Wärmeschutz der Gebäudehülle. Wärmeschutz der Gebäudehülle

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1 Wärmeschutz der Gebäudehülle Wärmeschutz der Gebäudehülle Außenwand, oberste und unterste Gebäudefläche Außenwand, oberste und unterste Gebäudefläche

2 Der Baukörper: Priorität für Nachhaltiges Bauen Der Wärmeschutz der Gebäudehülle hat höchste Priorität im Rahmen des Planungsprozesses. Eine energie-ökonomische Gestaltung der Baukonstruktion der Außenbauteile ist anzustreben, wobei auf bereits erprobte Bauweisen zurückgegriffen werden sollte. Da Wohnbauten zum großen Teil im sozialen Wohnbau zu realisieren sein werden, müssen wirtschaftliche Aspekte Berücksichtigung finden.

3 Dämmung auf den Sparren Dämmung zwischen den Sparren BUILDING INSULATION TO REDUCE Dämmung der obersten Geschossdecke THE TRANSMISSION-LOSSES Aussenwanddämmung Kerndämmung Trittschalldämmung Bodendämmung Rohrdämmung Innendämmung der Wand

4 BAUTEILBESCHREIBUNG l-wert, W/(m, K): Wärmeleitfähigkeit der Schicht R-WERT, (m², K)/W: Wärmedurchgangswiderstand der Schicht (Wärmedämmwert) a i, (W/m², K): Wärmeübergangskoeffizient, innen a a, (W/m², K): Wärmeübergangskoeffizient, außen 1/a, (m², K/W): Wärmeübergangswiderstand der Schicht U-Wert (W/m², K): Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils 1/U = R (m², K/W): Wärmedurchgangswiderstand des Bauteils R = 1/U = 1/a i + d 1 /l d n /l n + 1/a a

5 Bauteile der Gebäudehülle

6 DER WÄRMESCHUTZKENNWERT U U in W/(m², K) Der U-Wert beschreibt die Wärmeverluste durch Bauteile über Transmission und gibt an, welche Wärmemenge durch 1 m² Bauteil (Wand, Fenster, Tür) bei einem Temperaturgefälle zwischen innen und außen von 1 C pro Zeiteinheit verloren geht. Mit sinkendem U-Wert fällt der Heizenergiebedarf. Die U-Werte werden normgemäß für wärmeabgebende Bauteile ermittelt.

7 RECHENWERTE DER WÄRMEÜBERGANGSWIDERSTÄNDE BAUTEILE WÄRMEÜBERGANGS- WIDERSTAND 1/α i 1/α a 1 Außenwand (ausgenommen solche nach Zeile 2) 0,04 2 Außenwand mit hinterlüfteter Außenhaut, 0,08 Abseitenwand zum nicht wärmegedämmten Dachraum 3 Wohnungstrennwand, Treppenraumwand, Wand 0,08 zwischen fremden Arbeitsräumen, Trennwand zu dauernd unbeheiztem Raum, Abseitenwand zum wärmegedämmten Dachraum 0,13 4 An das Erdreich grenzende Wand 0 5 Decke oder Dachschräge, die Aufenthaltsraum nach oben gegen die Außenluft abgrenzt (nicht belüftet) 6 Decke unter nicht ausgebautem Dachraum, unter Spitzboden oder unter belüftetem Raum (z.b. belüftete Dachschräge) 7 Wohnungstrenndecke und Decke zwischen fremden Arbeitsräumen 7.1 Wärmestrom von unten nach oben 0,13 0, Wärmestrom von oben nach unten 0,17 0,17 8 Kellerdecke 0,17 9 Decke, die Aufenthaltsraum nach unten gegen die Außenluft abgrenzt 10 Unterer Abschluß eines nicht unterkellerten Aufenthaltsraumes (an das Erdreich grenzend) 0,17 0,04 0,08 0,04 0 ANMERKUNG: Vereinfachend kann in allen Fällen mit 1/α i = 0,13 (m² * K)/W sowie - die Zeilen 4 und 10 ausgenommen - mit 1/α a = 0,04 (m² * K)/W gerechnet werden.

