Wärmebrückenberechnung unter Zuhilfenahme von ... · Psi-Wert-Berechnungen Fenster können vereinfacht als Materialblock mit einer Materialdicke von d = 70 mm und einer Wärmeleitfähigkeit

Wärmebrückenberechnung unter Zuhilfenahme

von Wärmebrückenkatalogen und

Veränderungen durch die neue DIN 4108 Beiblatt 2

Hamburg, 25. September 2017

Dipl.-Ing. Myriam WestermannEnergieberatungszentrum Nord

Wärmebrücken

Wärmebrücken sind örtlich begrenzte Bereiche in der wärmeübertragenden Hüllfläche eines Gebäudes, bei denen ein erhöhter Wärmeflussauftritt.

Damit verbunden sind tiefere raumseitige Oberflächentemperaturen.

Wärmebrücken

Häufig liegt eine Überlagerung der Einflüsse (z. B. Fenster- oder Dachanschluss) vor.

Wärmebrücken

3.1.6Mindestwärmeschutzwärmeschutztechnischer Standard, der an jeder Stelle der Innenoberfläche der wärmeübertragenden Umfassungsfläche bei ausreichender Beheizung und Lüftung unter Zugrundelegung üblicher Nutzung und unter den in dieser Norm angegebenen Randbedingungen ein hygienisches Raumklima sicherstellt, so dass Tauwasserfreiheit und Schimmelpilzfreiheit an Innenoberflächen von Außenbauteilen im Ganzen und in Kanten und Ecken gegeben sind. Fenster, Fenstertüren und Türen sind hiervon ausgenommen, nicht jedoch die Einbaufuge zum angrenzenden Bauwerk, der Fenstersturz, die Fensterbrüstung bzw. die Schwelle

DIN 4108-2:2013-02 (Zitat):

5 Mindestwärmeschutz flächiger Bauteile

5.1 Anforderungen an flächige Bauteile

5.1.1 Allgemeines

Der Mindestwärmeschutz muss an jeder Stelle vorhanden sein.

Auszug DIN 4108-2:2013-02 (Zitat):

6 Mindestwärmeschutz im Bereich von Wärmebrücken6.1 Allgemeines

Die Tauwasserbildung ist vorübergehend und in kleinen Mengen an Fenstern sowie Pfosten-Riegel-Konstruktionen zulässig, falls die Oberfläche die Feuchtigkeit nicht absorbiert und entsprechende Vorkehrungen zur Vermeidung eines Kontaktes mit angrenzenden empfindlichen Materialien getroffen werden.



6.2 Anforderungen

Bauteilanschlüsse nach DIN 4108 Beiblatt 2 gelten als ausreichend gedämmt. Ohne zusätzliche Wärmedämmmaßnahmen sind auskragende Balkonplatten, Attiken, freistehende Stützen sowie Wände mit λ > 0,5 W/(m × K), die in den ungedämmten Dachbereich oder ins Freie ragen, unzulässig.


6.2.1 Anforderung für Kanten bzw. linienförmige WärmebrückenAn der ungünstigsten Stelle ist bei stationärer Berechnung unter den Randbedingungen nach 6.3 mindestens ein Temperaturfaktor von 0,70 / eine Oberflächentemperatur von 12,6 °C einzuhalten. Fenster sind davon ausgenommen. An den Schnittstellen zwischen Fensterelement und Baukörper ist der Temperaturfaktor fRsi ≥ 0,70 einzuhalten.

Hinweis: Bewertung statischer Erfordernisse

„Mindestwärmeschutz“ einhalten/nachweisen!

• Pfeiler, Stützen, … bzw. Baustoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit in der Bauwerkshülle

Aus der Praxis

Aus der Praxis

Aus der Praxis

Ausführung Oberflächentemperatur innen 12,45°CfRsi = 0,698

Anforderungen nicht erfüllt!

Lösung Oberflächentemperatur innen 14,90°CfRsi = 0,796

Anforderungen erfüllt!

Aus der Praxis

Bauteil: EG-Decke, Eingangsüberdachung und Flachdach!

Aus der Praxis

Ausführung Oberflächentemperatur innen 11,47°CfRsi = 0,66

Anforderungen nicht erfüllt!

