Kai Schild Wolfgang M. Willems. Wärmeschutz. Grundlagen - Berechnung - Bewertung. 2.AufJage. ~ Springer Vieweg

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1 Kai Schild Wolfgang M. Willems Wärmeschutz Grundlagen - Berechnung - Bewertung 2.AufJage ~ Springer Vieweg

2 VJJ Inhaltsverzeichnis Berechnungshilfen 1 Einheitenumrechnungstafeln 1 Länge 1 Fläche 1 Volumen 1 Masse 2 Zeit 2 Kraft 2 Spannung 3 Druck 3 Arbeit 3 Leistung 4 Wärmeleitfähigkeit 4 Spezifische Wärmekapazität 4 Wärmedurchgangskoeffizient. 4 Wärmestromdichte 5 Griechisches Alphabet 5 Mathematische Grundlagen 6 Flächenberechnung 6 Volumenberechnung 8 Rechenregeln 12 Trigonometrie 13 Bauschraffuren gemäß DIN , DIN ISO und Flachdachrichtlinie 14 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte von Baustoffen 16 Putze, Mörtel, Asphalt und Estriche 16 Beton 17 Bauplatten 19 Mauerwerk aus Klinkern und Ziegeln 20 Mauerwerk aus Kalksand-, Hütten- und Porenbeton-Plansteinen 21 Mauerwerk aus Betonsteinen 22 Wärmedämmstaffe 24 Holz und Holzwerkstoffe 28

3 VIII Inhaltsverzeichnis Fußbodenbeläge, Abdichtstoffe, Dachbahnen, Folien 29 Lose Schüttungen 30 Glas, Natursteine 30 Lehmbaustoffe 31 Metalle 31 Böden 32 Gase 32 Gummi 33 Massive Kunststoffe 33 Eis, Wasser, Schnee 34 Modale Hilfsverben in der Normung Grundlagen des Wärmeschutzes 35 Grundbegriffe 35 Rohdichte 35 Wärmeleitfähigkeit 35 Wärmetransport 36 Spezifische Wärmekapazität 38 Temperaturleitzahl 38 Wärmeeindringkoeffizient 39 Wärmestrom 40 Wärmestromdichte 40 Wärmedämmstoffe 40 Allgemeines 40 Anwendungstypen I -gebiete 42 Kennwerte am Markt verfügbarer Wärmedämmstoffe 45 Wärmeübergangswiderstand 60 Wärmedurchlasswiderstand 63 Wärmedurchlasswiderstand für eine Baustoffschicht 63 Wärmedurchlasswiderstand einer Luftschicht. 64 Wärmedurchlasswiderstand unbeheizter Räume 68 Wärmedurchgangswiderstand 69 Einschichtige, homogene Bauteile 69 Mehrschichtige homogene Bauteile 70 Mehrschichtige inhomogene Bauteile 70 Wärmedurchgangskoeffizient opaker Bauteile 73

4 IX Korrektur des U-Wertes bei Luftspalten im Bauteil 74 Korrektur des U-Wertes bei Durchdringung der Dämmschicht durch Befestigungsteile 74 Korrektur des U-Wertes durch Niederschlag auf Umkehrdächern 75 Berechnung des U-Wertes für Bauteile mit keilförmigen Schichten 77 Berechnung des U-Wertes für zweischalige Dach- und Wandaufbauten im Stahlleichtbau 80 Berechnung des U-Wertes für Metall-Sandwichelemente 89 Berechnung des U-Wertes für Beton-Sandwichelemente 91 Wärmedurchgangskoeffizient erdberührter Bauteile 97 Einordnung der Verfahren 97 Berechnungsverfahren gemäß DIN EN ISO Bewertung der Rechenverfahren 106 Wärmedurchgangskoeffizient von Fenstern 111 Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung 111 Wärmedurchgangskoeffizient des Rahmens 114 Wärmedurchgangskoeffizient des Fensters 117 Wärmedurchgangskoeffizient von Rollladenkästen 123 Wärmedurchlasswiderstand von Rollläden, Fensterläden, etc 124 Wärmedurchgangskoeffizient von Türen 126 Vollverglaste Türen 126 Türen mit Verglasungen und opaken Füllungen 126 Türen ohne Verglasung 126 Experimentelle Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten kompletter Fenster und Türen 127 Wärmedurchgangskoeffizient von Vorhangfassaden 127 Einzelbeurteilungsmethode gemäß DIN EN Komponentenmethode gemäß DIN EN Wärmedurchgangskoeffizient von Rohrleitungen 135 Temperaturverteilungen in Bauteilen 136 Eindimensional, stationär 136 Eindimensional, instationär 138 Mehrdimensionale AufgabensteIlungen 143 Wärmebilanzen 145 Einführung 145 Netzwerk-Verfahren 145

