Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
1. Einleitung
2. Bedeutung und Auswirkung des Wärmeschutzes
3. Bauphysikalische Faktoren
3.1 Wärmedurchgangskoeffizient
3.2 Wärmeleitfähigkeit
3.3 Wärmebrücken
3.4 Taupunkt
4. Anforderungen an den winterlichen Wärmeschutz
4.1 Mindestwärmeschutz
4.2 EnEV
5. Konstruktive Umsetzung ausgewählter Gebäudeteile
5.1 Außenwände
5.2 Dächer
5.3 Decken- und Bodenplatte
5.4 Fenster- und Rahmen
6. Zusammenfassung / Fazit
7. Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Wärmedurchgangskoeffizient
Abbildung 2: Wärmeleitfähigkeit verschiedener Dämmstoffe
Abbildung 3: Thermographie einer Gebäudefassade
Abbildung 4: Mindestwerte der Wärmedurchgangswiderstände
Abbildung 5: Beispiel für die Unterbrechung einer Wärmedämmung im Eckenbereich
Abbildung 6: Reflektion der Wärmestrahlung
1. Einleitung
Bauwerke sind das ganze Jahr unterschiedlichen klimatischen Bedingungen ausgesetzt. Wenn es darum geht im Inneren ein ganzjährig angenehmes Raumklima zu erreichen, kommt dem Wärmeschutz eine außerordentliche Bedeutung zu. In der Bauphysik wird zwischen winterlichem und sommerlichem Wärmeschutz unterschieden.
Diese Hausarbeit beschränkt sich ausschließlich auf die Thematik des winterlichen Wärmeschutzes. Ziel ist es Energieverluste durch den Abfluss von Wärme nach außen durch die Gebäudehülle zu verringern, sodass der Bedarf an Heizwärme minimiert wird. Diese Funktion wird von einer Wärmedämmung erfüllt, die zum Beispiel in Deutschland gemäß der Energieeinsparverordnung (EnEV) vorgesehen ist. Energie- und Kostenersparnis sind ein zentrales Thema in der Immobilienwirtschaft, nicht zuletzt da die Energieträger für Heiz-energie nicht unendlich zur Verfügung stehen und die Preise für Rohstoffe, aus denen Heiz-energie gewonnen wird, erheblich angestiegen sind. Durch eine korrekt ausgeführte Dämmung können daher Kosten eingespart werden. Zusätzlich wird den Bewohnern eine hygienisch optimierte Lebensweise ermöglicht, die Baukonstruktionen werden vor klimabedingten Feuchteeinwirkungen geschützt, und auch gesundheitliche Gefährdungen, die im Zusammenhang mit Wärmeflüssen, insbesondere durch Schimmelwachstum, auftreten können, werden vermieden. Ein guter Wärmeschutz vermeidet außerdem Komforteinbußen beispielsweise durch einen Mangel an Wärmestrahlung im Raum oder durch Zugerscheinungen, welche beide durch kalte Oberflächen verursacht werden können.
Die Hausarbeit beginnt mit einer Einleitung. Im zweiten Abschnitt wird auf die Bedeutung des Wärmeschutzes sowie auf Auswirkungen bei unzureichendem Wärmeschutz eingegangen. Der dritte Abschnitt behandelt die verschiedenen bauphysikalischen Faktoren, welche im Bereich des winterlichen Wärmeschutzes eine bedeutende Rolle spielen. Hier werden zunächst in erster Linie Begrifflichkeiten erläutert. Der vierte Abschnitt beinhaltet die Anforderungen an den winterlichen Wärmeschutz. An dieser Stelle wird auf die betroffene DIN 4108 und die ergänzende, verbindliche Energieeinsparverordnung eingegangen. Im fünften Kapitel der Arbeit werden ausgewählte Gebäudeteile beschrieben sowie die konstruktive Umsetzung der Wärmedämmung an diesen erläutert. Im letzten Abschnitt wird der Inhalt der Hausarbeit zusammengefasst und ein Fazit ausgearbeitet.