Nachträgliche „Not“-Lösung Oberflächentemperatur innen 16,60°CfRsi = 0,86

Anforderungen erfüllt!

Thermografieaufnahme Realaufnahme

Heizkörper!

EG-Wohnung MFH BJ 2007 mit TiefgarageKfW Förderung

Aus der Praxis

f-Wert-Berechnung2-dimensionales Verfahren

Aus der Praxis

Energieoptimiert Planen

• Exakte Detailplanung = grundsätzlich erforderlich für

KfW-Effizienzhäuser

Vor Berechnungs- und Baubeginn!

Wärmebrückenberechnungen

Vergleich AnforderungenEnEV2014

(Anforderungsniveau 01.01.2016)

undKfW

(Technische FAQ inkl. Leitfaden "Wärmebrücken in der Bestandssanierung" und "Infoblatt KfW-Wärmebrückenbewertung")

• Die Wärmebrückenberücksichtigung kann ohne konkreten Nachweis mit einem Pauschalzuschlag von 0,1 W/(m² K) über die gesamte Gebäudehülle erfolgen.

• Der Pauschalzuschlag kann auf 0,05 W/(m² K) halbiert werden, sobald im Rahmen eines sogenannten Gleichwertigkeitsnachweises die Umsetzung des Beiblatts 2 der DIN 4108 bestätigt wird.

• Als Alternative zu den Pauschalzuschlägen kann die Berücksichtigung der vorhandenen Wärmebrücken auch individuell über eine detaillierte Berechnung erfolgen.

Infoblatt KfW-Wärmebrückenbewertung Stand: 11/2015

Berücksichtigung von Wärmebrücken

Wärmebrücken EnEV2014

EnEV 2014§ 7 Mindestwärmeschutz, Wärmebrücken:

(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.

Gleichwertigkeitsnachweis EnEV2014

EnEV 2014 § 7 Mindestwärmeschutz, Wärmebrücken:

(3) Der verbleibende Einfluss der Wärmebrücken bei der Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarfs ist nach Maßgabe des jeweils angewendeten Berechnungsverfahrens zu berücksichtigen. Soweit dabei Gleichwertigkeitsnachweise zu führen wären, ist dies für solche Wärmebrücken nicht erforderlich, bei denen die angrenzenden Bauteile kleinere Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen, als in den Musterlösungen der DIN 4108 Beiblatt 2 : 2006-03 zugrunde gelegt sind.

Gleichwertigkeitsnachweis KfW

Liste der Technischen FAQ zu den wohnwirtschaftlichen Förderprogrammen der KfW Stand: 08/2016 • Bestellnummer: 600 000 3695

Pauschaler Ansatz: ΔUWB = 0,05 W/(m²K)

Gleichwertigkeit

über das konstruktive Grundprinzip

über den Wärmedurchlasswiderstand R der jeweiligen Schichten

mittels Referenzwert einer Wärmebrückenberechnung

mittels Referenzwert aus Veröffentlichungen

Gleichwertigkeitsnachweis

DIN 4108 Bbl 2 – Überarbeitung (noch nicht veröffentlicht!)

Zukünftig wird es zwei Kategorien für Wärmebrückenstandards geben:

Kategorie A „alte“ Anschlüsse DIN 4108 Bbl 2:2006-03 ΔUWB = 0,05 W/(m²K)

Kategorie B neue Anschlüsse ΔUWB = 0,03 W/(m²K)

Weitere Änderungen: Erweiterung der Planungsbeispiele (z. B. Tiefgaragenanschlüsse)Möglichkeit Differenzen zum Referenzwert korrigierend auf den pauschalen Wärmebrückenzuschlag einzurechnen


Quelle: „Neuerungen zu DIN V 18599-2 und DIN 4108 Beiblatt 2“Dipl.-Ing. S. Horschler

GleichwertigkeitsnachweisGleichwertigkeit über das konstruktive Grundprinzip

Regeldetail Nr. 13/Beiblatt 2 DIN 4108

Um eine Gleichwertigkeit nachzuweisen, sind die Schichtdicken und Materialeigenschaften des Beiblatts 2 der DIN 4108 einzuhalten:

Die Gegenüberstellung der relevanten Schichten zeigt die Übereinstimmung mit dem konstruktiven Grundprinzip.

