ERLÄUTERUNG ZUM KRITERIUM A 1.3 GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT

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1 klima:aktiv FACHINFORMATION klima:aktiv Bauen und Sanieren ERLÄUTERUNG ZUM KRITERIUM A 1.3 GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT Seite 1 Christina Richards

2 ERLÄUTERUNG GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT Impressum Das Programm Bauen und Sanieren ist Teil der vom Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft (Lebensministerium) gestarteten Klimaschutzinitiative klima:aktiv. Strategische Gesamtkoordination: Lebensministerium, Abt. Energie und Umweltökonomie, Dr. Martina Schuster, Mag. Katharina Kowalski. Medieninhaber und Herausgeber: Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft Abteilung V/10 Energie und Umweltökonomie, A-1010 Wien, Stubenbastei 5 Verfasser: Die Erstellung der Merkblätter erfolgte im Rahmen der Entwicklung der klima:aktiv Kriterienkataloge. Energieinstitut Vorarlberg Martin Ploss Stadtstrasse 33 / CCD A DornbirnTel: +43 (0)5572 / martin.ploss@energieinstitut.at Programmmanagement Bauen und Sanieren ÖGUT Österreichische Gesellschaft für Umwelt und Technik Hollandstraße 10/46, 1020 Wien Tel: +43 (1) klimaaktiv@oegut.at Stand: April 2013 Im Auftrag von: Lebensministerium Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie Energieinstitut Vorarlberg Österreichisches Institut für Baubiologie und -ökologie GmbH Seite 2

3 Erläuterungen zur Nachweisführung In Kriterium A 1.3 wird bewertet, wie gut wärmebrückenoptimiert das zu deklarierende Gebäude ausgeführt wird. In diesem Merkblatt sind ergänzende Erläuterungen zur Nachweisführung zusammengestellt. Die Vorgehensweise ist in Neubau und Sanierung identisch, Grenzwerte und Bepunktung sind unterschiedlich. In der Sanierung ist zusätzlich nachzuweisen, dass an allen relevanten Bauteilanschlüssen die minimalen Oberflächentemperaturen mindestens 12,6 C betragen. Bewertungsgröße Bewertungsgröße ist der Wärmebrücken bedingte U-Wert-Zuschlag ΔU WB. Dieser Wert beschreibt den gesamten zusätzlichen Wärmeverlust durch Wärmebrücken umgerechnet auf den m 2 thermischer Gebäudehülle. Der Wert ΔU WB wird nach Formel (1) bestimmt: ΔU WB = (Ψ i x l i x f i x f FHi ) / A B mit: ΔU WB Ψ i l i Erhöhung des mittleren U-Werts der Gebäudehülle durch Wärmebrücken in [W/(m²K)] linearer Wärmebrückenverlustkoeffizient des untersuchten Bauteilanschlusses i in [W/(mK)] Länge der Wärmebrücke i in [m] f i Temperaturkorrekturfaktor im Heizfall [-] f FHi Korrekturfaktor für Flächenheizungen in der Gebäudehülle gem. ÖN B [-] (f FHi = 1 bei Flächen ohne Flächenheizung) A B Fläche der Wärme-abgebenden Gebäudehülle in [m²] Ggf. sind auch punktförmige Wärmebrücken über Anzahl und Chi-Werte zu berücksichtigen. Bepunktung Wohnen Neubau Kann der Wärmebrücken-bedingte U-Wert-Zuschlag auf ΔU WB = 0,05 W/(m 2 K) beschränkt werden, so ist die Mindestanforderung erfüllt und die Mindestpunktzahl von 15 wird vergeben Wird ein Wärmebrücken-bedingter U-Wert-Zuschlag ΔU WB 0,00 W/(m 2 K) erreicht, so wird die Maximalpunktzahl von 30 vergeben (wärmebrückenfreie Ausführung der Gebäudehülle). Zwischenwerte ergeben sich durch lineare Interpolation. Bepunktung Wohnen Sanierung Kann der Wärmebrücken-bedingte U-Wert-Zuschlag auf ΔU WB = 0,06 W/(m 2 K) beschränkt werden, so ist die Mindestanforderung erfüllt und die Mindestpunktzahl von 15 wird vergeben Wird ein Wärmebrücken-bedingter U-Wert-Zuschlag ΔU WB 0,02 W/(m 2 K) erreicht, so wird die Maximalpunktzahl von 30 vergeben (wärmebrückenoptimierte Ausführung der Gebäudehülle). Zwischenwerte ergeben sich durch lineare Interpolation. Seite 3

