Studie zum Bemessungswert ausgehend vom Nennwert der Wärmeleitfähigkeit Dr. Andreas Schmeller

Studie zum Bemessungswert ausgehend vom Nennwert der Wärmeleitfähigkeit Dr. Andreas Schmeller

Einleitung und Überblick Die DIN 4108-4 im Umfeld des EuGH-Urteils Heutige Bemessungswerte nach Kategorie I und II Untersuchung von WPK- Daten in einer Studie λ D -Wert und λ 90/90 -Wert, Bemessungswert Einfluss von Temperatur, Alterung und Feuchte Sammlung und Auswertung der Daten Fazit

Die DIN 4108-4 im Umfeld des EuGH-Urteils Das EuGH-Urteil vom 16.10.2014 Das EuGH-Urteil vom 16.10.2014 besagt, dass es zu den harmonisierten europäischen Normen keine nationalen Regelungen geben darf, die europäische Regelungen nachregeln (Rechtssache C-100/13) Deutschland muss national festlegen, wie die Bemessung der Wärmeleitfähigkeit erfolgen soll Dies kann durch Übernahme des Nennwertes erfolgen oder durch eine nationale Festlegung, die jedoch nicht den harmonisierten europäischen Normen widersprechen darf

Die DIN 4108-4 im Umfeld des EuGH-Urteils Konsequenzen für die DIN 4108-4 Mit der Norm DIN 4108-4 existieren technische Regeln für die Wärmeschutztechnischen Bemessungswerte Es besteht die Notwendigkeit, die nationalen, deutschen technischen Regeln für die Bemessung der Wärmeleitfähigkeit nach DIN 4108-4 in Einklang mit den Definitionen der harmonisierten europäischen Normen zu bringen Die DIN 4108-4 unterscheidet einen Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit nach Kategorie I und Kategorie II

Bemessungswerte nach Kategorie I und II λ Bemessung = λ D 1,20 Vorteil: Kategorie I ist schon CE konform Nachteil: Sicherheitszuschlag von 20 % wird als zu hoch empfunden. λ Bemessung = λ grenz 1,05 Vorteil der Kat II: realistischerer Sicherheitszuschlag von 5 % auf den Grenzwert. Nachteil: Nicht konform mit EU Recht

Untersuchung von WPK-Daten in einer Studie Ein neuer λ-bemessungswert Ein neuer Bemessungswert kann nur auf dem λ D -Wert basieren (Konformität mit europäischen Dämmstoff-Normen) Datengrundlage fehlte, da der λ D -Wert nach System 3 nach EN13172 allein in der Verantwortung der Hersteller ist Untersuchung von WPK-Daten in einer Studie Federführung: FIW München, beteiligte Fremdüberwacher: MPA Dortmund, MPA Stuttgart Vorstellung der Ergebnisse (anonymisiert) zwischen Oktober 2015 und März 2016 im NA 005-56-92 Ausschuss 24.06.2016

Untersuchung von WPK-Daten in einer Studie Ziel der Studie: Einen Bemessungszuschlag in DIN 4108-4 auf Grundlage der heutigen Erfahrungen fachlich richtig festzusetzen, der konform mit den harmonisierten europäischen Dämmstoff-Normen ist 24.06.2016

λ D -Wert und λ 90/90 -Wert Messungen [-] 100 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 s λ λ Mittel WPK Mittelwert λ Mittel und Standardabweichung s λ Annahme: Normalverteilung 0 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Quelle: FIW München 2016 Wärmeleitfähigkeit mw/(m K)

λ D -Wert und λ 90/90 -Wert Messungen [-] 100 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 s λ λ Mittel λ 90/90 WPK Mittelwert λ Mittel und Standardabweichung s λ Normalverteilung Berechnung von λ 90/90 λ 90/90 = λ Mittel + k s λ Der k-wert ist abhängig von der Zahl der Messwerte (DIN ISO 16269-6:2009, Tabelle D.3) λ Declared Bemessungswert 0 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Quelle: FIW München 2016 Wärmeleitfähigkeit mw/(m K)

λ D -Wert und λ 90/90 -Wert Messungen [-] 100 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 s λ λ Mittel λ 90/90 λ D WPK Mittelwert λ Mittel und Standardabweichung s λ Normalverteilung Berechnung von λ 90/90 λ 90/90 = λ Mittel + k s λ Aufrunden zu λ D bzw. λ Nennwert Einige Werte können darüber liegen 0 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Quelle: FIW München 2016 Wärmeleitfähigkeit mw/(m K)

