Themenheft Wärmeschutz - Niedrig-Energie
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PLANUNG, KONSTRUKTION, AUSFÜHRUNG Kapitel 12: Wärmeschutz Stand: Januar 2009 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz KALKSANDSTEIN Wärmeschutz Stand: Januar 2009 Autoren: Dr.-Ing. Martin H. Spitzner Dipl.-Ing. Christoph Sprengard Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. München FIW München Redaktion: Dipl.-Ing. K.Brechner, Rodgau Dipl.-Ing. B.Diestelmeier, Dorsten Dipl.-Ing. G.Meyer, Hannover Dipl.-Ing. W.Raab, Röthenbach Dipl.-Ing. D. Rudolph, Durmersheim D. Scherer, Duisburg Dipl.-Ing. H.Schulze, Buxtehude Dipl.-Ing. H.Schwieger, Hannover Herausgeber: Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV, Hannover BV-9054 Alle Angaben nach bestem Wissen und Gewissen, jedoch ohne Gewähr. Nachdruck auch auszugsweise nur mit schriftlicher Genehmigung. Schutzgebühr: € 5,00 Gesamtproduktion und © by Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf 1. Überblick_ __________________________________________________________3 2. Normenwerk zum baulichen Wärmeschutz_______________________________3 3. Von der Wärmeleitfähigkeit zum U-Wert_________________________________4 3.1Wärmestrom, Widerstand, U-Wert___________________________________4 3.2Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit___________________________7 3.3Deklaration der Wärmeleitfähigkeit von Mauerwerk nach harmonisierten europäischen Normen______________________________9 3.4Wärmeleitfähigkeit von Dämmstoffen nach den harmonisierten europäischen Normen DIN EN 13162 bis DIN EN 13171_ _____________9 3.5Perimeterdämmung_____________________________________________ 10 3.6Wärmedurchlasswiderstand von Luftschichten_ ____________________ 10 3.6.1 Ruhende Luftschicht______________________________________ 10 3.6.2 Schwach belüftete Luftschicht______________________________ 11 3.6.3 Stark belüftete Luftschicht_________________________________ 11 3.7Wärmeübergangswiderstände____________________________________ 12 3.8U-Wert von Bauteilen aus homogenen und inhomogenen Schichten_ __ 12 3.9U-Wert-Korrekturen_____________________________________________ 13 3.9.1 Vorsprünge_ _____________________________________________ 13 3.9.2 Luftspalte in der Dämmebene; Umkehrdächer_ _______________ 13 4. Hygienischer Mindestwärmeschutz____________________________________ 14 4.1Vermeiden von Schimmelpilzwachstum____________________________ 14 4.2Mindestwärmeschutz flächiger Bauteile bei normal beheizten Gebäuden 14 4.3Mindestwärmeschutz flächiger Bauteile bei niedrig beheizten Gebäuden 15 5. Wärmeschutz und Schimmelvermeidung bei Wärmebrücken_ ____________ 16 5.1Energetische Charakterisierung von Wärmebrücken_________________ 16 5.2Verminderung des Wärmebrückenverlusts nach DIN 4108 Beiblatt 2__ 16 5.3Gleichwertigkeitsnachweis_______________________________________ 18 5.4Hygienische Mindestanforderung an die Oberflächentemperatur bei Wärmebrücken_ ____________________________________________ 19 5.5Vermeidung von Schimmelpilzwachstum im Bereich von Wärmebrücken19 5.6Rollladenkästen________________________________________________ 20 5.7Einbaulage von Fenstern________________________________________ 21 6. Wärmebrückenvermeidung in Kalksandstein-Mauerwerk_________________ 22 6.1Wärmebrückenvermeidung mit KS-Wärmedämmsteinen______________ 22 6.2Einfluss von mechanischen Befestigungsmitteln und Mauerwerksankern23 6.3Wärmebrückenwirkung von Konsolen und Ankern bei vorgehängten hinterlüfteten Fassaden_____________________________ 23 6.4Vergleich der Wärmebrückenwirkung der Befestigung bei typischen Wandaufbauten_______________________________________ 24 7. Klimabedingter Feuchteschutz_ ______________________________________ 26 7.1Diffusion von Wasserdampf______________________________________ 26 7.2Bauteile, für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist 26 7.3Kennwerte für die Wasserdampfdiffusion__________________________ 27 7.4Konstruktive Hinweise__________________________________________ 27 7.5Austrocknungsverhalten von Mauerwerkwerkswänden_______________ 28 8. Luftdichtheit_______________________________________________________ 29 9. Wärmeübertragung über das Erdreich_________________________________ 30 10.Sommerlicher Wärmeschutz / Hitzeschutz_____________________________ 32 10.1 Sommerlicher Wärmeschutz von Aufenthaltsräumen_ ______________ 32 10.2 Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2_ ____ 32 10.3 Beispiel: Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes_____________ 34 Anhang______________________________________________________________ 40 Literatur_____________________________________________________________ 42 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 1. ÜBERBLICK Der Wärmeschutz von Gebäuden verdient aufgrund des Komfortbedürfnisses der Bewohner und aufgrund des Bestrebens, den Energieverbrauch im Allgemeinen und die CO2- und sonstigen Schadstoffemissionen im Besonderen zu vermindern, eine besondere Beachtung. Die Haushalte tragen etwa mit einem Drittel zum Gesamtenergieverbrauch der Bundesrepublik bei (Bild 1). Er ist damit ein wichtiger Sektor hinsichtlich Energieeinsparung und Emissionsverminderung. Dabei gilt es, gleichzeitig mit der Verbesserung des Wärmeschutzes und der Energieeffizienz auch die Behaglichkeit und den Nutzwert für die Bewohner zu steigern. Außerdem ist sicherzustellen, dass die Gebäude auch in Zukunft energie- und kostensparend sowie umweltschonend genutzt werden können. Eine Anzahl von Normen, die teilweise bauaufsichtlich eingeführt sind, sowie die Energieeinsparverordnung stellen ein einzuhaltendes Mindestniveau des baulichen Wärmeschutzes und der Energieeinsparung in Gebäuden sicher. Empfehlenswert ist es aber, deutlich über diese Mindestanforderungen hinauszugehen, um „zukunftstaugliche“ Gebäude auf hohem Umweltschutzniveau zu realisieren. Die energiesparrechtlichen Mindestanforderungen an den Wärmeschutz und die Energieeinsparung in Gebäuden, die in der Energieeinsparverordnung verankert sind, beziehen sich auf das Gebäude als Ganzes (Gebäudehülle + Anlagentechnik). Nur bei der Sanierung einzelner Bauteile werden noch bauteilbezogene Anforderungen gestellt. Die Mindestanforderungen der Ener­ gieeinsparverordnung werden von Hauser/ Maas dargestellt [2]. Gewerbe, Handel, Dienstleistungen (GHD) 14 % Industrie 28 % Haushalte 29 % Verkehr 29 % Bild 1: Struktur des Energieverbrauchs in Deutschland, 2006 [1] Demgegenüber sind die baurechtlichen Mindestanforderungen an den baulichen Wärmeschutz bauteilbezogen und vor allem hygienisch begründet. Hier geht es in erster Linie um die Vermeidung von Tauwasser und Schimmelpilzwachstum. Der geforderte bauliche Mindestwärmeschutz wird, zumindest bei den flächigen Außenbauteilen, meist deutlich übertroffen, weil die Bauteile sonst nicht den heutigen Ansprüchen an die Energieeinsparung, dem modernen Komfortbedürfnis und der aktuell üblichen Bauqualität genügen würden. 2. NORMENWERK ZUM BAULICHEN WÄRMESCHUTZ Die wichtigste deutsche Normenreihe zum baulichen Wärme- und Feuchteschutz ist die Normenreihe DIN 4108 „Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden“. Für den energetischen Nachweis von Wohngebäuden stehen von dieser Normenreihe der Teil 6 für die Bewertung der Gebäude- Bild 2: Kompakte Gebäudeformen sind energetisch vorteilhaft. hülle und von der Normenreihe DIN 4701 „Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen“ der Teil 10 und dessen Beiblatt für die Bewertung der Anlagentechnik zur Verfügung. Die energetische Bewertung von Nichtwohngebäuden erfolgt nach der noch recht jungen Normenreihe DIN V 18599, die eigens dafür geschaffen wurde. Ihr Anwendungsbereich soll auch auf Wohngebäude ausgedehnt werden. Grundlegende Berechnungsverfahren sowie etliche wärme- und feuchteschutztechnische Kennwerte sind inzwischen überwiegend in europäischen oder internationalen Normen verankert, die als deutsche Normen vom DIN übernommen sind. Tafel A1 im Anhang gibt einen Überblick über die wichtigsten Normen rund um den baulichen Wärmeschutz und den klimabedingten Feuchteschutz. Die frühere inhaltliche und begriffliche Konzentration im Normenwerk auf den Wärmeverlust im Winter wird zunehmend ersetzt durch den allgemeinen Bezug auf Wärmetransport oder Wärmetransfer, um die Normen auch auf den sommerlichen Wärmeeintrag ausdehnen zu können. Damit können Formulierungen, Formelzeichen und viele Gleichungen sowohl für winterliche Wärmeausträge als auch für sommerliche Wärmeeinträge stehen. In der Normenreihe DIN V 18599 werden (erwünschte und unerwünschte) Wärmeeinträge in den Raum als Wärmequellen, (erwünschte und unerwünschte) Wärmeausträge aus dem Raum als Wärmesenken bezeichnet, um eine wertungsfreie, durchgehend logische Begrifflichkeit zu gewährleisten. Erwünschte Wärmequellen sind z.B. im Winter Heizung, Sonnenschein durch Fenster, innere Abwärme. Unerwünschte Wärmequellen können z.B. sein: Wärmeverlust von Warmwasser- und Heizungsleitungen, im Sommer Sonnenschein durch Fenster, innere Abwärme, Wärmeeintrag durch Bauteile und Lüftung, wenn es außen wärmer ist als im Raum. Erwünschte Wärmesenken sind z.B.: im Sommer Wärmeabfuhr durch Kühldecke und Klimaanlage, Wärmeaustrag durch Bauteile und Lüftung, wenn es im Raum wärmer ist als außen. Unerwünschte Wärmesenken sind z.B.: im Winter Wärmeverlust durch Bauteile und Lüftung, Aufwärmen von Kaltwasserleitungen. Die wichtigsten Normen und physikalischen Größen rund um bauliche Wärmedämmung und klimabedingten Feuchteschutz in Gebäuden mit ihren Formelzeichen und Einheiten sind in den Tafeln A1 und A2 im Anhang zusammengestellt. KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 3. VON DER WÄRMELEITFÄHIGKEIT ZUM U-WERT Im Folgenden werden die relevanten Größen rund um die Wärmedämmung von Bauteilen beschrieben. Ein Beispiel erläutert die Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert), die international in ISO 6946 normiert ist. Die Energieeinsparverordnung nimmt die deutsche Ausgabe DIN EN ISO 6946 dieser Norm als Berechnungsvorschrift in Bezug. Somit sind U-Werte generell hiernach zu ermitteln, sofern nicht genauere Berechnungsverfahren, z.B. DIN EN ISO 10211 für 2- und 3-dimensionale Wärmebrückenberechnungen, DIN EN ISO 10077-1 und -2 für Fensterberechnungen, oder DIN EN ISO 13974 für Vorhangfassaden verwendet werden. Abweichungen von den Rechenvorschriften der Norm stellen einen Planungsfehler dar. Betrachtet werden generell nur die Bauteile der thermischen Gebäudehülle. Zur thermischen Gebäudehülle gehören all jene Innen- und Außenbauteile, die das beheizte Gebäudevolumen gegen die Außenluft oder gegen unbeheizte Dachböden und Keller, Garagen, unbeheizte Anbauten etc. abgrenzen. Die thermische Gebäudehülle umgibt das beheizte Gebäudevolumen lückenlos (Ausnahme: Haustrennwände und -decken zwischen gleichartig beheizten Bereichen werden nicht berücksichtigt). Alle beheizbaren Räume, auch wenn sie nur gelegentlich beheizt werden, wie Gästezimmer, Hobbyraum etc., zählen zum beheizten Bereich. Indirekt über Raumverbund beheizte Räume wie z.B. der innen liegende Treppenabgang in den unbeheizten Keller zählen ebenfalls zum beheizten Bereich. Ein zum Wohnbereich abgeschlossenes Treppenhaus ohne Heizkörper kann wahlweise als indirekt beheizt (über die Wohnungstüren; innen Feststoff dann gehört es zum beheizten Bereich) oder als tatsächlich unbeheizt (dann liegt es außerhalb der thermischen Hülle) eingestuft werden. Die Überlegungen zur thermischen Gebäudehülle gelten in gleicher Weise für die Hüllfläche, die im Sommer einen gekühlten Bereich gegen Außenluft bzw. gegen angrenzende, nicht gekühlte Bereiche abgrenzt. 3.1 Wärmestrom, Widerstand, U-Wert Der stationäre Wärmedurchgang (Transmission) durch ein einschichtiges Bauteil besteht aus drei Phasen: ● Wärmeübergang von der Raumluft mittels Luftströmung (Konvektion) und Wärmeleitung von den Raumoberflächen mittels Wärmestrahlung (Infrarot­ strahlung) auf die raumseitige Wand­ oberfläche; ● Wärmetransport durch die Baustoffschicht selbst (mittels Wärmeleitung), und ● Wärmeübergang (Wärmeabgabe) von der Außenoberfläche an die Außenluft mittels Konvektion und Wärmeleitung und an jene Oberflächen, die die Außenseite der Wand „sieht“, mittels Wärmestrahlung. In allen Phasen wird der Wärme, also der Energie, ein gewisser Widerstand entgegengesetzt, den sie überwinden muss: den Wärmeübergangswiderstand auf der Innenseite (Rsi), den Wärmedurchlasswiderstand der Baustoffschicht (Ri), den Wärmeübergangswiderstand auf der Außenseite (Rse). Es handelt sich um eine Reihenschaltung von Widerständen. Wie beim elektrischen Strom ist der Gesamtwiderstand die Summe der Einzelwiderstände (in der Wärmelehre bezeichnet als Wärmedurchgangswiderstand, mit dem Formelzeichen RT). außen Wärme Bauteile bestehen häufig aus mehreren Schichten (i = 1, 2, 3… n), deren individuelle Wärmedurchlasswiderstände Ri alle in Reihe geschaltet sind; ihre Summe nennt man den Wärmedurchlasswiderstand R des Bauteils (von Oberfläche zu Oberfläche). Sind die Schichten in sich jeweils homogen (d.h., innerhalb einer Schicht ändern sich die thermischen Eigenschaften nicht), dann errechnet sich der Wärmedurchlasswiderstand jeder Baustoffschicht als Quotient ihrer Schichtdicke (in Metern) und der Wärmeleitfähigkeit des Materials (in W/(m·K)), aus dem sie besteht: Ri = R für die i-te Schicht und di die Summe aller l für Schichten von Oberfläche i i zu Oberfläche. R ist flächenspezifisch, mit der Einheit m²·K/W. Die Wärmeübergangswiderstände Rsi und Rse sind in Normen tabelliert. Der gesamte Wärmedurchgangswiderstand RT eines Bauteils ergibt sich damit zu: R +R RT = Rsi + i se i di l +R = Rsi + i i se [m²·K/W] Je größer der Wärmedurchlasswiderstand bzw. der Wärmedurchgangswiderstand sind, desto größer ist die Dämmwirkung der Baustoffschicht bzw. des Bauteils. Die Vorgänge beim Wärmetransport lassen sich gut mit der Analogie zum elektrischen Strom verdeutlichen. Dabei entspricht der elektrische Strom dem Wärmestrom, der elektrische Widerstand dem Wärmedurchlasswiderstand einer einzelnen Baustoffschicht, oder dem Wärmedurchgangswiderstand des ganzen Bauteils als Reihenschaltung von Widerständen. Die elektrische Spannung entspricht der Temperaturdifferenz zwischen der warmen und der kalten Seite. Sie stellt das treibende Potenzial dar, aufgrund dessen es überhaupt zum Wärmetransport kommt: Herrscht auf beiden Seiten des Bauteils die gleiche Temperatur, findet kein Wärmetransport statt. Üblich ist im Bauwesen die Verwendung des Wärmedurchgangskoeffizienten U (UWert) des Bauteils, welcher der Kehrwert des Wärmedurchgangswiderstands ist (Tafel 1). U Bild 3: Wärmedurchgang durch ein Bauteil = di li = 1 = RT Rsi + i 1 di + Rse li [m²·K/W] KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz System System Dicke des Dicke der Dicke der Systems Dicke des tragenden Wand Systems tragenden Wand Dicke [cm]der [cm]des Dicke tragenden Systems [cm] ʺ[cm] 27 15 Wand DämmDämmschichtdicke schichtdicke Dämm[cm] schicht[cm] 10 dicke 2) 0,0252) 2) 0,025 U [W/(m2·K)] U [W/(m2·K)] λR [W/(m·K)] λR [W/(m·K)] 0,0352·K)] 0,040 U [W/(m 0,035 0,040 0,31 0,35 λR [W/(m·K)] 0,31 0,35 Beschreibung Beschreibung (Aufbau) (Aufbau) Beschreibung (Aufbau) – KS-Thermohaut System ʺʺ 27 15 10 –– 29,5 17,5 0,31 0,35 KS-Thermohaut Tafel 1: U-Werte von KS-Außenwänden (KS mit Wärmedämm-Verbundsystem nach ʺʺ 29,5 17,5 –– 2) U [W/(m 0,31 0,35 32 20 der DämmBeschreibungZulassung) 0,312·K)] 0,040 0,35 Dicke (KS mit Wärmedämm-Verbundsystem nach 0,025 0,035 allgemeiner bauaufsichtlicher [cm] [cm] [cm]des Dicke ʺʺ 32 20 – 0,31 0,35 tragenden schichtSystems Dicke der 12 29 15 – 0,27 0,30 (Aufbau) Zulassung) allgemeiner bauaufsichtlicher Aufbau: U [W/(m²·K)] Dicke des ʺ 27 15 10 – 0,31 0,35 Wand dicke λR [W/(m·K)] ʺʺ 29 15 –– 0,27 0,30 KS-Thermohaut System Dämm- 12 31,5 17,5 0,26 0,30 Aufbau: Innenputz 1 cm (λR = 0,70) [W/(m·K)] ʺʺSystems 29,5 17,5 –– 0,31 0,35 Beschreibung (Aufbau) 17,5 0,26 0,30 (KSInnenputz mit Wärmedämm-Verbundsystem nach 1,8 2) 34 20schicht 0,29 ʺ 31,5 – 0,26 1 cm mit (λR der = 0,70) KS-Außenwand Rohdichteklasse 0,025 0,035 0,040 ʺʺ[cm] 32 20 – 0,31 0,35 [cm] [cm] 20 –– 0,26 0,29 allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung) 33 15 16 0,20 0,23 ʺ 34 KS-Außenwand mit der Rohdichteklasse 1,8 1) Wärmedämmstoff [cm] 0,035 29 15 [cm] 12 0,27 0,30 ʺʺʺ 33 15 16 –––0,032 0,20 0,23 27 10 0,022 0,31 0,35 Aufbau: 35,5 17,5 0,20 0,23 Wärmedämmstoff KS-Thermohaut Außenputz ʺ 1 cm 31,5 17,5 0,26 0,30 ʺʺʺ 35,5 17,5 –– 0,20 0,23 29,5 0,31 0,35 Innenputz 1ʺ cm (λThermohaut = 0,70) 3829,5 20 10 0,20 0,23 Außenputz 1 cm (KS mit Wärmedämm-Verbundsystem nach R einschalige KS-Außenwand mit 0,202) –– 0,29 0,31 ʺʺ 34 20 0,26 0,29 20 0,20 0,23 32 0,31 0,35 KS-Außenwand mit 3) der Rohdichteklasse 1,8 –– ʺ 38 37 15 20 0,17 0,19 allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung) (Wärmedämm-Verbundsystem) 33 15 16 0,20 0,23 –– Wärmedämmstoff ʺʺʺ 37 15 20 0,17 0,19 29 12 0,27 0,30 39,5 17,5 0,16 0,19Innenputz Aufbau: 1 cm ( = 0,70 W/(m·K)) 34,5 15 0,142) ––– 0,20 0,22 ʺʺ 35,5 17,5 0,20 0,23 Außenputz 1 cm 17,5 0,16 0,19 4) 31,5 0,26 0,30 – 42 20 ʺ 39,5 0,16 0,19 Innenputz 1ʺRDK cm (λ = 0,70) 17,5 cm KS-Außenwand, 1,8 R ʺʺ 38 20 – 0,20 0,23 – 20 0,16 0,19 34 0,26 0,29 0,33 ʺ 42 35 11,5 10 0,29 KS-Außenwand mit der Rohdichteklasse 1,8 Wärmedämmstoff nach Zulassung 2) 0,22 0,16 Zweischalige KS-Außenwand –– 0,15 ʺʺ 37 15 20 0,17 0,19 3339,5 15 20 16 0,11 0,22 0,20 0,23 11,5 10 0,29 0,33 38,5 15 0,32 ʺ 35 0,22 0,29 Wärmedämmstoff ~1 cm Außenputz ( = 0,70 W/(m·K)) Zweischalige KS-Außenwand mit Kerndämmung – ʺʺ 39,5 17,5 0,16 0,19 35,5 17,5 – 0,20 0,23 38,5 15 0,22 0,29 0,32 ʺ 41 17,5 0,22 0,29 0,32 Außenputz ʺ 1 cm mitAufbau: Kerndämmung –– 0,12 42 20 0,16 0,19 44,5 25 0,092) 0,22 0,13 38 20 0,20 0,23 ʺʺʺ 41 17,5 0,29 0,32 43,5 20 0,22 0,29 0,32 Aufbau: 1 cm (λ = 0,70) Innenputz ʺʺ 35 11,5 10 0,22 0,29 0,33 R 20 0,22 0,29 0,32 – 37 15 20 0,17 0,19 ʺ 43,5 37 11,5 12 0,19 0,25 0,28 Zweischalige KS-Außenwand Innenputz 1 cm (λ = 0,70)Wand) mit der 2) KS-Innenschale (tragende 38,5 15 0,29 0,32 R 49,5 0,11 – 0,10 39,5 17,5 0,16 0,19 ʺʺʺ 37 11,5 12 0,07 0,22 0,19 0,25 0,28 40,5 15 30 mitKS-Innenschale Kerndämmung 0,19 0,25 0,28 (tragende Wand) mit der Rohdichteklasse 1,8 ʺʺ 41 17,5 0,22 0,29 0,32 – 42 20 0,16 0,19 15 0,19 0,25 0,28 43 17,5 0,18 ʺ 40,5 0,25 0,28 Aufbau: 4) Rohdichteklasse 1,8 Kerndämmplatten ʺʺ 43,5 20 0,22 0,29 0,32 41 10 0,27 0,29 zweischalige KS-Außenwand mit4)Kerndämmung 17,5 0,18 0,25 0,28 35 11,5 10 0,19 0,22 0,29 0,33 0,27 ʺ 43 45,5 20 0,18 0,25 Innenputz 11cm = 0,70) Kerndämmplatten Zweischalige KS-Außenwand R Fingerspalt cm(λnach DIN 1053-1 1 cm ( = 0,70 W/(m·K)) ʺʺ 37 11,5 12 0,19 0,25 0,28 20 0,18 0,25 0,27 38,5 15 0,22 0,29 0,32Innenputz (tragende mit der ʺ 45,5 39 11,5 14 0,16 0,22 0,25 Fingerspalt 1 cm nach DIN 1053-1 4) 43 12 0,16 0,19 0,23 0,25 mitKS-Innenschale Kerndämmung KS-Verblendschale (KS Vb Wand) 1,8 - 2,0), 17,5 cm KS-Tragschale, RDK 1,8 ʺʺ 40,5 15 0,25 0,28 41 17,5 0,22 0,29 0,32 39 11,5 14 0,16 0,22 0,25 Rohdichteklasse 1,8 15 0,24 ʺ 42,5 0,16 0,22 KS-Verblendschale (KS Vb 1,8 2,0), 3) = 11,5 cm5) Aufbau: d Kerndämmung Typ WZ nach DIN ʺʺ 43 17,5 0,18 0,25 0,28 4) V 4108-10 20 0,29 0,32 42,545 15 14 0,24 Kerndämmplatten ʺ 43,5 45 17,5 0,16 0,22 0,14 0,22 0,20 0,22 0,24 d = 11,5 cm Innenputz 1 5) cm (λR = 0,70) 1 cm R = 0,15 ʺʺ 45,5 20 0,18 0,25 0,27 45 17,5 0,16 0,22 0,24 37 11,5 12 0,19 0,25 0,28Fingerspalt, Fingerspalt 1 cm nach DINWand) 1053-1 ʺ 47,5 20 0,16 0,22 0,24 KS-Innenschale mit der 11,5 cm5) KS-Verblender, RDK (tragende 2,04) 5) 39 11,5 14 0,16 0,22 0,25 0,18 0,19 ʺʺʺ 47,5 20 0,22 0,24 40,5 15 0,19 0,25 0,28 KS-Verblendschale (KS Vb 1,8 - 2,0), 41 47 11,516 163) 0,13 0,16 0,14 0,20 0,22 Rohdichteklasse 1,8 ʺʺ 42,5 15 0,16 0,22 0,24 3) 5) 43 17,5 0,18 0,25 0,28 41 11,5 16 0,20 0,22 4) d = 11,5 cm ʺ 44,5 15 0,14 0,19 0,22 Kerndämmplatten 49 185) 0,11 0,14 0,16 0,17 45 17,5 0,16 0,22 0,24 45,5 20 0,18 0,25 0,27 ʺʺʺ 44,5 15 0,19 0,22 47 17,5 0,14 0,19 0,22 Fingerspalt 1 cm nach DIN 1053-1 ʺ 47,5 20 0,16 0,22 0,24 47 17,5 0,22 39 11,5 5) 14 0,16 0,22 0,25 ʺ 49,5 20 0,14 0,19 0,22 KS-Verblendschale (KS Vb 1,8 - 2,0), 51 20 0,15 0,16 3) 0,10 41 11,5 16 0,14 0,20 0,22 ʺʺʺ 49,5 20 0,14 0,19 0,22 42,5 15 0,16 0,22 0,24 5) 38 11,5 10 0,23 0,31 0,35 d = 11,5 cm Zweischalige KS-Außenwand ʺʺ 44,5 15 0,14 0,19 0,22 45 17,5 0,16 0,22 0,24 38 11,5 10 0,31 0,35 zweischalige KS-Außenwand mit Wärmedämmung und ʺ 41,5 15 0,23 0,30 0,34 Zweischalige KS-Außenwand mit Wärmedämmung und Luftschicht ʺʺ 47 17,5 0,14 0,19 0,22 47,5 20 0,16 0,22 0,24 15 0,23 0,30 0,34 Luftschicht 44 17,5 0,22 ʺ 41,5 0,30 0,34 mit Wärmedämmung und Luftschicht Aufbau: ʺ 49,5 20 0,14 0,19 0,22 3) 0,20 44 10 0,28 0,30 44 17,5 0,34 41 11,5 16 0,14 0,20 0,22Innenputz ( = 0,70 W/(m·K)) 1 cm ʺ 46,5 20 0,22 0,30 0,34 Aufbau: Innenputz 1 cm (λ = 0,70) ʺʺ 38 11,5 10 0,23 0,31 0,35 R 46,5 20 0,22 0,30 0,34 44,5 15 0,14 0,19 0,22 17,5 cm KS-Innenschale RDK 1,8 4) Zweischalige KS-Außenwand 0,29 ʺʺ 40 11,5 123) 0,19 0,26 Innenputz 1(tragende cm (λ = Wand), 0,70)Wand) KS-Innenschale (tragende mit der 15 0,23 0,30 0,34 R 3) ʺʺ 41,5 47 17,5 0,14 0,19 0,22 Wärmedämmstoff Typ WZ nach(tragende DIN VLuftschicht 4108-10 40 11,5 12 0,19 0,26 0,29 mitKS-Innenschale Wärmedämmung und ʺʺ 43,5 15 0,19 0,26 0,29 Wand) mit der Rohdichteklasse 1,8 44 17,5 0,22 0,30 0,34 49,5 20 0,14 0,19 0,22 Luftschicht ≥ 4 cm nach DIN 1053-1 ʺʺʺ 43,5 15 0,19 0,26 0,29 Aufbau: 17,5 0,19 0,26 0,29 Rohdichteklasse 1,8 Dämmplatten ʺʺ 46 46,5 20 0,22 0,30 0,34 11,5 10 0,23 0,31 0,35 11,5 cm6) KS-Verblendschale (KS Vb 2,0) 46 17,5 0,19 0,26 0,29 Innenputz 1≥cm (λR nach = 0,70) ʺ 38 48,5 20 0,19 0,26 0,29 Dämmplatten Zweischalige KS-Außenwand 3) Luftschicht 4 cm DIN 1053-1 5) ʺʺ 40 11,5 12 0,19 0,26 0,29 41,546 15 12 0,23 0,30 0,34 48,5 20 0,26 0,29 0,17 0,19 0,24 0,26 KS-Innenschale (tragende Wand) mit der ≥ 4 cm und nachLuftschicht mitLuftschicht Wärmedämmung KS-Verblendschale (KS VbDIN 1,81053-1 - 2,0), ʺ 43,5 15 0,19 0,26 0,29 44 17,5 0,22 0,30 0,34 Rohdichteklasse 1,8 5) KS-Verblendschale (KS Vb 1,8 2,0), Aufbau: d = 11,5 cm ʺ 46 17,5 0,19 0,26 0,29 46,5 20 0,22 0,30 0,34 Dämmplatten d = 11,5 cm Innenputz 1 5) cm (λR = 0,70) 48,5 20 0,19 0,26 0,29 15 103) – 0,30 0,34 ʺʺ 40 11,5 12 0,19 0,26 0,29 Luftschicht ≥ 4 cm nachmit DIN 1053-1 Einschalige KS-Außenwand KS-Innenschale Wand) mit der 31,5 10 – – 0,30 Einschalige KS-Außenwand mit(tragende hinterlüfteter 15 10 0,34 17,5 – 0,30 0,34 ʺ 43,5 15 0,19 0,26 0,29 KS-Verblendschale (KS Vb 1,8 - 2,0), Einschalige KS-Außenwand mit außen liegender Wärmedämmschicht Rohdichteklasse 1,8 Außenwandbekleidung 17,5 – 0,30 0,34 20 – – 0,30 0,34 ʺ 4633,5 17,512 0,19 0,26 0,29 = liegender 11,5 cm5)Wärmedämmschicht außen – 0,26 undd hinterlüfteter Bekleidung