Kap. 01, RWE Energie BAU

1
Inhaltsübersicht
Grundlagen energiesparenden Bauens
1
Grundlagen energiesparenden Bauens
1.1
Warum energiesparendes Bauen?
1.2
1.2.1
1.2.2
Welches Haus ist ein Niedrigenergiehaus?
Vorbemerkung
Niedrigenergiestandard nach der
Bundesgesetzgebung
Niedrigenergiestandards verschiedener
Bundesländer
Auswirkung von Zuluft-Abluft-Anlagen mit
Wärmerückgewinn auf den JahresHeizwärmebedarf
Bemerkungen zu Berechnungsverfahren
Vorgehensweise in diesem Handbuch
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.3
1.3.1
1.3.11
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Gravierende Veränderung der GebäudeWärmebilanz
Wärmedämmung - wichtigste Maßnahme
Kompakte Gebäudegestalt - energetisch
effizient und zugleich kostensparend
Lüftung - sie soll bedarfsgerecht und energiesparend sein
Luftdichtheit - eine wichtige Anforderung an die
Gebäudehülle
Interne Wärmegewinne – ein spürbarer Beitrag
zur Deckung des Raumwärmebedarfs
Solare Wärmegewinne - Orientierung, Qualität
und Größe der Fenster sind zu beachten
Bereitstellung der Heizwärme - die erforderliche
Heizleistung ist klein
Das Heizwärmeverteilsystem - mitentscheidend
für die Effizienz der Wärmebereitstellung
Jährlicher Heizwärmeverbrauch - die Höhe bestimmt vor allem der Benutzer
Mehrkosten der Niedrigenergieausführung
1.4
1.4.1
1.4.2
Heizwärmeverbrauch im Wohnhausbestand
Auswirkungen des Kopplungsprinzips
Das wirtschaftliche Einsparpotential
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.5
1.3.6
1.3.7
1.3.8
1.3.9
1.3.10
1.4.3
1.4.4
Optimale Dämmstoffdicken
Mehrkosten für Wärmeschutzmaßnahmen
1.5
1.5.1
Luftdichtheit der Gebäudehülle
Bedeutung der Luftdichtheit für energiesparende Gebäude
Definition und Meßverfahren für die Luftdurchlässigkeit
Meßverfahren
Volumenbezogene Luftdurchlässigkeit
Leckageluftwechsel während der Heizperiode
Preise für die Messung der Luftdurchlässigkeit
Dienstleisteradressen
Anforderungen an die Luftdichtheit
energiesparender Gebäude
Anforderungen der Wärmeschutzverordnung '95
Anforderungen der DIN V 4108-7
Empfehlungen für Niedrigenergiehäuser
Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
Vorbemerkung
Luftdichtschichten flächiger Bauteile
Anschlüsse zwischen Luftdichtschichten
verschiedener Bauteile
Empfehlungen zur Planung und Realisierung
einer luftdichten Gebäudehülle
1.5.2
1.5.2.1
1.5.2.2
1.5.2.3
1.5.2.4
1.5.2.5
1.5.3
1.5.3.1
1.5.3.2
1.5.3.3
1.5.4
1.5.4.1
1.5.4.2
1.5.4.3
1.5.5
1.6
1.6.1
1.6.2
1.6.2.1
1.6.2.2
1.6.3
1.6.3.1
1.6.3.2
1.6.3.3
1.6.4
1.6.4.1
1.6.4.2
1.6.4.3
Wärmebrücken
Einführung
Beispiele für einfache Wärmebrücken
Außenwandecke
Balkonplatte
Arten und Auswirkungen von Wärmebrücken
Wärmebrückenarten
Auswirkungen von Wärmebrücken
Berechnung von Wärmebrückenwirkungen
Wärmebrücken bei Wohngebäuden
Wärmebrücken am Beispiel eines Einfamilienhauses
Häufige Problemstellen im Überblick
Ermittlung von Wärmebrücken durch
Thermografie
1/1
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
1.6.5
1.6.5.1
1.6.5.2
1.6.5.3
1.7
Inhaltsübersicht
Grundlagen energiesparenden Bauens
Vermeidung und Reduzierung von Wärmebrükken
Anforderungen aus Normen und Verordnungen
Allgemeine Regeln zur Vermeidung von Wärmebrücken
Beispiele zur Verringerung der Wirkung häufig
auftretender Wärmebrücken
Hinweise auf Literatur und Arbeitsunterlagen
1/2
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Warum energiesparendes Bauen?
Grundlagen energiesparenden Bauens
1 Grundlagen energiesparenden Bauens
1.1 Warum energiesparendes Bauen?
Die Wohnhausbeheizung ist in Deutschland mit einem Anteil
von rund 75 % am Endenergieverbrauch der Haushalte beteiligt, → 1-1. Dieser Anteil änderte sich in den letzten Jahren
kaum. Erhebungen im Wohnhausbestand ergaben, daß der
Heizenergieverbrauch in den alten Bundesländern etwa
210 kWh und in den neuen etwa 270 kWh je m2 Wohnfläche
und Jahr beträgt. Diesen Werten stehen bei Niedrigenergiehäusern entsprechende Verbräuche von etwa 35 bis 80 kWh/
(m2Jahr) gegenüber. Eine bautechnische Neuentwicklung,
die sogenannten Passiv- oder Niedrigstenergiehäuser, weisen sogar einen Endenergieverbrauch für Heizzwecke um
15 kWh/(m2Jahr) auf - sie werden zur Zeit in den Markt eingeführt. Doch schon Niedrigenergiehäuser, deren Bautechniken ausgereift und auf alle Wohnhauskategorien anwendbar
sind, tragen erheblich zur Schonung fossiler Energiereserven
und zur Verringerung von CO2-Emissionen bei.
In → 1-2 ist dargestellt, welche enorme Verringerung des
Jahres-Heizwärmeverbrauchs durch energiesparendes
Bauen möglich ist. Mit der Niedrigenergiebauweise kann
der Heizwärmeverbrauch bei Neubauten auf weniger als ein
Drittel des durchschnittlichen Verbrauchs im derzeitigen
Wohnhausbestand verringert werden. Auch im Wohnhausbestand würde die Kopplung von Wärmeschutzmaßnahmen an ohnehin notwendige Instandhaltungsmaßnahmen
eine weitgehende Senkung des Heizenergieverbrauchs bei
wirtschaftlich vertretbaren Kosten ermöglichen.
Raumwärme
76%
Warmwasser 12%
Prozeßwärme 4%
Licht 2%
Wohnhausbestand
260 mkWh
2
Jahr
Wärmeschutz V 82
Wärmeschutz V 95
Niedrigenergiehaus
kWh
190 m2 Jahr
160 mkWh
2
Jahr
<120
<110
< 85
< 100
< 80
< 60
Einfamilienhaus,
freistehend
< 70
< 56
Reihenhaus
< 49
Mehrfamilienhaus
1-2 Jährlicher Heizwärmeverbrauch von Wohnhäusern
bei mittlerem Verhältnis von wärmeübertragender
Umfassungsfläche A zu eingeschlossenem Bauwerksvolumen V (→ 1-11)
Der Niedrigenergiestandard für neue Wohngebäude
und ein vergleichbarer Wärmeschutzstandard im
Wohnhausbestand bietet eine große und wirtschaftlich durchaus zu bewältigende Chance zur Heizenergieeinsparung bzw. Verringerung von CO2-Emissionen. Der dann noch verbleibende Heizenergiebedarf
sollte mit der heute verfügbaren Anlagentechnik
(Brennwertkessel, Wärmepumpen u. a.) möglichst
effizient und schadstoffarm bereitgestellt werden.
Mechanische Energie 6%
1-1 Anteil der Gebäudeheizung am Endenergieverbrauch
der Haushalte 1993 (ohne Verkehr)
1/3
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Grundlagen energiesparenden Bauens
Niedrigenergiestandards
1.2 Welches Haus ist ein Niedrigenergiehaus?
1.2.2 Niedrigenergiestandard nach der
Bundesgesetzgebung
In der WärmeschutzV ’95 ist ein Berechnungsverfahren für
den Jahres-Heizwärmebedarf von Gebäuden enthalten
(→ 2). Als Jahres-Heizwärmebedarf ist die - errechnete Wärme zu betrachten, die an den Heiztagen eines Jahres
z. B. von Radiatoren oder einer Fußbodenheizung unmittelbar an die zu beheizenden Räume abgegeben wird.
Im Eigenheimzulagengesetz vom 23. Dezember 1995 greift
der Gesetzgeber auf das Berechnungsverfahren der
WärmeschutzV ’95 zurück. Er legt in den Förderbedingungen
dieses Gesetzes fest, daß ein Wohnhaus dann als Niedrig–
energiehaus zu betrachten ist, wenn es die Anforderungen
der WärmeschutzV ’95 um mindestens 25 % unterschreitet.
Demnach darf der maximale Jahres-Heizwärmebedarf
Q“N,max von Niedrigenergiehäusern - je nach Verhältnis
„Wärmeübertragende Umfassungsfläche A zu eingeschlossenem Bauwerksvolumen V“ - Werte von 40,5 bis 75,0 kWh
je m2 Nutzfläche und Jahr nicht überschreiten, → 1-3. Für ein
Reihen-Mittelhaus, dessen Verhältnis A/V einen Wert von
0,50 m2/m3 hat, beträgt der maximale Jahres-Heizwärmebedarf Q“N,max 52,7 kWh/(m2Jahr).
Maximaler Jahres-Heizwärmebedarf
1.2.1 Vorbemerkung
Obwohl der Begriff „Niedrigenergiehaus“ seit Jahren Bestandteil der öffentlichen Diskussion ist, gibt es bis heute
keine allgemein verbindliche Definition, die für ein beliebiges Wohnhaus zu entscheiden ermöglicht, ob es ein
Niedrigenergiehaus ist oder nicht. So geht das Bundesministerium für Finanzen im Eigenheimzulagengesetz
(23. Dezember 1995) von einer anderen Definition aus als
diejenigen Bundesländer, die Niedrigenergiehäuser fördern oder gefördert haben.
In den folgenden Abschnitten werden die Definitionen des
Niedrigenergiehausstandards nach der Bundesgesetzgebung und verschiedener Bundesländer wiedergegeben.
Charakteristisch ist für diese Definitionen, daß sie vom
Berechnungsverfahren der Wärmeschutzverordnung ’95
ausgehen. Abschließend wird mitgeteilt, welche der Definitionen diesem Handbuch zugrunde gelegt werden soll.
120
kWh
m2 Jahr
100
80
Niedrigenergiestandard nach Bundesgesetzgebung:
Anforderungen der WSVO`95 minus 25%
Lichte Raumhöhe <
_ 2,60m
100
Wärmeschutz V 95
1)
Q"H,max= 43,19+54,13 .(A/V)
75,0
70,3
60
52,7
54,0
Niedrigenergiestandard
Q"N,max= 32,39+40,59. (A/V)1)
40,5
40
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Umfassungsfläche A zu Bauwerksvolumen V
Die Werte gelten für natürliche Belüftung (z.B. Fensterlüftung), mechanische Abluftanlagen und Zuluft-Abluft-Anlagen mit Wärmerückgewinn
1)
1-3 Maximale Werte des Jahres-Heizwärmebedarfs Q“N,max
für Niedrigenergiehäuser nach dem Eigenheimzulagengesetz (23. Dezember 1995)
1.2.3 Niedrigenergiestandards verschiedener Bundesländer
Auch verschiedene Bundesländer, die Niedrigenergiegebäude fördern oder gefördert haben, legten ihren Förderbedingungen das Berechnungsverfahren der Wärme–
schutzV ’95 für den Jahres-Heizwärmebedarf zugrunde. Sie
schreiben bzw. schrieben in ihren Förderprogrammen für
Niedrigenergiehäuser vor, daß ein solches Wohnhaus die Anforderungen der Wärmeschutzverordnung ’95 um mindestens 30 % unterschreiten muß. Die Auswirkung dieser Anforderung auf den maximalen Jahres-Heizwärmebedarf
Q“N,max von Niedrigenergiehäusern ist aus → 1-4 zu ersehen:
Je nach Wert des Verhältnisses „Wärmeübertragende Umfassungsfläche A zu eingeschlossenem Bauwerksvolumen
V“ beträgt der maximale Jahres-Heizwärmebedarf Q“N,max
37,8 bis 70,0 kWh je m2 Nutzfläche und Jahr. Für das erwähnte Reihen-Mittelhaus, dessen Verhältnis A/V einen Wert
von 0,50 m2/m3 hat, errechnet sich der maximale JahresHeizwärmebedarf Q“N,max zu 49,2 kWh/(m2Jahr).
1/4
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
1,0m2/m3 1,2
Stichworte
Benutzerhinweise
Grundlagen energiesparenden Bauens
Maximaler Jahres-Heizwärmebedarf
kWh
m2 Jahr
100
Niedrigenergiestandard verschiedener Bundesländer:
Anforderungen der WSVO`95 minus 30%
100
Lichte Raumhöhe <
_ 2,60m
Wärmeschutz V 95
1)
Q"H,max= 43,19+54,13 .(A/V)
80
70,0
70,3
60
54,0
Niedrigenergiestandard
1)
Q"N,max= 30,23+37,89 .(A/V)
49,2
37,8
40
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0 m2/m3 1,2
Umfassungsfläche A zu Bauwerksvolumen V
Die Werte gelten für natürliche Belüftung (z.B. Fensterlüftung), mechanische Abluftanlagen und Zuluft-Abluft-Anlagen mit Wärmerückgewinn
1)
1-4 Maximale Werte des Jahres-Heizwärmebedarfs Q“N,max
für Niedrigenergiehäuser nach Vorgaben verschiedener
Bundesländer (z. B. Baden-Württemberg und Schleswig-Holstein)
1.2.4 Auswirkung von Zuluft-Abluft-Anlagen mit Wärmerückgewinn auf den Jahres-Heizwärmebedarf
Für Niedrigenergiehäuser wird u. a. mechanische Belüftung mittels Zuluft-Abluft-Anlagen mit Wärmerückgewinn
empfohlen. Da der Bund und mehrere Bundesländer ihre
Förderbedingungen für solche Häuser auf das Berechnungsverfahren der WärmeschutzV ’95 bezogen haben,
kann eine Betrachtung der Auswirkung solcher Systeme
auf den nach diesem Verfahren berechneten Jahres-Heizwärmebedarf für einen Bauherrn vorteilhaft sein.
Für Niedrigenergiehäuser gelten die Werte des maximalen
Jahres-Heizwärmebedarfs Q“N,max bei Bundesförderung
nach → 1-3 und der Förderung bestimmter Bundesländer
nach → 1-4. In beiden Fällen sind die Werte des JahresHeizwärmebedarfs für natürliche Belüftung (z. B. Fensterlüftung) und Belüftung mit mechanisch betriebenen Lüftungsanlagen gültig. Entsprechend den Vorgaben der
WärmeschutzV ’95 darf der Lüftungswärmebedarf für
Niedrigenergiehäuser beim Einsatz einer Zuluft-AbluftAnlage mit Wärmerückgewinn um 20 % verringert
werden. Entscheidet sich ein Bauherr, trotz der mechanischen Lüftungsanlage den maximalen Jahres-Heizwärmebedarf Q“N,max z. B. nach → 1-4 einzuhalten, so
werden sich wärmeübertragende Umfassungsbauteile
geringerer Wärmeschutzwirkung ergeben. Den Investitionskosten für die mechanische Lüftungseinrichtung
stehen somit - etwas - geringere Baukosten gegenüber.
Jahres-Heizwärmebedarf Q"N
120
Niedrigenergiestandards
80
Niedrigenergiestandard nach Bundesgesetzgebung
plus Zuluft-Abluft-Anlage mit Wärmerückgewinn
64,7
Lichte Raumhöhe <
_ 2,60m
kWh
m2 Jahr
Jahres-Heizwärmebedarf Q"N
1
60
42,4
40
30,2
Zuluft-Abluft-Anlage
mit Wärmerückgewinn
1)
Q"N = 22,11+40,59 (A/V)
20
80
kWh
m2 Jahr
60
40
38,9
Niedrigenergiestandard verschiedener Bundesländer
plus Zuluft-Abluft-Anlage mit Wärmerückgewinn
Lichte Raumhöhe <
_ 2,60m
59,7
27,5
Zuluft-Abluft-Anlage
mit Wärmerückgewinn
1)
Q"N = 19,95+37,89 (A/V)
20
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0 m2/m3 1,2
Umfassungsfläche A zu Bauwerksvolumen V
1) Wärmeschutz der wärmeübertragenen Umfassungsbauteile nach
→ 1-3 bzw. → 1-4 bei vorausgesetzter natürlicher Belüftung
(z. B. Fensterlüftung)
1-5 Empfohlene Werte des Jahres-Heizwärmebedarfs
Q“N für Niedrigenergiehäuser mit Zuluft-AbluftAnlage mit Wärmerückgewinn
1/5
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Grundlagen energiesparenden Bauens
Interessant ist die Entscheidungsvariante, bei der Planung eines Niedrigenergiehauses auch dann von natürlicher Belüftung (z. B. Fensterlüftung) auszugehen, wenn der Einbau einer Zuluft-Abluft-Anlage mit Wärmerückgewinn vorgesehen
ist. Bei dieser Vorgehensweise ergibt eine erste Berechnung,
der natürliche Belüftung zugrunde liegt, Bauteile höherer
Wärmeschutzwirkung. Ein zweiter Rechengang, der die höhere Wärmeschutzwirkung der Bauteile beibehält und die Zuluft-Abluft-Anlage mit Wärmerückgewinn berücksichtigt,
weist als Ergebnis die niedrigen Werte des Jahres-Heizwärmebedarfs Q“N,max nach → 1-5 aus. Für das Reihen-Mittelhaus mit dem Verhältnis A/V von 0,50 m2/m3 würde bei der
beschriebenen Konzeption ein Jahres-Heizwärmebedarf
Q“N,max von 42,4 kWh/(m2Jahr) für die Vorgabe des Bundes
und 38,9 kWh/(m2Jahr) für die der ausgewählten Bundesländer erreicht.
Mit den Werten des Jahres-Heizwärmebedarfs nach → 1-5
werden die Anforderungen der WärmeschutzV ’95 um 35 bis
50 % unterschritten und auch die meist weitgehenden Empfehlungen der Energieagenturen verschiedener Bundesländer eingehalten.
1.2.5 Bemerkungen zu Berechnungsverfahren
Die Anwendung der WärmeschutzV ’95 zur Berechnung
eines Niedrigenergiehauses hat den Vorteil, daß die Ausgangswerte für die Berechnung wie Gradtagzahl, Strahlungsangebot oder Luftwechsel sowie der Rechengang
selbst eindeutig festgelegt sind. Die Gradtagzahl und das
Strahlungsangebot entsprechen den mittleren Verhältnissen
in der Bundesrepublik. Demnach weist ein Niedrigenergiehaus, das z. B. die Vorgaben nach →1-4 erfüllt, unabhängig
vom Standort einen bestimmten Wärmeschutzstandard auf.
Ein solches Niedrigenergiehaus wird in Oberstdorf im Regelfall zu einem Jahres-Heizwärmeverbrauch führen, der den errechneten - Jahres-Heizwärmebedarf übersteigt. Bei einem
gleichen Haus in Freiburg im Breisgau wäre der umgekehrte
Fall zu erwarten. Ein Jahres-Heizwärmebedarf, nach der
WärmeschutzV ’95 errechnet, stellt somit - von Gebieten mit
mittleren Klimaverhältnissen abgesehen - keinen Prognosewert für den zu erwartenden jährlichen Heizwärmeverbrauch
dar.
Niedrigenergiestandards
Für eine weitergehende Berechnung von Niedrigenergiehäusern wird das PC-Programm HELENA® empfohlen.
Außer dem Berechnungsverfahren der WärmeschutzV ’95
ist in diesem Programm auch das Berechnungsverfahren
der „DIN EN 832 Wärmetechnisches Verhalten von Wohngebäuden“ enthalten. Nach DIN EN 832 kann z. B. der Jahres-Heizwärmebedarf oder der Jahres-Heizenergiebedarf,
→ 2-9, für elf Klimazonen der Bundesrepublik bei individueller Wahl der sonstigen Ausgangswerte errechnet werden. Das PC-Programm HELENA® ist in → 2.8 ausführlich
beschrieben.
1.2.6 Vorgehensweise in diesem Handbuch
Sofern ein Bundesland den Bau von Niedrigenergiehäusern
finanziell fördert, ist der Förderbetrag meist deutlich höher als
der entsprechende Betrag nach dem Eigenheimzulagengesetz des Bundes. Andererseits stellt der Bund entsprechend der Förderbedingung „Anforderungen der WärmeschutzV ’95 minus mindestens 25 %“ etwas geringere Anforderungen als die betreffenden Bundesländer. Fördernde
Bundesländer gingen bisher meist von der Vorgabe „Anforderungen der WärmeschutzV ’95 minus mindestens 30 %“
aus. Diese Stufung der Anforderungen hat für den Bauherrn
den bedeutsamen Vorteil, daß er mit der Erfüllung der
Landesbedingung auch die Anforderung des Bundes erfüllt
und bei Zulässigkeit einer Kumulation beide Förderprogramme nutzen kann.
Dieses Handbuch schließt sich der vorgenannten Definition des Niedrigenergiestandards durch verschiedene
Bundesländer an: In allen Kapiteln wird ein Haus dann als
Niedrigenergiehaus bezeichnet, wenn sein JahresHeizwärmebedarf Q“N den maximalen Jahres-Heizwärmebedarf Q“H,max nach der WärmeschutzV ’95 um
mindestens 30 % unterschreitet, → 1-4. Der maximale
eines
NiedrigJahres-Heizwärmebedarf
Q“N,max
energiehauses beträgt demnach - je nach Wert des Verhältnisses A/V - 37,8 bis 70 kWh je m2 Nutzfläche und
Jahr.
1/6
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
1.3 Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
1.3.1 Gravierende Veränderung der GebäudeWärmebilanz
Energiesparendes Bauen führt zu einer einschneidenden
Veränderung des Wärmehaushalts eines Gebäudes. Welche Ergebnisse erzielbar sind, zeigt in → 1-6 die Gegenüberstellung der Jahres-Wärmebilanz eines durchschnittlichen Einfamilienhauses im Gebäudebestand mit
der eines Niedrigenergie-Einfamilienhauses. An der
Wärmebilanz des Niedrigenergiehauses werden folgende
quantitative und qualitative Veränderungen deutlich:
– Der Transmissionswärmeverlust konnte durch einen
sehr guten Wärmeschutz der wärmeübertragenden
Umfassungsbauteile auf ein Drittel des Wertes des
konventionellen Hauses gesenkt werden. Der erhöhte
Wärmeschutz der Umfassungsbauteile stellt die wirksamste Maßnahme zur Senkung des Jahres-Heizwärmebedarfs dar.
– Der Lüftungswärmeverlust wurde durch die Senkung
des Luftaustausches auf das hygienisch erforderliche
Maß um ein Drittel verringert. Ein zusätzlicher Wärmerückgewinn aus Abluft leistet beim Niedrigenergiehaus
einen weiteren interessanten Beitrag zur Wärmeverlustdeckung.
– Die nutzbaren Wärmegewinne aus Sonnenstrahlung
und die Wärmeabgabe von Personen/Geräten sind
beim Niedrigenergiehaus geringer, weil in den
Übergangsmonaten nur noch ein kleiner Anteil dieser
Gratiswärme zur Raumbeheizung genutzt werden
kann. Ihre relative Bedeutung in der Wärmebilanz des
Niedrigenergiehauses nimmt jedoch beträchtlich zu.
– Die Heizungsanlage braucht im Niedrigenergiehaus nur
noch weniger als ein Drittel der gesamten Wärmeverluste auszugleichen. Sie erlangt den Charakter einer
„Ergänzungsheizung“, die auf Änderungen der Raumtemperatur besonders schnell reagieren soll.
Fazit des Wärmebilanzvergleichs: Die wirkungsvollste
Strategie energiesparenden Bauens ist die Optimierung des baulichen Wärmeschutzes zur Senkung der
Transmissionswärmeverluste.
Verluste
350
kWh
m2Jahr
Verlustdeckung
100%
I 7,5%
Lüftung
23%
S 12,5%
250
200
150
350
I
Genutzte interne
Wärme
S Genutzte Sonneneinstrahlung
WR Wärmerückgewinn
aus Lüftung
Verluste
Transmission
77%
Heizwärme
80%
100
50
0
Bestand
Verlustdeckung
100%
WR 15%
Lüftung
I 15%
38%
S 25%
TransHeizmission
wärme
62%
45%
kWh
m2Jahr
250
200
150
100
50
0
Niedrigenergiehaus
1-6 Jahres-Heizwärmebilanzen eines Einfamilienhauses im
durchschnittlichen Bestand und eines NiedrigenergieEinfamilienhauses
1.3.2 Wärmedämmung - wichtigste Maßnahme
Die Betrachtung der Jahres-Wärmebilanzen → 1-6 zeigt,
daß das größte Potential zur Senkung des JahresHeizwärmebedarfs in einer verstärkten Wärmedämmung der
wärmeübertragenden Umfassungsbauteile eines Gebäudes
besteht. Der Transmissionswärmeverlust eines Bauteils
wird durch den k-Wert, ein Kürzel für „Wärmedurchgangskoeffizient k“, beschrieben. Der k-Wert beschreibt den Wärmestrom in Watt, der bei einer Temperaturdifferenz von einem Grad (1 Kelvin) zwischen Innenund Außenraum je m2 Bauteilfäche hindurchgeht. Seine
Einheit ist W/(m2K). Aus → 1-7 ist zu entnehmen, wie mittels k-Wert nach einer Faustregel der Jahres-Heizenergie–
bedarf für Bauteile errechnet werden kann.
1/7
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Grundlagen energiesparenden Bauens
k-Wert x 10
m2
=
Liter Öl je
Bauteilfläche und Jahr oder
m3 Erdgas je m2 Bauteilfläche und Jahr
Beispiele:
Außenwand, 24cm dick,
aus schwerem Mauerstein
k = 1,8 W/(m2 K) :
18 l Öl/(m2 Jahr) oder
18m3 Erdgas/(m2 Jahr)
Außenwand, 17,5cm dick,
aus schwerem Mauerstein
mit 15cm Wärmedämmung
k = 0,24 W/(m2K) :
2,4l Öl/(m2 Jahr) oder
2,4 m3 Erdgas/(m2 Jahr)
1-7 Faustregel für den Heizenergiebedarf je m2 Bauteilfläche bei Außenwänden und Dächern
Wärmedurchgangskoeffizient
2,4
W
m2 K
2,0
Wärmedämmung:
Rohdichte 15 kg/m3
Wärmeleitfähigkeit 0,04W/(mK)
Mauerschale:
Rohdichte 1400 kg/m3
Wärmeleitfähigkeit 0,70 W/(mK)
1,6
1,5
17,5
0,5
s
2,0
1,2
0,8
Niedrigenergiehaus
0,4
0
0
4
8
12
16
20
24
28 cm 32
Dicke der Wärmedämmschicht s
1-8 k-Wert einer einschaligen Wand mit WärmedämmVerbundsystem
In → 1-8 ist der k-Wert einer einschaligen Wand mit
Wärmedämm-Verbundsystem in Abhängigkeit von der
Dicke der Wärmedämmschicht aufgetragen. Die Darstellung macht die enorme Bedeutung von Wärmedämmung
zur Senkung des Transmissionswärmeverlustes deut–
lich. Gegenüber der reinen Mauerschale, deren k-Wert
2,2 W/(m2K) beträgt, wird bei Wärmedämmdicken von
15 bis 20 cm eine Verringerung der Wärmeverluste auf 1/9
bis 1/13 des ursprünglichen Wertes erreicht.