Bei dem Nachweis der Gleichwertigkeit auf Basis des konstruktiven Grundprinzips ist stets darauf zu achten, dass auch die Obergrenzen der angegebenenSchichtdicken nicht überschritten werden dürfen.

vorhanden gefordert

Außenwand Dämmung 12 cm Dämmung 10 – 16 cm

MW 24 cm MW 15 – 24 cm

Bodenplatte Dämmung 10 cm Dämmung 6 – 10 cm

Quelle: „Wärmebrücken in der Bestandssanierung. Leitfaden für Fachplaner und Architekten.“Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)

GleichwertigkeitsnachweisGleichwertigkeit über den Wärmedurchlasswiderstand R der jeweiligen Schichten

Weichen die Wärmeleitfähigkeiten oder auch die Abmessungen der einzelnen Schichten einer Konstruktionslösung von der Vorgabe des Beiblatts 2 ab, kann die Gleichwertigkeit auch über den Wärmedurchlasswiderstand (R-Wert = d/λ) der jeweiligen Schicht nachgewiesen werden.

vorhanden gefordert

AW Dämmung R1 = 2,50 (m2K)/W 2,50 (m2K)/W ≤ R ≤ 3,50 (m2K)/W

Kopfdämmung R2 = 1,78 (m2K)/W R ≥ 1,5 (m2K)/W

Dachdämmung R3 = 4,78 (m2K)/W 3,50 (m2K)/W ≤ R ≤ 5,00 (m2K)/W


80 mm WLG 045120 mm WLG 040

80 mm WLS 032

240 Quelle: „Wärmebrücken in der Bestandssanierung. Leitfaden für Fachplaner und Architekten.“Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)

GleichwertigkeitsnachweisGleichwertigkeit mittels Referenzwert einer Wärmebrückenberechnung

Ermittelter Wert:Ψ-Wert: -0,03 W/(mK) < 0,06 W/(mK) gemäß Beiblatt 2 DIN 4108


< 0,06 W/(mK) g

GleichwertigkeitsnachweisGleichwertigkeit mittels Referenzwert aus Veröffentlichungen

Für den Nachweis der Gleichwertigkeit über den Referenzwert muss nicht zwingend eine thermische Simulation des geplanten Details erfolgen. Der längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient ψ kann auch einem Wärmebrückenkatalog entnommen werden.

Es ist allerdings darauf zu achten, dass die überwiegende Zahl der veröffentlichten Wärmebrückenkataloge für den Neubau konzipiert wurde und somit nur bedingt für den Gleichwertigkeitsnachweis bei Sanierungsvorhabenangewendet werden kann.

Quelle: Wärmebrückenkatalog, Bundesverband Porenbeton

DIN 4108 Bbl 2:2006-03: Wärmebrückenkatalog:

Ergänzend hierzu ist für den KfW Effizienzhaus-Nachweis noch folgendes Vorgehen zulässig:

Gleichwertigkeit nach KfW-Wärmebrückenempfehlung

Infoblatt KfW-Wärmebrückenbewertung Stand: 11/2015KfW-Wärmebrückenbewertung, Formblatt A - Gleichwertigkeitsnachweis (151, 153, 430)


GleichwertigkeitsnachweisGleichwertigkeit nach KfW-Wärmebrückenempfehlung


1. Konstruktionsbeispiele für den Gleichwertigkeitsnachweis und das KfW-Wärmebrückenkurzverfahren

Kurzverfahren bei einfachen und wärmebrückenarmen Gebäuden

Infoblatt KfW-Wärmebrückenbewertung Stand: 11/2015KfW-Wärmebrückenkurzverfahren (Formblatt D)

KfW-Wärmebrückenkurzverfahren (Formblatt D)

Detaillierter WärmebrückennachweisGrundsätzliche Vorgehensweise bei der Erstellung eines detaillierten Wärmebrückennachweises:

