MinimierteWaermebrueckeneffekte

7/27/2019 MinimierteWaermebrueckeneffekte

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Bundesverband Porenbeton

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Bausysteme aus Porenbeton minimieren Wrmebrckeneffekte

Wrmebrcken sind sowohl unter energetischen als auch unter hygienischen Gesichtspunk-ten Schwachstellen in der Gebudekonstruktion. Der Anteil von Wrmebrcken an den

Transmissionswrmeverlusten kann je nach Randbedingungen bis zu 20% und mehr betra-

gen. Gleichzeitig steigt das Risiko einer Anreicherung von Tauwasser, das zur Schimmelbil-

dung fhren kann. Mit zunehmender Verbesserung des baulichen Wrmeschutzes gewinnt

die Verringerung von Wrmebrcken am Transmissionswrmeverlust an Bedeutung. Seit in

Kraft treten der Energieeinsparverordnung (EnEV) ist das Niedrigenergiehaus bei Neubauten

Standard. Erstmalig ist es seitdem auch mglich, Wrmebrckeneffekte in die wrmetechni-

sche Berechung mit einflieen zu lassen. Im Folgenden werden die Effekte von Wrmebr-

cken und deren rechnerische Bercksichtigung in der EnEV erlutert. Weiterhin wird gezeigt,

dass sich mit Porenbeton-Bausystemen Wrmebrckeneffekte auf ein Minimum reduzieren

lassen.

Wrmebrcken

Wrmebrcken sind rtlich begrenzte Bereiche mit einer im Vergleich zu anderen Bauteilbe-

reichen erhhten Wrmestromdichte [1]. Durch den lokal erhhten Wrmeabfluss sinkt die

Oberflchentemperatur auf der Bauteilinnenseite. Damit steigt die Gefahr einer Anreicherung

von Feuchtigkeit. Diese besteht dann, wenn die Oberflchentemperatur der Bauteilinnenseite

im Bereich der Wrmebrcke unter die Taupunkttemperatur der Raumluft sinkt. Die Folge ist

das Auftreten von Tauwasser auf der Bauteiloberflche. Unter bestimmten Randbedingun-

gen (Feuchtigkeit, Temperatur, Nahrungsangebot, Dauer der Einwirkung) kann es zur

Schimmelbildung kommen. Dies ist nicht nur ein optischer Mangel, sondern kann auch zu

gesundheitlichen Beeintrchtigungen, wie allergischen Reaktionen, fhren. Der Effekt von

Wrmebrcken wird durch falsche Heiz- und Lftungsgewohnheiten noch verstrkt.

Prinzipiell lassen sich Wrmebrcken in geometrisch und stofflich bedingte Wrmebrcken

einteilen. In der Praxis findet man hufig eine berlagerung der beiden Phnomene. Ein

typischer Vertreter einer geometrischen Wrmebrcke ist eine Auenecke. Im ungestrten

Bauteilbereich sind die Flchen der wrmeaufnehmenden Innenoberflche und der wrme-

abgebenden Auenoberflche gleich gro. Im Gegensatz dazu ist die wrmeabgebende

Auenoberflche im Eckbereich wesentlich grer als die wrmeaufnehmende Innenober-

flche. Das Resultat ist ein erhhter Wrmestrom im Eckbereich. Stofflich bedingte Wrme-


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brcken werden charakterisiert durch nebeneinanderliegende Bauteilbereiche mit deutlich

unterschiedlichen Wrmeleitfhigkeiten. Beispiele hierzu sind der Anschluss einer Decke an

eine Auenwand, eine durchgehende Stahlbetonplatte im Balkonbereich oder eine Stahlbe-

tonsttze im Mauerwerk bei einer Skelettkonstruktion.

Bercksichtigung der Wrmeverluste durch Wrmebrcken in der EnEV

Die Energieeinsparverordnung (EnEV) fordert, dass der Einfluss konstruktiver Wrmebr-

cken auf den Jahres-Heizwrmebedarf nach den Regeln der Technik und den im jeweiligen

Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Manahmen so gering wie mglich gehalten wird. Der

verbleibende Einfluss der Wrmebrcken ist bei der Ermittlung des spezifischen, auf die

wrmebertragende Umfassungsflche bezogenen Transmissionswrmeverlusts oder

Transmissionswrmetransferkoeffizienten und des Jahresprimrenergiebedarfs zu berck-

sichtigen. Die EnEV sieht folgende drei Varianten vor, um den Einfluss von Wrmebrcken in

die wrmetechnische Berechnung einflieen zu lassen:

Bercksichtigung durch Erhhung der Wrmedurchgangskoeffizienten um

UWB = 0,10 W/(mK) fr die gesamte wrmebertragende Umfassungsflche

Bei Anwendung von Planungsbeispielen nach DIN 4108 Bbl 2 Bercksichtigung durchErhhung der Wrmedurchgangskoeffizienten um UWB = 0,05 W/(mK) fr die gesamte

wrmebertragende Umfassungsflche

Durch genauen Nachweis der Wrmebrcken nach DIN V 4108-6 bzw. DIN V 18599-2 in

Verbindung mit weiteren anerkannten Regeln der Technik

Wurde der Wrmebrckeneinfluss bei Auenbauteilen bereits bei der Bestimmung des

Wrmedurchgangskoeffizienten erfasst, kann die Umfassungsflche A bei der Bercksichti-gung des Wrmebrckeneinflusses nach EnEV um die entsprechende Bauteilflche redu-

ziert werden.