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Die vier Wohnhäuser, die in → 1-9 dargestellt sind, überdecken mit ihrem Wertebereich für A/V von 0,35 bis
1,05 m2/m3 den gesamten in der Praxis anzutreffenden Bereich. Für diese Gebäude wurden die k-Werte der wärmeübertragenden Umfassungsbauteile ermittelt, die das Einhalten des maximalen Jahres-Heizwärmebedarfs Q“N,max
nach → 1-4 ermöglichen. Der Berechnung liegt die Belüftung der Wohnungen über die Fenster mit einem Luftwechsel von 0,8 je Stunde zugrunde. Die ermittelten k-Werte sind
in → 1-10 zusammengestellt. Aus Zeile 2 dieser Tabelle geht
z. B. hervor, daß Fenster mit einem k-Wert von 1,4 W/(m2K)
und einem Gesamtenergiedurchlaßgrad g von 0,63, eine
Außenwand mit einem k-Wert von 0,25 W/(m2K) usf. bei jedem der vier Wohnhäuser den Niedrigenergiestandard nach
→ 1-4 einzuhalten ermöglicht. Entsprechendes gilt für die
weiteren Zeilen von → 1-10, die durch Variation der k-Werte
um beliebig viele Zeilen ergänzt werden könnten.
Die k-Werte nach → 1-10 und entsprechende Varianten
können der Planung von Niedrigenergie-Wohnhäusern
eines großen A/V-Bereichs zugrunde gelegt werden.
Die Übernahme dieser Werte in die Entwurfsplanung
eines solchen Hauses sollte bereits im ersten Planungsschritt eine weitgehende Übereinstimmung mit
dem Niedrigenergiestandard nach → 1-4 ergeben. Entsprechend der Empfehlung in → 1.2.4 sollten diese
k-Werte auch dann Ausgangswerte für einen Wohnhausentwurf sein, wenn der Einbau einer mechanischen Lüftungseinrichtung mit Wärmerückgewinn
vorgesehen ist. Daß die k-Werte nach → 1-10 und entsprechende Varianten vom A/V-Wert eines Gebäudes unabhängig sind, ist in der gleichen Zunahme von JahresHeizwärmebedarf Q“N,max und Transmissionswärmebedarf mit zunehmendem Wert von A/V begründet.
Eine wesentliche Voraussetzung für die Wirksamkeit der
Wärmedämmung ist die Luft- und Winddichtheit der
Dämmstoffhülle. Auf diese Thematik wird in → 1.5 eingegangen. Eine weitere wesentliche Voraussetzung ist die
Vermeidung von Wärmebrücken bzw. die Verminderung ihrer Wirksamkeit. Dieser Themenkreis wird in
→ 1.6 behandelt.
1/8
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
Freistehendes eingeschossiges Einfamilienhaus
Freistehendes zweigeschossiges Einfamilienhaus
Zweigeschossiges ReihenMittelhaus
Großes Mehrfamilienhaus
N
N
N
2,75m
N
2,75m
2,75m
2,75m
45°
16m
11m
Gebäudetrennwand
10m
10m
Umfassungsfläche A
Bauwerksvolumen V
463 m2
440 m3
Umfassungsfläche A
Bauwerksvolumen V
428 m2
569 m3
Umfassungsfläche A
Bauwerksvolumen V
Verhältnis A/V
Nutzfläche AN
2
1,05 m
m3
141 m2
Verhältnis A/V
Nutzfläche AN
2
0,75 m
m3
182 m2
Verhältnis A/V
Nutzfläche AN
Fensterflächen
Nord
Ost/West
Süd
5,7 m2
22,5 m2
10,9 m2
Fensterflächen
Nord
Ost/West
Süd
10,1 m2
28,1 m2
11,5 m2
Fensterflächen
Nord
Ost/West
Süd
Jahres-Heizwär70,0
mebedarf Q“Nmax1)
kWh
m2 Jahr
Jahres-Heizwär58,6
mebedarf Q“Nmax1)
1
48m
7m
12m
) Jahres-Heizwärmebedarf für Niedrigenergiegebäude nach
kWh
m2 Jahr
12m
231 m2
423 m3
Umfassungsfläche A
Bauwerksvolumen V
2802 m2
7920 m3
2
0,55 m
m3
135 m2
Verhältnis A/V
Nutzfläche AN
2
0,35 m
m3
2534 m2
– m2
19,9 m2
– m2
Fensterflächen
Nord
Ost/West
Süd
Jahres-Heizwär51,1
mebedarf Q“Nmax1)
kWh
m2 Jahr
140,0 m2
122,6 m2
256,0 m2
Jahres-Heizwär43,5
mebedarf Q“Nmax1)
kWh
m2 Jahr
→ 1-4
1-9 Verhältnis „Umfassungsfläche A zu Bauwerksvolumen V“ und maximaler Jahres-Heizwärmebedarf Q“N,max
verschiedener Niedrigenergie-Wohngebäude
1/9
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
k-Wert für Bauteil in W/(m2K)
Nr.
1)
Fenster
Außenwand
Dach,
oberste
Geschoßdecke,
Decke
über
Durchfahrt u. a.
Kellerdecke,
Bodenplatte
Trennwand
gegen
unbeheizte
Räume
1
1,7
0,721)
0,20
0,15
0,30
0,30
2
1,4
0,631)
0,25
0,15
0,30
0,30
3
0,9
0,421)
0,30
0,15
0,30
0,30
Gesamtenergiedurchlaßgrad g der Verglasung
1-10 k-Werte wärmeübertragender Umfassungsbauteile
für Niedrigenergiegebäude, die das Einhalten des
maximalen Jahres-Heizwärmebedarfs Q“N,max nach
→ 1-4 ermöglichen
1.3.3 Kompakte Gebäudegestalt - energetisch effizient
und zugleich kostensparend
Neben dem Wärmeschutz der einzelnen Bauteile hat die
Größe der wärmeabgebenden Oberfläche eines Gebäudes den stärksten Einfluß auf den Wärmeverlust. Dies
liegt daran, daß der Transmissionswärmeverlust proportional mit den Oberflächen der wärmeübertragenden
Umfassungsbauteile zunimmt. Ein Gebäude kompakter
Gestalt, das im Verhältnis zu seinem beheizten Bauwerksvolumen V eine kleine wärmeübertragende Umfassungsfläche A hat, trägt deshalb zu einem geringen Transmissionswärmeverlust bei und ist somit energetisch besonders effizient. Außerdem lassen Gebäude mit einer
kleinen Umfassungsfläche A im Verhältnis zum beheizten
Volumen V geringere Baukosten erwarten.
In → 1-11 sind die üblichen Bereiche des A/V-Verhältnisses
verschiedener Wohnhauskategorien aufgeführt. Dabei wurde
der Bereich jeder Kategorie nach hoher, mittlerer und niedriger Kompaktheit der Gebäudegestalt unterteilt. Der Bereich
mittlerer Kompaktheit umfaßt etwa 50 %, der Bereich hoher
bzw. niedriger Kompaktheit jeweils etwa 25 % der Gebäude
der jeweiligen Kategorie. Beispielsweise hat ein Mehrfamilienhaus mit vier Vollgeschossen und einem A/V-Wert von
0,60 m2/m3 eine geringe Kompaktheit. Gegenüber einem
Wohnhaus der gleichen Kategorie mit einem A/V-Wert von
0,40 m2/m3, was mittlerer Kompaktheit entspricht, ist seine
wärmeübertragende Umfassungsfläche um 50 % je m3 Bauwerksvolumen größer. Die Klassifizierung der A/V-Werte nach
→ 1-11 ist ein nützliches Hilfsmittel, um die Kompaktheit
eines Wohnhausentwurfs festzustellen und sein A/V-Verhältnis vergleichend zu bewerten.
Ein kompakter Baukörper bedeutet die Vermeidung
kompliziert gegliederter Fassaden und Dächer, Erker,
Vorsprünge, Einschnitte und spitze Winkel. Kompaktheit des Baukörpers muß keineswegs zwangsläufig zu
funktionellen und ästhetischen Einbußen führen. So
bieten außerhalb des wärmegedämmten Baukörpers
angegliederte Gestaltungselemente wie Dachüberstände, Sonnenschutzeinrichtungen, Balkone, Loggien,
unbeheizte Glasanbauten, Fassaden- oder Dachbegrünungen vielfältige Möglichkeiten, ein energiesparendes Gebäude interessant zu gestalten.
1.3.4 Lüftung - sie soll bedarfsgerecht und
energiesparend sein
Erfahrungsgemäß reicht in einer Wohnung, die von mehreren
Personen benutzt wird, für die Belüftung der Räume ein mittlerer Luftwechsel von 0,4 bis 0,6 je Stunde aus, um einen
„guten“ Lüftungsstandard sicherzustellen: Ausgasungen der
Baustoffe und Wohnungseinrichtung, Geruchstoffe und
Wasserdampf werden hinreichend schnell entfernt, die CO2Konzentration ist niedrig, und der Sauerstoffbedarf wird vom
Sauerstoffangebot um ein Mehrfaches überschritten. Eine
Lüftung, deren Luftwechsel sich im vorgenannten Bereich
bewegt, kann als bedarfsgerecht bewertet werden.
Bei der Belüftung einer Wohnung über die Fenster läßt
sich ein mittlerer Luftwechsel von 0,4 bis 0,6 je Stunde
kaum erreichen, da der Luftaustausch bei gleichbleibender Öffnungsstellung der Fenster je nach Windangriff und
Temperaturdifferenz „Innen - Außen“ stark schwankt.
Messungen ergaben, daß der Luftwechsel in einem Raum
1/10
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
Grundlagen energiesparenden Bauens
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
1,2
Gebäude geringer Kompaktheit. Dieser Bereich umfaßt ca.25% der jeweiligen Wohnhauskategorie.
2
m
m3
Gebäude mittlerer Kompaktheit. Dieser Bereich umfaßt ca.50% der jeweiligen Wohnhauskategorie.
Gebäude hoher Kompaktheit. Dieser Bereich umfaßt ca.25% der jeweiligen Wohnhauskategorie.
0,93
0,8
0,77
0,78
0,64
0,6
0,65
0,65
0,51
0,51
0,57
0,53
0,52
0,43
Mehrfamilienhaus
4 Vollgeschosse
0,38
Mehrfamilienhaus
3 Vollgeschosse
Reihen-Mittelhaus
3 Vollgeschosse
0
Reihen-Endhaus
3 Vollgeschosse
0,2
0,39
Reihen-Endhaus
2 Vollgeschosse
0,4
Freistehendes Einfamilienhaus
1 Vollgeschoß plus Dachgeschoß
oder zwei Vollgeschosse
Umfassungsfläche A zu Bauwerksvolumen V
1,0
Reihen-Mittelhaus
2 Vollgeschosse
1
1-11 Bereiche des Verhältnisses A/V von Wohngebäuden
1/11
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
Fensterstellung
Reihen-Mittelhaus
N
Luftwechsel
je Stunde
2,75m
Fenster und Tür geschlossen
7m
0,1 bis 0,3
11m
Fenster gekippt, Rolladen zu
0,3 bis 1,5
Fenster gekippt, kein Rolladen
0,8 bis 4,0
Umfassungsfläche
Bauwerksvolumen
Verhältnis
Nutzfläche
231m 2
423m 3
2 3
0,55m/m
135m 2
Gebäudetrennwand
Fenster halb offen
5 bis 10
Jahres-Heizwärmebedarf
Fenster ganz offen
9 bis 15
51 m2Jahr
gegenüberliegende Fenster und
Zwischentüren ganz offen
A
V
A/V
AN
kWh
bis 40
kWh
48 m2Jahr
1-12 Luftwechsel in Räumen bei verschiedenen Fensterstellungen [1] bis [3]
bei Kippstellung des Fensters 0,8 bis 4,0 je Stunde beträgt, → 1-12, und damit den bedarfsangepaßten Luftwechsel um das Zwei- bis etwa Achtfache überschreitet.
Auch Stoßlüftung ist kein Patentrezept: Sie erfordert einen
tätigen Benutzer, und während der Schlafenszeit findet
keine Stoßlüftung statt - mangelnde Lüftungshygiene ist
die Folge. Bedarfsangepaßtes Belüften einer Wohnung
setzt mechanische Lüftungseinrichtungen voraus.
Ein einfaches, auch in Niedrigenergiehäusern bewährtes
System für die bedarfsangepaßte Lüftung ist das
mechanische Abluftsystem, bei dem ein Abluftventilator
über Abluftkanäle die verbrauchte Luft aus Bad, WC und
Küche absaugt. Die Frischluft strömt über spezielle Zuluftdurchlässe in den Außenwänden der Wohn- und
Schlafräume nach. Diese Art der Luftführung hat in Räumen wie Wohn-, Kinder- und Schlafzimmer einen Luftwechsel zur Folge, der den mittleren Luftwechsel der
Wohnung deutlich überschreitet. Über die Schaltung des
Abluftventilators in verschiedene Leistungsstufen oder
das Öffnen bzw. Schließen von Zuluftdurchlässen läßt
sich jeder einzelne Raum - in den Zuluftdurchlässe eingebaut sind - verstärkt bzw. verringert mit Außenluft belüften. Mechanische Abluftsysteme erfordern verhältnismäßig geringe Investitions- und Betriebskosten und bieten
darüber hinaus einen beachtlichen Lüftungsstandard.
Jahres-Heizwärmebedarf Q"N,max nach 1-4,
Luftwechsel 0,8 je Stunde, interner Wärmegewinn 25kWh/(m2Jahr);
Berechnungsansatz entspricht der Wärmeschutz V 95.
Jahres-Heizwärmebedarf bei Einsatz einer mechanischen Abluftanlage, Luftwechsel 0,6 je Stunde, interner Wärmegewinn 15kWh/(m2 Jahr); Berechnungsansatz nach Wärmeschutz V 95 nicht zulässig.
1-13 Jahres-Heizwärmebedarf eines Reihen-Mittelhauses
mit mechanischer Belüftung bei verschiedenen Berechnungsansätzen
1/12
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Grundlagen energiesparenden Bauens
Einen zusätzlichen Beitrag zur Energieeinsparung ermöglicht die Zuluft-Abluft-Anlage mit Wärmerückgewinn.
Ein großer Teil der Wärme, die in der Abluft enthalten ist,
wird hierbei auf die Frischluft übertragen und dadurch der
Lüftungswärmebedarf verringert. Bei allen mechanischen
Lüftungssystemen ist eine hohe Luftdichtheit der
Gebäudehülle eine wichtige Voraussetzung für die Funktion und energetische Effizienz, → 1.6. In → 16 werden die
vorgenannten Lüftungssysteme ausführlich besprochen.
Die WärmeschutzV ’95 gibt für natürliche Belüftung (z. B.
Fensterlüftung) oder mechanische Abluftanlagen den hohen
mittleren Luftwechsel von 0,8 je Stunde als Ausgangswert
für die Berechnungen vor. Dem daraus folgenden Lüftungswärmebedarf steht in der Verordnung - dies ist für das Weitere bedeutsam - ein ebenfalls hoher Rechenwert des nutzbaren internen Wärmegewinns von maximal 25 kWh je m2
Nutzfläche und Jahr gegenüber. Planer setzen bei interner
Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs für mechanische Abluftanlagen meist mittlere Luftwechsel von 0,4 bis
0,6 je Stunde voraus. Bei der Wahl dieses „realistischen“
Wertes ist zu berücksichtigen, daß auch beim internen
Wärmegewinn ein „realistischer Wert“ von z. B. 15 kWh/
(m2Jahr) in die Berechnung eingeführt werden sollte,
→ 1.3.6. Auf der Basis dieser „realistischen“ Ausgangs–
werte ergibt sich für die mechanische Abluftanlage ein
Jahres-Heizwärmebedarf von 48 kWh/(m2Jahr), → 1-13,
rechts. Diesem Wert steht nach der WärmeschutzV ’95 bei
natürlicher Belüftung der nur geringfügig höhere JahresHeizwärmebedarf von 51 kWh/(m2Jahr) gegenüber, → 1-13,
links. Beiden Beispielen liegt die gleiche Wärmeschutzwirkung der wärmeübertragenden Bauteile zugrunde.
1.3.5 Luftdichtheit - eine wichtige Anforderung an die
Gebäudehülle
Mit zunehmenden Wärmeschutzanforderungen erlangt
die Luftdichtheit von Gebäuden eine wachsende Bedeutung. Luftdichtheit der Gebäudehülle ist erforderlich, um
– Bauschäden durch Feuchtekondensation in den
umfassenden Bauteilen zu vermeiden,
– einen unkontrollierten witterungsabhängigen Luftwechsel weitgehend auszuschließen, da er zu Zugluft
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
führen kann und einen erhöhten Lüftungswärmebedarf
zur Folge hat,
– das Eindringen von Außenlärm in die Wohnräume zu
verringern.
Im Mehrfamilienhaus sind aber auch die wohnungsabschließenden Innenbauteile wie Türen, Wände, Decken
u. a. luftdicht auszuführen, um Geräusch- und Geruchsübertragungen zwischen den Wohnungen zu vermeiden.
Zur Dichtheitsmessung eines Hauses oder einer Wohnung
wird ein Ventilator in eine Tür- oder Fensteröffnung eingebaut und die Drehzahl des Ventilators so erhöht, bis zwischen „Innen“ und „Außen“ eine Druckdifferenz von 50 Pa
besteht → 1-37. Der zur Aufrechterhaltung dieser
. Druckdifferenz zu fördernde Luftvolumenstrom V50, geteilt
durch das Luftvolumen VL des einbezogenen Gebäudeteils, ist die „Volumenbezogene Luftdurchlässigkeit n50“.
Die Luftdurchlässigkeit n50 stellt ein Maß für die
Gebäudedichtheit dar. Einzelheiten zur Messung der
Luftdurchlässigkeit, zur Bewertung der Ergebnisse und
zur Planung luftdichter Schichten sind → 1.5 zu entnehmen.
Die Wärmeschutzverordnung ’95 fordert in § 4, daß eine
luftundurchlässige Schicht über die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes anzuordnen ist. Demnach sind vom Planer luftdichte
Schichten und zwischen verschiedenen Bauteilen
Dichtheitsanschlüsse in den Ausführungszeichnungen
mit darzustellen und in den Ausschreibungsunterlagen
mit aufzuführen. Eine quantitative Anforderung an die
Luftdichtheit ist in der Richtlinie DIN V 4108-7 enthalten:
Die volumenbezogene Luftdurchlässigkeit n50 soll bei
Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen den Wert
1,0 je Stunde und bei Gebäuden mit natürlicher Lüftung
den Wert 3,0 je Stunde nicht überschreiten, → 1-14.
Für Niedrigenergie-Wohngebäude wird empfohlen, eine volumenbezogene Luftdurchlässigkeit n50 gleich
oder kleiner 1,0 je Stunde einzuhalten. Dadurch wäre
auch sichergestellt, daß der mittlere Luftwechsel durch
Undichtigkeiten der Gebäudehülle einen Wert von 0,1 je
Stunde während der Heizperiode nicht überschreitet (ent1/13
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
4
Mechanische
Lüftung
Fensterlüftung
Mechanische Fensterlüftung
Lüftung
1-14 Empfohlene Bereiche der volumenbezogenen Luftdurchlässigkeit n50 für Niedrigenergiehäuser
sprechend DIN EN 832). Auch bei nachträglichem Einbau
einer mechanischen Lüftungsanlage, die als mechanische
Abluftanlage oder als Zuluft-Abluft-Anlage mit Wärmerückgewinn ausgeführt werden könnte, würde die Forderung der Richtlinie DIN V 4108-7 nach einer Luftdurchlässigkeit n50 gleich oder kleiner 1,0 je Stunde erfüllt.
1.3.6 Interne Wärmegewinne – ein spürbarer Beitrag zur
Deckung des Raumwärmebedarfs
In einer Wohnung geben die anwesenden Personen, die
Haushaltgeräte und sonstige elektrische Geräte Wärme
ab. Hinzu kommt Wärme, die durch die Nutzung warmen
Wassers frei wird, und schließlich ist zu beachten, daß
durchschnittl.
üblicher
Ausrüstung
mit
Neugeräten
85% 85%
100%
79%
79%
84% 74%
200
60%
80%
47% bei
Ausrüstung
mit den
sparsamsten
Neugeräten
2)
100%
58%
1)
50%
100 73%
55%
l
h
Kü
rd
k
an
hr
sc
ät
0
er
0
97%
rg
< 1,0
300
he
< 1,0
1) bei konsequentem Einsatz von Leuchtstofflampen unter Hintenanstellung
von lichttechnischen und gestalterischen Qualitätsmerkmalen, Trends im
Verbraucherverhalten und Beleuchtungskosten
2) einschließlich einer Waschmaschine mit sehr hoher Schleuderzahl von
1500 U/min (niedrige Restfeuchte)
1-15 Senkung des Stromverbrauchs mit neuen energiesparenden Elektro-Haushaltgeräten
sich kaltes Wasser in Räumen wie Küche und Bad um einige Grad erwärmt, aus Blumenvasen und -töpfen Wasser
verdunstet und somit auch ein gewisser Wärmeverlust
auftritt. Um den internen Wärmegewinn zu ermitteln,
müssen die einzelnen Wärmegewinne und -verluste über
den Zeitraum einer Heizperiode bilanziert werden.
Nach der WärmeschutzV ’95 kann für den nutzbaren
internen Wärmegewinn ein Wert gleich oder kleiner
25 kWh je m2 Nutzfläche und Jahr in die Berechnung des
1/14
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
78% bei
100% 100%
rie
1
< 1,0
90%
100%
tro
Niedrigenergiehäuser
97%
100%
ef
2
400
ek
Volumenbezogene Luftdurchlässigkeit n50
3
Gerätebestand
1994
100%
G
Richtlinie DIN V 4108-7
(1996)
< 3,0
100% beim
kWh
Jahr
T
W
as V, A
ch
u
m dio
a
sc
G
es
hi
ch
ne
irr
s
Be pü
le
le
uc r
W
äs
ht
un
ch
g
et
ro
ck
ne
r
1/h
Mittlerer Jahresstromverbrauch im 3-Personenhaushalt
500
El
1
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
28
kWh
m2 Jahr
24
Kaltwasser,
Verdunstung
20
Geräte
Kaltwasser,
Verdunstung
16
Geräte
12
Interner
Wärmegewinn
Interner
Wärmegewinn
8
Personen
Personen
4
0
Haushalt durchschnittlicher
Größe mit überwiegend
älteren Haushaltgeräten
Haushalt durchschnittlicher
Größe mit energiesparenden
neuen Haushaltgeräten
1-16 Interner Wärmegewinn eines Haushalts durchschnittlicher Größe
Jahres-Heizwärmebedarfs eingeführt werden. In der Praxis
wird nahezu allen entsprechenden Berechnungen der maximal zulässige Wert von 25 kWh/(m2 Jahr) zugrunde gelegt.
Der Haushaltstromverbrauch ist neben der Anzahl
zugehöriger Personen vor allem davon abhängig, ob überwiegend ältere oder energiesparende neue Haushaltgeräte vorhanden sind und wie diese Geräte genutzt werden. Neue Haushaltgeräte weisen, sofern sie zu den
energetischen Bestgeräten gehören, einen um 20 bis 50 %
niedrigeren elektrischen Energieverbrauch als der Gerätebestand auf, → 1-15. Diesem Ergebnis entsprechend
überdeckt der Teilbetrag des internen Wärmegewinns,
der durch die Wärmeabgabe der Haushaltgeräte bedingt
ist, einen weiten Bereich. Wenn die einzelnen Wärmegewinne und -verluste eines durchschnittlichen Haushalts
als Wärmebilanz dargestellt werden, ergibt die Berechnung
für einen Haushalt mit älteren Geräten einen internen Wärmegewinn von 17 kWh je m2 Nutzfläche und Jahr und mit energiesparenden neuen Geräten von 13 kWh/(m2Jahr), → 1-16.
Das vorstehende Ergebnis legt die Empfehlung nahe,
für die Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs von
Niedrigenergiehäusern von einem internen Wärmegewinn von 15 kWh je m2 Nutzfläche und Jahr auszugehen. Dieser Ansatz setzt in den betreffenden
Haushalten einen Mix aus alten und energiesparenden
neuen Haushaltgeräten voraus und vermeidet die oft
anzutreffende Minderberechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs. Der Einsatz energiesparender Haushaltgeräte ist im Niedrigenergiehaus auch deshalb vorteilhaft, weil solche Geräte im Sommerhalbjahr durch
ihre geringere Wärmeabgabe einen Beitrag zu einem
angenehmen Raumklima leisten.
1.3.7 Solare Wärmegewinne - Orientierung, Qualität und
Größe der Fenster sind zu beachten
Der zweite Wärmegewinn, der einen Beitrag zur Deckung
des Raumwärmebedarfs leistet, kommt durch die
Einstrahlung von Sonnenenergie in die Räume eines Hauses zustande. Die Orientierung der Fensterflächen, ihre
Strahlungsdurchlässigkeit - sie wird durch den Gesamtenergiedurchlaßgrad gF beschrieben - und schließlich ihre
Größe sind wichtige Faktoren für einen Wärmegewinn.
Fenster weisen aber auch Wärmeverluste auf: Ihr
Wärmedurchgangskoeffizient kF und demnach auch der
Transmissionswärmeverlust ist fünf- bis achtmal so groß
wie der entsprechende Wert von Außenwänden. Fenster
müssen demnach hinsichtlich ihrer Wärmegewinne und
-verluste bilanziert werden.
In → 1-17 sind die wärmetechnischen Kennwerte von
Fenstern aufgeführt, wie sie für Niedrigenergiehäuser zu
empfehlen sind. Außerdem sind die aus der Wärmebilanz
abgeleiteten äquivalenten Wärmedurchgangskoeffizienten kF,eq angegeben. Was bedeutet nun ein kF,eq-Wert von
0,4 W/(m2K) für ein Fenster mit kF gleich 1,4 W/(m2K) und
gF gleich 0,63, das in Richtung Ost orientiert ist? Der Wert
bedeutet, daß sich das Fenster bei dieser Orientierung
unter Berücksichtigung seiner solaren Wärmegewinne
1/15
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
und Transmissionswärmeverluste angenähert wie eine
Außenwand mit einem k-Wert von 0,4 W/(m2K) verhält.
Bei südorientierten Fenstern, deren k-Wert 1,7 W/(m2K)
und deren g-Wert 0,72 beträgt, werden die Transmissionswärmeverluste vom solaren Wärmegewinn gerade
ausgeglichen; der kF,eq-Wert beträgt Null, und der Einbau
eines solchen Fensters in die Südfassade eines Hauses
läßt einen abnehmenden Jahres-Heizwärmebedarf mit
zunehmender Fensterfläche erwarten.
k-Wert der Außenwand 0,3W/(m2 K)
45
0
0,2
Süd
Nord
0,4
Süd
Nord
Süd
Ost/West
0,5
O/W
0
0,5
-0,1
Fenster
kF= 1,7W/(m2 K)
gF= 0,72
-0,1
Fenster
Fenster
kF= 1,4W/(m2K) kF= 0,9W/(m2 K)
gF= 0,63
gF= 0,42
-0,4
1-17 kF,eq-Wert von Fenstern verschiedener wärmetechnischer Qualität in Abhängigkeit von der Orientierung
kF,eq-Werte lassen einen angenäherten energetischen
Vergleich von Fenstern mit opaken Bauteilen wie Außenwände oder Dachschrägen zu; Ergebnisse solcher
Vergleiche sollten aber nur auf bauliche Situationen angewendet werden, bei denen das Verhältnis der Fensterfläche zur zugehörigen Fassadenfläche einen Wert von 0,4
nicht überschreitet.
Weitergehende Berechnungen für einen Wohnraum mit
Südorientierung der Fassade zeigen, daß sich beim Ein-
Jahres-Heizwärmebedarf des Wohnraums
0,8
0,8
0,4
kWh
m2Jahr
1,0W/(m2K)
Ost/West
W
m2 K
Südfassade
kF,eq =
Nord
Wärmedurchgangskoeffizient k F,eq
1,2
Wohnraum, an beheizte
Räume grenzend; mittelschwere Bauart.