8 U-Wert-Berechnung Berechnet mit TOOL-U-Wert (G. Faninger) BAUTEIL AUSSENWAND 1 (luftberührt) SCHICHT Nr. (von außen nach innen) SCHICHT Dicke d m l-wert, W/(m, K) d/l, (m², K)/W 1 Holzschalung 0,024 0,150 0,160 2 Winddichtung 0,001 0,170 0,006 3 Heraflax 0,120 0,040 3,000 4 Leca-Lehm 0,250 0,130 1, a i (W/(m², K)) 7,69 a a (W/(m², K)) 25,00 R-Wert (m², K/W) 5,259 S d/l (m², K/W) 5,089 U-Wert (W/(m², K)) 0,190

9 BAUTEIL AUSSENDECKE 1 Decke des beheizten Gebäudeteils zur Außenluft (Decke zur Außenluft, Dachschräge, Balkon über Wohnraum) SCHICHT Nr. (von außen nach innen) SCHICHT Dicke d m l-wert, W/(m, K) d/l, (m², K)/W 1 Holzschalung 0,015 0,150 0,100 2 Winddichtung 0,001 0,170 0,006 3 Heraflax 0,240 0,040 6,000 4 Dampfbremse 0,002 0,200 0,010 5 Holzschalung 0,024 0,150 0, a i (W/(m², K)) 7,69 a a (W/(m², K)) 25,00 R-Wert (m², K/W) 6,446 S d/l (m², K/W) 6,276 U-Wert (W/(m², K)) 0,155

10 BAUTEIL KELLERBODEN 1, erdanliegend (Bodenplatte) SCHICHT Nr. (von außen nach innen) SCHICHT Dicke d m l-wert, W/(m, K) d/l, (m², K)/W 1 Rollierung 0,050 0,700 0,071 2 Stahlbetonplatte 0,160 2,300 0,070 3 Bitumenbahn 0,005 0,230 0,022 4 Herathan-SP 0,090 0,030 3,000 5 Estrich 0,070 1,400 0, a i (W/(m², K)) 5,88 a a (W/(m², K)) 0,00 R-Wert (m², K/W) 3,383 S d/l (m², K/W) 3,213 U-Wert (W/(m², K)) 0,296

11 BAUTEIL KELLERDECKE 1 (Decke vom beheiztem oder unbeheiztem Keller) SCHICHT Nr. außen nach innen) (von SCHICHT Dicke d m l-wert, W/(m, K) d/l, (m², K)/W 1 GKP-Verkleidung 0,015 0,320 0,047 2 Heraflax 0,100 0,040 2,500 3 Balkenlage 0,200 0,150 1,333 4 Schüttung-Leca 0,100 0,110 0,909 5 Trittschalldämmung 0,040 0,038 1,053 6 Parkettboden 0,014 0,150 0, a i (W/(m², K)) 5,88 a a (W/(m², K)) 5,88 R-Wert (m², K/W) 6,275 S d/l (m², K/W) 5,935 U-Wert (W/(m², K)) 0,159

12 SONSTIGER BAUTEIL 1 BAUTEIL SCHICHT Nr. (von außen nach innen) SCHICHT Dicke d m l-wert, W/(m, K) d/l, (m², K)/W a i (W/(m², K)) 7,69 a a (W/(m², K)) 25,00 R-Wert (m², K/W) 0,170 S d/l (m², K/W) 0,000 U-Wert (W/(m², K)) 5,881

13 Baustandards Die folgenden Baustandards bieten sich an: Standard-Haus (gemäß den geltenden Bauvorschriften), Niedrigenergie-Haus und Hocheffizientes Haus (Passiv-Haus). Der Baustandard wird von den Wärmeschutzwerten der Bauteile der Gebäudehülle bestimmt. Die für den Wärmeschutz maßgebenden U-Werte werden von der Stärke der Wärmedämmung bestimmt.

