energetische Berechnungen (Wärmeschutz)
Wärmeberechungen werden im Rahmen von verschiedenen Situationen am Bau benötigt. Je nach Situation und Ziel sind unterschiedliche Werte entscheidend.
- öffentlich-rechtliches Verfahrens -EnEV
- Beantragung von Fördermittel – KfW
- Beratung, Sanierungsplan – Bafa
- Beurteilung der Bausubstanz im Rahmen der Sanierung und zur Vermeidung von Bauschäden
- Ursachenforschung bei Bauschäden – z.B. Schimmelpilz / Wärmebrücken
- Langzeitmessungen bei Fragen des Lüftungsverhaltens, Ursache von Bauschäden
Wärmebrückenberechnungen
- Im Rahmen eines baurechtlichen Nachweises
- Berechnung nach „Schimmelpilzkriterium“
- z.B. Nachweis im Rahmen der Frage: Ist ein bautechnischer Fehler maßgeblich für den Schimmelpilzbefall?
Feuchteberechnung
- Tauwasserausfall im / am Bauteil zum Nachweis eines Bauschadens oder als Grundlage für die Planung
- Berechnung statisch (Glaserverfahren)
- Wärme und Feuchte instationär („WuFi“)
Berechnung des Wärmeschutzes sind seit 1969 mit der Einführung der DIN 4108 normativ geregelt. Während hier fast ausschließlich hygienische Aspekte im Vordergrund standen, sind heute ökologische Aspekte im Rahmen von Förderungen / Nachweisen ausschlaggebend.
Bauphysikalische Aspekte werden nicht zwingend betrachtet, sollten jedoch im Sinne einer dauerhaft schadensfreien Konstruktion mit einfließen.
Die Berechnungen erfolgen je nach Gebäudetyp nach DIN 18599 oder DIN 4108-6 / 4701-10.
Hierbei wird sowohl die Haustechnik als auch die Gebäudehülle betrachtet.
Endenergiebedarf
Energiemenge unter genormten Bedingungen (Klima, Nutzerverhalten), die zur Erreichung der Innentemperatur für Beheizung, Lüftung und Warmwasserbereitung notwendig ist. Diese Größe dient zur ingenieurmäßigen Auslegung des baulichen Wärmeschutzes und der haustechnischen Anlagen.
Primärenergiebedarf
Der Primärenergiebedarf kann vereinfacht als Beurteilungsgrundlage für ökologische Kriterien (z.B. CO2-Emission) angesehen werden. Hier wird die vorgelagerte Prozesskette (Gewinnung, Umwandlung und Verteilung) einbezogen.
Der Begriff „Energieberatung“ wird sehr weit genutzt.
Allgemein wird hierunter ein geförderter Sanierungsfahrplan (Bafa) verstanden.
Abhäng von der Fragestellung können dies auch einfache bis komplexe bauphysikalische Zusammenhänge sein.
Allgemein sind Wärmebrücken Bauteilbereiche mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit gegenüber umgebenden Bereichen. Vereinfacht kann man drei Arten unterscheiden.
geometrische Wärmebrücken; typisch hierfür Gebäudeecken, Bereiche mit einer größeren Außenoberfläche gegenüber einer geringen Innenoberfläche
stoffliche Wärmebrücken; typisch hierfür z.B. Ringbalken; Bereiche, deren Material eine höhere Wärmeleitung ermöglicht
konstruktive Wärmebrücken; typisch hierfür z.B. auskragende Balkone. Wird die Gebäudehülle durch ein gut leitendes Material durchdrungen, liegt eine konstruktive Wärmebrücke vor. Unter konstruktive Wärmebrücken kann man auch thermodynamische Wärmebrücken verstehen. Die Wärmeleitfähigkeit von porösen Materialien ist auch abhängig von dessen Feuchtegehalt. Ist ein Bauteil dauerhaft lokal durchfeuchtet, liegt eine thermodynamische Wärmebrücke vor.