Kapitelinhalt
g F=0,72
g F=0,63
2
g F=0,42
2
g F=0,72
2
g F=0,63
2
g F=0,42
k F=1,4W/(m K);
36,0
35
k F=0,9W/(m K);
30
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
k-Wert der Außenwand 0,2W/(m2 K)
45
kWh
m2Jahr
k F=1,7W/(m K);
40
k F=1,4W/(m K);
35
33,5
k F=0,9W/(m K);
30
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Fensterflächenanteil an der Südfassade
1-18 Jahres-Heizwärmebedarf eines Wohnraums in Abhängigkeit vom Fensterflächenanteil an der Fassade
und der wärmetechnischen Qualität
satz von Fenstern nach → 1-17 bis in den Bereich eines
mittleren Fensterflächenanteils an der Fassade eine Abnahme des Jahres-Heizwärmebedarfs ergibt, → 1-18. Je
nach wärmetechnischer Fensterqualität kann der JahresHeizwärmebedarf bei höheren Fensterflächenanteilen
wieder ansteigen oder weiter abnehmen. Schließlich ist
auch die Frage zu stellen, welchen Einfluß der k-Wert der
Außenwand beim Einsatz verschiedener Fenster auf den
1/16
Gesamtinhalt
2
2
k F=1,7W/(m K);
40
Stichworte
Benutzerhinweise
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
2,75m
45°
FA1
Jahres-Heizwärmebedarf
FA2
12m
10m
Jahres-Heizwärmebedarf
Jahres-Heizwärmebedarf hat: Aus dem Beispiel in → 1-18
geht hervor, daß der Wand mit einem niedrigeren k-Wert
bei gleichem Fensterflächenanteil und gleicher Fensterqualität der niedrigere Jahres-Heizwärmebedarf zugeordnet ist. Dieses Ergebnis, das durch viele unabhängige
Untersuchungen bestätigt wurde, hat für die Praxis eine
große Bedeutung.
Allgemein gilt: Wer Energie sparen will, sollte zunächst den Wärmeschutz der opaken Bauteile verbessern. Keine andere Maßnahme ist wirkungsvoller und
kostengünstiger. Zweifellos können große und ausreichend beschattbare Fenster den Wohnwert erhöhen
und ein stärker naturbezogenes Wohnen ermöglichen.
Aber nur wärmetechnisch hochwertige Fenster leisten
bei größeren Fensterflächen einen Beitrag zur
Energieeinsparung.
Häufig wird die Meinung vertreten, daß über eine strikte
Südorientierung der Fassade mit der größten Fensterfläche
ein besonders niedriger Jahres-Heizwärmebedarf erreichbar sei. Diese Annahme liegt auch dem Begriff des „Solarhauses“ zugrunde. Orientierende Berechnungen zeigen jedoch, daß der Jahres-Heizwärmebedarf eines Niedrigenergiehauses durch eine Südausrichtung großer Verglasungsflächen gegenüber einer Ost- bzw. Westausrichtung nur um
etwa 10 % verringert werden kann. Das liegt daran, daß bei
Niedrigenergiehäusern die hohe Einstrahlung auf der Südseite in den Übergangsmonaten nur zum Teil nutzbar ist. In
→ 1-19, oberes Diagramm, ist für ein freistehendes Einfamilienhaus ein entsprechendes Berechnungsergebnis dargestellt. Bei der Drehung des Hauses, die einer Orientierungsänderung der Fassade FA 1 von Süd nach West bzw. Süd
nach Ost entspricht, nimmt der Jahres-Heizwärmebedarf
bei einem Fensterflächenanteil der Fassade FA 1
– von 90 % um die erwähnten 10 %,
– von 60 % um etwa 6 % und
– von 30 % um etwa 1 %
zu. Interessant ist weiterhin, daß der Einsatz von Fenstern
höherer wärmetechnischer Qualität und von Bauteilen höherer Wärmeschutzwirkung eine für jede Fensterorientierung nahezu gleiche Abnahme des Jahres-Heizwärmebedarfs ergibt, → 1-19, mittleres und unteres Diagramm.
Jahres-Heizwärmebedarf
1
85
Wärmeübertragende
Umfassungsfläche A
Bauwerksvolumen V
Verhältnis
A/V
AN
Nutzfläche
Fenster
Außenwand
Fensterflächen
Fassade FA1 variabel
428m2
3
Fassade FA2 14,05m²2
423m
2
3
0,75m/m Fassade FA3 10,1m2
Fassade FA4 14,05m2
135m 2
k F =1,4W/(m2K),g F =0,63
k W=0,3W/(m2K)
kWh
m2Jahr
Fensterflächenanteil fA1
0,30
0,60
0,90
75
70
65
60
S
W
N
O
S
Orientierung der Fassade FA1
85
Fensterflächenanteil f A1 =0,60
kF =1,40W/(m2K),gF =0,63
Fenster
kWh
m2Jahr
75
70
65
Außenwand
kW =0,3W/(m2K)
60
kW =0,2W/(m2K)
S
W
N
O
S
Orientierung der Fassade FA1
85
Fensterflächenanteil f A1 =0,60
Außenwand
kW =0,30W/(m2K)
kWh
m2Jahr
75
70
Fenster
k F =1,7W/(m2 K),gF =0,72
65
kF =1,4W/(m2 K),gF =0,63
60
kF =0,9W/(m2 K),gF =0,42
S
W
N
O
S
Orientierung der Fassade FA1
1-19 Jahres-Heizwärmebedarf eines Einfamilienhauses für
verschiedene Orientierungen der Fassade FA 1
1/17
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
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1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
Niedrigenergiehäuser lassen sich demnach auch ausführen, wenn die Fassaden mit den größeren Fensterflächen nicht nach Süden orientiert werden können. Die
heute verfügbaren Bauteile mit ihrer hohen Wärmeschutzwirkung und die wärmetechnisch hochwertigen
Fenster ermöglichen für Wohnhäuser beliebiger Lage
und Gestalt das Einhalten des Niedrigenergiestandards.
1.3.8 Bereitstellung der Heizwärme - die erforderliche
Heizleistung ist klein
Im Niedrigenergie-Einfamilienhaus beträgt die erforderliche
Heizwärmeleistung des Wärmeerzeugers meist weniger als
8 kW, und im Niedrigenergie-Mehrfamilienhaus ist eine
Heizwärmeleistung von 1,5 bis 3 kW je Wohnung ausreichend. Dies sind etwa 30 % derjenigen Heizwärmeleistung,
wie sie im Wohnhausbestand üblicherweise anzutreffen ist.
Die niedrige Heizwärmeleistung von Niedrigenergiehäusern
kann beispielsweise mittels Elektro-Wärmepumpen gedeckt
werden, welche die erforderliche Wärme dem Erdreich entziehen (→ 14.4). Solche Anlagen erreichen heute Arbeitszahlen
zwischen 3,7 und 4,2, d. h. je bezogener kWh elektrische
Energie für den Betrieb der Wärmepumpenanlage werden 3,7
bis 4,2 kWh Heizwärme abgegeben. Diese bei ausgeführten
Anlagen erzielten Ergebnisse setzen eine NiedertemperaturWärmeverteilungsanlage wie beispielsweise eine Warmwasser-Fußbodenheizung mit einer maximalen Vorlauftempera-
tur von 30 ˚C voraus. Während des größten Teils der Heizperiode liegt die Vorlauftemperatur des Heizwassers nur
wenige Grad über der Raumtemperatur.
Erdgasbefeuerte Wärmeerzeuger werden heute überwiegend mit variabler Brennerleistung angeboten, → 1-20.
Die Regelung paßt die Brennerleistung und die
Vorlauftemperatur des Heizwassers der jeweils geforderten Wärmeleistung gleitend an. In Verbindung mit Niedertemperatur-Wärmeverteilungsanlagen, z. B. Heizkörpern
der Auslegung „50 ˚C Vorlauf- und 40 ˚C Rücklauftemperatur“, werden so im gesamten Heizleistungsbereich hohe
Nutzungsgrade erreicht. Dies ist vor allem beim Einsatz
von Brennwert-Wärmeerzeugern zu beachten, bei denen
ein Teil des Wasserdampfs im Abgas kondensiert und die
Kondensationswärme mit zur Heizwärmebedarfsdeckung
verwendet wird. Angaben zum Nutzungsgrad erdgasbefeuerter Wärmeerzeuger sind → 14.6 zu entnehmen.
Die geringe erforderliche Heizwärmeleistung für Niedrigenergiehäuser müßte bei einer Wasserdurchlauferwärmung für Bad und Küche um das Drei- bis Fünffache erhöht werden. Für ein Einfamilienhaus mit einer Heizwärmeleistung von 6 kW wäre z. B. eine Heizleistung zur
Wassererwärmung von etwa 24 kW erforderlich. Um eine
derartige Überdimensionierung zu vermeiden, kann z. B.
beim Einsatz einer Heizwärmepumpe der Wärmebedarf
zur Brauchwassererwärmung mittels einer separaten
Vorwiegendes Einsatzgebiet
Bauart des
Wärmeerzeugers
Möglicher
Aufstellort
Leistungsbereich
des Brenners
Warmwasserbereitstellung
Wohnung / Einfamilienhaus
Heizkessel
Küche
3,2 bis 8,0 kW
angeschlossener
Speicher
Wohnung / Einfamilienhaus
Heiztherme
Küche / Bad
4,6 bis 11,0 kW
angeschlossener
Speicher
Einfamilienhaus
Kombi-Heizer
Küche / Bad
7,7 bis 25,3 kW
Durchlaufwassererwärmung
Mehrfamilienhaus
Heizkessel
Heizraum
7,7 bis 25,3 kW
angeschlossener
Speicher
1-20 Merkmale erdgasbefeuerter Wärmeerzeuger für Niedrigenergiehäuser
1/18
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
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1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
Warmwasser-Wärmepumpe gedeckt werden. Auch der
Einsatz eines Elektro-Durchlauferhitzers kann eine energetisch sinnvolle Lösung darstellen, wenn er verbrauchsnah installierbar ist und eine längere Zirkulationsleitung
für die zentrale Warmwasserversorgung entfällt, → 15.
Heizanlagen gleicher Heizwärmeleistung eine Heizenergieersparnis von 25 bis 35 % erreicht.
Bei erdgasbefeuerten Wärmeerzeugern ist gleichfalls zu fragen, wie Warmwasser für Bad und Küche ohne Erhöhung
der Heizleistung bereitgestellt werden kann. Aus → 1-20
geht hervor, daß den Wärmeerzeugern im Regelfall Warmwasserspeicher zugeordnet sind, welche über den Heizkessel bzw. die Heiztherme beheizt werden. Die Heizleistung
von Heizkessel oder -therme kann dadurch auf die Wärmeleistung zur Beheizung des Hauses beschränkt bleiben.
Der geringe Heizwärmebedarf im Niedrigenergiehaus erfährt durch Wärmegewinne wie eingestrahlte Sonnenenergie, Wärmeabgabe von Personen u. a. eine oft rasche
und weitgehende Veränderung. So wird z. B. ein Wohnraum mittlerer Größe bei einer Außentemperatur von 0 ˚C
durch die Wärmeabgabe zweier Personen nahezu zur
Hälfte beheizt. Um auf plötzliche Veränderungen des
Heizwärmebedarfs rasch reagieren zu können und unnötige Wärmeverluste zu vermeiden, sollte die Regelung die
Raumtemperatur mit nur geringer Zeitverzögerung erfassen und den Heizwasserstrom zu den Heizkörpern der
neuen Situation anpassen. Für die Effizienz der Regelung
ist dann entscheidend, daß auch die Heizkörper wie Radiatoren und Konvektoren eine kurze Abkühldauer aufweisen. Aus → 1-22 ist ablesbar, daß die Abkühldauer von
Heizkörpern überwiegend durch den Wasserinhalt bestimmt wird und hinreichend kurze Abkühldauern nur bei
geringem Wasserinhalt erreicht werden.
Die Heizungsanlagenverordnung, die seit 1. Juni 1994 in
Kraft ist, schreibt z. B. für Heizkessel Mindestwirkungsgrade vor, → 1-21. Außerdem nennt sie Mindestdicken der
Wärmedämmschicht für Rohrleitungen und Armaturen
von Wärmeverteilanlagen, → 13.2. Allein durch den Einsatz moderner Heizkessel und den erhöhten Wärmeschutz der Rohrleitungsanlagen wird gegenüber älteren
Mindestwirkungsgrad
NiedertemperaturHeizkessel
Brennwertkessel
Nennleistung
Teilleistung
Nennleistung
Teilleistung
70°C1)
40°C1)
70°C1)
30°C2)
5kW
88,5
88,5
91,1
97,1
10kW
89,0
89,0
92,0
98,0
15kW
89,3
89,3
92,2
98,2
20kW
89,5
89,5
92,3
98,3
Nennleistung des
Heizkessels3)
1) Durchschnittliche Wassertemperatur des Heizkessels
2) Kessel-Eintrittstemperatur (Rücklauftemperatur)
3) Heizthermen werden in der Verordnung wie Heizkessel behandelt
1-21 Anforderungen der Heizungsanlagen-Verordnung an
Heizkessel, gültig ab 1. Januar 1997
1.3.9 Das Heizwärmeverteilsystem - mitentscheidend für
die Effizienz der Wärmebereitstellung
Für Wärmepumpen und Brennwert-Wärmeerzeuger sind
außerdem niedrige Auslegungstemperaturen des Heizwärmeverteilsystems erforderlich. Nur bei niedrigen Auslegungstemperaturen lassen sich hohe Arbeitszahlen
bzw. Nutzungsgrade erreichen. Für Wärmepumpen sind
Warmwasser-Fußbodenheizungen mit einer maximalen
Vorlauftemperatur von 30 ˚C vorteilhaft. Da die Oberflächentemperatur des Fußbodens während eines Großteils der Heizperiode die Raumtemperatur nur um wenige
Grad überschreitet, besitzen solche Systeme einen bemerkenswerten Selbstregeleffekt: Bei einer Erhöhung der
Raumtemperatur durch Wärmegewinne tritt eine zeitlich
kaum verzögerte und deutliche Verringerung der Wärmeabgabe der Fußbodenheizung auf.
Für Brennwertkessel sind Heizwärmeverteilsysteme der
Auslegung „50 ˚C Vor- und 40 ˚C Rücklauftemperatur“
oder weniger zu empfehlen. Nur bei niedrigen Rücklauftemperaturen wird ein größerer Anteil des Wasser1/19
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
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1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
Kenndaten des Heizkörpers bezogen auf eine Heizleistung von ca. 1000 W
Masse des leeren Heizkörpers
kg
Wasserinhalt
Liter
Abkühldauer1)
Minuten
Stahlheizkörper in Gliederbauweise
30
19
25
Röhrenheizkörper aus Stahlrohrgliedern
27
16
21
Lamellenheizkörper aus Stahlblech
37
8
14
Plattenheizkörper aus Stahlblech
27
2,2
7
Plattenkonvektor aus Stahlrohren mit
aufgeschweißten Wärmeleitblechen
22
2,1
6
Bauart des Radiators bzw. Konvektors
1)
Abkühldauer bis zum Erreichen von ca. 40% der ursprünglichen Heizleistung nach Schließen des Heizwasserzulaufventils
1-22 Anhaltswerte für die zeitliche Verringerung der Heizleistung von Warmwasser-Radiatoren und -Konvektoren nach
Schließen des Heizwasserzulaufventils
100
Auslegungstemperatur
für Vor- und Rücklauf
%
90°C/70°C
Bezogene Wärmeleistung
80
70°C/55°C
60
70°C/50°C
40
55°C/45°C
50°C/40°C
20
dampfes im Abgas kondensiert und Kondensationswärme zur Raumheizung nutzbar gemacht. Im Niedrigenergiehaus haben Wärmeverteilsysteme der Auslegung
„50 ˚C/40 ˚C“ etwa die gleichen Abmessungen wie die
Wärmeverteilsysteme im durchschnittlichen Althausbestand. Dies geht z. B. aus → 1-23 hervor, worin die
Auslegung „90 ˚C/70 ˚C“ bzw. 100 % Wärmeleistung
dem Althausbestand entspricht. Niedrigenergiehäuser, die etwa 30 % des Wärmeleistungsbedarfs durchschnittlicher Althäuser aufweisen, kommen demnach
bei einer Auslegung „50 ˚C/40 ˚C“ des Wärmeverteilsystems mit Heizkörpern gleicher oder kleinerer Abmessung (je nach Heizkörpergestalt) wie im Althausbestand aus.
40°C/30°C
0
0
20
40
60
Mittlere Heizkörpertemperatur
°C
80
1-23 Bezogene Wärmeleistung von Heizkörpern (Radiatoren, Konvektoren u. ä.) für die mittlere Heizkörpertemperatur im Auslegungszustand
1.3.10 Jährlicher Heizwärmeverbrauch - die Höhe
bestimmt vor allem der Benutzer
In der Praxis, dies ist hinlänglich bekannt, werden bei
Wohnhäusern bzw. Wohnungen gleichen (rechnerischen)
Jahres-Heizwärmebedarfs oft sehr unterschiedliche Werte des jährlichen Heizenergieverbrauchs gemessen. Als
Beispiel ist in → 1-24 der Heizenergieverbrauch von 17
1/20
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1
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
gleichen freistehenden Einfamilienhäusern dargestellt.
Auffallend ist, daß das Verhältnis vom höchsten zum niedrigsten Heizenergieverbrauch 2,3 : 1 beträgt. Eine Beobachtung der Verbrauchswerte über mehrere Jahre zeigte,
daß das vorgenannte Verhältnis von Jahr zu Jahr nur
wenig schwankt.
Jahres-Heizenergiebedarf (Rechenwert)
Jährlicher Heizenergieverbrauch der einzelnen
Wohnungen
235%
Als Ursache für den unterschiedlichen Verbrauch wird oft
eine ungleiche Qualität der Bauausführung vermutet. Diese Annahme scheidet jedoch bei all den Wohngebäuden
Jahres-Heizenergiebedarf (Rechenwert)
230%
Ungünstige Lage im Gebäude
Erhöhte Raumtemperatur
Verstärkte Raumbelüftung
Kein eingeschränkter Heizbetrieb
bei längerer Abwesenheit
36 Wohnungen
kWh
108 m2 Jahr
Wohnung mit höchstem Verbrauch:
kWh
127 m2Jahr
100%
kWh
Wohnung mit niedrigstem Verbrauch:
54 m2Jahr
Jährlicher Heizenergieverbrauch der einzelnen
Wohnhäuser
45%
kWh
24 m2Jahr
17 Wohnhäuser
kWh
65 m2 Jahr
Günstige Lage im Gebäude
Bedarfsangepaßte Temperierung
der Räume
Bedarfsangepaßte Belüftung der
Räume
Eingeschränkter Heizbetrieb bei
längerer Abwesenheit
Mehrfamilienhäuser, Essen,
Niedrigenergiestandard
1-25 Spanne des jährlichen Heizwärmeverbrauchs von 36
Wohnungen, die in sechs nahezu gleiche Niedrigenergie-Mehrfamilienhäuser eingebaut sind
kWh
47 m2 Jahr
100%
Einfamilienhäuser, Essen,
Niedrigenergiestandard (1983)
1-24 Spanne des jährlichen Heizenergieverbrauchs von
17 Einfamilienhäusern mit je 170 m2 Wohnfläche
aus, bei denen die handwerklichen Arbeiten sorgfältig
überwacht wurden und die volumenbezogene Luftdurchlässigkeit der Gebäudehülle den Standards nach → 1.3.5
entspricht. Wenn z. B. der Höchstverbrauch nach → 1-24
durch bauliche Mängel bedingt wäre, ließe eine Messung
der Luftdichtheit der Gebäudehülle in Verbindung mit einer thermografischen Untersuchung der wärmeübertragenden Bauteile diese Mängel deutlich erkennen. Solche
Mängel liegen hier jedoch nicht vor.
Einen erheblichen Einfluß auf den jährlichen Heizenergieverbrauch üben die Haus- bzw. Wohnungsbenutzer über
die Wahl der Raumtemperatur, die Intensität der Raumbelüftung und die Einschränkung der Beheizung bei
längerer Abwesenheit aus. Im Mehrfamilienhaus hat zusätzlich die Lage der Wohnung innerhalb des Gebäudes
eine gewisse Bedeutung. In → 1-25 ist der jährliche
Heizwärmeverbrauch von 36 Wohnungen dargestellt, die
1/21
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1
in sechs nahezu gleiche Mehrfamilienhäuser eingebaut
sind. Eine Dachgeschoßwohnung weist den höchsten
Heizwärmeverbrauch auf, wobei etwa ein Viertel des
Mehrverbrauchs auf die ungünstige Lage der Wohnung im
Gebäude und der verbleibende Anteil auf eine höhere
Raumtemperatur und eine intensive Belüftung der Räume
zurückzuführen ist. Den Energiesparer innerhalb der Mehrfamilienhäuser zeichnet eine günstige Lage der Wohnung
im Gebäude, ein Heizbetrieb mit normaler Raumtemperatur und bedarfsangepaßter Belüftung sowie ein eingeschränkter Heizbetrieb bei längerer Abwesenheit aus.
175%
Jährlicher Heizwärmeverbrauch
der einzelnen Wohnungen
kWh
m2 Jahr
235%
100%
kWh
54 m2 Jahr
35%
100%
Mehrfamilienhäuser,
konventionell
im Niedrigenergiehaus, wenn es zu dem erwarteten
niedrigen Heizenergieverbrauch führen soll, auch ein
bedachtes energiesparendes Verhalten. Interessant ist
in diesem Zusammenhang, daß „Energiesparer“ in
konventionellen Mehrfamilienhäusern durchaus den
„Niedrigenergiestandard“ beim Heizenergieverbrauch
erreichen, → 1-26. Bemerkenswert ist darüber hinaus,
daß „Energieverschwender“ im Niedrigenergie-Mehrfamilienhaus einen Heizenergieverbrauch aufweisen,
der dem durchschnittlichen Verbrauch im konventionellen Mehrfamilienhaus nahe kommt.
1.3.11 Mehrkosten der Niedrigenergieausführung
Jahres-Heizwärmebedarf
(Rechenwert)
160
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
45%
Mehrfamilienhäuser, Essen,
Niedrigenergiestandard
1-26 Vergleich des jährlichen Heizwärmeverbrauchs
konventioneller Wohnungen und Wohnungen mit
Niedrigenergiestandard
Spannen des jährlichen Heizenergieverbrauchs, wie in
→ 1-25 gezeigt, sind in jeder Niedrigenergiehaus-Siedlung
mit einer größeren Anzahl gleicher Wohnhäuser bzw. Wohnungen zu beobachten. Offensichtlich erfordert Wohnen
Die große Anzahl und gestalterische Vielfalt bestehender
Niedrigenergiehäuser zeigt, daß solche Gebäude an keine
besondere Architektur oder Lage innerhalb eines Baugebietes gebunden sind. Zu beachten ist natürlich die bauliche Konstruktion, die einen erhöhten Wärmeschutz, eine
hinreichende Luft- und Winddichtheit und eine weitgehende Vermeidung von Wärmebrücken erfordert. Jeder
Bauherr eines Niedrigenergiehauses wird fragen, welche
Mehrkosten die Umsetzung eines Niedrigenergiekonzepts erfordert. Die Ermittlung der Mehrkosten ist dabei
auf den Wärmeschutzstandard zu beziehen, der dem
Mindeststandard nach der WärmeschutzV ’95 entspricht.
In → 1-27 sind Anhaltswerte für die Mehrkosten der Niedrigenergieausführung von Wohngebäuden genannt. Dem
Feld 1 liegen die Kosten für einen verstärkten Wärmeschutz
der wärmeübertragenden Bauteile und ein mechanisches
Abluftsystem zugrunde. Außerdem sind die Kosten einer
sorgfältigen Kontrolle der Luftdichtungshülle sowie weiterer
energetisch bedeutsamer Baudetails und eine Dichtheitsprüfung durch einen unabhängigen Fachmann enthalten.
Auch die planerischen Mehrkosten und die „Ökozulage“
nach dem Eigenheimzulagengesetz, die zu einer Entlastung
von 3 200 DM je Eigentumswohnung oder Einfamilienhaus
führt, werden berücksichtigt. Für ein Reihen-Mittelhaus mit
einem Verhältnis A/V von 0,55 m2/m3 sind demnach
Mehrkosten für die Niedrigenergieausführung von 59 bis
77 DM/m2 zu erwarten. Bei Baukosten von 2 400 DM/m2
entspricht dies einem Anteil von 2,5 bis 3,2 %.
1/22
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Kapitelinhalt
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Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Grundlagen energiesparenden Bauens
Die Mehrkosten nach → 1-27, Feld 2, können als Richtwerte verwendet werden, wenn Planer und ausführende Firmen eine umfassende Erfahrung mit Niedrigenergiehäusern besitzen. Derzeit bieten bereits Fachfirmen Niedrigenergiehäuser an, die dem erforderlichen Qualitäts- bzw. Ausführungsstandard entsprechen und durch kostengünstige Bautechniken Preise
von ca. 2 000 DM je m2 Wohnfläche erreichen.
Aus → 1-28 ist die Aufteilung der Mehrkosten für die Niedrigenergieausführung verschiedener Wohnhäuser zu ersehen. Auch hier werden zwei Ausführungen je Wohnhaus
unterschieden: Die Ausführung „A“ schließt eine verstärkte Bauüberwachung mit Dichtheitsmessung und ein
mechanisches Abluftsystem ein. Bei der Ausführung „B“
entfallen diese Maßnahmen. Wenn dem Reihenhaus Baukosten von 2 400 DM/m2 und dem Einfamlienhaus von
2 800 DM/m2 zugrunde gelegt werden, ergeben sich für
die Variante mit zusätzlicher Kontrolle der Bauausführung, Dichtheitsmessung und Abluftsystem gesamte
Mehrkosten von 3 bis 3,5 %. Ohne diese Maßnahmen be-
120
MFH Mehrfamilienhaus
REHM Reiheneinfamilienhaus (Mittelhaus)
REHE Reiheneinfamilienhaus (Endhaus)
100
FEH Freistehendes Einfamilienhaus
DM
m2
1
REHE
FEH
80
60
REH M
Dem Feld 2 von → 1-27 liegt der gleiche verstärkte
Wärmeschutz wie Feld 1 zugrunde. Auch die Kontrolle der
Luftdichtungshülle durch einen unabhängigen Fachmann,
die planerischen Mehrkosten und die „Ökozulage“ wurden
bei der Ermittlung der Mehrkosten für die Niedrigenergieausführung berücksichtigt. Dagegen fehlen die weitergehende Kontrolle der Bauausführung durch den unabhängigen Fachmann, die Dichtheitsprüfung und das
Abluftsystem. Für das erwähnte Reihenhaus mit einem
Verhältnis A/V von 0,55 m2/m3 betragen die gesamten
Mehrkosten 15 bis 34 DM je m2 Nutzfläche oder 0,6 bis
1,4 % der Baukosten.
tragen die Mehrkosten 1 bis 2 %. Aus diesen Kostenrelationen ist ablesbar, daß mit dem Übergang zu kostengünstigeren Bautechniken auch Niedrigenergiehäuser errichtet werden können, die dem Preisniveau konventioneller
Wohnhäuser entsprechen oder dieses Preisniveau unterschreiten.
40
MFH
Die verstärkte Überwachung energetisch bedeutsamer Maßnahmen bei der Bauausführung, wie sie
→ 1-27, Feld 1, zugrunde liegt, stellt eine wichtige
Voraussetzung zur qualifizierten Umsetzung einer
Niedrigenergiekonzeption dar. Das mechanische
Abluftsystem bietet darüber hinaus eine gewisse
Gewähr, daß eine Wohnung oder ein Einfamilienhaus
bedarfsangepaßt belüftet und ein erhöhter Lüftungswärmeverbrauch vermieden wird.
