FIW Wärmeschutztag 2014

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Julius Amsel
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1 FIW Wärmeschutztag 2014 Vorteile der Wärmedämmung für Raumklima und Hygiene Hartwig Künzel, Fraunhofer IBP Inhalt Einleitung Raumklima thermische Behaglichkeit Raumhygiene Feuchteschutz - stationär - instationär (hygrotherm. Gebäudesimulation) Schlussfolgerungen Auf Wissen bauen Fraunhofer IBP

2 Einleitung Ärgerliche Kampagne auf die selbst seriöse Medien reinfallen Wer waren die Experten? z.b. Konrad Fischer, Diplom- Ingenieur, Architektur- und Ingenieurbüro, Hochstadt am Main Fraunhofer IBP 2

3 Einleitung Fraunhofer IBP 3

4 Einleitung Was sind die anderen Risiken? Statistische Erhebungen zu Feuchteschäden in Wohnungen Bevölkerungsdurchschnitt Insgesamt: 13,4% in Wohneigentum und mietfrei: 7,8% zur Miete (auch: reduzierte Miete): 20,5% Armutsgefährdet Insgesamt: 21,8% in Wohneigentum und mietfrei: 16,6% zur Miete (auch: reduzierte Miete): 24,0% Feuchte in Wohnungen ist ein Problem! Gibt es einen Zusammenhang mit der Wärmedämmung? Fraunhofer IBP 4

Raumklima thermische Behaglichkeit Gemessene Temperatur: 22 C Empfundene Temperatur: 20 C Kalte Fläche Warme Fläche Gemessene Temperatur: 18 C Empfundene Temperatur: 20 C

5 Raumklima thermische Behaglichkeit Gemessene Temperatur: 22 C Empfundene Temperatur: 20 C Kalte Fläche Warme Fläche Gemessene Temperatur: 18 C Empfundene Temperatur: 20 C Globe- Thermometer zur Messung der Operativtemperatur Bei kühlen Umschließungsflächen ist eine höhere Lufttemperatur nötig um therm. Behaglichkeit zu erzielen Fraunhofer IBP 5

6 Raumklima thermische Behaglichkeit Kühle Wände sind deutlich weniger behaglich als warme Wände Quelle: EN ISO 7730:2005 (D) Fraunhofer IBP 6

7 Raumklima thermische Behaglichkeit Strahlungsaustausch mit der Umgebung Für die Strahlungsbilanz ist der Sichtfaktor entscheidend. Je näher man der kalten Oberfläche kommt desto größer ist deren Wirkung Fraunhofer IBP 7

Raumklima thermische Behaglichkeit Strahlungsaustausch mit der Umgebung Operativtemperaturverteilung im Zwischengeschoss eines MFH Bei ungedämmten Gebäuden ist mit Komforteinschränkungen in

8 Raumklima thermische Behaglichkeit Strahlungsaustausch mit der Umgebung Operativtemperaturverteilung im Zwischengeschoss eines MFH Bei ungedämmten Gebäuden ist mit Komforteinschränkungen in Außenwandnähe zu rechnen Ungedämmt: U = 1.4 W/(m²K) Gedämmt: U = 0.24 W/(m²K) Kategorie II Kategorie III Kategorie II Kategorie II Kategorie III Randbedingung: Außentemperatur: -10 C, Raumlufttemperatur: 21 C Decke und Boden Oberflächentemperatur: 21 C Fraunhofer IBP 8

Raumhygiene Feuchteschutz Hygienischer Mindestwärmeschutz früher und heute Hygienischer Mindestwärmeschutz für Außenwände in DIN 4108 Ausgaben 1952 1969 Danach einheitlich R = 0,55 m²k/w ab 2001:

9 Raumhygiene Feuchteschutz Hygienischer Mindestwärmeschutz früher und heute Hygienischer Mindestwärmeschutz für Außenwände in DIN 4108 Ausgaben Danach einheitlich R = 0,55 m²k/w ab 2001: R = 1,2 m²k/w Kriterienwechsel: statt Tauwasser max. 80% Oberfl.-feuchte (Schimmelpilzprophylaxe) Wärmebrücken: Temperaturfaktor f Rsi 0,7 d.h. θ si 12,5 C bei θ i / θ e = 20 / -5 C Fraunhofer IBP 9

