Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) in der Debatte - … · Keller 25 cm Dämmung unter Decke 3-fach-WS-ISO 0,7 W/(m²K) mit Rahmendämmung Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung

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www.energieland.hessen.dewww.energiesparaktion.de

Hessische Energiespar-Aktion

Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) in der Debatte - Mythen und Sachverhalte.


Eine kleine Geschichte aus England

… mit Parallelen zur heutigen Zeit

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Im 17. Jhdt. Wird in Europa das Holz spürbar knapp

Die Brennstoffkosten übersteigen das Nahrungsmittelbudget in den Haushalten der Armen.

Holzpreise führen zu Unruhen und sind ein vermittelter Auslöser der französischen Revolution.

Kohle bringt neue Probleme

„Dieser schreckliche Rauch schwärzt unsere Kirchen, läßt unsere Paläste alt aussehen, ruiniert unsere Kleider, verdirbt das Wasser, und selbst mit dem Regen und dem Tau, die solche Erfrischungen bringen können, fällt dieser Schmutz herab, der schwarz und klebrig alles befleckt und verunreinigt, was ihm ausgesetzt ist.“ (Evelin 1661)

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Wer das Feuer genießen will, muß sich den Rauch gefallen lassen (Lessing 1778)

Foto: Historisches Museum Hannover

Beheizungsprobleme damals

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Preisgekrönter Holz sparender Kachelofen 1764Preisausschreiben Friedrich des Großen

Quelle. Alfred Faber, Tausend Jahre Werdegang vom Ofen, München 1950

Opposition gegen den Kohlenrauch für 150 Jahre

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Fortschritt war immer

Die Menschen entwickelten ihre Wohnverhältnisse immer zum Besseren

Stein- und Bronzezeit: Flechtwerk – Stab-, Pfosten-, Gerüstbau

Quelle: Nebel, Sanieren und Modernisieren von Fachwerkbauten, Bonn 1981

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Frühzeit und Mittelalter: Die Holzbauweise



Mittelalter: Fachwerk war eine Holzsparbauweise (ab 1100)

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Industrialisierung: Deutschland wird „massiv“ um- und ausgebaut

Quelle: Nebel, Sanieren und Modernisieren von Mauerwerksbauten, Bonn 1985

Problem des Massivbaus: Hoher Heizenergieverbrauch

kWh/(m²*a)

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1974 – Der Weckruf


Der epochale Umbruch zur Dämmbauweise beginnt

Noch nicht ganz verstanden, aber mitten drin.

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Energiesparende Bauprodukte waren 1974 schon da

dbz 1972

NTK 1977

KS 1975: „Gedämmten Außenwänden gehört die Zukunft“

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KS 1975: „Gedämmten Außenwänden gehört die Zukunft“

Wandel war und ist immer

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Niedrigenergiehaus 1986, Heizenergieverbrauch 60 kWh/(m²*a)

Erste Passivhaus, Bj.1990, Heizwärmeverbrauch 12 kWh/(m²*a)

Quelle: Hess. Ministerium für Umwelt; Architekten Bott, Ridder, Westermeyer, Darmstadt

Heizwärme: 12 kWh/m²/JahrLüfterstrom: 2 kWh/m²/JahrHH-Strom: 11kWh/m²/JahrWarmwasser: 8 kWh/m²/Jahr

Dach 45 cm Dämmungzwischen Masonite-trägern

Wand 27,5 cm WDVS

Keller 25 cm Dämmungunter Decke

3-fach-WS-ISO 0,7 W/(m²K)mit Rahmendämmung

Wohnungslüftung mitWärmerückgewinnung

BrenwertthermeWW-Zenttralheizung

Solaranlage für WW mitVakuumkollektorenDeckungsgrad ca. 40-64 %

Mehrkosten ca. 12-15 %

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Ab 2000 Umbruch zur Dämmbauweise in Neubau und Bestand


Funktioniert nicht? Bringt nichts? Reboundeffekt?

Meßwerte am Objekt entscheiden und nicht Sekundär-und Tertiärstatistikauswertungen bzw. Vergleiche mit falschen EnEV-Rechenwerten.