14 Energie-Effizientes Bauen Energie-Effizientes Bauen Bauzustand und Wärmeschutz der Gebäudehülle U-Werte in W/(m², K) Gebäudeteil Standard- Haus Energiespar- Haus Niedrigenergie- Haus Passiv-Haus Passiv-Haus PLUS Außenwand < 0,40 < 0,25 < 0,20 < 0,15 < 0,11 Oberste Geschossdecke < 0,25 < 0,20 < 0,15 < 0,10 < 0,10 Unterste Geschossdecke < 0,50 < 0,30 < 0,20 < 0,13 < 0,10 Außenfenster (Glas und Rahmen) < 1,80 < 1,30 < 1,10 < 0,70 < 0,70 Wärmedämmung der Außenwand 6 10 cm cm cm > 30 cm > 40 cm

15 Bauteilkonstruktionen Die Errichtung aller Baustandards kann mit allen gängigen Baukonstruktionen erfolgen: Leichtbauweise, Massivbauweise und Mischbauweise. Auch die Kosten der Wandkonstruktion gegenüber monolithischer Bauweise sollten nicht erhöht werden. Mit Kostenerhöhungen ist erst bei Dämmstärken über 15 cm zu rechnen.

16 Baukonstruktionen für Nachhaltige Gebäude Leichtbau, Massivbau und Mischbau

17 Nachhaltiges Bauen Baustoff- und Architekten-Vielfalt

18 Wandstärke Bei wärmegedämmter Massivbauweise kann die Stärke des massiven Bauteils reduziert werden, z.b. von 38 cm auf 25 cm, wodurch die Wandstärke des Bauteils mit zunehmender Wärmedämmung (15 cm und darüber) nicht zunimmt.

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21 Auswahl der Baustoffe Bei der Auswahl der Baustoffe, inklusive Wärmedämmmaterialien sollen auch umweltbezogene Aspekte Berücksichtigung finden, allerdings im Rahmen einer Lebensdaueranalyse und Berücksichtigung von Lebensdauer und Wiederverwendbarkeit bzw. Entsorgung. Insbesondere bei hochwärmegedämmten Gebäuden ist auf Vermeidung / Verminderung von Wärmebrücken an Bauteilanschlüssen sowie auf Luftdichtheit der Gebäudehülle besonders zu achten.

22 Auswahl der Baustoffe Bei der Auswahl der Baustoffe, inklusive Wärmedämmmaterialien sollen auch umweltbezogene Aspekte Berücksichtigung finden, allerdings im Rahmen einer Lebensdaueranalyse und Berücksichtigung von Lebensdauer und Wiederverwendbarkeit bzw. Entsorgung. Insbesondere bei hochwärmegedämmten Gebäuden ist auf Vermeidung / Verminderung von Wärmebrücken an Bauteilanschlüssen sowie auf Luftdichtheit der Gebäudehülle besonders zu achten.

23 Baukosten Nach vorliegenden Ergebnissen am Markt liegen die Mehrkosten für Einfamilien-Wohnhäuser im Passivhaus- Standard um 10% bis 15% und von Mehrparteien- Wohnhäuser um 5% bis 10% über den Investitionskosten von in Standard-Bauweise errichteten Gebäuden. Daraus kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass ein verbesserter Wärmeschutz der Gebäudehülle die Wirtschaftlichkeit von nach energetischen Kriterien errichteten Gebäuden rechtfertigt werden kann.

24 Volkswirtschaftliche Bewertung von Wärmeschutzmaßnahmen an Gebäuden Die Möglichkeit zur volkswirtschaftlichen Bewertung von Gebäuden bietet eine Kostenanalyse auf der Basis Externer Kosten. Externe Kosten sind Kosten, die nicht vom Verursacher (Produzent, Käufer bzw. Nutzer), sondern von der Allgemeinheit (d.h. aus den Steuer- bzw. Abgabeneinnahmen der öffentlichen Hand) getragen werden müssen. Verursacht werden diese Kosten durch Schäden, die durch Herstellung, Nutzung und Entsorgung von Produkten entstehen.

