Themenblock 4: Mindestwärmeschutz Wärmebrücken ... · Feuchteschutz / Wärmeschutz...

Wintersemester 2010 -11 / 5. Semester / Modul 5.5 / Ökologie I / Bauphysik ______________________________________________________________________________________________________

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Hochschule München Architektur Fachgebiet Klimadesign Dipl.-Ing. (FH) Bauphysik Philipp Park 02.Dezember 2010 Seite: 1

Themenblock 4:

Mindestwärmeschutz

Wärmebrücken

Feuchteschutz

Wintersemester 2010 – 11 / 5. Semester / Modul 5.5 / Ökologie I / Bauphysik ______________________________________________________________________________________________________

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Inhaltsverzeichnis Grundlagen Seite 03 Mindestwärmeschutz DIN 4108-2 Seite 04 - 07 Wärmebrücken DIN 4108 - 2 /Beiblatt 2 Seite 08 - 18 Feuchteschutz DIN 4108-3 Seite 19 - 25 Fragen Seite 26


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Grundlagen (Mindestwärmeschutz / Wärmebrücken / Tauwasserausfall innerhalb von Bauteilen) Benötigte Unterlagen (für alle Module Bauphysik)

- Schneider Bautabellen oder:

- DIN 4108-2:2003-07 „Wärmeschutz im Hochbau“

- Beiblatt 2 zu DIN 4108:2006-08 „Wärmebrückenkatalog“

- DIN EN ISO 6946:2008-04 „U-Wertberechnung“

- DIN EN 12524:2000-06 „Baustoffdaten“

- DIN V 4108-4:2007-06 „Baustoffdaten“

- DIN EN ISO 10211-1:1995-11 „Wärmebrückenberechnung“

- DIN EN ISO 10211-2:2001-06 „Wärmebrückenberechnung“

- Energieeinsparverordnung - EnEV 2007 / EnEV 2009

- Taschenrechner, Schreibzeug


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Mindestwärmeschutz

Feuchteschutz / Wärmeschutz

Kondensatfeuchteschäden – Schimmelpilzwachstum in einer Schule – Bereich Attika Nach Fensteraustausch und der damit verbundenen tendenziell höheren relativen Luft- feuchtigkeit entsteht an ungenügend gedämmten Stellen (Wärmebrücken) aufgrund der dort herrschenden niederen Oberflächentemperaturen Schimmelbildung. Der Mindestwärmeschutz hat das Ziel zu verhindern, dass derartige mangelhaft gedämmte Bauteile realisiert werden. Er gilt deshalb an allen Stellen eines Bauwerkes.


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HX- Diagramm von Mollier


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DIN 4108-2 Mindestwärmeschutz – 1952 und 1969 Schutzziel:

- Gesundheit der Bewohner (Schimmelpilz – Behaglichkeit)

- Schutz der Bausubstanz vor Bauschäden – Frostschäden – Feuchteschäden.

Quelle DIN 4108:1969-08


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DIN 4108-2 Mindestwärmeschutz – 2003 Schutzziel: Mindestwärmeschutz im Winter: Anforderung von 1969 + Energieeinsparung Mindestwärmeschutz im Sommer Reduzierung der Wärmeeinträge

Quelle DIN 4108-2:2003-07

Quelle DIN 4108-2:2003-07


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Wärmebrücke

Definition Wärmebrücke Bereich eines Außenbauteiles bzw. einer Konstruktion in der ein erhöhter Energieabfluss vorliegt Geometrische Wärmebrücke z.B. Außenecke – linienförmige Wärmebrücke (erhöhter Energieabfluss außen – geringerer Energieeintrag innen) (2 x linienförmige WB = Punktförmige WB) Konstruktive Wärmebrücke z.B. Befestigungselemente – punktförmige WB

Quelle DIN 4108-2:2003-07

Wärmebrücken – anerkannte Regle der Technik DIN 4108-2, Abschnitt 6 - „Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Bereich von Wärmebrücken“ Mindestanforderung Oberflächentemperatur θsi ≥ 12,6°C um Feuchteschäden zu vermeiden