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1987 in München: 65 % Einsparung (gemessen)

- Niedertemperaturkessel- 8 cm WDVS - 12 cm Dachdämmung - 5 cm Kellerwanddämmung- Isolierverglasung U=2,5

Datenquelle: Fraunhofer Institut für Bauphysik, Holzkirchen 1989

10,5

Quelle: Passivhausinstitut, Prof. Dr. Wolfgang Feist; Messdaten

20

40

60

Messungen von Oktober bis SeptemberLetzte Messung nur bis März

Projektierung mit PHPP

Langzeitmessdaten am 1. Passivhaus Darmstadt 4 WE

Ø Heizung 8,8 kWh/(m2a)

Heizenergiekennwert kWh pro m2 und Jahr

Gemessener Erdgasverbrauch Heizung über 22 Jahre stabil

Nie

dri

gen

erg

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au

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0 k

Wh

/m

2a

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Nutzerverhalten: NEH-Reihenaussiedlung Niedernhausen, Bj. 1991

Quelle: T. Loga, Niedrigenergiesiedlung Niedernhausen, gemessener Heizenergieverbrauch, IWU-Darmstadt 1996

0

20

40

60

80

100

120

140

1601 3 5 7 9 11

13

15

17

19

21

23

25

27

29

31

33

35

37

39

41

Durchschnitt: 66 kWh/m²/Jahr

kWh/m²/Jahr


Der epochale Umbruch zur Dämmbauweise beginnt

Noch nicht ganz verstanden, aber mitten drin.

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4 Brände mit WDVS pro Jahr in Deutschland

180.000

40

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

180.000

200.000

Brandfälle p.a. Brandfälle mit WDVS

Brän

de p

ro J

ahr

Nichts brennt mehr? Denken Sie an das Hamburger Hochhaus

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2 Motorrädern brennen vor einem Hamburger HochhausFassade WDVS aus unbrennbarer Mineralwolle

• Flammen griffen auf das EG und 1. OG über• Hitze läßt bis ins 3. OG Fenster zerspringen• Raucheintritt in die Wohnungen • Eine Schwer- und 12 Leichtverletzte


Wie laufen Brände ab ?

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Quelle: IBF Ingenieurbüro für Brandschutz und Fassaden, Dipl.-Phys. I. Kotthoff. [email protected]

Brandverhalten bei Wohnungsbrand: 80 % der Brandfälle

Flammsäule vor der Fassade 2 bis 5 m hoch. Die Gase der im Raum verschwelten Möbel entzünden sich nach zersprin-gen der Verglasung vor der Fassade.

Erst dort finden sie genügend Sauerstoff .

Zimmerbrand mit normalem Inventar

.:

nach dem Versuch, Putz im Sturz offen

Brandüberschlag durch Fenster

Dämmung nach dem „stripping“MW-Brandriegel

kein Überbrennen des Brandriegels

Vollbrand, Primärflamme bis über Fenstersturz

der nächsten Etage hinaus

Quelle: IBF Ingenieurbüro für Brandschutz und Fassaden, Dipl.-Phys. I. Kotthoff. [email protected]

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Berlin 2005: Hartfaserplatteninferno

Fernsehen: „Verheerende Feuerwalze mit 2 Toten“

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Hartfaserplatten-Auskleidung aller Räume

Es hat gebrannt – was hat gebrannt?

Quelle: BrandSchutz - Deutsche Feuerwehr-Zeitung 6/2005

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Frankfurt Adickesallee Mai 2012

2012 Frankfurt: Baustellenbrand vom Dämmstofflager vor Fassade ausgehend. Brandbeginn 17:05 Brand unter Kontrolle 17:46 Uhr

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Spektakulär, aber schon abgelöscht

Das Ausmaß des Brandes

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Das Studentenwohnheim heute: längst bewohnt


Berliner Baustellenbrand 2-2012

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Dieser Baustellenbrand kam über die örtliche Presse nicht hinaus

Berlin 2012: Baustellenbrand an einem ungedämmten 5-stöckigen Gebäude, Dielenstapel brennen. Gebäudeabriß

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Vortrag von Dipl.-Ing. Werner Eicke-Hennig,Leiter Hessische Energiespar-Aktion

Algenwachstum ist überallund wird noch stärker

Neue Techniken bringen neue Erscheinungen

Schneegrafie

Foto H. Obermeyer / Mainz / Februar 2013

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Algografie

Foto H. Obermeyer / Mainz / Februar 2013

Reifbildung nach klaren Frostnächten

Reif nach klarer Frostnacht mit Taupunktunterschreitung der Putzoberfläche. Die sich abzeichnenden Plattenfugen sind normal.