Mehrkosten der Niedrigenergiekonzeption
1
2
20
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0 m2 /m3 1,2
Umfassungsfläche A zu Bauwerksvolumen V
Feld 1: Bauliche Mehrkosten einschl. Abluftanlage; Kosten für Kontrolle
der Luftdichtungshülle u. ä. sowie Dichtheitsmessung durch
unabhängigen Fachmann; planerische Mehrkosten; abzüglich
“Ökozulage“ nach dem Eigenheimzulagengesetz
Feld 2: Bauliche Mehrkosten (keine Abluftanlage); Kosten für Kontrolle
der Luftdichtungshülle durch unabhängigen Fachmann; planerische Mehrkosten; abzüglich “Ökozulage“ nach dem Eigenheimzulagengesetz
1-27 Anhaltswerte für die Mehrkosten der Niedrigenergieausführung von Wohngebäuden gegenüber dem
Mindeststandard des Wärmeschutzes nach WärmeschutzV ’95
1/23
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Grundlagen energiesparenden Bauens
Freistehendes Einfamilienhaus
A/V=1,05 m2/m3 ; Nutzfläche 140,8m2
P
13DM/m2
Hauptmerkmale energiesparenden Bauens
Freistehendes Einfamilienhaus
A/V=0,75 m2/m3; Nutzfläche 182,2m2
BA Bauliche Mehrkosten für verstärkten
Wärmeschutz einschließlich Abluftanlage
B
Ö
2
23DM/m
SD
2
13DM/m
P
2
12DM/m
Ö
2
18DM/m
SD Kosten für sorgfältige Kontrolle der Luftdichtungshülle und weiterer baulicher
Details sowie Dichtigkeitsprüfung
SD
12DM/m2
P
9DM/m 2
S
8DM/m 2
S Kosten für Kontrolle der Luftdichtungshülle und weiterer baulicher Details
Ö
23DM/m2
M
BA
2
98DM/m
M
2
88DM/m
BA
82DM/m2
2
101DM/m
P 7 DM/m 2
S
B
63DM/m2
A
Ö
2
18DM/m
B
2
47DM/m
M
42DM/m2
A
Reiheneinfamilienhaus (Endhaus)
A/V=0,70 m2 /m3 ; Nutzfläche 135,5m2
P
2
12DM/m
6 DM/m 2
M
57DM/m2
B
Bauliche Mehrkosten für verstärkten
Wärmeschutz; keine Abluftanlage
P
Planerische Mehrkosten
Ö
"Ökozulage" nach dem Eigenheimzulagegesetz
M
Gesamte Mehrkosten für Niedrigenergieausführung
B
Reiheneinfamilienhaus (Mittelhaus)
A/V=0,55 m2/m3; Nutzfläche 135,5m2
Ö
24DM/m2
SD
13DM/m2
P
2
10DM/m
A: Ausführung mit Dichtigkeitsmessung und Abluftanlage
Ö
2
24DM/m
SD
2
13DM/m
M
85DM/m2
BA
84DM/m2
P
8DM/m 2
S
8DM/m2
Ö
2
24DM/m
B: Ausführung ohne Dichtigkeitsmessung und ohne Abluftanlage.
M
2
70DM/m
BA
71DM/m2
B
49DM/m
P
5DM/m2
S
8DM/m2
Ö
2
24DM/m
2
M
2
41DM/m
B
2
37DM/m
M
2
26DM/m
A
B
A
B
1-28 Aufteilung der Mehrkosten
für die Niedrigenergieausführung von Wohngebäuden
1/24
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Grundlagen energiesparenden Bauens
1.4 Heizwärmeverbrauch im Wohnhausbestand
1.4.1 Auswirkungen des Kopplungsprinzips
Der geringe Heizwärmeverbrauch von Niedrigenergiehäusern legt die Frage nahe, ob ähnlich niedrige Verbrauchswerte auch im Wohnhausbestand durch nachträgliche Wärmeschutzmaßnahmen erreichbar sind. Um diese
Frage beantworten zu können, wurde die Auswirkung nachträglich durchzuführender Wärmeschutzmaßnahmen im
Wohnhausbestand in energetischer und wirtschaftlicher
Hinsicht untersucht, [4] bis [6]. Die Untersuchungen ergaben, daß nachträgliche Wärmedämmaßnahmen aus wirtschaftlichen Gründen stets in Verbindung mit ohnehin erforderlichen Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden sollten. Wenn die Kosten für die Baustelleneinrichtung,
die Gerüstgestellung, die Abnahme der Verkleidung von
Wänden und Decken, den Neuverputz von Fassaden u. a.
den Instandhaltungskosten zugeschlagen werden, ergeben
sich für die nachträglichen Wärmedämmaßnahmen Mehrkosten gegenüber den ohnehin notwendigen Sanierungsaufwendungen in der Größenordnung von 20 bis 30 %.
Bauteil
Lebensdauer
Außenputz
20 bis 40 Jahre
Sichtbeton
27 bis 50 Jahre
Dacheindeckung
16 bis 50 Jahre
Flachdachbahnen
13 bis 20 Jahre
Fußboden
20 bis 30 Jahre
Innenputz
40 Jahre
Vorhangfassade
25 bis 30 Jahre
Dachrinnen, Fallrohre
20 bis 40 Jahre
Estrich
27 bis 80 Jahre
Fenster und Türen
20 bis 80 Jahre
Rolläden
20 Jahre
Isolierverglasungen
13 bis 27 Jahre
1-29 Erneuerungszyklen von Gebäudeteilen [5]
Heizwärmeverbrauch im Wohnhausbestand
Eine Besonderheit der Kopplung von Instandhaltungsund Wärmeschutzmaßnahmen ist jedoch zu beachten:
Da die Erneuerungszyklen der einzelnen Bauteile sehr
unterschiedliche Längen aufweisen, → 1-29, erstrecken
sich die durchzuführenden Wärmeschutzmaßnahmen
über einen längeren Zeitraum. Demnach ist eine weitergehende Senkung des Heizwärmeverbrauchs im erhaltenswerten Wohnhausbestand nur über eine Spanne von
mehreren Jahrzehnten zu erreichen.
1.4.2 Das wirtschaftliche Einsparpotential
Die erreichbare Senkung des Heizwärmeverbrauchs im
Wohnhausbestand ist von den Investitionen für Wärmeschutzmaßnahmen bei der ohnehin erforderlichen Instandsetzung oder Erneuerung von Gebäudebauteilen
abhängig. Bei niedrigem Energiepreisniveau sind nur geringe Investitionen für einen zusätzlichen Wärmeschutz
zu erwarten. Eine gegenteilige Entwicklung ist für ein hohes Energiepreisniveau anzunehmen.
In → 1-30 ist der erwartete Trend des Heizwärmeverbrauchs
für die nächsten Jahrzehnte nach [5] wiedergegeben. Im Prognosebereich liegt Graph 1 eine Niedrigpreisentwicklung zugrunde (heutiger Energiepreis 5,5 Pf/kWh, Preissteigerung
1,5 % je Jahr). Entsprechend gering sind Umfang und Auswirkung der unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten rechtfertigbaren Wärmeschutzmaßnahmen: Jedes einfach verglaste
Fenster wird isolierverglast, jedes zweite Dach, jede fünfte
Außenwand und jede zehnte Kellerdecke werden zum jeweiligen Instandsetzungszeitpunkt „etwas“ wärmegedämmt.
Die zu erwartende Verringerung des Heizwärmeverbrauchs
ist gering - sie beträgt nur rund 13 % in einem Zeitraum von
rund 50 Jahren.
Bei einer Hochpreisentwicklung (heutiger Energiepreis
5,5 Pf/kWh, Preissteigerung 6,5 % je Jahr) werden dagegen
Wärmeschutzmaßnahmen interessant, die sich dem Niedrigenergiestandard nähern: In → 1-30 setzt der Trend nach
Graph 2 voraus, daß der erste Instandhaltungs- oder Erneuerungszeitpunkt für ein Bauteil, der nach dem Ausgangsjahr
’97 auftritt, zu einer Wärmedämmung mit wirtschaftlich optimalem Wärmeschutz genutzt wird. Im erhaltenswerten
Wohnhausbestand wäre nach diesem Ansatz eine Senkung
des Heizwärmeverbrauchs um rund 53 % in etwa 50 Jahren
zu erwarten.
1/25
Gesamtinhalt
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Heizwärmeeinsparung im Wohnhausbestand
Grundlagen energiesparenden Bauens
In → 1-30 kennzeichnet der graue Bereich das wirtschaftliche
Energiesparpotential im Wohnhausbestand in den Grenzen
der vorausgesetzten Niedrig- bzw. Hochpreisentwicklung für
Energie. Bei den derzeit niedrigen Energiepreisen kann
bestenfalls Graph 1 den sich abzeichnenden Trend des
Heizwärmeverbrauchs für die nächsten Jahre beschreiben.
Ob das Energiesparpotential trotz niedriger Energiepreise weitergehend genutzt wird, dürfte in der Praxis
u. a. von den Anforderungen der erwarteten „Energieeinsparverordnung ’2000“, → 2.6, Änderungen der Baugesetzgebung, der Einführung von Energiekennwerten
in den „Energiebedarfsausweis“ eines Gebäudes, einer
sachkundigen, objektbezogenen Beratung der Wohnhausbesitzer und der finanziellen Förderung von
Wärmeschutzmaßnahmen mitbestimmt werden.
1.4.3 Optimale Dämmstoffdicken
Wirtschaftlichkeitsberechnungen zur Festlegung optimaler
Dämmstoffdicken liefern nur grobe Anhaltswerte, da fast alle Ausgangswerte der Berechnung wie Nutzungsdauer der
Wärmedämmaßnahme, jährlicher Energieverbrauch, Energiepreis, Zinssatz u. a. Schätzwerte für lange Zeitspannen
sind. Ermittelt wird bei solchen Berechnungen die „mittlere
jährliche Kosteneinsparung“ für verschiedene Dämmstoffdicken einer Wärmedämmaßnahme. Die „mittlere jährliche
Kosteneinsparung“ ist gleich der mittleren jährlichen Energiekosteneinsparung abzüglich der Summe aus jährlichen
Kapital- und Wartungskosten. Diejenige Wärmedämmdicke, die dem Maximalwert der „mittleren jährlichen
Kosteneinsparung“ zugeordnet ist, wird optimale Wärmedämmdicke genannt.
In der Studie [5] sind die Ergebnisse entsprechender
Berechnungen für den Wärmeschutz von Außenwänden,
Kellerdecken, Dächern u. a. aufgeführt. Für die Hochpreisentwicklung bei Heizenergie (heutiger Energiepreis
5,5 Pf/kWh, Preissteigerung 6,5 % je Jahr) ergeben sich
Werte der optimalen Dämmstoffdicken, wie sie in → 1-31 für
wichtige wärmeübertragende Bauteile von Wohngebäuden
aufgeführt sind.
Bemerkenswert ist an den Dämmstoffdicken nach → 1-31,
daß sie bei einer Niedrigpreisentwicklung der Heizenergie
(heutiger Energiepreis 5,5 Pf/kWh, Preissteigerung 1,5 % je
Heizwärmeverbrauch zur Wohnungsbeheizung
1
500
TWh
Jahr
1
400
Bereich der möglichen
Heizwärmeeinsparung
300
2
200
100
0
1990
2010
2030
Kalenderjahr
1) Vorausgesetzter Heizenergiepreis 5,5 Pf/kWh, Preissteigerung 1,5 %
je Jahr (Niedrigpreisentwicklung)
2) Vorausgesetzter Heizenergiepreis 5,5 Pf/kWh, Preissteigerung 6,5 %
je Jahr (Hochpreisentwicklung)
1-30 Trends der Entwicklung des Heizwärmeverbrauchs
im Wohnhausbestand [5]
Jahr) etwa 97 % der optimalen „mittleren jährlichen Kosteneinsparung“ entsprechen. Ein Beispiel für diese Kostenrelation ist für den nachträglichen Auftrag eines WärmedämmVerbundsystems auf eine Außenwand in → 1-32 aufgeführt:
Der Hochpreisentwicklung entspricht der obere Graph, der
eine optimale Wärmedämmdicke von 11,5 cm ausweist. In
→ 1-31 ist für diesen Fall der auf die Lieferdicke von Wärmedämmstoff abgestimmte Wert von 12 cm angegeben.
Bei der Niedrigpreisentwicklung wird für eine Wärmedämmdicke von 11,5 cm eine Kosteneinsparung erreicht, die etwa
97 % der optimalen „mittleren jährlichen Kosteneinsparung“
bei diesem Preisniveau entspricht, → 1-32, unterer Graph.
Ein gleiches gilt für die weiteren Wärmedämmaßnahmen
nach → 1-31. Demnach können die Dämmstoffdicken nach
→ 1-31 auch im Falle der Niedrigpreisentwicklung als wirtschaftlich tragbare Dämmdicken angesehen werden. Sie
bieten darüber hinaus eine gewisse Sicherheit gegen hohe
Heizkosten im Falle steigender Energiepreise.
1/26
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
2050
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Grundlagen energiesparenden Bauens
Heizwärmeeinsparung im Wohnhausbestand
Kosten in DM je m2 Bauteilfläche
Wärmedämmaßnahme
Einfamilienhaus
Nutzungsdauer 1)
Jahre
Dämmschichtdicke
cm
Vorhangfassade: EPS/MF Dämmplatten, Hinterlüftung,
Außenverkleidung
25
12
Wärmedämm-Verbundsystem (Thermohaut): Dämmplatten
auf Altverputz, gewebearmierter Neuverputz
25
12
99
Innendämmung: Dämmplatten, Dampfsperre, Deckschicht
25
6
76
Kerndämmung: Einblasen von Dämmstoff in Luftschicht
zweischaliger Außenwände
25
12
99
59
Kellerdecke: Unterseite mit Dämmplatten bekleben
25
6
0
Keller dämmen: Wände beheizter und Decken kalter Räume
mit Dämmplatten, Dampfsperre und Deckschicht versehen
25
6
Erdgeschoß-Fußboden erneuern: Dämmplatten,
schwimmender Estrich
25
Dämmstoff in Dachschrägen und Kehlbalken winddicht einbauen, Aufdoppelung, Dampfsperre (Neueindeckung)
Instandhaltung
Mehrkosten
Wärmeschutz
Mehrfamilienhaus
Instandhaltung
Mehrkosten
Wärmeschutz
188
43
59
114
45
29
83
39
28
0
30
18
27
18
29
5
50
8
50
11
25
20
163
54
179
54
Dämmung zwischen und unter Sparren, winddicht, Dampfsperre (bei Ausbau oder neuer Innenverkleidung)
25
20
47
28
41
33
Zusatzdämmung in Schrägen und Kehlbalken (Neueindekkung, Aufdoppelung)
25
12
150
28
163
17
Auf-Sparren-Dämmung mit Dampfsperre und Holzschalung
(neue Eindeckung)
25
14
150
77
163
77
25
20
0
57
0
60
Außenwand
Keller
Steildach
Obergeschoßdecke
Dachbodenfläche mit Dämmplatten belegen (begehbar)
k-Wert in
W/(m2K)
Fenster
neue Fenster mit Zweischeiben-Wärmeschutzverglasung
25
1,5
620
70
611
65
Ersatz vorhandener Isolierverglasung durch Wämeschutzverglasung
15
1,5
210
70
183
65
1)
Die Nutzungsdauer ist gleich dem Zeitraum, der in die Wirtschaftlichkeitsrechnung eingeführt wurde. Die tatsächliche Dauer der Nutzung bzw. die
Lebensdauer kann davon verschieden sein.
1-31 Maßnahmen für den optimalen Wärmeschutz von wärmeübertragenden Bauteilen (Auszug aus [5])
1/27
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Heizwärmeeinsparung im Wohnhausbestand
Grundlagen energiesparenden Bauens
ner Energiesparmaßnahmen sind dann die Investitionskosten, die Kosten der eingesparten Energie, die sonstigen
Kosten und letztlich die jährliche Kosteneinsparung zu ermitteln.
Hochpreisentwicklung
9
DM
m2Jahr
8
Mittlere jährliche Kosteneinsparung
7
6
optimale Dämmstoffdicke 11,5cm
5
5
97% der optimalen Kosteneinsparung
4
In [4] bis [6] wurden für den typologisierten Wohnhausbestand die Mehrkosten für Wärmeschutzmaßnahmen bei
Anwendung des Kopplungsprinzips ermittelt. Für einen
mittleren Energiepreis von 8 Pf/kWh (heutiger Energiepreis
5,5 Pf/kWh, Preissteigerung 3,5 % je Jahr) ergeben sich
nach [5] wirtschaftlich rechtfertigbare Mehrkosten von
Wirtschaftliche Investitionsmehrkosten
210Mrd.DM 100%
Niedrigpreisentwicklung
3
2
L 2%
1
F 16%
0
0
5
10
15
20
25 cm
Dämmstoffdicke
30
1-32 Vergleich der optimalen Dämmstoffdicke bei Hochpreisentwicklung mit den Dämmstoffdicken des
97%-Bereichs der Kosteneinsparung bei Niedrigpreisentwicklung
1.4.4 Mehrkosten für Wärmeschutzmaßnahmen
Aus → 1-31 ist auch ablesbar, welche Mehrkosten einzelne Wärmeschutzmaßnahmen bei der Kopplung an
Instandhaltungsmaßnahmen erfordern. Bei der Außenwand eines älteren Wohnhauses, die aus einer einschaligen Wand schwerer Bauart besteht, führt der Auftrag eines Wärmedämm-Verbundsystems zu Mehrkosten von
59 DM je m2 Bauteilfläche bzw. rund 60 % der Instandhaltungskosten. Bei auszuwechselnden Fenstern hat der
Einbau einer wärmetechnisch hochwertigen Wärmeschutzverglasung Mehrkosten von 70 DM/m 2 oder rund
11 % zur Folge.
Die Ermittlung durchschnittlicher Mehrkosten für den
Wohnhausbestand setzt eine Typologisierung der Gebäude
nach Alter, Größe und Region und eine genaue bautechnische Bestandsaufnahme voraus. Für „Pakete“ verschiede-
Wirtschaftliche Investitionsmehrkosten
150Mrd.DM 100%
K/E 15%
F 4%
K/E 11%
Dach
26%
L...Lüftungsanlage
F...Fenster
K/E...Kellerdecke/
Decke über Erdreich
Wand
47%
Wand
59%
Mittlerer Energiepreis
8Pf/kWh
Mittlerer Energiepreis
13Pf/kWh
1-33 Gesamte wirtschaftliche Investitionsmehrkosten für
Wärmeschutzmaßnahmen im Wohnhausbestand
und ihre Aufteilung auf einzelne Bauteile
1/28
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Dach
20%
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Bedeutung der Luftdichtheit
Grundlagen energiesparenden Bauens
150 Mrd. DM und eine Energieeinsparung von 46 %. Bei
einem mittleren Energiepreis von 13 Pf/kWh (heutiger Energiepreis 5,5 Pf/kWh, Preissteigerung 6,5 % je Jahr) betragen die entsprechenden Kosten 210 Mrd. DM und die Energieeinsparung 53 %. Beide Beträge sind auf den heutigen
Geldwert bezogen. Da diese Kosten im Laufe der Erneuerungszyklen der Bauteile anfallen, verteilen sie sich über
den langen Zeitraum von etwa 50 Jahren. Ihre Aufteilung auf
einzelne Bauteile ist aus → 1-33 zu ersehen. Für die Instandsetzung oder Erneuerung dieser Bauteile betragen die
Kosten etwa 740 Mrd. DM. Demnach erhöhen die Kosten
für die Wärmeschutzmaßnahmen die ohnehin anfallenden
Investitionskosten um die Größenordnung von 20 bis 30 %.
Wärmedämmstandard besonders wichtig, eine Erhöhung
des mittleren Außenluftaustausches über den notwendigen Mindestluftwechsel hinaus sicher zu vermeiden.
Der Austausch von Raumluft und Außenluft kommt sowohl durch geöffnete Fenster oder durch eine mechanische Lüftungsanlage als auch über Luftströme durch
Undichtigkeiten der Gebäudehülle (Leckagen, undichte
Fugen) zustande. Da die Leckageluftströme durch Wind
oder thermisch bedingte Druckunterschiede zwischen innen und außen (Kamineffekt) gespeist werden, ist ihr Beitrag zum Außenluftaustausch nicht planbar und kann deshalb keine Basis für eine bedarfsorientierte Lüftung sein.
100
1.5.1 Bedeutung der Luftdichtheit für energiesparende
Gebäude
Mit zunehmendem Wärmedämmstandard werden die
Transmissionswärmeverluste immer geringer. Dadurch
nimmt die Bedeutung der Lüftungswärmeverluste
stark zu, → 1-34.
Sowohl aus hygienischen Gründen als auch zum Abtransport
der im Gebäude entstehenden Feuchte (Kochen, Duschen,
Baden, Wäschewaschen etc.) ist ein Mindestaustausch von
Raumluft gegen Außenluft notwendig, → 16.1. Die WärmeschutzV ’95 geht von einem mittleren Luftwechsel von 0,8 je
Stunde aus, was einem 0,8fachen Austausch des Raumluftvolumens je Stunde entspricht. Praktische Erfahrungen mit
dem Einsatz mechanischer Abluftanlagen zeigen, daß in den
meisten Fällen eine Luftwechselrate von 0,4 bis 0,6 je Stunde
im zeitlichen Mittel für eine gute Raumluftqualität ausreicht,
→ 1.3.4. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei Anwesenheit
mehrerer Personen oder stärkerer Raumluftbelastung kurzzeitig ein höherer Luftwechsel erforderlich sein kann, was
aber durch einen niedrigeren Luftwechsel z. B. bei Abwesenheit der Bewohner wieder ausgeglichen wird.
Aufgrund der mit zunehmendem Wärmedämmstandard
insgesamt wesentlich niedrigeren Wärmeverluste wirken
sich Abweichungen von dem erforderlichen Mindestluftwechsel immer stärker auf den relativen Lüftungswärmeverlust aus → 1-35. Es ist deshalb in Gebäuden mit hohem
Lüftungswärmeverlust/Gesamtwärmeverlust in %
1.5 Luftdichtheit der Gebäudehülle
80
60
40
20
0
Bestand
WSVO'82
WSVO'95
NEH
Lüftungswärmeverlust
Gesamtwärmeverlust
1-34 Anteil der Lüftungswärmeverluste am Gesamtwärmeverlust eines Einfamilienhauses bei
fortschreitendem Wärmedämmstandard
(ohne Lüftungswärmerückgewinn)
1/29
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Bedeutung der Luftdichtheit
Grundlagen energiesparenden Bauens
Wasserdampftransport
durch
1,5
1,0
N
EH
Luftwechsel nach WSVO'95
hygienisch erforderlicher
Mindestluftwechsel*)
Lüftungswärmeverlust/Transmissionswärmeverlust
2,0
95
W
O'
SV
Außen
0 °C
80 % r.F.
2
8
VO’
WS
0,5
d
Bestan
0
0
0,5
0,8
1,0
1,5
Innen
20 °C
50 % r.F.
2,0
Gesamtluftwechsel pro Stunde
*) praktische Erfahrung beim Einsatz von Abluftanlagen
1-35 Verhältnis Lüftungswärmeverlust zu Transmissionswärmeverlust (Einfamilienhaus bei verschiedenen
Wärmedämmstandards, ohne Lüftungswärmerückgewinn)
1-36 Vergleich des Wasserdampftransports durch Leckageluftstrom und Diffusion am Beispiel einer Dachhaut (diffusionsäquivalente Luftschichtdicke 10 m,
Druckdifferenz 2 Pa [8])
Modelluntersuchungen für Niedrigenergiehäuser [8] zeigen, daß der Leckageluftstrom als Grundlage für die
Innenraumbelüftung auch gar nicht in Frage kommt, da
die Gebäudehülle sonst extrem undicht sein müßte, um in
windschwachen Zeiten mit geringem Temperaturunterschied zwischen innen und außen einen hinreichenden
Luftaustausch zu erreichen. In einem derart undichten
Gebäude wären bei anderen Witterungsbedingungen wesentlich zu hohe Luftwechsel und damit verbunden starke
Zugluft sowie eine Auskühlung die Folge. Diese Nachteile
könnten nur durch eine kostspielige mehrfache Überdimensionierung des Heizsystems vermieden werden.
Luftströme durch Leckagen vom warmen Innenraum nach
außen sind außerdem aufgrund neuerer Erkenntnisse ein
wesentlich häufigerer Grund für feuchtebedingte Bauschäden durch Tauwasserausfall in Bauteilen als die
Wasserdampfdiffusion. Schon durch relativ kleine Leckagen kann nämlich sehr viel mehr Feuchtigkeit transportiert werden als durch Diffusion. Dies wird an einem Beispiel deutlich: Durch eine wärmegedämmte, ca. 120 m2
große Dachfläche über einem ausgebauten Dachgeschoß
werden nach einer Modellrechnung an einem Wintertag
durch Diffusion 120 g Wasserdampf nach außen abgegeben, → 1-36. Entsteht in der ansonsten luftdichten Dach-
1/30
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Messung der Luftdichtheit
Grundlagen energiesparenden Bauens
fläche durch unzureichende Abdichtung lediglich ein 1 mm
breiter Spalt auf 1 m Länge, dann werden durch diese Lekkage im gleichen Zeitraum durch die Luftströmung 360 g
Wasserdampf transportiert, also etwa dreimal soviel wie
durch Diffusion über die gesamte Dachfläche.
Um eine bedarfsgerechte - d. h. an hygienischen Erfordernissen orientierte - Lüftung erreichen zu können, sind deshalb in Gebäuden mit hohem Wärmedämmstandard Leckagen in der Gebäudehülle sorgfältig zu vermeiden bzw. abzudichten. Der notwendige Luftwechsel kann dann z. B.
durch Stoßlüftung über die Fenster - die allerdings konsequent und regelmäßig durchgeführt werden muß und dem
Nutzer dadurch einigen Aufwand abfordert - oder mechanische Belüftung (Abluftventilatoren in Verbindung mit Aussenluftdurchlässen oder Zu- und Abluftanlage mit Wärmerückgewinnung), → 16.4, sichergestellt werden.
Eine möglichst luftdichte Gebäudehülle ist aber nicht
nur Grundlage für eine sinnvoll funktionierende Lüftung
und minimalen Heizenergiebedarf, sondern bietet auch
eine deutliche Erhöhung des Wohnkomforts. Zusammengefaßt sprechen die folgenden Argumente für die
Luftdichtheit der Gebäudehülle:
– Vermeidung von Bauschäden durch Tauwasserbildung,
– Vermeiden von Zugluft bei Wind,
– Verhinderung von „Kaltluftseen“ durch einströmende
Kaltluft in Fußbodennähe,
– Vermeiden unnötiger Lüftungswärmeverluste,
– Erhöhung des Schallschutzes gegen Außenlärm und
zwischen Wohnungen (Luftschallübertragung),
– Verbesserung der Luftqualität (luftdichte Abtrennung
des Kellers; keine Geruchsübertragung von Wohnung
zu Wohnung; weniger trockene Luft im Winter).
1.5.2 Definition und Meßverfahren für die
Luftdurchlässigkeit
menhang mit der dort weitverbreiteten Holzleichtbauweise seit Ende der siebziger Jahre intensiv mit dieser Thematik. Dort wurden ein praxistaugliches Meßverfahren für
die Luftdurchlässigkeit sowie Luftdichtheitsstandards
entwickelt, die nun seit einigen Jahren auch in Deutschland angewandt werden.
Zur Messung der Luftdurchlässigkeit nach dem heute
üblichen „Blower-Door-Meßverfahren“ wird im Gebäudeinneren mit Hilfe eines drehzahlgeregelten Ventilators,
der in einen Tür- oder Fensterrahmen eingebaut wird, eine
definierte Druckdifferenz zur Außenluft erzeugt, → 1-37.
Der vom Ventilator geförderte Volumenstrom ist dann genauso groß wie der Gesamtvolumenstrom durch alle Lekkagen und damit ein Maß für die Luftdurchlässigkeit bzw.
Luftdichtheit der Gebäudehülle.
Unterdruck 50 Pa
Gebäudedruckdifferenz
Luftdichte
Bespannung
Volumenstrom
Unterdruck
50 Pa
Ventilator mit
Drehzahlregelung
V-50
Meßblende
1.5.2.1 Meßverfahren
In der Baupraxis spielte in Deutschland das Problem der
luftdichten Ausführung der Gebäudehülle bis vor kurzem
nur eine untergeordnete Rolle. In Nordamerika und
Skandinavien beschäftigte man sich dagegen im Zusam-
1-37 Prinzip der Messung der Luftdurchlässigkeit mit dem
.
„Blower-Door-Meßverfahren“ (V-50 : Volumenstrom
der Luftdurchlässigkeit bei 50 Pa Unterdruck)
1/31
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
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1
Messung der Luftdichtheit
Grundlagen energiesparenden Bauens
1.5.2.2 Volumenbezogene Luftdurchlässigkeit
Als volumenbezogene Luftdurchlässigkeit wird die bei
50 Pa Druckdifferenz gemessene Luftwechselrate n50
definiert. Sie ergibt sich durch Division des bei 50 Pa Druckdifferenz ermittelten Volumenstroms der Luftdurchlässigkeit
.
V50 durch das Innenvolumen VL des Gebäudes bzw. des jeweiligen abgeschlossenen Gebäudeteils (z. B. Wohnung).
.
3
V 50
–1
[m ⁄ h]
- = [h ]
n 50 = ---------, ------------------3
VL
[m ]
In Anlehnung an ISO 9972 [10] sollen sowohl eine Messung
bei Unterdruck als auch eine Messung bei Überdruck durchgeführt werden. Der Volumenstrom der Luftdurchlässigkeit
.