2. Bedeutung und Auswirkung des Wärmeschutzes
Dem Wärmeschutz bei Gebäuden kommt eine besonders gewichtige Bedeutung zu. Die Baumethodik- und Techniken sowie die Verwendung von neuen Baumaterialien erfordern ein fundiertes Wissen über die wärmephysikalischen Vorgänge in den Baustoffen und Bauteilen. Des Weiteren muss im Weitblick auch auf Hygiene, Ökologie und Wirtschaftlichkeit geachtet werden.1 Besonders die wirtschaftliche Bedeutung hat stark zugenommen. Optimaler Wärmeschutz kann den Wärmeverlust um 40 bis 50 Prozent vermindern, was mit einer erheblichen Kostenersparnis verbunden ist und daher amortisieren sich notwendige Aufwendungen für erforderliche Maßnahmen in kürzester Zeit. Außerdem werden Kälteschäden sowie Schäden durch Tau- und Schwitzwasserbildung vermieden.2
Unzureichender Wärmeschutz führt außerdem auch zu absehbaren gesundheitlichen Schäden. Bewohner von feuchten, nicht ausreichend beheizten Wohnungen können in Folge dessen an Atemwegserkrankungen, Rheuma oder Tuberkulose erkranken. Die Behaglichkeit hängt jedoch nicht nur von der Raumtemperatur und der Luftfeuchtigkeit ab, sondern zum Beispiel auch von der Luftbewegung und der Oberflächentemperatur von Wänden, Decken und Fußböden. Und auch die Aktivität der Menschen in der Wohnung spielt eine Rolle, da der Mensch dauernd Wärme in Form von Wärmeabstrahlung an die Umgebung abgibt. Somit ist eine Anpassung der Umgebungstemperatur sowie der relativen Luftfeuchtigkeit im Verhältnis zur Temperatur an jedes Individuum notwendig.3
Eine gute Wärmedämmung ist also aus gesundheitlicher, wirtschaftlicher, hygienischer und ökologischer Sichtweise unumgänglich.4
3. Bauphysikalische Faktoren
Im Folgenden werden die wichtigsten Begrifflichkeiten im Rahmen der Bauphysik betreffend den winterlichen Wärmeschutz erläutert. Hierbei werden keine Berechnungen aus der Mathematik miteinfließen. Das Kapitel beschränkt sich demnach auf die Definitionen der Kennzahlen.
3.1 Wärmedurchgangskoeffizient
Der Wärmedurchgangskoeffizient wird auch als U-Wert bezeichnet und wird zur Vergleichbarkeit der wärmeschutztechnischen Qualität von Bauteilen genutzt. Dadurch können alle Außenbauteile, die warme von kalten Zonen trennen, energetisch bewertet werden.5 Der U-Wert hängt maßgeblich von der Wärmeleitfähigkeit und der Stärke bzw. Dicke der Materialien ab. Aufgrund der unterschiedlichen Dicke von Baustoffen gibt der Wärmedurchgangskoeffizient diejenige Wärmemenge in Watt an, die durch eine 1 m² große Fläche eines Baustoffes mit einer bestimmten Dicke innerhalb einer Stunde hindurchgeht, wenn der Temperaturunterschied 1 Kelvin beträgt.6
Mit steigendem Wärmedurchgangskoeffizienten sinkt die Wärmedämmung des Bauteils, je kleiner also schließlich der U-Wert, desto bessere Dämmein.7
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Wärmedurchgangskoeffizient8
3.2 genschaften hat die BaukonstruktioWärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit ist eine der wichtigsten im Wärmeschutz vorkommenden Stoffkenngrößen. Aus den Rohstoffen und der jeweiligen Verarbeitung ergeben sich die technischen Eigenschaften eines Dämmstoffes. Die wärmedämmende Wirkung wird dabei durch die Wärmeleitfähigkeit bestimmt. Aus den Strukturen und der Art des Baustoffes ergibt sich die Dichte, welche der erste Anhaltspunkt für die Beurteilung der Wärmeleitfähigkeit ist. Ein Material mit hoher Dichte hat eine höhere Leitfähigkeit als Materialien mit geringer Dichte. Weiterhin wird die Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffes auch durch den Wassergehalt beeinflusst. Wasser weist eine wesentlich größere Wärmeleitfähigkeit auf als Luft.9 Diese dient in den meisten Dämmstoffen als Hauptvolumenbestandteil, denn stehende Luft ist ein schlechter Wärmeleiter. Daher werden durch Lufteinschüsse in den Dämmstoffporen geringe Wärmeleitfähigkeiten erreicht. Es gilt auch hier: je geringer die Wärmeleitfähigkeit, desto besser dämmt das Material.
