Wärmebrückenfreie und -arme Passivhaus-Konstruktionen. Teil 1. Vortragsunterlage. Berichte aus Energie- und Umweltforschung

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1 Vortragsunterlage Wärmebrückenfreie und -arme Passivhaus-Konstruktionen Teil 1 Berichte aus Energie- und Umweltforschung DI Helmut Schöberl DI Christoph Lang DI Johannes Fechner Mag. Franz Roland Jany Präsentation Präsentation zum zum Skriptum, Skriptum, Hinweise Hinweise für für Trainer Trainer im im Notizfeld! Notizfeld!

2 Wärmebrücken sind... thermische Schwachstellen der Gebäudehülle, bei denen örtlich mehr Wärme als bei den benachbarten Bauteilen abfließt. Bild: Grazer Energieagentur

3 Arten von Wärmebrücken Geometrische Wärmebrücken Materialbedingte Wärmebrücken Massestrombedingte Wärmebrücken Umgebungsbedingte Wärmebrücken und Kombinationen 1, 2 und 3 dimensionale Wärmebrücken

4 geometrische Wärmebrücken wärmeaufnehmende Oberfläche = wärmeabgebende Oberfläche, daher Korrektur mit Ψ Wert

5 Materialbedingte Wärmebrücken unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten Rolladenkasten

6 Darstellungen von Wärmebrücken Isothermen Wärmeflussbild Falschfarben

7 Relevanz von Wärmebrücken

8 Auswirkungen von Wärmebrücken Änderung des Wärmestromes mit i.a. erhöhten Wärmeverlusten Verringerte Oberflächentemperatur im Bereich der Wärmebrücke Höhere Heizlast, höherer Heizwärmebedarf Komfortminderung durch niedrige Innenoberflächentemperaturen Risiko von Kaltluftabfall und Zugluft Risiko der Kondensat- und Schimmelbildung an Innenoberflächen Verstärkt Staubablagerungen durch höhere Luft- und Bauteilfeuchte im Wärmebrückenbereich

9 OIB Richtlinie 6: Vermeidung von Wärmebrücken gefordert

10 Oberflächentemperatur bei Wärmebrücken Die minimale Oberflächentemperatur Θsi ist die im Bereich einer Wärmebrücke auftretende niedrigste Oberflächentemperatur. Alternativ auch Temperaturfaktor f Rsi Niedrigere Oberflächentemperatur als im ungestörten Bereich Gefahr der Tauwasserbildung f Rsi,min 0,69 Dadurch Schimmelpilzbildung f Rsi,min 0,71

11 Wärmebrücken Übersicht allgemein

12 Wärmebrücken Beispiele

13 Wärmebrücken Risiko erkennen Quelle: 1- Auflager der Kellertreppe auf der Bodenplatte 2 - Fußpunkt der Treppenhauswand auf der Bodenplatte 3 - Seitlicher Anschluss der Kellertreppe an Kellerwand 4 - Anschluss der Kellerwand an Kellerdecke und Erdgeschoß-Trennwand 5 - Anschluss der Kellerwand an Kellerdecke und Erdgeschoß-Außenwand 6 - Auskragende Erkerbodenplatte 7 - Auskragendes Eingangspodest 8 - Fensteranschlag und Fensterbänke 9 - Auskragende Balkone, Vordächer 10 - Giebelmauerkronen gegen Außenluft 11 - Zarge des Dachflächenfensters gegen Außenluft 12 - In den kalten Spitzboden hinaufragende Innenwände

14 Wärmebrücken Risiko erkennen

15 Regeln gegen Wärmebrücken Durchstoßungsregel Vermeidungsregel Wo möglich, die dämmende Hülle nicht durchbrechen Anschlussregel Geometrieregel Wenn unterbrochene Dämmschicht unvermeidbar, dann möglichst großer Wärmedurchgangswiderstand in der Dämmebene. Dämmlagen an Bauteilanschlüssen lückenlos ineinander überführen Anschluss in der vollen Fläche. Kanten mit möglichst stumpfen Winkeln wählen