25 Baukonstruktion EXTERNE KOSTEN FÜR AUSSENWANDKONSTRUKTIONEN Ziegel (Z) + Wärmedämmung (WD) Wärmedämmung: Polystyrol Minimale externe Kosten, Euro Maximale externe Kosten, Euro Wärmedämmung: Mineralfaser Minimale externe Kosten, Euro Maximale externe Kosten, Euro 38 cm Z 6,270 13,680 6,270 13, cm Z+ 10 cm WD 4,628 9,936 4,316 9, cm Z+ 15 cm WD 4,877 10,404 4,409 9, cm Z+ 20 cm WD 5,126 19,872 4,502 9, cm Z+ 25 cm WD 5,375 11,340 4,595 9, cm Z+ 30 cm WD 5,624 11,808 4,688 10, cm Z+ 30 cm WD 4,299 8,928 3,363 7,227

26 EXTERNE KOSTEN UND MARKTPREISE IM VERGLEICH Österreich 2012 Wandaufbau Ziegel + Isolation, cm Externe Kosten, Euro/m² Mehrkosten, Euro/m² Marktpreise, Euro/m² Mehrkosten, Euro/m² Gesamtkosten, Euro/m² Mehrkosten, Euro/m² AUSSENWAND Ziegel und Polystyrol-Wärmedämmung U = 0,40 W/(m², K) U = 0,30 W/(m², K) U = 0,20 W/(m², K) U = 0,12 W/(m², K) 13,680 9,936 10,404 19, ,774-3,276 +6, , , , , ,801-7, , , , , , ,545-10, ,727

27 Im Hochbau werden Schäden und damit externe Kosten vor allem durch folgende Effekte verursacht: Versiegelung von Bodenflächen atmosphärische Emissionen bei - der Produktion der eingesetzten Bau- und Werkstoffe - der Errichtung des Gebäudes - in der Phase des Betriebs, der Wartung und Instandhaltung des Gebäudes - bei Rückbau, Abbruch, (Sonder-)Entsorgung bzw. Recycling. Externe Kosten von Außenwandkonstruktionen von Bauweisen bis zur Niedrigenergie-Außenwand fallen gering aus wie auch die am Markt angebotenen Preise, und erst bei den hochgedämmten Außenwandkonstruktionen eines Gebäudes liegen die externen Kosten für die Errichtung deutlich höher.

28 Kostenanteile externer Kosten am Beispiel eines Mehrparteien-Wohnhauses

29 Der Kostenanteil externer Kosten am Beispiel eines Mehrparteien- Wohngebäudes (Objekt Wolfurt, Vorarlberg) führt zu dem folgenden Ergebnis: Im Lebenszyklus des Gebäudes (80 Jahre) entfallen auf Errichtung 48,4%, auf Betrieb 53,8% (Betriebsenergie und Instandhaltung) und auf Rückbau/Entsorgung 2,2%, ein Bonus ergibt sich aus der Wiederverwertung/Recycling von Baustoffen. Bezogen auf die betriebswirtschaftlichen Kosten der Bauwerkserrichtung (Rohbau, Technik, Ausbau: 1, Euro) liegen die zugehörigen externen Kosten der Errichtung (Minimum: Euro, Maximum: Euro) im Bereich von etwa 1,8% bis 3,0%. Die externen Kosten der Energieversorgung (Heizung, Warmwasser, elektrische Energie) betragen zwischen 4% und 12% der betriebswirtschaftlichen laufenden jährlichen Energie kosten.

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31 BAUMATERIALIEN UND BAUKONSTRUKTIONEN

32 AUSSENWANDKONSTRUKTION IN ZIEGELBAUWEISE

33 NEUE ENTWICKLUNGEN BEI DER ZIEGELHERSTELLUNG 50 cm U-Wert kleiner 16 W/(m², K)

34 MANTELBETON-BAUWEISE 89% Holz+11% Zement und Wasserglas Mantelbeton und Mineralwolle

35 BAUKONSTRUKTIONEN FÜR AUSSENWÄNDE Zweimauer- Schalenwerk Holzriegelbau U-Wert = <20 W/(m², K) Massivbau und Wärmedämmung