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Schimmelbildung

Quelle DIN 4108-2:2003-07

DIN 4108-2 Abschnitt 6.2

Quelle DIN 4108-2:2003-07


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Regelungen in der EnEV Die EnEV nimmt in verschiedener Form Bezug auf die in der DIN 4108-2 formulierten Mindestanforderungen. EnEV § 6 – Dichtheit - Mindestluftwechsel Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass der zum Zwecke der Gesundheit und Beheizung erforderliche Mindestluftwechsel sichergestellt ist. (siehe auch DIN 4108-2, Abschnitt 4.2.3 und DIN 1946-6:2009-05). Zitat DIN 4108-2, Abschnitt 4.2.3 „Auf einen ausreichenden Luftwechsel ist aus Gründen der Hygiene, der Begrenzung der Raumluftfeuchte sowie ggf. der Zuführung von Verbrennungsluft nach bauaufsichtlichen Vorschriften (z.B. Feuerungsanlagenverordnung der Länder) zu achten. Dies ist in der Regel der Fall, wenn während der Heizperiode ein auf das Luftvolumen innerhalb der Systemgrenze bezogener durchschnittlicher Luftwechsel von 0,5 h-

1 bei der Planung sichergestellt wird.“

Nutzerabhängigkeit des planerischen Luftwechsels ?! § 7 – Mindestwärmeschutz - Wärmebrücken Mindestwärmeschutz nach den anerkannten Regeln der Technik, siehe DIN 4108-2:2003-7 – „Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Teil 2 – Mindestanforderungen an den Wärmeschutz“ Siehe insbesondere Tabelle 3 der DIN 4108-2 Der Mindestwärmeschutz gem. DIN 4108-2 ist zu erfüllen! §7(2) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den anerkannten Regeln der Technik und den im jeweiligen Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird.


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§7(3) Der verbleibende Einfluss der Wärmebrücken bei der Ermittlung des spezifischen, auf die wärme übertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts oder Transmissionswärmetransferkoeffizienten und des Jahres-Primärenergiebedarfs ist bei Wohngebäuden nach Anlage 1 Nr. 2.5 und bei Nichtwohngebäuden nach Anlage 2 Nr. 2.5 zu berücksichtigen. Berücksichtigung der Wärmebrücken bei der Bilanzierung nach Anlage 1 Nr. 2.5 Wärmebrückenfrei ist eine Konstruktion, wenn Sie nach den Regeln des Beiblattes zu DIN 4108:2006-03 „Wärmbrückenkatalog“ ausgeführt werden den dort aufgeführten Standards Entsprechen (Gleichwertigkeitsnachweis)

Abb. Quelle Beiblatt 2 zu DIN 4108:2006-03

Berücksichtigung der Wärmebrücken bei der Ermittlung des spezifischen … Transmissionswärmeverlustes HT‘ und des Primärenergieaufwandes Qp bei Wohngebäuden gem. Anlage 1 Nr. 2.5 und bei Nichtwohngebäuden nach Anlage 2 Nr. 2.5 Wärmebrücken sind auf eine der folgend genannten Arten zu berücksichtigen (Mischformen nicht zulässig!):

- Durch Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten um ΔUWB = 0,10 W/(m²K)

- Durch Erhöhung des Wärmedurchgangskoeffizienten um ΔUWB = 0,05 W/(m²K) bei konsequenter Anwendung der Planungsbeispiele gem. Beiblatt 2 zu DIN 4108

- Durch genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V 4108-6:2003-06


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Abb. Beispiel – Flachdach U-Flachdach 0,30 W/(m²K) ΔUWB = 0,10 W/(m²K) „U+UWB“ = 0,40 W/(m²K)

Der Transmissionswärmeverlust über das Flachdach erhöht sich aufgrund des „Wärmebrückenzuschlages“ um 33%! Beiblatt 2 zu DIN 4108:2006-03 Abschnitt 3.5 – Gleichwertigkeitsnachweis* – ΔUWB = 0,05 W/(m²K)

*energetische Gleichwertigkeit!!