Quelle: Blaich, Jürgen, EMPA, Bauschäden, IRB-Verlag, Stuttgart 1999; Foto rechts: Eicke-Hennig

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Seit 1990 veralgter Kunststoffputz auf 6 cm WDVS in Darmstadt

Nordseite

Nahaufnahme: Keine Schäden trotz 23 Jahren Algenbelag

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Algenbewuchs auf 6 cm dünnen WDVS (Westen)

Hannover Bornumer Straße - 8 cm WDVS – Nordseite nach 20 Jahren

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Hannover Hamsunstraße - 8 cm WDVS – Südseite nach 20 Jahren

Gartentor von innen – nicht grün gestrichen

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Hecke – nicht immergün, sondern veralgt

Zaun – hier spart die Alge Farbe

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Tor am bayrischen Staffelsee

.. Und auf unbehandeltem Holz

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Grün/weiße Birken, oder wie sahen die früher aus?

Stark befallene Dächer (Blaualge) im Schwarzwald 2013

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Dächer im Hochschwarzwald

Grüne Landschaften 2013

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Kupferionen - ein Algizid, auch für Menschen ungünstig

Schloss Weilburg 2011 – Pilze oder Blaualgen

Regenschatten

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Schappach: Westseite 2013

Die Veilchenalge auf ungedämmten Mauerwerk

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Wo ist hier die Dämmung ? Man sieht jede Steinfuge

Vorhangfassade – kalt und nass - verpilzt

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Vorhangfassade aus Granit - nass und veralgt

Algen im Nebenraum eines Schwimmbades, ohne äußere Abkühlung und Frost-Tau-Wechsel

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Ein gemauertes Tor von 1850 - Südseite

.. und die Nordseite

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Veralgter Sandstein in Belfast – auch dort eine neue Erscheinung

Das Gegenmittel: Was kommt dazu?

Jährlicher Fungizid-Einsatz in der Landwirtschaft

Jährliche Fungizid-Auswaschung verputzter Wandflächen

50–100Tonnen

119 Mrd. m2 Ackerland

10.431 Tonnen

2 Mrd. m2 verputzte Wandfläche

Fungizid-Belastung 2010

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Vom Atmen der Wände


Sorption – das Geheimnis der Wandatmung

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1g Holz hat 30 m² innere Oberflächen – sorbiert ca. 6 g/m²*h


Sorption im Massivbau am Beispiel eines Zimmers

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Sorptionspotenzial in Baustoffen: Wasserdampfsorption bei Erhöhung der Luftfeuchte von 50 % auf 80 %

Quelle: Frank Otto, Einfluß von Sorptionsvorgängen auf die Raumluftfeuchte, Kassel 1995

Der Faktor Zeit: Feuchteeindringtiefen in einer Stunde bei einer Luftfeuchteerhöhung von 40 auf 60 %

1,4

0,9

1,1

0,1

0,2

0,9

0,4

0,6

1

0,4

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

Effe

ktiv

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hich

tdic

ke m

m

Quelle: Frank Otto, Einfluß von Sorptionsvorgängen auf die Raumluftfeuchte, Kassel 1995

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Luftfeuchte bei Verdampfung von 700 g Wasser in einem Raum mit 40 m³ Rauminhalt mit sorptiver Bekleidung

Quelle: Dr. Helmut Künzel, Müssen Wände und Decken absorptionsfähig für Wasserdampf sein?, in: Bauen mit Kunststoffen, 2/1972

Luftfeuchte bei Verdampfung von 700 g Wasser in einem Raum mit 40 m³ Rauminhalt mit ALU-Bekleidungen

Quelle: Dr. Helmut Künzel, Müssen Wände und Decken absorptionsfähig für Wasserdampf sein?, in: Bauen mit Kunststoffen, 2/1972

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Glashaus ohne Sorption: Zentrum für Zahnheilkunde in Zürich

Messungen, Schwarzbuch und Foto: B. Brechbühl, Universität Zürich, Abtlg. Bauten und Räume

