Wärmebrücken und Luftdichtheit

Mögliche Ursachen für Wärmeverluste

Wo unterschiedliche Bauteile und Materialien aufeinandertreffen, können Schwachstellen in der Gebäudehülle entstehen. Die dort auftretenden Wärmeverluste durch Transmission wie bei Wärmebrücken oder Konvektion wie bei unzureichender Luftdichtheit können die Energieeffizienz des betreffenden Gebäudes beeinflussen. Sie müssen daher in der Energiebilanz des Gebäudes berücksichtigt werden.

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Wärmebrücken

Wärmebrücken lassen sich als örtlich begrenzte Bereiche von Konstruktionen beschreiben, die im Vergleich zu angrenzen Bauteilen einen erhöhten Wärmestrom aufweisen. Dieser kann durch geometrische oder konstruktive Gegebenheiten ausgelöst werden. Bei geometrischen Wärmebrücken steht der raumseitigen, wärmeaufnehmenden Oberfläche eine größere wärmeabgebende Außenfläche gegenüber. Das ist unter anderem bei Gebäudeaußenkanten oder Wandvorsprüngen der Fall. Bei konstruktiven Wärmebrücken sind zwei oder mehr Bauteile mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten aneinandergefügt, beispielsweise bei Fenster- und Geschossdeckenanschlüssen.

Hinsichtlich ihrer Geometrie und räumlichen Ausdehnung wird zudem zwischen zweidimensionalen, linienförmigen Wärmebrücken und dreidimensionalen, punktförmigen Wärmbrücken unterschieden. Linienförmige Wärmebrücken treten an Kanten zwischen flächigen Bauteilen auf, punktförmige im Bereich von auskragenden Trägern oder an Ecken im Schnittpunkt mehrerer linienförmiger Wärmebrücken (Kanten). Diese Betrachtung ist relevant in der DIN EN ISO 10211: Wärmebrücken im Hochbau – Wärmeströme und Oberflächentemperaturen – Detaillierte Berechnungen. Hier werden Wärmebrücken als Teil der Gebäudehülle bezeichnet, in dem der ansonsten gleichförmige Wärmedurchlasswiderstand signifikant verändert wird. Die Norm gibt drei Ursachen für dieses Phänomen an:

  • eine vollständige oder teilweise Durchdringung der Gebäudehülle durch Baustoffe mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit
  • eine Änderung der Bauteildicke
  • eine unterschiedliche Differenz zwischen Innen- und Außenfläche, wie sie bei Wand-, Fußboden- und Deckenanschlüssen auftritt
An diesen Stellen treten Wärmeverluste durch Transmission auf. Durch den lokal erhöhten Wärmefluss sinkt außerdem die Oberflächentemperatur auf der Bauteilseite mit der höheren Temperatur. Das ist in der Regel der Innenraum, wo im Verlauf die relative Luftfeuchtigkeit steigen und sich Tauwasser bilden kann. Bauteile feuchten sich auf, mitunter gefolgt von Schimmelbefall.

Neben der DIN EN ISO 10211 gibt es weitere rechtliche Grundlagen für den Umgang mit Wärmebrücken. Die Mindestanforderungen an Wärmebrücken sind in der bauaufsichtlich eingeführten DIN 4108-2: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz geregelt, die Bilanzierung ist im § 12 Wärmebrücken des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) festgelegt. Ausführungsbeispiele von Wärmebrücken finden sich im Beiblatt 2 der DIN 4108-2. die Wärmedämmqualität in zwei Klassen unterschieden, mit deren Werten sich Wärmebrücken pauschal berücksichtigen lassen:

  • Kategorie A mit einem Wärmebrückenzuschlag von ∆UWB = 0,05 W/(m2K). 
  • Kategorie B mit einem Wärmebrückenzuschlag von ∆UWB = 0,03 W/(m2K)

Ebenfalls im Beiblatt 2 der DIN 4108-2 enthalten ist die Tabelle 108 mit einer klaren Zuordnung von Anschlussdetails zu den für ihre Bewertung relevanten Randbedingungen.

Luftdichtheit
Um Wärmeverluste zu minimieren und Bauschäden vorzubeugen, ist auch auf die Luftdichtheit der Gebäudehülle zu achten. Für Neu- genauso wie Bestandsbauten ist daher eine genaue Planung der Luftdichtheit und ein geeignetes Lüftungskonzept erforderlich. Luftströme in Gebäuden transportieren unter anderem Wärmeenergie, Feuchte und Schadstoffe. Diese gelangen über die Luftströme von innen nach außen, abhängig von der Dichtheit der Gebäudehülle. Insbesondere während der winterlichen Heizperiode tut sich ein Konflikt auf: Einerseits soll eine möglichst luftdichte Gebäudehülle Wärmeverluste durch Konvektion minimieren, andererseits sollen Feuchte und Schadstoffe ausreichend aus den Innenräumen abtransportiert werden. Undichte Stellen treten häufig an Außentüren und Fenstern, an Bauteilübergängen und Kabel- oder Rohrdurchdringungen auf. Durch diese Leckagen kann es zu einer Reihe von Problemen kommen:

  • unplanmäßige und nicht begrenzbare Lüftungswärmeverluste
  • Zuglufterscheinungen, die als nicht behaglich empfunden werden können
  • nicht kontrollierbare Durchfeuchtung von Außenbauteilen und in der Folge schwerwiegende Feuchteschäden
Mit einer Reihe von Abbdichtungsmaßnahmen an der Gebäudehülle kann den Wärmeverlusten begegnet werden. Die Entfeuchtung der Raumluft soll planmäßig erfolgen. Eine Möglichkeit ist das Stoßlüften über Fenster, eine andere der Betrieb einer Lüftungsanlage. Eine solche ist mitunter gemäß DIN 18017-3: Lüftung von Bädern und Toilettenräumen ohne Außenfenster – Teil 3: Lüftung mit Ventilatoren erforderlich.

In der DIN 4108-7: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden – Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele werden qualitative Anforderungen an die Gebäudehülle beschrieben. Normgemäß ist auf der warmen Seite der Außenbauteile beheizter Räume eine lückenlose luftdichte Ebene anzuordnen. Diese Luftdichtheitsschicht kann bestehen aus:

  • Betonbauteilen oder aus Mauerwerk mit einer einseitig aufgebrachten Putzlage
  • Bahnen oder Folien aus Kunststoff, Bitumen oder Papierwerkstoffen
  • Geeigneten Plattenwerkstoffen oder Blechen.
Zusätzlich werden Anschlussfugen bzw. Stöße mit speziellen Klebebändern verklebt, für Durchdringungen bei Kabel- oder Rohrleitungen eignen sich spezielle Luftdichtungsmanschetten. Dampfdicht sind auch die Übergänge zwischen Fensterrahmen und Fensterlaibung auszuführen.

Die Netto-Luftwechselrate spielt eine Rolle bei der Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarfs nach Maßgabe des Gebäudeenergiegesetzes GEG. Grenzwerte für die zulässige Luftdurchlässigkeit regelt § 26 Prüfung der Dichtheit eines Gebäudes des GEG. Die Luftdichtheit eines Gebäudes soll dazu mit einem sogenannten Blower-Door-Test nach DIN EN ISO 9972: Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahren überprüft werden.

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