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Beiblatt 2 zu DIN 4108:2006-03 Abschnitt 4 – „vernachlässigbare Details“

Quelle Beiblatt 2 zu DIN 4108:2006-03

Kritische Oberflächentemperatur θsi ≥ 12,6°C θ = Theta si = surface interior Normklima DIN 4108-2 20°C und 50% relative Luftfeuchtigkeit Somit ergibt sich eine Taupunkttemperatur von 9,3°C (Kondensationspunkt) Bei 12,6 °C liegt eine relative Luftfeuchtigkeit von 80% vor (Schimmelpilzwachstum möglich) Mindestwärmeschutz DIN 4108-2 Tab. 3 Wärmedurchlasswiderstand R für Außenbauteile z.B. mind. 1,2 m² K / W

R = d [m] / l [W/K]

Somit muss z. B. eine 30 cm starke Mauer mindestens eine Wärmeleitfähigkeit von ≤ gleich 0,25 W/(mK) aufweisen um die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz zu erfüllen. 0,3 m / 1,2 (m²K) / W = 0,25 W/(mK)


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Randbedingungen für den Mindestwärmeschutz Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Bereich von Wärmebrücken Temperaturrandbedingungen: Innentemperatur von 20°C, Relative Feuchtigkeit von 50% Außentemperatur von – 5°C Übergangswiderstände (abweichend von U-Wertberechnung!) innen – Rsi 0,25 m²/(KW) – beheizte Räume innen – Rsi 0,17 m²/(KW) – unbeheizte Räume Fensterrahmen innen – Rsi,Fenster 0,13 m²/(KW) – siehe DIN EN ISO 13788 Außen – Rse 0,04 m²/KW) R = Resistance – s = surface – i = interior – e = exterior


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Temperaturfaktor Anforderung Temperaturfaktor fRsi fRsi größer gleich 0,70

Berechnung der Oberflächentemperatur

DIN EN ISO 13788 (20)

Somit: -5°C +(1,2 + 0,04 )/(1,2 + 0,04 + 0,25) *(20-°C(-5°C) = 15,80 °C Oberflächentemperatur bei ungestörter Konstruktion (Widerstand von innen nach außen!) DIN EN ISO 10211-1 Wärmebrückenverlustkoeffizient

- Längenbezogen (Psi) [W/(mK)]

- Punktbezogen (Chi) [W/K] - auf Bezugssystem achten !

Innenmaß oder Außenmaß! - psi außen = 0,5644W/(m²K) x 2,0m = 1,1288 W/(mK) – 2,0 x 0,729 W/(mK) = -0,3292 - psi innen = 0,8063 W/(m²K) x 1,4m = 1,1288 W/(mK) – 1,4 x 0,729 W/(mK) = +0,1088 - U-Wert ungestört 0,729 W/(m²K)


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Innenmaß - Außenmaß Bezugsystem – Außenmaß - Innenmaß

Bezugsystem – Außenmaß – Innenmaß ohne Chi


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Beispiel Beispiel – Psi Fensteranschluss


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Feuchteschutz – DIN 4108-3

Definitionen DIN 4108-3 : Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung Ziel: Vermeidung von Tauwasserschäden innerhalb der Bauteilkonstruktion Nachweis:

- Rechnerischer Nachweis – „Glaser Verfahren“ - Nachweis über Regelkonstruktionen

wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd Dicke einer ruhenden Luftschicht, die den gleichen Wasserdampf-Diffusionswiderstand besitzt wie die betrachtete Bauteilschicht bzw. das aus Schichten zusammengesetzte Bauteil. Sie bestimmt den Widerstand gegen Wasserdampfdiffusion. Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke ist eine Schicht- bzw. Bauteileigenschaft. Sie ist für eine Bauteilschicht nach folgender Gleichung definiert:

diffusionsoffene Schicht Bauteilschicht mit sd ≤ 0,5m diffusionshemmende Schicht Bauteilschicht mit 0,5 m < sd < 1 500m diffusionsdichte Schicht Bauteilschicht mit sd ≥ 1 500m Bauteile „atmen“ nicht!