Dämmplatten 1 cm Innenputz ( = 0,70 W/(m·K)) 20 –– 0,30 0,34 15 12 0,26 0,29 ʺ 48,5 20 0,19 und hinterlüfteter 4) Aufbau: Luftschicht ≥ 4Bekleidung cm DIN 1053-1 15 10 – 0,30 0,34 17,5 cm KS-Außenwand, RDK 1,8nach 15 12 – 0,26 0,29 Einschalige KS-Außenwand mit 17,516 – – 0,26 0,29 37,5 – 0,20 Aufbau: 7) Innenputz 1 cmnach (λR (KS =DIN 0,70) KS-Verblendschale Vb 1,8 - 2,0), 17,5 – 0,30 0,34 Wärmedämmstoff Typ WAB V 4108-10 17,5 –– 0,26 0,29 außen liegender Wärmedämmschicht 20 0,26 0,29 Innenputz 1 5) cm (λR der = 0,70) KS-Außenwand mit Rohdichteklasse 1,8 d = 11,5 cm 20 20 – – 0,30 0,34Hinterlüftung 2 cm 20 – 0,26 0,29 41,5 – 0,16 undKS-Außenwand hinterlüfteter Bekleidung 15 15 – 0,21 0,24 mit der Rohdichteklasse Wärmedämmstoff Fassadenbekleidung (Dicke nach Art der Bekleidung) 1,8 15 12 –– 0,26 0,29 10 0,30 0,34 15 15 0,21 0,24 Aufbau: 17,5 – 0,21 0,24 Wärmedämmstoff Einschalige KS-Außenwand mit Hinterlüftung ≥ 4 cm 46,5 – 0,13 17,525 0,26 0,29 0,30 0,34 17,5 ––– – 0,21 0,24 Innenputz 1 cm = 0,70) 20 0,21 0,24 Hinterlüftung ≥ 4(λcm außen liegender Wärmedämmschicht R (Dicke nach Art der Fassadenbekleidung 20 –– 0,26 0,29 20 0,30 0,34 0,21 0,24 KS-Außenwand mit der Rohdichteklasse Fassadenbekleidung (Dicke nach Art der 1,8 und hinterlüfteter Bekleidung Bekleidung) 51,5 30 – 0,11 15 15 –– – 0,21 0,24 15 12 0,26 0,29 Wärmedämmstoff Bekleidung) Aufbau: 29 24 5 – 0,55 0,61 17,5 –– 0,21 0,24 Einschaliges KS-Kellermauerwerk 17,5 0,26 0,29 Hinterlüftung ≥ 4(λcm= 5 – 0,56 Einschaliges KS-Kellermauerwerk mit außen mit liegender 29 24 5 0,55 0,61 InnenputzKS-Kellermauerwerk 1 cm 0,70) 35 47,5 30 0,53 0,59 ––– – R Einschaliges mitArt der 20 0,21 0,24 außen liegender Wärmedämmung 20 – 0,26 0,29 Fassadenbekleidung (Dicke nach Wärmedämmung (Perimeterdämmung) 35 30 0,53 0,59 KS-Außenwand mit der Rohdichteklasse 1,8 41,5 36,5 – 0,52 0,57 6) außen liegender Wärmedämmung (Perimeterdämmung) 4) 50,5 – 0,40 Bekleidung) 15 8 15 0,21 0,24 36,5 cm KS-Außenwand, RDK 1,8 41,5 36,5 ––– – 0,52 0,57 Wärmedämmstoff 6) 32 24 8 0,37 0,42 (Perimeterdämmung) Aufbau: 3)8) 17,5 – 0,21 0,24 29 24 5 0,55 0,61 Perimeterdämmplatten nach oder Hinterlüftung ≥ 4 Zulassung cm 32 52,5 24 10 8 0,42 Einschaliges KS-Kellermauerwerk mitTyp PW nach 38 30 – – 0,37 0,41 Aufbau: – 0,34 KS-Außenwand mit der 20 0,21 0,24 35 30 – 0,53 0,59 DIN V 4108-10 Fassadenbekleidung (Dicke nach Art der 38 30 0,37 0,41 außen liegender Wärmedämmung 44,5 36,5 – 0,36 0,40 KS-Außenwand der Rohdichteklassemit 1,8 41,5 36,5 0,52 0,57 6) Abdichtung Bekleidung) 44,5 36,5 ––– – 0,36 0,40 (Perimeterdämmung) – 0,25 4) 36 57,5 24 15 12 0,26 0,30 Rohdichteklasse 1,8 Perimeterdämmplatten 32 24 8 0,37 0,42 29 5 0,55 0,61 4) Aufbau: 36 24 12 ––– 0,26 0,30 42 30 0,29 Perimeterdämmplatten 0,26 Einschaliges KS-Kellermauerwerk mit 38 30 – 0,37 0,41 – – 0,20 62,5 20 35 30 – 0,53 0,59 KS-Außenwand mit der 42 0,26 0,29 48,5 36,5 – 0,25 0,28 außen liegender Wärmedämmung 44,5 36,5 – 0,36 0,40 41,5 0,52 0,57 6) Rohdichteklasse 1,8 48,5 36,5 – 0,25 0,28 (Perimeterdämmung) 4) 25 – 0,17 Als Dämmung können unter Berücksichtigung der stofflichen durch Zulassungen 4) 36 67,5 24 Eigenschaften 12 –– – 0,26 0,30 32 24 8 und in Abhängigkeit 0,42geregelt Perimeterdämmplatten 4) 5)0,37 Aufbau: Als könnenalle unter Berücksichtigung der stofflichen Eigenschaften und in Abhängigkeit durch Zulassungen von Dämmung der Konstruktion genormten oder bauaufsichtlich zugelassenen Dämmstoffe verwendet 9 cm möglich, nach geregelt DIN 1053-1 42 –– 0,29 38bauaufsichtlich30 30zugelassenen 0,37 6)0,26 von der alle genormten oder Dämmstoffe verwendet 9 cm möglich,0,41 nach DINKonstruktion 1053-1 werden, z.B. Hartschaumplatten, Mineralwolleplatten. Die aufgeführten U-Werte erdberührter Bauteile gelten in Verbindung mit den KS-Außenwand mit nur der AlsKonstruktion Dämmung können unter Berücksichtigung der stofflichen Eigenschaften und in5) Abhängigkeit von der alle genormten oder bauaufsichtlich 48,5 36,5 – 0,28 6)0,25 1) 44,5 36,5 0,36 0,40 werden, z.B. Hartschaumplatten, Mineralwolleplatten. Die aufgeführten U-Werte erdberührter gelten nur in Verbindung den bisher k-Wert Reduktionsfaktoren nach Tabelle 3 ausBauteile DIN V 4108-6: 2000-11. U-Werte mit erdberührter zugelassenen Dämmstoffe verwendet werden, z.B. Hartschaumplatten, –Mineralwolleplatten. Rohdichteklasse 1,8 1) 2) 4)0,26 bisher k-Wertkönnen unterZulassungsnummer Reduktionsfaktoren Tabelle aus DIN1998-12 V 4108-6: 2000-11. U-Werte erdberührter Phenolharz-Hartschaum, Z-23.12-1389 Bauteile sind sonst nach DIN ISO313370: zu ermitteln. 4) 36 24 12 – 0,30 Als Dämmung Berücksichtigung der stofflichen Eigenschaften und in Abhängigkeit durch Zulassungen geregelt Perimeterdämmplatten 2) 3) 5) Bauteile sind sonst nach DIN ISO 13370: 1998-12 zu ermitteln. Phenolharz-Hartschaum, Zulassungsnummer Z-23.12-1389 bei vonalle bauaufsichtlich zugelassenen Ankern mit Schalenabstand von verwendet ≥ 17 cm 1)Verwendung von der Konstruktion genormten oder Dämmstoffe 9 cm möglich,0,29 nach DIN 1053-1 42bauaufsichtlich 30zugelassenen – 0,26 Phenolharz-Hartschaum, Zulassungsnummer Z-23.12-1465 3) 6) bei2)Verwendung von bauaufsichtlich zugelassenen Ankern mit Schalenabstand von ≥ 17 cm werden, z.B. Hartschaumplatten, Mineralwolleplatten. Die aufgeführten U-Werte erdberührter Bauteile gelten nur in Verbindung mit den Nach Zulassung Z-33.84-1055 48,5 36,5 – 0,25 0,28 1) bisher k-WertZulassungen geregelt. Reduktionsfaktoren nach Tabelle 3 aus DIN V 4108-6: 2000-11. U-Werte erdberührter 3) Durch 4) Dämmung können unterZulassungsnummer Berücksichtigung der stofflichen Eigenschaften und in Abhängigkeit durch Zulassungen Phenolharz-Hartschaum, Z-23.12-1389 Bauteile sind sonst geregelt nach DIN ISO 13370: 1998-12 zu ermitteln. 4) Bei anderen Dicken oder RDK ergeben sich nur geringfügig andere U-Werte. 5) der Konstruktion genormten oder bauaufsichtlich zugelassenen Dämmstoffe 9 cm möglich, nach DIN 1053-1 bei Verwendung vonalle bauaufsichtlich zugelassenen Ankern mit Schalenabstand von verwendet ≥ 17 cm 5) Bei Verwendung von bauaufsichtlich zugelassenen Ankern mit Schalenabstand ≤ 6)20 cm. werden, z.B. Hartschaumplatten, Mineralwolleplatten. Die aufgeführten U-Werte erdberührter Bauteile gelten nur in Verbindung mit den 6) 1) cm möglich, nach DIN 1053-1 bisher9 k-Wert Reduktionsfaktoren nach Tabelle 3 aus DIN V 4108-6: 2000-11. U-Werte erdberührter 7) 2) Nach DIN 18351Zulassungsnummer dürfen nur Mineralwolle-Dämmstoffplatten eingesetzt werden. Bauteile sind sonst nach DIN ISO 13370: 1998-12 zu ermitteln. Phenolharz-Hartschaum, Z-23.12-1389 3) Der Zuschlag DU = 0,04 W/(m·K) nach Ankern allgemeinen bauaufsichtlichen ist bereits berücksichtigt. bei8)Verwendung von bauaufsichtlich zugelassenen mit Schalenabstand von ≥ 17Zulassungen cm 2) Als 3) von KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Tafel 2: Berechung des U-Werts von Außenwänden aus homogenen Schichten (Beispiele). a) KS-Thermohaut (einschaliges KS-Mauerwerk mit WDVS) b) monolithische Außenwand KS-Thermohaut KS-Thermohaut (einschaliges (einschaliges KS-Mauerwerk KS-Mauerwerk mit WDVS) mit WDVS) 20 C 20 C 19,2 C 19,2 C i si i si 19,3 C 19,3 C InnenputzInnenputz 18,3 C 18,3 C = 0,70 W/(m·K) = 0,70 W/(m·K) Außenputz Außenputz = 0,7 W/(m·K) = 0,7 W/(m·K) Mauerwerk Mauerwerk aus aus Kalksandstein Kalksandstein RDK 1,8 RDK 1,8 = 0,99 W/(m·K) = 0,99 W/(m·K) 0 C Wärmedämmung Wärmedämmung = 0,035 W/(m·K) = 0,035 W/(m·K) 0,5 i = 20 Ci = 20 C si 19,1 si C 19,1 C 19,2 C 19,2 C 0 C InnenputzInnenputz = 0,51 W/(m·K) = 0,51 W/(m·K) Außenputz Außenputz (Leichtputz) (Leichtputz) = 0,25 W/(m·K) = 0,25 W/(m·K) Mauerwerk Mauerwerk aus aus Wärmedämmstein Wärmedämmstein = 0,09 W/(m·K) = 0,09 W/(m·K) 0 C - 4,7 C - 4,7 seC - 5 C se - 5 C - 4,8 C - 4,8 C e e 0,5 15 15 14 30,5 1 14 se - 5 Cse - 5 C - 4,8 C - 4,8 C e e - 4,3 C - 4,3 C 1 1 1 30,5 d = 0,335 d =m0,335 m 2 · K) U = 0,23 UW/(m = 0,23 W/(m2 · K) 36,5 36,5 39,5 39,5 0 C 2 2 d = 0,395 d =m0,395 m 2 · K) U = 0,23 UW/(m = 0,23 W/(m2 · K) Aufbau von innen nach außen: 0,5 cm Dünnlagenputz (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,70 W/(m·K)) 15 cm Kalksandsteinmauerwerk der RDK 1,8 (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,99 W/(m·K)) 14 cm KS-Thermohaut (Polystyrol EPS 035) (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,035 W/(m·K)) 1 cm Kunstharzputz (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,70 W/(m·K)) Aufbau von innen nach außen: 1 cm Gipsputz (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,51 W/(m·K)) 36,5 cm Mauerwerk aus wärmedämmenden Steinen mit Leicht- oder Dünnbettmörtel (Bemessungswert der Wärme leitfähigkeit laut abZ 0,09 W/(m·K)) 2 cm Faserleichtputz 700 kg/m³ (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,25 W/(m·K)) Berechnung des U-Wert durch Einsetzen in die Formel: Wand a) U 1 = 0,13 Wand b) U = m K + W 2 0,005 m 0,15 m 0,14 m + + W W W 0,70 0,99 0,035 m ·K m ·K m ·K + 0,01 m m K + 0,04 W W 0,70 m ·K 1 m 2K 0,13 + W 0,01 m W 0,51 m ·K 0,365 m 0,02 m m 2K + + + 0,04 W W W 0,09 0,25 m ·K m ·K 2 = 0,231 = 0,230 W W ≈ 0,23 2 m 2·K m ·K W W ≈ 0,23 2 m 2·K m ·K Berechnung des U-Werts mit Hilfe der Arbeitshilfe U-Wert-Berechnung [3] einschalige KS-Außenwand mit Thermohaut RDK [-] d [cm] monolithische Außenwand RDK [-] l d/l u [W/(m·K)] [W/(m²·K)] 20,0 Wärmeübergangswiderstand Rsi = d [cm] 0,130 19,3 Wärmeübergangswiderstand Rsi = Innenputz 0,5 0,70 0,007 19,2 Innenputz Kalksandstein 1,8 15 0,99 0,152 18,3 Mauerwerk Wärmedämmung 14 0,035 4,000 -4,7 Außenputz Außenputz 1 0,70 0,014 -4,8 Wärmeübergangswiderstand Rse = 0,040 -5,0 Wärmeübergangswiderstand Rse = 0,6 19,2 0,51 0,020 19,1 36,5 0,09 4,056 -4,3 2 0,25 0,080 -4,8 0,040 -5,0 R = 4,326 U = 0,231 U = 0,230 0,130 1 R = 4,343 Endergebnis: U = 0,23 W/(m²K) l d/l u [W/(m·K)] [W/(m²·K)] 20,0 Endergebnis: U = 0,23 W/(m²K) KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Um den U-Wert zu ermitteln, werden die Wärmedurchlasswiderstände der einzelnen Schichten ermittelt (jeweils Dicke durch Lambda) und aufsummiert. Zur Summe addiert man die Wärmeübergangswiderstände für die betrachtete Wärmestromrichtung auf beiden Seiten des Bauteils und nimmt vom Ergebnis den Kehrwert (Tafel 2). Der U-Wert gibt an, wie groß der Wärmedurchgang in Wattstunden pro Stunde und pro 1 m2 des Bauteils ist, wenn sich die Lufttemperaturen zu beiden Seiten im 1 Kelvin (= 1 ˚Celsius) unterscheiden. Je kleiner der U-Wert ist, umso besser ist die Dämmwirkung des Bauteils. Als Endergebnis ist der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) auf zwei wertanzeigende Stellen zu runden, meistens die zwei Nachkommastellen (0,23 W/(m²·K)). Dies entspricht der Genauigkeit der Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit. Zwischenergebnisse, mit denen weitergerechnet wird, etwa für die Berechnung eines -Werts, können mit drei wertanzeigenden Stellen weiterverwendet werden (0,230 W/(m²·K) bzw. 0,231 W/(m²·K)). Das Produkt aus dem U-Wert und der Fläche ergibt den spezifischen Transmissionswärmetransferkoeffizienten H für die Fläche (ohne Wärmebrücken) in der Einheit W/K. Um den stationären Wärmestrom durch ein Bauteil zu berechnen, wird H mit der Temperaturdifferenz zwischen der Lufttemperatur innen i und der Lufttemperatur außen e multipliziert. Der Bezug des Wärmestroms auf die durchströmte Bauteilfläche ist die Wärmestromdichte q. Sie ist bei stationären Verhältnissen in jeder Schicht des Bauteils gleich. Damit gilt: mit ΔU = Uvorher – Unachher A = zu sanierende Bauteilfläche. FGt = Gradtagzahlfaktor; hängt vom Dämmniveau des Gebäudes ab, weil in schlechter gedämmten Gebäuden länger geheizt werden muss. Für Gebäude mit heute üblichem Dämmniveau ist FGt 66 kKh/a. Für ältere Gebäude, deren Dämmniveau in etwa der WSVO 95 entspricht, kann ein FGt -Wert von etwa 75 kKh/a angesetzt werden; für Gebäude, die dem Dämmniveau der WSVO 82 oder etwas schlechter entsprechen, ein FGt von etwa 84 kKh/a. Hi = Heizwert (Energieinhalt; frühere Bezeichnung: unterer Heizwert Hu) des Energieträgers: z.B. für leichtes Erdöl EL ca. 10 kWh/l, für Erdgas H ca. 10 kWh/m3; für Holzpellets ca. 5 kWh/kg. = Jahreswirkungsgrad der Heizanlage, wobei mit folgenden Werten gerechnet werden kann: Öl- oder Gasheizung 0,9; Fernwärme 1,0; Holzpelletsheizung 0,8. Zur Berechnung des U-Werts werden für die Wärmeleitfähigkeit der Baustoffe nicht Messwerte oder Nennwerte verwendet, sondern so genannte Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit. Sie gelten für den langfristigen Gebrauchszustand des Baustoffs. Der Messwert wird an fabrikfrischem und trockenem Material ermittelt. se [Wh] Den Ausdruck (i – e ) · t kann man für alle Tage der Heizperiode, an denen die mittlere Außentemperatur so niedrig liegt, dass geheizt werden muss, aufsummieren und in einem so genannten Gradtagzahlfaktor FGt ausdrücken. Für Gebäude nach Energieeinsparverordnung (EnEV) beträgt FGt 66.300 Kh/a ⬵ 66 kKh/a. Will man vor Ort beim Beratungstermin vereinfacht die Endenergiemenge abschät- s = 1K si 1m = U · A (i – e ) · t 3.2 Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit Die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffs gibt an, wie viel Wärme pro Zeiteinheit durch 1 m² einer 1 m dicken Schicht des Stoffs strömt, wenn der Temperaturunterschied zwischen den Oberflächentemperaturen zu beiden Seiten 1 K beträgt. Sie ist abhängig von Temperatur, Dichte, Feuchte und Struktur des untersuchten Stoffs. Im Bauwesen wird die Wärmeleitfähigkeit für definierte Bedingungen als Stoffkonstante angegeben. Je kleiner die Wärmeleitfähigkeit, umso besser dämmt das Material (Bild 4). [W/m²] Das Produkt aus U-Wert, Bauteilfläche, Lufttemperaturdifferenz und Zeitdauer t (in h) ergibt die Wärme- oder Energiemenge Q mit der Einheit Wh, die in dieser Zeit durch das Bauteil transportiert wird: Q Brennstoffeinsparung ≈ (1,38 - 0,21) · 48 · 84/(10 · 0,9) ≈ 520 Liter Öl bzw. m3 Gas pro Jahr Beispiel: Nachträgliche Wärmedämmung von 48 m² Außenwand (36,5 cm Kalksand- Q 1m m = U · (i – e ) Brennstoffeinsparung ≈ ΔU · A · FGt / (Hi · ) in Liefereinheiten pro Jahr (z.B. Liter Öl/a bzw. m³ Erdgas/a) 1 q steine der RDK 1,4; = 0,70 W/(m·K)) mit 14 cm WDVS. U-Wert der Altwand im Ausgangszustand: Uvorher = 1,4 W/(m²K) (1,38 W/(m²K)). U-Wert mit zusätzlich 14 cm WDVS und 1 cm Kunstharzputz: Unachher = 0,21 W/(m²K). Dämmniveau WSVO 82, Heizung Erdöl bzw. Erdgas. Die mögliche Brennstoffeinsparung durch diese energetische Sanierung ergibt sich überschlägig zu zen, die durch eine energetische Sanierung eines Bauteils gegen Außenluft pro Jahr eingespart werden kann, kann man die folgende Faustformel benutzen: Die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes gibt an, wie viel Wärme pro Zeiteinheit durch 1 m2 einer 1 m dicken Schicht des Stoffes strömt, wenn der Unterschied zwischen den Oberflächentemperaturen zu beiden Seiten 1 K beträgt. Je kleiner die Wärmeleitfähigkeit, umso besser dämmt das Material. mit si = si : Temperatur der wärmeren Oberfläche se = se : Temperatur der kälteren Oberfläche Δs = Δs : Temperaturdifferenz zwischen den beiden Oberflächen Q: Wärmestrom Bild 4: Wärmeleitfähigkeit 7 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Tafel 3: Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit und Richtwerte der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl von ausgewählten Stoffen, aus DIN V 4108-4 und DIN EN 12524 Stoff 1. Kalksandstein-Mauerwerk und Kalksandstein-Produkte 1.1. Mauerwerk aus Kalksandsteinen nach DIN V 106 und Mauerwerk aus Kalksandsteinen nach EN 771-2 in Verbindung mit DIN V 20000-402 1.2 wärmetechnisch optimierte Kalksandsteine (KS-Wärmedämmsteine) nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung 2. Putze, Mörtel und Estriche aus DIN V 4108-4 und Beton aus DIN EN 12524 2.1 Putzmörtel aus Kalk, Kalkzement und hydraulischem Kalk 2.2 Putzmörtel aus Kalkgips, Gips, Anhydrit und Kalkanhydrit 2.3 Leichtputz 2.4 Gipsputz ohne Zuschlag 2.5 Normalmauermörtel NM 2.6 Leichtmauermörtel nach DIN 1053-1 2.7 Dünnbettmauermörtel DM 2.8 Zementestrich 2.9 Anhydritestrich 2.10 Beton mittlerer Rohdichte Beton hoher Rohdichte mit 1 % Armierung aus Stahl 3. sonstige Stoffe 3.1 trockene, ruhende Luft 3.2 Bauglas (Natronglas einschließlich Floatglas) 3.3 Aluminium und Aluminiumlegierungen 3.4 Stahl 3.5 Edelstahl 3.6 Konstruktionsholz 3.7 OSB Platten 3.8 Spanplatten 4. Wärmedämmstoffe Rohdichte1) r [kg/m³] Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit l [W/(m·K)] Richtwert der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl2) µ 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.200 1.000 1.200 0,56 0,70 0,79 0,99 1,10 1,30 0,27 0,33 5/10 1.800 1.400 700 1.000 1.300 1.200 1.800 700 1.000 1.600 2.000 2.100 1.800 2.000 2.200 2.400 2.300 1,0 0,70 0,25 0,38 0,56 0,51 1,20 0,21 0,36 1,00 1,40 1,20 1,15 1,35 1,65 2,00 2,3 15/35 15/35 15/35 60/100 60/100 70/120 80/130 80/130 1,23 2.500 2.800 7.800 7.900 500 700 650 600 0,025 1,00 160 50 17 0,13 0,18 0,13 0,14 1 dampfdicht $ 50 µm dampfdicht $ 50 µm dampfdicht $ 50 µm dampfdicht 20/50 50/200 30/50 15/50 typischer Roh- Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit l dichtebereich5) r [W/(m·K)] [kg/m³] Kategorie 13) Kategorie 24) 4.1 Mineralwolle (MW) nach DIN EN 13162 20-200 0,036 bis 0,060 0,030 bis 0,050 15-30 0,036 bis 0,060 0,030 bis 0,050 4.2 Expandiertes Polystyrol (EPS) n. DIN EN 13163 4.3 Extrudiertes Polystyrol (XPS) nach DIN EN 13164 20-45 0,031 bis 0,048 0,026 bis 0,040 4.4. Polyurethan-Hartschaum (PUR) nach DIN EN 131655) 30-100 0,024 bis 0,048 0,020 bis 0,045 4.5 Phenolharz-Hartschaum (PF) nach DIN EN 13166 40 0,024 bis 0,042 0,020 bis 0,035 4.6 Schaumglas (CG) nach DIN EN 13167 90-220 0,046 bis 0,066 0,038 bis 0,055 4.7 Holzwolle-Leichtbauplatten (WW) nach DIN EN 13168 350-600 0,072 bis 0,12 0,060 bis 0,10 4.8 Blähperlit (EPB) nach DIN EN 13169 90-490 0,054 bis 0,078 0,045 bis 0,065 4.9 Expandierter Kork (ICB) nach DIN EN 13170 10-220 0,049 bis 0,067 0,040 bis 0,055 4.10 Holzfaserdämmstoff (WF) nach DIN EN 13171 30-230 0,043 bis 0,072 0,032 bis 0,060 15/25 5/10 15/35 10 15/20 10 15/35 15/35 Richtwert der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl2) µ 1 20/100 80/250 40/200 10/60 dampfdicht 2/5 5 5/10 5 Die bei den Steinen genannten Rohdichten sind die oberen Grenzwerte aus den Produktnormen. Beim Nachweis des klimabedingten Feuchteschutzes ist jeweils der für die Baukonstruktion ungünstigere Wert einzusetzen. Anwendung der µ-Werte und Berechnungsverfahren siehe DIN 4108-3. 3) Die angegebenen Wärmeleitfähigkeiten l berechnen sich für europäisch genormte Dämmstoffe mit bestandener Erstprüfung (ITT) aus den deklarierten Werten lD mittels l = lD ∙ 1,2 (außer für Zeilen 4.9 und 4.10, dort ist zusätzlich der Einfluss der Feuchte eingerechnet) 4) Die angegebenen Wärmeleitfähigkeiten l berechnen sich für für Dämmstoffe mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung und nationaler Überwachung aus den Grenzwerten lGrenz mittels l = lgrenz ∙ 1,05. 5) Werte marktabhängiger Produkte [4]. 1) 2) KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit beinhaltet einen Zuschlag zur Berücksichtigung des baupraktischen Feuchtegehalts des Materials, sowie den Einfluss aus Alterung etc. Bemessungswerte werden offiziell festgelegt und veröffentlicht. Die Bemessungswerte für die Anwendung in Deutschland (Tafel 3) finden sich tabelliert in DIN V 4108-4 und in DIN EN 12524 sowie in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ). Die Verwendung von Mess- oder Nennwerten stellt einen Planungsfehler dar. Tafel 3 listet eine Auswahl von Bemessungswerten der Wärmeleitfähigkeit verschiedener Stoffe auf, zusammen mit Richtwerten der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl der Stoffe. 3.3 Wärmeleitfähigkeit von Mauerwerk nach harmonisierten europäischen Normen Seit Frühjahr 2006 werden Mauersteine zum Handel in Europa mit dem CE-Zeichen und einem Nennwert der Wärmeleitfähigkeit versehen. Der Nennwert wird entweder für einen einzelnen Stein oder für Mauerwerk aus diesen Steinen inklusive Mörtelfugen angegeben. Für die Anwendung in Deutschland regelt DIN V 4108-4:2007-06 erstmalig die Umrechnung des im CE-Zeichen deklarierten Nennwerts der Wärmeleitfähigkeit in einen Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit. Sobald DIN 4108-4 in die Liste der eingeführten technischen Baubestimmungen (ETB-Liste) aufgenommen ist, muss das im Anhang A der Norm angegebene Verfahren angewendet werden, um den Nenn- in einen Bemessungswert umzurechnen, wenn der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit nicht nach Tabelle 1 der Norm vereinfacht anhand der Rohdichte ermittelt werden kann. Die Deklaration der Nennwerte der Wärmeleitfähigkeit von Mauerwerk für das CEZeichen erfolgt nach DIN EN 771 in Verbindung mit DIN EN 1745. Die deklarierten Werte gelten für den trockenen Zustand des Materials und enthalten meistens den Einfluss des Fugenmörtels. Ist kein Fugenmaterial aus der Deklaration ersichtlich, ist davon auszugehen, dass es sich um den Nennwert des Steins ohne Mörteleinfluss handelt. Die Umrechnung vom Nennwert des Steins auf den Nennwert des Mauerwerks mit einem konkreten Fugenmaterial und weiter zum Bemessungswert ist in Anhang A.3 von DIN V 4108-4 geregelt. Alle in Deutschland verwendeten Mauersteine müssen nach den europäischen Verfahren gekennzeichnet sein. Sie entsprechen entweder den jeweiligen deutschen Mauersteinnormen (bei diesen Steinen kann der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks direkt aus Tabelle 1 der DIN V 4108-4 entnommen werden, je nach Rohdichteklasse des Mauerwerks) oder sind allgemein bauaufsichtlich zugelassen (in diesem Fall legt die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung den Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks fest). Diese Bemessungswerte können ohne weitere Umrechnung verwendet werden. 