Wärmebrücken: Arten

Materialbedingte Wärmebrücken
Materialbedingte Wärmebrücken entstehen bei zusammengesetzten Bauteilen, wie z.B. einer Fachwerkwand oder einem Sparrendach. Diese Konstruktionen setzen sich aus unterschiedlichen Materialien zusammen, wie einem Holzsparren, der an gedämmtes Gefach grenzt. Da diese Baustoffe unterschiedliche Eigenschaften, wie Rohdichte und Wärmeleitfähigkeit besitzen, ist auch der Wärmestrom nicht homogen. Voneinander abweichende Wärmeströme und Oberflächentemperaturen sind die Folge. Charakteristisch ist das raumseitige Abfallen der Oberflächentemperatur im Bereich der Bauteile mit dem geringeren Wärmedurchlasswiderstand. Die nachfolgende 2-D-Simulation durch ein Wandbauteil aus Kalksandsteinen, das an eine Betonstütze grenzt, zeigt, welchen Einfluss die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten auf den Temperaturverlauf, den Isothermen, im Inneren des Bauteils haben und wie die gut leitenden Eigenschaften des Betons auch seitlich in die angrenzenden Wände wirken.

Gallerie


Isothermen und Wärmeverlaufsdarstellung in einer Wand mit einer Betonstütze an die beidseitig Kalksandsteine angrenzen: Aufgrund der erhöhten Wärmeströme im Bereich der Betonstütze sind die raumseitigen Oberflächentemperaturen geringer als auf der Mauerwerkswand

In der Praxis lässt sich diese Erscheinung der materialbedingten Wärmebrücke häufig an Wärmedämmverbund-Systemen (WDVS) erkennen: durch die schlechtere Wärmeleitfähigkeit des Befestigungsdübels aus Kunststoff wird sie gut sichtbar. Im Bereich des Kunststoffdübels treten höhere Wärmeströme auf. Diese führen dazu, dass die Fläche oberhalb des Dübels wärmer ist als die angrenzenden gedämmten Flächen. Damit findet in diesem Bereich eine schnellere Trocknung der Putzoberfläche statt, was einen Befall mit Algen vorbeugt.

Konstruktionsbedingte Wärmebrücken
Konstruktionsbedingte Wärmebrücken entstehen durch Querschnittsveränderungen in Bauteilen. Dies können u.a. Bauteile, wie Heizkörpernischen, Installationsschlitze, Fensterlaibungen, Fensterstürze und Rollladenkästen sein. In der Praxis ergeben sich ebenso Kombinationen von konstruktionsbedingten und geometrischen Wärmebrücken. Das nachfolgende Beispiel eines Unterzuges über einer offenen Durchfahrt zeigt den Wärmebrückeneinfluss des Unterzuges, der wie eine Kühlrippe in die Deckenplatte wirkt. Aufgrund fehlender Durchfahrtshöhen konnten am vorhandenen Unterzug nur die seitlich angrenzenden Deckenflächen und die Flanken gedämmt werden. Die Beispiele verdeutlichten den Einfluss der seitlichen Flankendämmung und die obere raumseitige Veränderung der Oberflächentemperatur.


Betondecke eines beheizten Innenraums mit einer unterseitigen Dämmung der Fläche; der Unterzug bleibt ungedämmt


Betondecke eines beheizten Innenraums mit einer unterseitigen Dämmung der Fläche und der seitlichen Dämmung der Flanken des Unterzuges; die Dämmung der seitlichen Flanken führt zu reduzierten  Wärmeströmen und zu thermisch ausgewogeneren Bedingungen im Bauteil

Geometrische Wärmebrücken
Geometrische Wärmebrücken treten häufig in Kombination mit konstruktiven Wärmebrücken auf. Sie sind ebenfalls eine Abweichung des ungestörten Zustandes einer Konstruktion. Bestimmt wird das Erscheinungsbild einer geometrischen Wärmebrücke durch ein unausgewogenes Verhältnis der Flächen von einer Wärme zuführenden Innenseite und der Wärme abführenden Außenseite. Daraus resultiert ein „Kühlrippeneffekt“, der zu einer niedrigeren raumseitigen Oberflächentemperatur führt.

Darstellung der Wärmeströme und Isothermen in einer ungedämmten Raumecke: In der Ecke liegen die Oberflächentemperaturen ca. 2 – 3 K unter der normalen angrenzenden Wandfläche

Typische geometrische Wärmebrücken sind die Ecken von Wänden zu Boden oder Decke. Durch die erhöhten raumseitigen energetischen Verluste im Eckbereich kommt es zu einer stärkeren Abkühlung der Wandoberfläche. Die Abkühlung der Innenecke und der Ausfall von Tauwasser, der zuerst auf kälteren Bauteilen stattfindet, ist eine Grundbedingung, die das Wachstum von Schimmelpilz fördert (siehe Abb. 3)

Fachwissen zum Thema

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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.

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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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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.

Wärmebrückenfrei bauen

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

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