04-2009 Dipl.- Geol. Martin Sauder / Ö. b. u. v ... · Uf k t kti (F htUmfassungskonstruktion (Feuchte-, LftLuft-6 und Wärmetransport) 5 Nutzerverhalten: z.B. Innere Quellen, Senken

04-2009 Dipl.- Geol. Martin Sauder / Ö. b. u. v. Sachverständiger für mineralische Baustoffe / Institut für Baustoffuntersuchung und Sanierungsplanung GmbH

Berechnungsbeispiel U-WertBerechnungsbeispiel U-Wert

06-2009 Dipl.- Geol. Martin Sauder / Ö. b. u. v. Sachverständiger für mineralische Baustoffe Institut für Baustoffuntersuchung und Sanierungsplanung GmbH

Berechnungsbeispiel U-Wert: FragestellungenBerechnungsbeispiel U-Wert: Fragestellungen

• Berechnen Sie den Wärmedurchgangskoeffizienten U für die• Berechnen Sie den Wärmedurchgangskoeffizienten U für dieWand unter Berücksichtigung der Querleitung zwischen deneinzelnen Bauteilen.

• Wie lautet der U-Wert für den Bereich der gedämmten Stütze?

• Wie dick müsste ein Dämmstoff mit λ=0,04 W/mK sein, um für die, ,Fläche der Stützen einen U-Wert <0,5 W/m²K zu erzielen?


U-Wert und DämmstoffdickeU-Wert und Dämmstoffdicke

U = 1/R = 1U = 1/RT = [m²K/W]Rsi + Ri + Rse

n

i=1Σ


Wärmedurchgangskoeffizient von FensternWärmedurchgangskoeffizient von Fenstern

Er setzt sich nach ENEV zusammen aus den Einzelwerten:• Verglasung

Er setzt sich nach ENEV zusammen aus den Einzelwerten:• Verglasung• Verglasung• Rahmen• Linearer U-Wert des Randverbunds Rahmen/Glas

• Verglasung• Rahmen• Linearer U-Wert des Randverbunds Rahmen/Glas

Uw = [m²K/W]Aw

Ug *Ag + Uf * Af + Ψ * L

Uw U, window Fenster gesamt [W/m²K]Uf: U, frame Rahmen [W/m²K]Ug: U, glazing Verglasung [W/m²K]g , g g g g [ ]Ag: Fläche Verglasung [m²]Af: Fläche Rahmen [m²]Aw: Fläche Fenster gesamt [m²]Ψ : lin. Wärmedurchgangskoeff. [W/mK]g g [ ]L: umlaufende Länge Glasrand [m]


WärmebrückenWärmebrücken

Definition: Örtlich begrenzte Stellen, die eine höhere Definition: Örtlich begrenzte Stellen, die eine höhere Wärmestromdichte aufweisen als daran angrenzende Bauteile oder FlächenWärmestromdichte aufweisen als daran angrenzende Bauteile oder Flächen

In einem Bauteil mit ebenen, zueinander parallelen In einem Bauteil mit ebenen, zueinander parallelen Oberflächen, fließt ein Wärmestrom, dessen Richtung vom Temperaturgefälle bestimmt wird.Oberflächen, fließt ein Wärmestrom, dessen Richtung vom Temperaturgefälle bestimmt wird.

Die Wärmestromlinien sind stets parallel zueinander und verlaufen senkrecht zu den Oberflächen des Bauteils. Die Wärmestromlinien sind stets parallel zueinander und verlaufen senkrecht zu den Oberflächen des Bauteils.


Wärmebrücken: Definition nach DIN EN ISO 10211-1Wärmebrücken: Definition nach DIN EN ISO 10211-1

Eine Wärmebrücke bedeutet den Teil einer Gebäudehülle, Eine Wärmebrücke bedeutet den Teil einer Gebäudehülle, in dem der ansonsten normal zum Bauteil auftretende Wärmestrom deutlich verändert wird.in dem der ansonsten normal zum Bauteil auftretende Wärmestrom deutlich verändert wird.

