Aufgaben und Ziele von Wärme- und Feuchteschutz

Regelwerk, Themengebiete und Zusammenhänge

Mit der Einführung der Wärmeschutzverordnung von 1977 erhielt das energiesparende Bauen Einzug in die Planung von Gebäuden. In den folgenden Jahren wurden die gesetzlichen Anforderungen fortlaufend angehoben. Wurden anfänglich hauptsächlich Anforderungen an die wärmetechnische Qualität der Gebäudehülle über die Vorgabe an den U-Wert formuliert, so folgte mit der Einführung der Energieeinsparverordnung im Jahr 2002 ein ganzheitliches Bilanzierungsverfahren, das die Hüllflächenbetrachtung mit der technischen Gebäudeausstattung verknüpfte.

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Dies geschah anfangs vor dem Hintergrund, den Bedarf an Ressourcen, die eingeführt werden müssen, zu reduzieren, und damit den Verbrauch an Energieträgern zu senken. Dieses Motiv zum Handeln wurde in den folgenden Jahren ergänzt und abgelöst von dem globalen Anliegen, den CO2-Ausstoß zu senken. Damit sind jedoch die energetischen Belange nicht nur in Hinsicht auf den Energiebedarf und den Wärmeschutz von Bedeutung.

Wärme- und Feuchteschutz müssen gemeinsam betrachtet werden!
Bei den bauphysikalischen Analysen müssen Wärmeschutz und Feuchteschutz im Zusammenhang gesehen werden, wenn es um die Vorbeugung von Baumängeln geht. Da bauliche Mängel häufig aus Fehlern resultieren, die einen bauphysikalischen Ursprung haben, ist sowohl die Kenntnis von den Eigenschaften der Baustoffe als auch der klimatischen Prozesse eine der Grundlagen für die Planung und Ausführung.

Der bauliche Wärmeschutz wird nach folgenden unterschiedlichen Anforderungen aufgeteilt:

  • winterlicher Wärmeschutz
  • sommerlicher Wärmeschutz
  • hygienischer Wärmeschutz, Nachweis auf Risiken eines Schimmelpilzbefalls
  • Anforderung an die Luftdichtheit der Anschlüsse des Bauwerks
  • Wärmebrückenbetrachtungen

Bei den Betrachtungen zum Feuchteschutz werden ergänzend Bauteile untersucht und bewertet:

  • Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen
  • Anforderungen an den Regenschutz
  • Berechnungen zum Wärmeschutz zur Vermeidung kritischer Feuchte auf Innenoberflächen

Im Zentrum stehen damit nicht nur die Anforderungen an den Dämmstandard einer Konstruktion, die daraus resultierenden energetischen Verluste und den Energiebedarf. Vielmehr werden die Betrachtungen und Berechnungen im Zusammenhang mit dem Feuchteschutz gesehen. Der Feuchteschutz ist dabei eine wesentliche Grundlage, um einen funktionierenden Wärmeschutz zu gewährleisten.

Die Berechnungen dienen im Nachweisverfahren dazu, Konstruktionen zu planen, die nicht durch Tauwasser im Bauteil gefährdet sind. Aus dem Ausfall von Tauwasser können für ein Bauwerk unterschiedliche Risiken resultieren. Unmittelbar im Zusammenhang zum Wärmeschutz muss gesehen werden, dass eine feuchte Dämmung ihre Dämmwirkung verliert.

Zum Tauwasserausfall kann es kommen, wenn raumseitig warme Luft, die immer einen gewissen Anteil an Feuchtigkeit an sich gebunden hat, in die Konstruktion bzw. Dämmebene gelangt, weil die raumseitige Luftdichtheit nicht gegeben ist. In der Dämmebene findet dann ein Temperaturabsturz (Verringerung des Temperaturniveaus) statt: Die warme Luft kühlt in der Dämmebene schlagartig ab und muss unverzüglich die eingelagerte Feuchtigkeit abgeben. Dieses frei werdende Wasser befüllt nach und nach die Poren oder Hohlräume im Dämmstoff. Mit der Befüllung durch den Tauwasserausfall wird die gering wärmeleitende Luft gegen den guten Wärmeleiter Wasser ausgetauscht. Die Konstruktion verliert damit ihre energetische Qualität.

Sommerlicher Wärmeschutz
Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist neben dem winterlichen Wärmeschutz der sommerliche Wärmeschutz. Erst mit der Einführung der EnEV 2009 wurde das einfache Nachweisverfahren der DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden verpflichtend. Die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz resultierten aus der Erkenntnis, dass die mittlerweile übliche Bauweise mit großen Glasflächen, die das Sonnenlicht hineinlassen, einen höheren Energiebedarf zur Kühlung nach sich zieht. Der rechnerisch verpflichtende Nachweis für Neubauten muss bereits im Rahmen des Bauantragsverfahrens geführt werden.

