Bewertung von Wärmebrücken

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1 Bewertung von Wärmebrücken Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 1 Andreas Raack, Dipl.-Ing. Arch. ENVISYS GmbH & Co. KG - Weimar Grundlagen der Wärmebrückenbewertung Begriffsdefinitionen und normative Bezüge Der thermische Leitwert Nachweispflichten und Nachweisbefreiungen Wärmebrückenkonzepte Gleichwertigkeitsnachweise detaillierte Wärmebrückenberechnung

2 Wärmebrückendarstellung - Wärmeleitung in festen Stoffen vom höheren zum niedrigeren Temperaturniveau - Bei länger anhaltenden Wärmeströmen bilden sich im Material Temperaturbereiche - Darstellung durch Temperaturlinien, sogenannte Isothermen - in homogenen Materialien Isothermenverlauf parallel, regelmäßig und rechtwinklig zum Wärmestrom Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 2 Wärmestromrichtung Kaltseite (-10 C) Isothermen (Abstand 2K) Homogenes Bauteil Warmseite (+20 C) Isothermen Abstand 2K Inhomogenes Bauteil Wärmestromrichtung

3 Wärmebrückendarstellung Die Darstellung von Wärmebrücken am Konstruktionsdetail: - über Isothermen - über Temperaturverläufe - Kombination aus beiden Darstellungsformen. Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 3 Isothermendarstellung Temperaturverlaufdarstellung Kombinierte Darstellung

4 Materialbedingte Wärmebrücken Materialbedingte Wärmebrücken sind lokale, qualitative Schwächungen aufgrund des Einsatzes von Materialien unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit (z.b. Beton-Fensterstürze in Ziegelwand) in Form von vollständiger oder teilweiser Durchdringung eines ansonsten homogenen Bauteils. Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 4 Vollständige Durchdringung einer Außenwand, verursacht durch Leitungsdurchführung

5 Materialbedingte Wärmebrücken - Beispiele Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 5 Bildquelle: Vollständige Durchdringung einer Außenwand durch Stahlstütze und Ringanker Vollständige Durchdringung einer Außenwand durch unzureichend gedämmten Betonsturz

6 Konstruktive Wärmebrücken Konstruktionsbedingte Wärmebrücken treten üblicherweise als lokale quantitative Abweichungen von der üblichen Schichtdicke der angrenzenden Bauteile auf (z.b. als Heizkörpernischen, Schlitze für Installationsleitungen, Deckenauflager, Anschlüsse weiterer Konstruktionen, Fenster- und Türanschlüsse, etc.) Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 6 Dickenänderung einer Außenwand, verursacht durch Heizkörpernische

7 Konstruktive Wärmebrücken - Beispiele Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 7 Bildquelle: Konstruktive Schwächung des Bauteilquerschnitts der Wand durch Fensterlaibung

8 Geometrische Wärmebrücken Geometriebedingte Wärmebrücken treten immer dann auf, wenn die wärmeabgebende Bauteil-Außenfläche größer ist als die wärmeaufnehmende Bauteil-Innenfläche (z.b. Gebäudeecken, Wand-, Fußboden- und Deckenanschlüsse) Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 8 Wechsel von Innen- zu Aussenecke, bautechnisch korrekt behandelt

9 Geometrische Wärmebrücken - Beispiele Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 9 Bildquelle: 3-dimensionale Raumecke mit ungedämmter oberster Geschoßdecke an ungedämmten Außenwänden Auskragende Stahlbetonplatte als Balkondecke Kühlrippe

10 Konvektive Wärmebrücken Konvektive Wärmebrücken treten immer dann auf, wenn Undichtigkeiten (Bauteilfugen, Durchführungen von Installationsleitungen, usw.) an und in raumabschließenden Bauteilen vorhanden sind. Es entsteht ein Wärmestrom durch die konvektive Mitführung im Luftstrom, vom Warmen ins Kalte. Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 10 Bildquelle: Konvektiver Wärmetransport an der Dachoberkante durch fehlende Luftdichtheitsebene