3.4 Wärmeleitfähigkeit von Dämmstoffen nach den harmonisierten europäischen Normen DIN EN 13162 bis DIN EN 13171 In DIN V 4108-4 ab der Ausgabe 2002-03 ist beschrieben, wie bei Dämmstoffen für den Hochbau nach den harmonisierten europäischen Normen DIN EN 13162 bis 13171 der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit für die Anwendung in Deutschland festgelegt wird. Dies betrifft praktisch alle „klassischen“ werksgefertigten Dämmstoffe (Mineralwolle MW, expandiertes Polystyrol EPS, extrudiertes Polystyrol XPS, Polyurethan-Hartschaum PUR, Phenolharzschaum PF, Schaumglas CG, Holzwolle WW, Blähperlit EPB, expandierter Kork ICB, Holzfasern WF). Die Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit für andere Dämmstoffe, für nicht genormte Einsatzbereiche (zu denen z.B. WDVS und Perimeterdämmung im Grundwasser gehören) oder für Eigenschaftsprofile von Dämmstoffen außerhalb der Normen (z.B. erhöhte Druckfestigkeit) werden in einer eigenen Tabelle in DIN V 4108-4, in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ) oder in bauaufsichtlichen Zustimmungen im Einzelfall (ZiE) geregelt. Dämmstoffe mit einer Europäischen Technischen Zulassung (ETA) brauchen noch eine (deutsche) allgemeine bauaufsichtliche Zulassung, weil nicht alle Anforderungen in der ETA abgedeckt sind. Bei Dämmstoffen, die den harmonisierten europäischen Normen entsprechen, deklariert der Hersteller diese Übereinstimmung und kennzeichnet seine Produkte mit dem CE-Zeichen. Das CE-Zeichen ist kein Qualitätssiegel, sondern Zeichen der Übereinstimmung mit den harmonisierten europäischen Normen. Produkte mit dem CE-Zeichen dürfen in Europa gehandelt werden; die Verwendung wird national geregelt. Da die europäischen Dämmstoffnormen keine Fremdüberwachung durch eine unabhängige, dritte Stelle vorschreiben, unterscheidet die DIN V 4108-4 bei den Dämmstoffen nach harmonisierten Normen zwei Kategorien: Kategorie 1 Dämmstoffe, die nicht fremdüberwacht sind, und nur mit einem (europäischen) Nennwert der Wärmeleitfähigkeit deklariert sind. Dieser Nennwert lD („declared value“, zu erkennen am Index D) ist der für den Handel mit harmonisierten Bauprodukten in Europa maßgebende Wert der Wärmeleitfähigkeit. Er wird aus den Ergebnissen einer Erstprüfung („initial type test“, ITT) durch eine unabhängige, dritte Stelle ermittelt und vom Hersteller deklariert. Der Nennwert enthält einen statistischen Zuschlag entsprechend der Streubreite der Ergebnisse der Erstprüfung und der werkseigenen Produktionskontrolle. Er berücksichtigt jedoch nicht den Einfluss des baupraktischen Feuchtegehalts und zum Teil auch keine Alterung. Der Nennwert wird durch die Multiplikation mit dem Faktor 1,2 (d.h., Zuschlag 20 %) zu einem Bemessungswert umgerechnet, der dann in Deutschland angewendet werden darf. Kategorie 2 Dämmstoffe, die zusätzlich eine (deutsche) allgemeine bauaufsichtliche Zulassung haben, in der immer eine regelmäßige Fremdüberwachung durch eine unabhängige, dritte Stelle vorgeschrieben wird. Hier wird statt auf den deklarierten Nennwert auf einen oberen Grenzwert lgrenz der Wärmeleitfähigkeit abgestellt. Alle Messwerte der Wärmeleitfähigkeit in der Eigen- und Fremdüberwachung müssen unter diesem Grenzwert liegen (Grenzwertkonzept). Die regelmäßige Fremdüberwachung wird durch eine bauaufsichtlich anerkannte Stelle durchgeführt, die auch den einzuhaltenen Grenzwert festlegt. Der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit berechnet sich aus dem Grenzwert, multipliziert mit einem Zuschlagsfaktor von 1,05 (d.h., nur 5 % Zuschlag). Vorteil für den Hersteller ist der signifikant niedrigere Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit, der für sein so zugelassenes Produkt angesetzt werden darf. Praktisch alle in Deutschland in nennenswertem Umfang verkauften Dämmstoffe fallen in die Kategorie 2. Produkte mit einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung erkennt man am aufgedruckten oder auf dem beigelegten Etikett angebrachten KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Überwachungszeichen (Ü-Zeichen) zusätzlich zum CE-Zeichen (Bild 5). Auf dem Etikett sind häufig sowohl der Nennwert (für den Handel in Europa) sowie der Grenzwert und/oder der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit nach Zulassung (für die Anwendung in Deutschland) angegeben. Wichtig für den Anwender ist, dass er für eine wärmeschutztechnische Berechnung immer vom Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit ausgeht. Für Produkte, die ausschließlich ein CE-Zeichen tragen, muss der auf dem Etikett deklarierte Nennwert der Wärmeleitfähigkeit mit 1,2 multipliziert werden, um den Bemessungswert zu erhalten. Außerdem ist auf dem Etikett der Bezeichnungsschlüssel des Dämmstoffs angegeben, der die nach der Produktnorm deklarierten Eigenschaften in Kurzform enthält. Ebenfalls vermerkt ist der Anwendungstyp des Dämmstoffs nach DIN V 4108-10. Der Dämmstoff darf nur für diese Anwendungsfälle eingesetzt werden. 3.5 Perimeterdämmung Als Perimeterdämmung bezeichnet man die außenseitige Wärmedämmung von erdberührten Bauteilen. Beispiele sind die Wärmedämmung von Kellerwänden und Kellerböden. Dabei wird der Wärmedämmstoff auf der Außenseite des Kellers außerhalb der Bauwerksabdichtung angebracht. Der Wärmedämmstoff ist bei der Perimeterdämmung ständig in Kontakt mit dem anstehenden Erdreich, mit Niederschlagswasser, dem Erddruck und bei manchen Anwendungsfällen auch mit dem Grundwasser. Deshalb werden an die Dämmstoffe für diese Anwendung hohe Anforderungen gestellt. Der Vorteil der Perimeterdämmung ist, dass Tauwasserausfall auf der Innenseite der Kellerwand und des Kellerbodens verhindert wird, die Bauwerksabdichtung mechanisch geschützt wird, Wärmebrücken vermieden und die Energieverluste gesenkt werden. Perimeterdämmungen sind unter bestimmten Randbedingungen genormte Ausführungen oder in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen geregelt. Schaumglas (bis 12 m Tiefe) und XPS (bis 3,7 bzw. 7 m Tiefe) dürfen nach Zulassung in ständig drückendem Wasser (Grundwasser) verwendet werden. Je nach Material muss der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit für Perimeterdämmung korrigiert werden, um den Feuchteeinfluss zu berücksichtigen (bei Schaumglas nicht; bei XPS nur im Grundwasser; bei EPS und PUR immer, Bild 5: Beispiel eines Etiketts eines EPS-Dämmstoffs für die Anwendung als Kerndämmung (Anwendungstyp WZ) einer fiktiven Firma „Super Dämmung“ mit Überwachung durch das FIW München 10 wobei EPS und PUR nicht im Grundwasser verlegt werden dürfen). Näheres regeln die bauaufsichtlichen Zulassungen. Unter der tragenden Gründungsplatte dür­fen nur spezielle Qualitäten von Schaumglas, XPS-Hartschaum und EPS-Hartschaum eingesetzt werden, die dafür bauaufsichtlich zugelassen sind (Zulassung vorlegen lassen). Vor dem Einbau neuer, noch nicht zugelassener Produkte ist von der Bauaufsicht eine Zustimmung im Einzelfall einzuholen. Unter Streifenfundamenten darf keine Dämmung angeordnet werden, da die Dämmstoffe dafür nicht ausreichend tragfähig sind. Die senkrechte Perimeterdämmung der erdberührten Außenwand und die waagerechte Perimeterdämmung unter einer lastabtragenden Bodenplatte/Sohlplatte können lückenlos ineinander übergehen, d.h., das Prinzip „durchgehende Dämmebene“ zur Verminderung von Wärmebrücken kann gut eingehalten werden. Die Wärmeverluste an so wärmetechnisch „lückenlosen“ Anschlüssen sind deutlich geringer als bei perimetergedämmten Bodenplatten auf Streifenfundamenten, bei denen das Streifenfundament ja eine durchgehende Dämmhülle verhindert. 3.6 Wärmedurchlasswiderstand von Luftschichten Nicht nur der Wärmedurchlasswiderstand von Materialschichten, sondern natürlich auch der von Lufträumen innerhalb eines Bauteils geht in den U-Wert mit ein. Tabellen und Formeln dazu finden sich in DIN EN ISO 6946. Die Norm unterscheidet Lufträume nach ihren Abmessungen in Luftschichten (deren Breite und Länge jeweils mehr als das 10fache der in Wärmestromrichtung gemessenen Dicke beträgt) und in Luftspalte (deren Breite oder Länge mit der Dicke vergleichbar ist). Schmale Luftspalte (Breite oder Länge deutlich kleiner als die Dicke) werden von DIN EN ISO 6946 nicht erfasst; hier seien die Berechnungsgleichungen in DIN EN ISO 10077-2 empfohlen. DIN EN ISO 6946 unterscheidet Luftschichten (bis 300 mm Dicke) weiter nach der Art ihrer Belüftung nach den folgenden Kriterien: 3.6.1 Ruhende Luftschicht, z.B. Fingerspalt in zweischaligem Mauerwerk mit Kerndämmung Eine ruhende Luftschicht ist von der Umgebung so abgeschlossen, dass der Querschnitt eventuell vorhandener Öffnungen 0,5 cm² pro Meter Länge nicht überschreitet und kein Luftstrom durch die Schicht KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz möglich ist. Einzelne unvermörtelte Stoßfugen als Entwässerungsöffnungen in Vormauerschalen zählen nicht als Öffnungen. Sind sie die einzigen Öffnungen in der Vormauerschale, gilt die Luftschicht dahinter als ruhend. Der Fingerspalt bei der Kerndämmung ist üblicherweise als ruhende Luftschicht ausgebildet und trägt einen Wärmedurchlasswiderstand von R = 0,15 m²·K/W (bei 10 mm Dicke) zum U-Wert der kerngedämmten Wand bei. Der Wärmedurchlasswiderstand ruhender Luftschichten ist je nach Dicke, Neigung und Wärmestromrichtung unterschiedlich. Neigungen von über 60° gegenüber der Waagerechten zählen als senkrechte, geringere Neigungen als waagerechte Luftschicht. Die in der Norm tabellierten Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit von Luftschichten berücksichtigen neben dem Wärmetransport in der stehenden Luft selbst auch den Wärmetransport durch Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung) und durch Luftbewegung (Konvektion) innerhalb des Hohlraums. Der Wärmedurchlasswiderstand einer ruhenden Luftschicht geht analog zum Wärmedurchlasswiderstand von Feststoffschichten in die Aufsummation aller Wärmedurchlass- und Wärmeübergangswiderstände zum Wärmedurchgangswiderstand ein. Wenn in einem Berechnungsprogramm für den U-Wert nur die Wärmeleitfähigkeit der Schichten eingegeben werden kann, kann diese „rückwärts“ als Quotient aus ihrer Dicke d und ihrem Wärmedurchlasswiderstand R berechnet werden. Bereits ausgerechnete Werte sind in Tafel 4 mit angegeben: leq = d R [W/m·K] 3.6.2 Schwach belüftete Luftschicht Schwach belüftete Luftschichten haben Öffnungen zwischen 0,5 und 1,5 cm² je Meter Länge. Der Wärmedurchlasswiderstand wird als halb so groß (bzw. die äquivalente Wärmeleitfähigkeit als doppelt so hoch) angesetzt wie bei einer gleich dicken, ruhenden Luftschicht nach Tafel 4. Schwach belüftete Luftschichten treten bei den in Deutschland üblichen Bauweisen nur selten auf. Tafel 4: Bemessungswerte des Wärmedurchlasswiderstands R und der äquivalenten Wärmeleitfähigkeit leq von ruhenden Luftschichten nach DIN EN ISO 6946, für angrenzende Oberflächen aus üblichen Baustoffen (Emissionskoeffizienten = 0,9 beider angrenzenden Oberflächen) Dicke der Luftschicht Richtung des Wärmestroms horizontal abwärts R R leq leq leq [W/(m·K)] [m²·K/W] [W/(m·K)] [m²·K/W] [W/(m·K)] – 0,00 – 0,00 – 0,045 0,11 0,045 0,11 0,045 0,054 0,13 0,054 0,13 0,054 0,067 0,15 0,067 0,15 0,067 0,094 0,17 0,082 0,17 0,082 0,16 0,18 0,14 0,19 0,13 0,31 0,18 0,28 0,21 0,24 0,63 0,18 0,56 0,22 0,45 1,88 0,18 1,67 0,23 1,30 aufwärts [mm] 0 5 7 10 15 25 50 100 300 R [m²·K/W] 0,00 0,11 0,13 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 Für Luftschichtdicken zwischen den angegebenen Werten darf linear interpoliert werden. 3.6.3 Stark belüftete Luftschicht, z.B. in zweischaligen Wänden mit Wärmedämmung, Luftschicht hinter einer vorgehängten hinterlüfteten Fassade Wenn der Querschnitt der Öffnungen 1,5 cm² je Meter Länge überschreitet, gelten Luftschichten als stark belüftet. Beispiele hierfür sind Luftschichten hinter VHF, Luftschichten in zweischaligen Wänden mit Wärmedämmung oder Hinter­ lüftungsebenen im Dach. Solche Luftschichten sowie alle Bauteilschichten, die außerhalb dieser Schicht angeordnet sind, werden bei der Berechnung des U-Werts nicht weiter berücksichtigt. Stattdessen wird für den äußeren Wärmeübergangswiderstand – an der Innenseite der Hinterlüftungsebene – der Wert für ruhende Luft verwendet, also der Wert des raumseitigen Wärmeübergangswiderstands (Tafel 5). Tafel 5: Thermisch wirksame Schichten und Wärmeübergangswiderstände verschiedener Außenwandkonstruktionen Bauteil Systemskizze Thermisch wirksame Schichten Wärmeübergangs­ widerstand außen innen Rse Rsi Luftschicht KS-Thermohaut (KS-Außenwand mit WärmedämmVerbundsystem) 0,04 0,13 – Zweischalige KS-Außenwand mit Kerndämmung nach DIN 1053-1 0,04 0,13 ruhend 0,13 0,13 stark belüftet 0,13 0,13 stark belüftet Hinterlüftete KS-Außenwand nach DIN 18516-1 Zweischalige KS-Außenwand mit Hinterlüftung nach DIN 1053-1 11 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 3.7 Wärmeübergangswiderstände Für die Wärmeübergangswiderstände an der inneren (Rsi) und äußeren (Rse) Bauteiloberfläche bei der U-Wert-Berechnung werden die tabellierten Bemessungswerte aus DIN EN ISO 6946 verwendet. Dabei wird nach der Richtung des Wärmestroms unterschieden. Geneigte Bauteile und Dächer mit einer Neigung kleiner als 60° gegenüber der Waagerechten werden wie waagerechte Bauteile behandelt, bei Neigungen von 60° oder mehr wie senkrechte Bauteile. Tafel 6 sowie Bild 6 zeigen die Zuordnung der jeweils zu verwendenden Werte für einzelne Bauteile abhängig von der baulichen Situation für den Winterfall (Wärmestromrichtung von innen nach außen). Für Bauteile im Inneren des Gebäudes, die Teil der thermischen Gebäudehülle sind, wird auf beiden Seiten der gleiche Wärmeübergangswiderstand Rsi angesetzt. Für Flächen gegen Erdreich und andere Flächen mit direktem Kontakt zu Feststoffen beträgt der Wärmeübergangswiderstand 0 (Null). Für wechselnde Wärmestromrichtungen (z.B. bei einer dynamischen Gebäudesimulation für den Sommerfall) oder für den U-Wert von Bauteilen, deren Einbaulage nicht vorab bekannt ist, wird empfohlen, die Werte wie für senkrechte Wände zu verwenden. Für die Überprüfung eines Bauteils auf Kondensat- oder Tauwasserausfall nach DIN 4108-3 (klima­ bedingter Feuchteschutz) bzw. DIN 4108-2 Abschnitt 6 (Wärmebrücken) gelten jeweils die dort angegebenen Wärmeübergangswiderstände. Zum direkten Vergleich der Dämmleistung von Bauteilen in verschiedenen Einbausituationen empfiehlt es sich, statt des U-Werts den Wärmedurchlasswiderstand der Bauteile zu verwenden, da er unabhängig von den je nach Einbausituation unterschiedlichen Wärmeübergangswiderständen ist. 3.8 U-Wert von Bauteilen aus homogenen und inhomogenen Schichten Besteht das Bauteil aus homogenen und inhomogenen Schichten, bzw. hat es un- terschiedliche nebeneinanderliegende Bereiche (z.B. Sparren und Gefach bei Holzdächern; Betonstütze in einer Mauerwerkswand), muss man zur Berechnung des U-Wertes ein anderes Verfahren anwenden, das so genannte „vereinfachte Verfahren“ nach DIN EN ISO 6946. Die früher übliche, flächenanteilige Mittelung „normal“ berechneter U-Werte nebeneinander liegender Bereiche ist nicht mehr zulässig und stellt einen Planungsfehler dar, weil diese Vorgehensweise zu niedrige und damit zu günstige U-Werte ergibt. Die Berechnung des U-Werts eines zusammengesetzten Bauteils bzw. eines Bauteils aus homogenen und inhomogenen Schichten erfolgt sinnvollerweise mit einem Berechnungsprogramm [5]. Das Verfahren der DIN EN ISO 6946 ist vereinfacht im Vergleich zu genauen, zweioder dreidimensionalen numerischen Computerverfahren, die ansonsten zur Berechnung des U-Werts eines solchen Bauteils verwendet werden müssten. Nicht anwend- Tafel 6: Bemessungswerte der Wärmeübergangswiderstände für die Berechnung des U-Werts nach DIN EN ISO 6946 für verschiedene Bauteile, für den Winterfall (Wärmestromrichtung von innen nach außen) Zeile Bauteil Wärmeübergangswiderstand innen Rsi [m²·K/W] außen Rse [m²·K/W] 1 Außenwände (ausgenommen Außenwände aus Zeile 2); nicht hinterlüftete geneigte Dächer mit Neigung $ 60° 0,13 0,04 2 Außenwände mit einer hinterlüfteten Bekleidung, Abseitenwände zum ungedämmten Dachraum; hinterlüftete geneigte Dächer mit Neigung $ 60° 0,13 0,13 3 Wohnungstrennwände, Treppenhauswände, Wände zwischen unabhängigen Räumen, Trennwände zu dauernd unbeheizten Räumen, Abseitenwände zu gedämmten Dachräumen 0,13 0,13 4 Außenwände, die an das Erdreich grenzen 0,13 0 5 Decken oder geneigte Dächer mit einer Neigung < 60°, die Aufenthaltsräume gegen Außenluft abgrenzen; unbelüftete Flachdächer 0,10 0,04 6 Decken unter Spitzböden und nicht ausgebauten Dachräumen; Decken unter belüfteten Räumen 0,10 0,10 7 Wohnungstrenndecken und Decken zwischen unabhängigen Räumen Wärmestromrichtung nach oben Wärmestromrichtung nach unten 0,10 0,17 0,10 0,17 8 Kellerdecken 0,17 0,17 9 Decken, die Räume nach unten gegen Außenluft abgrenzen 0,17 0,04 10 An das Erdreich grenzender unterer Abschluss eines Aufenthaltsraums 0,17 0 Für die Überprüfung eines Bauteils hinsichtlich Kondensat- oder Tauwasserausfall nach DIN 4108-3 (klimabedingter Feuchteschutz) bzw. DIN 4108-2 Abschnitt 6 (Wärmebrücken) gelten jeweils die dort angegebenen Wärmeübergangswiderstände. Für Bauteile mit wechselnder Wärmestromrichtung (z.B. bei einer dynamischen Gebäudesimulation für den Sommerfall) oder für Bauteile, deren Einbaulage nicht vorab bekannt ist, wird empfohlen, die Wärmeübergangswiderstände wie für Wände zu verwenden. 12 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz meist in unterschiedlichen Bauteilsituationen zum Tragen. Ist die Gesamtkorrektur für alle drei Aspekte zusammen geringer als 3 % des U-Wertes im ungestörten Bereich, so braucht nicht korrigiert zu werden. < 30 > 30 0,13 Uc = U + ∆Ug + ∆Uf + ∆Ur 0,10 2 0,04 0,13 0,10 5 0,13 0,13 0,17 4 0,13 0,17 0,04 9 7 0,13 1 0,13 1 0,10 0,13 0,04 0,04 10 0,00 Bild 6: Bemessungswerte der Wärmeübergangswiderstände für die Berechnung des U-Werts nach DIN EN ISO 6946 für verschiedene Bauteile, für den Winterfall (Wärmestromrichtung von innen nach außen). Die Zahlen in den Kästchen verweisen auf die Zeilennummern aus Tafel 6. 3.9 U-Wert-Korrekturen 3.9.1 Vorsprünge Die bauaufsichtlich eingeführte Norm DIN EN ISO 6946 enthält weitergehende Festlegungen zur Behandlung von Vorsprüngen in Bauteilen. Vorsprünge, z.B. an Pfeilern, in ansonsten ebenen Oberflächen, sind bei der Berechnung des Wärmedurchgangswiderstands zu vernachlässigen, wenn sie aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von höchstens 2,5 a) einlagig verlegte Dämmplatten mit Stufenfalzen oder Nut-und-Feder-Verbindungen oder abgedichteten Fugen versehen sind, oder wenn b) einlagig verlegte Dämmplatten mit stumpfen Stößen so verlegt sind, dass nur Spalte von weniger als 5 mm Breite zwischen den Dämmplatten auftreten (oder eventuell auftretende, breitere Spalte mit Dämmstoff verfüllt werden), oder wenn 0,17 bar ist das vereinfachte Verfahren, wenn die Dämmschichten eine Wärmebrücke aus Metall enthalten oder nebeneinander liegende Bereiche sehr unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten besitzen. Genauere Werte des Wärmedurchgangskoeffizienten erhält man durch Berechnungen mit numerischen Verfahren nach DIN EN ISO 10211. Solche computergestützten Berechnungen sind auch zur Ermittlung der Oberflächentemperaturen an Wärmebrücken und somit zur Bewertung des Kondensatrisikos erforderlich. Die Korrektur für Luftspalte in der Dämmebene kommt nicht zum Tragen, wenn keine oder nur kleine, vereinzelte Luftspalte zwischen den Dämmplatten oder zwischen den Dämmplatten und den angrenzenden Baustoffen vorhanden sind. Dies ist u.a. dann anzunehmen, wenn 0,17 0,10 8 0,00 0,10 3 2 0,13 [W/(m2·K)] 6 W/(m·K) bestehen. Wenn der Vorsprung aus Material mit einer Wärmeleitfähigkeit größer als 2,5 W/(m·K) besteht und nicht wärmegedämmt ist, wird der Vorsprung übermessen und an der betroffenen Fläche der Wärmeübergangswiderstand mit dem Verhältnis aus Projektionsfläche und abgewickelter Oberfläche des herausstehenden Teils multipliziert. 3.9.2 Luftspalte in der Dämmebene; Umkehrdächer Der berechnete Wärmedurchgangskoeffi­­ zient U ist entsprechend der nachfolgenden Formel aus DIN EN ISO 6946 zu erhöhen, um die Einflüsse von Luftspalten in der Dämmebene (Index g für gaps), mechanischen Befestigungselementen (Index f für fasteners) und Unterlaufen von Umkehrdämmungen durch Regen (Index r für rain). Für die Berechung des Energiebedarfs wird der U-Wert Uc inklusive der Korrekturen verwendet. Die Korrekturen treten in der Regel nicht gleichzeitig für dasselbe Bauteil auf, sondern kommen c) die Dämmung mehrlagig mit versetzten Fugen verlegt ist, und in allen Fällen die Dämmung guten Kontakt zum Bauwerk aufweist. Nachdem im Planungszustand davon auszugehen ist, dass die spätere Ausführung fachgerecht erfolgt, und bei fachgerechter Ausführung von Dämmarbeiten üblicherweise die vorgenannten Bedingungen eingehalten werden, wird eine Korrektur für Luftspalte innerhalb der Dämmebene üblicherweise nur bei ausgeführten Bauten vorgenommen, bei denen z.B. die handwerkliche Ausführung nicht fachgerecht erfolgte. Die Korrektur für das Unterlaufen der Umkehrdämmung durch Regen erfolgt nur dann, wenn der Effekt nicht schon im Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffs enthalten ist, und nur, wenn das Gebäude beheizt wird, nicht jedoch im Kühlfall. Abweichend vom Korrekturverfahren der DIN EN ISO 6946 erfolgt in Deutschland die Bestimmung des Bemessungswerts des Wärmedurchgangskoeffizienten für Umkehrdächer nach den Festlegungen in den technischen Spezifikationen des betreffenden Dämmstoffs, z.B. in seiner allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung, bzw. nach DIN 4108-2 Abschnitt 5.3.3. 13 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 4. HYGIENISCHER MINDESTWÄRMESCHUTZ Generell sind Gebäude so zu planen und zu bauen, dass ein ausreichender Mindestwärmeschutz flächiger Bauteile und an Wärmebrücken gegeben ist. Die einzuhaltenden Anforderungen sind in der bauaufsichtlich eingeführten DIN 4108-2 fixiert. Der bauliche Mindestwärmeschutz soll die Gesundheit der Bewohner bzw. Gebäudenutzer durch ein hygienisches Raumklima schützen und die Baukonstruktion vor Feuchteschäden bewahren. Dafür ist eine ausreichende Beheizung und ein hygienisch definierter Mindestluftwechsel zum Abtransport der im Innenraum freigesetzten Feuchte sicherzustellen. Angesichts heutiger Ansprüche an Wohnkomfort, Hygiene, Schimmelfreiheit und Energieeinsparung ist aber ein deutlich besserer baulicher Wärmeschutz anzustreben. Dieser wird bei funktionsgetrennter Bauweise durch dickere Dämmschichten erreicht. 