5 x Inhaltsverzeichnis Anwendung auf eindimensionale AufgabensteIlungen Wärmebrücken Einführung Definition "Wärmebrücke" Auswirkungen von Wärmebrücken Rechnerische Untersuchung von Wärmebrücken Allgemeines Randbedingungen gemäß DIN EN ISO Randbedingungen gemäß DIN 4108, Beiblatt Ermittlung des längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten Ermittlung des punktbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten Wärmebrückenkataloge Sonderfall Erdreich Weitere Definitionslücken und Sonderfälle Sanierung von Wärmebrücken durch Beheizung Anwendungsfälle Passive Beheizung Aktive Beheizung Anforderungen an den winterlichen Wärmeschutz Abgrenzung und Historie Mindestwärmeschutz - DIN Bautechnische Maßnahmen für eine energiesparende Bauweise Anforderungen an schwere opake Massivbauteile Anforderungen an leichte opake Außenbauteile, Rahmen- und Skelettbauarten sowie Fenster und Fenstertüren Anforderungen im Bereich von Wärmebrücken Anforderungen an die Luftdichtheit von Außenbauteilen Mindestwärmeschutz DIN EN ISO Außenseitige klimatische Randbedingungen Raumseitige klimatische Randbedingungen Außenseitiger Wasserdampfpartialdampfdruck Zulässiger raumseitiger Sättigungsdampfdruck Zulässige monatliche Innenoberflächentemperatur Energiesparender Wärmeschutz 200

6 XI Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz 201 Abgrenzung der Zielsetzungen 201 Einflussgrößen 201 Allgemeines 201 Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung 202 Wirksamkeit einer Sonnenschutzvorrichtung 203 Position des Sonnenschutzes 204 Art der Verglasung 209 Hinterlüftung des Sonnenschutzes 209 Nutzerverhalten 210 Flächenanteil der transparenten Außenbauteile 210 Orientierung der transparenten Außenbauteile 212 Neigungswinkel transparenter Außenbauteile 213 Art und Intensität der Raumlüftung 214 Wärmespeicherfähigkeit der raumumschließenden Bauteile 215 Raumgeometrie 217 Gebäudestandort 217 Temperaturamplitudenverhältnis und Phasenverschiebung 217 Sonneneintragskennwerte-Verfahren gemäß DIN Nachweisprinzip 221 Sonneneintragskennwert S 222 Nachweis durch thermische Gebäudesimulation 228 Nachweisprinzip 228 Klimarandbedingungen Vereinfachte Berechnung des Heizenergiebedarfs 233 Allgemeines 233 Begriffe 233 Wärmeverluste 235 Transmissionswärmeverlust 235 Lüftungswärmeverlust 236 Wärmegewinne 236 Interne Wärmegewinne 236 Solare Wärmegewinne 237 Jahres-Heizwärmebedarf 238

7 XII Inhaltsverzeichnis 6.6 Jahres-Heizenergiebedarf Bemessung von Gebäudegründungen zur Vermeidung von Frosthebungen Einführung Begriffe Gründungstiefe Frostindex Frosteindringtiefe Bodenplatten auf Erdreich bei beheizten Gebäuden Fall 1 - ausschließlich vertikale Randdämmung Fall 2 - zusätzlich horizontale Erdreichdämmung in den Ecken Fall 3 - zusätzlich horizontale Erdreichdämmung um das Gebäude Numerische Berechnungen Allgemeines Randbedingungen Bemessungskriterium Lüftung und Luftdichtheit Luftbedarf Raumluftqualität Zielsetzungen einer ausreichenden und kontrollierten Lüftung Luftdichtheit Einführung Anforderungen und Planungsempfehlungen gemäß DIN Überprüfung der Luftdichtheit (Blower-Door Test) Lüftungssysteme Freie Lüftung Ventilatorgestützte Lüftung Luftführung bei ventilatorgestützter Lüftung Arten der Luftführung Lüftungstechnische Zonierung von Nutzungseinheiten Vortemperierung der Zuluft über Erdwärmetauscher Wärmetauscher in Lüftungsanlagen Verfahren zur Wärmerückgewinnung Kreuzwärmetauscher 282

8 Xlfl Gegenstrom-Wärmetauscher Kreisverbund-Wärmetauscher Wärmerohre ("heat-pipes") Rotations-Wärmetauscher Kapillar-Ventilatoren Lüftungskonzepte für Wohngebäude Allgemeines Lüftungsstufen gemäß Dl N Systeme der Wohnungslüftung gemäß DIN Notwendigkeit lüftungstechnischer Maßnahmen Anrechenbarer Luftvolumenstrom durch Infiltration Notwendige Außenluftvolumenströme Darstellung der Anforderungssystematik Thermische Behaglichkeit Einführung Wertepaar: Raumlufttemperatur vs. Oberflächentemperaturen Raumlufttemperatur vs. Oberflächentemperatur insgesamt Raumlufttemperatur vs. Fußbodentemperatur Raumlufttemperatur vs. Deckentemperatur Innenoberflächentemperatur verschiedener Bauteile Raumlufttemperaturen bei unterschiedlichen Nutzungen Raumlufttemperatur VS. Luftfeuchte Raumlufttemperatur VS. Luftgeschwindigkeit Analytische Bestimmung der thermischen Behaglichkeit nach DIN EN ISO Anforderungen Bestimmung des vorausgesagten mittleren Votums (PMV) Bestimmung des vorausgesagten Prozentsatzes an Unzufriedenen (PPD) Bestimmung der Beeinträchtigung durch Zugluft (DR) Literaturverzeichnis Verordnungen und Veröffentlichungen Normen und Richtlinien 315