V50 wird durch eine Mittelung der Ergebnisse für Unterdruck
.
.
V-50 und für Überdruck V+50 bestimmt, → 1-38:
.
.
V –50 + V –50
.
V 50 = ---------------------------2
50 Pa Druckdifferenz entsprechen dem Druckunterschied
durch einen Winddruck bei einer Windgeschwindigkeit
von 9 m/s (Windstärke 5 nach Beaufort-Skala: „Kleine
Bäume beginnen zu schwanken“). Durch die Wahl dieser
relativ hohen Druckdifferenz wird erreicht, daß die Messung durch übliche witterungsbedingte Druckunterschiede nicht gestört wird.
Außerdem können unter diesen Meßbedingungen die
Leckagen während der Messung leichter aufgespürt werden, weil die Volumenströme größer sind als unter normalen Witterungsbedingungen. Eine Ortung der Leckagen ist dann meist mit den Fingern (zugluftempfindlich!)
bzw. mit einem Luftgeschwindigkeitsmeßgerät (Thermoanemometer) oder durch den Einsatz von Rauchröhrchen möglich. Bei kaltem Wetter und beheiztem Gebäude
kann der Eintritt kalter Außenluft durch die Leckagen
auch mit Hilfe einer Thermografiekamera sichtbar gemacht werden, → 1.6.4.3.
1.5.2.3 Leckageluftwechsel während der Heizperiode
Aus der volumenbezogenen Luftdurchlässigkeit n50, die
ein international vergleichbares Maß für die Luftdichtheit
der Gebäudehülle darstellt, kann analog DIN pr EN 832
[11] näherungsweise der Luftwechsel nz berechnet wer-
den, der sich unter normalen Witterungsbedingungen im
Mittel über die Heizperiode durch die Leckagen ergibt:
nz = n50 ⋅ e
Der Windschutzkoeffizient e nimmt je nach der hinsichtlich des Windschutzes charakterisierten Lage des Gebäudes verschiedene Werte an:
{
e=
0,10 keine Abschirmung
0,07 mäßige Abschirmung
0,04 starke Abschirmung
Mit heute verfügbarer Bautechnik (→ 1.5.4) werden bei sehr
dichten Gebäuden für die volumenbezogene Luftdurchlässigkeit Werte von n50 unter 1 h-1 erreicht. Bei mitteldichten Gebäuden liegt n50 bei 3 bis 4 h-1. Undichte Gebäude weisen n50-Werte etwa zwischen 5 h-1 und 15 h-1 auf. Bei
einem undichten Gebäude in freier Lage (e = 0,10) ergibt
sich also ein mittlerer Leckageluftwechsel n50 von 0,5 bis
1,5 h-1, der mindestens so hoch ist wie der hygienisch notwendige Mindestluftwechsel von 0,4 bis 0,6 h-1, → 1.3.4. An
windreichen Tagen ist der Leckageluftwechsel wesentlich
höher als der Mittelwert, wodurch es zu unangenehmen
Zugerscheinungen kommen kann. Andererseits wird der
Leckageluftwechsel an windstillen Tagen weit unterhalb des
Mindestluftwechsels liegen und reicht dann für eine den
hygienischen Erfordernissen entsprechende Lüftung alleine
keineswegs aus.
1.5.2.4 Preise für die Messung der Luftdurchlässigkeit
Die Kosten für eine Luftdurchlässigkeitsmessung mit dem
Blower-Door-Verfahren hängen vom Umfang der Untersuchungen ab.
Bei einer Basismessung wird vom Meßteam zunächst
geprüft, ob das Gebäude für die Messung entsprechend
vorbereitet wurde (z. B. Fenster geschlossen, Luftdurchlässe der Lüftungsanlage abgeklebt, Siphon mit Wasser
gefüllt, Feuerstätten gelöscht). Sodann werden die Volumenströme der Luftdurchlässigkeit für Unter- und Überdruck gemessen und die volumenbezogene Luftdurchlässigkeit berechnet. Außerdem werden große Leckagen
in der Gebäudehülle geortet, die möglicherweise zu
Bauschäden durch Tauwasserausfall oder anderen Pro-
1/32
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Anforderungen an die Luftdichtheit
Grundlagen energiesparenden Bauens
Luftdurchlässigkeit der Gebäudehülle größer ist als geplant oder durch ein Förderprogramm vorgegeben wird.
300
V-50 =270 m3/h
Volumenstrom der Luftdurchlässigkeit V
m3/h
Anhaltswerte für die Meßkosten bei einem Einfamilienhaus:
– Basismessung: 1 000 bis 1 600 DM
(ca. 1 bis 2 Stunden Aufwand + Anreise)
– erweiterte Messung: 2 000 bis 5 000 DM
(ca. 2 bis 6 Stunden Aufwand + Anreise)
3
V+50=230 m /h
Unterdruckmessung
200
100
Überdruckmessung
0
0
10
20
30
40
Gebäudedruckdifferenz p
50
Pa
Wohnungsnutzfläche A N : 60 m 2
Innenvolumen
V L : 150 m 3
Volumenstrom der Luftdurchlässigkeit:
V + V+50 270 + 230 3
V50 = -50
=
m /h = 250 m3/h
2
2
Volumenbezogene Luftdurchlässigkeit:
V
250 m 3/h
= 1,7 h -1
n50 = 50 =
VL
150 m3
1-38 Beispiel für die Ermittlung der volumenbezogenen
Luftdurchlässigkeit aus Meßwerten für eine Wohnung in einem Mehrfamilienhaus
blemen führen könnten. Meßbedingungen und -ergebnisse werden in einem Protokoll schriftlich festgehalten,
→ 1-39 (siehe auch [9]).
Eine erweiterte Messung umfaßt über den Umfang der
Basismessung hinaus eine detaillierte Untersuchung der
Leckageverteilung und erfordert daher einen größeren
Aufwand. Sie ist vor allem dann zu empfehlen, wenn die
1.5.2.5 Dienstleisteradressen
In der Bundesrepublik können Adressen von Meßteams
bei folgenden Institutionen erfragt werden:
Energie-Verlag GmbH
Dipl.-Ing. K.-H. Giebeler
Postfach 10 21 40
Ingenieurbüro für
69011 Heidelberg
die Gebäudehülle
Tel. 0 62 21/90 13-0
Pfarrbornstraße 16
Fax 0 62 21/90 13-41
65719 Hofheim-Wallau
Tel. 0 61 22/24 99
Fax 0 61 22/63 25
Ingenieurgemeinschaft
ProTherm - EnergieBau+Energie+
beratung und bauphysiUmwelt GmbH
kalische Meßtechnik
Am Elmschenbruch
Bildweg 9
31832 Springe-Eldagsen 97877 Wertheim-Bettingen
Tel. 0 50 44/9 75 30
Tel. 0 93 42/2 34 69
Fax 0 50 44/9 75 66
Fax 0 93 42/2 34 70
1.5.3 Anforderungen an die Luftdichtheit
energiesparender Gebäude
1.5.3.1 Anforderungen der Wärmeschutzverordnung '95
Die Wärmeschutzverordnung ‘95 fordert in § 4 die Realisierung einer luftdichten Schicht über die gesamte
wärmeübertragende Umfassungsfläche, → 2. So ist
„eine luftundurchlässige Schicht über die gesamte Fläche
einzubauen, falls nicht auf andere Weise eine entsprechende Dichtheit sichergestellt werden kann“. Außerdem
dürfen die Schließfugen von Fenstern, Fenstertüren und
Außentüren bestimmte Fugendurchlaßkoeffizienten nicht
überschreiten, und sonstige Fugen in der Gebäudehülle
(z. B. Einbaufugen von Fenstern) müssen „dauerhaft luftundurchlässig abgedichtet“ werden. Grenzwerte für die
1/33
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Grundlagen energiesparenden Bauens
Anforderungen an die Luftdichtheit
Aufnahmeprotokoll zur Messung der Luftdurchlässigkeit des Gebäudes
Ehepaar Bröker
10000 Gladbeckum, Südstraße 11
Aufftraggeber
Projektadresse
Art des Gebäudes
Reihen-Endhaus
Geschoß, Wohnung
Herr Bröker, Nordstraße 14, 11000 Südernock
Ansprechpartner
Adresse
Tel.
11000/474747
Datum der Messung
24.11.97
Angaben zum Gebäude
Windexposition
Anzahl der Geschosse
Geschoß/Wohnung
X halbfrei
frei
2 Vollgeschosse 1)
–
geschützt
Anzahl der Räume
Anzahl der Benutzer
Belüftetes Volumen
–
4
369 m3 (einschl. Dachgeschoß)
Meßbedingungen
Windgeschwindigkeit
Innentemperatur
Außentemperatur
Luftdruck
gering
20 °C
10 °C
–
X
mäßig
stark
Meßgerät
Gebläse-Blenden:
X
Meßwerte bei Unterdruck
Gebläsedruckdifferenz
Pa
Volumenstrom
54
48
40
36
28
24
13
143
120
99
77
58
45
20
Ring A
Ring A + B
Ring A + B + C
Gebläsedruckdifferenz
Pa
Volumenstrom
m3/h
Gebäudedruckdifferenz
Pa
1.190
1.090
991
869
757
668
442
15
19
23
31
40
48
54
47
54
81
110
148
184
200
683
731
896
1.042
1.209
1.352
1.410
Bemerkungen (Gebäudezustand, Leckageorte u.a.)
1) Luftdichtung nach oben liegt im Dach des nicht
aus-
gebauten Dachgeschosses
Giebelwände im Spitzboden unverputzt (- -)
Unterkante Haustür (Schließdichtung fehlt) (- -)
Name und Anschrift des Auftragnehmers
Puller
ohne
Meßwerte bei Überdruck
Gebäudedruckdifferenz
Pa
Bearbeiter
–
Minneapolis Blower door
Meereshöhe
Tel.
Schließfuge Kellertür (- -)
Fenster-Wand-Anschluß aller Fenster (-)
(- -) große Leckage, Abdichtung dringend empfohlen;
(-) mittlere Leckage, Abdichtung empfohlen; (O) kleine Leckage
Trauf & Partner
10000 Gladbeckum, Nordstraße 10
1 00 00/74 74 74
Datum und Unterschrift
27.11.97 Trauf
1-39 Dokumentation von Luftdurchlässigkeitsmessungen I
1/34
Gesamtinhalt
m3/h
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
Puller
1
Grundlagen energiesparenden Bauens
Anforderungen an die Luftdichtheit
Ergebnisprotokoll zur Messung der Luftdurchlässigkeit des Gebäudes
Aufftraggeber
Ehepaar Bröker
10000 Gladbeckum, Südstraße 11
Projektadresse
Geschoß, Wohnung
Ansprechpartner
Herr Bröker, Nordstraße 14, 1100 Südernock
Adresse
Gebäudedaten und Meßwerte siehe Aufnahmeprotokoll vom 27.11.97
Tel.
Volumenstrom der
Luftdurchlässigkeit
bei Überdruck 1)
m3/h
0,593
V+ = 134,7
∆p
Pa0,593
•
•
•
V50 = 1247 m3/h
Volumenbezogene
Luftdurchlässigkeit
bei 50 Pa 2)
n50 = 3,4 1/ h
Äquivalente Leckagefläche bei 50 Pa 2)
A50 = 624 cm2
Volumenstrom der Luftdurchlässigkeit
m3/h
0,697
V– = 73,5
∆p
Pa0,697
1)
Datum der Messung
24.11.97
•
Volumenstrom der
Luftdurchlässigkeit
bei Unterdruck 1)
2)
11000/474747
1.600
Meßergebnisse
Volumenstrom der
Luftdurchlässigkeit
bei 50 Pa 2)
Reihen-Endhaus
Art des Gebäudes
V+50 = 1.370 m3/h
m3
h
O
O
1.200
O
X
X
•
V-50 = 1.123 m3/h
O
Überdruck
X
O
X
800
X
O
O
X
Unterdruck
X
400
0
Gebäudedruckdifferenz ∆p in Pa
Mittelwert für Unter- und Überdruck
bei der Gebäudedruckdifferenz 50 Pa
0
10
20
30
40
50
Pa
60
Gebäudedruckdifferenz ∆p
Hinweise zur Bewertung der volumenbezogenen Luftdurchlässigkeit n50
n50 ≤ 1,0 1/ h :
1,0 1/ h < n50 ≤ 3,0 1/ h :
X
3,0 1/ h < n50 ≤ 4,5 1/h :
4,5 1/ h < n50 :
Sehr hohe Dichtheit der Gebäudehülle: Das Gebäude bzw. die Wohnung hält die Vorgaben der Richtlinie DIN V 4108-7
(11.96) für den Einsatz mechanischer Abluftanlagen und Zuluft-Abluft-Anlagen mit Wärmerückgewinnung ein. Dieser Dichtheitsbereich ist bei Fensterlüftung auch für Niedrigenergiegebäude und Gebäude in windexponierter Lage anzustreben. Bei
Fensterlüftung ist auf eine hinreichende Raumbelüftung, z. B. durch Stoßlüftung, zu achten.
Hohe bis mittlere Dichtheit der Gebäudehülle: Das Gebäude bzw. die Wohnung hält die Vorgaben der Richtlinie
DIN V 4108-7 (11.96) für natürliche Belüftung, z. B. Fensterlüftung, ein. Beim Einsatz mechanischer Abluftanlagen oder ZuluftAbluft-Anlagen mit Wärmerückgewinnung darf nach dieser Richtlinie eine volumenbezogene Luftdurchlässigkeit n50 von
1,0 je Stunde nicht überschritten werden.
Mittlere bis mäßige Dichtheit der Gebäudehülle: Die im Aufnahmeprotokoll genannten größeren und mittleren Leckagen sollten abgedichtet werden. Nach der Richtlinie DIN V 4108-7 (11.96) ist bei natürlicher Belüftung, z. B. Fensterlüftung,
eine volumenbezogene Luftdurchlässigkeit n50 gleich oder kleiner 3,0 je Stunde und bei mechanischer Belüftung gleich oder
kleiner 1,0 je Stunde einzuhalten.
Unzureichende Dichtheit der Gebäudehülle: Eine umfassende Nachdichtung des Gebäudes ist dringend zu empfehlen.
1-39 Dokumentation von Luftdurchlässigkeitsmessungen II
1/35
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Luftdurchlässigkeit werden allerdings in der Wärmeschutzverordnung ‘95 nicht festgelegt, eine meßtechnische Überprüfung im Einzelfall entsprechend den allgemein anerkannten Regeln der Technik bleibt jedoch vorbehalten. Werden meßtechnische Untersuchungen der
Dichtheit des gesamten Gebäudes durchgeführt, so dürfen deren Ergebnisse dem Wärmebedarfsausweis als Anlage hinzugefügt werden, → 1-39.
1.5.3.2 Anforderungen der DIN V 4108-7
In der DIN V 4108-7 „Luftdichtheit von Bauteilen und Anschlüssen“ [12] werden genauere Forderungen formuliert.
Hiernach muß für die gemessene volumenbezogene Luftdurchlässigkeit bei 50 Pa Differenzdruck gelten
n50 ≤
{
1,0 h-1 bei Gebäuden mit
raumlufttechnischen Anlagen
3,0 h-1 bei Gebäuden mit natürlicher
Lüftung (Fensterlüftung)
Eine weitere Anforderung wird für den auf die NettoGrundfläche AN bezogenen Volumenstrom der Luftdurchlässigkeit bei 50 Pa Differenzdruck aufgestellt:
.
{
V 50
--------- ≤
AN
2,5 m3/(m2h) bei Gebäuden mit
raumlufttechnischen Anlagen
7,5 m3/(m2h) bei Gebäuden mit
natürlicher Lüftung
Bei einer lichten Raumhöhe von 2,5 m sind beide Bedingungen gleichwertig. Ist die Raumhöhe geringer, so ist die
Anforderung an n50 schärfer.
. Bei größeren Raumhöhen als
2,5 m ist die Bedingung für V50/AN schwerer zu erfüllen.
Aus der Anforderung an n50 ergibt sich, daß der Leckageluftwechsel während der Heizperiode nach → 1.5.2.3
näherungsweise begrenzt wird auf
nz ≤
Anforderungen an die Luftdichtheit
Grundlagen energiesparenden Bauens
{
0,04... 0,1 h-1 bei Gebäuden mit
mechanischer Lüftungsanlage
0,12... 0,3 h-1 bei Gebäuden mit
natürlicher Lüftung
Die Bandbreite der Werte resultiert hierbei aus der unterschiedlichen Windgeschütztheit der Gebäudelage.
Schon durch den angegebenen Grenzwert für Gebäude mit
natürlicher Lüftung wird sichergestellt, daß der Leckageluftwechsel im Mittel deutlich unterhalb des aus hygienischen
Gründen und zur Feuchteabfuhr nötigen Mindestluftwechsels von 0,4 bis 0,6 h-1 (bzw. 0,8 h-1 nach WärmeschutzV ’95) bleibt. Dadurch wird nur in Zeiten erhöhten
Leckageluftwechsels durch Wind und große Temperaturdifferenzen zwischen innen und außen der Mindestluftwechsel überschritten, so daß hierdurch im Mittel über die
Heizperiode keine großen unnötigen Lüftungswärmeverluste
entstehen. Allerdings ist andererseits eine strikte Einhaltung
des Mindestluftwechsels durch Fensterlüftung praktisch
nicht zu gewährleisten; hier gibt es große, von den Nutzungsgewohnheiten abhängige Unterschiede.
Bei Gebäuden mit mechanischer Lüftung wird die Einhaltung
des Mindestluftwechsels durch die Lüftungsanlage sichergestellt. Damit diese aber überhaupt richtig wirken kann, muß
der wesentliche Teil des Luftaustausches auch über die Anlage laufen. Deshalb muß hier der Leckageluftwechsel auf
noch geringere Werte begrenzt werden als bei Gebäuden mit
Fensterlüftung. Durch den äußerst geringen Leckageluftwechsel werden außerdem die unnötigen Lüftungswärmeverluste auf ein Minimum reduziert.
1.5.3.3 Empfehlungen für Niedrigenergiehäuser
Für Niedrigenergie-Wohngebäude wird generell empfohlen, den strengeren Wert n50 ≤ 1,0 h-1 einzuhalten.
Dadurch wird eine hohe Qualität der luftdichten Gebäudehülle erreicht, die auch für die Nachrüstung einer
mechanischen Lüftungsanlage ausreichend ist bzw. einen
Sicherheitsspielraum gegenüber einer im Laufe der Zeit
eventuell auftretenden geringfügigen Verschlechterung
der Gebäudedichtheit, z. B. infolge des Setzens von Bauteilen, ergibt. Es ist anzumerken, daß auch bei diesem
empfohlenen hohen Dichtheitsstandard größere Einzellecks, die zu feuchtebedingten Bauschäden führen könnten, nicht ausgeschlossen werden können. Solche Undichtigkeiten müssen in jedem Fall vermieden bzw. aufgespürt und abgedichtet werden.
1/36
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
Grundlagen energiesparenden Bauens
Die Niedrigenergiehaus-Förderprogramme verschiedener
Bundesländer stellen unterschiedliche Anforderungen an
die Luftdichtheit der Gebäudehülle, die sich aber im wesentlichen in dem hier umrissenen Rahmen bewegen.
werden. In Mehrfamilienhäusern muß jede einzelne Wohnung
ringsum durch eine Luftdichtschicht umgeben werden, um
Geruchs- und Schallübertragung von Wohnung zu Wohnung
zu vermeiden.
1.5.4 Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
1.5.4.2 Luftdichtschichten flächiger Bauteile
1.5.4.1 Vorbemerkung
Die Realisierung einer luftdichten Gebäudehülle erfordert keine neuartigen Materialien oder Bautechniken. Unumgänglich
ist aber eine sorgfältige Planung der das beheizte Gebäudeinnere umschließenden luftdichten Hülle (Luftdichtungshülle) mit allen notwendigen Bauteilanschlüssen. Besondere
Aufmerksamkeit muß außerdem auf eine qualitativ hochwertige Bauausführung auch hinsichtlich der Details sowie
eine wirksame Kontrolle und ggf. Nachbesserung gelegt
Viele der heute eingesetzten Materialien wie beispielsweise
die Putzschicht auf Mauerwerk (nicht jedoch unverputztes Mauerwerk!), Schichten aus Sperrholz, Span-, Hartfaser- oder Gipskartonplatten, Fenster und Türen sind in
der Fläche schon hinreichend luftdicht, → 1-40. Wichtig
sind hier die Abdichtung von Stößen zwischen den einzelnen Platten und die luftdichte Ausführung des Anschlusses z. B. an Fenstern und Türen sowie Durchdringungen (Durchführung von Installationsrohren usw.).
Material
Luftdurchlässigkeit in
m3/(m2h) bei 50 Pa
Schüttdämmstoff
Mineralwolle
Hartschaumplatte
Korkplatte, expandiert, trocken
Kokosfaser-/ Holzwolleleichtbauplatte
Holzweichfaserplatte
bituminierte Holzfaserdämmplatte
Pinienholz
Holz sonst
Hartfaserplatte
Sperrholz
Spanplatten, MDF
Gipskartonplatte
Baupappe
PE-Folie 0,1mm
Bitumenpappe
Unterspannbahn
Ziegel, KS-Stein
Porenbeton, Bimsbeton u. ä.
275 – 1135
13 – 150
0,0003 – 1,1
2,5
950 – 6600
2 – 3,5
1,1 –2,3
0,00006
bis 0,0003
0,001 – 0,003
0,004 – 0,02
0,05 – 0,22
0,002 – 0,03
0,01 – 3
0,0015
0,008 – 0,02
1
0,001 – 0,05
0,06 – 0,35
1)
Kalk-Putz
Kalk-Zement-Putz
Zement-Putz
0,02 – 0,6
0,002 – 0,05
0,001 – 0,002
Aufbau der
Luftdurchlässigkeit in
m3/(m2h) bei 50 Pa
Bauteilschicht
Faserdämmatten mit Alukaschierung,
am Rand geheftet
PS-Hartschaumplatten zwischen den
Sparren, nicht geklebt
PS-Hartschaumplatten,
Ränder verklebt
Zellulosefaser-Dämmstoff
(75 kg/m3), Schichtdicke 16 cm
Nut-Feder-Bretter
Holzpaneele aus MDF oder Spanplatten
Gipskartonplatten, unverfugt
Akustikdecke
PE-Folie, am Rand geheftet
Mauerwerk, unverputzt
verputztes Mauerwerk
10 – 25
> 40
12
4 – 7,5
ca. 15
8 – 17
50
90 – 190
4
sehr undicht
wie Putz
Für größere Flächen der Luftdichtschicht sind nur Materialien geeignet,
bei denen die flächenbezogene Luftdurchlässigkeit nicht höher als
0,1 m3/(m2h) ist.
1)
Obergrenze gilt für alte Putze, die heute nicht mehr verwendet
werden
1-40 Luftdurchlässigkeit von Materialien und Bauteilen
1/37
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
Grundlagen energiesparenden Bauens
verhindern, die ansonsten zu einer verminderten Wärmedämmwirkung der Schicht führen würde, → 1-41.
Durchströmung des
Dämmstoffs bei
mangelhafter
Winddichtung
Die Luftdichtschicht → 1-42, deren Lage für jedes Bauteil
exakt bis ins Detail geplant werden muß, sollte raumseitig
gesehen vor der Wärmedämmung liegen, um Tauwasserausfall in der Wärmedämmschicht zu vermeiden. Zu empfehlen ist dabei ein von innen nach außen diffusionsoffener werdender Konstruktionsaufbau des Bauteils, d. h.
jede weiter außen liegende Schicht läßt Wasserdampf
leichter passieren als die jeweils nach innen angrenzende.
Bei Leichtbauteilen kann die innen angeordnete übliche
Dampfbremsschicht (z. B. PE-Folie, armierte Baupappe)
auch als Luftdichtschicht ausgebildet werden. Dabei ist
im Gegensatz zur Dampfbremsfunktion, für die kleine
Leckagen tolerierbar sind, zur Erzielung der Luftdichtheit
kritische Anschlüsse
Luftströmung bei
mangelhafter
Luftdichtung
raumseitige Bekleidung
Installationsebene
Luftdichte Ebene
Luft- und Dampfsperre
Wärmedämmung
Winddichtung/Unterdach
Dacheindeckung
1-41 Wirkung von Luftdichtung und Winddichtung am
Beispiel eines Dachaufbaus
Die Luftdichtschicht darf nicht verwechselt werden mit
einer außen auf der Wärmedämmung angebrachten
Winddichtung (z. B. diffusionsoffene Unterspannbahn auf
der Wärmedämmung eines Daches unterhalb der Dachziegel). Diese hat die Aufgabe, bei leicht durchströmbaren
Dämmstoffen wie z. B. Mineralfasermatten eine Auskühlung des Dämmstoffes durch eindringende Außenluft zu
1-42 Luftdichtungshülle (Luftdichtschicht) und hierfür zu
planende und auszuführende Anschlüsse
1/38
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
Grundlagen energiesparenden Bauens
1
1
2
2
3
1 Diffusionsoffene
Unterspannbahn
2 PE-Dampfbremsfolie
3 Butylkautschuk-Klebeband
1-43 Erstellung einer Luftdichtschicht in der Fläche mit
Hilfe einer PE-Dampfbremsfolie am Beispiel eines
Schrägdaches mit Zwischensparrendämmung
1 Bituminierte
Holzweichfaserplatte
3
2 Dampfbremspappe
3 Baupappenkleber
1-44 Erstellung einer Luftdichtschicht in der Fläche mit
Hilfe einer armierten Dampfbremspappe am Beispiel
eines Schrägdaches mit Zwischensparrendämmung
eine sorgfältige Abdichtung aller Überlappungen, Stöße
und Anschlüsse nötig (Tackern von Folie reicht z. B. nicht
aus, → 1-40).
1
Die wichtigsten Möglichkeiten zur Erstellung einer Luftdichtschicht in der Fläche sind:
a) ein durchgehender Innenputz auf Mauerwerk (auch
an verdeckten Stellen!) beim Massivbau,
b) geeignete PE-Folie (0,2 bis 0,3 mm dick), deren Überlappungen mit Butylkautschukband auf fester Unter–
lage verklebt und mechanisch gesichert werden (z. B.
durch aufgeschraubte Latte) im Leichtbau, → 1-43,
bzw. statt dessen
c) geeignete armierte Baupappe mit Abdichtung der
Überlappungen durch Akrylatkleber auf festem Untergrund und mechanischer Sicherung, → 1-44, oder
d) geeignete Bauplatten, deren Stöße mit Baupappestreifen und Akrylatkleber abgedichtet werden, → 1-45.
2
3
4
1 Bituminierte
Holzweichfaserplatte
2 Baupappenkleber
3 Sperrholzplatte
4 Streifen Dampfbremspappe
1-45 Erstellung einer Luftdichtschicht in der Fläche mit
Hilfe von Sperrholzplatten und Baupappestreifen am
Beispiel einer Leichtbauaußenwand
1/39
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
Grundlagen energiesparenden Bauens
1
2
3
4
3
1 Aussenputz
2 Edelstahlprofil
3 Vorkomprimiertes
Dichtungsband
1.5.4.3 Anschlüsse zwischen Luftdichtschichten
verschiedener Bauteile
In der Praxis bereiten meist nicht die Luftdichtschichten der
einzelnen Bauteilflächen Probleme, sondern deren vielfältige linienförmige Anschlüsse an andere Bauteilflächen
oder an andere Bauelemente, also z. B. die Anschlüsse
Wand - Decke bzw. Fußboden, Wand - Fensterblendrahmen, Wand bzw. Fußboden - Außentür, Wand bzw. Treppe - Kellertür, Giebelwand bzw. Drempelwand - Dachfläche,
Dachfläche - Dachflächenfenster, Kehlbalkendecke - Dach-
5
6
4 Wärmedämmung
5 Glattstrich
6 Innenputz
1
2
3
1-46 Luftdichtunganschluß des Fensterblendrahmens an
eine massive Außenwand mit Hilfe eines vorkomprimierten Dichtungsbandes
4
5
1
2
4
6
2
3
4
5
1 Bituminierte
Holzweichfaserplatte
2 Vorkomprimiertes
Dichtungsband
3 Streifen Dampfbremspappe
4 Sperrholzplatte
5 Baupappenkleber
1-47 Luftdichtungsanschluß des Fensterblendrahmens
an eine Leichtbauaußenwand mit einem Streifen armierter Dampfbremspappe
1 Innenputz
2 Silikon-Dichtmasse
3 Zarge
4 Falzdichtung
5 Türblatt
6 Winkel
1-48 Luftdichtungsanschluß der Wohnungseingangstür an
Fußboden und massive Wand (hier: beheizter Treppenraum)
1/40
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
Grundlagen energiesparenden Bauens
1
2
1
3
4
5
6
5
1 Diffusionsoffene
Unterspannbahn
2 Butylkautschuk-Klebeband
3 Dampfbremsfolie
2
4 Folienkragen
5 Fugendichtband
6 Innenfutter
3
1-49 Luftdichtungsanschluß eines Dachflächenfensters
an ein Schrägdach mit Zwischensparrendämmung
durch ein dampfdichtes Innenfutter und eine Folienmanschette
luke usw., → 1-42. Einige Lösungsbeispiele für solche Anschlüsse werden in → 1-46 bis → 1-52 aufgezeigt.