4.1 Vermeiden von Schimmelpilzwachstum Zur Vermeidung von Schimmelpilzwachstum auf Innenoberflächen von Bauteilen ist es vor allem wichtig, dass die Kondensatfreiheit der Konstruktion gegeben ist und kritische Oberflächenfeuchten vermieden werden. Schon ab einer relativen Luftfeuchte von 80 % in der Luftschicht unmittelbar an der Bauteiloberfläche kann es zur Kondensation von Wasser in den feinen Kapillaren des Baustoffs kommen. Diese Kapillarkondensation liefert bereits eine für Schimmelpilzwachstum ausreichende Menge Feuchtigkeit. Ausgehend von vereinfachenden bauphysikalischen Modellbetrachtungen kann Schimmelpilzwachstum bereits auftreten, wenn an mindestens fünf aufeinander folgenden Tagen die relative Luftfeuchte an der Bauteiloberfläche einen Wert von mehr als 80 % aufweist und dieser Zustand mindestens 12 Stunden am Tag gegeben ist. 4.2 Mindestwärmeschutz flächiger Bauteile bei normal beheizten Gebäuden DIN 4108-2 fordert die in Tafel 7 angegebenen Mindest-Wärmedurchlasswiderstände für wärmeübertragende flächige Massivbauteile mit einer flächenbezogenen Gesamtmasse von $ 100 kg/m², zusammen mit einer ausreichenden Beheizung und Belüftung des Gebäudes bzw. der Bauteile. Bei höheren Luftfeuchten sind kürzere Zeiträume ausreichend. Das Vorliegen von flüssigem Wasser auf der Bauteiloberfläche ist nicht erforderlich. Schimmel benötigt für sein Wachstum einen Nährboden, das so genannte Substrat, mit passendem pH-Wert, moderate Temperaturen und genügend Feuchte, wobei sich die genauen Wachstumsgrenzen bei den Schimmelarten etwas unterscheiden. Da eine geeignete Temperatur und ein passendes Substrat in der Regel in beheizten Gebäuden immer vorhanden sind, bleibt als Maßnahme zur Schimmelvermeidung nur die Vermeidung von (Oberflächen-)Feuchte und Kapillarkondensation (Bild 7). ● Der Mindestwärmeschutz muss überall eingehalten werden. Das gilt besonders auch für wärmeschutztechnisch geschwächte Querschnitte wie Heizkörpernischen und Fensterstürze. Wassergehalt der Luft bei unterschiedlichen relativen Luftfeuchten und Temperaturen Wassergehalt der Luft [g/m3] 35 30 Wassergehalt der Luft in g/m3 bei einer relativen Luftfeuchte von 100 % 25 Wassergehalt der Luft in g/m3 bei einer relativen Luftfeuchte von 80 % 20 Wassergehalt der Luft in g/m3 bei einer relativen Luftfeuchte von 50 % 15 10 5 0 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 Temperatur [ C] Bild 7: Zusammenhang zwischen Lufttemperatur, relativer Luftfeuchte (r.F.) und absoluter Luftfeuchte (Wasser­ gehalt der Luft in g Wasser pro m³ Luft). Blaue Pfeile: bei Abkühlung von Luft mit 20 °C und 50 % r.F. auf 12,6 °C (z.B. an der Wandoberfläche) steigt die relative Luftfeuchte auf 80 %. 14 Einige der weiteren Festlegungen der DIN 4108-2 zum einzuhaltenden Mindestwärmeschutz der Wärme übertragenden Bauteile sind: ● Leichte Bauteile müssen einen erhöhten Wärmeschutz aufweisen. Aufgrund ihrer geringen Masse können sie im Sommer nur wenig Speichermasse zur Verfügung stellen, um rasch ansteigende Innenraumtemperaturen in ihren Spitzenwerten zu dämpfen. Aus diesem Grund muss der Wärmeeintrag durch diese Bauteile stärker reduziert werden als bei speicherfähigeren Bauteilen. Als Unterscheidungskriterium zwischen leichten und schweren Bauteilen wird eine flächenbezogene Masse von 100 kg/m² herangezogen. Der Mindestwert des Wärmedurchlass­ widerstands leichter Bauteile muss R $ 1,75 m²·K/W betragen. Bei Rahmenund Skelettbauten gilt dieser Wert nur für den Bereich der Gefache, jedoch muss das gesamte Bauteil zusätzlich einen mittleren Wärmedurchlasswiderstand von 1,0 m²·K/W einhalten. ● Die tabellierte Mindestanforderung für den unteren Gebäudeabschluss gilt nur für die äußeren 5 m der Bodenplatte, da sich weiter innen ein so genannter Wärmesee unter dem Gebäude ausbildet und der Wärmeverlust über das Erdreich an die Außenluft auch bei einem ungedämmten Mittelbereich der Bodenplatte gering ist. Trotzdem wird bei normal beheizten Gebäuden häufig die gesamte Bodenplatte durchgehend gedämmt, weil die Verlegung einfacher ist. KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Tafel 7: Mindestwerte der Wärmedurchlasswiderstände von Bauteilen, aus DIN 4108-2 Zeile Bauteile Wärmedurchlasswiderstand R [m²·K/W] 1 Außenwände, Wände von Aufenthaltsräumen gegen Bodenräume, Durchfahrten, offene Hausflure, Garagen, Erdreich 1,2 2 Wände zwischen fremd genutzten Räumen, Wohnungstrennwände 0,07 3 Treppenraumwände 4 5 zu Treppenräumen mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen (z. B. indirekt beheizte Treppenräume), Innentemperatur u 10° C, aber Treppenraum mindestens frostfrei 0,25 zu Treppenräumen mit Innentemperaturen u1 > 10° C ( z. B. in Verwaltungsgebäuden, Geschäftshäusern, Unterrichtsgebäuden, Hotels, Gaststätten und Wohngebäuden) 0,07 allgemein Wohnungstrenndecken, Decken zwischen frem­den Arbeitsräumen, Decken unter Räumen zwischen gedämmten Dachschrägen und Abseitenwänden bei ausgebauten Dachräumen in zentral geheizten Bürogebäuden 6 7 Unterer Abschluss nicht unterkellerter Aufenthaltsräume 8 Unmittelbar an das Erdreich bis zu einer Raumtiefe von 5 m Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen, Decken unter bekriechbaren oder noch niedrigeren Räumen, Decken unter belüfteten Räumen zwischen Dachschrägen und Abseitenwänden bei ausgebauten Dachräumen, wärmegedämmte Dachschrägen 10 Kellerdecken, Decken gegen abgeschlossene, unbeheizte Hausflure u.ä. Decken (auch Dächer), die Aufenthalts­räume 11 11.2 gegen die Außenluft abgrenzen 1) 0,17 Über einen nicht belüfteten Hohlraum an das Erdreich grenzend 9 11.1 0,35 0,90 Nach unten, gegen Garagen (auch beheizte), Durchfahrten (auch verschließbare) und belüftete Kriechkeller1) 1,75 Nach oben, z. B. Dächer nach DIN 18530, Dächer und Decken unter Terrassen, Umkehrdächer. Für Umkehrdächer ist der Wärmedurchgangskoeffizient U nach der abZ des Dämmstoffs bzw. nach DIN 4108-2 zu korrigieren. 1,2 erhöhter Wärmedurchlasswiderstand wegen Fußkälte 4.3 Mindestwärmeschutz flächiger Bauteile bei niedrig beheizten Gebäuden Für Gebäude mit Innentemperatur kleiner als 19 °C, aber mindestens 12 °C gelten ebenfalls die Anforderungen aus DIN 4108-2 Tabelle 1 (siehe Tafel 7), also die gleichen Anforderungen wie für normal beheizte Gebäude. Hiervon ausgenommen sind die Außenwände von Aufenthaltsräumen (Bauteile nach Zeile 1), für die in niedrig beheizten Gebäuden ein Mindest-Wärmedurchlasswiderstand von 0,55 m²·K/W ausreichend ist. Die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz sollen sinngemäß angewendet werden. Bei großen, niedrig beheizten Gebäuden wie z.B. Industrie- und Lagerhallen ist es häufig ausreichend und genügt den Mindestanforderungen an den baulichen Wärmeschutz, wenn nur die äußeren 5 m der Bodenplatte wärmegedämmt sind. Der Wärmeverlust über das Erdreich an die Außenluft ist gering, auch bei einem ungedämmten Mittelbereich der Bodenplatte. Bild 8: Vollbiologisches Klärwerk in Frankfurt am Main als Beispiel für ein niedrig beheiztes Gebäude 15 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 5. WÄRMESCHUTZ UND SCHIMMELVERMEIDUNG BEI WÄRMEBRÜCKEN Wärmebrücken sind Stellen in der Umhüllung eines Gebäudes, an denen es zu einem örtlich erhöhten Wärmedurchgang durch die Konstruktion kommt. Daraus resultieren örtliche Unterschiede in der Temperatur der Innen- und der Außen­ oberflächen der Konstruktion. Im Winter kommt es an Wärmebrücken zu einem erhöhten Wärmeverlust. Zusätzlich kann es zu deutlich verringerten Innenoberflächentemperaturen kommen, und in der Folge zu Kondensatanfall und Schimmelbildung. Deshalb sind Wärmebrücken aus energetischer Sicht, vor allem aber aus Bauqualitäts- und Hygienegesichtspunkten zu vermeiden oder möglichst in ihrem Einfluss zu begrenzen. Mit steigendem Dämmstandard kommt den Wärmebrücken im Planungsprozess und bei der Bewertung eines Gebäudes eine zunehmende Bedeutung zu. Die Hinweise zur Vermeidung von Schimmelpilzwachstum gelten in gleicher Weise für Wärmebrücken. Wärmebrücken können sehr unterschiedliche Ursachen haben, die auch in Kombination miteinander auftreten können: ● Stoffbedingte Wärmebrücken ergeben sich aus einem Wechsel der Baustoffe nebeneinander liegender Bereiche, z.B. Betonpfeiler in einer Mauerwerkswand. ● Geometriebedingte Wärmebrücken finden sich beispielsweise an jeder Gebäudekante und Fensterleibung. 5.1 Energetische Charakterisierung von Wärmebrücken In energetischer Hinsicht werden linien­ förmige Wärmebrücken durch den linearen Wärmedurchgangskoeffizienten ( -Wert) charakterisiert (früher: Wärmebrückenverlustkoeffizient). Er gibt den Wärmedurchgang pro Meter Länge der Wärmebrücke und pro Kelvin Temperaturdifferenz an, der zusätzlich zum Wärmedurchgang durch die benachbarten flächigen Bauteile auftritt. Der -Wert ist das längenbezogene Pendant zum U-Wert für flächige Bauteile. Für punktförmige Wärmebrücken wird der -Wert verwendet. Mit zunehmender Wärmedämmung müssen auch die Bauteilanschlüsse wärmetechnisch verbessert werden. wird bestimmt, indem der gesamte stationäre Wärmedurchgang durch den Bereich der Wärmebrücke zweidimensional mit numerischen Methoden berechnet und durch die angesetzte Temperaturdifferenz geteilt wird. Vom Ergebnis zieht man den Wärmedurchgang ab, der sich aus Fläche (Außenmaß) mal U-Wert der beiden angrenzenden flächigen Bauteile pro Grad Temperaturunterschied ergibt (Bild 9). U1 a U1 a i A1 ● Eine Wärmebrückenwirkung ist durch Einbauteile gegeben (Rollladenkästen, Fassadendübel). Bestandssanierung ist dies häufig nur mit erhöhtem Aufwand oder mitunter gar nicht mehr nachträglich möglich. Hier sind entsprechend angepasste Lösungen erforderlich. Zur Vermeidung von Wärmebrücken gilt generell die Empfehlung, die dämmende Schicht so vollständig und lückenlos wie möglich um das beheizte Gebäudevolumen zu legen. Die dämmenden Schichten benachbarter Bauteile sollten lückenlos und ohne Dickenverminderung ineinander übergehen. Das Konstruktionsprinzip der durchgehenden Dämmebene kann bei Neubauten und vorausschauender Planung gut eingehalten werden. Bei der 16 A1 Oft findet sich auch eine Kombination mehrerer Ursachen (Traufanschluss, Decken­einbindung). Üblich ist deswegen die Unterteilung entsprechend ihrer Geometrie in punkt-, linien- und flächenförmige Wärmebrücken. i U2 A2 L= L= Q a A2 Q a = L - U1 · A1 - U2 · A2 = L - U1 · A1 - U2 · A2 L: Thermischer Leitwert U: U-Wert A: Fläche Q: Wärmestrom D = Dq: Lufttemperaturdifferenz zwischen außen und innen Bild 9: Skizze zur Berechnung des längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten Längenbezogene Wärmebrücken treten an den Anschlussstellen zwischen benachbarten Bauteilen auf. Je nach Bauweise können sie sich deutlich bemerkbar machen, vor allem wenn auf die Vermeidung von Wärmebrücken nicht besonders geachtet wird. Die Bilder 10 und 11 vergleichen den Wärmedurchgang im Bereich einer einbindenden Decke zwischen der KS-Funktionswand mit Wärmedämmverbundsystem und einer monolithischen Bauweise. Deutlich erkennbar ist die Verringerung der Wärmebrückenwirkung bei der KS-Funktionswand. 5.2 Verminderung des Wärmebrückenverlusts nach DIN 4108 Beiblatt 2 Im Gegensatz zu flächigen Bauteilen werden an Wärmebrücken keine allgemeingültigen energetischen Mindestanforderungen gestellt. So gibt es auch keine verbindlichen Höchstgrenzen für -Werte. Dennoch ergeben sich in der Regel „freiwillige eingegangene Mindestanforderungen“ daraus, dass im EnEV-Nachweis und/oder in der Baubeschreibung bestätigt wird, die relevanten Wärmebrücken würden dem „Wärmebrückenbeiblatt“ DIN 4108 Beiblatt 2 entsprechen. Dieses nicht-normative Beiblatt gibt in Prinzipskizzen Planungsund Ausführungsempfehlungen, wie der Einfluss von Wärmebrücken energetisch und thermisch vermindert werden kann. Bezieht sich der Planer im EnEV-Nachweis oder in der Baubeschreibung darauf, wird das dort definierte Niveau der Wärmebrückenverminderung verbindlich. Hintergrund für das Erstellen des Beiblatts war, dass der Wärmeschutz in der Fläche ausreichend gut funktioniert, aber bei Wärmebrücken Wissens- oder Aufmerksamkeitslücken bestehen. Generell muss ein Planer gemäß EnEV den Einfluss konstruktiver Wärmebrücken U2 auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den Regeln der Technik und den im jeweiligen Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich halten. Den zusätzlichen Wärmedurchgang durch alle relevanten Wärmebrücken eines Gebäudes (∆UWB) kann er im EnEV-Nachweis wahlweise detailliert oder pauschalisiert berücksichtigen: ● Die - bzw. - Werte der linien- bzw. punktförmigen Wärmebrücken werden detailliert ermittelt und im Transmissionswärmedurchgang mittels -Wert mal abgemessener Länge der Wärmebrücken bzw. mittels -Wert mal Anzahl der punktförmigen Wärmebrücken berücksichtigt. Zahlenwerte für C können KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Wärmestromdichte an der Außenoberfläche [W/m2] Material Material Putz none Wärmedämmung Außenputz KS-Mauerwerk Thermohaut Betondecke Estrich KS-Mauerwerk Innenputz Betondecke Trittschalldämmung Estrich 12 10 8 6 4 2 0 Bild 10: Wärmestromdichten (nach links abgetragen) an der Außenoberfläche bei KS-Funktionswand mit WDVS im Bereich der einbindenden Decke. Wärmestromdichte an der Außenoberfläche [W/m2] Material Material Putz none monolithisches Außenputz Mauerwerk ist und einbindende Massivdecken vorliegen, so ist für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche ein Zuschlag von ∆UWB = 0,15 W/(m²·K) zu berücksichtigen. ● Ein reduzierter pauschaler Zuschlag von ∆UWB = 0,05 W/(m²·K) zu den UWerten aller Hüllflächenbauteile ist zu wählen, wenn die relevanten Wärmebrücken dem vorgenannten Beiblatt 2 der DIN 4108 Beiblatt 2 entsprechen. Wählt der Planer diese Variante, werden die Hinweise im eigentlich unverbindlichen Beiblatt 2 verbindlich. Mindestens für die Wärmebrücken Gebäudekanten, Leibungen (umlaufend) von Fenstern und Türen, Decken- und Wandeinbindungen und Deckenauflager muss die Gleichwertigkeit der individuellen Lösung mit der Beispiellösung im Beiblatt gegeben sein. Die Gleichwertigkeit ist einzuhalten, eine Pflicht, dies nachzuweisen, gibt es aber nicht. Balkonplatten dürfen nur noch wärmetechnisch entkoppelt ausgeführt werden. Andere linienförmige sowie einzelne punktförmige Wärmebrücken brauchen im Wärmebrückennachweis im Rahmen der EnEV nicht berücksichtigt zu werden. Deckenabmauerung Mauerwerk Für Neubauten wird überwiegend die letztgenannte Variante genutzt. Damit wird durch das Beiblatt eine energetische MinBetondecke Vormauerwerk destqualität der Wärmebrücken ausgelöst, Estrich die über dem bis dahin durchschnittlichen Dämmstreifen Niveau liegt. Die Beispiele des Beiblatts Betondecke sind – wie ausgeführt − nicht als normative Mindestanforderungen zu verstehen, Trittschalldämmung sondern zeigen, wie Wärmebrücken energetisch verbessert werden können. Wer Estrich im Rahmen des EnEV-Nachweises den 12 10 8 6 4 2 0 reduzierten pauschalen Wärmebrückenzuschlag nicht nutzen möchte, kann bei der Bild 11: Wärmestromdichten (nach links abgetragen) an der Außenoberfläche bei monolithischer Bauweise im Detailplanung beliebig von den dargestellBereich der einbindenden Decke. ten Beispielen abweichen. Natürlich dürfen dabei andere Forderungen des Baurechts (Hygienische Mindestanforderungen an flächige Bauteile und an Wärmebrücken nach DIN 4108-2, klimabedingter Feuchteschutz auch der Literatur oder Wärmebrückenger bei Beton-Mehrfachwänden, in den nach DIN 4108-3, Standfestigkeit etc.) katalogen [6] entnommen werden. Bemessungswerten laut Zulassung benicht unterschritten werden. Die KonstrukEinzelne punktförmige Wärmebrücken, reits enthalten sind. tionsbeispiele im Beiblatt 2 sind als Empz.B. durch Befestigungspunkte von Vorfehlungen sowie als Arbeitserleichterung für bauten etc., dürfen (und können in aller ● Man geht von einem pauschalen Zuden bildlichen Gleichwertigkeitsnachweis Regel) vernachlässigt werden. Immer schlag aus, der einer Erhöhung der gedacht und stellen keine Festlegungen im wiederkehrende bauteilinterne punktU-Werte aller Hüllflächenbauteile um Sinne des Baurechts dar. Auch wenn die förmige Wärmebrücken, z.B. Veranke∆UWB = 0,10 W/(m²·K) entspricht. DieBeispiele in erster Linie auf den Neubau rungen bei VHF oder Dübel in WDVS, se Variante überbetont den Wärmebrüabzielen, geben die dargestellten Prinzipien müssen im U-Wert der betreffenden ckeneinfluss. Wenn im Bestand mehr wertvolle Hinweise für die WärmebrückenBauteilfläche berücksichtigt werden, als 50 % der Außenwand mit einer inverminderung bei der Bestandssanierung. sofern sie nicht, wie z.B. die Gittertränen liegenden Dämmschicht versehen Wärmedämmung Innenputz 17 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz weis der nicht-reduzierte pauschale Wärme­ brückenzuschlag ∆UWB = 0,10 W/(m²·K) bzw. 0,15 W/(m²·K) zu verwenden. Beispiel: Rechnerische Überprüfung der Gleichwertigkeit mit DIN 4108 Beiblatt 2 für den Sockelanschluss an den unbeheizten Keller bei der KS-Funktionswand mit KS-Wärmedämmstein, mit Hilfe des Wärmebrückenkatalog Kalksandstein: Kellerdecke innen (d.h. oben) mit 120 mm Wärmedämmung gedämmt. Der Referenzwert der DIN 4108 Beiblatt 2 für den rechnerischen Gleichwertigkeitsnachweis beträgt 0,20 W/K, siehe Tafel 8. Aus dem Wärmebrückenkatalog Kalksandstein ergibt sich für den Anschluss in Bild 12 ein vorhandener -Wert von etwa 0,08 W/K mit KS-Wärmedämmstein (l = 0,33 W/(m·K)) und von etwa 0,14 W/K bei „normalem Kimmstein“ (RDK = 1,8 mit l = 0,99 W/(m·K)), bei einer Kellertemperatur von 10 °C, siehe Bild 11. Bei beiden Ausführungen liegen die vorhandenen -Werte unter dem Referenzwert für ; beide Ausführungen entsprechen damit der DIN 4108 Beiblatt 2. Tafel 8: Kellerdeckenanschluss gemäß Bild 31 aus DIN 4108 Beiblatt 2, für außengedämmtes Mauerwerk und innengedämmte Kellerdecke Darstellung für den bildlichen Nachweis der Gleichwertigkeit; Maße [mm] Referenzwert für für den rechneri­ schen Nachweis der Gleichwertigkeit 100 150 160 240 < 40 60 100 0,20 W/(m·K) > 500 5.3 Gleichwertigkeitsnachweis Für den Nachweis, dass eine konkret geplante oder ausgeführte Anschlussausbildung zwischen zwei Bauteilen gleichwertig ist zu den Planungs- und Ausführungsempfehlungen in DIN 4108 Beiblatt 2, gibt es zwei prinzipielle Vorgehensweisen: den bildlichen und den rechnerischen Nachweis. Beim bildlichen Nachweis vergleicht der Planer seine Detailplanung visuell mit den Beispielzeichnungen im Beiblatt und prüft, ob das konstruktive Grundprinzip der Wärmebrückenvermeidung und die Schichtdicken bzw. Wärmedurchlass­ widerstände der dafür wichtigen Baustoffschichten (Dämmstoffe, Massivbaustoffe) eingehalten sind. Dabei geht man gedanklich die möglichen Wege der Wärme von innen nach außen ab und prüft, ob die Wärme auf diesen Wegen mindestens soviel Wärmedurchlasswiderstand in Form von Dämmschichten oder dämmenden Baustoffen überwinden muss, wie in der Beispielzeichnung dargestellt, und es keine „Abkürzungen“ für die Wärme gibt. Ist dies gegeben, ist der Gleichwertigkeitsnachweis für diesen Anschlusspunkt erbracht. Sind das konstruktive Grundprinzip und/oder die Wärmedurchlasswiderstände der Schichten nicht eingehalten, oder sieht die Detailplanung völlig anders aus als das Beispielbild, muss ein rechnerischer Nachweis erfolgen. Dafür wird die individuelle Wärmebrücke zweidimensional berechnet, oder ihr -Wert aus Wärmebrückenkatalogen [6] entnommen. Der individuelle Wert darf nicht größer sein als der Referenzwert für diese Anschluss-Situation, wie er in DIN 4108 Beiblatt 2 angegeben ist. unbeheizter Keller Bemerkung: Gilt analog auch dann, wenn eine wärmetechnisch verbesserte Kimmschicht (z.B. Kimmstein, Wärme­­leitfähigkeit geringer als die der Wand, höchstens jedoch 0,033 W/(m·K)) in der ersten Steinschicht auf der Keller­decke angeordnet wird, und die Wärmedämmschicht der Außenwand in derselben Dicke bis zur Unterkante der Kimmschicht fortgeführt wird, auch dann, wenn auf die weitere Fortführung der Wärmedämmschicht in das Kellermauerwerk verzichtet wird. Referenzwert und Zeichnung beziehen sich zwar auf den gleichen Bauteilanschluss, sind jedoch nicht eins zu eins ineinander übertragbar, da der Referenzwert eine Vergleichsgröße für unterschiedliche Ausführungsvarianten des Anschlussdetails darstellen muss. Die Referenzwerte sind nicht die -Werte der Beispieldarstellungen, sondern eigenständige Vergleichswerte für den rechnerischen Nachweis. Beide Nachweisvarianten sind gleichberechtigt und können vom Planer für jede Wärmebrücke frei gewählt werden. Solange eines der beiden Nachweisverfahren eingehalten ist, ist die Gleichwertigkeit gegeben. Eine Verpflichtung, dass beide Nachweiswege eingehalten sein müssen, besteht nicht. Lässt sich weder bildlich noch rechnerisch die Gleichwertigkeit einer Anschlusslösung darstellen, ist das geplante Anschlussdetail wärmetechnisch zu verbessern, oder es ist im EnEV-Nach18 Bild 12: Gleichwertigkeitsnachweis mit dem Wärmebrückenkatalog Kalksandstein [6]: Wärmedämmung bis Unterkante Kellerdecke herabgezogen. KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 5.4 Hygienische Mindestanforderung an die Oberflächentemperatur bei Wärme­ brücken Bei Anschlussdetails zwischen Bauteilen muss der Oberflächentemperaturfaktor fRsi im Bereich der Wärmebrücke beim zweidimensionalen rechnerischen Nachweis mindestens 0,70 betragen. Bei den in DIN 4108-2 angegebenen StandardRandbedingungen (innen 20 °C und 50 % relative Luftfeuchte (r.F.); außen -5° C, Wärmeübergangswiderstand innen 0,25 m²·K/W und außen 0,04 m²·K/W) entspricht dies einer kritischen Oberflächentemperatur von 12,6 °C. Diese Temperatur wird für die ungünstigste Stelle berechnet und darf dort nicht unterschritten werden. Unter stationären Verhältnissen hat die Raumluft überall den gleichen absoluten Feuchtegehalt und die Luft unmittelbar an der Wandoberfläche nimmt die Temperatur der Wandoberfläche an. Wenn aber Raumluft von 20 °C und 50 % r.F. an der kältesten Stelle der Innenoberfläche auf 12,6 °C abgekühlt wird, stellt sich dort eine relative Luftfeuchte von 80 % ein (Bild 7). Dieser Wert gilt gerade noch als unkritisch hinsichtlich Schimmelpilzwachstum. Der dimensionslose Temperaturfaktor fRsi stellt die einzuhaltende Anforderungsgröße der DIN 4108-2 für den Mindestwärmeschutz im Bereich von linienförmigen Wärme­ brücken dar. Er gilt nur für den rechnerischen Wärmebrückennachweis unter den vorgenannten, stationären Annahmen. Auch wenn dies im Normentext nicht eindeutig formuliert ist, bezieht sich die fRsi -Anforderung auf linienförmige, nicht aber auf punktförmige (dreidi­ mensionale) Wärmebrücken. fRsi wird aus den angesetzten Lufttemperaturen innen und außen und der berechneten Oberflächentemperatur an der betrachteten Stelle berechnet mit der Formel: fRsi = (usi – ue ) (ui – ue ) $ 0,70 Bei einem Oberflächentemperaturfaktor von 0,70 entfallen 70 % des Temperatur­abfalls zwischen Innen- und Außenluft auf den Temperaturunterschied zwischen Innen­ oberfläche und Außenluft. Dabei wird sicher­ heitshalber mit einem erhöhten Wärme­übergangswiderstand von 0,25 m²·K/W statt des üblichen Werts von 0,13 m²·K/W an der Innenoberfläche gerechnet, um den in der Nähe der Raumkante oder hinter leichten Gardinen behinderten Wärmeüber­gang auf die Wandoberfläche abzubilden (Tafel 9). Tafel 9: Zweidimensionale Berechnung der Temperaturverteilung in der Raumecke bei KS-Funk­tionswand (Neu­ bau) und monolithischer Bauweise (Altbau im unsanierten Zustand); Berechnung von fRsi Temperaturverteilung in der Raum­ecke bei KS-Funktionswand (Neubau) Temperaturverteilung in der Raumecke bei monolithischer Bauweise (Altbau im unsanierten Zustand) Tempera­ tur [ºC] 20 si = 18,6 C Außenputz = 0,7 W/(m·K) i = 20 C Rsi = 0,25 m2 · K/W fRsi = 0,90 si = 17,4 C Innenputz = 0,70 W/(m·K) e = -5 C Wärmedämmung = 0,035 W/(m·K) 0,5 14 15 0,5 30 Mauerwerk aus Kalksandsteinen RDK 1,8 = 0,99 W/(m·K) i = 20 C si = Rsi = 0,25 16 C m2 · K/W fRsi = 0,62 si = 10,6 C Innenputz = 0,51 W/(m·K) Außenputz = 1,0 W/(m·K) e = -5 C Mauerwerk - alt = 0,4 W/(m·K) 18,75 17,5 16,25 15 13,75 12,5 2 30 1,5 33,5 11,25 10 8,75 7,5 Raumseite Raumseite 6,25 5 3,75 2,5 qmin= 17,4 °C fRsi = 0,90 qmin= 10,6 °C fRsi = 0,62 1,25 0 -1,25 -2,5 -3,75 -5 Aufbau von innen nach außen: 0,5 cm Kalkzementputz (Bemessungswert der Wärmeleit­ fähigkeit 0,70 W/(m·K)) 15 cm Kalksandsteinmauerwerk der RDK 1,8 (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,99 W/(m·K)) 14 cm KS-Thermohaut (Polystyrol EPS 035) (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,035 W/(m·K)) 1 cm Kunstharzputz (Bemessungswert der Wärmeleit­fähigkeit 0,70 W/(m·K)) Randbedingungen nach DIN 4108-2 (qi = Aufbau von innen nach außen: 1,5 cm Gipsputz (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,51 W/(m·K)) 30 cm „altes“ Mauerwerk (angenommener Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,4 W/(m·K)) 2 cm Kalk-Zementputz (Bemessungswert der Wärmeleit­ fähigkeit 1,0 W/(m·K)) 20 °C, qe = -5 °C; Rsi = 0,25 m²·K/W). An Fenstern und Pfosten-Riegel-Konstruktionen ist Tauwasser in geringen Mengen und kurzzeitig zulässig. Dies gilt, falls die Oberfläche die Feuchtigkeit nicht absorbiert und verhindert werden kann, dass angrenzende Bereiche durchfeuchtet werden. D.h., die Mindestforderung fRsi $ 0,70 gilt nicht innerhalb der Fenster, wohl aber an der Einbaufuge des Fensters und in der Fensterleibung. Der für die Fläche von Fenstern, Fenstertüren und Türen nach DIN EN ISO 13788 zu verwendende raumseitige Wärmeübergangswiderstand von 0,13 m²∙K/W geht von ungehinderter Luftzirkulation aus. 5.5 Vermeidung von Schimmelpilzwachs­ tum im Bereich von Wärmebrücken Bei Einhalten der Empfehlungen der DIN 4108 Beiblatt 2 für die linienförmigen Wärmebrücken kann man davon ausgehen, dass diese thermisch optimierten Wärmebrücken bei sachgemäßer Nutzung des Gebäudes schimmelfrei bleiben. Ein gesonderter Nachweis muss nicht erfolgen. Gleiches gilt für Kanten zwischen Außenbauteilen mit gleichartigem Aufbau, die den Mindestwärmeschutz nach DIN 41082 einhalten. Bei allen davon abweichenden Anschlussdetails zwischen Bauteilen muss der Oberflächentemperaturfaktor 19 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz fRsi im Bereich der Wärmebrücke im zwei­ dimensionalen rechnerischen Nachweis mindestens 0,70 betragen. Zusätzlich zu den konstruktiven Maßnahmen ist zur Vermeidung von Schimmelpilzwachstum für eine gleichmäßige Beheizung zu sorgen und eine ausreichenden Belüftung der Räume sowie eine ausreichende Belüftung der Innenoberfläche der Außenbauteile sicherzustellen. Grundsätzlich gilt: Das Schimmelrisiko an Wärmebrücken ist umso geringer, je besser die flächigen Bauteile wär­ megedämmt sind. Dies gilt auch für die Sanierung bestehender Gebäude. Bei Innendämmungen ist eine gründ­ liche Vorab-Analyse der Feuchtesitua­ tion Pflicht. Durch schwere Vorhänge, Möblierung, Einbauschränke etc. wird der Wärmeübergang über Luftzirkulation und/oder Strahlungsaustausch zwischen der raumseitigen Außenwandoberfläche und (wärmeren) Innenbauteilen reduziert. Es kommt zu einem größeren Wärmeübergangswiderstand Rsi und einer niedrigeren Innenoberflächentemperatur. Die Gefahr der Tauwasserbildung steigt. Dies ist bei der Planung zu beachten. Der Einfluss von Schränken kann in einem äquivalenten Wärmeübergangs­ widerstand Rsi,äq berücksichtigt werden. Rsi,äq kann für thermische Berechnungen anstelle des üblichen Wärmeübergangs­ widerstands Rsi nach DIN 4108-2 verwendet werden und beinhaltet bereits den Wärmedurchlasswiderstand des Schranks. Für die Berechnung der raumseitigen Oberflächentemperatur können folgende äquivalente Wärmeübergangswiderstände verwendet werden [7]: Bereiche hinter Einbauschränken: Rsi,äq =1 m²·K/W Bereiche hinter freistehenden Schränken: Rsi,äq =0,5 m²·K/W Beispiel: Für eine Wand mit Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 reduziert sich die innere Oberflächentemperatur, bei Ansatz der Klima­ bedingungen nach DIN 4108-2 Abschnitt 6, durch einen Einbauschrank von 15,8 °C (Rsi = 0,25 m²·K/W) auf 8,8 °C (Rsi,äq = 1 m²∙K/W) [7]. Sollen Oberflächen- und Lufttemperaturen im konkreten Gebäude gemessen werden, um den Wärmeschutz an einer Wärmebrücke zu beurteilen, sind Langzeitmessungen erforderlich. Die Temperaturen werden maß20 geblich durch die thermische Geschichte des Gebäudes, Wetter und Beheizung der vergangenen Tage, zufällige Luftströmungen etc. bestimmt. Kurzzeitmessungen und Infrarotthermografie werden für die Beurteilung von Wärmebrücken als nicht geeignet angesehen. Langzeitmessung der Oberflächentemperatur bedeutet hier die kontinuierliche Messung und Mittelung über in der Regel mindestens zwei Wochen bei einer Außentemperatur von 5 °C (im Mittel über die Messperiode). Dabei sind gleichzeitig jeweils die innere und äußere Oberflächentemperatur in einem nicht besonnten Bereich, die Lufttemperatur und möglichst die Luftfeuchte zu erfassen und auszuwerten. Bei besonnten Bereichen sind nur die Nachtzeiträume oder bewölkte Tage zur Auswertung heranzuziehen. Messergebnisse über kürzere Zeit, gar nur über einige Minuten oder Sekunden als Momentanwerte können signifikant von den Langzeitmitteln abweichen, ohne dass dies in den Messergebnissen erkennbar wäre. Sie haben deshalb keine beweiskräftige Aussagekraft hinsichtlich der Einhaltung des Temperaturkriteriums. Langzeitmessungen der Raumluftfeuchte sollten über einen noch längeren Zeitraum erfolgen. Untersuchungen mittels Infrarotthermografie können Hinweise auf mögliche Wärmebrücken liefern und eignen sich zur Ortung von Fehlstellen in der Wärmedämmung. 5.6 Rollladenkästen Einbau- und Aufsatz-Rollladenkästen weisen einen örtlich etwas erhöhten Wärmeverlust gegenüber einer Bauweise ohne Rollladenkasten auf. Ähnliches gilt für Vorsatzkästen, wenn dafür ein breiteres oberes Fensterprofil oder eine Rahmenaufdopplung eingesetzt wird, sowie für Mini-Aufsatzkästen. Dafür bieten Rollläden Vorteile wie Sichtschutz, Einbruchschutz, temporären Wärmeschutz nachts im Winter und Verschattung im Sommer, die ansonsten anderweitig erbracht werden müssen. Eine Alternative sind Klapp- oder Schiebeläden, da sie die Wärmedämmung nicht beeinträchtigen. Werden Rollladenkästen eingesetzt, werden sie beim wärmeschutztechnischen Nachweis in der Regel übermessen und ihre Fläche, je nach Kastenart, der Wand (Einbaukasten, Aufsatzkasten) oder dem Fenster (Mini-Aufsatzkasten, Vorsatzkasten) zugeschlagen. Diese Vorgehensweise stimmt mit der Behandlung in DIN 4108 Beiblatt 2 überein. Eine Rahmenverbreiterung bei Vorsatzkästen sowie der Einfluss von Mini-Aufsatzkästen ist im U-Wert des Fensters zu berücksichtigen, der dann entsprechend anzupassen ist. Rollladenkästen − außer Vorsatzkästen − müssen nach der „Rollladenkastenrichtlinie“ der Bauregelliste (BRL) 2008/1 einen Wärmedurchlasswiderstand R $ 1,0 m²·K/W aufweisen, was einem U-Wert des Kastens von U 0,85 W/(m²·K) entspricht. Zusammen mit dem Blendrahmen bzw. dem Sturzanschluss muss an jeder Stelle der Oberflächentemperaturfaktor fRsi $ 0,70 eingehalten sein. Außerdem ist die Verwendung von mindestens normal entflammbaren Baustoffen (B2) vorgeschrieben. Rollladenkästen müssen auf dem Kasten, den Lieferpapieren oder in den technischen Unterlagen ein Ü-Zeichen tragen, mit dem der Hersteller − nach einer Überprüfung durch eine vom DIBt zugelassene Stelle − die Übereinstimmung mit der Rollladenkastenrichtlinie bestätigt. Aus DIN 4108-2 ergibt sich, dass zusätzlich an der schwächsten Stelle (normalerweise der Kastendeckel bzw. der Bereich über dem Blendrahmen) ein Wärmedurchlasswiderstand von R $ 0,55 m²·K/W gegeben sein muss. Wenn im Rahmen eines EnEV-Nachweises mit dem verminderten pauschalen Wärmebrückenzuschlag ∆UWB = 0,05 W/(m²·K) gerechnet werden soll, dann muss zusätzlich − neben allen anderen relevanten Wärmebrücken am Gebäude – der Rollladenkasten inklusive seiner Einbausituation der DIN 4108 Beiblatt 2 entsprechen. Dafür darf der längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient ( -Wert), der für den jeweiligen Kasten in der Referenz-Einbausituation ermittelt wird, den im Beiblatt angegebenen Referenzwert nicht überschreiten. Wärmetechnisch gute Rollladenkästen haben eine den Rollraum gleichmäßig umlaufende Dämmung, die nicht zu dünn sein darf. Wärmetechnisch verbesserte Kästen beinhalten häufig abgeschrägte Rollraum­ecken und einen Dämmkeil auf dem Deckel. Günstig sind auch Kunststoffstatt Aluminiumschienen. Rollladenkästen für die Panzermontage von außen haben keinen Revisionsdeckel. Sie sind wärmetechnisch und hinsichtlich der Luftdichtheit günstiger zu bewerten als Kästen mit innen liegendem Revisionsdeckel. Kästen aus massiven Materialien sowie Kästen mit Verstärkungen aus Stahlblech weisen ein erhöhtes Schalldämmmaß auf. Die Einbausituation von Rollladenkästen im Wärmedämm-Verbundsystem (WDVS) ist als wärmetechnisch günstig zu bewerten. Meistens ist aufgrund der Dämmdicke des WDVS eine außenseitige Überdämmung des Kastens gewährleistet. Die Wärmebrückenwirkung der einbindenden Decke wird KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz durch das WDVS stark vermindert. Auf ei­ ne ausreichende Dämmdicke des Kastens nach oben zur Betondecke ist zu achten, um die Wärmeverluste an dieser Stelle zu minimieren. Analoges gilt für Rollladenkäs­ ten in zweischaligem Mauerwerk, wobei hier die Dämmschicht in der Regel nicht über die Außenseite des Kastens geführt wird. Bei schlanker tragender Innenschale und kleiner Dämmdicke steht für den Kasten nur wenig Platz zur Verfügung – entsprechend dünn ist häufig die Dämmdicke am Innenschenkel. Wärmetechnisch günstiger ist in diesem Fall die Verwendung eines Vorsatzkastens, der als so genannter Linksroller eingebaut wird. Der Vorsatzkasten tritt als gestalterisches Element in der Fassade auf. An der KS-Tragschale kann die Befestigung der Winkel oder Konsolanker einfach, sicher und wärmetechnisch optimiert erfolgen. Hierfür gibt es auch justierbare Lösungen, siehe Bild 14, bei dem das Ausrichten der Fenster in allen Raumrichtungen erfolgen kann. Die Einbauebene ist frei wählbar. Auskragungen bis 150 mm sind möglich. Die nachfolgenden Dichtungs­maßnahmen zwischen Blendrahmen und Mauerwerk werden durch die Montageschienen nicht behindert. Energetisch etwas ungünstiger als die Montage des Fensters in der Dämmebe­ ne ist die Montage des Fensters innerhalb der Rohbauöffnung, siehe Bild 15. Diese Fensterlage lässt aber eine einfache, si­ chere und dauerhafte Befestigung in der Rohbauöffnung mittels handelsüblicher Rahmendübel zu. Zu beachten ist hier, dass das Aussehen der Fassade durch die nur teilweise sichtbaren Blendrahmen beeinflusst wird. Der Einbau mit der Außen­ seite des Fensters flächenbündig mit der Innenseite der Verblendschale ist hinsicht­ Bild 13: Montage des Fensters in der Dämmebene (Innenseite des Fensters flächenbündig mit der Außenseite der tragenden Wand ist ausreichend) bei funktionsgetrennter Bauweise und Überdämmung des Blendrahmens lich der Wärmebrückenwirkung ungünstig und sollte vermieden werden. Die früher übliche Befestigung der Fenster mittels Rahmendübel in der Rohbauöff­ nung ist bei sehr leichten Hochlochzie­ geln mit dünnen Querstegen und großen Kammern unter Umständen nur mit langen Spezialschrauben möglich. Bild: SFS intec 5.7 Einbaulage von Fenstern Generell ist es wärmetechnisch vorteilhaft, wenn das Prinzip der durchgehenden Dämm­ ebene gleichmäßig überall eingehalten wird. Für den Fenstereinbau bedeutet dies bei KS-Funktionswänden mit Wärmedämm­ verbundsystem bzw. Kerndämmung, dass das Fenster außen vor der tragenden Wand – d.h., in der Dämmebene – montiert wird (Bild 13). Dabei ist es ausreichend, wenn die Innenseite des Fensters flächenbündig mit der Außenseite der tragenden Wand ist. Als Befestigung am tragenden Mauerwerk kommen Laschen und/oder Winkel zum Einsatz. Außenseitig wird der Blendrahmen überdämmt. Diese Einbaulage reduziert die Wärmebrücken in der Fensterleibung erheblich. Bild 14: Justierbare Fenstermontage in der Dämm­ ebene. Bild 15: Montage des Fensters in der Mauerwerksebene (z.B. Außenseite des Fensters flächenbündig mit der Außenseite der tragenden Wand) bei funktionsgetrennter Bauweise und Überdämmung des Blendrahmens 21 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 6. WÄRMEBRÜCKENVERMEIDUNG IN KALKSANDSTEIN-MAUERWERK 6.1 Wärmebrückenvermeidung mit KS-Wärmedämmsteinen Über 100 Detaillösungen mit zahlreichen Varianten für die Vermeidung bzw. Verminderung von Wärmebrücken in Kalksandstein-Mauerwerk finden sich im Wärmebrückenkatalog Kalksandstein in den KS-Internetseiten [6]. Hier sei exemplarisch die Wärmebrückenverminderung am Kellerdeckenanschluss mit Hilfe von KSWärmedämmsteinen dargestellt: Der Kellerdeckenanschluss bei funktionsgetrennter Bauweise (Kalksandsteinmauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem) wird mit und ohne wärmetechnisch optimiertem Kalksandstein (KS-Wärmedämmstein) als erster Steinlage auf der Kellerdecke untersucht. Damit wird die Verringerung der Wärmeverluste bei Anwendung des Prinzips der umlaufenden Dämmebene dargestellt. Die Außenwand wird mit einem Wärmedämmverbundsystem der Dicke 16 cm gedämmt, im Erdreich beträgt die Dämmdicke der Perimeterdämmung noch 6 bzw. 12 cm und die Dämmdicke auf der Kellerdecke 12 cm. Der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit des KS-Wärmedämmsteins beträgt 0,33 W/(m·K). Die verwendeten Materialien und die Abmessungen der Bauteile sind in Bild 16 dargestellt. Bild 17 zeigt den Temperaturverlauf an der Anschlussstelle. In Bild 18 sind die vorhandenen längenbezogenen Wärmedurchgangs­ koeffizienten für den untersuchten Bauteilanschluss aufgelistet. Durch die Verwendung des wärmetechnisch optimierten Kalksandsteins (KSWärmedämmsteins), der gleichzeitig sehr druckfest ist, kann das Prinzip der umlaufenden Dämmebene am Keller­ Bild 16 (oben): Schnittzeichnung des Anschluss­ details Sockel-Kellerdecke (unbeheizter Keller), KSFunktionswand mit WDVS und KS-Wärmedämmstein; Kellerdecke innengedämmt (oben gedämmt). Bild 17 (Mitte): Temperaturverlauf am Anschluss­ detail Sockel-Kellerdecke, mit KS-Wärmedämmstein. Rote Farben entsprechen hohen Temperaturen, blaue und violette Farben niedrigen. Bild 18 (unten): Längenbezogene Wärmedurchgangs­ koeffizienten am Anschlussdetail Sockel-Kellerde­ cke, mit KS-Wärmedämmstein als erster Steinlage auf der Kellerdecke. Die vorhandenen -Werte können für verschiedene Kombinationen (z.B. mit KS-Wärmedämmstein (l = 0,30 bzw. 0,33 W/(m·K)) und ohne KS-Wärmedämmstein (l = 0,99 W/(m·K)) direkt abgelesen werden (Temperaturfaktor fx = 0,5). 22 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz decken­anschluss auch bei großen Gebäuden annähernd eingehalten werden. Dies führt zu einer deutlichen Verbesserung der Wärmebrückensituation. Im betrachteten Beispiel wird der längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient des Anschluss­details Sockel-Kellerdecke von 0,15 W/(m·K) ohne KS-Wärmedämm­stein um gut 40 % auf 0,085 W/(m·K) mit KS-Wärmedämmstein verbessert. 6.2 Einfluss von mechanischen Befestigungsmitteln und Mauerwerksankern Werden mechanische Befestigungselemente verwendet, z.B. Anker zwischen Mauerwerksschalen (Bild 19), ist ggf. eine Korrektur des U-Werts erforderlich. Dies ist vor allem bei gut gedämmten Konstruktionen der Fall, Tafel 10. Im Anhang D.3 der DIN EN ISO 6946 findet sich ein einfaches Näherungsverfahren für diese Korrektur. Bei Befestigungselementen, die an beiden Enden an Metallteile angrenzen, kann dieses Verfahren jedoch nicht eingesetzt werden. In solchen Fällen muss der Einfluss der Befestigungsteile mittels dreidimensionaler Wärmebrückenberechnungen nach DIN EN ISO 10211 untersucht werden. Numerische Verfahren werden auch empfohlen, wenn höhere Anforderungen an die Genauigkeit bestehen. Keine Korrektur ist erforderlich für Innenputz tragende KS-Innenschale Dämmplatten Anker aus nicht rostendem Stahl DIN 17440 mit Klemm- und Abtropfscheibe KS-Verblender Bild 19: Systemaufbau zweischaliges Mauerwerk mit Kerndämmung und Mauerwerksanker Tafel 10: Ankerdichte1), die ohne U-Wert-Korrektur für den Ankereinfluss möglich ist, für verschiedene U-Werte der ungestörten Wand. Bei einer höheren Ankerdichte oder bei Ankern mit höherem -Wert ist der Einfluss der Anker im U-Wert zu berücksichtigen. U-Wert der Wand (ungestörter Bereich) ● Mauerwerksanker, die eine leere Luftschicht überbrücken, 1) ● Mauerwerksanker zwischen einer Mauerwerkschale und einem Holzständer, ● oder wenn die Wärmeleitfähigkeit eines Teils oder des ganzen Befestigungsteils kleiner als 1 W/(m·K) ist. Das bedeutet, dass sowohl bei Kerndämmung als auch bei zweischaligem Mauerwerk mit Hinterlüftungsebene bzw. vorgehängter hinterlüfteter Fassade (VHF) der U-Wert um den Verankerungseinfluss korrigiert werden muss. Die Luftschichten (Fingerspalt bzw. Hinterlüftungsebene) werden nicht zur Dicke der Dämmschicht hinzugezählt. Vor allem bei großen Dämmdicken bei zweischaligem Mauerwerk steigt die Anker­anzahl pro m2 und damit der Wärmeverlust durch die Summe der Anker an. Tafel 10 listet am Beispiel von Ankern mit einem punktbezogenen Wärmedurchgangskoeffizient = 0,00075 W/K auf, bis zu welcher Anzahl an Luftschichtankern pro m² Wandfläche keine Korrektur des U-Werts erforderlich ist. Wärmebrückeneinfluss durch die Luft­schicht­­ Ankerdichte1) ohne anker ohne U-Wert-Korrektur bis zu (max. U-Wert-Korrektur bis zu 3 % des U-Werts der ungestörten Wand) [W/(m²·K)] [W/(m²·K)] [Stück/m²] ≥ 0,125 0,0038 5 ≥ 0,150 0,0045 6 ≥ 0,175 0,0053 7 ≥ 0,200 0,0060 8 ≥ 0,225 0,0068 9 Anzahl an Luftschichtankern pro m² bei zweischaligem Mauerwerk (Edelstahlanker, d = 4 mm mit -Wert 0,00075 W/K). 6.3 Wärmebrückenwirkung von Konsolen und Ankern bei vorgehängten hinterlüfteten Fassaden Bei vorgehängten hinterlüfteten Fassaden (VHF) wird die Dämmschicht in regelmäßigen Abständen von den Befestigungsteilen der vorgehängten Fassade durchstoßen. Je nach Art der Fassade und Ausbildung der Befestigungsteile können dadurch nennenswerte Wärmebrückeneffekte entstehen. Bereits wenige Anker pro m² können eine Erhöhung des U-Werts um 0,1 bis 0,2 W/(m²·K) oder mehr zur Folge haben. Generell ist zu empfehlen, thermisch getrennte Befestigungsteile einzusetzen oder beim Anbringen der Befestigungsteile dafür zugelassene thermische Trennlagen zwischen Konsole und Wand einzulegen. Bei der Beurteilung der Wärmebrücken von VHF ist zu unterscheiden zwischen den regelmäßig wiederkehrenden, systembedingten Wärmebrücken durch Verankerungselemente und den linienförmigen Wärmebrücken an den Anschlüssen an benachbarte Bauteile (z.B. bei Fensterleibungen und an den Rändern der VHF). Die Wärmebrücken durch Konsolen und Anker sind in den U-Wert der Wandfläche mit der vorgehängten hinterlüfteten Fassade einzurechnen, damit der Wärmebedarf des Gebäudes zutreffend berechnet werden kann. Die Berücksichtigung im U-Wert der Wand mit VHF kann explizit mittels der Anzahl der Verankerungen und deren - bzw. -Werten erfolgen, sofern die linien- bzw. punktbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten der Befestigungsteile bekannt sind oder vom Hersteller angegeben werden. Die Richt­linie „Bestimmung der wärmetechnischen Einflüsse von Wärmebrücken bei vorgehängten hinterlüfteten Fassaden“ [8] stellt entsprechende Werte für typische Verankerungssysteme zur Verfügung und bietet Bemessungsdiagramme zur Berücksichtigung verschiedener Verankerungssysteme. 23 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 6.4 Vergleich der Wärmebrückenwirkung der Befestigung bei typischen Wandaufbauten Dieser Abschnitt vergleicht verschiedene sehr gut gedämmte Außenwandkonstruktionen mit typischen punktförmigen Wärmebrücken miteinander. Ausgangspunkt ist jeweils eine sehr gut wärmegedämmte Kalksandstein-Konstruktion, die aus einer tragende Innenschale aus Kalksandsteinen hoher Rohdichte (Dicke 17,5 cm/RDK = 2,0/l = 1,1 W/(m·K)) und einer 20 cm dicken Wärmedämmung mit einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von 0,032 W/(m·K) besteht. Die Konstruktionen unterscheiden sich in ihrem äußeren Aufbau und in den Befestigungsteilen. a) Zweischaliges Mauerwerk Betrachtet wird ein Aufbau mit Kalksandstein-Verblendmauerwerk der Dicke 11,5 cm als Kerndämmung (ohne Hinterlüftung der Außenschale). Pro m2 werden 9 Drahtanker aus Edelstahl in die tragende Wand gesetzt. Die Anker haben den Durchmesser 4 mm und werden in beiden Mauerwerksschalen mit einer Einbindetiefe von jeweils 50 mm verankert. b) Geklebtes Wärmedämm-Verbundsystem Bei tragfähigem, ebenen Untergrund (Ebenheitsabweichung bis 1 cm) ist der Einsatz verklebter Systeme möglich. Dies ist nicht nur besonders wirtschaftlich, sondern vermeidet auch Wärmebrücken durch Befestigungselemente. d) + e) Vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) Es werden zwei Systeme betrachtet – eines mit einer Tragkonstruktion aus verzinktem Stahl (d) und eines mit einer AluminiumTragkonstruktion (e). Beide Systeme werden für das Rastermaß 0,75 x 0,75 m berechnet, das entspricht einer mittleren Befestiger­anzahl von 1,78 Stück pro m2. Die Konsole wird durch ein L-Profil gebildet und ist 60 mm lang. Die Schenkellänge beträgt 50 mm an der Wand­oberfläche und 190 mm in der Dämmebene. Außenseitig befindet sich ein Winkelprofil zur Befestigung der Fassadenplatten. Die Schenkellänge beträgt beidseitig 45 mm. Dieses Profil wird als durchgehendes Profil betrachtet, was bedeutet, dass sich an der Fassade alle 75 cm ein Winkelprofil befindet, das horizontal verläuft. Außenseitig wird auf diesem Profil eine Natursteinfassade der Dicke 4 cm angebracht. Zwischen dem an der tragenden Wand anliegenden Schenkel der Konsole und der Wandoberfläche wird eine thermische Trennung der Dicke 6 mm angeordnet. Die thermische Trennung besteht aus einem geschlossenzelligen PVC-Hartschaum und wird nur durch die zur Befestigung der Konsole notwendige Schraube unterbrochen. Eingesetzt werden Schrauben M8 aus Edelstahl mit der Verankerungslänge 50 mm. Die beiden Systeme unterscheiden sich nicht nur in ihrem konstruktiven Material, sondern auch in der Dicke der eingesetzten Profile. Die Aluminiumkonsole ist 4 mm dick, die Stahlkonsole hingegen nur 2 mm. An den Winkelprofilen ist der Unterschied mit 1,5 mm bei Stahl gegenüber 2 mm bei Aluminium nicht sehr groß. Zu beachten ist jedoch die bei Aluminium mit 160 W/(m·K) gegenüber Stahl mit 50 W/(m·K) deutlich größere Wärmeleitfähigkeit. In Tafel 11 sind für die Dämmdicke 20 cm die U-Werte der verschiedenen Konstruktionen mit und ohne punktförmige Wärmebrücken aufgetragen. Der angegebene Unterschied ∆U ist die aufgrund der Wärmebrückeneffekte der Befestigungsmittel zusätzlich auftretende Erhöhung des (ungestörten) Wärmedurchgangskoeffizienten U. Diese Erhöhung ist im U-Wert zu berücksichtigen, wenn sie größer als 3 % des U-Werts ohne Befestigungsmittel ist. Bild 20 zeigt die Wärmestromdichten an der Profilen bei der berechneten VHF-Konstruktion mit Aluminiumprofilen. Das ausschließlich geklebte WärmedämmVerbundsystem weist keine punktförmigen Wärmebrücken auf, daher ist keine Kor- Ein ausschließlich geklebtes Wärmedämm-Verbundsystem, wie es üblicherweise auf KS-Mauerwerk ausgeführt wird, weist keine punktförmigen Wärmebrücken auf. c) Gedübeltes Wärmedämm-Verbund­ system Das berechnete Wärmedämm-Verbund­ system ist ein gedübeltes System mit handelsüblichen Kunststoffdübeln mit einem Einstufungswert für von 0,002 W/K. Da für die Einstufung von Dübeln der höchste -Wert bei verschiedenen WDVS-Dicken herangezogen wird, kann der tatsächlich für eine Dämmdicke von 20 cm vorliegende Wärmeverlust eines Dübels geringer sein als der Einstufungswert. Die mit dem Einstufungswert berechneten, zusätzlichen Wärmeverluste liegen demnach auf der sicheren Seite. Angenommen wird eine mittlere Dübelanzahl von 4,5 Dübeln pro m2. Rote und gelbe Farben zeigen eine hohe örtliche Wärmestromdichte an, blaue und violette Farben eine niedrige. Nicht dargestellt sind die Dämmschicht und die Fassadenplatten aus Naturstein. Trotz der Hinterlüftung fließt auch durch die Natursteinfassade ein nennenswerter Wärmestrom ab. Deutlich sichtbar werden die sehr hohen Wärmestromdichten in der Metallkonstruktion, z. B. dort, wo sie die Konstruktion verlassen (vor allem am Winkelprofil). Die Fassade wirkt somit als Kühlkörper für die punktförmige Wärmebrücken durch die Befestiger und verstärkt deren Wirkung. Bild 20: Vorgehängte hinterlüftete Fassade mit Aluminiumschienen: Wärmestromdichten an der Aluminiumschiene und an der tragenden Innenschale aus Kalksandsteinen. 