4 ERLÄUTERUNG GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT Zusätzlich werden 10 Punkte für den Nachweis der minimalen Oberflächentemperaturen (min. 12,6 C) vergeben. Der Nachweis der minimalen Oberflächentemperaturen ist Voraussetzung für die Inanspruchnahme der Punkte für den U-Wert-Zuschlag. Seite 4

5 Bepunktung Bürogebäude und sonstige Dienstleistungsgebäude Die Bepunktung für Bürogebäude und sonstige Dienstleistungsgebäude entnehmen Sie bitte den jeweils gültigen Kriterienkatalogen. Zu berücksichtigende Wärmebrücken Regelmäßige Störungen, die in den Regelflächen mit mehr als 1 m Länge pro m 2 Regelfläche auftauchen (Beispiel: regelmäßige Stiele in Holzrahmenwänden; Dachsparren), werden schon bei der Ermittlung des U-Wertes der Regelkonstruktion berücksichtigt [AKKP 16]. Der zusätzliche Wärmeverlust durch Wärmebrücken ist in den Energiebedarfsberechnungen zu berücksichtigen. Dazu sind die Wärmeverlustkoeffizienten Ψ und ihre jeweilige Lauflänge zu ermitteln. Vorgehensweise zur Bestimmung des U-Wert-Zuschlags ΔU WB Die Bestimmung des U-Wert-Zuschlags und der Punktzahl im Kriterium A 1.3 erfolgt in 5 Schritten: Arbeitsschritt 1 Zusammenstellung der zu berücksichtigenden Wärmebrücken. Arbeitsschritt 2 Ermittlung der (linearen) Wärmebrückenverlustkoeffizienten Ψ und der Lauflängen für die relevanten Bauteilanschlüsse. Die Ψ-Werte können aus Wärmebrückenkatalogen übernommen oder durch detaillierte Wärmebrückenberechnungen nach ÖNORM EN ISO bzw. 2 ermittelt werden. Eine Vielzahl an Psi-Werten für die Einbausituation von Fenstern findet sich im Wärmebrückenkatalog Fenstereinbau im Download unter Arbeitsschritt 3 Ermittlung der Gesamtfläche der Wärme-abgebenden Gebäudehülle A B. Die Wärme-abgebende Fläche ist jene Fläche, die die thermische Gebäudehülle umschließt. Arbeitsschritt 4 Ermittlung des U-Wert-Zuschlags ΔU WB ΔU WB = (Ψ i x l i x f i x f FHi ) / A B Arbeitsschritt 5 Ermittlung der Punktzahl im Kriterium A Seite 5

6 ERLÄUTERUNG GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT Beispiel Die Ermittlung des U-Wert-Zuschlags ΔU WB und der Punktzahl wird nachfolgend am Beispiel des in Abbildung 1 rot umrandeten Gebäudes exemplarisch dargestellt. Abbildung 1: Beispielgebäude (Quelle: Fa. Hefel Wohnbau) Abbildung 2 zeigt den Regelgrundriss des Gebäudes. Abbildung 2: Regelgrundriss Seite 6

7 Arbeitsschritt 1: Zusammenstellung der zu berücksichtigenden Wärmebrücken Einige der berücksichtigten Wärmebrücken sind in den Abbildungen 3 und 4 exemplarisch in Grundriss und Schnitt markiert. Die Nummerierung stimmt mit der Nummerierung in der Übersichtstabelle (Tabelle 1, Seite 9) und mit denen der Details überein. Abbildung 3: Detail Regelgrundriss Abbildung 4: Schnitt Ost-West mit Markierung der zu berücksichtigenden Bauteilanschlüsse Seite 7