Die Begriffe Dampfsperre / Dampfbremse sind undefiniert! DIN 4108-3 Wasserdampfteildruck p [pa] abhängig von Temperatur und rel. Luftfeuchtigkeit Wasserdampfsättigungsdruck ps (bei 100 % rel. Luftfeuchtigkeit) 20°C, 50 % rel. Luftfeuchtigkeit

p = x ps rel. Luftfeuchtigkeit - Phi Der Feuchteeintrag durch Konvektion ist um Faktor 1.000 bis 1.00.000 größer als der Feuchteeintrag durch Diffusion! Zur Vermeidung von Feuchteschäden ist auf eine dauerhaft luftdichte Ausführung der Konstruktion besonders zu achten! Blower-Door-Test ! – Leckagesuche zur Qualitätssicherung!


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Quelle DIN 4108-3, Tab. A.2


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Quelle DIN 4108-3, Tab. A.2

Quelle DIN 4108-3, Tab. A4


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Glaser Verfahren Tauperiode Zeitraum 1440 Stunden

Außenklima -10,0°C = 80%

Innenklima 20,0 °C = 50% Verdunstungsperiode Zeitraum 2160 Stunden

Außenklima 12,0°C = 70%

Innenklima 12,0°C = 70%

Variante Außendämmung


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Variante Innendämmung


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Bauteil ohne feuchtetechnischen Nachweis 4.3 Bauteile, für die kein rechnerischer Tauwasser-Nachweis erforderlich ist 4.3.2 Außenwände 4.3.2.2 Wände mit Innendämmung 4.3.2.3 Wände in Holzbauart 4.3.2.5 Kelleraußenwände 4.3.3 Dächer - nicht belüftete Dächer: - belüftete Dächer 4.3.4 Fenster, Außentüren und Vorhangfassaden


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Fragen

- welche Schutzziele werden in der DIN 4108-2 genannt? - Warum wir in sommerlichen und winterlichen Wärmeschutz unterschieden? - Sind beide (sommerlich und winterlich) nachzuweisen? - Auf welches „Normklima“ ist der Mindestwärmeschutz ausgelegt? - Was ist der Unterschied zwischen der Taupunkttemperatur und der „kritischen

Oberflächentemperatur“? - Wie gewährleisten Sie planerisch den „hygienisch notwendigen Luftwechsel“ gem. DIN 4108-2

und EnEV? - Ist für eine Wohnungstrennwand der Mindestwärmeschutz gem. DIN 4108-2 nachzuweisen? - Welche Arten von Wärmebrücken kennen Sie? - Ist die „kritische Oberflächentemperatur“ von 12,6°C auch im Bereich von Fenster und

Fensterrahmenkonstruktionen einzuhalten? - Was ist das Beiblatt 2 zu DIN 4108? - Wie funktioniert der Gleichwertigkeitsnachweis von Wärmebrücken gem. Beiblatt 2 zu DIN

4108? - Gibt es atmenden Bauteile? - Wie sind die Begriffe Dampfsperre und Dampfbremse definiert? - Ergeben sich in der Regel durch Wasserdampfdiffusion oder durch Wasserdampfkonvektion

die größeren Bauschäden? - Wo können die grundlegenden Anforderungen an den „Klimabedingten Feuchteschutz“

nachgelesen werden? Nennen Sie fünf Baukonstruktionen für die kein rechnerischer Bauteilnachweis (Glaserverfahren) erforderlich ist. Begründen Sie warum hier kein rechnerischer Nachweis für die von Ihnen genannten Konstruktionen zu führen ist.

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