36 UMWELTVERTRÄGLICHE WÄRMEDÄMMUNGEN

37 UMWELTVERTRÄGLICHE WÄRMEDÄMMUNGEN Kenndaten für Dämmstoffe: Wärmeleitfähigkeit Dampfdiffusionswiderstand Umweltbelastung und Energiebedarf bei Herstellung und Transport Gesundheitliche Risiken Langzeitwirkung) (Einbau, Wiederverwendung/Entsorgung

38 KENNWERTE VON WÄRMEDÄMMUNGEN Wärmeleitfähigkeit? in W/(m,K) : Eigenschaft des Dämmstoffes, den Wärmefluss zu reduzieren. Je kleiner der? Wert, umso besser die Dämmwirkung. Dampfdurchlässigkeit (-) : Die Dampfdiffusion wird durch den -Wert (Dampfdiffusionswiderstand) beschrieben. Ein höherer Dampfdiffusionswiderstand vermindert die Abführung von Wasserdampf durch die Baukonstruktion nach außen und vermeidet Bauschäden.

39 KENNWERTE VON WÄRMEDÄMMUNGEN Dämmstoff Schafwolle Flachs Zellulose Kokosfaser Kork Holzfaserdämmplatten Glas- und Steinwolle Polystyrol (EPS) Polystyrol (XPS) Polyurethan Wärmeleitfähigkeit? (W/mK) 0,034 0,037 0,038 0,042 0,045 0,050 0,051 0,040 0,045 0,051 0,060 0,034 0,042 0,035 0,044 0,030 0,020 0,035 Dampfdiffusionswiderstand (-) , , ,

40 KENNWERTE VON WÄRMEDÄMMUNGEN Die Umweltbelastungen und der Energieverbrauch bei der Dämmstoffherstellung sind vor allem bei Zellulose, Kork, Schafwolle, Flachs, Kokosfaser und Holzfaserdämmplatten äußerst gering. Bei Kork kommen allerdings der Energieeinsatz für den längeren Transport hinzu.

41 KENNWERTE VON WÄRMEDÄMMUNGEN Die relativ größte Umweltbelastung und den größten Energiebedarf bei der Herstellung verursacht Polyurethan, gefolgt von Polystyrol. Aber sogar bei diesen Dämmstoffen ergibt sich schon nach 2 bis 3 Jahren eine positive Energie- und Umweltbilanz.

42 AUSSENWANDKONSTRUKTION FÜR PASSIVHÄUSER

43 Dampfbremsen im Dachgeschoss 1

44 Dampfbremsen im Dachgeschoss 2

45 WÄRMEBRÜCKEN AN GEBÄUDE-ANSCHLÜSSEN

46 KENNDATEN FÜR PASSIV-HÄUSER

47 NACHHALTIGES BAUEN UND HEIZEN ANFORDERUNGEN AN DEN WÄRMESCHUTZ VON AUSSENWÄNDEN

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49 OPTIMIERUNG DER WÄRMEDÄMMUNG VON AUSSENWÄNDEN FAKTOR 4+ Passivhaus

50 OPTIMIERUNG DER WÄRMEDÄMMUNG VON AUSSENWÄNDEN FAKTOR 4+ Passivhaus

51 OPTIMIERUNG DER WÄRMEDÄMMUNG VON AUSSENWÄNDEN FAKTOR 4+ Passivhaus

52 GEBÄUDEGEOMETRIE UND CHARAKTERISTISCHE LÄNGE l c

53 l c = 1,38 A/V = 0,73 l c = 1,94 A/V = 0,49 l c = 1,35 A/V = 0,74 l c = 1,65 A/V = 0,61

54 l c = 2,30 A/V = 0,43 l c = 1,91 A/V = 0,52 l c = 2,27 A/V = 0,38

55 Zusammenhang zwischen Charakteristischer Länge l c und A/V-Verhältnis 2,60 Charakteristische Länge l c 2,40 2,20 2,00 1,80 1,60 1,40 2,27 2,3 1,94 1,91 1,65 1,38 1,35 1,20 1,00 0,38 0,43 0,49 0,52 0,61 0,73 0,74 Kompaktheit A/V, m -1

