ENERGIE - BAUPHYSIK - TGA

Transkript

1 ENERGIE - BAUPHYSIK - TGA Prof. Dipl.-Ing. Architektin Susanne Runkel

2 ENERGIE, BAUPHYSIK UND TGA PROGRAMM WS 2016/ Einführung, Entwicklung und Hintergrund Bauphysik Wärmetransport und U-Wert-Berechnung Teil U-Wert-Berechnung Teil 2, EnEV U-Wert-Berechnung Teil 3, inhomogen Oberflächentemperaturen und Schichttemperaturen Wärmebrücken, Schimmelpilzbefall, Nachweisverfahren Feuchteschutz, Feuchtetransport Glaserverfahren Dafür Donnerstag, : Prof. Dr. Nowak, 3. und 4. Stunde Dafür Donnerstag, : Prof. Dr. Nowak, 3. und 4. Stunde EnEV-Berechnung excel Optional noch Wiederholung , gleiche Zeit Ferien Ferien Vorbereitung Prüfung Prüfung Moodle: Bph_Arch_WS16/17

3 PROGRAMM VORLESUNG 6 Wärmebrücken 1. Was sind Wärmebrücken? 2. Wo entsehen Wärmebrücken 3. Vermeidung von Wärmebrücken 4. Berücksichtigung der Wirkungen von Wärmebrücken 4.1. Wärmebrücken in der Energiebilanzierung (EnEV) 4.2. Nachweis des Mindestwärmeschutzes im Bereich von Wärmebrücken

4 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Wärmebrücken Def.: örtlich begrenzte Stellen in der Gebäudehülle, durch die ein größerer Wärmeabfluss nach außen erfolgt als in den angrenzenden Bereichen.

5 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Arten von Wärmebrücken Geometrie: z.b. Gebäudeecke Material/Konstruktion: Zusammenfügung unterschiedlich wärmeleitender Baustoffe

6 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Konstruktive Wärmebrücke Geometrische Wärmebrücke Verstärkter Wärmefluss in der Stütze Oberfläche außen größer als innen Wärmebrücke Ecke (2-dimensional) Wärmeströme Isothermen Wärmeströme Die geometrische Breite bzw. Abmessung einer Wärmebrücke ist nicht identisch mit ihrer thermischen Breite.

7 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN?

10 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Folgen von Wärmebrücken: Niedrige raumseitige Oberflächentemperaturen dadurch Gefahr von Kondensation und Schimmelpilzbildung erhöhter Heizenergiebedarf

12 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Materialbedingte Wärmebrücke

13 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Geometrische und/oder materialbedingte Wärmebrücke

14 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Für die Nachweise der normativen Anforderungen an Wärmebrücken werden 2-dimensionale Verfahren zugrunde gelegt.

15 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Fensteranschlüsse sind als geometrische + materialbedingte Wärmebrücken darstellbar, die Luftdichtheit wird nicht durch WB-Programme dargestellt

16 WAS SIND WÄRMEBRÜCKEN? Materialbedingte und geometrische Wärmebrücken werden auch als konstruktive Wärmebrücken bezeichnet

17 WO ENSTEHEN WÄRMEBRÜCKEN? Beispiele von Wärmebrücken an Gebäuden auskragende Betonplatten Hülle durchdringende Träger Stütze in Außenwand Rollladenkasten Fenstersturz Fensteranschluss Deckenanschluss Wandanschluss über unbeh. Räume Anschlüsse bei Innendämmung geometrische Oberflächenvergrößerungen

18 WIE SIND WÄRMEBRÜCKEN ZU VERMEIDEN? Vermeidung: Konstruktives Vermeiden von Wärmebrücken Durchdringung: Material: Umhüllung: Anschluss: Geometrie: Durchlaufende Bauteile sollten die Hülle nur punktförmig durchdringen Punktförmige Durchdringungen mit niedriger Wärmleitfähigkeit (z.b. Edelstahl) Außenseitige Dämmung Dämmstoffebenen verschiedener Bauteile sollen möglichst in der Mittellinie übereinstimmen Ecken: Spitze Winkel vermeiden

19 BERÜCKSICHTIGUNG DER WIRKUNG VON WÄRMEBRÜCKEN Wärmebrücken A. Wärmeverlust Je nach Konstruktion kann der Wärmeverlust über Wärmebrücken bis ca. 30 % des gesamten Transmissionswärmeverlustes betragen. EnEV 7 DIN 4108 Bbl. 2 Energiebilanzierung B. Feuchte, Schimmelpilzrisiko Infolge des erhöhten Wärmetransportes stellen sich niedrige raumseitige Oberflächentemperaturen ein. Hierdurch steigt lokal die relative Luftfeuchte bis hin zum Tauwasserausfall. Es besteht das Risiko von Schimmelpilzbildung DIN Demzufolge sind zur Bestimmung der Wirkung von Wärmebrücken auch zwei unterschiedliche, voneinander unabhängige Kenngrößen notwendig: f Rsi Temperaturfaktor (-) zur Beurteilung der raumseitigen Oberflächentemperatur Ψ psi = längenbezogener Wärmebrückenverlustkoeffizient [W/(mK)] zur Berechnung der zusätzlichen Wärmeverluste über die Wärmebrücken

20 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust Energiebilanzierung Transmissionswärmeverluste H T = (F xi * U i * A i ) + U WB * A ges [W/K]

21 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG Vom psi-wert zum Wärmebrückenzuschlag 1. Ermittlung der Ψ-Werte aus Berechnung (Wärmebrückenprogramm, WB-Katalog) 2. Ermittlung der dazugehörigen Längen 3. Ermittlung der Korrekturfaktoren (analog EnEV-Berechnung) 4. Ermitlung der Transmissionswärmeverluste über Wärmebrücken: H T,WB = (F xi * ψ i * L i ) in W/K 5. Ermittlung des Wärmebrückenzuschlags: U WB = H T,WB / A ges in W/m2K