In diesem Gebäude kann kein Computerdrucker betrieben werden. Die Luftfeuchte wellt das Druckerpapier.Schwarzbuch des kantonalen Betreibers unter www.energiesparaktion.de

Der Putz gibt die meiste Feuchte wieder an das Zimmer ab

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Morgendliches Tauwasser auf Fenstern des Kloster Banz - Trotz Vollziegelwände (64 cm)

Zum Lüften gibt es keine Alternative

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Warme Wände schimmeln nicht

1958 : BMBau-Broschüre erklärt Umgang mit Beton-Wärmebrücken

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1958 : Bauministerium Broschüre „Wärmeschutz – aber richtig

1953 : Wärmebrücke Betonringanker

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1953 : Dieselbe Wärmebrücke im Schimmelbild

Baujahr 1925: Wir nutzen immer noch die für Schimmel anfällige Bausubstanz

Quelle: Bauschäden, EMPA-CH, Dübendorf im IRB-Verlag, Stuttgart 2001

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Kalziumsilikatplatte auf 24 cm dünner Außenwand: Schimmelfall

Quelle: Bennedik, Bad Hersfeld 2001Quelle: www.fachwerk.de

Warme Bauteile schimmeln nicht

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0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

U = 1,44 U = 1,14 U = 0,91 U = 0,77

Oberflächentemperatur der Wände

Kondensatin g/m2/h

35

20

14,2

4,9

85% r. F., 20 °C Lufttemperatur

14,4 °C

15,6 °C

16,6 °C

17 °C

Messwerte 1959: Kondensation auf Kalkinnenputz

Dr. Schäcke, Feuchtigkeitsregelung durch Putze und putznahe Wandschichten, Stuttgart 1959

Altbauwand mit 35 cm Wärmedämmung U = 0,1 W/(m²K)

Zeichnung und Planung: Planungsgruppe 3 Ober-Ramstadt-Darmstadt

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Temperatur der Kante Außen-/Innenwand

Bereich am Boden mit geringer Luftzirkulation (zugestellt)

Innenwand

Kellerdecke

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Eckdämmung mit Polystyrolplatten gegen Schimmelbefall in Raumecken - Konstanz 1990

Oberflächentemperatur 24 cm Hochlochziegelwand ungedämmt und mit 6 cm Dämmung

Kellerdecke

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Was verhinderte früher Schimmelschäden?

…aber ohne Schimmel waren die Häuser nicht

Einscheibenverglasung als Entfeuchter: Temperatur der Scheibeninnenoberfläche 9,3 °C bei 5-6 °C*) Außenlufttemperatur

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Tauwassersammelrinne im Holzfensterbrett

Tauwassersammelrinne aus ALU im Fensterbrett

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Ablaufrohr für das Tauwasser

Tauwassersammelkasten um 1900

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Die erste Quelle: Die Bibel im 3. Buch Moses, Kapitel 14

Das 14. Kapitel

Reinigung des Aussatzes an Menschen und an Häusern.


Wasserdampfdiffusion – die Unverstandene

Dämmung reduziert Tauwasser auf null

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10,0

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U = 1,44 U = 1,14 U = 0,91 U = 0,77

Oberflächentemperatur der Wände

Kondensatin g/m2/h

35

20

14,2

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85% r. F., 20 °C Lufttemperatur

14,4 °C

15,6 °C

16,6 °C

17 °C

Messwerte 1959: Kondensation auf Kalkinnenputz

Dr. Schäcke, Feuchtigkeitsregelung durch Putze und putznahe Wandschichten, Stuttgart 1959



Putzfeuchten – Die Temperatur ist entscheidend

Ab 80 % r. Feuchte in den Grenzschichten der Raumluft zum Putz und im Putz kann Schimmel wachsen.