10 Raumhygiene Feuchteschutz Tauwasser oder Schimmelpilze 80% r.f. bei 12,6 C Neuer Mindestwärmeschutz schützt vor Schimmelpilzen in Ecken aber nicht hinter Möbeln an der Außenwand Fraunhofer IBP 10

11 Instationäre Betrachtung WUFI Plus Hygrothermische Gebäudesimulation Fraunhofer IBP 11

12 Instationäre Betrachtung Neues Model zur Berechnung interzonaler Luftströmungen durch Wind und therm. Auftrieb WUFI Plus Hygrothermische Gebäudesimulation mit Luftaustausch zwischen einzelnen Zonen Fraunhofer IBP 12

13 Hygrothermische Gebäudesimulation Anwendungsbeispiel: Wohnung in einem MFH Fraunhofer IBP 13

Hygrothermische Gebäudesimulation Anwendungsbeispiel: Wohnung in einem MFH Gebäudemodell Wohnung im Mehrfamilienhaus Zone Nr. Bezeichnung Fläche [m²] Netto- Volumen [m³] Min.

14 Hygrothermische Gebäudesimulation Anwendungsbeispiel: Wohnung in einem MFH Gebäudemodell Wohnung im Mehrfamilienhaus Zone Nr. Bezeichnung Fläche [m²] Netto- Volumen [m³] Min. Auslegungs- Temperatur [ C] 1 Flur 4,7 11, Wohnen 22,9 57, Schlafen 18,7 47,1 unbeheizt 4 Bad 6,2 15, Kind 17,7 44, Küche 10,7 32,0 20 A1 Hausflur / Treppenhaus Summe 81 m² 208 m³ - Fraunhofer IBP 14

Hygrothermische Gebäudesimulation Randbedingungen Innere Wärme-, Feuchte-, CO2-Quellen Last-Zeitprofile für jeden Raum Beispiel: Tagesprofil der Wärme-, Feuchte- und CO2-Quellen im Schlafzimmer 3

15 Hygrothermische Gebäudesimulation Randbedingungen Innere Wärme-, Feuchte-, CO2-Quellen Last-Zeitprofile für jeden Raum Beispiel: Tagesprofil der Wärme-, Feuchte- und CO2-Quellen im Schlafzimmer 3 Personenhaushalt Wärme: 8,3 kwh/tag Feuchte: 7,3 kg/tag CO2: 2,3 kg/tag Uhrzeit Mo-So Wärmeabgabe konvektiv [W] Wärmestrahlung [W] Feuchteeintrag [g/h] CO2-Produktion , ,6 Beispiel: Tagesprofil der Wärme-, Feuchte- und CO2-Quellen im Kinderzimmer [g/h] Uhrzeit Mo-So Wärmeabgabe konvektiv [W] Wärmestrahlung [W] Feuchteeintrag [g/h] CO2-Produktion [g/h] , , ,3 Fraunhofer IBP 15

Hygrothermische Gebäudesimulation Randbedingungen Luftwechsel wird simuliert (Gebäudedurchströmungsmodell) Sämtliche Gebäudebauteile (Außen-, Innenwände, Fenster) sind luftdurchlässig und werden

16 Hygrothermische Gebäudesimulation Randbedingungen Luftwechsel wird simuliert (Gebäudedurchströmungsmodell) Sämtliche Gebäudebauteile (Außen-, Innenwände, Fenster) sind luftdurchlässig und werden entsprechend berücksichtigt Durchströmungseigenschaften gewählt für eine projektierte Luftdichtheit von: Unsaniert n 50 = 6,5 h -1 Saniert n 50 = 1,5 h -1 Alle Fenster werden für 5 Min um 8.00 und Uhr geöffnet (Stoßlüftung) Fraunhofer IBP 16