1. Untersuchung der Konstruktion und Aufnahme der Wärmebrücken

2. Ermittlung des längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten (Psi-Wert)

3. Erstellung eines Längenaufmaßes

4. Berechnung des gesamten zusätzlichen Wärmeverlustes HT,WB = ∑ψi ∙ Li [W/K]

5. Ermittlung des Wärmebrückenzuschlags

ΔUWB = HT,WB / Ages [W/m²K]

mit Ages = thermische Hüllfläche in m²

Detaillierter Wärmebrückennachweis

Detaillierter Nachweis nachDIN EN ISO 10211mit Randbedingungen gemäß DIN 4108 Beiblatt 2, Abschnitt 7

DIN EN ISO 10211

Anforderung an das numerische Verfahren DIN EN ISO 10211 DIN EN ISO 10211

ModellbildungDIN 4108 Beiblatt 2(Berücksichtigung Erdreich mittels FX-Werten)

DIN EN ISO 10211(Erdreichmodell)

U-Werteder nicht erdberührten Bauteile DIN 6946 DIN 6946

der erdberührten Bauteile DIN 6946 DIN EN ISO 13370


Gemäß DIN V 4108-6, Tabelle D.3 bzw. DIN V 18599-2:2011-12, Abschnitt 6.2sind die ψ-Werte für Wärmebrücken nach DIN EN ISO 10211 für folgende (linienförmige) Anschlüsse zu ermitteln:

• Gebäudekanten• Fenstern und Türen: Laibungen (umlaufend)• Wand- und Deckeneinbindungen• Deckenauflagern• wärmetechnisch entkoppelte Balkonplatten


Gemäß DIN V 18599-2:2016-10, Abschnitt 6.2.5sind die ψ-Werte für folgende Anschlüsse zu ermitteln:

• Gebäudekanten• Sockelanschlüsse• Fenster- und Türanschlüsse• Fassadenanschlüsse• Dachanschlüsse• Wand- und Deckeneinbindungen• Deckenauflager• Balkonplatten, sonstige auskragende Bauteile


DIN 4108 Bbl 2:2006-03:

4 Empfehlung zur energetischen Betrachtung

Bei der energetischen Betrachtung können folgende Details vernachlässigt werden:

• Anschluss Außenwand/Außenwand (Außen- und Innenecke);• Anschluss Innenwand an durchlaufende Außenwand oder obere oder untere

Außenbauteile, die nicht durchstoßen werden bzw. eine durchlaufende Dämmschicht mit einer Dicke ≥ 100 mm bei einer Wärmeleitfähigkeit von 0,04 W/(m · K) aufweisen;

• Anschluss Geschossdecke (zwischen beheizten Geschossen) an Außenwand, bei der eine durchlaufende Dämmschicht mit R größer gleich 2,5 m2·K/W vorliegt;

• einzeln auftretende Türanschlüsse von Wohngebäuden in der wärmetauschenden Hüllfläche (Haustür, Kellerabgangstür, Kelleraußentür, Türen zum unbeheizten Dachraum);

• kleinflächige Querschnittsänderungen in der wärmetauschenden Hüllfläche z. B. durch Steckdosen und Leitungsschlitze;

• Anschlüsse außenluftberührter kleinflächiger Bauteile wie z. B. Unterzüge und untere Abschlüsse von Erkern mit außen liegenden Wärmedämmschichten mit R ≥ 2,5 m2·K/W.

Quelle: „Entwurf DIN 4108 Beiblatt 2“ – nicht in Seminarunterlagen enthalten



KfW - Detaillierter Wärmebrückennachweis (Formblatt C)

EFH 145 m²Wfl. - Ermittlung Wärmebrückenkorrekturwert 2008

19 Wärmebrücken

EFH 145 m²Wfl. - Ermittlung Wärmebrückenkorrekturwert 2017

36 Wärmebrückenca. 90 % mehr!

Wie genau ist ausreichend

genau?

Ursachen:

• Anforderungen der KfW

über das Bbl. 2 hinaus relevante Anschlüsse,Materialwechsel, keine Bagatellregel, einbin-dende Bauteile, „Sonderbauteile“ z. B. Ein-schubtreppe, Berücksichtigung der Trag-werksplanung – Beispiel, … Innenecken


Die KfW bezieht sich in den FAQs zum Thema Wärmebrücken auch auf

„Wärmebrücken in der Bestandssanierung. Leitfaden für Fachplaner und Architekten.“

„… Auf eine Bagatellregelung, die nur bestimmte zu berücksichtigende Wärmebrücken vorsieht, kann beim genauen Nachweis nicht zurückgegriffen werden.