24 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz rektur für Befestigungsteile erforderlich. Wie zu erwarten, ergibt sich bei den Konstruktionen mit Befestigungselementen für die Luftschichtanker der geringste Einfluss auf den U-Wert (hier: +4,7 %). Doch auch hier ist bereits das 3 %-Kriterium der DIN EN ISO 6946 überschritten, bis zu dem der Ankereinfluss vernachlässigt werden darf. Ursache dafür ist der niedrige U-Wert der Ausgangswand sowie die hohe Dübelanzahl. Die U-Wert-Erhöhung ist mit 0,007 W/(m²·K) allerdings so gering, dass sie in einigen Fällen − je nach U-Wert der Ausgangswand, aber nicht im gezeigten Beispiel − innerhalb der Rundungsgenauigkeit liegt. Damit würde sich selbst bei Berücksichtigung des Wärmebrückeneinflusses kein anderer U-Wert ergeben. Beim gedübelten WDVS mit 4,5 Dübeln pro m2 beträgt die U-Wert-Erhöhung mit hier 6 % etwas mehr als bei den Luftschichtankern. Besser eingestufte Dübel für WDVS würden zu einem geringeren Wärme­brückeneinfluss führen. Sehr deutlich erhöhen die beiden Tragkonstruktionen für die vorgehängte hinterlüftete Natursteinfassade den U-Wert der ungestörten Bauteilfläche: Die Stahl-Tragkonstruktion erhöht den U-Wert hier um gut 20 % von 0,15 auf 0,18 W/(m²·K). Aluminium als Material für die Tragkonstruktion erhöht den U-Wert hier um gut 45 % auf 0,22 W/(m²·K). Die Beispiele dokumentieren klar, welchen Einfluss die konstruktionsbedingten Wärmebrücken haben. Bereits kleine -Werte punktueller Wärmebrücken und niedrige Anker- bzw. Dübeldichten können zu einem nennenswerten Anstieg des Wärmetransports führen. Vor allem bei vorgehängten hinterlüftenden Fassaden ist der Wärmebrückeneinfluss der Befestigungen im U-Wert der Wandfläche zu berücksichtigen, um den Wärmebedarf des Gebäudes mit zutreffenden U-Werten richtig berechnen zu können. Tafel 11: Vergleich von Konstruktionen mit punktförmigen Wärmebrücken: Einfluss auf den U-Wert1). Konstruktion Zweischaliges Mauerwerk mit Edelstahl-Dübelankern, d = 4 mm Dämmdicke (l = 0,032 W/(m·K)) U-Wert ohne Wärmebrücken Ankeranzahl n -Wert eines Ankers/ Dübels Wärmebrückeneinfluss ∆U (= n·) U-Wert mit Wärmebrücken [cm] [W/(m²·K)] [1/m2] [W/K] [W/K] [%] [W/(m²·K)] 20 0,15 (0,149) 9 0,00075 0,007 4,7 0,16 (0,156) 20 0,15 (0,151) 0 --- --- --- 0,15 (0,151) 20 0,15 (0,151) 4,5 0,002 0,009 6,0 0,16 (0,160) 20 0,15 (0,150) 1,78 0,018 0,032 21 0,18 (0,182) 20 0,15 (0,150) 1,78 0,040 0,071 47 0,22 (0,221) (außenseitig 11,5 cm KS-Verblender mit l = 1,1 W/(m·K)) Geklebtes WärmedämmVerbundsystem (außenseitig 0,5 cm Kunstharzputz mit l = 0,70 W/(m·K)) Gedübeltes WärmedämmVerbundsystem mit Kunststoff­ dübeln = 0,002 W/K (außenseitig 0,5 cm Außenputz mit l =0,70 W/(m·K)) Vorgehängte hinterlüftete Fassade – verzinkter Stahl (außenseitig 2 cm Hinterlüftung und 4 cm Naturstein mit l = 3,5 W/(m·K)) Vorgehängte hinterlüftete Fassade – Aluminium (außenseitig 2 cm Hinterlüftung und 4 cm Naturstein mit l = 3,5 W/(m·K)) Wandaufbau: 1 cm Innenputz mit l = 0,51 W/(m·K); 17,5 cm KS-Tragschale RDK 2,0 mit l = 1,1 W/(m·K); 20 cm Wärmedämmung mit l = 0,032 W/(m·K); außenseitig KS-Verblender bzw. Putz bzw. hinterlüftete Natursteinfassade U-Werte werden als Endergebnis auf zwei wertanzeigende Stellen gerundet. Als Zwischenergebnis (z.B. für die Berechnung von -Werten) erfolgt zusätzlich die Angabe der U-Werte mit drei wertanzeigenden Stellen in Klammern. 1) 25 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 7. KLIMABEDINGTER FEUCHTESCHUTZ Aus hygienischen Gründen und aus Komfortgründen sind behagliche, trockene Räume anzustreben. Feuchte Wände und Decken können zu Schimmelpilzwachstum führen, was nicht nur unschön, sondern auch aufgrund der möglichen toxischen Wirkungen und Allergien zu vermeiden ist. In Räumen mit feuchten Bauteilen ist ein behagliches Raumklima kaum erreichbar. Deshalb ist der Schutz der Außenbauteile gegen Feuchtigkeit eine wichtige bau­ physikalische Aufgabe: ● Die Baukonstruktion muss über einen ausreichenden konstruktiven Schutz vor Regen- oder Schlagregen und vor aufsteigender Feuchte verfügen. ● Der Schutz gegen Oberflächenkondensat auf der Raumseite erfolgt durch einen ausreichenden Wärmeschutz in der Fläche und im Bereich von Wärmebrücken. ● Der Schutz gegen eine dampfförmige Feuchtebeanspruchung und unzulässige Tauwasserbildung im Inneren des Bauteils erfolgt konstruktiv z.B. durch eine angepasste Schichtenfolge oder durch raumseitig diffusionshemmende Schichten. ● Die luftdichte Ausführung der Bauteile und Anschlusspunkte stellt sicher, dass es nicht zu einer Durchströmung der Konstruktion mit warmer, feuchter Raumluft und zu Kondensatbildung im Bauteilinneren kommt. ● Bei Neubauten muss eventuell vorhan­ dene Baufeuchte in der Anfangsphase durch erhöhtes Heizen und Lüften abgeführt werden, um Tauwasser- oder Schimmelpilzbildung zu vermeiden. Üblicherweise rechnet man mit einer Zeitdauer von etwa zwei Jahren, bis die Baufeuchte aus massiven Bauteilen ausgetrocknet ist. te hängt wesentlich von der Zahl der Bewohner, von der Wohnungsgröße und von der Wohnungsnutzung ab. Hohe Belegungsdichte, freies Wäschetrocknen, viele Pflanzen, viele Haustiere etc. führen zu einer hohen Raumluftfeuchte. Bei üblichem Wohnverhalten können in Abhängigkeit von der Haushaltsgröße und der Nutzung täglich zwischen etwa zwei und neun Liter Wasser als Wasserdampf pro Wohnung freigesetzt werden (Bild 22). Außenwände, die atmen, gibt es nicht. Die anfallende nutzungsbedingte Feuchte muss durch Lüftung abgeführt werden. Im Vergleich zur Lüftung ist ein Feuchtetransport durch die Außenwände infolge Diffusion verschwindend gering und trägt zur Feuchteabfuhr nur unwesentlich bei (einige wenige Prozent selbst bei sehr diffusionsoffener Bauweise). Unter Wasserdampfdiffusion ist der Transport gasförmigen Wassers durch den Feststoff von Bauteilen zu verstehen. Antreibendes Potential sind die unterschiedlichen Wasserdampfteildrücke zu beiden Seiten der Bauteile, die durch die verschiedenen klimatischen Bedingungen innen und außen entstehen. Wasserdampfdiffusion erfolgt in der Regel vom beheizten Bereich nach außen. Obwohl die Massenströme klein sind, kann es bei ungünstiger Schichtenfolge oder fehlenden diffusionshemmenden Schichten auf der Warmseite der Dämmebene zu einem Tauwasserausfall innerhalb der Konstruktion kommen, der sich über die Winterperiode zu unzulässiger Größe aufsummiert. Der Nachweis des ausreichenden Schutzes gegen Tauwasserbildung im Bauteilinneren erfolgt nach dem so genannten Glaserverfahren der DIN 4108-3 bzw. nach dem vergleichbaren Verfahren der DIN EN 13788. Diese Verfahren beruhen auf Dampfdiffusionsberechnungen mit speziell fixierten Randbedingungen für Tauund Verdunstungsperioden. Vor allem das Glaserverfahren hat sich als einfaches, „auf der sicheren Seite“ liegendes Bewertungsverfahren bewährt, insbesondere bei Bauteilen und Baustoffen, bei denen Sorptions- und Kapillareffekte keine besondere Rolle spielen. Beide Verfahren sind auf eindimensionale Problemstellungen beschränkt. Die Standardrandbedingungen sind der DIN 4108-3 zu entnehmen bzw. nach DIN EN 13788 festzulegen. 7.2 Bauteile, für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist In DIN 4108-3 sind Wand- und Dachbauteilen angegeben, deren feuchtetechnische Funktionsfähigkeit aus der Erfahrung bekannt ist und für die kein weiterer Nachweis des ausreichend niedrigen Tauwasserausfalls erforderlich ist. Einschalige KS-Außenwände, zweischalige KS-Außenwände mit außen liegender Wärmedämmung, KS-Außenwände mit WDVS und KS-Kellerwände mit Perimeterdämmung sind hinsichtlich der Wasserdampfdiffusion unkritisch und bedürfen keines Nachweises für den Tauwasserausfall im Inneren des Bauteils (DIN 4108-3). Kalksandstein-Außenwände, deren feuchtetechnische Funktionsfähigkeit aus der Erfahrung bekannt ist und für die hin- Zweischaliges KS-Mauerwerk mit Wärmedämmung (Luftschicht + Wärmedämmung; Kerndämmung) und einschaliges KS-Mauerwerk mit WDVS oder hinterlüfteter Außenwandbekleidung sind ohne weiteren Nachweis für alle Schlagregenbeanspruchungsgruppen der DIN 4108-3 geeignet. 7.1 Diffusion von Wasserdampf In bewohnten Räumen wird der Luft ständig Feuchte zugeführt. Die Raumluftfeuch26 Bild 21: Feuchtetransport aus Räumen findet zu 98 % über Lüftung und nur zu 2 % durch Diffusion statt. KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz sichtlich der Wasserdampfdiffusion kein weiterer rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist, nach DIN 4108-3 (Auswahl): ● Außenwände aus einschaligem Mauerwerk, verputzt ● Außenwände aus zweischaligem Mauerwerk, verputzt, mit Kerndämmung oder Wärmedämmung und Luftschicht oder nur mit Luftschicht ● Außenwände aus Mauerwerk, raumseitig verputzt, mit hinterlüfteter Außenwandbekleidung ● Außenwände aus Mauerwerk, verputzt, mit WDVS ● Außenwände aus Mauerwerk, verputzt, außenseitig mit angemörtelten Bekleidungen mit mindestens 5 % Fugen­ anteil ● perimetergedämmte Kelleraußenwände aus einschaligem Mauerwerk ● Wände in Holzbauart mit MauerwerkVorsatzschale und raumseitiger Schicht mit sd $ 2 m Dächer (Auswahl): ● Nicht belüftete Dächer mit einer belüfteten Dachdeckung und einer Wärmedämmung zwischen, unter und/oder über den Sparren bedürfen keines rechnerischen Tauwassernachweises, wenn die sd -Werte der Schichten auf der Innen- und der Außenseite der Wärmedämmung in folgenden Verhältnissen zueinander stehen: sd,e 0,1 m und sd,i $ 1,0 m sd,e 0,3 m und sd,i $ 2,0 m sd,e 0,3 m und sd,i $ 6 · sd,e Dabei bezeichnet sd,e die Summe der wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luft­ schicht­­­­­­­­­dicken aller Schichten zwischen der Kaltseite der Wärmedämmung und der äußeren Hinterlüftung und sd,i die Summe der wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luft­­­­ s chicht­­­dicken aller Schichten zwischen der Warmseite der Wärmedämmung und der Raumluft. 7.3 Kennwerte für die WasserdampfDiffusion Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl µ: Der Widerstand, den ein Baustoff der Diffusion von Wasserdampf entgegensetzt, Atemluft und Atemluft Atemluft und Atemluft Pflanzen und Pflanzen undPflanzen Pflanzen 1 bis 21Liter/Tag bis221bis Liter/Tag bis32Liter/Tag Liter/Tag Kochen Kochen Kochen Kochen ca. 2ca. Liter/Tag ca.22Liter/Tag Liter/Tag ca. 2 Liter/Tag Baden/Waschen Baden/Waschen Baden/Waschen Baden/Waschen 4 Liter/Tag bis 4 Liter/Tag bis 4 Liter/Tag bis 4bis Liter/Tag Bild 22: Entstehung von Wasserdampf in einem 4-Personen-Haushalt wird durch die Wasserdampf-Diffusions­ widerstandszahl µ beschrieben. Sie gibt an, um wieviel höher der Widerstand eines Stoffes gegenüber Wasserdampfdiffusion ist als der Widerstand einer gleich dicken, ruhenden Luftschicht. Die WasserdampfDiffusionswiderstandszahl µ ist bei definierten Bedingungen eine Stoffkonstante. Richtwerte für µ finden sich in DIN V 4108-4 und in DIN EN 12524 (die zukünftig in DIN EN ISO 10456 aufgehen soll). Es sind die für die Tauperiode ungünstigeren µ-Werte anzuwenden, welche dann auch für die Verdunstungsperiode beizubehalten sind (Bild 23). Für außenseitig auf Bauteilen bzw. außenseitig von Wärmedämmungen vorhandene Schichten mit meßtechnisch ermittelten sd -Werten kleiner als 0,1 m ist in der Berechnung als sd -Wert 0,1 m anzusetzen, um eine mögliche Messunsicherheit bei kleinen sd -Werten aufzufangen. Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke s d : Das Verhalten von Baustoffschichten hinsichtlich Wasserdampfdiffusion wird durch die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschicht­ dicke sd charakterisiert. Sie drückt aus, wie dick eine ruhende Luftschicht sein müsste, um den gleichen Widerstand gegen Wasserdampfdurchgang zu haben wie die betrachtete Bauteilschicht (Bild 24). Der sd -Wert ist das Produkt aus der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl µ des Materials und der Dicke d der betrachteten Schicht. Als diffusionsoffene Schicht bezeichnet man eine Bauteilschicht mit einem sd -Wert von weniger als 0,5 m; sd -Werte zwischen 0,5 und 1.500 m kennzeichnen eine diffusionshemmende Schicht, und bei sd -Werten oberhalb von 1.500 m spricht man von einer diffu­sionsdichten Schicht. Die früher üblichen Bezeichnungen „Dampfbremse“ und „Dampfsperre“ sind nicht mehr normkonform. Für mehrschichtige, ebene Bauteile können die sd -Werte der einzelnen Schichten addiert werden, um den sd -Wert des ganzen Bauteils zu bestimmen. Die Wasserdampf-Übergangswiderstände an den Bauteiloberflächen sind so klein, dass sie vernachlässigt werden. Aus Bild 24 ist erkennbar, dass die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke einer Wärmedämmschicht in der Größenordnung wie die einer massiven Holzwand liegt. 7.4 Konstruktive Hinweise Überschlägig orientiert man sich an der Grundregel, dass der sd -Wert der Baustoffschichten eines Bauteils von innen nach außen abnehmen soll, um die Diffusion von Wasserdampf nicht im Bauteilquerschnitt zu behindern. Wärmedämmverbundsysteme weichen von dieser Grundregel ab. Die Systemkomponenten von Wärmedämmverbundsystemen sind allerdings so aufeinander angestimmt, dass die Diffusion im Bauteilquerschnitt nur geringfügig und unbedenklich behindert wird. Die feuchtetechnische Funktionsfähigkeit von verputztem Kalksandstein-Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystem ist aus mehr als 40-jähriger Erfahrung hinreichend bekannt. Dementsprechend ist diese Bauweise in DIN 4108-3 in die Liste der Bauteile aufgenommen, für die hinsichtlich der Wasserdampfdiffusion kein weiterer rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist. Werden diffusionshemmende Bahnen oder Schichten verwendet, z.B. im Dach, sollte der sd -Wert der raumseitigen Bahn 6 bis 10 mal so groß sein wie der sd -Wert der außenseitigen Bahn. Wird statt der Außen- eine Innendämmung verwendet, befindet sich die Innenseite der tragenden Wandschale bereits fast auf Außentemperaturniveau. Es besteht ein ho27 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz KS-Mauerwerk RDK 1,8 d = 17,5 cm KS-Mauerwerk RDK 1,6 KS-Mauerwerk RDK 1,8 Polystyrol Hartschaum d = 14 cm Polystyrol Hartschaum Nadelholz (Weichholz) d = 20 cm Nadelholz (Weichholz) Laubholz (Hartholz) PE-Folie 0 50 100 150 200 250 Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl Bild 23: Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahlen ausgewählter Materialien, Angegeben sind jeweils Kleinst- und Größtwert nach DIN V 4108-4 bzw. nach DIN EN 12524. hes Risiko, dass Wasserdampf, der auf dem Wege der Diffusion (oder gar der Konvektion durch eine Luftundichtheit) durch die Konstruktion zur tragenden Wand gelangt, dort als Tauwasser innerhalb der Konstruktion ausfällt. Als Abhilfe sind ausreichend diffusionshemmende Dämmstoffe oder raumseitige diffusionshemmende Bekleidungen erforderlich. Vor allem an durchdringenden Bauteilen sind letztere oft nur mit Aufwand luft- und diffusionsdicht anzuschließen. Alternativ können auch spezielle, kapillarleitende Dämmstoffe in dünnen Schichtdicken verwendet werden. In energetischer Hinsicht wirken sich die zahlreichen Wärmebrücken an den Durchdringungen der raumseitigen Innendämmung durch einbindende Massivbauteile ungünstig aus. Sowohl aus Gründen der Wasserdampfdiffusion als auch für die Wärmebrückenvermeidung ist es deshalb unbedingt empfehlenswert, zusätzliche Wärmedämmschichten soweit möglich nicht auf der Innenseite, sondern auf der Außenoberfläche von Massivbauteilen oder als Kerndämmung im äußeren Teil des Wandquerschnitts anzubringen. Diese Schichtenfolge ist bei Verwendung eines angepassten diffu­ sionsoffenen Außenputzsystems unkritisch hinsichtlich der Wasserdampfdiffusion. Die tragende Konstruktion wird vor Temperaturwechselbeanspruchungen von außen geschützt. Die außenseitige Dämmung bildet eine durchgehende Dämmschicht, die Wärmebrücken durch innenseitig einbindende Bauteile vermeidet. 7.5 Austrocknungsverhalten von Mauer­werkswänden Das Austrocknungsverhalten von Baustoffschichten und Bauteilen ist insbesondere dann wichtig, wenn die betreffende Baustoffschicht für die Wärmedämmung des 28 0 10 20 30 40 50 60 Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschicktdicke [ sd in m] Bild 24: Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd ausgewählter Baustoffschichten, jeweils für den Kleinst- und den Größtwert des µ -Werts nach DIN V 4108-4 bzw. nach DIN EN 12524. Bauteils von Bedeutung ist. Bei monolithischem Mauerwerk ist der Wärmeschutz der Außenwand überwiegend von den Mauersteinen abhängig. Wird ein solches Mauerwerk in der Bauphase durchnässt oder durchfeuchtet, wird der geplante Wärmeschutz erst dann erreicht, wenn die Wände bis zur Ausgleichsfeuchte ausgetrocknet sind. Rechnerische Untersuchungen zeigen, dass dies bis zu zwei bis drei Jahre dauern kann. Der Heizwärmebedarf eines Raums kann in dieser Zeit, je nach Durchfeuchtung des Mauerwerks und Austrocknungsverhalten, um bis zu 30 % höher sein als im ausgetrockneten Zustand [9]. Bei Kalksandstein-Außenwandkonstruk­ tionen wird der wesentliche Teil der Wärmedämmung von den zusätzlichen Wärmedämmschichten auf der Außenseite der Tragschale erbracht. Die dafür empfohlenen Dämmstoffe (z.B: EPS-Hartschaum oder hydrophobierte Mineralwolleplatten) nehmen praktisch kein Wasser auf. Der Wärmeschutz von KS-Funktionswänden ist von Anfang an gewährleistet. Künzel untersucht in [10] die Austrocknungszeit verschiedener Wandkonstruktionen mit WDVS. Dabei kommt er zu folgenden Ergebnissen: ● Die Austrocknungszeit von wenig dämmenden Wandbildnern wie Kalksandsteinen liegt mit EPS-Dämmung im Bereich von monolithischen Wänden. Bei Verwendung von Mineralwolle liegt sie noch darunter. ● Da das Kalksandstein-Mauerwerk selbst nur wenig zur Wärmedämmung der Wand beiträgt, stellt eine lang anhaltende Baufeuchte im KalksandsteinMauerwerk in der Regel kein Problem dar, solange sie nicht über Anschlüsse oder Einbindungen in feuchteempfindliche Bereiche eindringt. ● Bei dämmenden Wandbildnern wie z.B. Porenbeton (ähnliches gilt auch für porosierte Ziegel oder Leichtbetone) sind WDVS mit wasserdampfdiffusionshemmender Wirkung, wie z.B. mit EPS-Hartschaum, ungünstig. Die geringe Trocknungsmöglichkeit nach außen kann zu länger erhöhter Baufeuchte im Mauerwerk führen, was den Wärmedurchlasswiderstand der Wand reduziert. Ein WDVS auf Mineralwollebasis führt zu Austrocknungszeiten, wie sie bei Wänden ohne Außendämmung erreicht werden. Generell ist in der Austrocknungsphase zu beachten, dass ein erheblicher Teil der Baufeuchte nicht an die Außenluft, sondern an den Innenraum abgegeben wird. In dieser Zeit ist es deshalb erforderlich, verstärkt zu lüften (und im Winter gegebenenfalls verstärkt zu heizen), um die Baufeuchte nach außen abzuführen. Für die Austrocknung von KS-Innenwänden können aus Versuchen näherungsweise folgende Anhaltswerten für die Austrocknungszeit abgeleitet werden: Wände der Dicke 11,5 cm: etwa 3 bis 6 Monate; Wände der Dicke 24 cm: bis etwa 12 Monate. Die Versuche wurden unter ungünstigen Klimarandbedingungen durchgeführt (20 °C, 65 % r.F.). Bei Lochsteinen sowie bei praxisgerechten Klimarandbedingungen sind deutlich kürzere Austrocknungszeiten zu erwarten [11]. KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 8. LUFTDICHTHEIT Eine möglichst luftdichte Ausführung der Gebäudehülle ist vor allem aus Feuchteschutzgründen wichtig. Anderenfalls kann warme, feuchte Raumluft durch Undicht­ heiten der Gebäudehülle nach außen strömen. Dabei kann es an kalten Stellen innerhalb der Konstruktion zu Kondensatbildung und Schimmelpilzwachstum kommen. Dies kann letztlich zur Schädigung oder gar Zerstörung von Konstruktionsteilen führen. Aber auch unter dem Aspekt der Energieeinsparung ist die Luftdichtheit der Gebäudehülle zu sehen. Bei freier Lüftung beträgt der Lüftungswärmeverlust bei gut gedämmten Neubauten zwischen 30 und etwa 50 % der gesamten Wärmeverluste. Ähnlich wie bei den Wärmebrücken gilt auch hier, dass der prozentuale Anteil der Lüftungswärmeverluste mit zunehmender energetischer Qualität der Gebäudehüllfläche ansteigt. Dementsprechend ist darauf zu achten, dass die Gebäudehülle möglichst wenig ungeplante Undichtheiten enthält, durch die ein unkontrollierbarer Luftwechsel stattfindet. Lüftungsanlagen (ohne, vor allem aber mit Wärmerückgewinnung) können die Lüftungswärmeverluste reduzieren bei gleichzeitiger Sicherstellung einer guten Raumluftqualität. Hinsichtlich der Luftdichtheit ist der Mauerwerksbau mit Kalksandstein aufgrund seiner einfacheren und weniger fehleranfälligen Details im Vorteil gegenüber Leichtbauweisen. Besonders hinzuweisen ist im Zusammenhang mit der Luftdichtheit auf folgende Detailpunkte: alle Bauteilanschlüsse im Dach- und Fensterbereich, alle Durchdringungen im Dach, Abschlüsse von Mauerkronen (Abdeckelung von Lochsteinen durch Mörtelauflage oder Verwendung gedeckelter Steine). Alle offen zutage tre- tenden Kanäle (z.B. an Mauerkronen und unter Fensterbrettern) sind durch eine Mörtelauflage abzudeckeln. Kalksandsteine – auch als Lochsteine – werden grundsätzlich mit geschlossenem Deckel hergestellt. Dies ist vorteilhaft hinsichtlich der Verarbeitung (vollflächiger Mörtelauftrag) und Luftdichtheit (keine durchgehenden Kanäle). Werden so genannte KS-E-Steine mit durchgehenden Lochungen für die Elektroinstallation verwendet, so sind die Kanäle am Wandkopf zu schließen und die eingesetzten Steckdosen luftdicht anzuschließen, z.B. durch Einsetzen in einen Gipsbatzen oder Verwenden spezieller Steckdoseneinsätze. Mauerwerksbereiche hinter abgehängten Decken, Spülkästen, Fußbodenleisten, Estrichaufbauten etc. sind vor Anbringen der Einbauten vollflächig zu verputzen, um die Luftdichtheit zu gewährleisten. Steckdosen in Mauerwerk mit durchgehenden Elektrokanälen sind luftdicht einzusetzen, z.B. durch Setzen der Steckdosen in einen Gipsbatzen oder Verwenden von speziellen Steckdoseneinsätzen. Es empfiehlt sich, die Anschlüsse von Luftdichtheitsfolien an aufgehende Wandbereiche mechanisch zu sichern, z.B. durch eine Anpressleiste mit untergelegtem Kompriband, oder die Folie mit Rippenstreckmetall auf der Wand zu fixieren und einzuputzen. KS-Mauerwerk selbst ist luftdicht. Dies gilt bereits bei Verwendung von einseitigem Dünnlagenputz (mittlere Dicke 5 mm) oder bei Vermörtelung der Stoß- und Lagerfugen. Sichtmauerwerk ist luftdicht, wenn die Fugen vollständig mit Mörtel ausgefüllt und nicht abgerissen sind. Sparren Wärmedämmung Die Durchführung dieser Luftdichtheitsprüfung wird von der EnEV nicht gefordert, jedoch ist die ausreichende Luftdichtheit eines Gebäudes eine vom Bauausführenden geschuldete Eigenschaft des Gebäudes. Das Nachweisverfahren der EnEV sieht als Bonus reduzierte rechnerische Lüftungswärmeverluste vor, wenn eine Luftdichtheitsprüfung durchgeführt und bestanden wird. Generell ist es anzuraten, frühzeitig den Nachweis der ausreichenden Luftdichtheit der Gebäudehülle zu führen. Also zu einem Zeitpunkt, zu dem noch Nachbesserungen an der Luftdichtheits­ ebene möglich sind. Voraussetzung für die Überprüfung der Luftdichtheit ist die Fertigstellung der luftdichten Schicht innerhalb der thermischen Gebäudehülle. Die Messung erfolgt im späteren Gebrauchszustand. Das heißt, die in der thermischen Gebäudehülle liegenden Fenster und Außentüren werden geschlossen, nutzungsbedingte Öffnungen bleiben offen. Eine Hilfestellung für die fachlich einwandfreie Vorbereitung eines Gebäudes für eine Luftdichtheitsmessung gibt beispielsweise der Fachverband Luftdichtheit im Bauwesen in einem Merkblatt [12]. Die Überprüfung der Luftdichtheit der Gebäudehülle erfolgt mit dem Differenzdruckverfahren nach DIN EN 13829 (Blower-door). Es gelten die folgenden Mindestanforderungen an den auf 50 Pa Druckdifferenz bezogenen Prüfwert n50 : ● für Gebäude ohne raumlufttechnische Anlagen: n50 3,0 h-1 ● für Gebäude mit raumlufttechnischen Anlagen: n50 1,5 h-1 Luftdichtheitsschicht Holzlattung Raumseitige Bekleidung Anpresslatte Innenputz Vorkomprimiertes Dichtungsband/Klebemasse KS-Mauerwerk Bild 25: Luftdichter Anschluss an eine verputzte KS-Wand nach DIN 4108-7 Ausführungsempfehlungen und -hinweise für Bauteile und Bauteilanschlüsse werden exemplarisch in DIN 4108-7 gegeben, was den Planer jedoch nicht von eigenverantwortlichem Nachdenken und Entscheiden entbindet. Es ist wichtig, dass der Planer die Luftdichtheit als eigenständige Planungsleistung begreift und entsprechend sorgfältig plant. Selbstverständlich ist auch auf eine handwerklich gute Ausführung zu achten. Diese sollte während der Bauphase intensiv kontrolliert und anschließend mittels einer Differenzdruckmessung (Blower-door) nachgewiesen werden. Angestrebt werden sollten n50-Werte von nicht mehr als 2,0 h–1 für Gebäude ohne und nicht mehr als 1,0 h–1 für Gebäude mit raumlufttechnischen Anlagen, bei guten Niedrigenergiehäusern und Passivhäusern Werte in der Größenordnung von 0,6 h–1. 