16 Verwendung der Ergebnisse für den Passivhaus-Nachweis mittel Passivhaus Projektierungs Paket (PHPP): Die Berechnung des Ψ -Wertes für die erdberührten Bauteile erfolgt so, als würden die Bauteile gegen Außenluft grenzen. Die Zuordnung der Wärmebrücke ( gegen Außenluft, gegen Erdreich, ), mit Zuweisung eines Temperaturkorrekturfaktors, erfolgt im PHPP anhand von Gruppen Nummern Wärmebrückeneneingabe Nr. WBV Wärmebrücken Anschluss- bzw. Fehlstellen- Bezeichung Grup-pe Nr. Zuordnung an Gruppe Anzahl x ( Eigene Ermitt-lung Länge [m] - Abzug Länge eigene Ermitt-lung [m] )= Länge l [m] 1 Aufhängungen Balkone 15 Wärmebrücken Außenluft 1 x ( 586,68 - ) = 586,68 2 Isokorb Stiegenhaus 15 Wärmebrücken Außenluft 8 x ( 28,80 - ) = 230,40 3 Säulen Schoten 17 Wärmebrücken Bodenplatte 45 x ( 1,00 - ) = 45,00 4 Säulen Stahlbeton T gegen Außenluft 16 Wärmebrücken Perimeter 16 x ( 1,00 - ) = 16,00 5 Säulen Stahlbeton T gegen TG17 Wärmebrücken Bodenplatte 20 x ( 1,00 - ) = 20,00 6 x ( - ) =

17 ÖNORM B

18 Wärmedurchgangskoeffizient Der zusätzliche Energieverlust durch Wärmebrücken wird mit Hilfe von Korrekturkoeffizienten berechnet: längenbezogener Korrekturkoeffizient (Psi) [W/mK] Korrekturkoeffizient für (Chi) [W/K] Bezeichnung auch Wärmebrückendurchgangskoeffizient

19 Wärmedurchgangskoeffizient woher? Softwaregestützt AG Baukonstruktion, Ingenieurholzbau u. Bauphysik, Universität Siegen, Peter Schmidt

20 Korrekturfaktoren zu den Leitwerten U-Werte thermische Leitwerte L T = L e + L u + L g + Lψ + Lχ Abschätzung Beitrag HWB: Q T = 0,024 L T HGT

21 Bezugspunkt Definition des Punkts, an welchem im Modell der erste Bauteil aufhört und der zweite beginnt Die angegebenen Ψ-Werte gelten nur für die gezeichnete Lage des Bezugspunkts.

22 Was können Wärmebrücken-Programme? Berechnung der Wärmeflüsse in 2 und/oder 3 Dimensionen: Bauteil wird in kleinste Elemente zerlegt, Lösung der Differenzialgleichungssysteme zur Wärmeleitung (Finite- Differenzen-Verfahren) Ergebnisse: Ψ-Werte, i, f Rsi Isothermen, Wärmestrom, Falschfarben (Temperatur) u.v.m.

23 Digitale Wärmebrücken-Kataloge

24 klima:aktiv Haus Nachweis: Gebäudehülle wärmebrückenoptimiert klima:aktiv haus: Kriterium A 1.4: Voraussetzung für die Bepunktung sind: 1) Die zeichnerische Darstellung (Maßstab 1:20 oder größer ) ist für die relevanten Bauteilanschlüsse notwendig, für welche die niedrigsten Innenoberflächentemperaturen und die höchsten Wärmeverluste zu erwarten sind. Mindestens darzustellen sind die folgenden Anschlüsse: Fenster, Haustüren Außenwand / Kellerdecke bzw. Außenwand Innenwand / Bodenplatte bzw. IW / Kellerdecke Balkon (wenn nicht als vorgestellte Konstruktion) Ortgang, Traufe, First Außenwand / Geschoßdecke Durchdringungen oder Schwächungen der Dämmschichten