8 ERLÄUTERUNG GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT Arbeitsschritt 2: Ermittlung der Wärmebrückenverlustkoeffizienten Ψ und der Lauflängen für die relevanten Bauteilanschlüsse Die folgenden Abbildungen zeigen exemplarisch einige der untersuchten Wärmebrücken. Dargestellt sind die Konstruktionsdetails, die Isothermenverläufe, die Temperaturen in Falschfarben-darstellung sowie der Psi-Wert und die Lauflänge. In den Konstruktionsdetails ist in rot dargestellt, wie die einzelnen Bauteilflächen in der Energie-bedarfs berechnung (PHPP, analog OIB RL 6) beschrieben wurden. So wurde für die Fenster das Rohbauöffnungsmaß angenommen (gestrichelte rote Linie in Abbildung 5). Die Wärmebrückenverlustkoeffizienten Psi wurden für diesen Bezugspunkt ermittelt. WB 2 Außenwand / Wohnungstüre oben & seitlich Ψ -Wert: 0,007 W/mK Plan Lauflänge: 72,00 m Falschfarbendarstellung AW PHPP FE PHPP Foto 1 Foto 2 Abbildung 5: Anschluss Außenwand / Türe oben und seitlich Seite 8

9 WB 7 Kante Außenwand Ψ -Wert: -0,059 W/mK Plan Lauflänge: 72,56 m Falschfarbendarstellung Abbildung 6: Kante Außenwand Für die Außenkante der Außenwand ergibt sich aufgrund der geometrischen Wärmebrücke ein negativer Wärmebrücken-Verlustkoeffizient. Da in der Energiebedarfsberechnung die Wandflächen mit Außenmaßbezug berechnet wurden, wird der Transmissionswärmeverlust überschätzt. Durch den negativen Psi-Wert wird dieser Fehler ausgeglichen. WB 11 Bodenplatte / Außenwand (ohne Fenster / ohne Außentüren) Detail 35 Ψ -Wert: -0,024 W/mK Plan Lauflänge: 53,38 m Falschfarbendarstellung Abbildung 7: Anschluss Bodenplatte / Außenwand Seite 9

10 ERLÄUTERUNG GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT Auch für den Anschluss Bodenplatte / Außenwand ergibt sich ein negativer Psi-Wert: der Effekt der geometrischen Wärmebrücke (Außenmaßbezug für Flächenermittlung Bodenplatte und Außenwand) ist stärker, als der Wärmebrückeneffekt aufgrund der konstruktiven Wärmebrücke (Schwächung der Dämmung am Mauerfuß). WB 13 Außenwand / Flachdach Standarddetail Ost, West Ψ -Wert: -0,027 W/mK Plan Lauflänge: 16,08 m Falschfarbendarstellung Abbildung 8: Außenwand / Flachdach Standarddetail Ost, West Trotz der Schwächung der Dämmung durch die Holzkonstruktion ergibt sich ein negativer Psi-Wert. Die geometrische überwiegt über die konstruktive Wärmebrücke Seite 10

11 WB 14 Außenwand / Flachdach mit Dachüberstand Süd & Fenster Detail 44 Ψ -Wert: 0,098 W/mK Lauflänge: 28,90 m Plan Falschfarbendarstellung Abbildung 9: Außenwand / Flachdach mit Dachüberstand Im dargestellten Konstruktionspunkt überlagert sich die geometrische Wärmebrücke (Außenkante Wand/Flachdach) mit der Wärmebrücke Fenstereinbau und der Wärmebrücke des thermisch getrennten, auskragenden Flachdachs. Insgesamt ergibt sich ein vergleichsweise hoher Psi-Wert von 0,098 W/mK, aufgrund der relativ geringen Lauflänge von knapp 29 m ist der Einfluss der Wärmebrücke jedoch überschaubar. WB 15 Bodenplatte / IW Mauerwerk mit thermischer Trennung Plan Falschfarbendarstellung Seite 11