λ D -Wert und λ 90/90 -Wert, λ-bemessungswert Messungen [-] 100 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 s λ λ Mittel λ 90/90 WPK Mittelwert λ Mittel und Standardabweichung s λ Normalverteilung Berechnung von λ 90/90 λ 90/90 = λ Mittel + k s λ Aufrunden zu λ D bzw. λ Declared Bestimmung eines Bemessungswertes (DIN 4108-4) λ = λ D 1,2 (gerundet auf 1 mw/(m K)) λ D λdeclared Bemessungswert Quelle: FIW München 2016 0 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Wärmeleitfähigkeit mw/(m K)

λ D -Wert und λ 90/90 -Wert, λ-bemessungswert 0,9 0,8 0,7 λ Mittel Bemessungswert nach DIN 4108-4 (Kategorie I) λ = λ D 1,2 (gerundet auf 1 mw/(m K)) Messungen [-] 100 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 s λ λ 90/90 λ D Bemessungswert Kat. I Quelle: FIW München 2016 0 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Wärmeleitfähigkeit mw/(m K)

λ D -Wert und λ 90/90 -Wert, λ-bemessungswert 0,9 Bemessungswert nach DIN 4108-4 (Kategorie I) Messungen [-] 100 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 s λ λ Mittel λ 90/90 λ Grenz λ = λ D 1,2 (gerundet auf 1 mw/(m K)) Bemessungswert nach DIN 4108-4 (Kategorie II) λ = λ Grenz 1,05 Bemessungswert Kat. II Bemessungswert Kat. I Quelle: FIW München 2016 0 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Wärmeleitfähigkeit mw/(m K)

Einfluss von Temperatur, Alterung und Feuchte Umrechnung von Nennwerten in Bemessungswerte Nach DIN EN ISO 10456 sind für die Umrechnung von Nennwerten in Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit drei Einflussfaktoren maßgeblich: Temperatur Alterung Feuchte durch die Messung bei 10 C Mitteltemperatur berücksichtigt durch das Alterungsverfahren in den Produktnormen berücksichtigt?

Einfluss von Temperatur, Alterung und Feuchte Umrechnung von Nennwerten in Bemessungswerte Der verbleibende Einfluss der Feuchte beim Bezugsklima 23 C / 80 % rel. Luftfeuchte (D) gegenüber 23 C / 50 % (Bezugsklima der EN- Normen) beträgt < 0,2 % (nicht-hygroskopisch) Einfluss der Feuchte kann vernachlässigt werden Quelle: FIW München Quelle: FIW München Quelle: FIW München

Einfluss von Temperatur, Alterung und Feuchte Umrechnung von Nennwerten in Bemessungswerte Bei hygroskopischen Dämmstoffen wie z.b. Holzfaser-Dämmstoffen darf der Einfluss der Feuchte nicht vernachlässigt werden Entscheidung: Unterscheidung in hygroskopische und nicht-hygroskopische Dämmstoffe Begründung: Bisher betrug der Zuschlag nach DIN 4108-4 Kat. II für Holzfaser-Dämmstoffe 7 % anstatt 5 % für nicht-hygroskopische Dämmstoffe

Sammlung und Auswertung der Daten nicht-hygroskopische Dämmstoffe Insgesamt 113 Typen mit insgesamt etwa 14335 einzelnen Messergebnissen aus 33 Dämmstoffwerken europaweit Mineralwolle (MW) expandierter Polystyrolschaum (EPS) extrudierter Polystyrolschaum (XPS) Polyurethan-Hartschaum (PU) Polyurethan-Ortsschaum (PU (Ort)) Phenolharz (PF), Schaumglas (CG) Blähperlit-Platten (EPB) Blähperlit-Schüttungen (EP) Mineralwolle-Granulat (MW (GR)) Selbsttragende Sandwich- Elemente mit beidseitigen Metalldeckschichten z.b. (PU, MW)

Sammlung und Auswertung der Daten hygroskopische Dämmstoffe Insgesamt 18 Typen mit insgesamt etwa 635 einzelnen Messergebnissen aus 7 Dämmstoffwerken europaweit Holzfaserdämmstoffe (WF) Holzwolle-Platten (WW) Blähton-Schüttung Quelle: FIW München Quelle: FIW München Quelle: FIW München

Sammlung und Auswertung der Daten WPK-Daten Anzahl der Messwerte pro Gruppe kleinster/größter Messwert der Wärmeleitfähigkeit in der Gruppe Mittelwert der Messwerte Standardabweichung (k s) λ 90/90 -Wert λ 90/90 aufgerundet zum nächsten Nennwert λ Nenn λ declared = λ D -Wert (Herstellerangabe)

Sammlung und Auswertung der Daten Differenzen Unterschiede Differenz zwischen Mittelwert und λ 90/90 in mw/(m K) und in % Differenz zwischen λ 90/90 und λ D -Wert in mw/(m K) und in % Differenz zwischen aufgerundetem nächstem Nennwert und heutigem Bemessungswert in mw/(m K) und % Differenz zwischen λ 90/90 und heutigem λ Bemessung in mw/(m K) und in %

