Sommerlicher Wärmeschutz: Kennwerte und Bauteile

Ein wesentlicher Faktor zur Beurteilung der Konstruktion unter sommerlichen Bedingungen stellt die Art der Konstruktion von Wänden, Böden, Decken und Dächern dar. Alle raumumfassenden Bauteile nehmen Wärme aus der Raumluft oder durch direkte Sonnenbestrahlung auf, speichern diese und geben sie zeitverzögert wieder ab. Bei diesem Vorgang ist der Wärmeeindringkoeffizient, die spezifische Wärmekapazität c und die wirksame Wärmekapazität Cwirk des Materials, neben der Wärmeleitfähigkeit und der Rohdichte eine wichtige Kenngröße.

Gallerie

Die spezifische Wärmekapazität c ist eine Stoffeigenschaft, wie der λ-Wert, der im Zusammenhang mit der Masse also der Rohdichte eines Baustoffes zu sehen ist. Der Wert zur spezifischen Wärmekapazität c beschreibt die Wärmemenge Q, die benötigt wird, um das Temperaturniveau um 1 K im Baustoff zu erhöhen. Daraus resultiert, dass Baustoffe mit einer geringen spezifischen Wärmekapazität c weniger Energie zugeführt werden muss, um das Temperaturniveau zu erhöhen. Die spezifische Wärmekapazität bildet eine Grundlage, die im Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz benötigt und mit der im Zusammenhang zum Flächenanteil eines Materials in einem Raum die wirksame Wärmekapazität Cwirk ermittelt wird.

Zur Beurteilung der Wärmespeicherfähigkeit von außen gedämmten Konstruktionen dürfen nur die raumseitigen Bauteilschichten betrachten werden. Sind im Inneren der Konstruktion dämmende Materialien eingebaut, wie z.B. bei schwimmenden Estrichen üblich, darf eine Bilanzierung nur bis zur Dämmebene erfolgen, auch wenn diese < 10 cm ist, da nur dieser Bereich als wärmespeichernde Masse wirksam ist.

Die DIN 4108-2 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz unterscheidet die Qualität der Bauteile bezogen auf den anteiligen Sonneneintragskennwert nach drei Bauarten:

  • leicht       Cwirk  / AG   < 50 Wh/(Km²)
  • mittel       Cwirk  / AG   zwischen 50 Wh/(Km²) und 130 Wh/(Km²)
  • schwer    Cwirk  / AG   > 130 Wh/(Km²)

Vereinfachend können die unterschiedlichen Bauarten folgendermaßen gekennzeichnet werden:

  • Die schwere Bauart besitzt eine Stahlbetondecke und massive Innen- und Außenbauteile, die eine gemittelte und flächenbezogene Rohdichte > 1.600 kg/m³ besitzen.
  • Zu den Eigenschaften der mittleren Bauart zählen Stahlbetondecken und massive Innen- und Außenbauteile, die eine gemittelte und flächenbezogene Rohdichte von ≥ 600 kg/m³ besitzen.
  • Zusätzlich gibt es bei beiden Ausführungsvarianten keine innen liegenden Dämmschichten oder abgehängte oder thermisch abgedeckte Decken.
  • Weiterhin sind von der vereinfachten Bewertung Räume mit einer Höhe > 4,50 m ausgeschlossen.
  • Zur leichten Bauart können alle Konstruktionen gezählt werden, die die vorgenannten Eigenschaften nicht besitzen; dazu zählen u.a. Trockenbauwände und abgehängte Decken, aber auch Innendämmungen hinter Vorsatzschalen.

Die Art der Bauweise hat Einfluss auf die Fähigkeit, Wärmeenergie aufzunehmen und wieder abzugeben. Eine schwere Konstruktion reagiert langsamer auf Temperaturschwankungen. Die hohe Masse des Baustoffs macht sich positiv bemerkbar, weil sie träge reagiert und damit glättend im Temperaturverlauf, im Tagesgang, wirkt. Gebäude, die mit leichten Wänden und Decken ausgeführt sind, zeichnen sich dagegen durch ein deutlich anderes Verhalten im Erwärmungs- und Abkühlvorgang aus. Die geringe Wärmespeicherfähigkeit der leichten Baustoffe, wie Holz, Gipskartonplatten oder innen liegende Dämmschichten hat Vorteile, wenn Räume selten genutzt werden. Diese Konstruktionen bzw. Räume lassen sich kurzfristig schneller erwärmen, da die Energie nicht erst zum Erwärmen des Bauteils benötigt wird.

Unter normalen Bedingungen unterstützen damit leichte Konstruktionen ein schnelles Erwärmen der Raumluft. Unter sommerlichen Bedingungen und bei langanhaltenden Hitzeperioden führen diese Konstruktionen zu hohen Innenraumtemperaturen, die einen hohen Kühlbedarf nach sich ziehen können. Unter lang anhaltenden sommerlichen Bedingungen haben damit schwere Konstruktionen aufgrund ihrer bauphysikalischen Trägheit Vorteile. In extremen Wintern sind dagegen leichte Konstruktionen vorteilhaft, da diese Räume schneller aufgeheizt werden können.

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Wärmebrücken und GEG

Wie die Energieeinsparverordnung legt das seit November 2020 gültige Gebäudeenergiegesetz fest, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den Regeln der Technik und den im Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird.

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Über die Vorgaben des im November 2020 in Kraft getretenen Gebäudeenergiegesetzes in Bezug auf den Einfluss von Wärmebrücken.

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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Materialbedingte WärmebrückenMaterialbedingte Wärmebrücken entstehen bei zusammengesetzten Bauteilen, wie z.B. einer Fachwerkwand...

Wärmebrücken: Grundlagen

Wärmeverluste im Mauerfuß, an Stürzen und Fenstersimsen

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Als Wärmebrücken werden örtlich begrenzte Bereiche in der wärmeübertragenden Hülle eines Bauwerks bezeichnet, die eine höhere...

Wärmebrücken: Planungshinweise

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

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

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 &#x2206;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.

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.

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).

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).

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).

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).

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

Wärmebrückenfrei bauen

Thermische, bauphysikalische und ausführungsbedingte Wärmebrücken sicher vermeiden – mit dem Wärme-dämmelement FOAMGLAS PERINSUL

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