Unsere Dienstleistungen für Sie im Bereich
Ing.- Büro für Energie & Bau
Verwendete Software:
Therm 5.2
- Programm zur Berechnung zweidimensionaler Wärmeströme
des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)
Berkeley,CA – USA;
sowie PSI7.3.xls
- Auswertungssoftware für die Wärmebrückenberechnung -
Hinweise zum "Gleichwertigkeitsnachweis":
--> Folgende Verfahren stehen zur Verfügung
(DIN 4108, Beiblatt 2, Nr. 3.5):
• Gleichwertigkeit über das konstruktive Grundprinzip
• Gleichwertigkeit über den Wärmedurchlasswiderstand R
der jeweiligen Schichten
• Gleichwertigkeit mittels Referenzwert einer
Wärmebrückenberechnung
• Gleichwertigkeit mittels Referenzwert aus Veröffentlichungen
Hinweise zu „Wärmebrücken“
1.1 Warum Wärmebrücken vermeiden ?
-> Wärmebrücken haben negative Auswirkungen auf das Gebäude und seine Bewohner. Folgende Aspekte sind bei Bauvorhaben zu beachten und durch geeignete Maßnahmen zu vermeiden:
An Wärmebrücken ist ein verstärkter Wärmeabfluss festzustellen, der zu höherem Heizenergieverbrauch führt. Bei nachträglich hochwertig gedämmten Bestandsgebäuden können über Wärmebrücken im ungünstigsten Fall zusätzliche Wärmeverluste von weit über 30 Prozent des Energiebedarfs entstehen.
Durch Wärmebrücken entstehen im Winter auf Grund des erhöhten Wärmeabflusses auf der Innenseite der Bauteile sehr niedrige Oberflächentemperaturen. Kalte Oberflächen werden aufgrund der geringeren Strahlungswärme als unbehaglich empfunden. Dies nimmt der Bewohner als störend wahr. Um diesem Umstand entgegenzuwirken, wird die Heizung höher gestellt, damit die Raumluft wärmer wird. Auf diese Weise steigt der Heizenergieverbrauch zusätzlich. Für eine thermische Behaglichkeit sollten Oberflächentemperaturen von Außenbauteilen um nicht mehr als 3° C gegenüber der Raumluft absinken und 10° C keinesfalls unterschreiten.
Im Bereich einer Wärmebrücke kann es auf Grund von niedrigen Innenoberflächentemperaturen zu Tauwasserausfall kommen. Sobald warme, feuchte Luft auf eine kalte Oberfläche trifft und dort unter den so genannten Taupunkt abgekühlt wird, bildet sich Tauwasser. Die gleichen Erfahrungen macht jeder Brillenträger, der im Winter einen warmen Raum betritt und anschließend beschlagene Brillengläser hat. An den feuchten Bauteilflächen sammelt sich Staub an, der in Verbindung mit Tapetenkleister und -farbe einen idealen Nährboden für zum Teil gesundheitsschädliche Schimmelpilze bildet. Besonders in Küchen und Bädern ist die Gefahr von Schimmelbildung groß, da in diesen Räumen nutzungsbedingt eine viel höhere Luftfeuchtigkeit vorherrscht als in anderen Wohnräumen. Eine relative Luftfeuchtigkeit zwischen 30 und 60 Prozent gilt aus wohnhygienischer Sicht als idealer Bereich, der nicht unter- bzw. überschritten werden sollte.
Neben der Schimmelbildung kann ein Tauwasserausfall im Bereich von Wärmebrücken zu einer dauerhaften Durchfeuchtung eines Bauteils und zu einem Bauschaden führen. Mürbes Mauerwerk oder verfaultes Holz sind oftmals die Folge, so dass die Tragfähigkeit oder Standsicherheit unter Umständen nicht mehr gewährleistet ist. Zusätzlich stellt sich bei durchfeuchteten Bauteilen eine höhere Wärmeleitfähigkeit ein, womit der Wärmebrückeneffekt verstärkt wird und dadurch die innere Oberfläche noch weiter abkühlt. Durch konstruktive Maßnahmen ist es möglich, viele Wärmebrücken hinsichtlich ihrer Wirkung zu minimieren oder soweit zu optimieren, dass keine Mängel, Bauschäden oder gesundheitliche Beeinträchtigungen zu erwarten sind.
1.2 Definition
Als Wärmebrücken bezeichnet man Bereiche in der thermischen Gebäudehülle, bei denen aufgrund von Materialwechsel in der Bauteilebene, der Bauteilgeometrie, konstruktiven Zwängen oder Fugen und Undichtigkeiten während der Heizperiode gegenüber dem ungestörten Bauteil erhöhte bzw. zusätzliche Wärmeabflüsse auftreten, so dass auf der inneren Seite von Außenbauteilen die Oberflächentemperatur örtlich begrenzt stark absinkt.
Auf Grund der Zweifachwirkung von Wärmebrücken (erhöhter Wärmeabfluss und Temperaturabsenkung) sind zur Kennzeichnung in der Regel auch zwei unterschiedliche, voneinander unabhängige Kenngrößen erforderlich. Hinsichtlich des erhöhten Wärmeabflusses wird vergleichbar zum U-Wert eines Bauteils als Maß für die Wärmebrückenwirkung der Begriff des längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten PSI mit der Einheit W/(mK) verwendet. Der PSI-Wert hängt von verschiedenen Einflussgrössen ab: der Qualität der Konstruktion und der verwendeten Abmessungen sowie der U-Werte der ungestörten Bauteile. Für den Effekt der Temperaturabsenkung dient zur Kennzeichnung der dimensionslose Temperaturfaktor fRsi oder auch der Temperaturdifferenzquotient.
