Lösungsheft Sanierung der Gebäudehülle im Mehrfamiliengebäude Kollwitzstraße

Transkript

1 Lösungsheft Sanierung der Gebäudehülle im Mehrfamiliengebäude Kollwitzstraße Arbeitsblatt Dämmung der Außenwand Aufgabe 1 Wahl eines Dämmsystems bzw. Dämmstoffs a. Lesen Sie die Kapitel Bestandssituation vor der Sanierung sowie Sanierung der Außenwand. Machen Sie sich Notizen zu den aus Ihrer Sicht wesentlichen Informationen. Diskutieren Sie Ihr Ergebnis in der Klasse. b. Recherchieren Sie im Themenfeld Baustoffe und Dämmsysteme unter welche Dämmstoffe oder Dämmsysteme für die Kollwitzstraße noch infrage gekommen wären. Überlegen Sie, welches Dämmsystem bzw. welche Dämmstoffe aus Ihrer Sicht für die Außenwände des Objekts Kollwitzstraße am sinnvollsten gewesen wären. c. Bei Beantwortung dieser Frage sollen auch ökologische Kriterien (Primärenergieinhalt nicht erneuerbar und GWP 100) berücksichtigt werden. Recherchieren Sie dazu in Baubook: und machen Sie eine Gegenüberstellung von fünf Dämmstoffen, indem Sie die folgende Tabelle ausfüllen. Aufgaben 1a. bis 1c. sind ergebnisoffen. d. Schlagen Sie ein geeignetes Dämmsystem vor und ermitteln Sie ausgehend von der in Abbildung 5 abgebildeten Bestandswand den U-Wert nach Sanierung. Eine Lösungsmöglichkeit ist das im Beispielgebäude ausgeführte Dämmsystem: Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 1

2 e. Welche Dämmstärken wären ausgehend von der unsanierten Bestandswand (siehe Abbildung 5) jeweils notwendig, um auf einen U-Wert von 0,13 W/m 2 K zu kommen? Welcher U-Wert wird erreicht, wenn die Dämmstärke nur 15 cm beträgt? Lösungsvorschlag: Um auf einen U-Wert von 0,13 W/m 2 K zu kommen, ist eine Dämmstärke von 25 cm notwendig: So können Sie errechnen, welche Dämmstärke erforderlich ist, um einen vorgegebenen U-Wert zu erreichen: Der Widerstand den eine zusätzliche Schicht dem Wärmedurchlass entgegensetzt ist d/lambda. 1/Ualt + d/lambda = 1/Usan d = (1/Usan 1/Ualt) * Lambda Wenn die Dämmstärke hingegen nur 15 cm beträgt, dann beträgt der U-Wert 0,2 W/m 2 K. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 2

3 Arbeitsblatt Aufbau und Dämmung der neuen Vorbauten im Beispielgebäude Kollwitzstraße Aufgabe 2 Wahl eines geeigneten Baustoffs für die Errichtung der neuen Vorbauten a. Für die Dämmung der Außenwand kann aus einer Anzahl von Dämmsystemen gewählt werden. Welche Systemlösungen stehen zur Verfügung? Lösungsvorschläge: - Holzrahmenbau als vorgefertigtes System der Vorteil liegt in der Vorfabrikation und der sehr schnellen Montage in Verbindung mit den energetisch und ökologisch günstigen Aspekten dieses Systems. - Holzmassivbau in Verbindung mit einer außenliegenden Wärmedämmung. - Einschaliges Mauerwerk in hochdämmender Ausführung, z. B. porosiertes Ziegelmauerwerk mit integrierter Wärmedämmung und einem Lambda-Wert von 0,08 W/mK. Bei 49 cm Wanddicke in Verbindung mit einem Dämmputz wird der Passivhaus-Standard erreicht. - Massive Mauerschale in Verbindung mit einer Vorhangfassade. (Eine Lösung mit Innendämmung ist für neue Bauteile im Allgemeinen nicht sinnvoll.) b. Arbeiten Sie einen alternativen Vorschlag für einen Wandaufbau mit einem U-Wert von 0,12 W/m 2 K aus bzw. überlegen Sie, warum die ausführenden Architekten sich für ein WDVS entschieden haben. c. Für welche Lösung würden Sie sich als BauherrIn, als PlanerIn oder als zukünftige/-r BewohnerIn entscheiden? Diskutieren Sie die gefundenen Lösungen mit Ihren KollegInnen. d. Jede Gruppe präsentiert ihren Vorschlag und erklärt, warum sie sich für diesen entschieden hat. Gehen Sie in Ihrer Argumentation auch darauf ein, warum eine Innenwanddämmung beim konkreten Gebäude nicht sinnvoll ist. Aufgaben 2b. 2d. sind ergebnisoffen. e. Was sind die Vor- und Nachteile eines Wärmedämmverbundsystems? Bei Außenwandkonstruktionen aus Mauerwerk bzw. Stahlbeton in Verbindung mit einem Wärmedämmverbundsystem (WDVS) werden die Funktionen der beiden Schichten getrennt: Die Tragschale übernimmt die statischen Funktionen und bietet aufgrund ihrer hohen Masse gute Rahmenbedingungen für Schallschutz und den sommerlichen Wärmeschutz. Die Dämmschale kann auf die energetischen Aspekte optimiert und mit wärmetechnisch optimierten Materialien ausgeführt werden. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 3

