Innendämmung: Stand der Messungen und Berechnungen an Materialien, Systemen und großformatigen Bauteilen Holger Simon
Einleitung Erhöhung der rel. Feuchte (reduziertes Austrocknungspotenzial) Größere Temperaturamplitude (Winter / Sommer) Absenken der Temperatur der Bestandswand (Winter) Feuchte- und Temperaturprofil einer innen gedämmten Außenwand. Darstellung der Minimal-, Maximal- und Mittelwerte über den betrachteten Zeitraum.
Einleitung Weniger Nulldurchgänge im äußeren Bereich der innen gedämmten Außenwand (der Bereich ist länger gefroren) Deutliche Vergrößerung der Frosttiefe Frost-Tauwechsel einer innen gedämmten Außenwand im Vergleich zur ungedämmten Bestandswand. Darstellung der Anzahl der Nulldurchgänge über die Profiltiefe für den betrachteten Zeitraum (nur Einfrieren, ohne Bezugnahme auf die Porenradien).
Untersuchungsprogramm Wärmebrücken Generische Betrachtung Wärmeleitfähigkeit Dämmstärke Kriterien: R AW 1,2 m²k/w und ΔR 2,5 m²k/w Dämmdicke in m λ Dämmstoff in W/(m K) 0,005 0,010 0,015 0,020 0,030 0,035 0,040 0,050 0,065 0,01 2,00 1,00 0,02 2,00 1,33 1,00 0,03 2,00. 1,00 0,86 0,75 0,60 0,04 2,00.... 0,05.... 0,77 0,06..... 0,07 2,33.... 0,08 2,29... 0,09 2,25.. 0,10 2,00 1,54 ΔR Innendämmung in m²k/w
Untersuchungsprogramm Wärmebrücken 15 Anschlussdetails 2D 7 Anschlussdetails 3D
Untersuchungsprogramm Wärmebrücken 2-dimensionale Berechnungen Außenecke einbindende Innenwand einbindende Decke - Beton Anschluss an Kellerdecke im Erdreich Anschluss an Kellerdecke über Erdreich Fensteranschluss Anschluss Giebel / Ortgang Anschluss Traufe Anschluss Flachdach Anschluss Kellerwand im Erdreich an Kellerdecke Anschluss Kellerwand im Erdreich an Bodenplatte Innendämmung an Innenwänden und Zwischendecken Anschluss Innenwand an Außenwand Anschluss Zwischendecke an Außenwand Anschluss an Innenwand zu unbeheizt
Untersuchungsprogramm Wärmebrücken 3-dimensionale Berechnungen Einbindende Decke - Holzbalken Außenecke - Anschluss Innendecke Außenecke - Anschluss Attika Außenecke - Anschluss Kellerdecke Außenecke im Keller - Anschluss Kellerdecke Außenecke im Keller - Anschluss an Bodenplatte Fenster - Detail Laibung / Sturz
Untersuchungsprogramm Wärmebrücken Unterschiedlich beheizte Bereiche
Untersuchungsprogramm Wärmebrücken Korrelation 2D- / 3D-Wärmebrücken Zusätzliche Verringerung der Oberflächentemperatur in Ecken Ableiten einer Temperaturkorrektur aus den 2D-Berechnungen Unterschied stationär / instationär Schwankungsbreiten Absicherung der Ergebnisse aus stationärer Betrachtung
Labormessungen Validierung der Wärmebrückenberechnung Stellschrauben in der Berechnung Einfluss unterschiedlicher Parameter in der Berechnung Vergleich mit Referenz aus der Messung
Labormessungen Probekörper: Einbindende Decke Ziegelaußenwand 240 mm Stahlbetondecke 180 mm Einbindende Tiefe der Betondecke 155 mm Trittschall EPS 30 mm Zementestrich schwimmend 45 mm Prinzip-Darstellung der einbindenden Decke (ohne ID) Messung mit und ohne ID
Labormessungen Aufbau des Probekörpers: Betonierarbeiten
Labormessungen Transport aus dem Mauerwerkslabor in die Prüfhalle
