Bauphysik im PASSIVHAUS

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1 Bauphysik Bauphysik im PASSIVHAUS U-Werte und Dr.rer.nat. Harald Krause B.Tec Dr. Harald Krause Sonnenfeld 9, D-83 Samerber Südtiroler Passivhaustaun Bauphysik Thermische Bauphysik Enerieberatun Passivhausprojektierun Reenerative Enerien Haustechnikplanun Forschun und Entwicklun Schulunen und Seminare Vorstellun Gliederun Bei EFH U< 0, W/(m²K) Einflüsse auf den Transmissionswärmeverlust U-Werte von Außenbauteilen inkl. Fenster : Definition und Beispiele Einfluss der auf den Jahresheizwärmebedarf uelle: PHI Darmstadt Bauphysik 3 Wärmeverluste Bauphysik 4 Funktionsweise Transmissionswärmeverluste Relevante Kennrößen: Reelquerschnitte: U-Werte nach EN ISO 6946 Anschlüsse: verluste mit Finite Elemente Proramm (FEM) Fenster: U-Werte und verluste nach EN 0077 und Finite Elemente Proramm U U m U-Wert Ermittlun s s s α λ λ λ a + A U + A A + A 3 α U U m : mittlerer U-Wert A: jeweilie Flächen s: Schichtdicke in m λ: Wärmeleitfähikeit in W/(mK) α: Wärmeüberanskoeffizienten i Bauphysik 5 Wärmeverluste Bauphysik 6 U-Werte

2 Außenwand Wärmeüberanswiderstand [m²k/w] innen R Holzsteträer si : 0,3 3 cm Bauteil Nr. Bauteil-Bezeichnun außen R sa : 0,3 6 cm Installationsebene 6 cm Außendämmun Zellulosedämmun Summe Breite Teilfläche λ [W/(mK)] Teilfläche (optional) λ [W/(mK)] Teilfläche 3 (optional) λ [W/(mK)] Dicke [mm]. Gipsfaser 0,0 5. Isocell Zellulose 0,040 Nadelholz 0, OSB 0,30 4. Isocell Zellulose 0,040 Nadelholz 0,30 OSB-Ste 0, Isocell Zellulose 0,040 OSB-Ste 0, Isocell Zellulose 0,040 Nadelholz 0,30 OSB-Ste 0, Inthermo 0, Flächenanteil Teilfläche Flächenanteil Teilfläche 3 Summe 9,6%,9% 46,7 cm Holzsteträer 3 cm 6 cm Installationsebene 6 cm Außendämmun Zellulosedämmun U 0,0 W/(m²K) U-Wert: 0,00 W/(m²K) Bauphysik 7 EN ISO 6946 aus PHPP 004 Bauphysik 8 Finite Elemente U w -Wert bei Fenstern nach EN 0077 Lineare First AW-Fenster AW-Dach AW-Ecke U W A U + Af U A + A f f + l U : Glas U-Wert nach EN 673 U f : U-Wert Rahmen, Messun od. FEM ψ : lin. Wärmedurchanskoeffizient Glasrandverbund ψ IW-Decke Bauphysik 9 U-Werte bei Fenstern Bauphysik 0 Was ist eine Wärmebrücke? Unterscheidun Definiton (ursprünlich): Örtlich berenzte Stellen, die im Verleich zu den anrenzenden Bauteilen eine höhere Wärmestromdichte aufweisen. Fole: erhöhte Wärmeverluste niedriere Oberflächentemperaturen, f. Tauwasser Bauphysik Definition Bauphysik Material/konstrukiv bedint Müssen vermieden werden! Arten von Wärmestromlinien Isothermen eometrisch bedint Sind beherrschbar