Neben den Anforderungen an den energiesparenden Wärmeschutz existieren zusätzlich die Vorgaben an den Mindestwärmeschutz bzw. den hygienischen Wärmeschutz nach DIN 4108-2. Dieser hygienische Wärmeschutz stammt aus den Anfängen des normativ geregelten Wärmeschutzes und hatte das Ziel, den Mindestwärmeschutz in Gebäude sicherzustellen, der einen Kondensatausfall auf kalten Bauteiloberflächen ausschließt und damit einem Befall mit Schimmelpilz im Innenraum vorbeugt. Zur Bewertung der Konstruktion wurden dazu Mindestanforderungen an den Wärmedurchlasswiderstand R unterschiedlicher Bauteile gestellt.

Der hygienische Nachweis zur Vermeidung eines mikrobakteriellen Befalls auf den Oberflächen des Innenraums bildet zugleich eine der Schnittstellen zum Feuchteschutz, da erst der Ausfall von Tauwasser, oder auch freien Wassers, den Befall mit Schimmelpilz begünstigt.

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Mit dem Gebäudeenergiegesetz sollen die Ziele des Klimaschutzes Mittelpunkt der Betrachtungen werden. Dazu werden in der Anlage 9 die auf den Energieträger bezogenen Emissionsfaktoren in g CO2-Äquivalent pro kWh aufgeführt.

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Künftig werden die Ziele des Klimaschutzplans 2030 für Neubauten im Gebäudebestand und beim Einsatz erneuerbarer Energien durch das GEG vorgegeben (Abb.: MOE - Wohnhaus Möckernstraße in Berlin, Carlo Witte Architekten, 2019).

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Im Wortlaut des GEG sind Eigentümer von Wohngebäuden sowie von Nichtwohngebäuden, die nach ihrer Zweckbestimmung jährlich mindestens vier Monate lang und auf Innentemperaturen von mindestens 19 Grad Celsius beheizt werden, dazu verpflichtet, zugängliche Decken beheizter Räume zum unbeheizten Dachraum (oberste Geschossdecken) zu dämmen.

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Durch die Ausrichtung der Fenster zu den Himmelsrichtungen nehmen Planerinnen und Planer bereits in einer frühen Phase Einfluss auf das sommerliche Aufwärmverhalten (Abb.: Hafencity Hamburg).

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Glastafel aus Zweischeiben-Sonnenschutzglas: Die menschlichen Wärmestrahlen passieren nicht die Glastafel

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Wärmebrücken: Arten

Fassade mit einem gedübelten WDVS: Im Bereich der Dübel kommt es aufgrund der Wärmebrückeneffekte zu höheren Wärmeströmen und damit zur punktuellen Trocknung; den Algen wird die Lebensgrundlage entzogen

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Wärmebrücken: Grundlagen

Wärmeverluste im Mauerfuß, an Stürzen und Fenstersimsen

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Wärmebrücken: Planungshinweise

Für die thermische Trennung bietet die Industrie unterschiedliche Einbauteile an, wie z.B. Isolationskörbe für auskragende Betonplatten.

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Wie lassen sich Wärmebrücken vermeiden bzw. deren Einfluss in der energetischen Bilanzierung reduzieren?

Wärmebrückenbilanzierung nach DIN 4108 Beiblatt 2

Neben dem pauschalen Ansatz, Wärmebrücken ohne Nachweis über einen Zuschlag von ∆WB 0,10 W/(m²K) auf die gesamte Hüllfläche zu berücksichtigen, oder einen detaillierten Nachweis mittels Simulationen zu erstellen, besteht nun die Möglichkeit, relativ effizient einen Gleichwertigkeitsnachweis zu führen.

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Das 2019 veröffentlichte Beiblatt ermöglicht einen Gleichwertigkeitsnachweis auf Grundlage von Bildvorlagen aus der Norm. Dazu wurden die Kategorien A und B für Wärmebrücken eingeführt.

Wärmetransportmechanismen

Bei einem Gebäude treten Wärmeströme vom beheizten zum unbeheizten Innenraum bzw. dem Außenraum auf (Abb.: ehem. Zollverein School of Management and Design in Essen, Sanaa, 2006).

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Da Baustoffe luftgefüllte Kammern bzw. Poren besitzen, überlagern sich die unterschiedlichen Wärmetransportmechanismen.

Winterlicher Wärmeschutz: Grundlagen und Ziele

Bei zerklüfteten Bauten steigt neben der Erhöhung der Hüllfläche auch der Einfluss von Wärmebrücken bzw. Durchdringungspunkten an Fassaden und Dächern (Abb.: Bürogebäude am Potsdamer Platz, Berlin).

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Über die Ausrichtung, das Verhältnis der Flächen, den Öffnungsanteil und die Hüllfläche beeinflussen Planerinnen und Planer bereits beim Entwurf eines Gebäudes den Heizenergiebedarf.