazonen bedeutet die Kontrolle des Wärmegewinns.
„Als wir das Palm Springs EnergyWise House entworfen haben, haben wir zuerst die Aussicht entworfen“, sagt Dennis Cunningham, ein Bauunternehmer bei Palm Springs Modern Homes, „dann haben wir die Berechnungen durchgeführt, um zu sehen, ob wir es zum Laufen bringen können. Wir hatten bei diesem Projekt das Glück, dass die Ansichten Nord-Nordwest waren. Dadurch bekommen wir keine pralle Sonne.“
Vermeidung von Hitzestau
Die solare Wärmegewinnung ist der größte Energiefeind in Haushalten im ganzen Land. Es ist besser, Panoramafenster, Schiebetüren und hoch aufragende palladianische Fenster nach Norden und Süden zu platzieren, als den extremen Wärmegewinn zu erleiden, den Fenster mit Blick nach Osten und Westen mit sich bringen. Für ein Haus in einem nördlichen Klima hat dieser Ansatz einen sekundären Vorteil, da nach Süden ausgerichtete Fenster im Winter direkte, wärmende Strahlen anziehen. Egal wo sich ein Haus befindet, eine gute Fensterplanung konzentriert sich auf die Kontrolle des solaren Wärmegewinns in den Sommermonaten. Wenn die gleiche Steuerung in der Heizperiode zusätzliche Wärme bringen kann, betrachten Sie dies als Bonus.
Easley verwendet eine Einscheiben-Schiebeglastür als Beispiel dafür, wie sich die Auswahl und Platzierung von Glas auf die Kühllast und den Energieverbrauch eines Hauses auswirken kann. Direkte Sonne auf Glas erzeugt 250 Btu pro Quadratfuß Verglasung pro Stunde, dieselbe Maßeinheit, die verwendet wird, um die Leistung eines Ofens zu messen.
Für eine durchschnittliche 6-Fuß-mal 7-Fuß-Glasschiebetür macht das allein 10.000 Btu pro Stunde von der Tür aus. Es würde fast eine Tonne Klimaanlagenleistung erfordern, um diesen Wärmeanstieg zu kompensieren. Da ein durchschnittliches Haus drei Tonnen Klimaanlage pro Stunde verbraucht, würde der Slider ein Drittel dieser Kühlenergie pro Stunde verbrauchen. Solarwärmegewinn findet überall statt, betont Easley. „Selbst im Mittleren Westen können Sie immer noch Rechnungen für Klimaanlagen haben, die so viel kosten wie Ihre Heizkosten, also unterschätzen Sie niemals die Wirkung Ihres Glases“, sagt er.
Designlösungen
Ergreifen Sie Maßnahmen, um den solaren Wärmegewinn im Sommer zu reduzieren. Schaffen Sie zunächst nach Möglichkeit Schatten und sorgen Sie für Überhänge für Fenster, die im Sommer viel direktes Licht erhalten. „Hier draußen müssen wir die pralle Sonne des Westens meiden“, sagt Cunningham. „Die westliche Sonne hier ist eine so grelle, heiße, kerzenschmelzende Sonne, dass sie die Möbel im Inneren verbrennt, verblasst.“
Um dies zu kompensieren, standen Cunningham und der Architekt Dan Thornbury dem EnergyWise House im Norden gegenüber, dessen Seite nach Nordwesten abgewinkelt war, wodurch das Haus seinen eigenen Schatten auf die Ost-Südost-Seite des Hauses werfen konnte. Thornbury platzierte an der Westfassade einen Treppenturm, der mit einer Mischung aus unterschiedlich großen Fenstern gespickt ist, um ohne zusätzliches Glas und den damit verbundenen Wärmegewinn einen Teaser-Blick auf die Berge zu ermöglichen. Einige der kleinen Treppenturmfenster sind auch bedienbar und sorgen dafür, dass beim Öffnen der Taschentüren nach Osten eine belüftende Querbrise erzeugt wird.
Intelligente Fenster
Eine andere Möglichkeit, den solaren Wärmegewinn von Fenstern zu reduzieren, besteht darin, hocheffiziente beschichtete Fenster zu installieren, die die Wärmeübertragung im Winter und Sommer blockieren sollen. Wenn Sie sich für eine doppelt verglaste, e-beschichtete Glaseinheit entscheiden, können Sie Hunderte von Dollar bei den jährlichen Stromrechnungen sparen. Der Wechsel zu einem spektralselektiven Low-E-Glas in einer doppelverglasten Isolierglaseinheit (IGU) bringt die größten Einsparungen und Effizienz von allen. Diese Fenster haben eine mikrodünne Metallschicht, die die Wärme zurück zur Quelle reflektiert. Spektralselektive Beschichtungen lenken die Strahlen ab, die Wärmestau und UV-Abbau verursachen, während sichtbares Licht durchdringt.
„Normales Glas lässt durchschnittlich 90 Prozent der Sonnenwärme durch. Ein Standard-Low-E-Glas lässt etwa 70 Prozent durch. Ein spektral beschichtetes Glas lässt nur 40 Prozent der Sonnenwärme durch“, sagt Easley.
Den Wärmegewinn im Sommer zu blockieren, ist eine kluge Strategie. Easley ermutigt zum Bau von Auslegern über West- und Ostfassaden, um die Fenster darunter zu beschatten. Pflanzen Sie Schattenbäume, fügen Sie Überhänge oder Markisen hinzu und verwenden Sie das Label des National Fenestrations Rating Council. Die NFRC-Labels geben an, wie viel Licht ein bestimmtes Fenster einlässt (VLT), wie viel Wärmeverlust es wahrscheinlich verursachen wird (U-Faktor) und wie viel solarer Wärmegewinn es zulässt (SHGC). Das Energy Star-Label passt Fenster zusätzlich an ihr Klima an.