29 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Für einzelne beheizte oder nur gelegentlich genutzte Räume bietet sich aus wirtschaftlichen Gründen eine auf den einzelnen Raum beschränkte Innendämmung an. Auch als Nachrüstlösung bei Nutzungsänderungen ist diese Ausführungsvariante prädestiniert, häufig als Ausbaureserve. Soll der größte Teil des Kellers beheizt werden, ist eine Kelleraußendämmung (Perimeterdämmung in Wand und Boden) sinnvoll. Der Vorteil der Perimeterdämmung ist, dass Tauwasserausfall auf der Innenseite der Kellerwand und des Kellerbodens verhindert und die Bauwerksabdichtung mechanisch geschützt wird, Wärmebrücken vermieden bzw. vermindert werden, und die Dämmung in größeren Dicken dimensionierbar ist, da im Kellerraum kein Platz verloren geht. Auch, wenn zu Beginn keine hochwertige Kellernutzung geplant ist, ist es empfehlenswert, beim Bau des Gebäudes von vorneherein eine Perimeterdämmung einzubauen. Spätere Nutzungsänderungen sind dann problemlos möglich. Der Wärmeverlust eines beheizten Kellers an das umliegende Erdreich stellt einen viel komplexeren Vorgang dar als der Wärmeverlust der übrigen Außenbauteile eines Gebäudes an die Außenluft. Die Wärmeverluste hängen ab von der Beschaffenheit des Erdreichs (bindiger bzw. nichtbindiger Boden), dem Wärmeschutz der Außenbauteile, der Grundwassertiefe, der Kellertemperatur und den Abmessungen des Kellers. Neben allgemeinen zwei- und dreidimen­sionalen numerischen Rechenverfahren (DIN EN ISO 10211) können die winterlichen Wärmeverluste des Kellers ausreichend ge30 Beispiel Einfamilienhaus 8,00 korrekturfaktoren Fx gemäß DIN V 4108-6 bzw. DIN V 18599-2 wieder. Aufgrund der geringeren wirksamen Temperaturdifferenz bei erdberührten Bauteilen im Vergleich zu Bauteilen an Außenluft, die sich in den Fx -Werten ausdrückt, ist die Wärmedämmung des Untergeschosses weniger ergiebig als die gleiche Wärmedämmung bei Bauteilen an Außenluft. Als Kompromiss aus Energieeinsparung, Komfort und Kosten werden derzeit Perimeterdämmungen von etwa 8 bis 12 cm Dicke als sinnvoll angesehen – bei Passivhäusern sind Perimeterdämmungen mit 20 bis 25 cm Dicke zu finden. Besondere Beachtung sollte der Reduzierung von Wärmebrücken im Bereich von Deckenauflagern und Fundamenten durch geschickte Lösungen zukommen. Eine Hilfe dazu gibt Beiblatt 2 zu DIN 4108 mit Prinzipskizzen und Planungs- und Ausführungsempfehlungen. Dem Umstand der verminderten Wärmeübertragung von Bodenplatten über das Erdreich an die Außenluft trägt auch die Tatsache in DIN 4108-2 Rechnung, dass für unmittelbar an das Erdreich grenzende Bodenplatten normal beheizter Räume nur bis zu einer Raumtiefe von 5 m eine zusätzliche Wärmedämmung erforderlich ist. Dies kommt vor allem bei größeren Hallen und Produktionsgebäuden zum Tragen. Im Wohnungsbau sind die Bodenplattenabmessungen oftmals nicht ausreichend, um diesen Effekt auszunutzen. Beispiel Doppelhaushälfte (getrennter Nachweis je Wohneinheit) 6,00 6,00 10,00 Die Bedeutung von Kellerräumen hat sich schon durch steigende Grundstückspreise grundlegend verändert. War der Keller früher als Vorratslager und Abstellfläche genutzt, wird er heute insbesondere im Einfamilienhausbau mehr und mehr in den eigentlichen Wohnbereich mit einbezogen. Grundvoraussetzung dafür sind trockene Wand- und Deckenflächen. Diese müssen dauerhaft gegen von außen einwirkendes Wasser und Feuchtigkeit von innen geschützt werden. Mit der Nutzung als Aufenthaltsraum steigen auch die Ansprüche des Bauherrn an den Wohnkomfort und das Raumklima im Untergeschoss des Gebäudes. In diesem Fall müssen Außenwände und Bodenplatte einen entsprechenden Wärmeschutz aufweisen. nau nach den Verfahren in DIN V 4108-6, DIN V 18599-2 und DIN EN ISO 13370 berechnet werden (Bild 26). Für die tägliche Praxis hat sich das vereinfachte Verfahren mit Temperaturkorrekturfaktoren Fx durchgesetzt, wie es in DIN V 4108-6 und DIN V 18599-2 enthalten ist. Dabei wird der U-Wert des erdberührten Bauteils einfach aus dessen Schichtenfolge unter Vernachlässigung des Erdreichs bestimmt (der äußere Wärmeübergangs­widerstand ist Null, da direkter Kontakt zum Erdreich besteht). Der Wärmetransport durch das Bauteil wird mittels tabellierter Faktoren auf die äquivalente durchschnittliche Temperaturdifferenz korrigiert. Die Geometrie des beheizten Kellerbereichs geht über das charakteristische Bodenmaß B’ ein (Verhältnis aus beheizter Kellerbodenfläche und Umfang dieser Fläche). Ebenfalls wird vereinfachend für verschiedene Dämm­ situationen unterschieden. Die Fx -Werte unterscheiden sich geringfügig zwischen dem Heizperiodenbilanzverfahren der EnEV und den Berechnungsnormen DIN V 4108-6 und DIN V 18599-2. So wird im Heizperiodenbilanzverfahren der EnEV für alle Bauteile des unteren Gebäudeabschlusses der Wert 0,6 angesetzt. Vereinfachend darf nach DIN V 18599-2 ein Wert von 0,7 verwendet werden. Die Fx -Werte sind generell nicht zutreffend und damit nicht anwendbar, wenn der sommerliche Wärmeeintrag berechnet werden soll, d.h. bei gekühlten Gebäuden. Tafel 12 gibt die Temperatur- 12,00 9. WÄRMEÜBERTRAGUNG ÜBER DAS ERDREICH Grundfläche: A = 8,00 · 12,00 = 96 m2 Grundfläche: A = (6,00 + 6,00) · 10,00 = 120 m2 Perimeterlänge: P = 2 · (8,00 + 12,00) = 40 m Perimeterlänge: P = 2 · (6,00 + 6,00 + 10,00) = 44 m Charakteristisches Bodenplattenmaß: B' = A / (0,5 · P) = 96 / (0,5 · 40) = 4,8 m Charakteristisches Bodenplattenmaß: B' = A / (0,5 · P) = 120 / (0,5 · 44) = 5,45 m Bild 26: Bestimmung des charakteristischen Bodenplattenmaß B', Beispiele KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Tafel 12: Temperaturkorrekturfaktoren Fx für erdberührte Bauteile (aus DIN V 18599-2 bzw. DIN V 4108-6) Zeile Wärmestrom nach außen über Fx Temperatur-Korrekturfaktor Fx1) 1 Außenwand, Fenster, Decke über Außenluft Fe 1,0 2 Dach (als Systemgrenze) FD 1,0 3 Dachgeschossdecke (Dachraum nicht ausgebaut) FD 0,8 4 Wände und Decken zu Abseiten (Drempel) Fu 0,8 5 Wände und Decken zu unbeheizten Räumen (außer am unteren Gebäudeanschluss) Fu 0,5 6 Wände und Decken zu niedrig beheizten Räumen2) Fnb 0,35 7 8 9 Wände und Fenster zu unbeheiztem Glasvorbau bei einer Verglasung des Glasvorbaus mit ● Einfachverglasung ● Zweischeibenverglasung ● Wärmeschutzverglasung Fu Fu Fu 0,8 0,7 0,5 B’ 3) [m] Bauteile des unteren Gebäudeabschlusses 10 11 Flächen des beheizten Kellers ● Fußboden des beheizten Kellers ● Wand des beheizten Kellers FG = Fbf FG = Fbw <5 5 – 10 > 10 Rf bzw. Rw4) Rf bzw. Rw4) Rf bzw. Rw4) 1 >1 1 >1 1 >1 0,30 0,40 0,45 0,60 0,25 0,40 0,40 0,60 0,20 0,40 0,35 0,60 Rf Rf Rf 1 >1 1 >1 1 >1 0,45 0,60 0,40 0,50 0,25 0,35 12 Fußboden5) auf dem Erdreich ohne Randdämmung FG = Fbf 13 14 Fußboden5) auf dem Erdreich mit Randdämmung6) ● 5 m breit, waagrecht ● 2 m tief, senkrecht FG = Fbf FG = Fbf 0,30 0,25 0,25 0,20 0,20 0,15 15 16 Kellerdecke und Kellerinnenwand ● zum unbeheizten Keller mit Perimeterdämmung ● zum unbeheizten Keller ohne Perimeterdämmung FG FG 0,55 0,70 0,50 0,65 0,45 0,55 17 Aufgeständerter Fußboden FG 18 Bodenplatte von niedrig beheizten Räumen2) FG 0,9 0,2 0,55 0,15 0,5 0,1 0,35 Die Werte (außer Zeilen 6, 12, 13 und 14) gelten analog auch für die Flächen niedrig beheizter Räume Räume mit Innentemperaturen zwischen 12 °C und 19 °C 3) B’ = AG / (0,5 P). Bei nebeneinanderliegenden, ähnlich konditionierten Gebäuden bzw. Zonen sind für die Bestimmung des charakteristischen Bodenplattenmaßes B’ die Außenabmessungen und die Fläche des gesamten nebeneinanderliegenden, ähnlich konditionierten Bodenplattenbereichs zu verwenden. 4) Rf: Wärmedurchlasswiderstand der Bodenplatte (betrifft Zeile 10, 12, 18) bzw. Rw: Wärmedurchlasswiderstand der Kellerwand (betrifft Zeile 11); ggfs. flächengewichtete Mittelung von Rf und Rw (betrifft Zeile 10, 11) 5) Bei fließendem Grundwasser erhöhen sich die Temperatur-Korrekturfaktoren um 15 %. 6) Bei einem Wärmedurchlasswiderstand der Randdämmung > 2 m²·K/W, Bodenplatte ungedämmt, siehe auch Bild 2 und 3 in DIN EN ISO 13370:1998-12 1) 2) 31 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 10. SOMMERLICHER WÄRMESCHUTZ / HITZESCHUTZ an den Ost-, Süd- und Westfenstern kann auf die Nachweisführung verzichtet werden. 10.1 Sommerlicher Wärmeschutz von Aufenthaltsräumen Das sommerliche Temperaturverhalten eines nicht klimatisierten Aufenthaltsraums wird maßgeblich bestimmt von Besonders gefährdet hinsichtlich sommerlicher Überhitzung sind Räume, die einer starken Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind (z.B. große, süd- bis westorientierte Fenster ohne Verschattung) und/oder wenig Speichermassen besitzen, um die eingestrahlte Sonnenenergie abzupuffern (z.B. wenige oder leichte Innenbauteile, Großraumbüros, Dachgeschosse). Bei innengedämmten Bauteilen wird die Wärmespeicherfähigkeit des Bauteils durch die Innendämmung vom Raum abgekoppelt. Das Bauteil steht nicht mehr als Puffer für die Wärme im Raum zur Verfügung. Abgehängte Decken, dicke Teppiche etc. haben einen ähnlichen Effekt. Es sollte unbedingt darauf geachtet werden, dass schwere Bauteile mit direkter Raumanbindung als Speichermasse verbleiben. ● dem Außenklima ● der Sonneneinstrahlung ● der Fensterfläche, -orientierung und -neigung ● dem Gesamtenergiedurchlassgrad der Fenster inklusive deren Sonnenschutz ● dem Lüftungs- und Wohnverhalten der Nutzer: Um das Raumklima behaglich kühl zu halten, müssen die Wärmezufuhr von außen (Nutzung der Verschattungseinrichtungen bei Sonnenschein) und der Wärmegewinn in den Räumen (geringe Abwärme von Geräten, Belegungsdichte) möglichst gering und die Wärmeabfuhr nach außen (über erhöhte Nachtlüftung) möglichst groß gehalten werden. ● dem Wärmespeicherverhalten des betrachteten Raumes: Es sollten Speichermassen zur Verfügung stehen, um tagsüber den Anstieg der Raumtemperatur wirksam zu begrenzen. ● dem Wärmeschutz der Außenbauteile Diese Punkte sind vom Planer in der Gebäudekonzeption zu berücksichtigen und entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um ein angenehmes Sommerklima im Gebäude zu ermöglichen. Im Rahmen des Nachweises nach Energieeinsparverordnung ist bei Wohngebäuden und bei nicht-klimatisierten Nichtwohngebäuden ein Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach dem Verfahren der DIN 4108-2 zu führen. Es handelt sich dabei um ein einfaches Handrechenverfahren nur zum Zwecke des Nachweises der Energieeinsparung im Sommer, nicht um eine ingenieurmäßige Auslegung der sommerlichen Raumtemperatur. Bei größeren Objekten oder großzügiger Verglasung wird deshalb empfohlen, im Zuge der detaillierten Planung des Gebäudes eine genaue, ingenieurmäßige Vorherberechnung der sommerlichen Raumtemperaturen vorzunehmen. Bei 1- und 2-Familienhäusern mit Rollläden 32 In Massivbauten, auch solchen mit konventionellem Dach, hat die Art des Dämmstoffs und der Dachbauart (Zwischensparren- oder Aufsparrendämmung) keine praktisch relevante Auswirkung auf die sommerlichen Raumtemperaturen im Dachgeschoss. Die Temperaturunterschiede liegen in der Spitze bei einigen wenigen Zehnteln Grad. Von entscheidender Bedeutung sind vielmehr die Fenstergröße, die Effektivität des Sonnenschutzes, das Lüftungsverhalten der Nutzer, vor allem hinsichtlich einer erhöhten Nachtlüftung, die Wärmespeicherfähigkeit der Bauteile und ein guter Wärmeschutz der Außenbauteile. Die Begrenzung der direkten Sonneneinstrahlung in den Raum ist die wichtigste Maßnahme zur Wahrung einer angenehmen Raumtemperatur im Sommer. Dies ist vor allem eine Aufgabe des Planers bei der Grundkonzeption des Gebäude­entwurfs und die Hauptaufgabe der möglichst außen liegenden Sonnenschutzvorrichtung. Wärmeschutz ist nicht nur im Winter von Bedeutung, sondern auch zunehmend im Sommer. Hier liegen klare Vorteile der KSFunktionswand mit außen liegender Wärmedämmung. Die hohe Rohdichte bedingt nennenswerte Speichermassen im Gebäude, die sich günstig auf die sommerliche thermische Behaglichkeit auswirken. Aufgrund der viel größeren Speichermasse kommt es in Gebäuden in Massivbauweise in signifikant geringerem Umfang als in Leichtbauten oder gar nicht zu unangenehmen Überhitzungserscheinungen im Sommer. Hier helfen auch die Innenwände aus Kalksandsteinen, die mit ihrer großen Speichermasse Temperaturspitzen abpuffern. Gleichzeitig ist vor allem bei großzügigen Verglasungen ein effektiver außen liegender Sonnenschutz zu verwenden. Hinsichtlich des sommerlichen Wärmeschutzes kann die Massivbauweise mit schweren Wänden (RDK $ 1,8) in Kombination mit Betondecken pauschal als „schwere Bauweise“ nach DIN 4108-2 bewertet werden. Das wirkt sich hinsichtlich des sommerlichen Wärmeschutzes positiv aus. 10.2 Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 Die Berechnung des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 ist ein einfacher Nachweis der Energieeinsparung im Sommer, jedoch keine ingenieurmäßige Auslegung der sommerlichen Raumtemperatur. Betrachtet wird nur der vermutlich kritischste Raum. Ist dort die Anforderung eingehalten, gilt die Einhaltung für alle anderen Räume des Gebäudes. Das Verfahren beruht auf dem Vergleich eines so genannten vorhandenen Sonneneintragskennwerts mit einem zulässigen Höchstwert, für den Teil-Kennwerte für verschiedene solare Aspekte des betrachteten Raumes addiert werden. Der vorhandene Sonneneintragskennwert wird in Abhängigkeit der Fensterfläche, des Gesamt­energiedurchlassgrads der Verglasung, der Wirksamkeit der Verschattungseinrichtung und der Grundfläche des Raumes bestimmt. Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 kann einfach mit Hilfe des KSNachweisprogramms zum sommerlichen Wärmeschutz [13] geführt werden. Es handelt sich um ein Nachweisverfahren mit standardisierten Randbedingungen. Der vorhandene Sonneneintragskennwert Svorh des ungünstigsten Raums darf den zulässigen Wert Szul für diesen Raum nicht überschreiten, d.h. die Einhaltung folgender Forderung ist nachzuweisen: Svorh Szul Der vorhandene Sonneneintragskennwert wird bestimmt durch: ● das Verhältnis der Fensterfläche(n) AW (ggfs. inklusive Dachflächenfenster) zur Nettogrundfläche AG des betrachteten Raums oder Raumbereichs ● den Gesamtenergiedurchlassgrad g der Verglasung(en) KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Wärmespeichereinflüsse können in Bezug auf die Pufferung solarer Energie nur bis zu einer bestimmten Schichtdicke berücksichtigt werden. Beispielsweise schotten Wärmedämmschichten dahinter liegende Speichermassen ab. Die Kernbereiche dicker Bauteile können aufgrund ihrer thermischen Trägheit praktisch nicht zur kurzfristigen Pufferung beitragen. Die nutzbare Wärmespeicherfähigkeit wird für alle Bauteilflächen des Raumes summiert, wobei die Bauteile jeweils nur bis zu einer maximal wirksamen Dicke von 10 cm berücksichtigt werden: Flensburg Rostock Lübeck NeuBrandenburg Hamburg Emden Bremen Berlin Osnabrück Hannover Magdeburg Cottbus Dortmund Leipzig Kassel Düsseldorf Aachen ● von Außenbauteilen werden nur die raumseitigen 10 cm berücksichtigt Dresden Erfurt Fulda Koblenz Klimaregion A: sommerkühl Frankfurt Trier Würzburg Saarbrücken Klimaregion C: sommerheiß Nürnberg Stuttgart Regensburg Passau Augsburg Freiburg Klimaregion B: gemäßigt Bayreuth München Berchtesgaden Lindau Bild 27: Klimaregion, Karte [13] entsprechend DIN 4108-2 ● die fest installierte(n) Verschattungs­ einrichtung(en) und deren resultieren­ den Abminderfaktor(en) Fc ● die Sommerklimaregion (sommer­kühl / gemäßigt / sommerheiß), siehe Bild 27. ● wobei g und Fc zum Gesamtenergiedurchlassgrad gtotal der Verglasung(en) einschließlich Verschattungseinrichtung(en) zusammengefasst werden: gtotal = g · Fc ● die Bauart (schwer / mittel / leicht) in Abhängigkeit von der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit Cwirk. Als Standard ist mit leichter Bauart zu rechnen, sofern nicht mittlere oder schwere Bauart nachgewiesen wird. Svorh = (A W,j · gtotal,j ) AG mit: ● AW,j : Fensterflächen des betrachteten Raumes ● gtotal,j : Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung einschließlich Sonnenschutz des betrachteten Raumes ● AG: Netto-Grundfläche des betrachteten Raumes oder Raumbereichs Der zulässige Sonneneintragskennwert Szul ergibt sich als Summe von anteiligen Sonneneintragskennwerten Sx für ● ggf. den Ansatz von erhöhter Nachtlüftung (bei Ein- und Zweifamilienhäusern üblich und sinnvoll) ● ggf. Fenster mit Sonnenschutzverglasung mit g < 0,4 oder mit gleichwertiger Sonnenschutzvorrichtung ● die Fensterneigung und Fensterorientierung nach Szul = S i x,i ● Innenbauteile, die dünner als 20 cm sind und an Nachbarräume grenzen, werden bis zur Wandmitte berück­ sichtigt ● von Innenbauteilen, die dicker als 20 cm sind und an Nachbarräume grenzen, werden nur die raumseitigen 10 cm berücksichtigt ● bei Innenbauteilen, die ganz innerhalb des betrachteten Raums liegen, werden beide Seiten wie Innenbauteile zu anderen Räumen behandelt ● bei Dämmschichten mit l < 0,1 W/(m·K) in den ersten 10 cm des Bauteils werden nur die Schichten zwischen der Raumluft und der ersten Dämmschicht im Bauteil berücksichtigt. Die so ermittelte wirksame Wärmespeicherfähigkeit des Raums wird durch die Nettogrundfläche AG des Raums geteilt, um die Bauart des Raums zu ermitteln, siehe Tafel 13. Tafel 13: Einstufung der Bauart in Abhängigkeit von der Speicherfähigkeit des Raums Bauart wirksame Wärmespeicherfähigkeit Cwirk / Nettogrundfläche AG „leichte Bauart“ Cwirk / AG < 50 Wh/(m²K) „mittlere Bauart“ Cwirk / AG = 50–130 Wh/(m²K) „schwere Bauart“ Cwirk / AG > 130 Wh/(m²K) Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes wird pauschal mit „leichter Bauart“ geführt, sofern die Bauart nicht durch Ermittlung der auf die Nettogrundfläche (AG ) bezogenen wirksamen Wärmespeicher­ fähigkeit (Cwirk ) nach DIN V 4108-6 ein­ gestuft wird. 33 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz zweischalige Haustrennwand (Nord) Außenwand (West) 6,315 m Innenwand (Ost) Fenster (West) 2,51 m / 1,76 m Außenwand (Süd) Tür (Ost) 2,01 m / 2,01 m Fenster (Süd) 4,01 m / 2,26 m 6,27 m 10.3 Beispiel: Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes wird für eine Reihenhausanlage mit dem KS-Nachweisprogramm zum sommerlichen Wärmeschutz [13] geführt. Der ungünstigste Raum ist beim Reihenendhaus im Regelfall der Eckraum (Bild 28). Randbedingungen Der Nachweis wird für folgende Randbedingungen geführt: ● Klimazone B (gemäßigte Zone), z.B. für Standort München ● Fenster mit Gesamtenergiedurchlassgrad g = 0,58 ● Die Geschosshöhe beträgt 2,66 m. Die lichte Raumhöhe ergibt sich zu 2,39 m Bild 28: Grundriss eines Eckraums in einem Reihenendhaus Bild 29: Die hohe Rohdichte der Kalksandsteinwände (innen und außen) wirkt sich positiv auf den sommerlichen Wärmeschutz aus. 34 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Tafel 14: Flächenermittlung Bauteil (Orientierung) 1a) Außenwände1) (Süd und West) aus Kalksandstein-Mauerwerk Teilfläche Außenwand Süd Länge: – Innenmaß – Außenwanddicke (West) – Halbe Innenwanddicke (Ost) Höhe (Geschoßhöhe) = 6,27 m 0,315 m 0,0675m 6,65 m 2,66 m Länge x Höhe = 6,65 x 2,66 = 17,70 m² Abzüglich Fenster = 2,26 x 4,01 - 9,06 m² Außenwand West Länge: – Innenmaß – Außenwanddicke (Süd) – Halbe Innenwanddicke (Nord) Höhe (lichte Höhe zzgl. Decke) = 6,315 0,315 0,18 6,81 m m m m 2,66 m Fläche = Länge x Höhe = 6,81 x 2,66 = 18,11 m² Abzüglich Fenster = 1,76 x 2,51 = - 4,42 m² Summe = 17,70 – 9,06 + 18,11 – 4,42 = 1b) Außenwände1) (Süd und West) aus monolithischem Mauerwerk Außenwand Süd Länge: – Innenmaß – Außenwanddicke (West) – Halbe