4 Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit sind diese WDVS vergleichsweise günstig. Als Nachteile können genannt werden: die optische Veränderung (ästhetische Einwände) vor allem bei Altbauten, für Wasserorganismen giftige und schwer abbaubare Flammschutzadditive, ggf. Pestizide und Algizide, die in den Oberputzen und Farben enthalten sind, um den Befall oder Bewuchs zu verhindern. WDVS sind nur bedingt mechanisch belastbar. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 4

5 Arbeitsblatt Sanierung der Obersten Geschoßdecke Aufgabe 3 Dämmung der Obersten Geschoßdecke a. Lesen Sie Kapitel 3 Sanierung des Daches bzw. der Obersten Geschoßdecke im Mehrfamiliengebäude Kollwitzstraße. b. Die Wärmeverluste über die Dachflächen betragen im Bestand insgesamt etwa ein Fünftel der gesamten Transmissionswärmeverluste. Mit welchem Dämmstoff/Dämmsystem und mit welcher Dämmstärke kann im konkreten Gebäude Kollwitzstraße ein U-Wert von 0,2 W/m 2 K erreicht werden? Aufgaben 3a. und 3b. sind ergebnisoffen. c. Wo wird die Dämmung der Obersten Geschoßdecke üblicherweise angebracht (oberhalb/unterhalb der tragenden Konstruktion)? Warum? Wo wird die Dämmung im Falle eines Dachbodenausbaus üblicherweise angebracht? Die Oberste Geschoßdecke ist ein Bauteil, der sehr einfach und zugleich sehr effektiv gedämmt werden kann. Die Dämmung wird prinzipiell oberhalb der Decke angebracht; wenn der Dachraum nicht genutzt wird, kann daher eine dicke Dämmschicht realisiert werden, die die Wärmeverluste stark reduziert. Die Dämmung unterhalb der Decke ist möglich, aber hinsichtlich Konstruktion und Kosten aufwendiger und bauphysikalisch schwieriger, da sie dann einer Innendämmung entspricht und auch deren Probleme aufweist. Sie wird daher eher die Ausnahme sein. Die Dämmung oberhalb der Obersten Geschoßdecke kann entweder begehbar oder nicht begehbar ausgeführt werden. Im ersten Fall wird auf die Dämmkonstruktion ein Estrich oder eine Plattenabdeckung angebracht. Gegebenenfalls ist die Statik der Decke zu überprüfen. Beim Dachbodenausbau wird üblicherweise von innen eine Dämmung zwischen die Dachsparren sowie unterhalb der Dachsparren angebracht. Dadurch wird eine funktionierende Dachhaut nicht beeinträchtigt. Die Untersparrendämmung wird von innen angebracht. Die Sparrenkonstruktion wird nach unten hin aufgedoppelt/abgehängt, was den Innenraum verkleinert. Sinnvoll ist die Verbindung mit der Zwischensparrendämmung. Gegebenenfalls kann bei einer späteren Dachneueindeckung zusätzlich nach oben aufgedoppelt werden. d. Führen Sie mit einem Energieausweisprogramm die entsprechenden Berechnungen durch. e. Schreiben Sie einen kurzen Text, in dem Sie Ihre Auswahl eines Dämmstoffs/Dämmsystems begründen. Aufgaben 3d. und 3e. sind ergebnisoffen. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 5