Messung und Berechnung Darstellung des detaillierten Berechnungsmodells mit Bewehrung: Wärmeleitfähigkeit Stahl: λ = 50 W/(m K) Wärmeleitfähigkeit Beton: λ = 1,65 W/(m K) Darstellung des vereinfachten Berechnungsmodells ohne Bewehrung: Wärmeleitfähigkeit Beton: λ = 2,3 W/(m K)
Messung und Berechnung
Messung und Berechnung Max. Abweichung der berechneten Temperatur in C Detailliertes Modell Vereinfachtes Modell 0,25 0,25 Abweichung des berechneten Ψ-Wertes in W/(m K) Detailliertes Modell Vereinfachtes Modell 0,015 0,019
Korrelationsfaktor Studie: Korrelation 2D/3D-Wärmebrücken Ableiten einer Temperaturkorrektur von 2D-Berechnungen Beispiel Außenecke -5 C +20 C +20 C Links: 2D-Modell im Schnitt Rechts: 3D-Modell, Blick von oben +20 C +20 C
Korrelationsfaktor 2D-Berechnung (stationär): Oberflächentemperatur Kante: f Rsi = 0,87 (In der 2D-Betrachtung: Ecke) Berechnete Oberflächentemperatur mit stationären Randbedingungen: Θ si = +20 C R si = 0,25 m²k/w Θ se = -5 C R se = 0,04 m²k/w +16,7 C f Rsi = 0,87
Korrelationsfaktor 3D-Berechnung (stationär): Oberflächentemperatur Ecke: f Rsi = 0,71 Im Abstand von 1,0 m zur Ecke: T. noch Immer kleiner als in der 2D-Berechnung +16,3 C Berechnete Oberflächentemperatur mit stationären Randbedingungen: Θ si = +20 C R si = 0,25 m²k/w Θ se = -5 C R se = 0,04 m²k/w +12,9 C f Rsi = 0,71
Korrelationsfaktor Temperaturverlauf an der raumseitigen Kante Decke / Wand, über dem Abstand zur Ecke
Korrelationsfaktor
Korrelationsfaktor
Korrelationsfaktor 3D-Berechnung: instationär
Korrelationsfaktor 3D-Berechnung (instationär): Oberflächentemperatur Oberflächentemperatur mit instationären Randbedingungen: Tagesmitteltemperaturen im Januar Standort Hof
Korrelationsfaktor 2D stationär: f Rsi = 0,87 3D stationär: f Rsi = 0,71 3D instationär: Tageswerte siehe Tabelle Monatsmittel: f Rsi = 0,73 d f Rsi d f Rsi d f Rsi 1 0,93 11 0,68 21 0,74 2 0,72 12 0,69 22 0,72 3 0,73 13 0,66 23 0,69 4 0,81 14 0,59 24 0,72 5 0,83 15 0,62 25 0,74 6 0,78 16 0,66 26 0,73 7 0,80 17 0,70 27 0,67 8 0,79 18 0,72 28 0,67 9 0,77 19 0,69 29 0,74 10 0,71 20 0,68 30 0,76 31 0,78
Fazit Zwischenfazit zum gegenwärtigen Stand Übereinstimmung Messung Rechnung Vermutlich Korrelation f Rsi 2D 3D Deutliche instationäre Effekte bei Innendämmung Weitere Untersuchungen notwendig Ziel: Wärmebrückenkatalog für Anschlussdetails Innendämmung
Kontakt Holger Simon Forschungsinstitut für Wärmeschutz e. V. München Forschung und Entwicklung im Wärmeschutz Lochhamer Schlag 4, DE 82166 Gräfelfing Telefon +49 89 85800-20 Telefax +49 89 8580040 www.fiw-muenchen.de simon@fiw-muenchen.de Kurzvita: Der studierte Bauingenieur hat den Master of Building Physics (M. BP.) an der Universität Stuttgart erfolgreich neben seiner Tätigkeit als Ingenieur in der Forschung und Entwicklung des FIW München erworben. Seit 2008 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter, seine Aufgaben umfassen die Durchführung von Finite-Elemente-Berechnungen und Simulationen. Zu den weiteren Aufgaben gehören die Abwicklung von Forschungsprojekten und die Unterstützung bei Neuentwicklungen für die Kerndämmung..