Nur punktuelle und dreidimensionale Wärmebrücken sind wegen der begrenztenFlächenwirkung im Wärmeschutznachweis vernachlässigbar. …“ (Seite14)

Quelle : „Wärmebrücken in der Bestandssanierung. Leitfaden für Fachplaner und Architekten.“Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)





Wärmebrücken - Beispiel EFH, o. KG 1. Außenwand an Bodenplatte (Sockel)2. Türschwelle an Bodenplatte (Fenster- und Haustür)

3. Innenwand auf Bodenplatte4. Außenkante5. Anschluss Innenwand an Außenwand (wann?)6. Geschossdeckeneinbindung (Variante mit Einfluss Fensteranschlüsse)

7. Außenkante Drempel an Giebelwand8. Decken an Drempel9. Traufe10. Ortgang11. Dachschräge an Balkenlage12. Außenwand an Balkenlage13. Innenwand an Balkenlage (wann?)14. Brüstung15. Laibung (Fenster + Haustür)

16. Sturz Giebel EG (mit/ohne Rollladenkasten)

17. Sturz Traufe EG (mit/ohne Rollladenkasten + Haustür)

18. Sturz Giebel DG (mit/ohne Rollladenkasten)

Wärmebrücken - Beispiel EFH, mit KG

Deutlich umfangreicher!

Keller innerhalb oder außerhalb der thermischen Hülle?

Offenes Treppenhaus zum Keller - KG außerhalb der thermischen Hülle?

Psi-Wert-Berechnungen Fenster können vereinfacht als Materialblock mit einer Materialdicke von d = 70 mm und einer Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,13 W/mK(entspricht UW = 1,41 W/(m²K) ) dargestellt werden.

Alternativ kann auch die Rahmendicke und der tatsächliche UW-Wert des Fensters angesetzt werden.

WICHTIG:U-Wert-Anpassung muss über die Wärmeleitfähigkeit λ des Materialblocks (= Fenster) erfolgen!

Darstellung DIN 4108 Bbl2:2006-03

Überarbeitung Beiblatt 2 DIN 4108:

Zukünftig soll bei vereinfachter Abbildung (Ersatzmaske), in Abhängigkeit vom tatsächlich verwendeten Rahmenmaterial, der so ermittelte ψ-Wert mit Korrekturwerten beaufschlagt werden.



KfW - Detaillierter Wärmebrückennachweis (Formblatt C)

Erforderlich ist die Erstellung einer vollständigen und nachvollziehbaren Dokumentation der gesamten Berechnungsschritte des detaillierten Wärmebrückennachweises.

Hierzu zählen mindestens folgende Unterlagen:

U-Wert-Berechnungen der einzelnen und wärmebrückenrelevanten Bauteile mit Darstellung der einzelnen Bauteilschichten und deren Wärmeleitfähigkeiten

Bildliche Darstellung sämtlicher relevanten Wärmebrückendetails

Positionsplan und Längenaufmaß für die vorhandenen Wärmebrücken

Auflistung und Zusammenstellung der einzelnen Details und deren Wärmebrückenverluste

Quellenangabe bei Verwendung von Wärmebrückenkatalogen oder Fachveröffentlichungen

Vollständige KfW-Effizienzhausberechnung

Wärmebrücken - Online

www.wärmebrücken-online.de

Wärmebrückenkataloge z. B. von

Beck + Heun GmbHBKIIng.-Büro Prof. Dr. Hauser GmbHZUB-SystemsSchöck Bauteile GmbH

Die zum Teil kostenfreien Details werden in der Regel von den Industriepartnern zur Verfügung gestellt.





Wärmebrückenkataloge im InternetWärmebrückenkataloge zum Download werden von verschiedenen Herstellern angeboten…

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Der Expertenkreis „Wärmebrückenberechnung oder vereinfachter Nachweis?“fand am 25. September 2017 in Hamburg statt.

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Wärmebrückenberechnung unter Zuhilfenahme von ... · Psi-Wert-Berechnungen Fenster können vereinfacht als Materialblock mit einer Materialdicke von d = 70 mm und einer Wärmeleitfähigkeit