Kritische Punkte bei der Ausführung einer luftdichten Gebäudehülle sind auch konstruktive Durchdringungen der
luftdichten Ebene, z. B. durch Holzbalken, Sparren,
Kamine, Installationsrohre, Entlüftungsrohre usw., → 1-42.
Besser als eine nachträgliche Abdichtung ist in jedem Fall
die Vermeidung der Durchdringung durch eine abgeänderte Konstruktion bereits in der Planungsphase. So lassen sich z. B. nur mit großem Aufwand abzudichtende
Auflager von Holzbalken auf massiven Außenwänden in
der Regel durch eine durchdringungsfreie Halterung mit
Balkenschuhen ersetzen. Weitere Beispiele für luftdichte
Anschlüsse von Durchdringungen sind in → 1-53 und
→ 1-54 dargestellt.
4
1 Diffusionsoffene
Unterspannbahn
2 Dampfbremsfolie
3 Putzträger
4 Innenputz
1-50 Luftdichtungsanschluß eines Schrägdaches mit
Zwischensparrendämmung an die Giebelwand
durch Einputzen des Folienrandes
1.5.5 Empfehlungen zur Planung und Realisierung einer
luftdichten Gebäudehülle
Bereits in der Planungsphase sollten Bauherr und Architekt durch Auswahl geeigneter Konstruktionen die Weichen für eine einfache Realisierbarkeit der anzustrebenden luftdichten Gebäudehülle stellen. So sollten z. B.
beim Dachstuhl Ausführungsvarianten verworfen werden,
die zwangsläufig eine Vielzahl von Durchdringungen der
Luftdichtschicht mit sich brächten und nur mit aufwendiger manueller Detailarbeit abzudichten wären. Die Luft1/41
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
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Benutzerhinweise
1
Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
Grundlagen energiesparenden Bauens
1
1
2
2
3
3
4
4
5
1 Diffusionsoffene
Unterspannbahn
2 Folie
3 Dampfbremsfolie
4 Butylkautschuk-Klebeband
1-51 Luftdichtungsanschluß zwischen Schrägdach mit
Zwischensparrendämmung und Mittelpfette durch
einen Folienstreifen, der vor Auflegen der Sparren
über die Pfette gelegt wird
1 Diffusionsoffene
Unterspannbahn
2 Dampfbremsfolie
3 Butylkautschuk-Klebeband
4 Ringanker
5 Innenputz bis zum
Rohfußboden durchgezogen
1-52 Luftdichtungsanschluß zwischen Schrägdach mit
Aufsparrendämmung und Ringanker im Traufbereich
dichtschicht ist vom Planer für jedes Bauteil hinsichtlich
Lage und Materialien genau festzulegen. Für alle erforderlichen Anschlüsse sind Lösungen auszuarbeiten und
wichtige Details in Zeichnungen zu dokumentieren.
In der Ausschreibung sollten für jedes Gewerk die zur Erstellung der Luftdichtschicht erforderlichen Arbeiten und
Materialien explizit im Leistungsverzeichnis aufgeführt
werden.
Bei der Bauausführung ist nicht nur eine sachkundige
Bauleitung notwendig, sondern auch die Handwerker
sollten in Bedeutung und Realisierung der luftdichten
Gebäudehülle eingewiesen werden. Die Arbeiten jedes
Gewerkes sind jeweils auch im Hinblick auf die Ausführung der luftdichten Anschlüsse zu kontrollieren und abzunehmen.
Wenn von seiten der an der Bauausführung Beteiligten
noch wenig Erfahrungen mit dem jeweiligen Gebäudetyp
vorliegen, sollte zur Qualitätskontrolle eine Messung
der Luftdurchlässigkeit mit dem Blower-Door-Verfahren
1/42
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
Stichworte
Benutzerhinweise
1
Ausführung der luftdichten Gebäudehülle
Grundlagen energiesparenden Bauens
1
1
2
3
4
2
3
5
4
6
3
1 Diffusionsoffene
Unterspannbahn
2 Dampfbremsfolie
3 Armiertes Klebeband
4 Formteil
Dunstrohreinfassung
1-53 Luftdichtungsanschluß zwischen Dunstrohr und
Schrägdach mit Zwischensparrendämmung mit
Hilfe eines Formteils „Dunstrohreinfassung“
von vornherein in den Bauablauf mit eingeplant werden.
Sie sollte im Beisein der Handwerker zu einem Zeitpunkt
stattfinden, an dem Fenster und Türen eingebaut und die
Luftdichtschicht schon fertiggestellt, aber noch zugänglich ist (also z. B. vor der raumseitigen Anbringung von
Holzvertäfelungen usw.). Dadurch sind Nachbesserungen
einfach möglich. Gegebenenfalls kann eine nochmalige
Messung vereinbart werden, um die Qualität der Nachbesserung zu überprüfen.
1 Diffusionsoffene
Unterspannbahn
2 Dampfbremsfolie
3 Armiertes Klebeband
4 Folienstreifen
5 Putzträger
6 Innenputz
1-54 Luftdichtungsanschluß zwischen Schornstein und
Schrägdach mit Zwischensparrendämmung durch
Einputzen eines Folienstreifens
Niedrigenergiehaus-Förderprogramme
verschiedener Bundesländer fordern verschiedentlich eine Luftdurchlässigkeitsmessung im Endzustand des Bauwerks zum Nachweis der Einhaltung der Luftdichtheitsgrenzwerte. Die vorstehend skizzierte Vorgehensweise - Luftdurchlässigkeitsmessungen während der
Bauphase - schließt unangenehme Überraschungen aus,
wie sie sich bei einer erstmaligen Messung im Endzustand des Bauwerks ergeben können.
1/43
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
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1
Beispiele einfacher Wärmebrücken
Grundlagen energiesparenden Bauens
1.6 Wärmebrücken
Außentemperatur -10°C
1.6.1 Einführung
-8°C
-4°C
0°C
4°C
8°C
12°C
16°C
Wärmebrücken sind örtlich begrenzte wärmetechnische
Schwachstellen in der wärmegedämmten Außenhülle eines Gebäudes. An solchen Stellen findet im Vergleich zu
den umgebenden, wärmebrückenfreien („ungestörten“)
Bauteilflächen ein erhöhter Wärmefluß vom Gebäudeinneren nach außen statt.
Andererseits bewirken Wärmebrücken in der Regel eine
örtlich begrenzte raumseitige Abkühlung der Bauteile. Oft
sinkt dadurch die Oberflächentemperatur so stark ab, daß
der Taupunkt des in der Raumluft enthaltenen Wasserdampfes unterschritten wird und Kondenswasser ausfällt.
Das kann zu Feuchteschäden und insbesondere gesundheitlich bedenklicher Schimmelpilzbildung führen und
muß schon aus diesem Grund vermieden werden.
Auch Undichtigkeiten der luftdichten Gebäudehülle, → 1.5,
können Wärmebrücken darstellen. Außerdem führen Leckagen, die in der Umgebung von Wärmebrücken auftreten, oft
zu einer Verschärfung der Probleme. Tritt durch eine solche
Leckage Luft in das Gebäude ein, erfolgt eine weitere Abkühlung im Bereich der Wärmebrücke. Wird die Leckage dagegen von innen nach außen durchströmt, so wird vermehrt
feuchte, warme Raumluft in den Bereich der Wärmebrücke
geleitet und führt dort zu verstärkter Kondenswasserbildung.
Die Problematik von Wärmebrücken soll im folgenden anhand von zwei Beispielen veranschaulicht werden.
1.6.2 Beispiele für einfache Wärmebrücken
1.6.2.1 Außenwandecke
Für eine Außenwandecke sind in → 1-55 die Wärmestromlinien und der Temperaturverlauf (nach Berechnungen in
Raumtemperatur 20°C
15,8°C
1,00 m
Dies führt einerseits zu einem größeren Transmissionswärmeverlust und damit zu einem höheren Heizenergieverbrauch. In ungünstigen Fällen kann bei Niedrigenergiegebäuden der Transmissionswärmeverlust durch
Wärmebrücken um bis zu 40 % steigen; damit ist auch ein
Anstieg des Jahres-Heizwärmebedarfs auf bis zu 140 %
des ohne Wärmebrückenwirkungen berechneten Wertes
verbunden.
Wärmestromlinie
} Wärmestrom
1W/m
18,3°C
-8 -4 0 4 8 12 16 °C
Außenwand
38cm
1-55 Wärmestromlinien und Temperaturverlauf in einer
Außenwandkante („Ecke“) nach [14]; Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks: λ = 0,18 W/(mK)
[14]) in der Außenwand dargestellt. Die Wärmestromlinien
geben Richtung und Größe des bei 20 ˚C Raumtemperatur und -10 ˚C Außentemperatur von innen nach außen
fließenden Wärmestroms an. Durch jede Teilfläche, die
durch zwei Wärmestromlinien und einen Wandabschnitt
von 1 Meter Höhe begrenzt wird, fließt dabei ein Wärmestrom von 1 Watt. Jeder Wärmestromlinie kann deshalb
ein Wärmestrom von 1 W pro Meter Mauerhöhe zugeordnet werden.
Im wärmebrückenfreien Wandbereich, d. h. in einiger Entfernung von der Außenecke, verlaufen die Wärmestromlinien senkrecht durch die Wand und haben untereinander
einen Abstand von 7,25 cm. Die Wärmestromdichte in
1/44
Gesamtinhalt
Kapitelinhalt
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1
Beispiele einfacher Wärmebrücken
Grundlagen energiesparenden Bauens
diesem Bereich beträgt also - bezogen auf 1 Meter
Mauerhöhe - 1 W/(0,0725 m ⋅ 1 m) = 13,8 W/m2. Abseits
der Wärmebrücke gelten andererseits auch die Voraussetzungen, die eine einfache Berechnung des Wärmestroms über den k-Wert erlauben. Deshalb ergibt sich der
Wert von 13,8 W/m2 für die Wärmestromdichte hier auch
aus der Multiplikation des k-Wertes der relativ gut
wärmedämmenden Wand von 0,46 W/(m2K) mit der Temperaturdifferenz von 30 K zwischen innen und außen.
Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks beträgt nur
λ = 0,18 W/(mK) – über den Stahlbeton mit λ = 2,1 W/(mK)
eine sehr gut wärmeleitende Verbindung von innen nach
außen. Hier ist die Wärmebrückenwirkung also vor allem
materialbedingt.
-10°C
-8 -4 0 4 8 12 16 °C
18,3°C
Im Bereich der Außenecke erhöht sich der Wärmestrom, weil
jedem Abschnitt der Innenwand ein weit größerer Abschnitt
der Außenwand gegenübersteht und somit zu einer größeren
Abkühlung beiträgt. Deshalb rücken hier die Wärmestromlinien auf der Innenwand dichter zusammen. Die Wärmebrükkenwirkung kommt hier also einzig und allein durch die Geometrie der Außenwandecke zustande, ohne daß beispielsweise eine Schwachstelle der Wärmedämmung vorläge.
Im Bereich der Wärmebrücke sinkt die Temperatur der
Oberfläche der Innenwand, die im wärmebrückenfreien
Wandbereich 18,3 ˚C beträgt, auf 15,8 ˚C ab. Das bedeutet, daß bei einem Anstieg der Raumluftfeuchte auf 77 %
hier Wasserdampf kondensieren würde. Da solch hohe
Luftfeuchtigkeiten im Winter allenfalls in Bädern, aber in
der Regel nicht in Wohnräumen auftreten, ist diese Gefahr
in einem Wohnraum allerdings äußerst gering.
Schimmelpilze können jedoch bereits wachsen, wenn die
relative Feuchte an der Wandoberfläche über längere Zeit
mehr als 75 % bis 80 % beträgt [15], im Extremfall sogar
schon ab 70 % [16]. Letzterer Wert würde an der betrachteten Außenwandecke schon bei 54 % Raumluftfeuchtigkeit erreicht, so daß hier unter ungünstigen Umständen
bereits Schimmel auftreten könnte.
1.6.2.2 Balkonplatte
Während die soeben untersuchte Außenwandecke ein
Beispiel für eine geometrisch bedingte Wärmebrücke darstellt, kommt die Wärmebrückenwirkung der in →1-56 gezeigten Balkonplatte auf andere Weise zustande. In dieser
Konstruktion geht die Stahlbetondecke im Gebäudeinneren in die außenliegende Balkonplatte über. Dadurch entsteht in der relativ gut wärmedämmenden Wand - die
20°C
{ Wärmestrom
1W/m
16cm
Balkonplatte
Außentemperatur
-10°C
14,0°C
-8 -4 0 4 8 12 16 °C
Raumtemperatur
20°C
Außenwand
38cm
1-56 Wärmestromlinien und Temperaturverlauf im Anschlußbereich einer durchgehenden Balkonplatte
(Stahlbeton) an die Außenwand nach [14]; Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks: λ = 0,18 W/(mK)
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Wärmebrückenarten
Grundlagen energiesparenden Bauens
Im Bereich der Wärmebrücke erkennt man den erhöhten
Wärmefluß sehr gut an den Wärmestromlinien, die hier
wesentlich dichter gedrängt verlaufen.
a) Geometrisch bedingt
(Beispiel Außenecke)
c) Umgebungsbedingt
(Beispiel Heizkörper vor
Außenwand)
b) Materialbedingt
(Beispiel einbindende Betondecke ohne Stirndämmung)
d) Massestrombedingt
(Beispiel Kaltwasserrohr in
Außenwand)
In der Oberkante des darunterliegenden Raumes findet
bei -10 ˚C Außentemperatur eine Abkühlung der Wandoberfläche auf 14,0 ˚C statt. Kondenswasser kann sich
hier bilden, wenn die Raumluftfeuchte mehr als 69 % beträgt, was in Wohnräumen aber sehr selten der Fall ist.
Schimmelpilzwachstum wäre unter ungünstigen Umständen jedoch bereits möglich, wenn die relative Feuchte der
Raumluft für längere Zeit über 48 % läge, was auch in
Wohnräumen relativ häufig vorkommt. Da in diesem Fall
durch die Abkühlung der Raumluft die relative Feuchtigkeit im Bereich der Wärmebrücke auf über 70 % ansteigen würde, besteht hier eine akute Schimmelpilzgefahr.
Das hier zur Veranschaulichung der Wärmebrückenproblematik gewählte Beispiel einer durchgehenden auskragenden Balkonplatte entspricht wegen der starken
Wärmebrückenwirkung nicht mehr dem heutigen Stand
der Bautechnik. Bei heute angewandten Konstruktionen
wird eine thermische Trennung zwischen Innen- und Außenseite realisiert, → 1.6.5.3, → 1-76.
1.6.3 Arten und Auswirkungen von Wärmebrücken
1.6.3.1 Wärmebrückenarten
Wärmebrücken lassen sich hinsichtlich ihrer physikalischen Ursache unterscheiden in (→ 1-57):
–
–
–
–
geometrisch bedingte Wärmebrücken,
materialbedingte (stofflich bedingte) Wärmebrücken,
umgebungsbedingte Wärmebrücken und
massestrombedingte Wärmebrücken.
Geometrisch bedingte Wärmebrücken treten immer
dort auf, wo aufgrund der Geometrie eines Bauteils oder
Anschlusses einer bestimmten Innenoberfläche eine grössere wärmeabgebende Außenoberfläche gegenübersteht. Die Außenwandecke (→ 1.6.2.1, → 1-55) ist ein
wichtiges Beispiel hierfür. Weitere Beispiele sind die
(meist acht) dreidimensionalen Außenecken eines Gebäudes, der Dachfirst, Dachgauben oder -erker, Dachtraufe,
Ortgang und die Bodenkanten im untersten beheizten Ge-
1-57 Arten von Wärmebrücken
schoß. Besonders gravierende geometrische Wärmebrücken ergeben sich dann, wenn Bauteile nach außen
ragende spitze Winkel bilden. Solche Fälle sollten deshalb möglichst vermieden werden. Außerdem sollte besonderer Wert auf eine möglichst kompakte Gebäudegestalt der wärmegedämmten Hülle gelegt werden, weil dadurch auch die geometrischen Wärmebrücken minimiert
werden. Ansonsten lassen sich rein geometrisch bedingte
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Wärmebrückenarten
Grundlagen energiesparenden Bauens
Wärmebrücken in vielen Fällen praktisch kaum umgehen.
Bei bestimmten Wärmedämmtechniken, z. B der außenliegenden Wanddämmung, werden geometrische Wärmebrücken allerdings weitgehend entschärft.
Material- bzw. stofflich bedingte Wärmebrücken werden
dadurch verursacht, daß an manchen Stellen der wärmedämmenden Außenhülle aus konstruktiven Gründen relativ
gut wärmeleitende Materialien zum Einsatz kommen oder die
Dicke der Wärmedämmung verringert wird. Die Stahlbetondecke, die die Außenwand durchdringt und in die Balkonplatte übergeht, → 1-56, ist ein Beispiel für diesen Wärmebrückentyp. Stoffliche Wärmebrücken entstehen häufig
bei Stabwerkskonstruktionen durch die tragenden Bauelemente wie z. B. Holzbalken, Dachsparren sowie Beton- oder
Stahlstützen. Fensterrahmen und deren Randanschlüsse,
Sockelanschlüsse, schlecht gedämmte Fensterstürze und
Rolladenkästen sind weitere Beispiele für stoffliche Wärmebrücken, die in diesen und vielen anderen Fällen oft in Verbindung mit geometrischen Wärmebrücken auftreten. Stoffliche
Wärmebrücken sollten schon in der Entwurfsphase berücksichtigt und durch die Wahl verbesserter Konstruktionen soweit wie möglich vermieden oder entschärft werden.
Umgebungsbedingte Wärmebrücken entstehen durch
Elemente sehr unterschiedlicher thermischer Eigenschaften, die in der Nähe von Außenbauteilen angeordnet sind
[13]. Das können beispielsweise vor der Wand angebrachte
Heizkörper sein, die zu einer Erhöhung der Innenoberflächentemperatur und dadurch zu einem größeren Wärmestrom durch die Wand führen. Aber auch abgehängte Dekken, Möbel und Gardinen, die Außenbauteile in gewisser
Weise „bedecken“, gehören in diese Kategorie. Besonders
problematisch erweist sich in diesen Fällen der mangelhafte
Luftaustausch an der bedeckten Wand- oder Deckenoberfläche mit der Raumluft. Dies hat ein Absinken der Temperatur an der Wandoberfläche mit der erhöhten Gefahr von
Kondenswasser- bzw. Schimmelbildung zur Folge. Da umgebungsbedingte Wärmebrücken nicht unmittelbar von der
Baukonstruktion bewirkt werden, rechnen manche Fachleute sie nicht zur Rubrik „Wärmebrücken“ [17]. Auf jeden Fall
erscheint es sinnvoll, ihre voraussehbaren Auswirkungen,
wenn möglich, auch schon bei der Planung eines Gebäudes
zu berücksichtigen.
Massestrombedingte Wärmebrücken treten dort auf,
wo eine erhöhte Wärmeabfuhr über ein strömendes Medium erfolgt, also z. B. eine in der Außenwand verlegte
Wasserleitung. Aber auch die Luftströmung in einem
Abwasserfallrohr mit Dachentlüftung sowie die Zufuhr
kalter Außenluft durch Leckagen in der luftdichten Gebäudehülle, die zu einer Auskühlung angrenzender Bauteile führen, lassen sich in diese Kategorie einordnen.
Massestrombedingte Abkühlungen durch Wasser- und
Abwasserrohre spielen jedoch in der Praxis keine große
Rolle, da schon aus Gründen des Frostschutzes die Verlegung dieser Leitungen in Außenwänden problematisch
wäre. Luftströmungen durch Leckagen führen dagegen zu
vielfältigen Problemen, → 1.5.1, und sind deshalb durch
sorgfältige Planung und Ausführung der luftdichten Gebäudehülle so weit wie möglich zu vermeiden, → 1.5.4.
In der Praxis sind vor allem materialbedingte Wärmebrücken wichtig. Sie treten häufig in Verbindung mit
geometrischen Wärmebrücken auf und sollten auf jeden Fall schon in der Planungsphase berücksichtigt und
durch den Einsatz optimierter Konstruktionen soweit wie
möglich entschärft werden. Da solche Wärmebrücken
nicht selten durch ungenügende Sorgfalt bei der Bauausführung (z. B. durch lückenhafte Anbringung von Wärmedämmplatten) zustande kommen, ist auch hierauf besonderes Augenmerk zu richten.
1.6.3.2 Auswirkungen von Wärmebrücken
Wärmebrücken führen sowohl zu erhöhten Transmissionswärmeverlusten als auch zu örtlich niedrigeren Innenoberflächentemperaturen. Beides hat unangenehme Konsequenzen:
Erhöhte Transmissionswärmeverluste:
– Höherer Jahres-Heizenergieverbrauch, damit entstehen auch größere Energiekosten (in extremen Fällen
um bis zu 40 % mehr!).
– Die Heizleistung könnte im Extremfall an kalten Tagen
nicht mehr ausreichen, da sie in der Praxis ohne die
Berücksichtigung von Wärmebrücken bemessen wird.
Örtlich niedrigere Innenoberflächentemperaturen:
– Verminderung der thermischen Behaglichkeit, wenn
größere Flächen von der Abkühlung betroffen sind. Die
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–
–
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Grundlagen energiesparenden Bauens
Bewohner verspüren dies als „Zug“, weil sich die Körperoberfläche durch erhöhten Strahlungswärmeentzug
abkühlt. Als Gegenmaßnahme wird meist die Raumtemperatur erhöht, wodurch der Heizenergiebedarf
wiederum deutlich ansteigt.
Wasserdampfkondensation aus der Raumluft im Bereich der Wärmebrücke. Wenn ein Bauteil längere Zeit
durchfeuchtet wird, verstärkt sich der Effekt oft, weil
sich dadurch die Wärmeleitfähigkeit des Materials erhöht und die Wärmebrückenwirkung noch größer wird.
Schimmelpilzbildung auf feuchten Oberflächen.
Schon bei einem länger andauernden (abkühlungsbedingten!) örtlichen Anstieg der Raumluftfeuchte auf
über 75 bis 80 % [15], im Extremfall sogar schon ab
70 % [16], kann die Oberfläche durch Kapillarkondensation soviel Feuchte aufnehmen, daß Schimmelpilzwachstum möglich wird. Dies ist also der Fall, bevor
die Luftfeuchte 100 % - also den Taupunkt - erreicht
und Kondenswasser ausfällt. Da manche Schimmelpilze gesundheitsschädlich sind, liegt in diesem Fall
ein bedenklicher Mangel an Wohnhygiene vor.
Bauschäden können bei längerer Durchfeuchtung von
Bauteilen auftreten.
Staubablagerungen und damit verbundene Verschmutzungen/Nachdunkelungen der Oberflächen im
Bereich von Wärmebrücken sind bereits dann zu beobachten, wenn noch kein Kondenswasser ausfällt.
Durch die größere relative Feuchte der Luft in der Nähe
der kühlen Wärmebrückenoberfläche schlägt sich vermehrt Staub aus der Luft nieder.
1.6.3.3 Berechnung von Wärmebrückenwirkungen
Zur quantitativen Beurteilung der Auswirkungen einer
speziellen Wärmebrücke ist zum einen die minimale
Oberflächentemperatur auf der Innenseite des Bauteils
wichtig und zum anderen der zusätzliche Transmissionswärmeverlust, den die Wärmebrücke gegenüber einer ungestörten Bauteilfläche verursacht.
Bei einer wärmebrückenfreien, ebenen Bauteilfläche ist der
Wärmefluß immer nur senkrecht zur Oberfläche gerichtet
und kann auf einfache Weise mit Hilfe des k-Wertes berechnet werden. Im Bereich von Wärmebrücken ist diese
Auswirkungen von Wärmebrücken
einfache eindimensionale, lineare Berechnungsmethode
nicht mehr anwendbar, weil der Wärmestrom hier nicht
mehr senkrecht zur Oberfläche, sondern in die verschiedensten Richtungen orientiert sein kann. Zur quantitativen
Bewertung von zwei- bzw. dreidimensionalen Wärmebrücken muß deshalb die zwei- bzw. dreidimensionale
Wärmeleitungs-Differentialgleichung gelöst werden. Hierzu
gibt es numerische Rechenprogramme, die nach der
Methode der finiten Elemente arbeiten.
Die Anwendung solcher Programme ist wegen des nötigen
hohen Einarbeitungsaufwandes bisher in der Regel Spezialisten vorbehalten geblieben. Zum praktischen Gebrauch
sind jedoch die Ergebnisse systematischer Berechnungen
für viele wichtige Wärmebrücken in Wärmebrückenkatalogen veröffentlicht worden (siehe z. B. [13], [14], [16], [18],
[19], [20], [21], [22]). Da von den Autoren verschiedene Berechnungsprogramme und Rahmenbedingungen (z. B. hinsichtlich des Wärmeübergangskoeffizienten αi zwischen
Raumluft und Bauteiloberfläche) verwendet werden, können gewisse Abweichungen in den Ergebnissen auftreten.
Berechnung der minimalen Oberflächentemperatur
In Wärmebrückenkatalogen wird die minimale Oberflächentemperatur ϑOi, min in unterschiedlicher Weise angegeben. Üblich ist z. B. der Bezug auf eine angenommene ungünstigste Außenlufttemperatur ϑLa von -10 ˚C oder -15 ˚C.
Der unterschiedliche Bezugswert ϑLa ist bei Vergleichen zu
berücksichtigen. Resultate für verschiedene Außenlufttemperaturen lassen sich jedoch ineinander umrechnen. Dies
ist möglich, weil für jede Wärmebrücke die relative Abkühlung - bezogen auf die Temperaturdifferenz zwischen
Raumlufttemperatur ϑLi und Außenlufttemperatur ϑLa - jeweils gleich bleibt, auch wenn ϑLi oder ϑLa verändert werden. Deshalb wird in [18], [19], [20] auch kein spezielles
ϑOi,min angegeben, sondern eine als Verhältniswert definierte, normierte minimale Oberflächentemperatur
ϑ Oi ,min – ϑ La
θ Oi ,min = ----------------------------------,
ϑ Li – ϑ La
aus der sich für jede Kombination von ϑLi und ϑLa die gesuchte minimale Oberflächentemperatur errechnen läßt:
ϑOi,min = ϑLa + θOi,min ⋅ (ϑLi – ϑLa)
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Auswirkungen von Wärmebrücken
Grundlagen energiesparenden Bauens
Im Beispiel eines Fensterlaibungsanschlusses an eine zweischalige Außenwand, → 1-58, tritt die minimale Oberflächentemperatur in der Laibungskante am Blendrahmen
auf. Wird in der Fensterlaibung keine Wärmedämmung zwischen innerer und äußerer Mauerschale angebracht, so stellt
diese Stelle eine massive Wärmebrücke mit einer normierten
minimalen Oberflächentemperatur θOi,min = 0,65 dar. Bei einer Außenlufttemperatur ϑLa = -10 ˚C ergibt sich die minimale
Oberflächentemperatur
ϑOi, min = -10 ˚C + 0,65 ⋅ [20 ˚C - (-10 ˚C)] = 9,5 ˚C
und damit eine akute Kondenswasser- und Schimmelpilzgefahr. Diese wird schon durch eine 1 cm starke Dämmstofflage deutlich verringert. Durch diese Maßnahme steigt
θOi,min auf 0,74 und die minimale Oberflächentemperatur auf
ϑOi, min = -10 ˚C + 0,74 ⋅ [20 ˚C - (-10 ˚C)] = 12,2 ˚C.
