Das A/V-Verhältnis bezeichnet in der Geometrie den Quotienten aus Oberfläche und Volumen eines geometrischen Körpers. In der Architektur bedeutet sie das Verhältnis von Hüllfläche und beheiztem Volumen. Damit ist das A/V-Verhältnis eine wichtige Größe für die Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden.
Körper treten über ihre Oberfläche in Kontakt mit der Umwelt. Der Wärmeaustausch erfolgt immer über die Oberflächen. Daher ist die Form von Körpern aus thermodynamischer Sicht in der Natur ebenso von Bedeutung, wie in der Technik und der Architektur. Eine große Oberfläche steht für intensiven Energieaustausch: Praktisch angewendet zum Beispiel bei Wärmetauschern.
Umgekehrt besitzen kompakte Formen eine höhere Fähigkeit, Wärmeenergie zu speichern. Die Beachtung des A/V-Verhältnisses ist ein Grundprinzip für effizientes und nachhaltiges Bauen.
Was sagt das A/V-Verhältnis von Gebäuden aus?
Je kleiner das A/V-Verhältnis, desto weniger Wärme kann über die äußere Oberfläche verloren gehen. Die Gebäudeform definiert daher den Gebäudeenergiebedarf pro Kubikmeter zum großen Teil mit. Ein Objekt mit geringem A/V-Verhältnis ist besser in der Lage, Energie zu speichern und erzeugt geringere Transmissionswärmeverluste. Ein vorrangiges Ziel beim nachhaltigen Bauen besteht darin, Wärmeverluste zu minimieren. So müssen die Nutzer weniger heizen, erzeugen weniger Verbrauch und entsprechend eine geringere Umweltbelastung. Ein Gebäude mit niedrigem A/V-Verhältnis ist entsprechend energetisch vorteilhaft und auch finanziell sparsamer.
Nachhaltiges Bauen mit günstigen Gebäudeformen
Aus der Perspektive des A/V-Verhältnisses ist die ideale Form eine Kugel. Unter den geometrischen Formen hat eine Kugel das geringste A/V-Verhältnis. Unter den für Gebäude bedeutenden Grundformen bringt der Würfel das beste A/V-Verhältnis mit.
Weiterhin ist es aus Sicht der Energieeffizienz sinnvoll, möglichst voluminös zu bauen. Das Volumen von Körpern steigt im Verhältnis schneller, als ihre Oberfläche. Der Effekt ist offensichtlich bei einem Würfel mit Kantenlänge a: Die Fläche beträgt 6a² im Verhältnis zum Volumen, das mit a³ deutlich schneller steigt. Entsprechend sind große Gebäude aus energetischer Sicht vorteilhafter.
Schließlich sollten Gebäude aus Gründen der Energieeffizienz so wenig wie möglich gegliedert sein. Möglichst simple Formen mit geringen Abweichungen von der geometrischen Grundform besitzen das vorteilhaftere A/V-Verhältnis.
Konkurrierend sind allerdings praktische und psychologische Aspekte zu berücksichtigen. Vor allem Wohngebäude sollen auch abwechslungsreich und optisch attraktiv sein. Sie benötigen außerdem eine natürliche Tageslichtbeleuchtung. In der Aufgabe, diese Aspekte zu kombinieren, besteht die planerische Herausforderung.
Wie lässt sich das A/V-Verhältnis berechnen?
Das A/V-Verhältnis lässt sich mit relativ wenig Aufwand berechnen. Zunächst teilen Sie für die Berechnung die Form des Gebäudes in geometrische Körper mit exakten Maßen. Dach, Erker und Anbauten sind dabei extra zu berücksichtigen. So erhalten Sie exakte Angaben zum beheizten Volumen und den freiliegenden Außenflächen. Typische Beispielwerte: Einfamilienhäuser 0,7 bis über 1 Doppelhäuser 0,6 bis 0,9 Mehrfamilienhäuser bis zu 0,3 kompakte Hochhäuser teilweise unter 0,25 Damit verursachen große Etagenhochhäuser im Durchschnitt nur ein Viertel der Transmissionswärmeverluste pro Raumeinheit, die im Einfamilienhaus anfallen.