11 Mischformen von Wärmebrücken In der bautechnischen Praxis treten Wärmebrücken nur selten als klar definierbare Einzel- Typologie auf, sie bilden häufig hochkomplexe Mischformen. Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 11 Attikaanschluss Fenstersturz mit Rolladenkasten Sockel mit Streifenfundament

12 Begriffsdefinition Wärmebrücken Definition für Wärmebrücken nach DIN EN ISO : Teil der Gebäudehülle, wo der ansonsten gleichförmige Wärmedurchlasswiderstand signifikant verändert wird durch: Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 12 - eine vollständige oder teilweise Durchdringung der Gebäudehülle durch Baustoffe mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit - eine Änderung der Dicke der Bauteile - eine unterschiedlich große Differenz zwischen Innen- und Außenfläche, wie sie bei Wand-, Fußboden- und Deckenanschlüssen auftritt

13 normative Bezüge DIN 4108 Beiblatt 2 - Planungs- und Ausführungsbeispiele (2006) - Begriffe, nationale Randbedingungen, Gleichwertigkeitsnachweis, Validierung Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 13 DIN EN ISO Wärmebrücken im Hochbau (2008) (detaillierte Berechnungen für Wärmeströme und Oberflächentemperaturen) - Begriffe, Randbedingungen, Rechenverfahren für 2D und 3D DIN 4108 Teil 2 - Mindestanforderungen Wärmeschutz (2003) - Vermeidung von Schimmelpilzbildung - Nachweis der Einhaltung DIN EN ISO Wärmebrücken im Hochbau (2008) (vereinfachte Verfahren und Anhaltswerte) - Begriffe, Handrechenverfahren, Wärmebrückenkataloge DIN EN ISO Wärmeübertragung über Erdreich (Sonderfall erdberührte Bauteile)

14 Definition thermischer Leitwert Der thermische Leitwert ist der auftretende Wärmestrom bezogen auf die Temperaturdifferenz zwischen 2 Temperatur- bzw. Raumbereichen, die durch eine bauliche Konstruktion wärmetechnisch miteinander in Verbindung stehen. Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 14 Innentemperatur 20 C Gesamt-Wärmestrom = 1573,5 W (absolut) Aussentemperatur -5 C Leitwert absolut (L3D): ( = 25K) Leitwert längenbezogen (L2D): (Wandlänge 3,7m) Leitwert flächenbezogen (L1D): (Wandhöhe 3m) (Wandfläche 11,1m²) 62,94 W/K 17,01 W/mK 5,67 W/m²K

15 Das Leitwertmodell Zur Vereinfachung der Betrachtung werden komplexe mehrdimensionale Wärmestrom- Modelle üblicherweise in ein-, zwei- und dreidimensionale Leitwertbereiche entsprechend ihrer räumlichen Ausdehnung (Einflussbereiche) aufgeteilt. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Berührungsflächen zwischen den Einflussbereichen adiabat sind. Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 15

16 Wärmestrom-Ermittlung Zur Ermittlung eines Gebäude-Gesamtwärmestroms (incl. WB-Einflüsse) ist die Ermittlung aller Einzel-Leitwerte der wärmeübertragenden Umfassungsfläche notwendig. Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 16 Gesamtwärmestrom = L 1D + L 2D + L 3D L 1D - Leitwert eindimensional L 2D - Leitwert zweidimensional L 3D - Leitwert dreidimensional

17 detaillierte Leitwert-Ermittlung Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 17 Das EnEV-Bilanzmodell verlangt aus Gründen der Vereinfachung lediglich eine eindimensionale Leitwertermittlung. Für die detaillierte Berücksichtigung der zweibzw. dreidimensionalen Leitwerte in der Gebäudebilanz ist daher eine Differenzbildung der Wärmeströme aus eindimensionaler Betrachtung und dem Einfluss der mehrdimensionalen Wärmeströme notwendig. U Wert = 1D Leitwert (psi) Wert = 2D - Differenzleitwert (xsi) Wert = 3D - Differenzleitwert U1 U3 plus U2