Die EnEV sieht zwei Verfahren vor, den Jahres-Primrenergiebedarf Qp zu berechnen. Fr

Wohngebude wird in Anlehnung an die Wrmeschutzverordnung ein Heizperiodenbilanz-

verfahren angeboten, bei dem der Verlauf der Auentemperatur ber eine Heizgradtagszahl

abgebildet wird. Der spezifische Transmissionswrmeverlust HT berechnet sich wie folgt:

HT = (Fxi Ui Ai) + UWB A


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Gebudekanten

bei Fenster und Tren: Laibungen (umlaufend)

Decken- und Wandeinbindungen

Deckenauflager

wrmetechnisch entkoppelte Balkonplatten

Vermeidung von Schimmelbildung

Nach der EnEV sind Bauteile zu errichtender Gebude so auszufhren, dass die Anforde-

rungen des Mindestwrmeschutzes nach den anerkannten Regeln der Technik eingehalten

werden. Die DIN 4108-2 definiert den Mindestwrmeschutz als Manahme, die an jeder Stel-

le der Innenoberflche ein hygienisches Raumklima sicherstellt, so dass Tauwasserfreiheit

durch wrmebrckenreduzierte Innenoberflchen von Auenbauzeilen im Ganzen und in

Ecken gegeben ist. Dabei wird eine bliche Nutzung bei ausreichender Heizung und Lftung

zu Grunde gelegt.

Wie bereits erwhnt, knnen im thermischen Einflussbereich von Wrmebrcken deutlich

niedrigere Temperaturen der Innenoberflche auftreten. Mgliche Folgeerscheinungen sind

eine Anreicherung von Tauwasser sowie das Auftreten von Schimmel. Die raumseitige Ober-

flchentemperatur ist somit nicht nur eine Beurteilungsgre fr die thermische Behaglich-

keit, sondern kann auch dazu herangezogen werden, die Gefahr von Tauwasserbildung ein-

zuschrnken und eine Schimmelbildung zu vermeiden. Hierzu bietet sich der dimensionslose

Temperatur-Differenzenquotient bzw. Temperaturfaktor f nach EN ISO 10211-1 an. Es kn-

nen so die Oberflchentemperaturen bei beliebigen Umgebungstemperaturen berechnet

werden:

)( )(f eiesiRsi

=

mit

f Temperaturfaktor [-]

si raumseitige Oberflchentemperatur [C]

i Raumlufttemperatur [C]

e Auenlufttemperatur [C]


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Die raumseitige Oberflchentemperatur ergibt sich wie folgt:

si = fRsi (i - e) + e

Alle konstruktiven, formbedingten und stoffbedingten Wrmebrcken nach DIN 4108 Bbl. 2

sind ausreichend wrmegedmmt. Bei hiervon abweichenden Konstruktionen ist an der un-

gnstigsten Stelle der Bauteil-Innenoberflche ein Temperaturfaktor von fRsi 0,7 einzuhal-

ten. Dies entspricht einer raumseitigen Oberflchentemperatur von 12,6C bei einer Innen-

lufttemperatur von i = 20 C und einer Auenlufttemperatur von e = -5C. Die weiteren

Randbedingungen sind der DIN 4108-2 zu entnehmen.

Wrmebrcken und Porenbeton

Porenbeton ist bekannt als ein massiver Baustoff mit einer hervorragenden Wrmedm-

mung. Die Praxis zeigt, dass Porenbeton mit Wrmeleitfhigkeiten von bis zu = 0,08

W(mK) ein geeigneter Baustoff zur Realisierung von KfW-60-Husern, KfW-40-Husern bis

hin zu Passivhusern ist. Mit steigendem Dmmniveau gewinnt der Beitrag der Wrmebr-

cken am Transmissionswrmeverlust an Bedeutung. Wie bereits erwhnt knnen Wrmever-

luste linienfrmiger Wrmebrcken ber den Wrmebrckenverlustkoeffizient charakterisiert

werden. Die Gre des Wrmebrckenverlustkoeffizienten wird durch die Baustoffauswahl

und die Konstruktion beeinflusst. Mit Bausystemen aus Porenbeton (Bild 1) lsst sich der

Einfluss von Wrmebrcken auf ein Minimum reduzieren.