Einflüsse:• Volle oder teilweise Durchdringung der Gebäudehülle Einflüsse:• Volle oder teilweise Durchdringung der Gebäudehülle g g

durch Baustoffe mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit • Wechsel in der Dicke der Bauteile

g gdurch Baustoffe mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit

• Wechsel in der Dicke der Bauteile• Unterschiedlich große Innen- und Außenoberfläche• Unterschiedlich große Innen- und Außenoberfläche


WärmebrückenWärmebrücken

Entstehen in einer Ebene des Bauteils parallel zur Entstehen in einer Ebene des Bauteils parallel zur Oberfläche Temperaturunterschiede, so kommt zum senkrecht dazu verlaufenden Wärmestrom eine Querleitungskomponente hinzu und die Wärmestromlinien

Oberfläche Temperaturunterschiede, so kommt zum senkrecht dazu verlaufenden Wärmestrom eine Querleitungskomponente hinzu und die WärmestromlinienQuerleitungskomponente hinzu und die Wärmestromlinien weichen vom parallelen Verlauf ab.Querleitungskomponente hinzu und die Wärmestromlinien weichen vom parallelen Verlauf ab.


Verschiedene Typen der WärmebrückenVerschiedene Typen der Wärmebrücken

Wechsel der BauteildickeWechsel der BauteildickeGeometrische Wärmebrücke

Stoffliche Wärmebrücke Stoffliche und konstruktiv: Fensterleibung


Materialbedingte WärmebrückeMaterialbedingte Wärmebrücke


Aus: WILLEMS, 2008

Konstruktive Wärmebrücke:Konstruktive Wärmebrücke:

Durchdringung einer mit Wä dä hDurchdringung einer mit Wä dä hWärmedämmung versehenen Außenwand durch eine Stahlbetondecke.

Wärmedämmung versehenen Außenwand durch eine Stahlbetondecke.

Darstellung des Verlaufs der IsothermenDarstellung des Verlaufs der Isothermen

In einer Ebene parallel zur Oberfläche sind unterschied-In einer Ebene parallel zur Oberfläche sind unterschied-Oberfläche sind unterschiedliche Temperaturen vorhanden

Oberfläche sind unterschiedliche Temperaturen vorhanden


Geometrische WärmebrückeGeometrische Wärmebrücke

Wegen der unterschiedWegen der unterschiedWegen der unterschied-lichen Bauteildicke in der Ecke verlaufen die Isothermen bogenförmig

Wegen der unterschied-lichen Bauteildicke in der Ecke verlaufen die Isothermen bogenförmigIsothermen bogenförmig.

In der Innenecke kommt es zu reduzierter

Isothermen bogenförmig.

In der Innenecke kommt es zu reduzierteres zu reduzierter Oberflächentemperatures zu reduzierter Oberflächentemperatur


Mindestanforderungen Wärmeschutz DIN 4108-2Mindestanforderungen Wärmeschutz DIN 4108-2

„Vermeidung extrem niedriger Innenoberflächentemperaturen:„Vermeidung extrem niedriger Innenoberflächentemperaturen:

Die in Tabelle 6.2. enthaltenen Mindestanforderungen an Wärmedurchgangswiderstand der Bauteile sind einzuhalten.Die in Tabelle 6.2. enthaltenen Mindestanforderungen an Wärmedurchgangswiderstand der Bauteile sind einzuhalten.Wärmedurchgangswiderstand der Bauteile sind einzuhalten. Vorausgesetzt wird:

l i h äßi B h i

Wärmedurchgangswiderstand der Bauteile sind einzuhalten. Vorausgesetzt wird:

l i h äßi B h i• gleichmäßige Beheizung, • ausreichende Belüftung • ungehinderte Luftzirkulation an den Außenwand-

• gleichmäßige Beheizung, • ausreichende Belüftung • ungehinderte Luftzirkulation an den Außenwand-g

oberflächen“g

oberflächen“


Mindestanforderungen Wärmeschutz DIN 4108-2Mindestanforderungen Wärmeschutz DIN 4108-2