56 NACHHALTIGES BAUEN UND HEIZEN RAUMKONDITIONIERUNG UND BEHAGLICHKEIT

57 WANDTEMPERATUR, RAUMLUFTTEMPERATUR UND BEHAGLICHKEIT

58 NACHHALTIGES BAUEN UND HEIZEN Wärmeverluste über Transmission, Lüftung und Wärmebrücken

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60 Wärmeverluste über undichte Stellen

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69 GEBÄUDEGEOMETRIE UND CHARAKTERISTISCHE LÄNGE

70 WÄRMEBRÜCKEN IN GEBÄUDEN

71 Y-WERTE ZUR BERÜCKSICHTIGUNG DES EINFLUSSES VON ZWEIDIMENSIONALEN WÄRMEBRÜCKEN RICHTWERTE Y-WERTE in W/(m, K) BAUKONSTRUKTION gemäß ÖNORM Holzbau, Leichtbau Massivbau ohne Ausweis (Altbau) gute Baukonstruktion Attika/Oberste Decke (Drempelwand) Außenwand/Zwischendecke Außenwand/Balkonplatte Fenster-Sturz Fenster-Leibung Fenster-Brüstung 0,12 0,07-0,10 0,10 0,12 0,20 0,11 0,70 0,30 0,20 0,17 0,60 0,50 0,70 0,40 0,30 0,25 0,05 0,05 0,10 0,10 0,10 0,10 Vorkragende Endwand Vorkragende Zwischenwand , Wände im Freien (eingebunden in die Gebäudehülle) Außenwand (unterstützend) Mittelwand oder Schottwand (unterstützend) 0,05 0,10 0 0,17 0,10 0,50 0 0,10 Randunterzug im Freien "Innenunterzüge" im Freien verborgener Unterzug Bauhöhe?300 mm Bauhöhe mm Bauhöhe?600 mm 0 0 0,10 0,10 0, ,20 0,25 0, ,30 0,35 0, ,10 0,10 0,10 Bei Anwendung von Außenabmessungen des Gebäude

72 WÄRMEBRÜCKEN IN GEBÄUDEANSCHLÜSSEN Geometrisch bedingte Wärmebrücken in Gebäuden entstehen dort, wo die innere, wärmeaufnehmende Oberfläche kleiner als die wärmeabgebende Außenoberfläche ist.

73 GEOMETRISCH BEDINGTE WÄRMEBRÜCKEN IN DER AUSSENWAND Je besser die Außenisolation, desto geringer die Wärmeverluste U = 0,33/W/m²,K? = 0,008 W/m, K U = 0,16/W/m²,K? = 0,06 W/m, K

74 WÄRMEBRÜCKEN IN GEBÄUDEANSCHLÜSSEN Konstruktiv bedingte Wärmebrücken in Gebäuden liegen vor, wenn Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit konstruktionsbedingt den besseren Wärmeschutz eines Außenbauteils durchstoßen.

75 WÄRMEFLUSS IM BALKONBEREICH Stahlplatte ohne Isolation Stahlplatte mit Isolation

76 WÄRMEFLUSS IN HOLZSPANMANTELBETON-BAUWEISE BAUWEISE? =1,5 W/m, K? =0,46 W/m, K

77 WÄRMEFLUSS IN HOLZSPANMANTELBETON-BAUWEISE BAUWEISE? =0,03 W/m, K? =0,02 W/m, K

78 WÄRMEFLUSS IN MAUERSTEINEN IM WÄRMEDÄMMVERBUNDSYSTEM Außenwand/Balkonplatte? =0,15 W/m, K? =0,086 W/m, K

79 WÄRMEFLUSS DURCH FENSTERRAHMEN

80 WÄRMEFLUSS DURCH FENSTERRAHMEN? =0,44 W/m, K? =0,19 W/m, K

81 WÄRMEFLUSS DURCH FENSTERRAHMEN? =0,346 W/m, K? =0,314 W/m, K

82 MINIMIERUNG VON WÄRMEBRÜCKEN IN GEBÄUDEN korrekt falsch korrekt falsch

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