Bild 1 Porenbeton Bausystem Wohnbau


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Zur Bestimmung der Wrmeleitfhigkeit von Baustoffen ist die Wrmeleitung in horizontaler

Richtung magebend. Im Bereich von Wrmebrcken ist jedoch auch die Wrmeleitung ab-

weichend von der Horizontalen von Interesse. Porenbeton ist ein homogener, massiver Bau-

stoff, dessen Struktur durch seine Porigkeit charakterisiert wird. Dies hat zur Folge, dass die

wrmetechnischen Eigenschaften von Porenbeton in vertikaler und horizontaler Richtung

gleich gut sind.

Eine umfangreiche Zusammenstellung fr Lsungen mit den jeweiligen Wrmebrckenver-

lustkoeffizienten fr Anschlussdetails findet sich in [17]. Fr die homogene monolithische

Bauweise aus hochwrmedmmendem Porenbeton sind die Wrmebrckenverlustkoeffi-

zienten niedrig und damit gnstig. Zur Vermeidung von Schimmelbildung ist ein Temperatur-

faktor von fRsi 0,7 einzuhalten. Die hochwrmedmmenden Konstruktionen aus Porenbeton

gewhrleisten auch im Bereich von Wrmebrcken ausreichend hohe Oberflchentempera-

turen, so dass das Risiko einer Tauwasseranreicherung mit den entsprechenden Folgeer-

scheinungen minimiert bzw. ganz vermieden werden kann.

Bild 2 Bilanzierung von Wrmebrckenverlusten

Bild 2 zeigt in Anlehnung an [5] beispielhaft die Bilanzierung der einzelnen Wrmebrcken-

verluste eines Einfamilienhauses in Porenbeton-Bauweise. Negative Wrmeverluste resultie-

ren aus dem Auenmabezug, der bei Berechnung nach EnEV gefordert wird, und der guten

wrmetechnischen Ausbildung der Anschlussdetails. Die Einzelergebnisse verdeutlichen die

gute wrmetechnische Ausbildung der wrmebrcken-relevanten Details der Porenbeton-

Bauweise. Die Summe der Wrmeverluste durch Wrmebrcken zeigt, dass fr Gebude,


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den, diese positive Eigenschaft des Porenbetons in die wrmetechnische Berechnung zu

integrieren.

Literatur

[1] Fischer M.; et. al.: Handbuch der Bauphysik. Teuber Verlag, Stuttgart, 1997.

[2] Krger, E.W.: Konstruktiver Wrmeschutz. : Niedrigenergie Hochbau-

konstruktionen. Mller Verlag, Kln, 2000.

[3] Erhorn, H.; Kiesewetter, A.: Ultra-Niedrigenergiehuser. Ytong AG Mnchen.

2001.

[4] N.N.: Hebel Porenbeton. Idealer Baustoff fr Passivhuser. Hebel AG Emmering.

2001.

[5] Hauser, G.; Steigel, H.; Haupt, W.: Wrmebrckenkatalog auf CD-ROM. Ingeni-

eurbro Hauser, Baunatal, 1998.

[6] Hauser, G.; Stiegel, H.: Wrmebrcken-Atlas fr den Mauerwerksbau. Bauverlag

Wiesbaden, 1990.

[7] Cziesielski, E.: Bauphysik Kalender. Ernst & Sohn, Berlin, 2001.

[8] Verordnung ber energiesparenden Wrmeschutz und energiesparende Anlagen-

technik von Gebuden (Energieeinsparverordnung - EnEV), Juli 2007.

[9] DIN V 4108-2: Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden. Teil 2: Min-destanforderungen an den zum Wrmeschutz. Juli 2003.

[10] DIN 4108 Bbl 2: Wrmeschutz und Energieeinsparung in Gebuden - Wrmebr-

cken - Planungs- und Ausfhrungsbeispiele. Mrz 2006.

[11] DIN V 4108-6: Wrmeschutz und Energie-Einsparung in Gebuden. Teil 6: Be-

rechnung des Jahresheizwrme- und des Jahresheizenergiebedarfs. Juni 2003.


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[12] DIN V 4701-10: Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen.

Teil 10: Heizung, Trinkwassererwrmung, Lftung. August 2003.

[13] DIN EN ISO 10211-1: Wrmebrcken im Hochbau. Berechnung der Wrmestrme

und Oberflchentemperaturen. Teil 1: Allgemeine Berechnungsverfahren. 1995.

[14] DIN EN ISO 10211-2: Wrmebrcken im Hochbau. Berechnung der Wrmestrme

und Oberflchentemperaturen. Teil 2: Linienfrmige Wrmebrcken. Juni 2001.

[15] DIN EN ISO 13789: Spezifischer Transmissionswrmeverlust.1999.

[16] DIN EN 832: Wrmetechnisches Verhalten von Gebuden - Berechnung des Heiz-

energiebedarfs fr Wohngebude, Juni 2003.

[17] Schoch, T.; Bestel, H.: Wrmebrckenkatalog 2004. Bundesverband Porenbeton

(Hrsg.), Wiesbaden, 2004. (Download unter www.bv-porenbeton.de)

Bundesverband Porenbeton 2008

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