Über die rel. Feuchte entscheiden absoluter Feuchtegehalt und Temperatur der Luft bzw. des Bauteils

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Gute Wärmedämmung

Mäßige Wärmedämmung

Schlechte Wärmedämmung

Wandschimmeltest 1954: Schlechte Dämmung führt zu Schimmel

Quelle: Knodel, Ein Wandschimmeltest zur Beurteilung der Feuchtigkeitseigenschaften von Wänden Gesundheits-Ingenieur 17/18 1954, Randbedingungen: Außentemperatur 1954 Jan.-Febr. 0 bis –20 °C, Innentemperatur 20 °C, r.F. innen ca. 60 %, U-Werte gut = unter 0,9; mäßig = um 1,0; schlecht = über 1,5 W/(m²K)

Kalziumsilikatplatte auf 24 cm dünner Außenwand: Schimmelfall

Quelle: Bennedik, Bad Hersfeld 2001Quelle: www.fachwerk.de

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Diffusionsmenge pro Stunde bei 0 °C*) Außentemperatur und 20 °C ti

0,17 Gramm/m² *h

4 Gramm /m² * d

*) Entspricht der mittleren monatlichen Außenlufttemperatur in Dez.-Jan.-Febr.

Wasseraufnahme einer Vollziegelwand Bis 8 Masse-% ohne Probleme *)

54 Liter Wasser/m²Das 190-fache der jährlichen**)

Diffusionsmenge

*) Eichler, Praktische Wärmelehre im Hochbau, Berlin 1964;

andere Quellen sprechen von 16 Masse-%

**) Jahr = Tauperiodenlänge von 60 Tagen

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Tägliche Wasserdampfdiffusionsmenge pro m² Außenwand (VZ, 38 cm, verputzt) bei -10 °C außen (6 Gramm/m² und Tag)



Wie nass dürfen Wände eigentlich sein?

Eine Frage, zu der die Literatur kaum Antworten gibt.

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Beispiele: Wie nass wurden Bauteile bisher angetroffen? (nach Eichler)

Baupraktische Feuchte nach DIN 4108 = baupraktisch trocken

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Wassergehalt einer VZ-Wand 1,5 - 8 Masse-% je nach Nutzung

54 Liter Wasser/m²Das 235-fache der jährlichen

Diffusionsmenge

Quelle: Eichler, Praktische Wärmelehre im Hochbau, Berlin 1964



Vollziegelwand mit äußerer Glassperre

50 Jahre schadensfrei (was das Tauwasser anbelangt)

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Hessische Energiespar-AktionHessische Energiespar-Aktion

Hotel Kempinski Berlin: 50 Jahre Außenwandverkleidung mit Glasplatten ohne innere Kondensations-schäden

Hessische Energiespar-AktionHessische Energiespar-Aktion

Hotel Kempinski Berlin: 50 Jahre Außenwandverkleidung mit Glasplatten ohne innere Kondensations-schäden

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Der Wandaufbau 1952–2002Hotel Kempinski Berlin:

Wand

Grob verriebener Putz

Ansetzkitt

Glaswandplatten

2,5 mm


Wasserdampfdiffusion nach DIN 4108-3Hotel Kempinski:

Es verbleiben p. a. 123 Gramm Tauwasser/m² im Bauteil.

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Verbleibendes Tauwasser im BauteilIm Vergleich:

In 50 Jahren

Bädern/Waschküchen8 Masse-% Wandfeuchte

Hotel Kempinski0,9 Masse-% Wandfeuchte

6,3 kgpro m2

54 kgpro m2


Treibt ein Dampfdruck den Wasserdampf durch Bauteile oder ist es die Wärmeenergie der Wassermoleküle?

Und der Dampfdruck ist nur das Maß dafür?

Quelle: ???

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Ungedämmte Wände sind nicht tauwasserfrei (DIN 4108)

2000

1500

1000

500

0

[Pa]

-10

-5

0

5

10

15

20 in Grad Celsius

1022 GrammVerdunstungsmenge

Tauwassermenge232 Gramm

Dampfsättigungsdruck

Dampfdruck

Innen Außen20 °C -10 °C

Temperatur


0

200

400

600

800

1.000

1.200

Wärmedämmung reduziert Tauwasser im Bauteil bis Null30 cm LHLZ mit und ohne WDVS aus EPS

Verdunstungsmenge

Tauwassermenge

Berechnung nach DIN 4108-3

ungedämmt

420

1.230

4 cm

110

720

6 cm

57

605

8 cm

0

10 cm

0

15 cm

0

Gramm pro m² Periode

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Polystyrol ist so dampfdurchlässig wie Holz.