Aus Feuchteschutz-technischen Gründen sollte die Innenoberflächen-temperatur niemals unter 12,6° C absinken. Ab einemTemperaturfaktor fRsi≥ 0,7 wird dieses Kriterium erfüllt. Über den PSI-Wert hingegen kann keine Abschätzung hinsichtlich der zu erwartenden Temperaturabsenkung erfolgen.
1.3 Ursachen und Arten von Wärmebrücken
Wärme nimmt den Weg des geringsten Widerstands, d. h. bevorzugt den Weg über Wärmebrücken oder Undichtigkeiten in der Gebäudehülle. Wärmebrücken können unterschiedliche Ursachen haben. Häufig liegt aber eine Überlagerung von verschiedenen Ursachen vor. Darüber hinaus ist zu beachten, dass sich die Störzone einer Wärmebrücke (Bereich der Temperaturabsenkung) auch noch in das umgebende Bauteil hineinzieht.
1.4 Wärmebrücken in der Energiebilanz
Bauteile sind in der Praxis grundsätzlich nicht störungsfrei und Wärmebrücken bei einem Gebäude nicht zu vermeiden. Es ist jedoch nicht zweckmäßig, jede Bauteilstörung, die sich Wärmebrücken-technisch auswirkt, im Wärmeschutz-/ Energieeinspar-Nachweis separat als Einzelposition zu erfassen. Kleinere und regelmäßig wiederkehrende Materialwechsel wie z. B. Mauermörtelfugen und Holzanteile (Sparren oder Ständer) in der Dämmebene werden schon in der U-Wert-Berechnung der entsprechenden Bauteile berücksichtigt, entweder mit pauschalen Aufschlägen bei der Wärmeleitfähigkeit des Gesamtbauteils oder mit bestimmten Flächenanteilen. Für diese inhomogenen Bauteile werden äquivalente U-Werte berechnet. Für Verbundelemente wie Fenster und Türen, die aus unterschiedlichen Teilen und Materialien bestehen, wird ebenso ein U-Wert für das Gesamtbauteil berechnet. Eine weitere Berücksichtigung der Wärmebrückeneffekte findet auch durch die Herangehensweise der Außenmaß-bezogenen Flächenaufnahme der thermischen Gebäudehülle statt.
1.5 Wärmebrückenbewertung gemäß Energieeinsparverordnung
Die Energieeinsparverordnung (EnEV) fordert, daß zusätzliche Wärmeverluste durch lineare Wärmebrücken beim Wärmeschutz-Nachweis zusätzlich berücksichtigt werden müssen. Folgende Wärmebrücken sollten stets bei der energetischen Bewertung eines Gebäudes einbezogen werden:
- Gebäudekanten
- Umlaufende Leibungen bei Fenstern und Türen
- Wand- und Deckeneinbindungen
- Deckenauflager
- Balkonplatten.
Bei der Ermittlung des Jahres-Heizwärmebedarfs ist der verbleibende Einfluss von Wärmebrücken für bestehende Gebäude gemäß Energieeinsparverordnung folgendermaßen zu berücksichtigen:
a) im Regelfall durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um Delta UWB= 0,10 W/(m²K) für die gesamte Wärme-übertragende Umfassungsfläche,
b) wenn mehr als 50 Prozent der Außenwand mit einer innenliegenden Dämmschicht und einbindender Massivdecken versehen sind, durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um Delta UWB= 0,15 W/(m²K) für die gesamte Wärme-übertragende Umfassungsfläche
c) bei vollständiger energetischer Modernisierung aller zugänglichen Wärmebrücken unter Berücksichtigung von DIN 4108 Beiblatt 2 :2006-3,
durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um Delta UWB= 0,05 W/(m²K) für die gesamte Wärme-übertragendeUmfassungsfläche,
d) durch genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V 4108-6: 2003-06 in Verbindung mit weiteren anerkannten Regeln der Technik (= Detaillierter Wärmebrückennachweis).
1.6 Berechnung längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient (PSI- Wert)
Formel: PSI=L2D– ΣUj•lj
L2D: thermischer Leitwert der zweidimensionalen Wärmebrücke [W/K]
Uj: Wärmedurchgangskoeffizient des jeweils zwei Bereiche trennenden
1-D-Bauteils [W/(m²K)]
lj: die Länge innerhalb des 2-D-geometrischen Modells, für die der Uj gilt [m]
n: die Nummer der 1-D-Bauteile
1.7 Berechnung spezifischerTransmissionswärmeverlust (HT)
Formel: HT= Σ (Fxi• Ui• Ai)+ DeltaUWB• A + DeltaHT,FH
Fxi: Temperaturkorrekturfaktor nach Tabelle 3 DIN 4108-6, für Bauteile
gegen Außenluft ist Fxi= 1
Ui: Wärmedurchgangskoeffizient [W/(m²K)]
Ai: Fläche eines Bauteils [m²]
Delta UWB: spezifischer Wärmebrückenzuschlag [W/(m²K)] (= d UWB)
A: Wärmeübertragende Umfassungsfläche des Gebäudes [m²]
Delta HT,FH: spezifischer Wärmeverlust über Bauteile mit Flächenheizung [W/K]
(Quelle:
„Wärmebrücken in der Bestandssanierung - Leitfaden für Fachplaner und Architekten.
Herausgeber: Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) - Energieeffizienz im Gebäudebereich; Chausseestraße128a; 10115 Berlin“)