6 Arbeitsblatt Aufstockung um ein Dachgeschoß Aufgabe 4 Errichtung eines Dachgeschoßes in Passivhaus-Qualität a. Lesen Sie das Kapitel 3.2 Errichten einer Dachgeschoßaufstockung in Passivhaus-Qualität. Beziehen Sie die U-Wert-Berechnungen in Abbildung 13 bzw. Abbildung 14 ein. b. Machen Sie sich Notizen zu den wesentlichsten Punkten wie Dämmung und Wandaufbauten und notieren Sie, welche konkreten baulichen Maßnahmen zum niedrigen Heizwärmebedarf geführt haben. Die konkreten baulichen Maßnahmen, die zu diesem niedrigen Heizwärmebedarf geführt haben, waren: - Niedrige Transmissionswärmeverluste durch sehr gute U-Werte, Ausführung der Details, die sich in teilweise negativen Wärmebrücken niederschlagen, Auswahl und Dämmung der Fenster, Minimierung der Durchdringungen der Gebäudehülle. - Niedrige Lüftungsverluste durch eine mechanische Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung. - Hoher solarer Wärmeeintrag durch entsprechende Dimensionierung und Verglasung der Gebäudeöffnungen gegen Süden. c. Berechnen Sie Alternativen zur Holztafelbauweise, berücksichtigen Sie dabei U-Wert (es sollte ein Wert von 0,12 W/m 2 K erreicht werden) sowie statische Gegebenheiten. Aufgabe 4c. ist ergebnisoffen. d. Begründen Sie gegenüber Ihren KollegInnen Ihre Wahl und durch welche Maßnahmen Sie einen niedrigen U-Wert erreichen können. Nennen Sie auch Gründe, die für die Aufstockung eines Gebäudes sprechen. Was spricht für die Aufstockung eines Gebäudes in Leichtbauweise? Die Geschoßanzahl und somit die Nutzfläche des Gebäudes vergrößert sich durch die Aufstockung. Zusätzlich wird das A/V-Verhältnis verbessert und damit die vorhandene Infrastruktur besser genutzt (Nachverdichtung). Zu beachten sind aber maximal zulässige Gebäudehöhen. In Österreich sind diese mit den Bauklassen festgeschrieben. Für eine Aufstockung eines Gebäudes in Leichtbauweise sprechen: - Statik - Gute Dämmwerte - Logistik (leichte Bauteile können einfacher auf die erforderliche Höhe transportiert werden) - Leichtbauweise ist mit Baustoffen aus erneuerbaren Ressourcen leicht herstellbar. - Durch die vorgefertigte Holzbauweise können optimierte Passivhaus-Konstruktionen zur Anwendung kommen. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 6

7 e. Der folgende Detailschnitt zeigt einen Ausschnitt aus dem Beispiel Kollwitzstraße. ArchitektInnen fertigen solche Detailschnitte an, um besondere Situationen und Lösungen zu erarbeiten. Was wird hier dargestellt? Das Detail zeigt die Lage und den Einbau des Fensters im Stiegenhaus an der Nordfassade. Auch die Aufbauten der angrenzenden Bauteile können der Detailzeichnung entnommen werden, wenn auch ohne die genauen Maße. Oberhalb des Fensters ist die statische Ausführung des Wandausschnitts ersichtlich, für den Wärmebrückenwert ist besonders die konstruktive Führung der Wärmedämmung relevant. Unterhalb des Fensters ist der Übergang der sanierten Wand in die neue Dachkonstruktion und die dabei erfolgte Überdämmung ersichtlich. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 7

8 Arbeitsblatt Dämmung der Kellerdecke Aufgabe 5 Dämmung der Kellerdecke a. Wie kann eine Kellerdecke gedämmt werden? Bei Kellerdecken wird die Dämmung in den meisten Fällen von unten angebracht, indem Dämmplatten verklebt, verdübelt oder abgehängt werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann auch unter dem Estrich im Erdgeschoß gedämmt werden, diese Variante ist aber aufwendiger und daher nur zu empfehlen, wenn der Estrich ohnehin neu gemacht werden soll. Zu beachten ist bei der zweiten Variante auch, dass das Fußbodenniveau durch die zusätzliche Dämmschicht erhöht wird. Bei Holzbalkenkonstruktionen kann (zusätzlich) auch zwischen den Balken gedämmt werden. b. Zeichnen Sie die Dämmschicht der thermischen Gebäudehülle im Schnitt farbig nach. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 8