17 Hygrothermische Gebäudesimulation Betrachtete Varianten 1. Variante: unsaniert Fenster (Fugendurchlässigkeit nicht geprüft) U w = 2,7 W/m²K gew. 2,00 m³/h m dapa 2/3 Außenwand U = 1,53 W/m²K 2. Variante: neue Fenster Fenster (Fugendurchlässigkeit Klasse 3) U w = 1,3 W/m²K gew. 0,31 m³/h m dapa 2/3 Außenwand ungedämmt U = 1,53 W/m²K 3. Variante: neue Fenster und Außendämmung Fenster (Fugendurchlässigkeit Klasse 3) U w = 1,3 W/m²K gew. 0,31 m³/h m dapa 2/3 Außenwand (+ 14 cm Dämmung) U = 0,25 W/m²K Fraunhofer IBP

18 Hygrothermische Gebäudesimulation Simulationsergebnisse: Jahres- / Perioden-Mittelwerte 1. Variante: unsaniert Luftwechsel n Ø = 0,61 h -1 (n INF = 0,31 h -1 ) Heizwärmebedarf 193 kwh/(m²a) Raumklima (Jahresmittel aller Zonen) 20 C / 52% Winter: 19 C / 34% 2. Variante: neue Fenster Luftwechsel n Ø = 0,32 h -1 (n INF = 0,08 h -1 ) Heizwärmebedarf 146 kwh/(m²a) 20 C / 62 % Winter: 19 C / 45% 3. Variante: neue Fenster und Außendämmung Luftwechsel n Ø = 0,33 h -1 (n INF = 0,08 h -1 ) Heizwärmebedarf 41 kwh/(m²a) 23 C / 53% Winter: 20 C / 42% Fraunhofer IBP

19 Hygrothermische Gebäudesimulation Simulationsergebnisse: Raumluftbedingungen Dez. Feb. 1. Variante: unsaniert 2. Variante: neue Fenster 3. Variante: neue Fenster und Außendämmung Fraunhofer IBP 19

20 Hygrothermische Gebäudesimulation Simulationsergebnisse: Raumluftbedingungen Dez. Feb. 1. Variante: unsaniert 2. Variante: neue Fenster 3. Variante: neue Fenster und Außendämmung Fraunhofer IBP 20

21 Hygrothermische Gebäudesimulation Simulationsergebnisse: Raumluftbedingungen Dez. Feb. 1. Variante: unsaniert 2. Variante: neue Fenster 3. Variante: neue Fenster und Außendämmung Fraunhofer IBP 21

22 Simulationsergebnisse: Oberflächenbedingungen / Schimmelpilzrisiko 1. Variante: unsaniert 2. Variante: neue Fenster 3. Variante: neue Fenster und Außendämmung WUFI Bio Wachstumsrate [mm/jahr] 0,6 1, Fraunhofer IBP 22

23 Simulationsergebnisse: Oberflächenbedingungen / Schimmelpilzrisiko 1. Variante: unsaniert 2. Variante: neue Fenster 3. Variante: neue Fenster und Außendämmung WUFI Bio Wachstumsrate [mm/jahr] Fraunhofer IBP 23

24 Simulationsergebnisse: Oberflächenbedingungen / Schimmelpilzrisiko 1. Variante: unsaniert 2. Variante: neue Fenster 3. Variante: neue Fenster und Außendämmung WUFI Bio Wachstumsrate [mm/jahr] Fraunhofer IBP 24

25 Schlussfolgerungen Ursachen für sichtbare Feuchteschäden (z.b. Schimmel) in Wohnungen: Niedriger Wärmeschutzstandard Unzureichende Raumheizung Mobiliar an der Außenwand Kritische Fälle: Ungedämmt mit dichten Fenstern ohne Lüftungsanlage Ungedämmte Wohnung mit innen gedämmter Nachbarwohnung in MFH Vorteile einer guten Wärmedämmung: keine Feuchteprobleme bei normalem Wohnverhalten selbst mit Möbeln an den Außenwänden Im Winter behagliche Temperaturen im gesamten Gebäude Luftaustausch zwischen beheizten und unbeh. Räumen i.d.r. unkritisch Fraunhofer IBP 25

FIW Wärmeschutztag 2014 Vielen Dank! Weitere Informationen unter www.ba

26 FIW Wärmeschutztag 2014 Vielen Dank! Weitere Informationen unter (Fachpublikationen) z.b. zu den Auswirkungen einer Innendämmung in der Nachbarwohnung siehe Bauphysik 35 (2013), Heft 3 Auf Wissen bauen Fraunhofer IBP

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