25 2) Quantitativer Nachweis der Wärmebrückenwirkung. Der quantitative Nachweis kann entweder durch detaillierte Wärmebrücken-berechnungen nach ÖNORM EN ISO bzw. 2 oder durch entsprechende Werte aus Wärmebrückenkatalogen erbracht werden. Der Nachweis ist für alle im Projekt relevanten Bauteilanschlüsse zu führen. Der mittlere U-Wert der Gebäudehülle (der bislang oft ohne Berücksichtigung der Wärmebrücken berechnet wurde) erhöht sich durch die Auswirkung von Wärmebrücken. Kann die Wärmebrücken bedingte Erhöhung des mittleren U-Wertes der Gebäudehülle auf Werte 0,05 W/(m2K) beschränkt werden, so ist die Mindestanforderung erfüllt und die Mindestpunktzahl von 20 wird vergeben. Wird ein Wärmebrücken bedingter U-Wertzuschlag von 0,00 W/(m2K) erreicht, so wird die Maximalpunktzahl von 40 vergeben (wärmebrückenfreie Ausführung der Gebäudehülle). Zwischenwerte werden linear interpoliert.

26 Ablauf: Quantitativer Nachweis der Wärmebrückenwirkung 1. Ermittlung der Wärmebrückenverlustkoeffizienten ψ für die zu berücksichtigen Wärmebrücken Wärmebrückenberechnungen nach ÖNORM EN ISO bzw. 2 oder entsprechende Werte aus Wärmebrückenkatalogen 2. Ermittlung der Lauflängen in m 3. Gesamtfläche der thermischen Gebäudehülle 4. Ermittlung des U-Wert-Zuschlags Σ ψ i l i f i f FHi [W/K] 5. Nachweis: U WB = Σ ψ i l i f i f FHi / Σ A < 0,05 W/(m²K) bzw. 0,00 W/(m²K) U WB gibt an, wie stark der mittlere U Wert der Gebäudehülle sich durch die Summe aller Wärmebrückenverluste erhöht.

27 Beispiel 1 Detailpunkt / Wärmebrücke i Länge li Temperatur korrekturfaktor fi Leitwertzuschlag (i * li * fi * ffhn,i) [W/(mK)] [m] [-] [W/K] Außenwand / Bodenplatte 0,064 39,2 0,7 1,76 Geschossdecke 0,049 35,2 1 1,72 Traufe Pfettendach -0,01 12,8 1-0,13 Ortgang 0,036 13,8 1 0,50 Fensteranschlag 0,112 87,8 1 9,83 Fensterbrüstung 0,149 35,5 1 5,29 Fenstersturz 0,192 35,5 1 6,82 Aussenwandecke -0,239 23,04 1-5,51 Summe ilififfhi 20,28 U-Wert Zuschlag Fläche: ilififfhi / Fläche: UWB in [W/m²K] 412,1 0,05 Der U-Wert-Zuschlag für das Beispielhaus beträgt 0,05 W/(m2K), obwohl nicht alle Detailpunkte nach dem Stand der Technik optimiert wurden. Das Kriterium ist damit erfüllt, es wird die Mindestpunktzahl von 20 vergeben.

28 Beispiel 2 Für ein Beispielhaus werden die Wärmebrückenverlustkoeffizienten für die relevanten Bauteilanschlüsse ermittelt. Dabei wird wo möglich auf vorhandene Wärmebrückensammlungen für Passivhäuser zurückgegriffen. Beispielhaft wird nachfolgend der Nachweis für den Detailpunkt Außenwand / Bodenplatte dargestellt

29 Beispiel 2 (Höchstpunktzahl) Der U-Wert-Zuschlag für das Beispielhaus beträgt 0,001 W/(m2K). Die leichten Wärmebrücken am Fenster werden durch negative Wärmebrückenwerte an allen anderen Detailpunkten ausgeglichen. Das Gebäude erhält damit die Höchstpunktzahl von 40.

30 Empfehlung Die Qualität der Planung und Bauausführung in Bezug auf Wärmebrücken kann einfach mit der Messung von Oberflächentemperaturen nachgewiesen werden! Vermeidung von Wärmebrücken bereits im Entwurf berücksichtigen! Einschulung der Ausführenden, laufende Kontrolle der Bauausführung im Rahmen der Bauaufsicht