3 Lineare eometrische z. B. Außenkanten sind beherrschbar konstruktive Durchdrinunen, Auskraunen, Eindrinunen, Rippen, (Balkon) Dämmstoffunterbrechunen mölichst vermeiden! Linienförmie werden durch linearen Wärmedurchanskoeffzienten Ψ beschrieben. Einheit: W/(mK) Beispiele: Glasrandverbund, Anschluss Fenster-Wand, Wandecke, Deckenanschluss etc. Bauphysik 3 Bauphysik 4 Lineare Berücksichtiun von Im PHPP wird mit Gebäudeaußenmaßen erechnet (wie in den meisten Verfahren). s ( s U + s U ) ΔT " Näherun" mit Außenmaßen Mölichkeiten: müssen nicht explizit berechnet werden, falls alle Ψ < 0,0 W/(mK) Nachweis aller Ψ-Werte durch Berechnun (in Zukunft Kataloe) : Wärmestrom ΔT : Temperaturdifferenz s U, U : dimensionale U Werte wird erechnet wie aufeklappte Ecke s + s Bauphysik 5 Einfluss der Bauphysik 6 Außenmaßbezu : Wärmestrom U, U : dimensionale U Werte ( s U + s U + l Ψ) "enau" mit koeffizienten ΔT : Temperaturdifferenz ΔT Ψ :linearer verlustkoeffzient s s s Ermittlun der ψ-werte Allemeinere Definition: Eine Wärmebrücke entsteht dort, wo zwei Bauteile mit näherunsweise ermittelten -dimensionalen U-Werten zusammenefüt werden. s Der ψ-wert ist eribt sich somit aus der Differenz des -dimensional näherunsweise ermittelten Wärmestroms und dem - dimensional ermittelten Wärmestroms. Bauphysik 7 Mit Psi-Werten Bauphysik 8 Psi-Werte 3

4 Außenwandecke Holzbau Außenwand-Decke Holzbau Außenwandecke Deckeneinbindun Holzsteträer Holzsteträer Ψ -0,06 W/(mK) Ψ 0,04 W/(mK) Bauphysik 9 Geometrische Wärmebrücke Bauphysik 0 Trennwand Holzbau Außenwand Innenwand Holzbau Außenwand- Innenwand Ψ 0 W/(mK) Komunwand, Holzsteträer,Ψ 0,008 W/(mK) Bauphysik Bauphysik Innenwand-Bodenplatte Holzbau Innenwand-Bodenplatte Ψ 0,04 W/(mK) Außenwand Bodenplatte Massivbau Druckfester PU-Baustoff Ψ a > 0, W/(mK) nicht WB-frei! Ψ a < 0,0 W/(mK) Bauphysik 3 Bauphysik 4 Optimierter Anschluss uelle: PHI 4

5 ψ-werte an Fenstern ψ-werte an Fenstern ψ ψ e Fenstereinbindun: Blendrahmen muss überdämmt werden! Ψ < 0,0 W/(mK) ψ : lin. Wärmedurchanskoeffizient Glasrandverbund ψ e : lin. Wärmedurchanskoeffizient Einbau Bauphysik 5 U-Werte bei Fenstern Bauphysik 6 Einbausituation optimiert / schlecht First -0,06 / 0 Auswirkunen der AW-Fenster 0,0 / 0, 0,0 / 0,0 AW-Dach -0,06 / 0,05 AW-Ecke -0,06 Beispielrechnun: U AW und U D 0,0 W/(m²K) U B 0, W/(m²K) Dichtheit n 50 0,4 h - -0,05 / 0,4 IW-Decke 0,0 / 0,6 Standardklima Deutschland freiheit Ψ 0,0 W/(mK) Jahresheizwärmebedarf: 5 kwh/(m²a) Bauphysik 7 Bauphysik 8 Kennwerte Beispiel Einfluss der auf den Jahresheizwärmebedarf eines Passivhauses (Basis: 5 kwh/(m²a)) Fazit Bauphysik 9 kwh/(m²a) Basis optimiert ,5 psi einbau Fenster 0, psi Kellerdecke 0,4 worst case Einfluss auf Heizwärme 5 Korrekte U-Wert Berechnun nach EN ISO freies Konstruieren ist in jeder Bauweise mölich Ermittlun der linearen Wärmedurchanskoeffizienten ψ-werte durch FEM-Berechnunen Im Massivbau sind besonders Anschluss Außenwand-Boden und Innenwand-Boden zu optimieren Fensteranschluss: siehe Vortra Franz Freundorfer Bauphysik 30 Fenster 5