Zur Beurteilung der Gefahr von Kondenswasser- bzw.
Schimmelpilzbildung kann das Diagramm → 1-59 herangezogen werden. Es macht deutlich, bei welcher relativen
Raumluftfeuchte für eine bestimmte, wärmebrückenbedingte
Oberflächentemperatur ϑOi, min Kondenswasserausfall bzw.
Schimmelpilzbildung möglich werden → 1.6.3.2. Für das in
→ 1.6.2.2 betrachtete Beispiel der durchgehenden Balkonplatte mit einer minimalen Innenoberflächentemperatur von
14 ˚C liegt für 20 ˚C Raumlufttemperatur die Grenzfeuchte für
Kondenswasserbildung bei ca. 69 % und für Schimmelpilzbildung bei ca. 48 %. Die Grafik für 24 ˚C Raumlufttemperatur
in → 1-59 zeigt, daß die Probleme sich bei höheren
Raumtemperaturen verschärfen, weil wärmere Luft bei gleicher relativer Feuchte - absolut gesehen - mehr Wasserdampf enthält. Hier wären nur noch maximal ca. 54 % relative
Luftfeuchtigkeit zulässig, um Kondenswasser zu vermeiden,
und bereits ab ca. 38 % relativer Feuchte könnten Schimmelpilze wachsen.
11.5
Berechnung des Transmissionswärmeverlustes durch
Wärmebrücken
Die Wärmebrückenkataloge unterscheiden sich auch hinsichtlich der Art, in der die durch Wärmebrücken verursachten zusätzlichen Transmissionswärmeverluste angegeben werden. In [14] wird ein „Linienzuschlag“ kLin und in
[18], [19], [20] ein „Wärmebrückenverlustkoeffizient“ WBV
ermittelt. Beide Werte mit der Einheit W/(mK) haben dieselbe Bedeutung; sie bezeichnen
den zusätzlichen Trans.
missionswärmeverlust QT,WB in Watt, bezogen auf 1 m
Wärmebrückenlänge und 1 K Temperaturdifferenz zwischen
innen und außen. Damit gilt der Zusammenhang:
.
QT,WB = kLin ⋅ lWB ⋅ (ϑLi - ϑLa) = WBV ⋅ lWB ⋅ (ϑLi - ϑLa),
12.0
a
24.0
=0.96W/(mK)
0Oi,min
1.5
Dämmstoffdicke
a
Wärmebrückenverlustkoeffizient
WBV
normierte minimale
Oberflächentemperatur
0Oi,min
[cm]
[W/(mK)]
0
0,48
0,65
1
0,26
0,74
2
0,19
0,76
4
0,14
0,78
[-]
1-58 Anwendung von Wärmebrückenkatalogen am Beispiel
eines Fensterlaibungsanschlusses an zweischaliges
Mauerwerk [18], [19]
wobei lWB die Länge der Wärmebrücke ist. Der „zweidimensionale k-Wert-Zuschlag“ aus [16] bezeichnet den
Zuschlag eines gedachten Einmeterstreifens parallel zum
Wärmebrückenverlauf und hat die Einheit W/(m2K). Er ist
im Zahlenwert mit kLin bzw. WBV gleichzusetzen.
Im Beispiel → 1-58 ergibt sich ohne Wärmedämmung
im Laibungsanschluß von innerer und äußerer Mauerschale (a = 0 cm) der Wärmebrückenverlustkoeffizient
WBV = 0,48 W/(mK). Für die linke und rechte Fensterlaibung zusammen erhält man bei einer Höhe von je 1,50 m
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Auswirkungen von Wärmebrücken
Grundlagen energiesparenden Bauens
Raumlufttemperatur 20°C
100
Relative Raumluftfeuchte in %
90
80
Kondenswasserund Schimmelpilzbildung
70
60
ng
ildu
zb
lpil
50
me
him
Sc
40
30
Grenzbereich für
Schimmelpilzbildung
20
kein Kondenswasser und
keine Schimmelpilzbildung
10
0
0
5
10
15
Minimale Innenoberflächentemperatur in °C
20
Raumlufttemperatur 24°C
100
Relative Raumluftfeuchte in %
90
80
Kondenswasserund Schimmelpilzbildung
70
g
un
ild
b
z
l
lpi
me
im
h
Sc
60
50
40
30
Grenzbereich für
Schimmelpilzbildung
20
kein Kondenswasser und
keine Schimmelpilzbildung
10
0
0
5
10
15
Minimale Innenoberflächentemperatur in °C
20
1-59 Grenzen der relativen Raumluftfeuchte für Kondenswasser- bzw. Schimmelpilzbildung in Abhängigkeit der
minimalen Innenoberflächentemperaturen im Bereich
von Wärmebrücken
durch die Wärmebrücken bei -10 ˚C Außenlufttemperatur
einen zusätzlichen Transmissionswärmeverlust von
.
QT,WB = 0,48 W/(mK) ⋅ 3 m ⋅ [20 ˚C - (-10 ˚C)] = 43,2 W.
Da der Transmissionswärmeverlust von 1 m2 Wandfläche mit
einem k-Wert von 0,28 W/(m2K) bei -10 ˚C Außenlufttemperatur 8,4 W beträgt, entstehen durch die Wärmebrücke
„Fensterlaibung“ genauso große Wärmeverluste wie durch
5 m2 Wandfläche. Empfehlenswert ist hier die Anbringung
von mindestens 4 cm Dämmstoff zur Verringerung der
Wärmebrückenwirkung. Dadurch sinkt der WBV-Wert auf
0,14 W/(mK) und der Transmissionswärmeverlust auf 12,6 W,
was nur noch dem Verlust von 1,5 m2 Wandfläche entspricht.
Anmerkungen zur Anwendung von Wärmebrückenkatalogen
Wichtig für die Anwendung von Wärmebrückenkatalogen
ist der Hinweis, daß kLin bzw. WBV auf Gebäudeinnenmaße bezogen sind. Das bedeutet, daß zunächst der
Transmissionswärmeverlust aller Gebäudeaußenflächen
mit den Innenmaßen, also aus der Blickrichtung der
Innenräume (d. h. ohne Stirnflächen von Wänden,
Ge.
schoßdecken etc.) zu berechnen ist. Dann wird QT,WB mit
der Innenabmessung lWB der jeweiligen Wärmebrücke
berechnet und addiert, um so den gesamten Transmissionswärmeverlust zu erhalten.
In der Praxis wird jedoch in aller Regel die Berechnung
des Jahres-Heizwärmebedarfs mit den Außenmaßen der
Gebäudehülle durchgeführt, weil diese wesentlich einfacher zu ermitteln sind. Diese Berechnungsweise ist auch
in der Wärmeschutzverordnung ’95, → 2, und in DIN pr EN
832 [11] vorgesehen. Da eine Kalkulation mit Innenmaßen
deutlich aufwendiger wäre, bietet es sich in vielen Fällen
an, die Berechnung ganz mit Außenmaßen vorzunehmen
und zu diesem Zweck vorab kLin bzw. WBV auf Außenmaßbezug (WBVa) umzurechnen. Umrechnungsformeln
hierzu werden in [18], [19] angegeben.
Bei der Berechnung der Norm-Gebäudeheizlast (NormWärmebedarf) nach DIN 4701 werden dagegen die Rauminnenmaße verwendet. Soll hierbei der Einfluß von Wärmebrücken rechnerisch berücksichtigt werden, empfiehlt
sich in diesem Fall die Verwendung innenmaßbezogener
Wärmebrückenverlustkoeffizienten.
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Grundlagen energiesparenden Bauens
In den Wärmebrückenkatalogen [13] und [22] wird nicht der
spezifische zusätzliche Wärmeverlust, sondern der bezogene „Gesamtwärmestrom“ [13] mit der Einheit [W/(mK)] angegeben, der im berechneten Bereich der Wärmebrücke von innen nach außen fließt. Der „thermische Leitwert“ aus [22] hat
dieselbe Bedeutung. Bei Kenntnis der Ausdehnung des berechneten Wärmebrückenbereiches könnte mit Hilfe der
k-Werte der Bauteile derjenige Wärmestrom ermittelt und
subtrahiert werden, der sich ohne die Berücksichtigung der
jeweiligen Wärmebrücke ergäbe. Man erhielte dann Zuschlagswerte nach der Definition von kLin bzw. WBV und
könnte hiermit - wie oben beschrieben - den zusätzlichen
Transmissionswärmeverlust der Wärmebrücke berechnen.
Die Angaben in [13], [22] lassen sich jedoch auch ohne diese
Umrechnung nutzen, weil sowohl zur Auswahl der jeweils am
besten geeigneten Konstruktion als auch zur quantitativen
Bestimmung der Einsparmöglichkeiten der Vergleich der
„Gesamtwärmestrom“-Werte verschiedener möglicher Konstruktionsvarianten ausreicht.
1.6.4 Wärmebrücken bei Wohngebäuden
1.6.4.1 Wärmebrücken am Beispiel eines
Einfamilienhauses
Zur Veranschaulichung der quantitativen Auswirkung von
Wärmebrücken auf den Transmissionswärmeverlust sind in
→ 1-60 und → 1-61 Berechnungsergebnisse für das Beispiel
eines zweigeschossigen Einfamilienhauses dargestellt. Das
Wohnhaus mit ca. 138 m2 Wohnfläche und einem A/V-Verhältnis von 0,83 m2/m3 hat eine Grundfläche von 8 m ⋅ 12 m,
ist mit 24 cm starkem Mauerwerk der Wärmeleitfähigkeit
λ = 0,56 W/(mK) mit 6 cm Außendämmung aufgebaut und
mit 12 cm Dachdämmung, 6 cm Wärmedämmung zum unbeheizten Keller sowie Wärmeschutzverglasung versehen. Die
resultierenden k-Werte der Außenbauteile sind → 1-61 zu
entnehmen. Das Haus hat einen Jahres-Heizwärmebedarf
von 87,8 kWh/(m2a) und entspricht damit der Wärmeschutzverordnung ’95.
Um eine Einschätzung der in der Praxis möglichen Bandbreite der Wärmebrückenauswirkung zu ermöglichen, wurden zwei Extremfälle untersucht. Im ersten Extremfall wurde
Wärmebrücken bei Wohngebäuden
für jedes Wärmebrückendetail bewußt eine sehr schlechte
Lösung angenommen, wie sie in der Realität (hoffentlich!) nur
sehr selten anzutreffen sein wird. Stichworte hierfür sind:
fehlende Wärmedämmung der Mauerkrone am Ortgang und
beim Dachanschluß von Innenwänden, keine durchgehende
Wärmedämmung zwischen Außenwand und Dach im Traufbereich, auskragende Balkonplatte aus Stahlbeton mit heute
üblicher, aber nicht optimaler thermischer Trennung, Außenund Innenwände nicht thermisch von der Kellerdecke isoliert,
fehlender Anschluß der Wanddämmung an den Fensterrahmen, keine Wärmedämmung im Brüstungsbereich der Fenster sowie schlecht wärmegedämmte Rolladenkästen.
Wärmebrücke
Länge
Transmissionswärmeverlust QT,WB
IWB
sehr
schlechte
Lösung
optimierte
Lösung
[m]
[kWh/(m2a)]
[kWh/(m2a)]
Dachanschlüsse:
– Ortgang
– Traufe
– Innenwände
20
24
10
2,2
6,3
1,6
10,1
-0,6
0,4
0,5
0,3
Wandanschlüsse senkrecht:
– Außenwandkanten
– Innenwandanschlüsse
11
14
-0,85
-0,05
-0,90
-0,85
-0,05
-0,90
Decken-/Balkonanschlüsse:
– Balkonplatte
– Geschoßdecken
– Innenwände (zum Keller)
– Außenwände (zum Keller)
5
40
18
34
0,7
0,9
3,6
2,9
8,1
0,1
0,9
1,7
0,2
2,9
Fenster-/Türanschlüsse:
– Laibung
– Brüstung
– Rolladenkasten
– Sturz
42
13
18
1
6,0
0,8
9,0
0,4
16,2
1,4
-0,4
2,9
0,1
4,0
33,5
6,3
Summe
1-60 Transmissionswärmeverluste durch Wärmebrücken
am Beispiel eines Einfamilienhauses; Standard nach
Wärmeschutzverordnung ’95
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Wärmebrücken bei Wohngebäuden
Grundlagen energiesparenden Bauens
In diesem Grenzfall erreichen die Transmissionswärmeverluste der Wärmebrücken mit 33,5 kWh/(m2a) etwa
40 % des Wertes der wärmeübertragenden Gebäudebauteile nach der Wärmeschutzverordnung ’95 und führen zu
einer Erhöhung des Jahres-Heizwärmebedarfs um ebenfalls fast 40 %!
An diesem Beispiel wird deutlich, daß eine Verminderung der
Wärmebrückenwirkungen dringend erforderlich ist. Eine
optimierte Lösung der Wärmebrückendetails ergibt nur noch
einen zusätzlichen Wärmeverlust von 6,3 kWh/(m2a), der den
nach Wärmeschutzverordnung ’95 (ohne Wärmebrücken)
berechneten Jahres-Heizwärmebedarf um lediglich 7 % erhöht.
Besonders große Verbesserungen können im Dachbereich durch eine lückenlose Wärmedämmung des Ortgang-, Trauf- und Innenwandanschlusses, bei der Balkonplatte und dem Wandanschluß an die Kellerdecke
durch gute thermische Trennung (Balkon wird separat
Transmissionswärmeverluste eines Einfamilienhauses
in kWh/(m2a)
Bauteilflächen
optimierte
Lösung
N
sehr
schlechte
Lösung
Wärmebrücken
Dachanschlüsse
14,4
Dach
(kD =0,29W/(m2 K))
Wandanschlüsse
senkrecht
Außenwände 27,8
(kW =0,46W/(m2 K))
Kellerdecke
13,4
(kG =0,52W/(m2 K))
Fenster/Türen 28,8
(k F =1,7W/(m2K))
Summe
84,4
10,1
0,3
-0,9 -0,9
Decken-/Balkon8,1
anschlüsse
Fenster-/Tür16,2
anschlüsse
4,0
33,5
6,3
Summe
2,9
1-61 Auswirkung von Wärmebrücken auf den Transmissionswärmeverlust eines Einfamlienhauses; Standard
nach Wärmeschutzverordnung ’95
aufgeständert, Wände werden durch eine Steinschicht
mit geringer Wärmeleitfähigkeit (λ = 0,21 W/(mK)) von der
Kellerdecke isoliert) und bei den Fensteranschlüssen
durch konsequent durchgehende Wärmedämmung erreicht werden.
In der Tabelle → 1-60 fällt auf, daß manche Wärmebrükken nicht zu einem positiven, sondern zu einem negativen
zusätzlichen Transmissionswärmeverlust führen. In diesen Fällen ergibt die Berechnung der Transmissionswärmeverluste der Außenflächen allein (ohne Wärmebrücke !) schon eine Überschätzung der Verluste. An den
senkrechten Außenwandkanten läßt sich diese Situation
veranschaulichen. Der Blick auf die Innenseite der Außenwand → 1-55 zeigt eine in der Kante erhöhte Wärmestromdichte gegenüber der wärmebrückenfreien inneren
Wandoberfläche. Anders stellt sich die Situation jedoch
bei einer Betrachtung von außen dar. Durch die große Aussenfläche im Bereich der Kante ist die Wärmestromdichte
hier geringer als im wärmebrückenfreien Wandbereich.
Die Ermittlung der Transmissionswärmeverluste aus den
Außenflächen ohne Berücksichtigung der Wärmebrücke
ergibt deshalb hier einen etwas zu hohen Wert.
1.6.4.2 Häufige Problemstellen im Überblick
Bei der Suche nach Wärmebrücken sollten keinesfalls nur die
Schwachstellen im Übergang zwischen beheizten Innenräumen und Außenluft betrachtet werden. Diese Verbindungen
sind zwar wegen der im Bereich von Wärmebrücken besonders niedrigen Innenoberflächentemperaturen oft die Ursache von Bauschäden. Wesentliche Wärmeverluste treten jedoch auch an den Übergängen zwischen beheizten und temperierten Räumen (z. B. unbeheizte Kellerräume oder unbeheiztes Dachgeschoß bzw. Spitzboden/Kniestock usw.)
sowie an den Übergängen zum Erdreich auf. An diesen Stellen sind die Temperaturunterschiede zwar geringer als zwischen beheizten Räumen und Außenluft, allerdings gibt es
hier oft Wärmebrücken beträchtlicher Längenausdehnung
(z. B. Anschluß von Innenwänden an die Kellerdecke).
Problemstellen, an denen häufig Wärmebrücken auftreten
und die deshalb bei der Planung und Bauausführung besonderes Augenmerk verdienen, sind am Beispiel eines
Wohngebäudes in → 1-62 dargestellt.
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Wärmebrücken bei Wohngebäuden
Grundlagen energiesparenden Bauens
Die im Hinblick auf Wärmebrücken kritischen Punkte treten im allgemeinen dort auf, wo verschiedene Baumaterialien, Bauteile oder Bauweisen zusammentreffen oder
wo die wärmegedämmte Gebäudehülle aus konstruktiven
Gründen durchstoßen wird.
Unterschiedliche Materialien treffen beispielsweise bei
der Einbindung von Stahlbetongeschoßdecken in Außenwände oder beim seitlichen und unteren Auflager einer
massiven Kellertreppe sowie beim Anschluß von Pfeilern
und Stützen zusammen.
unbeheizt
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3
6
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17
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18
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unbe16 heizt
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15
8
20
Fenster / Türen
10 Laibung, Sturz, Brüstung
11 Rolladenkasten
Dach
1 Traufe
2 Ortgang
3 Spitzboden
4 Innenwand
5 Dachflächenfenster
6 Kamin
7 Attika
Wände senkrecht
8 Aussenecke
9 Innenwandanschluss
Decken- / Balkonanschlüsse etc.
12 Geschossdeckenauflager
13 Kellerdecke
14 Sohlplatte
15 Innenwand an Kellerdecke
bzw. Sohlplatte
16 Treppenauflager
17 Balkonplatte
18 Vordach
19 Erkerbodenplatte
20 Eingangspodest
1-62 Beispiele wichtiger Wärmebrücken bei einem Wohngebäude
Fensterlaibungen, -brüstungen und -stürze sowie Rolladenkästen sind Beispiele für Bauteile, die durch Anschlüsse mit
anderen Bauteilen verbunden sind.Übergänge zwischen verschiedenen Bauweisen treten etwa beim Anschluß des Daches an eine massive Außenwand auf. Die wärmegedämmte
Außenhülle wird oft zwangsläufig von verschiedenen Bauteilen wie Kaminen, Rohrdurchführungen oder Installationsschächten durchstoßen. In vielen anderen Fällen wie z. B.
Balkonplatten, Vordächern, Erkerbodenplatten oder Eingangspodesten kann die Durchdringung eventuell durch
Wahl einer anderen Konstruktionsart vermieden werden.
Eine sehr wichtige und häufig vorkommende Wärmebrücke
ist der Randbereich von Fenstern. Einerseits stellt der Glasrandverbund von Mehrscheibenverglasungen durch die
üblicherweise eingesetzten metallischen Abstandhalter eine
Wärmebrücke dar, zum anderen ist bei heute verfügbaren
Verglasungsqualitäten mit k = 0,4 bis 1,8 W/(m2K) meist der
Fensterrahmen mit k-Werten von günstigstenfalls etwa
1,6 W/(m2K) die thermische Schwachstelle des Fensters.
Wärmetechnisch wesentlich verbesserte Fensterrahmen
mit k-Werten von etwa 0,6 W/(m2K) befinden sich in der Entwicklung und werden von einigen Spezialfirmen bereits auf
dem Markt angeboten.
Trotz sorgfältiger Planung können gravierende Wärmebrücken auch durch unsachgemäße Bauausführung zustande kommen. Problempunkte sind hierbei vor allem die fehlerhafte Erstellung von Anschlüssen zwischen verschiedenen Bauteilen sowie zwischen unterschiedlichen Wärmedämmschichten und außerdem die nicht korrekte Anbringung von Wärmedämmaterialien. So sind beispielsweise
oft Lücken in der Wärmedämmung die Folge, wenn Dämmstoffe schlecht befestigt werden, bei nicht ausreichender
Verdichtung absacken oder aufgrund ungenauer Bearbeitung die Gefache von Ständerkonstruktionen nicht vollständig ausfüllen.
1.6.4.3 Ermittlung von Wärmebrücken durch Thermografie
Das Meßverfahren der Thermografie ist eine sehr gut geeignete Methode, um Wärmebrücken an bestehenden Gebäuden aufzuspüren. Sie wird häufig eingesetzt, um die Ursachen von Bauschäden oder sonstigen Problemen zu lokalisieren, die auf Wärmebrücken zurückzuführen sein können.
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Wärmebrücken bei Wohngebäuden
Grundlagen energiesparenden Bauens
Die Thermografieaufnahme macht Temperaturunterschiede sichtbar. Bei einer Außenansicht eines beheizten Gebäudes heben sich dabei die Flächen und Bauteilanschlüsse ab, die wärmer sind als die umgebenden Flächen. Eine größere Temperatur wird aber durch einen höheren Wärmestrom von innen nach außen bewirkt und ist
deshalb ein Hinweis auf eine schlechtere Wärmedämmwirkung bzw. eine Wärmebrücke an der betreffenden Stelle.
abgebildete, d. h. warme Außenflächen) deutlich die Heizkörpernischen unter den Fenstern, die Fensterstürze und
Geschoßdecken, die auskragende Balkonplatte sowie die
Randanschlüsse der Dachgaube und der Dachfirst ab.
Die Schwachstellen im Dachgeschoß sind zum Teil auf
Leckagen in der luftdichten Gebäudehülle zurückzuführen, durch die warme Raumluft nach außen strömt, → 1.5.
Das Meßverfahren beruht auf der Sichtbarmachung von
Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung). Heutzutage wird hierzu in der Regel eine elektronische Kamera eingesetzt. Der
darzustellende Temperaturbereich und die Auflösung sind
einstellbar und können an die jeweilige Situation angepaßt werden. Das Ergebnis ist bei Schwarzweißkameras
ein Bild, in dem die Temperaturunterschiede durch Grauwerte dargestellt werden. Bei Farbkameras erhält man ein
Falschfarbenbild, bei dem die unterschiedlichen Farben
verschiedenen Temperaturen entsprechen.
Bei der Durchführung der Thermografie muß die Außentemperatur deutlich niedriger liegen als die Raumtemperatur, damit ein hoher Wärmestrom von innen nach außen
zustande kommt und dadurch möglichst große Temperaturunterschiede auf der Außenoberfläche des Gebäudes
auftreten. Außerdem sollte das Gebäude mindestens seit
einigen Tagen vorher schon beheizt sein, damit insbesondere die Wände gleichmäßig erwärmt sind. Thermografieaufnahmen werden nachts durchgeführt, um die Verfälschung des Ergebnisses durch die Infrarotstrahlung des
Sonnenlichtes auszuschließen.
Ein Beispiel einer Schwarzweiß-Thermografieaufnahme
eines Altbaus ist in →1-63 zu sehen. Abgesehen von den
Fensterflächen zeichnen sich hier als Wärmebrücken (hell
In manchen Fällen kann es sinnvoll sein, eine thermografische Untersuchung mit einer Messung der Luftdurchlässigkeit der Gebäudehülle („Blower-Door-Messung“, → 1.5.2.1)
Dachfirst
Randanschlüsse
Dachgaube
Fensterstürze
Balkonplatte
Geschoßdecken
Heizkörpernischen
°C
1-63 Thermografieaufnahme eines Wohngebäudes (Altbau) mit deutlich erkennbaren Wärmebrücken (Quelle: J. Rath,
Fachhochschule Stuttgart)
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
zu verbinden. Durch die Thermografie können beispielsweise die Stellen an der Außenoberfläche sichtbar gemacht werden, an denen bei Überdruck warme Luft aus
dem Gebäude ausströmt. Umgekehrt kann eine bei Unterdruck angefertigte Thermografieaufnahme z. B. der Innenseite einer Dachhaut die Leckagen deutlich machen, durch
die in dieser Situation kalte Außenluft nach innen strömt.
Thermografische Untersuchungen werden meist von Bausachverständigen durchgeführt. Adressen von Anbietern,
die über die dazu nötige Ausrüstung verfügen, können
über die Industrie- und Handelskammern und die Architektenkammern erfragt werden.
Die Kosten für eine thermografische Untersuchung belaufen sich in der Regel auf etwa 1000 DM bis 2500 DM zuzüglich Kosten für die Anreise.
1.6.5 Vermeidung und Reduzierung von Wärmebrücken
1.6.5.1 Anforderungen aus Normen und Verordnungen
Wärmebrücken werden unter verschiedenen Aspekten in
DIN 4108-2, E DIN 4108-X, DIN EN ISO 10 211 sowie der
Wärmeschutzverordnung ’95 behandelt.
In DIN EN ISO 10 211 [23] werden die Berechnungsverfahren
zur Ermittlung von Wärmeströmen und Oberflächentemperaturen im Bereich von Wärmebrücken dargestellt, die
zur Erstellung von einschlägigen Rechenprogrammen benötigt werden. Diese Norm ist deshalb nur für die mit diesem
Themenkreis befaßten Spezialisten von Bedeutung.
DIN 4108-2 [24] enthält Anforderungen an den Mindestwärmeschutz von Bauteilen, die auch im Bereich von Wärmebrücken eingehalten werden müssen. Ecken, an denen
Außenbauteile mit gleichartigem Aufbau aneinanderstoßen,
gelten hierbei nicht als Wärmebrücken, wohingegen für Ekken von Außenbauteilen mit nicht gleichartigem Aufbau konstruktive Verbesserungen gefordert werden. Übliche Verbindungsmittel wie z. B. Nägel, Schrauben, Drahtanker und
Mörtelfugen von Mauerwerk brauchen beim Nachweis des
Mindestwärmeschutzes nicht berücksichtigt zu werden.
Die Anforderungen der DIN 4108-2 an den Mindestwärmeschutz geben maximale k-Werte für die „ungünstigste Stelle“ vor, die für verschiedene opake Außenbauteile
unterschiedlich sind und von 0,65 W/(m2K) für Decken, die
Aufenthaltsräume nach unten gegen Außenluft abgrenzen,
bis zu 1,56 W/(m2K) für kleinflächige Einzelbauteile (z. B.
Pfeiler) in Außenwänden reichen. Die genannten maximalen k-Werte liegen deutlich höher als die k-Werte, die sich
bei der Realisierung von Gebäuden, die der Wärmeschutzverordnung ’95 entsprechen, für die wärmebrückenfreien
Bauteilflächen in aller Regel ergeben werden. Deshalb
können die Anforderungen aus DIN 4108-2 in den meisten
Fällen leicht eingehalten werden, wenn im Bereich von
Wärmebrücken der Wärmedämmstandard der wärmebrückenfreien Bauteilflächen auch nur annähernd erreicht
wird. Es ist jedoch anzumerken, daß die Erfüllung der Anforderungen noch keinerlei Gewähr dafür bietet, daß keine
bauphysikalischen Probleme auftreten.
Nach der Wärmeschutzverordnung ’95, → 2, werden Wärmebrücken bei der Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs nicht berücksichtigt. Wärmebrücken werden nur an wenigen Stellen in der WSVO behandelt.
In § 3 Abs. 3 wird gefordert, daß der k-Wert von Außenwänden im Bereich von Heizkörpern nicht höher sein darf
als im wärmebrückenfreien Wandbereich. Werden Heizkörper vor außenliegenden Fensterflächen angeordnet,
so muß eine Abdeckung mit k ≤ 0,9 W/(m2K) an der Heizkörperrückseite angebracht werden.
In Anlage 1 zur Wärmeschutzverordnung ’95 werden für
Gebäude mit normalen Innentemperaturen weitere Vorgaben gemacht. Ziffer 1.6.1 fordert k ≤ 0,6 W/(m2K) im
Bereich von Rolladenkästen, Ziffer 3 schreibt bei Flächenheizungen einen maximalen k-Wert von 0,35 W/(m2K) für
die Bauteilschichten zwischen Heizfläche und Außenluft,
Erdreich oder unbeheizten Räumen vor, und in Ziffer 5
wird weiterhin gefordert, daß bei der Anordnung von
Heizkörpern vor außenliegenden Fensterflächen der
Fenster-k-Wert höchstens 1,5 W/(m2K) betragen darf.