Dämmstoffe sind nicht „dicht“ – aber das ist unerheblich


µ-Wert

0

100

200

300

400

Wasserdampfdiffusionswiderstand von BaustoffenDIN 4108

??????

10050

105

3515 10

10

10070

15070

40

200

40050

1

7030

30080

105

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Geschichte der Wärmespeicherung im Spiegel der Argumente

1850-1950: Bauteilmasse bei Einzelöfen als Verzögerung der nächtlichen Raumauskühlung (Nutzbarkeit, weniger Kondensat)

Ab 1977: Die Bauteilmasse wird zum solaren Speicher umgewidmet. Massive Bauten sollen nun Energie sparen, gedämmte Bauten würden Energie verschleudern.

Ab 2005: Naturdämmstoffe (mit geringer Masse) werden als „wärmespeichernd“ bezeichnet und sollen den sommerlichen Wärmeschutz verbessern.

Frankfurt: Betonhaus ohne Dämmung bei wochenlangen Frost15.000 Tonnen Masse kühlten in wenigen Stunden aus

2 cm Dämmung waren besser als nichts

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Wärmespeicherung – was bringt sie? Rettung für 1-2 Stunden

Quelle: Kasseler Stadtanzeiger 09.01.1985

Jugendbildungsstätte Schloss Dhaun (LK Bad Kreuznach) Heizenergieverbrauch bei Stromdirektheizung 1600 kWh/(m²*a)

Südseite

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Wärmespeicherung führt zu Zuschlägen bei der Haustechnik

Quelle: Sautter, Leopold, Bauwelt 1936


Primärenergieinhalt von Dämmstoffen

Eindimensionales Denken

Haben nur Dämmstoffe einen Primärenergieinhalt?

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Energieeinsatz gering – Einsparung hoch

Energieaufwand für 1 m2 Wanddämmung:6 Liter Heizöl

Einsparung pro m2 Wanddämmung über 25 Jahre:

140 Liter Heizöl

Energieaufwand für 1 m2 Wanddämmung:6 Liter Heizöl

WDVS aus 12 cm Polystyrol


Der Zusammenhang

Symbiose von Wärmedämmung und moderner Heiztechnik

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Heizenergieverbrauch deutscher Altbauten

200–250kWh pro m²

und Jahr


Solaranlagen zur Warmwasserbereitung im Gebäudebestand

Ein kleiner Beitrag von 5 %.

kWh pro m² a

190

10 Solar

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Solare Nahwärme im GebäudebestandGroßanlagen

Eine Deckung von 15 % des Verbrauches wären möglich.

kWh pro m² a

170

30


Solare Heizung – optimierte Ausführung (40 m² Kollektoren, 10–15 m³-Speicher pro EFH)

Eine Deckung von 25 % des Verbrauches wären möglich.

kWh pro m² a

170

30

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Wärmedämmung der Gebäudehülle mit hohem Standard

Eine Einsparung von 50–75 % kann erreicht werden.

kWh pro m² a

50

150Einsparung durch Dämmung


Wärmeschutz ist die Voraussetzung für die erneuerbaren Energien im Raumwärmesektor

kWh pro m² a

25

25

Symb i o s eSolar

Holz,Heizöl …

150Einsparung durch Dämmung

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Wirtschaftlichkeit und Aufwand


Allgemeine Investitionstätigkeit im Gebäudebestand

130 Mrd. EUR pro Jahr

4,9 Billionen EUR bis 2050

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Mehrinvestition im Gebäudebestand: Es geht um 11 %

Quelle: Ebel, Eicke-Hennig, Feist, Empirische Überprüfung der Möglichkeiten und Kosten… (Enquete-Studie) 1993


Wirtschaftlichkeit

Ein Beispiel aus der Energieberatung

Berechnet auf Basis seines jährlich gemessenen Heizenergieverbrauchs

Dargestellt auf Ebene der Endenergie

Alle m² sind reale m², keine fiktiven Mogelflächen

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Das Haus der siebziger Jahre

Gewinne und Verluste

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Schritt für Schritt zum Ziel

Bei der Bauteilinstandsetzung entstehen „nur“ Zusatzkosten

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Der Aufwand rentiert sich gleich zweimal….

Monatliche Belastung: WDVS 12 cm; Kredit 20 Jahre Laufzeit, 3 % Zins

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