Themenblock 4: 4.1. Feuchteschutz / Mindestwärmeschutz

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1 Themenblock 4: 4.1. Feuchteschutz / Mindestwärmeschutz 8. Dezember 2011 Seite: 1

2 Inhaltsverzeichnis Grundlagen Seite 03 Mindestwärmeschutz DIN Seite Wärmebrücken DIN /Beiblatt 2 Seite Feuchteschutz DIN Seite Anlagen DIN 4108 Beiblatt 2 Seite Fragen Seite Dezember 2011 Seite: 2

3 Grundlagen (Mindestwärmeschutz / Wärmebrücken / Tauwasserausfall innerhalb von Bauteilen) Benötigte Unterlagen (für alle Module Bauphysik) - Schneider Bautabellen oder: - DIN : Wärmeschutz im Hochbau - Beiblatt 2 zu DIN 4108: Wärmebrückenkatalog - DIN EN ISO 6946: U-Wertberechnung - DIN EN 12524: Baustoffdaten - DIN V : Baustoffdaten - DIN EN ISO : Wärmebrückenberechnung - DIN EN ISO : Wärmebrückenberechnung - Energieeinsparverordnung - EnEV 2007 / EnEV Taschenrechner, Schreibzeug 8. Dezember 2011 Seite: 3

4 Mindestwärmeschutz Feuchteschutz / Wärmeschutz Kondensatfeuchteschäden Schimmelpilzwachstum in einer Schule Bereich Attika Nach Fensteraustausch und der damit verbundenen tendenziell höheren relativen Luftfeuchtigkeit entsteht an ungenügend gedämmten Stellen (Wärmebrücken) aufgrund der dort herrschenden niederen Oberflächentemperaturen Schimmelbildung. Der Mindestwärmeschutz hat das Ziel zu verhindern, dass derartige mangelhaft gedämmte Bauteile realisiert werden. Er gilt deshalb an allen Stellen eines Bauwerkes. 8. Dezember 2011 Seite: 4

5 HX- Diagramm von Mollier 8. Dezember 2011 Seite: 5

6 8. Dezember 2011 Seite: 6

7 DIN Mindestwärmeschutz 1952 und 1969 Schutzziel: - Gesundheit der Bewohner (Schimmelpilz Behaglichkeit) - Schutz der Bausubstanz vor Bauschäden Frostschäden Feuchteschäden. Quelle DIN 4108: Dezember 2011 Seite: 7

8 DIN Mindestwärmeschutz 2003 Schutzziel: Mindestwärmeschutz im Winter: Anforderung von Energieeinsparung Mindestwärmeschutz im Sommer Reduzierung der Wärmeeinträge Quelle DIN : Quelle DIN : Dezember 2011 Seite: 8

9 Wärmebrücke Definition Wärmebrücke Bereich eines Außenbauteiles bzw. einer Konstruktion in der ein erhöhter Energieabfluss vorliegt Geometrische Wärmebrücke z.b. Außenecke linienförmige Wärmebrücke (erhöhter Energieabfluss außen geringerer Energieeintrag innen) (2 x linienförmige WB = Punktförmige WB) Konstruktive Wärmebrücke z.b. Befestigungselemente punktförmige WB Quelle DIN : Wärmebrücken anerkannte Regle der Technik DIN , Abschnitt 6 - Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Bereich von Wärmebrücken Mindestanforderung Oberflächentemperatur θ si 12,6 C um Feuchteschäden zu vermeiden 8. Dezember 2011 Seite: 9