Durch Wärmebrücken steigt nicht nur der Energiebedarf des Gebäudes, sie führen auch zu lokal niedrigen Oberflächentemperaturen. Diese können zu einer erhöhten relativen Luftfeuchte in der Nähe der Oberfläche führen. Folge kann ein erhöhtes Schimmelpilzwachstum an diesen Stellen sein.
In der Betrachtung von Wärmebrücken wird daher je nach Zielsetzung zwischen einer hygienischen Betrachtung (fRSI) und einer energetischen Betrachtung (Psi-Wert) unterschieden.
Die Berechnung erfolgt entweder zweidimensional oder dreidimensional mittels FEM-Berechnungsprogramm.
Im öffentlich rechtlichen Verfahren werden Wärmebrücken pauschal mit mindestens 0,05W/m²K berücksichtigt. Bei einer detaillierten Betrachtung liegt der Wert in der Regel deutlich niedriger, so dass eine detaillierte Wärmebrückenberechnung auch aus wirtschaftlichen Überlegungen sinnvoll ist.
Glaser? oder …?
Das Glaser Verfahren ist das gängige Verfahren zur Beurteilung des Feuchtehaushaltes von Bauteilen. Mit dem Glaser-Verfahren wird die Feuchteeinwirkung durch Diffusion in Bauteilen berechnet. Schwachpunkt des Verfahrens ist, dass weder kapillare noch sorptive Vorgänge im Material berücksichtigt werden.
Die Einsatzfähigkeit des Verfahrens ist damit sehr eingeschränkt.
Für komplexere Berechnungen (z.B. Schlagregenbelastung einer Fassade, Holzflachdach) ist ein instationäres, nichtlineares, gekoppeltes Wärme- und Feuchteberechnungsmodell notwendig. Dieses ist in der DIN EN 15026 festgelegt.
Wufi?
Es handelt sich im Grunde um eine Simulationsberechnung, bei der das wärmetechnische Verhalten eines Bauteils mit dem feuchtetechnischen Verhalten kombiniert wird. Entsprechend wichtig sind die Eingangsparameter, auch muss das Ergebnis in aller Regel interpretiert werden.
Im wesentlich sind zwei Simulationsprogramme im Einsatz Delphin (TU Dresden) und WuFi (Frauenhofer Institut).
Einsatzbereiche sind:
- Berechnung: Wassergehalt und Temperaturverlauf in Bauteilen
- Berechnung: Einflüsse durch Schlagregen
- Austrocknungs-Prozesses von Bauteilen
- Schimmelpilzwachstumsprognose auf Bauteiloberflächen
- Feuchteschädenprognose
- Beurteilung feuchtebedingter Wärmeverluste (thermische Wärmebrücke)
- Beurteilung im Rahmen von Sanierungsmaßnahmen
- Funktionalität mehrschichtiger Wand– u. Dachkonstruktionen (Flachdächer in Holzbauweise)
Ermittlung von Klimabedingungen
Hierzu zählen Lufttemperatur, Feuchtegehalt der Luft und Oberflächentemperatur
Langzeitmessungen von Klimabedingungen mittels Datenloggern
Zur Beurteilung, ob ein Schimmelpilzwachstum ursächlich mit dem Lüftungsverhalten zusammenhängt.
Klimatische Bedingungen in Kellern / Gebäuden, um Schädigungen der Bausubstanz festzustellen.
Infrarot-Thermografie
Klassisch einsetzbar zur schnellen Ortung von Wärmebrücken
Oberflächentemperatur
Zum genauen Nachweis von Bedingungen, die zu Schimmelpilzwachstum führen.
Messung der Luftwechselrate
siehe Blower-Door-Messung
Neben eigenen Messgeräten (Feuchte-, Raumklimamessung, CM-Messung) sind Laboruntersuchungen möglich, die durch ein externes Labor erbracht werden. Dies kann die Bestimmung des Salzgehaltes oder eine DARR-Messung sein.
