Bauphysik Bauphysik im PASSIVHAUS U-Werte und Dr.rer.nat. Harald Krause B.Tec Dr. Harald Krause Sonnenfeld 9, D-83 Samerber hk@btec-rosenheim.de. Südtiroler Passivhaustaun 30.0.004 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 s3 + + +... 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
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 0,30 60 3. OSB 0,30 4. Isocell Zellulose 0,040 Nadelholz 0,30 OSB-Ste 0,90 60 5. Isocell Zellulose 0,040 OSB-Ste 0,90 00 6. Isocell Zellulose 0,040 Nadelholz 0,30 OSB-Ste 0,90 60 7. Inthermo 0,050 60 8. 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
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
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
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) 6 4 0 8 6 4 0 - -4 Basis optimiert 6 5 0 -,5 psi einbau Fenster 0, psi Kellerdecke 0,4 worst case Einfluss auf Heizwärme 5 Korrekte U-Wert Berechnun nach EN ISO 6946 - 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