Die E DIN 4108-X [15] gibt keine Anforderungen wieder,
sondern enthält Planungsempfehlungen mit zahlreichen
detaillierten Konstruktionszeichnungen optimierter Wärmebrückendetails.
1.6.5.2 Allgemeine Regeln zur Vermeidung von
Wärmebrücken
Zur möglichst weitgehenden Vermeidung von Wärmebrücken ist oft die Vorstellung hilfreich, daß das Gebäude
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
ringsum unterbrechungsfrei von der wärmegedämmten
Hülle umgeben sein sollte. Auf dem Plan muß also in jeder
beliebigen Schnittzeichnung mit einem Stift die gesamte
wärmeübertragende Außenhaut umfahren werden können, ohne auf Stellen mit reduzierter oder fehlender
Wärmedämmung zu stoßen.
In der Praxis lassen sich aus konstruktiven Gründen Wärmebrücken nie ganz vermeiden, da zum einen immer Kanten und Ecken mit geometrischer Wärmebrückenwirkung
auftreten und zum anderen beispielsweise oft statisch notwendige Verbindungen realisiert werden müssen, bei denen tragende Teile aus gut wärmeleitenden Materialien die
wärmegedämmte Hülle durchstoßen. Die letztgenannte Art
von Wärmebrücken erlangt mit zunehmendem Wärmedämmstandard von Gebäuden eine immer größere Bedeutung im Hinblick auf erhöhte Transmissionswärmeverluste.
Die Auswirkung geometrischer Wärmebrücken nimmt dagegen bei einer Erhöhung des Dämmstandards ab.
1.6.5.3 Beispiele zur Verringerung der Wirkung häufig
auftretender Wärmebrücken
Die in den Bildern → 1-64 bis → 1-76 dargestellten Beispiele
zeigen wärmetechnisch optimierte Lösungen für häufig auftretende problematische Anschlußstellen an Wohngebäuden.
Bauphysikalisch notwendige Dichtschichten (Feuchte-, Luftund Winddichtung) werden soweit möglich in den Zeichnungen skizziert. Um der Vielfalt der heute gängigen Bauarten
Rechnung zu tragen, wurden bei der Auswahl der Beispiele
unterschiedliche Außenwandkonstruktionen berücksichtigt
(monolithisch, einschalig massiv mit Wärmedämm-Verbund1
2
3
Ziel eines wärmebrückenoptimierten Bauens ist deshalb
neben der Entschärfung geometrischer Wärmebrücken
die weitestgehende Vermeidung „durchstoßender“ Wärmebrücken. Hierauf richten sich auch die folgenden
allgemeinen Empfehlungen zur Reduzierung von Wärmebrücken [25]:
– Geometrieregel:
Kanten mit möglichst stumpfem Winkel wählen.
– Vermeidungsregel:
Die wärmegedämmte Hülle nicht durchbrechen.
– Durchstoßungsregel:
Wenn eine Unterbrechung der Dämmschicht unvermeidbar ist, so sollte der Querschnitt der Durchstoßung
möglichst klein gewählt werden und an dieser Stelle eine möglichst hohe Dämmwirkung angestrebt werden.
Das kann beispielsweise durch Einsatz statisch ausreichend tragfähigen Materials mit geringer Wärmeleitfähigkeit oder von Sonderbauteilen erreicht werden, die
statisch verbinden, aber thermisch trennen.
– Anschlußregel:
Dämmlagen müssen an Bauteilanschlüssen lückenlos
und in der vollen Querschnittsfläche ineinander überführt werden.
4
5
1 Winddichtung (Unterspannbahn)
2 Zwischensparrendämmung
3 Untersparrendämmung
4 Luftdichtung (Dampfsperre)
5 Außenwanddämmung
(Kerndämmung)
1-64 Dachanschluß im Traufbereich bei einem Pfettendach mit Zwischen- und Untersparrendämmung an
eine zweischalige Außenwand mit Kerndämmung
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
system, zweischalig massiv mit Kerndämmung, Holzbauart).
Für umfassende Übersichten über wärmebrückenoptimierte
Anschlußdetails sei insbesondere auf die Literaturstellen [13],
[14], [15], [18], [26], [27], [28] verwiesen.
Beim Dachanschluß im Traufbereich, → 1-64, ist ein möglichst vollflächiger Anschluß der Wärmedämmschichten von
Dach und Außenwand wichtig. Bei monolithischen Außenwänden und Dachkonstruktionen mit Ringanker sollte eine
außenseitige Dämmung des Ringankers vorgesehen und an
die Dachdämmung angeschlossen werden. Bei nicht ausgebauten Dachgeschossen ist der Anschluß der Außenwanddämmung an die auf der Geschoßdecke aufliegende Dämmschicht herzustellen.
Der Dachanschluß der Giebelwand → 1-65 sollte bei
Massivbauweise so ausgeführt werden, daß eine Dämmschicht auf der Mauerkrone der Giebelwand angebracht
und an die Dämmung der Außenwand und des Daches
angeschlossen wird. Beim Rohbau muß darauf geachtet
werden, daß die Giebelwand nicht bis zur Höhe der Dacheindeckung hochgezogen wird, damit noch genügend
Raum für die Wärmedämmung bleibt. Statt der Dämmschicht wird auf der Mauerkrone manchmal auch eine
Steinschicht aus Material geringer Wärmeleitfähigkeit
(z. B. λ = 0,12 W/(mK)) als oberste Lage aufgebracht. Die
Wärmebrückenwirkung kann hierdurch aber nur abgemindert und nicht vermieden werden. Bei Wänden in
Holzleichtbauweise wird die Dämmschicht des Holzbauteils mit der Dachdämmung verbunden.
Für den Dachanschluß von Innenwänden, → 1-66, ergibt
sich eine ähnliche Problematik wie für den Anschluß der
Giebelwand. Die Innenwand sollte unterhalb der Ebene
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3
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1 Winddichtung (Unterspannbahn)
2 Ortgangdämmung
3 Zwischensparrendämmung
4 Luftdichtung (PE-Folie)
5 Aussenwanddämmung
1-65 Anschluß eines Daches mit Zwischensparrendämmung
an eine Giebelwand mit Wärmedämm-Verbundsystem
1 Winddichtung (diffusionsoffen) 3 Dämmung der Mauerkrone
2 Vollsparrendämmung
4 Luftdichtung (Dampfbremspappe)
1-66 Anschluß eines Daches mit Zwischensparrendämmung
an eine massive Innenwand
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
der Dachdämmung enden, damit die Wärmedämmung
des Daches in unverminderter Dicke über die Innenwand
hinweggeführt werden kann.
Bei der Zwischensparrendämmung wirken nicht nur die
Anschlüsse, sondern in gewissem Umfang auch die
Dachsparren als Wärmebrücken. Eine Verbesserung ist
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1 Attikadämmung
2 Aussenwanddämmung
3 Dachdämmung
1-67 Anschluß eines Flachdaches mit Attikagesims an eine
Außenwand mit Wärmedämm-Verbundsystem
z. B. durch eine Kombination von Zwischen- und Untersparrendämmung möglich, weil die Sparren dabei raumseitig durch eine Dämmschichtlage abgedeckt werden. Eine
andere Möglichkeit besteht in der Verwendung neuartiger
Sparrenkonstruktionen, deren Wärmebrückenwirkung durch
ihre Geometrie stark verringert ist. Es handelt sich dabei um
sehr verwindungssteife, verleimte Doppel-T-Träger-Profile,
deren Furnierschichtholzgurte durch einen schmalen Steg
aus einer speziellen Spanplatte hoher Festigkeit miteinander
verbunden sind, → 1-66.
Der wärmebrückenoptimierte Anschluß eines Flachdaches mit Attikagesims, → 1-67, erfordert die lückenlose Umhüllung der Attika mit Dämmaterial ausreichender
Dicke. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Attikagesims thermisch von der Stahlbetonplatte des Flachdaches zu trennen. Dies kann dadurch erfolgen, daß die
erste Steinreihe der gemauerten Attika aus Material geringer Wärmeleitfähigkeit (z. B. λ = 0,12 W/(mK)) ausgeführt
wird. Diese Steinreihe stellt dann die Verbindung zwischen Dach- und Außenwanddämmung her. Üblicherweise wird bei Flachdächern das Auflager auf der Außenwand als Gleitlager ausgebildet, das temperaturbedingte
Längenänderungen der Stahlbetonplatte ausgleichen
kann. Bei guter Wärmedämmung kann auf dieses Gleitlager oft verzichtet werden.
Beim Anschluß einer Innenwand an eine innengedämmte Außenwand, → 1-68, entsteht zwangsläufig
eine als Wärmebrücke wirksame Unterbrechung der Dämmung. Durch eine zusätzliche Dämmschicht im Anschlußbereich der Innenwand wird die Wärmebrückenwirkung
stark reduziert. In der Regel ist es hierzu ausreichend, die
Innenwand auf einer Breite von ca. 50 cm zu dämmen. Zur
allmählichen Angleichung an den ungedämmten Innenwandbereich empfiehlt sich die Verwendung keilförmigen
Dämmaterials. Auf die gleiche Weise kann das Wärmebrückenproblem beim Anschluß einer Geschoßdecke an
eine Außenwand mit Innendämmung gelöst werden.
Innendämmungen werden meist bei der wärmetechnischen Sanierung von Altbauten eingesetzt, bei denen die
Außenfassade z. B. aus Gründen des Denkmalschutzes
nicht verändert werden darf. Ansonsten sollte, wenn mög-
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
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lich, einer Außendämmung der Vorzug gegeben werden,
da Innendämmungen bei nicht exakter Ausführung leichter zu bauphysikalischen Problemen führen. Entsteht
beispielsweise bei der Anbringung des Dämmstoffes eine
kleine Lücke, so schlägt sich hier sehr leicht Kondenswasser nieder, da die hinter der Dämmung liegende Aussenwand kalt ist.
Der Geschoßdeckenanschluß an eine monolithische Aussenwand → 1-69 muß mit einer wärmedämmenden Schicht
versehen werden, da sonst durch die gut wärmeleitende
Stahlbetondecke und die verringerte Außenwanddicke eine
Wärmebrücke entsteht. Dazu wird z. B. ein Dämmstreifen in
die Schalung der Decke eingelegt. Wird außen noch Platz für
eine Vormauerung gelassen, kann die Fassade durchgehend
aus demselben Steinmaterial bestehen, was für die Putzhaftung günstig ist, → 1-69. Bei weiter außen aufgelagerter Dekke ist der Dämmstreifen an der unverputzten Fassade sichtbar, und es muß durch geeignete Maßnahmen (z. B. Anbringen eines Putzträgers) für eine durchgehende Putzhaftung
gesorgt werden.
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_ 50
>
cm
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3 Dämmstoffkeil
4 Innenwand
1 Aussenwand
2 Innendämmung
1-68 Innenwandanschluß an eine Außenwand mit Innendämmung
1 Mauerwerk mit geringer Wärmeleitfähigkeit 3 Abstellstein
4 Stahlbetondecke
2 Wärmedämmung
1-69 Anschluß einer Geschoßdecke aus Stahlbeton an eine
monolithische Außenwand
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
Der Kellerdeckenanschluß an einen unbeheizten Keller
→ 1-70 muß so ausgeführt werden, daß die Dämmschicht
der Außenwand in die Kellerdeckendämmung übergeht.
Da die Außenwand auf der Kellerdecke kraftschlüssig aufliegen muß, durchstößt sie aber zwangsläufig die Dämmschicht. Selbst bei der in diesem Punkt günstigen Konstruktion einer Holzleichtbauwand, → 1-70, entsteht durch
den auf der Kellerdecke aufliegenden Holzbalken eine
Wärmebrücke. Durch eine außenseitige Dämmung der
Stirnfläche der Kellerdecke wird diese aber entschärft. Dabei sollte diese Dämmschicht, die erdnah als Perimeterdämmung auszubilden ist, mindestens 30 cm bis 50 cm
unter das Niveau der Kellerdecke fortgeführt sowie an die
Außenwanddämmung angeschlossen werden. Bei massiven Außenwänden mit guter Wärmeleitfähigkeit würde sich
die Wärmebrücke noch stärker auswirken. Hier kann die im
folgenden dargestellte Lösung → 1-71 entsprechend angewendet werden.
Beim Anschluß einer massiven Außenwand an die
Sohlplatte → 1-71 kann eine Verringerung der Wärme-
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3
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Aussenwanddämmung
Luftdichtung
Trittschalldämmung
Kellerdeckendämmung
5
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Stahlbetondecke
Sockel -(Perimeter-)dämmung
Mauerwerk
Abdichtung gegen Feuchtigkeit
1-70 Anschluß einer Kellerdecke (unbeheizter Keller) an
eine Außenwand in Holzbauart
1 Perimeterdämmung
2 Mauerwerk
3 Wärmedämmelement
(Wärmeleitfähigkeit _< 0,21W/(mK))
4 Wärmedämmung
5 Sohlplatte
1-71 Anschluß einer Sohlplatte an eine massive Außenwand; Wärmebrückenverringerung durch Steinreihe
aus Material geringer Wärmeleitfähigkeit
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
brückenwirkung dadurch erreicht werden, daß die erste
Steinreihe aus Material geringer Wärmeleitfähigkeit ge–
mauert wird. Hierzu eignen sich z. B. Gasbeton, Leichtziegel u. a. mit λ-Werten im Bereich von 0,12 bis 0,21 W/(mK),
die eine relativ preiswerte Lösung darstellen. Diese Materialien sind allerdings nur begrenzt statisch belastbar. Für
übliche Lasten im Wohnungsbau bis zu ca. drei Geschossen reicht die Tragfähigkeit aber in der Regel aus. Gut einsetzbar sind auch spezielle wärmedämmende Steine, die
durch die Kombination aus wärmedämmenden und druckbelastbaren Materialien eine deutliche Verringerung der
Wärmebrückenwirkung ohne Einschränkung der Tragfähigkeit gewährleisten. Eine wärmetechnisch sehr gute
Lösung aus statisch hoch belastbarem Material stellt auch
der Einbau eines Streifens aus Schaumglas dar, dessen
Kosten allerdings relativ hoch liegen. Mit λ = 0,045 W/(mK)
ist die Wärmedämmwirkung dieses Bauteils praktisch
ebensogut wie die der üblicherweise eingesetzten Dämmstoffe.
geringer Wärmeleitfähigkeit zu entschärfen. Dabei ist es
von Vorteil, dasselbe Material für Außen- und Innenwandanschluß zu wählen. Zum einen wird dadurch der
Bauablauf vereinfacht, zum anderen ist ein einheitlicher
Konstruktionsaufbau vorteilhaft (z. B. zur Vermeidung von
Rißbildung aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnung verschiedener Materialien).
Beim Anschluß der Fensterlaibung an die Außenwand
→ 1-72 sollte die Wanddämmung den Fensterblendrahmen überdecken. Bei üblichen Dämmstärken wird schon
bei 3 bis 4 cm Überdeckung die Wärmebrückenwirkung
stark verringert.
Der Anschluß der Fensterbrüstung an die Außenwand
→ 1-73 kann durch eine Dämmschicht von mindestens
3 bis 4 cm Dicke unter der Fensterbank optimiert werden.
Dadurch wird außerdem ein erwünschter Entdröhnungseffekt für die Fensterbank bei starkem Regenfall erreicht.
Zu beachten ist, daß nicht nur der Anschluß der Außenwand an eine Sohlplatte oder die Geschoßdecke zum unbeheizten Keller, sondern auch der entsprechende Innenwandanschluß eine erhebliche Wärmebrücke mit meist
großer Länge darstellt. Es empfiehlt sich auch hier, die
Wärmebrückenwirkung durch eine Steinreihe aus Material
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1 Außenwanddämmung
2 Wärmedämmung
3 Mauerwerk
1-72 Anschluß der Fensterlaibung an eine Außenwand mit
Wärmedämm-Verbundsystem
1 wärmegedämmte Fensterbank
2 Wärmedämmung
3 Außenwanddämmung
(Kerndämmung)
1-73 Anschluß der Fensterbrüstung an eine Außenwand
mit Kerndämmung
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
Auch beim Außenwandanschluß des Fenstersturzes
→ 1-74 ist eine Überdeckung der Dämmschicht zur
Reduzierung der Wärmebrückenwirkung wichtig.
Der Außenwandanschluß eines Rolladenkastens ist eine
weitere thermische Schwachstelle in der Gebäudehülle,
→ 1-75. Heute übliche Rolladenkästen sind nur mit einer
geringen Wärmedämmung ausgestattet, so daß eine erhebliche Wärmebrückenwirkung die Folge ist. Abhilfe kann eine
zusätzliche Wärmedämmung der Innenseiten oder die
Verwendung von hochwärmegedämmten Fabrikaten (z. B.
→ 1-75) bringen. Auch der Einsatz von Minirolladenkästen
mit Abmessungen von beispielsweise 13,5 cm ⋅ 13,5 cm,
die außen auf der Dämmstoffplatte vor dem verlängerten
Blendrahmen montiert werden, führt zu einer deutlichen
Verbesserung.
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1 Außenwanddämmung
2 Dämmung zwischen den Deckenbalken
3 Wärmedämmung
1-74 Anschluß des Fenstersturzes an eine Außenwand in
Holzbauart
1 Außenwanddämmung
2 Wärmedämmung
3 Aussenrolladenkasten, gedämmt
1-75 Anschluß eines Fensters mit außenliegendem Rolladenkasten an eine Außenwand mit WärmedämmVerbundsystem
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Verringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
Der Balkonanschluß ist wärmetechnisch problematisch,
wenn eine auskragende Balkonplatte realisiert wird. Am
ungünstigsten ist eine Balkonplatte aus Stahlbeton, die
lückenlos in die Geschoßdecke übergeht. Wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit von Stahlbeton (λ = 2,1 W/(mK))
liegt hier eine starke Wärmebrücke vor. Üblich ist heute
der Einsatz eines korbartigen Verbindungsteils aus Stahlstäben mit einer senkrecht eingelegten Platte aus Wärme-
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3
1 Druckfestes Wärmedämmelement 2 Außenwanddämmung
3 Tragkonstruktion für Balkon
1-76 Balkonanschluß (Balkon mit separater Tragkonstruktion
vor die Wand gestellt) an eine Außenwand mit Wärmedämm-Verbundsystem
dämmaterial. Durch die Stahlkonstruktion, die auf der einen Seite in die Betonplatte und auf der anderen Seite in
die Geschoßdecke einbetoniert wird, wird die Last des
Balkons auf die Geschoßdecke übertragen. Das Wärmedämmaterial sorgt für eine Verringerung der Wärmeverluste. Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit der durchgehenden Stahlstäbe können die Wärmeverluste durch diese Variante gegenüber der durchbetonierten Ausführung
jedoch nur etwa um die Hälfte reduziert werden. Noch
günstiger sind Lösungen, bei denen der Balkon auf Trägern (z. B. aus Stahl) gelagert wird, die an der Fassade
befestigt werden. In diesem Fall wird der Balkon meist als
Leichtbaukonstruktion realisiert. Es entstehen nur noch
punktförmige Wärmebrücken an den Befestigungsstellen
der Träger auf der Fassade. Wärmetechnisch optimal sind
Konstruktionen, die eine vollständige thermische Trennung des Balkons vom Gebäude ermöglichen. Hierbei
wird der Balkon vor die wärmegedämmte Fassade gestellt, → 1-76, und auf einer separaten Tragkonstruktion
(z. B. Wandscheiben, Betonstützen, Stahlträger auf separatem Fundament) gelagert. In diesem Fall entsteht praktisch keine Wärmebrückenwirkung mehr.
Zwei Beispiele für Wärmebrücken, die durch fehlerhaften
Einbau von Dämmstoffen zustande kommen, zeigt die Abbildung → 1-77. Nicht ausreichend befestigte Dämmplatten
in hinterlüfteten Fassaden oder zweischaligen Außenwänden
können verrutschen; durch die entstehenden Lücken findet
ein erhöhter Wärmeabfluß statt, → 1-77a. Lücken zwischen
Dämmplatten können auch durch unsauberes Verarbeiten
und nachträgliches Schwinden von Dämmstoffen entstehen.
Um solche Fehlstellen in der Wärmedämmung zu vermeiden,
werden Dämmplatten oft mehrlagig verlegt, wobei die Stöße
in den aufeinanderliegenden Lagen versetzt anzuordnen
sind. Eine gute Lösung stellt auch die Verwendung von
Dämmplatten mit Stufenfalz dar. Ein anderes Wärmebrükkenproblem kann durch Schüttdämmstoff verursacht werden, der z. B. in zweischaliges Mauerwerk eingefüllt, → 1-77b,
oder als Zwischensparrendämmung in den Hohlraum zwischen innerer und äußerer Dachverschalung eingeblasen
wird. Der Dämmstoff kann im Laufe der Zeit absacken, wenn
er bei der Einbringung nicht ausreichend verdichtet wurde.
Dadurch ergeben sich Lücken in der Dämmschicht.
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Veringerung der Wärmebrückenwirkung
Grundlagen energiesparenden Bauens
Eine weitere Fehlerquelle, die zu erheblichen zusätzlichen
Wärmeverlusten führen kann, ist die nicht sachgerechte
Verarbeitung von Leichtmauerwerk mit Normalmörtel.
Die Mörtelfugen aus gut wärmeleitendem Normalmörtel
bilden hier Wärmebrücken. Um die wärmedämmenden Eigenschaften von Leichtmauerwerk zu erhalten, ist deshalb unbedingt entsprechender Leichtmörtel einzusetzen.
Befestigungselemente in Außenwänden, wie z. B.
durchgehende Stahlbolzen, können punktuelle Wärmebrücken darstellen. Es ist deshalb zu empfehlen, statt
durchgehender Befestigungselemente nur teilweise von
außen in die Wand eingreifende Ankerschrauben oder
dergleichen zu verwenden. Dadurch wird die Wärmebrükkenwirkung deutlich verringert.
Zur Reduzierung von Wärmebrücken bei Treppenauflagern gibt es Spezialbauteile, die die Treppenlast übertragen können und gleichzeitig wärmedämmende Wirkung haben. Verschiedene dieser Elemente sind so konstruiert, daß auch die Schallübertragung verringert wird.
Der seitliche Wärmeübergang zwischen Treppe und Wand
kann durch Dämmstreifen vermindert werden, die z. B.
bei Stahlbetontreppen in die Schalung eingelegt und anbetoniert werden.
1.7 Hinweise auf Literatur und Arbeitsunterlagen
[1] Sagelsdorff: Langzeit-Untersuchungen über Luftdurchlässigkeit und Luftwechsel eines Einfamilienhauses.
Bauphysik 1982, Heft 2.
[2] Hauser, G.: Einfluß der Lüftungsform auf die Lüftungs–
wärmeverluste von Gebäuden. Heizung, Lüftung, Haustechnik 30 (1979), Nr. 7.
[3] Gertis, K. A., Hauser, G.: Energieeinsparung durch Stoßlüftung? Heizung, Lüftung, Haustechnik 30 (1979), Nr. 3.
[4] Rouvel, L.; Elsberger, M.: Gebäude und Beheizungsstruktur in Deutschland / Kosteneffizienz von Einsparpotentialen. Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Kraftwerkstechnik, Technische Universität München, 1997.
[5] Ebel, W., u. a.: Der zukünftige Heizwärmebedarf der
Haushalte. Institut Wohnen und Umwelt GmbH, Darmstadt, 1996.
[6] Heckler, R., Kolb, G.: Mögliche Entwicklungen des Energieverbrauchs im Sektor Raumwärme. Programmgruppe
Systemforschung und Technologische Entwicklung, Forschungszentrum Jülich GmbH, 1997.
a
b
1-77 Wärmebrücken durch fehlerhaften Einbau von
Dämmstoffen:
a) verrutschte Dämmschichten bei hinterlüfteten
Fassaden
b) Absacken nicht ausreichend verdichteter
Schüttdämmung in zweischaligem
Mauerwerk
[7] Schmitz, H.: Altbaumodernisierung - Konstruktions- und
Kostenvergleiche. Köln, 1984.
[8] Zeller, J., u. a.: Luftdichtigkeit von Gebäuden - Luftdurchlässigkeitsmessungen mit der Blower Door in Niedrigenergiehäusern und anderen Gebäuden. Institut Wohnen
und Umwelt GmbH, 1995.
[9] Zeller, J., Biasin, K.: Luftdichtigkeit von Wohngebäuden Messung, Bewertung, Ausführungsdetails. RWE Energie
Aktiengesellschaft, Anwendungstechnik, 1996.
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Literatur und Arbeitsunterlagen
Grundlagen energiesparenden Bauens
[10] ISO 9972: Thermal Insulation - Determination of Building Airtightness - Fan Pressurization Method. 1995 (E).
[11] DIN pr EN 832: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden. Berechnung des Heizenergiebedarfs - Wohngebäude. November 1994 (Entwurf).
[12] DIN V 4108-7: Wärmeschutz im Hochbau. Luftdichtheit
von Bauteilen und Anschlüssen. November 1996.
[13] Pohl, W.-H.; Horschler, S.; Pohl, R.: Wärmeschutz –
Optimierte Details. Kalksandstein-Information GmbH +
Co. KG (Hrsg.), Hannover, 1996.
[14] Brunner, C.; Nänni, J.: Wärmebrückenkatalog 2. Verbesserte Neubaudetails. Schweizerischer Ingenieur- und
Architektenverein (Hrsg.), SIA-Dokumentation D 078,
Zürich, 1992.
[15] EDIN 4108-X: Wärmeschutz im Hochbau. Wärmebrücken Anhang. Juli 1995 (Entwurf).
[16] Brunner, C.; Nänni, J.: Wärmebrückenkatalog 1. Neubaudetails. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein (Hrsg.), SIA-Dokumentation 99, Zürich, 1986.
[17] Lutz, P. u. a.: Lehrbuch der Bauphysik. Schall-WärmeFeuchte-Licht-Brand-Klima. B. G. Teubner, Stuttgart,
1994.
[18] Hauser, G.; Schulze, H.; Stiegel, H.: Anschlußdetails von
Niedrigenergiehäusern. Wärmetechnische Optimierung
- Standardlösungen. IRB-Verlag, Stuttgart, 1996.
[19] Hauser, G.; Stiegel, H.: Wärmebrückenatlas für den
Mauerwerksbau. 2. Auflage. Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin, 1993.
[20] Hauser, G.; Stiegel, H.: Wärmebrückenatlas für den
Holzbau. Bauverlag GmbH, Wiesbaden, 1992.
[21] Hauser, G.; Otto, F.; Stiegel, H.: Einfluß von Baustoff und
Baukonstruktion auf den Wärmeschutz von Gebäuden.
Bundesverband Porenbetonindustrie e. V. (Hrsg.), Wiesbaden, 1995.
[22] Heindl, W.; Krec,
˘ K.; Panzhauser, E.; Sigmund, A.:
Wärmebrücken. Springer-Verlag, Wien und New York,
1987.
[23] DIN EN ISO 10211: Wärmebrücken im Hochbau.
Wärmeströme und Oberflächentemperaturen. November 1995 (Teil 1) bzw. Januar 1996 (Teil 2, Entwurf).
[24] DIN 4108-2: Wärmeschutz im Hochbau. Wärmedämmung und Wärmespeicherung. November 1995
(Entwurf).
[25] Feist, W.; Loga, T.: Wärmedämmung und Reduzierung
von Wärmebrücken. Tagungsband der 1. PassivhausTagung, Darmstadt, 1996.
[26] Heitmann, G.: Wärmebrückenvermeidung bei Niedrigenergie-Häusern. Niedrig-Energie-Institut, Detmold.
[27] Eicke-Hennig, W.; Wagner-Kaul, A.; Großmann, U.:
Planungshilfe Niedrigenergiehaus. Wärmeschutzmaßnahmen. Luftdichtheit. Institut Wohnen und Umwelt /
Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Jugend,
Familie und Gesundheit (Hrsg.), Wiesbaden / Darmstadt, 1996.
[28] Scharping, H.; Heitmann, G.; Michael, K.: Niedrigenergiehäuser in der Praxis. Verlag TÜV Rheinland,
Köln, 1997.
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