Wärmebrücke nach DIN 4108-2Wärmebrücke nach DIN 4108-2

Eine Wärmebrücke liegt vor, wenn der Temperaturfaktor nach unten

θ i - θ

g , pstehender Gleichung den Wert von 0,70 unterschreitet

Soll: fRsi =θsi θe

θi - θe≥ 0,70

Mindestwert der raum-

fRsi Temperaturfaktor nach DIN 4108-2θsi Oberflächentemperatur innen [°C] Soll: θ i ≥ 12 60

seitigen Oberflächen-temperatur:

θe Lufttemperatur außen [°C]θi Lufttemperatur innen [°C]

Soll: θsi ≥ 12,60


DIN 4108 Bbl.2DIN 4108 Bbl.2

Alle in diesem Beiblatt aufgeführten Ausführungsdetails zur Alle in diesem Beiblatt aufgeführten Ausführungsdetails zur Ausbildung von Wärmebrücken bedürfen keines weiteren Wärmeschutznachweises.Ausbildung von Wärmebrücken bedürfen keines weiteren Wärmeschutznachweises.

Es enthält Ausführungsdetails für Gebäude mit einer Innentemperatur > 19 °C.Es enthält Ausführungsdetails für Gebäude mit einer Innentemperatur > 19 °C.pp


DIN 4108 Bbl. 2: Beispiel GeschossdeckenDIN 4108 Bbl. 2: Beispiel Geschossdecken


DIN 4108 Bbl. 2: Beispiel KellerdeckenDIN 4108 Bbl. 2: Beispiel Kellerdecken


Wärmebrücken in der Praxis:Wärmebrücken in der Praxis:


Wärmebrücken in der Praxis:Wärmebrücken in der Praxis:


Wohnanlage, gerade mal 5 Jahre alt:Wohnanlage, gerade mal 5 Jahre alt:


Oberste GeschossdeckeOberste Geschossdecke

Auf der obersten G h d k l d hAuf der obersten G h d k l d hGeschossdecke: lose und sehr lückenhaft ausgelegte Wärmedämmung:

Geschossdecke: lose und sehr lückenhaft ausgelegte Wärmedämmung:

klassische Wärmebrücke der Kategorie: „wüste Schlamperei“klassische Wärmebrücke der Kategorie: „wüste Schlamperei“


Die gleiche Decke an der Untersicht:Die gleiche Decke an der Untersicht:


Nutzung - Temperatur - BehaglichkeitNutzung - Temperatur - Behaglichkeit

Relative Luftfeuchtigkeit von 80 % li t d tli h b h lbRelative Luftfeuchtigkeit von 80 % li t d tli h b h lb80 % liegt deutlich oberhalb jeder Behaglichkeit.80 % liegt deutlich oberhalb jeder Behaglichkeit.


Nutzung - Temperatur - BehaglichkeitNutzung - Temperatur - Behaglichkeit


Einflüsse auf das RaumklimaEinflüsse auf das Raumklima

Klimazone (Makroklima:Temperatur, 1Strahlung, Luftfeuchte, Wind und Niederschlag)

12 Standortbedingungen (Mesoklima), Lokale St ö V h tt d h B b

3

Strömung, Verschattung durch Bebauung, Bepflanzung

3 Oberflächeneigenschaften des B k B F b R hi k it

2

4 5

Bauwerks: z.B. Farbe, Rauhigkeit (Mikroklima)

4 Speicher- und Transportverhalten der U f k t kti (F ht L ft 6

4 5Umfassungskonstruktion (Feuchte-, Luft-und Wärmetransport)

5 Nutzerverhalten: z.B. Innere Quellen, Senken nd P ffer ng d rch PersonenSenken und Pufferung durch Personen, Geräte, Einrichtung

6 Gebäudetechnische Einrichtungen (Lüftung Heizung Klimaanlage(Lüftung, Heizung, Klimaanlage, Beleuchtung) Quelle: Grunewald- Grundlagen der Bauphysik.