10 Schimmelbildung Quelle DIN : DIN Abschnitt 6.2 Quelle DIN : Dezember 2011 Seite: 10

11 Regelungen in der EnEV Die EnEV nimmt in verschiedener Form Bezug auf die in der DIN formulierten Mindestanforderungen. EnEV 6 Dichtheit - Mindestluftwechsel Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass der zum Zwecke der Gesundheit und Beheizung erforderliche Mindestluftwechsel sichergestellt ist. (siehe auch DIN , Abschnitt und DIN : ). Zitat DIN , Abschnitt Auf einen ausreichenden Luftwechsel ist aus Gründen der Hygiene, der Begrenzung der Raumluftfeuchte sowie ggf. der Zuführung von Verbrennungsluft nach bauaufsichtlichen Vorschriften (z.b. Feuerungsanlagenverordnung der Länder) zu achten. Dies ist in der Regel der Fall, wenn während der Heizperiode ein auf das Luftvolumen innerhalb der Systemgrenze bezogener durchschnittlicher Luftwechsel von 0,5 h- 1 bei der Planung sichergestellt wird. Nutzerabhängigkeit des planerischen Luftwechsels?! 7 Mindestwärmeschutz - Wärmebrücken Mindestwärmeschutz nach den anerkannten Regeln der Technik, siehe DIN : Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden Teil 2 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz Siehe insbesondere Tabelle 3 der DIN Der Mindestwärmeschutz gem. DIN ist zu erfüllen! 7(2) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den anerkannten Regeln der Technik und den im jeweiligen Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird. 8. Dezember 2011 Seite: 11

12 7(3) Der verbleibende Einfluss der Wärmebrücken bei der Ermittlung des spezifischen, auf die wärme übertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts oder Transmissionswärmetransferkoeffizienten und des Jahres-Primärenergiebedarfs ist bei Wohngebäuden nach Anlage 1 Nr. 2.5 und bei Nichtwohngebäuden nach Anlage 2 Nr. 2.5 zu berücksichtigen. Berücksichtigung der Wärmebrücken bei der Bilanzierung nach Anlage 1 Nr. 2.5 Wärmebrückenfrei ist eine Konstruktion, wenn Sie nach den Regeln des Beiblattes zu DIN 4108: Wärmbrückenkatalog ausgeführt werden den dort aufgeführten Standards Entsprechen (Gleichwertigkeitsnachweis) Abb. Quelle Beiblatt 2 zu DIN 4108: Berücksichtigung der Wärmebrücken bei der Ermittlung des spezifischen Transmissionswärmeverlustes H T und des Primärenergieaufwandes Q p bei Wohngebäuden gem. Anlage 1 Nr. 2.5 und bei Nichtwohngebäuden nach Anlage 2 Nr. 2.5 Wärmebrücken sind auf eine der folgend genannten Arten zu berücksichtigen (Mischformen nicht zulässig!): - Durch Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten um ΔU WB = 0,10 W/(m²K) - Durch Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten um ΔU WB = 0,05 W/(m²K) bei konsequenter Anwendung der Planungsbeispiele gem. Beiblatt 2 zu DIN Durch genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V : Dezember 2011 Seite: 12

13 Abb. Beispiel Flachdach U-Flachdach 0,30 W/(m²K) ΔU WB = 0,10 W/(m²K) U+U WB = 0,40 W/(m²K) Der Transmissionswärmeverlust über das Flachdach erhöht sich aufgrund des Wärmebrückenzuschlages um 33%! Beiblatt 2 zu DIN 4108: Abschnitt 3.5 Gleichwertigkeitsnachweis* ΔU WB = 0,05 W/(m²K) *energetische Gleichwertigkeit!! 8. Dezember 2011 Seite: 13

14 Beiblatt 2 zu DIN 4108: Abschnitt 4 vernachlässigbare Details Quelle Beiblatt 2 zu DIN 4108: Kritische Oberflächentemperatur θ si 12,6 C θ = Theta si = surface interior Normklima DIN C und 50% relative Luftfeuchtigkeit Somit ergibt sich eine Taupunkttemperatur von 9,3 C (Kondensationspunkt) Bei 12,6 C liegt eine relative Luftfeuchtigkeit von 80% vor (Schimmelpilzwachstum möglich) Mindestwärmeschutz DIN Tab. 3 Wärmedurchlasswiderstand R für Außenbauteile z.b. mind. 1,2 m² K / W R = d [m] / l [W/K] Somit muss z. B. eine 30 cm starke Mauer mindestens eine Wärmeleitfähigkeit von gleich 0,25 W/(mK) aufweisen um die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz zu erfüllen. 0,3 m / 1,2 (m²k) / W = 0,25 W/(mK) 8. Dezember 2011 Seite: 14