12 ERLÄUTERUNG GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT WB 15 Bodenplatte / IW Mauerwerk mit thermischer Trennung Foto 1 Foto 2 Abbildung 10: Anschluss Innenwand / Bodenplatte Während für einige der Konstruktionspunkte projektspezifische Wärmebrückenberechnungen durchgeführt werden mussten, konnten für andere wie den Anschluss Innenwand an Bodenplatte Literaturwerte übernommen werden. Arbeitsschritt 3: Ermittlung der Gesamtfläche der Wärme-abgebenden Gebäudehülle A B. Für das Beispielgebäude ergibt sich eine Gesamtfläche der Wärme-abgebenden Gebäudehülle von 1.312,5 m 2. Arbeitsschritt 4: Ermittlung des U-Wert-Zuschlags ΔU WB Die Berechnung des U-Wert-Zuschlags ΔU WB für das Beispielgebäude ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Nr. WBV Wärmebrücken Anschluss- bzw. Fehlstellen-Bezeichung Länge l i [m] Ψ i [W/(mK)] Temp.korrekturfaktor Ψ i [-] Korr. faktor Flächenheizung f FHi [-] Leitwertzuschlag (Ψ i * l i * f i * f FHi ) [W/K] 1 Fenster seitlich 114,96 0,0240 1,0 1,0 2,759 2 Außenwand / Wohnungstüre oben + seitlich 72,00 0,0070 1,0 1,0 0,504 3 Bodenplatte / Wohnungstüre unten 4,48-0,5850 0,7 1,0-1, Geschoßdecke / Außenwand mit Balkon Süd + Fenstertüre 57,80-0,0410 1,0 1,0-2,370 Seite 12

13 Nr. WBV Wärmebrücken Anschluss- bzw. Fehlstellen-Bezeichung 5 Bodenplatte / Innenwand Auflager STB - STB Nase - punktuell (xi- Wert) 6 Bodenplatte / Innenwand Auflager STB - gedämmt Länge l i [m] Ψ i [W/(mK)] Temp.korrekturfaktor Ψ i [-] Korr. faktor Flächenheizung f FHi [-] Leitwertzuschlag (Ψ i * l i * f i * f FHi ) [W/K] 2,30 0,2930 0,7 1,0 0,410 22,30 0,1030 0,7 1,0 1,608 7 Außenwand-Ecke 72,56-0,0590 1,0 1,0-4, Außenwand / Flachdach mit Laubengangdach Nord (mit Fenster + Jalousie) Außenwand / Flachdach mit Laubengangdach Nord (mit Außenwand) 10 Geschoßdecke / Außenwand (mit/ ohne Balkon) Bodenplatte / Außenwand (ohne Fenster / ohne Außentüren)) 8,00 0,0130 1,0 1,0 0,104 17,41-0,0180 1,0 1,0-0,313 90,76 0,0020 1,0 1,0 0,182 53,38-0,0240 0,7 1,0-0, Bodenplatte / Fenster (Süd) EG 28,90-0,3210 0,7 1,0-6, Außenwand / Flachdach Standarddetail Ost, West Außenwand / Flachdach mit Dachüberstand Süd und Fenster 15 Bodenplatte / IW Mauerwerk mit thermischer Trennung 16 Außenwand / Geschoßdecke mit Laubengang Nord + Wohnungstür OG 17 Außenwand / Geschoßdecke mit Laubengang Nord + Wohnungstür OG; punktuelle Befestigung 16,08-0,0270 1,0 1,0-0,434 28,90 0,0980 1,0 1,0 2,832 26,75 0,0500 0,7 1,0 0,936 8,96-0,1980 1,0 1,0-1,774 24,00 0,0800 1,0 1,0 1,920 Summe Leitwertzuschlag Ψ i * l i * f i * f FHi = -7,143 U-Wert Zuschlag ΔU WB = -7,143 W/K : 1.312,5 m 2 = - 0,0054 W/m²K Tabelle 1: Ermittlung des U-Wert-Zuschlags für das Beispielgebäude Der U-Wert-Zuschlag für das Beispielhaus beträgt -0,0054 W/(m 2 K). Ein excel-formblatt zur Berechnung des U-Wert-Zuschlags steht unter zum Download zur Verfügung. Seite 13

14 ERLÄUTERUNG GEBÄUDEHÜLLE WÄRMEBRÜCKENOPTIMIERT Arbeitsschritt 5: Ermittlung der Punktezahl im Kriterium A 1.3 (Wohnen Neubau) Die vorhandenen Wärmebrücken werden durch negative Wärmebrückenwerte ausgeglichen. Das Gebäude erhält damit die Höchstpunktzahl von 30. Für Werte des U-Wert-Zuschlags zwischen 0,05 und 0,00 W/(m 2 K) ergeben sich durch lineare Interpolation Punktzahlen zwischen 15 und 30. Liegt der U-Wert-Zuschlag über 0,05 W/(m 2 K), so werden keine Punkte vergeben. Seite 14