Polystrol ist ein Dämmmaterial, welches bekanntlich eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit vorweist. Dies erklärt sich durch den Aufschäumprozess. Nach diesem Prozess besteht das Polystrol zu 98 % aus Luft.10
Die Wärmeleitfähigkeit (λ) gibt diejenige Wärmemenge in Joule je Sekunde an, die durch eine 1 m² große Fläche eines Baustoffes von einemMeter Dicke hindurchgeht, sofern der Temperaturunterschied zwischen beiden Oberflächen 1 Kelvin beträgt.
Letztlich wird die Wärmeleitfähigkeit von der Rohdichte des zu bewertenden Stoffes, von der Porigkeit und der Porengröße sowie vom Feuchtigkeitsgehalt des Stoffes beeinflusst.11
Die zu verwendenden Dämmstoffe werden in Wärmeleitfähigkeitsklassen unterteilt. Üblich ist die Klasse 040, was eine Wärmeleitfähigkeit von 0,04 W/(m*K) bedeutet.12 Die Nachfolgende Grafik veranschaulicht verschiedene Baustoffe und ihre Wärmeleitfähigkeiten.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Wärmeleitfähigkeit verschiedener Dämmstoffe13
3.3 Wärmebrücken
Als Wärmebrücken werden einzelne, örtlich begrenzte Stellen eines dämmenden Bauteils bezeichnet, an denen ein erhöhter Wärmedurchgang erfolgt. Sie haben Einfluss auf den Transmissionswärmeverlust und auf den Feuchteschutz des Gebäudes, da die Temperaturabsenkung auf der Bauteiloberfläche zu Tauwasser, und Schimmelbildung führen kann. In der Bauphysik werden drei Arten von Wärmebrücken unterschieden.
Sobald Materialien mit verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten nebeneinander verwendet werden, geht dies mit materialbedingten Wärmebrücken einher. Dies geschieht häufig im Falle der Durchdringung der Wärmedämmschicht zum Beispiel durch Befestigungsmittel. Charakteristisch ist das raumseitige Abfallen der Oberflächentemperatur im Bereich der Bauteile mit höherer Wärmeleitfähigkeit. Bei den heute vorzufindenden Dämmstandards sind diese Form der Wärmebrücken selten zu finden und treten häufiger bei Bestandsbauten auf.14
Bei Bauteilsübergängen wie zum Beispiel bei der Einbindung eines Deckenauflagers in ein Mauerwerk wird der Wärmeschutz durch konstruktive Zwänge geschwächt und es liegt eine konstruktive Wärmebrücke vor.15 Typischerweise entstehen diese Art der Wärmebrücken zum Beispiel an Rollladenkästen, Heizungsnischen und Fensterleibungen.16
[...]
1 Vgl. Bounin, K.; Graf, W.; Schulz, P. (2010): Schallschutz, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Brandschutz, Vollst. überarb. Neuausg, München, S. 214.
2 Vgl. ebd. S. 217–218.
3 Vgl. ebd. S. 214–216.
4 Vgl. ebd. S. 218.
5 Vgl. Duzia, T.; Bogusch, N. (2014): Basiswissen Bauphysik, 2., aktualisierte Aufl., Stuttgart, S. 41.
6 Vgl. Bounin; Graf; Schulz (2010): Schallschutz, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Brandschutz, S. 223.
7 Vgl. Schild, K.; Willems, W. M. (2011): Wärmeschutz, Wiesbaden, S. 71.
8 Volland, K.; Volland, J. (2014): Wärmeschutz und Energiebedarf nach EnEV 2014 - Kombi, 4., aktualisierte und erw. Aufl., Köln, S. 119.
9 Vgl. ebd. S. 115.
10 Vgl. Drewer, A. (2013): Wärmedämmstoffe. Köln, S. 120.
11 Vgl. Bounin; Graf; Schulz (2010): Schallschutz, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Brandschutz, S. 221–222.
12 Vgl. Die EinsparBerater OHG: Bauphysikalische Grundlagen von Dämmstoffen - DieEinsparInfos.de, Hannover, Stand: o. A., http://www.dieeinsparinfos.de/moderniesierungsratgeber/daemmung/infos-zur-waermedaemmung/daemmung-physikalische-grundlagen/, Letzter Zugriff 10.04.2019, S. 1.
13 ebd. S. 1.
14 Vgl. Duzia; Bogusch (2014): Basiswissen Bauphysik, S. 65–66.
15 Vgl. Bounin; Graf; Schulz (2010): Schallschutz, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Brandschutz, S. 249–250.
16 Vgl. Duzia; Bogusch (2014): Basiswissen Bauphysik, S. 67–68.