15 Randbedingungen für den Mindestwärmeschutz Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Bereich von Wärmebrücken Temperaturrandbedingungen: Innentemperatur von 20 C, Relative Feuchtigkeit von 50% Außentemperatur von 5 C Übergangswiderstände (abweichend von U-Wertberechnung!) innen R si 0,25 m²/(kw) beheizte Räume innen R si 0,17 m²/(kw) unbeheizte Räume Fensterrahmen innen R si,fenster 0,13 m²/(kw) siehe DIN EN ISO Außen R se 0,04 m²/kw) R = Resistance s = surface i = interior e = exterior 8. Dezember 2011 Seite: 15

16 Temperaturfaktor Anforderung Temperaturfaktor f Rsi f Rsi größer gleich 0,70 Berechnung der Oberflächentemperatur DIN EN ISO (20) Somit: -5 C +(1,2 + 0,04 )/(1,2 + 0,04 + 0,25) *(20- C(-5 C) = 15,80 C Oberflächentemperatur bei ungestörter Konstruktion (Widerstand von innen nach außen!) DIN EN ISO Wärmebrückenverlustkoeffizient - Längenbezogen (Psi) [W/(mK)] - Punktbezogen (Chi) [W/K] - auf Bezugssystem achten! Innenmaß oder Außenmaß! - psi außen = 0,5644W/(m²K) x 2,0m = 1,1288 W/(mK) 2,0 x 0,729 W/(mK) = -0, psi innen = 0,8063 W/(m²K) x 1,4m = 1,1288 W/(mK) 1,4 x 0,729 W/(mK) = +0, U-Wert ungestört 0,729 W/(m²K) 8. Dezember 2011 Seite: 16

17 Innenmaß - Außenmaß Bezugsystem Außenmaß - Innenmaß Bezugsystem Außenmaß Innenmaß ohne Chi 8. Dezember 2011 Seite: 17

18 Beispiel Beispiel Psi Fensteranschluss 8. Dezember 2011 Seite: 18

19 8. Dezember 2011 Seite: 19

20 Feuchteschutz DIN Definitionen DIN : Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung Ziel: Vermeidung von Tauwasserschäden innerhalb der Bauteilkonstruktion Nachweis: - Rechnerischer Nachweis Glaser Verfahren - Nachweis über Regelkonstruktionen wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke s d Dicke einer ruhenden Luftschicht, die den gleichen Wasserdampf-Diffusionswiderstand besitzt wie die betrachtete Bauteilschicht bzw. das aus Schichten zusammengesetzte Bauteil. Sie bestimmt den Widerstand gegen Wasserdampfdiffusion. Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke ist eine Schicht- bzw. Bauteileigenschaft. Sie ist für eine Bauteilschicht nach folgender Gleichung definiert: diffusionsoffene Schicht Bauteilschicht mit s d 0,5m diffusionshemmende Schicht Bauteilschicht mit 0,5 m < s d < 1 500m diffusionsdichte Schicht Bauteilschicht mit s d 1 500m Bauteile atmen nicht! Die Begriffe Dampfsperre / Dampfbremse sind undefiniert! DIN Wasserdampfteildruck p [pa] abhängig von Temperatur und rel. Luftfeuchtigkeit Wasserdampfsättigungsdruck ps (bei 100 % rel. Luftfeuchtigkeit) 20 C, 50 % rel. Luftfeuchtigkeit p = x ps rel. Luftfeuchtigkeit - Phi Der Feuchteeintrag durch Konvektion ist um Faktor bis größer als der Feuchteeintrag durch Diffusion! Zur Vermeidung von Feuchteschäden ist auf eine dauerhaft luftdichte Ausführung der Konstruktion besonders zu achten! Blower-Door-Test! Leckagesuche zur Qualitätssicherung! 8. Dezember 2011 Seite: 20