9 Diese Abbildung steht auch unter zum Download zur Verfügung. c. Schlagen Sie eine konkrete Dämmvariante der Kellerdecke vor und berechnen Sie deren U-Wert. Gehen Sie vom Bestand (Abbildung 30) aus. Eine Lösungsmöglichkeit ist die im Beispielgebäude ausgeführte Variante: Aufgrund der geringen Raumhöhe im Keller musste die Dämmdicke unterhalb der Kellerdecke auf 12 cm mit l = 0,035 W/mK begrenzt werden. Im Gang wurde nur eine Höhe von 10 cm montiert, wobei aus Brandschutzgründen Mineralwolle zum Einsatz kam. Dazu kommen 5 cm oberhalb der Decke als Dämmlage unter dem Estrich, sodass eine Gesamtdämmdicke von 15 bis 17 cm erreicht wird. Der resultierende U-Wert für die wesentlichen Flächen liegt bei 0,19 W/m 2 K. d. Beschreiben Sie im abgebildeten Detail die Führung der Wärmedämmung. Beachten Sie dabei das porosiert ausgeführte Mauerwerk unterhalb der neuen Bodenplatte ( PPW4-DB oder MG III ). Warum wurde es porosiert ausgeführt? Das Detail zeigt den Anschluss der Außenwand zur Bodenplatte des neu errichteten Anbaus, des Sockeldetails. Die Bodenplatte ist unterhalb gedämmt und zusätzlich unter dem Estrich. Die Außenwand hat ein Wärmedämmverbundsystem. Wichtig ist hinsichtlich der Wärmebrücken, dass das Mauerwerk unterhalb der Bodenplatte im Fundamentbereich porosiert ausgeführt worden ist, damit die Wärmebrücke an dieser Stelle möglichst abgeschwächt wird. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 9

10 Arbeitsblatt Fenstersanierung Aufgabe 6 Tausch der Fenster im Gebäudebestand der Kollwitzstraße Aufgabe 6 ist ergebnisoffen. Aufgabe 7 Fenstersanierung und Fenstertausch a. Wie konnten die Wärmebrücken bei den Fenstern der Bestandswohnungen reduziert werden? Das Glas sollte einen thermisch günstigen Randverbund aufweisen, z. B. aus Kunststoff mit einem günstigen Wert Y Glasrand 0,035 W/mK. Die Einbausituation in der Kollwitzstraße wurde so gewählt, dass eine weitestgehende Überdeckung des Rahmens durch die Dämmung gegeben war, was zu einer optimierten Einbauwärmebrücke von Y Einbau = 0,015 W/mK führte. b. Welche Fenster sind für die neuen Dachgeschoßwohnungen geeignet, um Passivhaus-Standard zu erreichen? Im neu errichteten Dachgeschoß kamen passivhauszertifizierte Kunststofffenster zum Einsatz, die einen Rahmen mit U f = 0,75 W/m 2 K aufwiesen. Es kam wiederum 3-fach- Wärmeschutzverglasung mit U g = 0,6 W/m 2 K und einem g-wert von 0,52 zum Einsatz. Der resultierende U-Wert für die Fenster beträgt U w = 0,79 W/m 2 K im Mittel. c. Worauf ist in der Baupraxis hinsichtlich Belichtung besonders zu achten? Welche Anforderungen können Sie nennen? Der hohe Rahmenanteil von % bei kleineren Fenstergrößen kann nach einem Fenstertausch die Belichtung maßgeblich beeinträchtigen, ebenso die Verminderung des Lichttransmissionswertes durch 3-fach-Verglasungen. Aktuelle Anforderung gemäß OIB- Richtlinie 6: Fenster, Fenstertüren und verglaste Türen in Wohngebäuden gegen Außenluft dürfen einen Uw-Wert von 1,40 W/m 2 K nicht überschreiten, bei Dachflächenfenstern liegt die Grenze bei 1,70 W/m 2 K (bezogen auf ein Prüfnormmaß von 1,23 m x 1,48 m). d. Durch zusätzliche Fenster entstehen auch zusätzliche Wärmeeinträge. Sommerliche Überhitzung muss durch konstruktive Maßnahmen vermieden werden. Welche Maßnahmen erkennen Sie im folgenden Detail? Die Fenster der neuen Vorbauten sowie jene im Dachgeschoß erhielten aus Gründen des sommerlichen Wärmeschutzes Raffstores. Der Einbau erfolgte wärmebrückenoptimiert. Die wesentlich größeren Fenster des Dachgeschoßes sind mit einem Vordach vor sommerlicher Überhitzung zusätzlich geschützt. Lernbaustein Gebäudehülle Lösungsheft 10