Menschliche Tätigkeiten: AktivitätsstufenMenschliche Tätigkeiten: Aktivitätsstufen

Art der Tätigkeit Wärmeabgabe [W]

Aktivitätsstufe[W]

Sitzend entspannt oder leichte sitzende Tätigkeit in Büro, Schule, W h

100 IWohnungStehend: Einkaufen, leichte Industriearbeit , Labor 200 IIStehend: Verkaufen, Hausarbeit, Maschinenbedienung 300 IIIMittelschwere Tätigkeit z BMittelschwere Tätigkeit, z. B. Werkstattarbeit, Bedienung schwere Maschinen

400 IVQuelle: Grunewald- Grundlagen der Bauphysik


Feuchtigkeitsproduktion in Wohnungen Feuchtigkeitsproduktion in Wohnungen g p gg p g

Aktivität Feuchtigkeits-[l]menge [l]

Kochen 0,3 Duschen 0 7Duschen 0,7Waschen/trocknen 0,5Schwitzen/Atmen 1 0Schwitzen/Atmen 1,0Pflanzen 0,5Wassereintrag pro Person/d 3,0 Literg p ,4-Personenhaushalt/d 12,0 Liter


Arten des RaumklimasArten des Raumklimas

Behagliches Raumklima: Voraussetzung für Zufriedenheit und Leistungsfähigkeit des Menschen. Die Konzentrationsfähigkeit des Menschen hängt stark von einem behaglichen Raumklima ab.

Erträgliches Raumklima: Zustände, in denen eine Minderung der Zufriedenheit und Leistungsfähigkeit zu verzeichnen ist, aber noch keine gesundheitliche Gefährdung vorliegt

• Bei Aktivitätsstufen I und II: 19–28°C

keine gesundheitliche Gefährdung vorliegt.

Bei Aktivitätsstufen I und II: 19 28 C

• Bei Aktivitätsstufe III: 17–28°C

• Dies sind Mittelwerte – kurzzeitige Überschreitungen zulässig (Sommer)• Dies sind Mittelwerte – kurzzeitige Überschreitungen zulässig (Sommer)

• Aber: θi,max ≤ θ e,max + 3K

Quelle: Grunewald- Grundlagen der Bauphysik.


Lüftung und ErträglichkeitLüftung und Erträglichkeitg gg gRelative Luftfeuchte ϕ [%]

10 20 30 40 5030

3510 20 30 40 50

60

80

Stärkere Lüftung ca. 1.5 m/s

Mäßige Lüftung ca. 0.5 m/s

2025

atur

[°C

]

100Erträglichkeitsbereich(ruhende Luft)

Behaglich

152

uftte

mpe

ra

510

Rau

mlu

10 12 14 16 18 200 2 4 6 8

Wasserdampfgehalt x [g /m³ ]

0

Wasserdampfgehalt x [gw/m L]


Lüftung und FeuchteproduktionLüftung und Feuchteproduktion

Beeinflussung der Raumluftfeuchte

Definitionen:Luftwechselrate (1/h):

AbluftFeuchte-produktion

nL = VL/VV Raumvol. in m3

Zuluft

Zuluftproduktion

Luftvolumenstrom (m3/h):VL = JL /rLZuluftJL Massenstrom, kg/hrL Dichte der Luft, kg/m3

Bilanzen (Massenerhaltungssatz):1. Zuluftstrom = Abluftstrom2. Zugeführter Feuchtestrom + Feuchteproduktion = Abgeführter Feuchtestrom

Quelle: Grunewald- Grundlagen der Bauphysik.


Behaglichkeit und RaumklimaBehaglichkeit und Raumklima

Die menschliche Wahrnehmung der Behaglichkeit wird wesentlich durch das

Raumklima ist definiert durch:

Die menschliche Wahrnehmung der Behaglichkeit wird wesentlich durch das Raumklima geprägt.

• Temperatur

• Oberflächentemperaturen

• Luftgeschwindigkeit

• Luftfeuchte

L ftq alität (CO Schadstoffe Gerüche)Diese Parameter müssen möglichst so beeinflusst werden, dass die jeweiligen Funktionen des Gebäudes gut erfüllt werden.

• Luftqualität (CO2, Schadstoffe, Gerüche)

Bei den meisten Bauten bedeutet dies, dass die Anforderungen des Raumklimas durch den Wärme- und Stoffhaushalt des menschlichen Körpers definiert werden.


Körpers definiert werden.

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