21 Quelle DIN , Tab. A.2 8. Dezember 2011 Seite: 21

22 Quelle DIN , Tab. A.2 Quelle DIN , Tab. A4 8. Dezember 2011 Seite: 22

23 Glaser Verfahren Tauperiode Zeitraum 1440 Stunden Außenklima -10,0 C = 80% Innenklima 20,0 C = 50% Verdunstungsperiode Zeitraum 2160 Stunden Außenklima 12,0 C = 70% Innenklima 12,0 C = 70% Variante Außendämmung 8. Dezember 2011 Seite: 23

24 Variante Innendämmung 8. Dezember 2011 Seite: 24

25 8. Dezember 2011 Seite: 25

26 Bauteil ohne feuchtetechnischen Nachweis 4.3 Bauteile, für die kein rechnerischer Tauwasser-Nachweis erforderlich ist Außenwände Wände mit Innendämmung Wände in Holzbauart Kelleraußenwände Dächer - nicht belüftete Dächer: - belüftete Dächer Fenster, Außentüren und Vorhangfassaden 8. Dezember 2011 Seite: 26

27 Anlagen Die folgenden Anlagen sind der DIN 4108 Beiblatt 2 entnommen. Eine vollständige Übersicht über alle dort aufgeführten Konstruktionen Kann in der Norm selbst nachgelesen werden Bild 1: Legende zu den Zeichnungen 8. Dezember 2011 Seite: 27

28 Bild 2: Boden gegen Erdreich 8. Dezember 2011 Seite: 28

29 Bild 3: Boden gegen beheizten und unbeheizten Keller 8. Dezember 2011 Seite: 29

30 Bild 4: Fensteranschluss unten, seitlich, oben 8. Dezember 2011 Seite: 30

31 Bild 5: Attikaabschluß 8. Dezember 2011 Seite: 31

32 Fragen - welche Schutzziele werden in der DIN genannt? - Warum wir in sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz unterschieden? - Sind beide (sommerlich und winterlich) nachzuweisen? - Auf welches Normklima ist der Mindestwärmeschutz ausgelegt? - Was ist der Unterschied zwischen der Taupunkttemperatur und der kritischen Oberflächentemperatur? - Wie gewährleisten Sie planerisch den hygienisch notwendigen Luftwechsel gem. DIN und EnEV? - Ist für eine Wohnungstrennwand der Mindestwärmeschutz gem. DIN nachzuweisen? - Welche Arten von Wärmebrücken kennen Sie? - Ist die kritische Oberflächentemperatur von 12,6 C auch im Bereich von Fenster und Fensterrahmenkonstruktionen einzuhalten? - Was ist das Beiblatt 2 zu DIN 4108? - Wie funktioniert der Gleichwertigkeitsnachweis von Wärmebrücken gem. Beiblatt 2 zu DIN 4108? - Gibt es atmenden Bauteile? - Wie sind die Begriffe Dampfsperre und Dampfbremse definiert? - Ergeben sich in der Regel durch Wasserdampfdiffusion oder durch Wasserdampfkonvektion die größeren Bauschäden? - Wo können die grundlegenden Anforderungen an den Klimabedingten Feuchteschutz nachgelesen werden? Nennen Sie fünf Baukonstruktionen für die kein rechnerischer Bauteilnachweis (Glaserverfahren) erforderlich ist. Begründen Sie warum hier kein rechnerischer Nachweis für die von Ihnen genannten Konstruktionen zu führen ist. 8. Dezember 2011 Seite: 32

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