18 Nachweispflichten für Wärmebrücken nach DIN Standard pauschaler Wärmebrückenzuschlag WB = 0,1 W/m²K Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 18 - deckt 2d- und 3d- Differenzleitwerte ausreichend ab - ist oft überdimensioniert - bei Verzicht auf den pauschalen Zuschlag WB = 0,1 W/m²K durch Verwendung von Regelkonstruktionen nach DIN 4108, Bbl.2 kann reduzierter Zuschlag WB = 0,05 W/m²K verwendet werden. Ein Nachweis der Verwendung von Regelkonstruktionen ist zu erstellen.

19 Nachweispflichten für Wärmebrücken nach DIN ausschließliche Verwendung von Regelkonstruktionen WB = 0,05 W/m²K Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 19 - deckt 2d- und 3d- Differenzleitwerte ausreichend für Regelkonstruktionen ab Bei Abweichung von Regelkonstruktionen ist ein Gleichwertigkeitsnachweis der tatsächlich verwendeten Konstruktion zur Konstruktion im Beiblatt zu erstellen. Dabei sind sowohl die: - Vermeidung erhöhter Transmission (psi-wert) als auch die -Vermeidung niedriger Oberflächentemperaturen (f-wert) separat nachzuweisen. Es sind die Reglungen zu Randbedingungen und zu Ausnahmen entsprechend des jeweiligen Nachweises zu überprüfen und ggfls. anzupassen.

20 Nachweisbefreiung für - Werte nach DIN 4108 Bbl.2 - alle gelisteten Wärmebrücken nach DIN 4108, Bbl. 2 (konstruktiv, form- und stoffbedingt) -Anschluss Außenwand / Außenwand (Außen- und Innenecke) Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 20 - Anschluss Innenwand an durchlaufende Außenwand oder obere/untere Außenbauteile die nicht durchstoßen werden bzw. eine durchlaufende Dämmschicht mit einer Dicke größer/gleich 100mm und Wärmeleitfähigkeit 0,04 - Anschluss Geschoßdecke (zwischen beheizten Geschossen) an Außenwand mit durchlaufender Dämmschicht R größer/gleich 2,5 m²k/w - Einzeln auftretende Türanschlüsse (von Wohngebäuden in der wärmeübertragenden Hüllfläche (Haustür, Kellerabgangstür, Kelleraußentür, Türen zum unbeheizten Dachraum - Kleinflächige Querschnittsänderungen in der wärmeübertragenden Hüllfläche (Steckdosen, Leitungsschlitze) - Anschlüsse kleinflächiger, außenluftberührter Bauteile (Unterzüge, untere Erkeranschlüsse mit außenliegender Dämmschicht R größer/gleich 2,5 m²k/w

21 Nachweisbefreiung für f - Werte nach DIN 4108 Bbl.2 - Ecken von Außenbauteilen mit gleichartigem Aufbau, deren Einzelkomponenten die Tabelle 3, Mindestwerte für Wärmedurchlasswiderstände von Bauteilen erfüllen Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 21 - alle gelisteten Wärmebrücken nach DIN 4108, Bbl. 2 (konstruktiv, form- und stoffbedingt) - Fensterbauteile (hier gilt DIN EN ISO 13788)

22 Wärmebrücken-Nachweis Identifikation und Auflistung aller relevanten Wärmebrücken. Die Auflistung sollte grafisch nachvollziehbar aufbereitet werden (2D bzw. 3D). Beispiele: Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 22

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Rev. 00 / Stand: Jan ENVISYS / SEF-Energieberater-Forum 23