Sammlung und Auswertung der Daten Grenzwerte Überschreitungen Heutiger λ-grenzwert Heutiger λ-bemessungswert Relativer Anteil der Messwerte in %, die den λ D -Wert überschreiten Relativer Anteil der Messwerte in %, die den λ 90/90 -Wert überschreiten Relativer Anteil der Messwerte in %, die den λ-grenzwert überschreiten

Sammlung und Auswertung der Daten Allgemeine Beobachtungen Die Hersteller führen sehr viel mehr Wärmeleitfähigkeitsmessungen durch als vor Einführung der europäischen Produktnormen (2002) Die Hersteller haben ihren Herstellprozess optimiert, beherrschen diesen deutlich besser und können ihn besser steuern beim Bemessungswert deklarieren viele Hersteller höher, als es nach den WPK-Daten notwendig wäre (freiwillige Überdeklaration)

Sammlung und Auswertung Unterschied heutiger Bemessungswert λ Nennwert λ 90/90 Wärmeleitfähigkeit mw/(m K) 42 40 38 36 34 32 30 34,5 gelb: λ 90/90 rot: λ Nenn (aus WPK) blau: Bemessungswert (Herstellerangabe) Unterschied Bemessungswert zu λ Nenn [%] Mittelwert: 5,3 2,9 2,8 2,6 5,3 8,4 5,6 2,7 2,9 2,9 2,8 2,7 12,5 8,8 14,7 6,3 2,9 2,8 35,9 37,4 37,2 35,1 36,2 33,8 34,4 31,8 31,7 31,7 3536 3637 3839 3840 3235 3638 3738 3435 3536 3637 3738 3236 3437 3439 3234 3435 3637 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Typen 35,1 36,1 33,3 33,7 33,7 35,6 Beispiel: XPS Quelle: FIW München 2016 24.06.2016

Sammlung und Auswertung der Daten Unterschied Bemessungswert/λ Nennwert grau: Werte unter dem Mittelwert, blau: Werte über dem Mittelwert Typ 0,0 2,9 5,3 0,0 3,6 8,1 0,0 4,2 11,1 2,6 5,3 14,7 3,6 5,1 9,1 2,4 4,5 8,7 7,1 9,1 11,1 4,8 4,9 5,0 2,4 4,0 7,0 GW 0,0 1,0 2,0 SW 0,0 1,29 3,0 EPS 0,0 1,88 4,0 XPS 1,0 2,5 5,0 PU 1,0 1,26 2,0 WF 1,0 1,9 4,0 PU (Ort) 2,0 2,5 3,0 PF 1,0 1,0 1,0 CG 1,0 1,7 3,0 0,0 1,4 4,3 PU (SE) 0,0 0,3 1,0 3,6 5,1 4,0 4,0 9,1 4,0 EPB 2,0 2,0 2,0 Quelle: FIW München 2016 0,0 4,5 8,1 MW (GR) 0,0 1,7 3,0 4,2 5,7 7,1 (BT) 4,0 6,0 8,0 Quelle: FIW München 2016 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 [%] [mw/(m K)] 24.06.2016

Sammlung und Auswertung der Daten Unterschied λ D und λ Bemessung 2,9 5,3 % mit Überdeklarationen (ohne PU (Ort)) Unterschied λ D und λ Bemessung 4,0 % im Mittel mit Überdeklarationen Unterschied λ D und λ Bemessung 3,2 % im Mittel ohne Überdeklarationen λ Bemessung = λ D 1,03 Unterschied λ 90/90 und λ D beträgt im Mittel 1,7 %

Fazit der Studie: Das Sicherheitsniveau von 5 % auf den λ Grenzwert bleibt in etwa erhalten Im anschließenden Teil: Die neue DIN 4108-4 nach dem EuGH-Urteil von Wolfgang Albrecht wird dann die Festlegung der neuen Bemessungswerte im Rahmen der Normungsarbeit vorgestellt. 24.06.2016

Kontakt Dr. rer. nat. Andreas Schmeller Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Zertifizierung / Certification Lochhamer Schlag 4, DE-82166 Gräfelfing Tel: +49 89 85800 15, Fax: +49 89 85800 40 E-Mail: schmeller@fiw muenchen.de Internet: www.fiw muenchen.de Kurzvita: Andreas Schmeller studierte und promovierte in Chemie an der LMU München. Seit 2015 ist er in der Abteilung Zertifizierung tätig. Neben der Zertifizierungstätigkeit bearbeitet er verschiedene Projekte, wie beispielsweise die Studie zum Bemessungswert ausgehend vom Nennwert der Wärmeleitfähigkeit.