Innenwanddicke (Ost) Höhe (Geschoßhöhe) = 22,33 m² 6,27 m 0,39 m 0,0675m 6,73 m 2,66 m Länge x Höhe = 6,73 x 2,66 = 17,90 m² Abzüglich Fenster = 2,26 x 4,01 - 9,06 m² Außenwand West Länge: – Innenmaß – Außenwanddicke (Süd) – Halbe Innenwanddicke (Nord) Höhe (lichte Höhe zzgl. Decke) = 6,315 0,39 0,18 6,885 m m m m 2,66 m Fläche = Länge x Höhe = 6,885 x 2,66 = 18,31 m² Abzüglich Fenster = 1,76 x 2,51 = - 4,42 m² Summe = 17,90 – 9,06 + 18,31 – 4,42 = 2) zweischalige Haustrennwand2) (Nord) 22,73 m² Länge = 6,27 m Höhe (lichte Höhe) = 2,39 m Länge = 6,27 m Breite = 6,315 m Länge = 6,27 Breite = 6,315 m Fläche = Länge x Höhe = 6,27 x 2,39 = 3) Boden2) (unten) 14,99 m² Fläche = Länge x Breite = 6,27 x 6,315 = 4) Betondecke2) (oben) 39,60 m² m Fläche = Länge x Breite = 6,27 x 6,315 = 5) Innenwand (Ost) 2) 39,60 m² Länge = 6,315 m Höhe (lichte Höhe) = 2,39 m Fläche = Länge x Höhe = 6,315 x 2,39 = 15,09 m² Abzüglich Tür = 2,01 x 2,01 = -4,04 m² Summe = 8,63 – 9,06 + 13,46 – 4,42 = 6) Tür (Ost) 2) 1) Außenmaß 11,05 m² Breite = 2,01 m Höhe = 2,01 m Fläche = Breite x Höhe = 2,01 x 2,01 = 2) Fläche 4,04 m² Innenmaß / lichtes Maß 35 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz (Geschosshöhe abzüglich 16 cm Betondecke, 4 cm Estrich, 6 cm Trittschalldämmung und 1 cm Deckenunterputz). ● An der Südfassade wird eine außen liegende Markise (Abminderungsfaktor Fc = 0,5) vor den Fenstern angeordnet. Die Westfassade wird ohne Sonnenschutzeinrichtung geplant (Fc = 1,0). ● Erhöhte Nachtlüftung wird angesetzt, wie dies bei Ein- und Zweifamilienhäusern üblich ist. Berechnung der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit Der Vergleich der beiden Außenwandkon­ struk­tionen zeigt, dass die KS-Funktionswand (Berechnung der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit in Tafel 16) – aufgrund der deutlich höheren Speichermasse des betrachteten Raums – etwa den doppelten Beitrag zur wirksamen Speichermasse leistet wie die Vergleichskonstruktion (Tafel 17). Die wirksame Wärmespeicherfähigkeit, bezogen auf die Nettogrundfläche des Raums, unterscheidet sich um gut 10 Wh/(m²·K). Das entspricht etwa 8 % (Bild 30). ● Die Einstufung der Bauart erfolgt durch detaillierten Nachweis der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit Cwirk. Weitere Effekte können an dem Beispiel eindrucksvoll dokumentiert werden: Der Nachweis wird mit zwei AußenwandVarianten geführt, die jeweils einen U-Wert von etwa 0,28 W/(m²·K) aufweisen (Tafel 15): ● Die horizontalen Bauteile (Boden und Decke) machen bei üblichen Wohnbauten mehr als die Hälfte (rd. 60 %) der gesamten Raumoberflächen aus und bestimmen dadurch wesentlich die Bauart. ● Außen- und Innenwände dürfen aufgrund ihres Flächenanteils von jeweils rd. 20 % ebenfalls nicht vernachlässigt werden. Deutliche Unterschiede bei Cwirk (bis zu 50 % je Bauteil) sind selbst im Mauerwerksbau durch die Wahl des Baustoffs möglich. Bei gleichen Innenmaßen verringert sich einerseits der Flächenanteil der um rd. 20 % schlankeren KS-Funk­tionswand. Andererseits ist der Beitrag zur wirksamen Speichermasse des Raums etwa doppelt so hoch als bei der dickeren Vergleichskonstruktion. ● Türen können sowohl aufgrund der geringen Speichermasse als auch des geringen Flächenanteils im Allgemeinen vernachlässigt werden. a) Außenwand als KS-Thermohaut (Tragschale 17,5 cm zzgl. 12 cm WDVS und 1 cm Innenputz) b) Außenwand aus monolithischem Mauerwerk mit Wärmeleitfähigkeit l = 0,11 W/(m·K) mit 36,5 cm Wanddicke zzgl. 2 cm Faserleichtputz und 1,5 cm Innenputz KS-Thermohaut 16 % 47 % 0% 6% Boden (unten) mit schwimmendem Estrich Innentür (Ost) Zur besseren Vergleichbarkeit wird der Variantenvergleich unter folgenden Voraussetzungen geführt: 13 % Innenwand (Ost) als 11,5 cm dicke KS-Wand Haustrennwand (Nord) als zweischalige KS-Wand ● gleiche Innenraummaße ●nur die Außenwand wird variiert Die Außenwand in Variante b) ist um 8,5 cm (ca. 20 %) dicker als in Variante a). Dies wirkt sich einerseits positiv auf die wirksame Wärmespeicherfähigkeit Cwirk aus, da ca. 2 % (ca. 0,5 m²) mehr Außenwandfläche berücksichtigt wird. Die größeren Außenabmessungen bewirken aber andererseits einen um ca. 1 m² höheren Flächenbedarf. Auch hinsichtlich der Transmissionswärmeverluste (winterlicher, energiesparender Wärmeschutz) ist die Erhöhung der Außenmaße im Allgemeinen ungünstiger als bei der schlankeren KS-Funktionswand aus Variante a). Decke (oben) aus Beton, verputzt Außenwand (Süd + West) 18 % Monolitisches Mauerwerk mit = 0,11 W/(m.K) 50 % Decke (oben) aus Beton, verputzt 18 % 0% 7% Boden (unten) mit schwimmendem Estrich Innentür (Ost) Innenwand (Ost) als 11,5 cm dicke KS-Wand 14 % 11 % Haustrennwand (Nord) als zweischalige KS-Wand Außenwand (Süd + West) Bild 30: Anteil der Außenwand an der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit in Bezug zur gesamten wirksamen Wärmespeicherfähigkeit 36 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Tafel 15: Beschreibung der Bauteile Schichtbezeichnung d [m] l [W/(m·K)] [kg/m³] Cwirk,10cm / A Bauteil [Wh/(m²·K)] dwirk [m] Bauteil 1a: Außenwand (Süd + West) aus Kalksandstein-Mauerwerk (Variante a) 1 Kalk-Gipsputz 0,010 0,700 1.400 3,89 0,010 2 KS-Mauerwerk, RDK 1,8 0,175 0,990 1.700 42,50 0,090 3 PS-Hartschaum, WLG 035 0,120 0,035 20 0,00 0,000 4 Außenputz 0,010 0,700 1.400 0,00 0,000 46,39 0,100 0,315 Bauteil 1b: Außenwand (Süd + West) aus monolithischem Mauerwerk mit l = 0,11 W/(m·K) (Variante b) 1 Kalk-Gipsputz 0,015 0,700 1.400 5,83 0,015 2 Monolithisches Mauerwerk 0,365 0,110 850 20,07 0,085 3 Faser-Leichtputz 0,020 0,220 1.000 0,390 0,00 0,000 25,90 0,100 Bauteil 2: zweischalige Haustrennwand (Nord) aus Kalksandstein-Mauerwerk 1 Kalk-Gipsputz 0,010 0,700 1.400 3,89 0,010 2 KS-Mauerwerk, RDK 1,8 0,150 0,990 1.700 42,50 0,090 3 Mineralfaserdämmplatte, WTH 0,040 0,040 120 0,00 0,000 4 KS-Mauerwerk, RDK 1,8 0,150 0,990 1.700 0,00 0,000 5 Kalk-Gipsputz 0,010 0,700 1.400 0,00 0,000 46,39 0,100 0,360 Bauteil 3: Boden (unten) 1 Teppich 0,008 0,060 200 0,58 0,008 2 Zementestrich 0,040 1,400 2.000 22,22 0,040 3 Trittschalldämmung, WLG 040 0,060 0,040 20 0,00 0,000 4 Betondecke 0,160 2,000 2.400 0,00 0,000 5 Kalk-Gipsputz 0,010 0,700 1.400 0,00 0,000 22,80 0,048 0,000 0,278 Bauteil 4: Betondecke (oben) 1 Teppich 0,008 0,060 200 0,00 2 Zementestrich 0,050 1,400 2.000 0,00 0,000 3 Trittschalldämmung, WLG 040 0,060 0,040 20 0,00 0,000 4 Betondecke 0,160 2,000 2.400 60,00 0,090 5 Kalk-Gipsputz 0,010 0,700 1.400 3,89 0,010 63,89 0,100 0,278 Bauteil 5: Innenwand (Ost) aus Kalksandstein-Mauerwerk 1 Kalk-Gipsputz 0,010 0,700 1.400 3,89 0,010 2 KS-Mauerwerk, RDK 1,8 0,115 0,990 1.700 27,15 0,058 3 Kalk-Gipsputz 0,010 0,700 1.400 0,135 0,00 0,000 31,04 0,068 5,83 0,020 5,83 0,020 Bauteil 6: Innentür (Ost) 1 Holz 0,040 0,040 0,130 500 37 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Tafel 16: Zusammenstellung der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit für den Beispielraum nach Bild 28, Variante mit schwerer Außenwand Bauteil wirksame Dicke Fläche Cwirk 1a) Außenwand (Süd und West) als KS-Thermohaut 10 cm 22,33 m² 1.036 Wh/K 2) zweischalige Haustrennwand (Nord) aus Kalksandstein 10 cm 14,99 m² 695 Wh/K 3) Boden (unten) mit schwimmendem Estrich 4,8 cm 39,60 m² 903 Wh/K 4) Decke (oben) aus Beton, verputzt 10 cm 39,60 m² 2.530 Wh/K 5) Innenwand (Ost) als 11,5 cm dicke KS-Wand 6,8 cm 11,05 m² 343 Wh/K 2 cm 4,04 m² 24 Wh/K 6) Innentür (Ost) Summe 5.530 Wh/K Beurteilung der Bauart (bezogen auf die Grundfläche AG = 39,60 m²): Cwirk / AG = 5.530 / 39,60 = 139,7 Wh/(m²·K) > 130 Wh/(m²·K) => „schwere Bauart“ nach DIN 4108-2 Tafel 17: Zusammenstellung der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit für den Beispielraum nach Bild 28, Variante mit leichter Außenwand Bauteil wirksame Dicke Fläche Cwirk 1a) Außenwand (Süd und West) aus monolithischem Mauerwerk mit l = 0,11 W/(m·K) 10 cm 22,73 m² 589 Wh/K 2) zweischalige Haustrennwand (Nord) aus Kalksandstein 10 cm 14,99 m² 695 Wh/K 3) Boden (unten) mit schwimmendem Estrich 4,8 cm 39,60 m² 903 Wh/K 4) Decke (oben) aus Beton, verputzt 10 cm 39,60 m² 2.530 Wh/K 5) Innenwand (Ost) als 11,5 cm dicke KS-Wand 6,8 cm 11,05 m² 343 Wh/K 2 cm 4,04 m² 24 Wh/K 6) Innentür (Ost) Summe 5.083 Wh/K Beurteilung der Bauart (bezogen auf die Grundfläche AG = 39,60 m²): Cwirk / AG = 5.083 / 39,60 = 128,4 Wh/(m²K) 130 Wh/(m²·K) => „mittlere Bauart“ nach DIN 4108-2 Vorhandener Sonneneintragskennwert Der vorhandene Sonneneintragskennwert (Svorh) ergibt sich in Abhängigkeit von: ● Fensterfläche (unterschieden nach der Orientierung) ● Gesamtenergiedurchlassgrad (g) des jeweiligen Fensters ● Abminderungsfaktor für Sonnenschutzeinrichtungen (FC) des jeweiligen Fensters ● Netto-Grundfläche (AG) zu Svorh= (A W,i AG 9,06 m 2 · 0,58 · 0,5 + 4,42 m 2 · 0,58 · 1,0 39,6 m 2 = = 0,131 38 · gtotal,i ) Zulässiger Sonneneintragskennwert Der zulässige Sonneneintragskennwert (Tafel 18) der schwereren Außenwand in der Variante a) mit KS-Thermohaut ist um ca. 15 % höher als bei der monolithischen Außenwand. Der Vorteil der schweren Bauart mit der höheren Wärmespeicherfähigkeit wird hier besonders deutlich. Wird der Nachweis mit leichter Bauart geführt, so ergibt sich ein um 40 % niedrigerer zulässiger Sonneneintragskennwert im Vergleich zur schweren Bauart (Tafel 19). Der detaillierte Nachweis zur Ermittlung der Bauart (Berechnung von Cwirk) hat erheblichen Einfluss auf den zulässigen Sonneneintragskennwert. Zusammenfassung Durch Variation der Sonnenschutzeinrichtungen (Tafel 20) lässt sich der vorhandene Sonneneintragskennwert beeinflussen. Um z. B. eine um 30 % erhöhte Anforderung an den sommerlichen Wärmeschutz zu erfüllen, ist in der schweren Kalksandstein-Variante lediglich eine zusätzliche Außenjalousie an der Westfassade erforderlich. Für die Variante mit monolithischem Mauerwerk sind sowohl auf Süd- als auch Westfassade mindestens außen liegende Jalousien erforderlich. KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Tafel 18: Ermittlung des zulässigen Sonneneintragskennwertes Szul. anhand der anteiligen Sonneneintragskennwerte Sx bei unterschiedlichen Außenwänden mit gleichem U-Wert Variante a) Außenwand aus KS-Thermohaut Variante b) Außenwand aus monolithischem Mauerwerk mit l = 0,11 W/(m²·K) Klimaregion B Sx = 0,030 Sx = 0,030 Bauart, siehe Tafel 16 und 17 „schwere Bauart“ Sx = 0,15 · fgew. = 0,072 „mittlere Bauart“ Sx = 0,10 · fgew. = 0,063 Erhöhte Nachtlüftung während der zweiten Nachthälfte (abhängig von der Bauart) bei „schwerer Bauart“ Sx = 0,030 bei „mittlerer Bauart“ Sx = 0,020 Sonnenschutzverglasung mit g < 0,4 Sx = 0 Sx = 0 Fensterneigung (0° bis 60° gegenüber der Horizontalen) Sx = 0 Sx = 0 Fenster mit Nordwest-, Nord- oder NordostOrientierung mit einer Neigung über 60° Sx = 0 Sx = 0 Zulässiger Sonneneintragskennwert Szul. 0,132 0,113 Tafel 19: Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes bei unterschiedlichen Außenwandkonstruktionen mit gleichem U-Wert Außenwand aus KS-Thermohaut Außenwand aus monolithischem Mauerwerk mit l = 0,11 W/(m²·K) vorhandener Sonneneintragskennwert nach DIN 4108-2 Svorh = 0,131 Svorh = 0,131 zulässiger Sonneneintragskennwert nach EnEV 2007 bzw. DIN 4108-2 Szul = 0,132 Szul = 0,113 Nachweis nach DIN 4108-2 und EnEV 2007 erfüllt? (Svorh ≤ Szul ?) ja nein Tafel 20: Einfluss der Sonnenschutzeinrichtung auf den vorhandenen Sonneneintragskennwert Sonnenschutzeinrichtung Vorhandener Sonneneintragskennwert (Svorh) Ausgangsfall (Tafel 16): – Südfassade mit außen liegender Markise (Fc = 0,5) – Westfassade ohne Sonnenschutz (Fc = 1,0) Svorh = 0,131 Variante 1: Außenjalousie an der Westfassade – Südfassade mit außen liegender Markise (Fc = 0,5) – Westfassade mit außen liegenden Jalousien (Fc = 0,4) Svorh = 0,092 Variante 2: Rollläden an der Westfassade – Südfassade mit außen liegender Markise (Fc = 0,5) – Westfassade mit außen liegendem Rollladen (Fc = 0,3) Svorh = 0,086 Variante 3: Außenjalousie an Süd- und Westfassade – Südfassade mit außen liegenden Jalousien (Fc = 0,4) – Westfassade mit außen liegenden Jalousien (Fc = 0,4) Svorh = 0,079 Variante 4: Rollläden an Süd- und Westfassade – Südfassade mit außen liegenden Rollläden (Fc = 0,3) – Westfassade mit außen liegenden Rollläden (Fc = 0,3) Svorh = 0,059 Der Verschattungsfaktor Fc = 0,4 wird auch mit Markisen erreicht, die oben und unten seitlich ventiliert sind. 39 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz ANHANG Tafel A1: Die wichtigsten Normen rund um den baulichen Wärme- und Feuchteschutz Nummer der Norm Grundlagennormen DIN 4108-2 DIN 4108-3 DIN V 4108-4 DIN EN 12524 DIN V 4108-10 Ausführungsnormen DIN 4108-7 DIN 4108 Beiblatt 2 Titel Inhalt und Hinweise Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Mindestanforderungen an den Wärmeschutz Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Klimabedingter Feuchtschutz, Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Wärme- und feuchteschutz­ technische Kennwerte Mindestanforderungen an den Wärmeschutz von flächigen Bauteilen und von Wärmebrücken (bauaufsichtlich eingeführt); Nachweisverfahren für den sommerlichen Wärmeschutz (durch die EnEV in Bezug genommen) Wasserdampfdiffusion, Glaserverfahren, Tauwasserberechnung, Ausnahmeregelungen (bauaufsichtlich eingeführt) Baustoffe und -produkte – Wärme- und feuchteschutztechnische Eigenschaften – Tabellierte Bemessungswerte Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Anwendungsbezogene Anforderungen an Dämmstoffe – Werksmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Wärmebrücken – Planungs- und Ausführungsbeispiele Berechnungsnormen für Bauteile DIN EN ISO 6946 Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 10211 Wärmebrücken im Hochbau – Wärmeströme und Oberflächentemperaturen – Detaillierte Berechnungen DIN EN ISO 13370 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Wärmeübertragung über das Erdreich – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 13789 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Spezifischer Transmissionswärmeverlust­ koeffizient – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 10077-1 Wärmetechnisches Verhalten von Fenster, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten – Vereinfachtes Verfahren DIN EN ISO 10077-2 Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten – Numerisches Verfahren für Rahmen Berechnungsnormen für Gebäude DIN V 4108-6 Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Berechnung des Jahresheizwärmeund des Jahresheizenergiebedarfs DIN EN 13790 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Berechnung des Heizenergiebedarfs DIN V 4701-10 Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen – Heizung, Trinkwasser­ erwärmung, Lüftung 40 Zu verwendende Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit und Richtwerte der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahlen von Bau- und Dämmstoffen (weitere Werte siehe DIN EN 12524); U-Werte von Verglasungen und Fenstern. Alternativ dürfen Bemessungswerte aus allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen für den EnEV-Nachweis verwendet werden. Europäische „Schwester“-Norm zu DIN V 4108-4. Enthält u.a. die l-Wer­te für Beton, Holz, Holzprodukte. Geht zukünftig in der Neuausgabe 2008 der DIN EN ISO 10456 auf. Anwendungstypen von genormten Dämmstoffen und dafür erforderliche Mindesteigenschaften; alternative Festlegungen werden in allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ) oder in bauaufsichtlichen Zustimmungen im Einzelfall (ZiE) getroffen. Bauaufsichtlich eingeführt. Anforderungen und Prinzipskizzen zur luftdichten Ausführung der Gebäudehülle Prinzipskizzen für den bildlichen Nachweis sowie -Referenzwerte für den rechnerischen Nachweis der Gleichwertigkeit von linienförmigen Wärmebrücken, nur bei Verwendung des reduzierten pauschalen Wärmebrückenzuschlags ∆UWB = 0,05 W/(m²·K) × Hüllfläche im EnEV-Nachweis Standardwerte für Rsi und Rse; Formeln für R und U; Behandlung von Luftschichten; Berücksichtigung niedrigemittierender Oberflächen bei Luftschichten; Korrekturwerte für den U-Wert. Vorgehensweise bei numerischen Berechnungen von zwei- und drei­ dimensionalen Wärmebrücken; Randbedingungen. Detaillierte Berücksichtigung des Wärmetransports über das Erdreich; kann vereinfachend auch über Fx-Werte berücksichtigt werden. Wärmetransferkoeffizienten; detaillierte Berücksichtigung einiger Wärmetransportpfade. Rechnerische Bestimmung des U-Werts von Fenstern Rechnerische Bestimmung des U-Werts von Fensterrahmen. Enthält Gleichungen für den Wärmedurchlasswiderstand von schmalen Luftspalten. Enthält u.a. das Heizperioden- und das Monatsbilanzverfahren für die EnEV-Bilanzierung von Wohngebäuden sowie die zu verwendenden Randbedingungen in Anhang D. Basiert auf der europäischen Norm DIN EN 832:1998-12, die inzwischen zurückgezogen und durch DIN EN 13790 ersetzt ist; dies hat aber keine Auswirkung auf die Gültigkeit im Rahmen der EnEV. Nachfolger der zurückgezogenen DIN EN 832. Wird derzeit überarbeitet und auf die Berechnung von Kühlvorgängen erweitert. Neuausgabe erscheint 2008. Berechnung der Anlagenaufwandszahl für Heizung, Lüftung und Warmwasser für Wohngebäude im EnEV-Nachweis; primärenergetische Bewertung KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz Fortsetzung Tafel A1: Die wichtigsten Normen rund um den baulichen Wärme- und Feuchteschutz Nummer der Norm DIN 4701-10 Beiblatt 1 Titel Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen – Diagramme und Planungshilfen für ausgewählte Anlagensysteme mit Standardkomponenten DIN V 18599-1 Energetische Bewertung von Gebäuden – Be­ bis 10 rechnung des Nutz-, End- und Primärenergie­ bedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung, Teile 1 bis 10 Messnormen für Gebäude DIN EN 13829 Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahren (ISO 9972: 1996, modifiziert). Inhalt und Hinweise Diagramme für 71 Anlagenkombinationen zur Bestimmung der Anlagenaufwandszahl für Heizung, Lüftung und Warmwasserbereitung für Wohn­ gebäude im EnEV-Nachweis Berechnung des Energiebedarfs von Gebäuden für den Nachweis nach EnEV 2007 für Nichtwohngebäude. Soll in absehbarer Zeit auch für die Bewertung von Wohngebäuden herangezogen werden. Messverfahren für die Luftdichtheit der Gebäudehülle („Blower-Door“Messung). Wurde aufgrund der Unvollständigkeit der ISO 9972 als modifizierte (erweiterte) Ausgabe der ISO-Norm veröffentlicht Tafel A2: Die wichtigsten physikalischen Größen, Formelzeichen und Einheiten rund um bauliche Wärmedämmung und klimabedingten Feuchteschutz Physikalische Größe Länge Breite Dicke Höhe Fläche Volumen Masse Dichte Celsius-Temperatur Thermodynamische Temperatur Wärmemenge Spezifische Wärmekapazität Wirksame Wärmespeicherfähigkeit Wärmestrom Wärmestromdichte Wärmeleitfähigkeit Thermischer Leitwert Wärmedurchlasswiderstand Wärmeübergangswiderstand innen/außen Wärmedurchgangswiderstand Wärmeübergangskoeffizient Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) Längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient ( -Wert) (früher: Wärmebrückenverlustkoeffizient; Wärmebrückenverlustwert) Punktbezogener Wärmedurchgangskoeffizient ( -Wert) Temperaturfaktor an der Innenoberfläche Hemisphärischer Emissionsgrad Strahlungsaustauschgrad Luftwechsel Wasserdampfteildruck Wasserdampfsättigungsdruck Relative Luftfeuchte massebezogener / volumenbezogener Feuchtegehalt Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke Tauwassermasse flächenbezogen Verdunstungsmasse flächenbezogen Wasseraufnahmekoeffizient Wasserdampf-Diffusionskoeffizient Wasserdampf-Diffusionsdurchlasswiderstand Wasserdampf-Diffusionsstromdichte Symbol l b d h A V m q, u T Q c Cwirk F q l L R Rsi / Rse RT h U Einheit m m m m m² m³ kg kg/m³ °C K J = Ws J/(kg∙K) Wh/K Ws/s = Wh/h = W W/m² W/(m∙K) W/(m∙K) m²∙K/W m²∙K/W m²∙K/W W/(m²∙K) W/(m²∙K) W/(m∙K) fRsi e E n p pS w um / uv m sd mW,T mW,V w D Z g W/K 1/h Pa Pa % M.-% / Vol.-% m kg/m² kg/m² kg/(m²∙h0,5) m²/h m²∙h∙Pa/kg kg/(m²∙h) 41 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz LITERATUR [1] Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie: Energiedaten. Berlin 2008 [2] Hauser, G.; Maas, A.: Energieeinsparverordnung. Erschienen im Fachbuch Planung, Konstruktion, Ausführung, 4. Auflage. Hrsg.: Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV, Hannover 2008 [3] U-Wert-Berechnung. Kostenfreier Download unter: www.kalksandstein.de. Hrsg.: Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV, Hannover 2007 [4] Pfundstein, M.; Gellert, R.; Spitzner, M. H.; Rudolphi, A.: Dämmstoffe – Grundlagen, Materialien, Anwendungen. Edition Detail, Institut für internationale Architektur-Dokumentation, München 2008 42 [5] FIW München: U-Werte zusammengesetzter Bauteile nach DIN EN ISO 6946. Berechnungsprogramm. Kostenfreier Download unter: www.fiw-muenchen.de. München 2004 [6] Ingenieurbüro Hauser: Wärme­brü­cken­ katalog Kalksandstein. Kostenfreier Download unter: www.kalksandstein.de. Hrsg.: Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV, Hannover 2006 [7] Ausschussinternes Arbeitspapier des DIN-Normungsausschuss NABau 00556-91; noch unveröffentlicht [8] FVHF-Richtlinie: Bestimmung der wärmetechnischen Einflüsse von Wärmebrücken bei vorgehängten hinterlüfteten Fassaden, Berlin 1998 [9] Holm, A.; Sedlbauer, K.; Radon, I.; Künzel H. M.: Einfluss der Baufeuchte auf das hygrothermische Verhalten von Gebäuden, IBP Mitteilung 29, 2002 [10] Künzel H. M.: Austrocknung von Wand­ konstruktionen mit Wärmedämmverbundsystemen. – In: Bauphysik 20 (1998), Heft 1, Seite 18-23 [11] Schubert, P.: Zurrißfreien Wandlänge von nichttragenden Mauerwerkwänden. Berlin: Ernst & Sohn – In: MauerwerkKalender 13 (1988), S. 473-488 [12] FLiB Beiblatt zu DIN EN 13829: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden. Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahren. Hrsg.: Fachverband Luftdichtheit im Bauwesen e. V., Kassel 2001 [13] Seeberger + Partner: KS-Nachweis­ programm zur Berechnung des sommerlichen Wärmeschutzes. Kostenfreier Download unter: www.kalksandstein.de. Hrsg.: Bundesverband Kalksandsteinindustrie eV, Hannover 2007 Beratung: Kalksandsteinindustrie Bayern e.V. Rückersdorfer Straße 18 90552 Röthenbach a.d. Pegnitz Telefon: 09 11/54 06 03-0 Telefax: 09 11/54 06 03-9 [email protected] www.ks-bayern.de Kalksandsteinindustrie Nord e.V. Lüneburger Schanze 35 21614 Buxtehude Telefon: 0 41 61/74 33-60 Telefax: 0 41 61/74 33-66 [email protected] www.ks-nord.de Kalksandsteinindustrie Ost e.V. Kochstraße 6 - 7 10969 Berlin Telefon: 0 30/25 79 69-30 Telefax: 0 30/25 79 69-32 [email protected] www.ks-ost.de Verein Süddeutscher Kalksandsteinwerke e.V. Heidelberger Straße 2 - 8 64625 Bensheim/Bergstraße Telefon: 0 62 51/10 05 30 Telefax: 0 62 51/10 05 32 [email protected] www.ks-sued.de Kalksandsteinindustrie West e.V. 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