22 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG Ψ-Werte aus Wärmebrückenberechnungen

23 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG

24 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG U WB = H T,WB / Ages

25 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust EnEV 7

26 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust Wärmebrücken in der Energiebilanzierung Transmissionswärmeverluste H T = (F xi * U i * A i ) + U WB * A ges in W/K Welchen Wert setzt man für U WB an? Pauschal U WB = 0,10 W/m 2 K: ohne weiteren Nachweis U WB = 0,15 W/m 2 K: bei Innendämmung (mehr als 50 %) U WB = 0,05 W/m 2 K: bei Nachweis der Ausführung gem. DIN 4108 Beiblatt 2 oder gleichwertig Gleichwertigkeitsnachweis Individuell berechnet U WB = xxx W/m 2 K: Chance, den Zuschlag z.t. deutlich zu reduzieren

27 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust Wärmebrücken in der Energiebilanzierung Transmissionswärmeverluste H T = (F xi * U i * A i ) + U WB * A ges in W/K Beispiel: Gebäudehüllfläche (Summe aller wärmeübertragenden Bauteilflächen: U-Werte der wärmeübertragenden Bauteile: Wärmebrücken ohne Nachweis: z.b m 2 (AW, DE, FB, FE) z.b. 0,2 W/m 2 K U WB = 0,10 W/m 2 K H T Gebäudehülle ohne Wärmebrücke: H T Wärmebrücken: 0,2 W/m 2 K x 1000 m 2 = 200 W/K 0,1 W/m 2 K x 1000 m 2 = 100 W/K

28 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust EnEV 7 Gleichwertigkeit EnEV

29 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust Wärmebrücken DIN 4108 Beiblatt 2

31 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust Wärmedurchgangskoeffizienten (U- Wert) vorhanden AW Keller: Fundamentplatte: 0,266 W/m 2 K 0,191 W/m 2 K Gleichwertigkeit EnEV

32 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust Gleichwertigkeit EnEV Gem. EnEV 7 ist kein weiterer Gleichwertigkeitsnachweis erforderlich! Achtung: Für KfW-Förderung Effizienzhaus ist dies nicht ausreichend! Hierfür ist ein Gleichwertigkeitsnachweis nach DIN 4108 Beiblatt 2 erforderlich.

34 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust Gleichwertigkeitsnachweis Bbl.2

35 WÄRMEBRÜCKEN IN DER ENEV BILANZIERUNG A.Wärmeverlust Gleichwertigkeitsnachweis Bbl. 2

36 B. Feuchte Schimmelpilzvermeidung DIN 4108 Teil 2

37 NACHWEIS DES MINDESTWÄRMESCHUTZES IM BEREICH VON WÄRMEBRÜCKEN B. Feuchte Schimmelpilzvermeidung DIN 4108 Teil 2

40 NACHWEIS DES MINDESTWÄRMESCHUTZES IM BEREICH VON WÄRMEBRÜCKEN B. Feuchte Schimmelpilzvermeidung DIN 4108 Teil 2 20 C -5 C

41 NACHWEIS DES MINDESTWÄRMESCHUTZES IM BEREICH VON WÄRMEBRÜCKEN B. Feuchte Schimmelpilzvermeidung DIN 4108 Teil 2 Neubauten: Mindestwärmeschutz gem. DIN Nachweis über den Temperaturfaktor f Rsi 0,7 Ist in einem Neubau der Faktor < 0,7 wird dies im Schadensfall (Schimmelpilzbefall) als baulicher Mangel gewertet, unabhängig vom Nutzerverhalten f Rsi = (12,6 C (-5 C)) / (20 C (-5 C)) f Rsi = 0,7 f Rsi = (9 C (-5 C)) / (20 C (-5 C)) f Rsi =? f Rsi = (15 C (-5 C)) / (20 C (-5 C)) f Rsi =?

42 NACHWEIS DES MINDESTWÄRMESCHUTZES IM BEREICH VON WÄRMEBRÜCKEN B. Feuchte Schimmelpilzvermeidung DIN 4108 Teil 2 f Rsi = (12,6 C (-5 C)) / (20 C (-5 C)) f Rsi = 0,7 f Rsi = (9 C (-5 C)) / (20 C (-5 C)) f Rsi = 0,56 f Rsi = (15 C (-5 C)) / (20 C (-5 C)) f Rsi = 0,8

44 NACHWEIS DES MINDESTWÄRMESCHUTZES IM BEREICH VON WÄRMEBRÜCKEN

46 NACHWEIS DES MINDESTWÄRMESCHUTZES IM BEREICH VON WÄRMEBRÜCKEN B. Feuchte Schimmelpilzvermeidung DIN 4108 Teil 2 ca. 9,5 C ca. 12 C ca. 14 C

47 NACHWEIS DES MINDESTWÄRMESCHUTZES IM BEREICH VON WÄRMEBRÜCKEN Für den Nachweis des Mindestwärmeschutzes im Bereich von Wärmebrücken sind folgende Normen zu beachten: DIN (Randbedingungen baulich und Klima) EN ISO (Berechnungsverfahren) Für den Nachweis ist das zweidimensionale Verfahren anerkannt Wärmebrückenberechnungen (Wärmebrückensimulationen) erfolgen mit spezieller Software, z.b. ARGOS von ZUB Kassel

48 VORGEHEN WÄRMEBRÜCKENBERECHNUNG 1. Schritt: Eingabe der Geometrie und der Materialien

49 VORGEHEN WÄRMEBRÜCKENBERECHNUNG 2. Schritt: Festlegen der Randbedingungen