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Allgemein

Der Einfluss von Wärmebrücken

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In der Praxis findet man häufig auch Überlagerungen beider Arten, die „reine“ Art ist eher selten. Typischer Vertreter einer geometrischen Wärmebrücke ist eine Außenecke. In der ungestörten Wand ist die Fläche, die auf der Innenseite Wärme aufnimmt gleich groß wie die Außenfläche, die diese Wärme wieder abgibt. An der Ecke ist, geometrisch bedingt, die Außenfläche größer, es kommt zu einer intensiveren Abkühlung der Innenfläche, oftmals vor allem der Innenkante. Die stofflich bedingten Wärmebrücken sind in einem Bauwerk vor allem an Flächen und Punkten anzutreffen, an den aufgrund von Erfordernissen der Tragwerksplanung auf Stoffe mit erhöhter Tragfähigkeit zurückgegriffen werden muss (z.B. Anordnung einer Stahlbetonstütze als Aussteifungsstütze im Mauerwerk) bzw. überall dort, wo die einzelnen Tragsysteme eines Bauwerks ineinander greifen (z.B. Auflagerung der Decken auf dem Mauerwerk).

Begriffe

Die Betrachtung von Vorgängen an Bauteilen mit Wärmebrücken ist zunächst einmal fokussiert auf die Frage, welche Wärmemenge durch einen definierten Baukörper geleitet wird. Es geht demzufolge um Wärme, die bekanntlich eine Energieform darstellt und in den Einheiten J (Joule), Wh (Wattstunden) oder Kilowattstunden (kWh) angegeben wird. Im Gegensatz dazu ist die aus der energetischen Bewertung von Heizungs anlagen bekannte Einheit W (Watt) die jeweilige Leistung, mit der Wärme produziert werden kann. Als Unterschied beider Begriffe ist demnach festzuhalten, dass Wärmeenergie immer die über einen bestimmten Zeitraum – beispielsweise über eine Stunde, aber auch gut über eine ganze Heizperiode – abgerufene Leistung ist.

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Anhand der Tabelle 1 sehen wir also, dass einem Detail als Verbindung verschiedener Räume mehrere Leitwerte zugeordnet werden kann, letztlich in Abhängigkeit von der Schnittführung am Detail, die uns später noch beschäftigen wird. Es wird aber auch die Problematik deutlich, einem Detail einen ganz bestimmten Leitwert zuzuordnen, wenn mehrere Räume angrenzen - ganz abgesehen davon, dass mit der Bestimmung der Leitwerte der Einfluss ineinandergreifender Bauteile auf den Wärmestrom zwischen den Räumen nicht ausreichend beschrieben werden kann. Oder nehmen wir das Detail zwischen dem Raum 3 und 4, welchen Einfluss hat der Anschluss auf den Wärmestrom zwischen dem Raum 4 und Raum 1 (Außentemperatur)? Diese Überlegungen führen fast automatisch zu einem weiteren Begriff, dem des zweidimensionalen Leitwertes, der in den Normen auch kurz als L2D bezeichnet wird und den Wärmestrom mit einschließt, der über die Anschlussdetails mit zu berücksichtigen ist. Dabei kommt es vor allem darauf an, die Schnittführung in der Berechnung so zu wählen, dass sich möglichst die Wärmeströme unterschiedlicher Anschlüsse klar zuordnen lassen. In der Praxis wird diese Frage nicht immer einfach zu beantworten sein, und man hat die Wärmebrückenberechnung als das zu sehen, was sie ist: Als eine Vereinfachung komplexer Wärmeströme mit dem Ziel, eine für die Praxis verwendbare und für die Beurteilung von Auswirkungen auf die energetische und feuchtetechnische Bewertung ausreichende Lösung herbeizuführen.

Berücksichtigung des Einflusses zusätzlicher Verluste über Wärmebrücken

Die nachfolgenden Darstellungen beziehen sich vorderhand auf die Bewertung des Wärmebrückeneinflusses auf der Basis der in Deutschland gültigen Betrachtungsweise. Einige europäische Staaten haben diese in ihren Normen übernommen, andere favorisieren eine andere. Für die Berechnung mit Psi-Therm hat das kaum Auswirkungen, da aufgrund der zur Verfügung gestellten Freiheitsgrade bei der Modellierung und Bestimmung der Randbedingungen de facto alle Anpassungen möglich sind.

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Wird der längenbezogene Wärmebrückenverlustkoeffizient auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogen, so ergibt sich ein Wert von 0,42 / 9,6 m² = 0,044 W(m²K).

Transmissionswärmeverluste unter Beachtung zusätzlicher Verluste über Wärmebrücken

Gemäß EnEV ist der flächenbezogene Transmissionswärmeverlust HT nach DIN EN 832 mit den in DIN V 4108-6 Anhang D genannten Randbedingungen zu ermitteln. Dabei dürfen die Vereinfachungen für den Berechnungsgang nach DIN 832 verwendet werden. Diese Festlegung gilt unabhängig vom Temperaturniveau des Gebäudes. In der DIN V 18599-2 wird für HT der Begriff Transmissionswärmetransferkoeffizient verwendet. Dieser Unterschied hat auf den Berechnungsalgoritmus keinen Einfluss und wird daher nicht weiter beachtet.

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Wird, abweichend von Gleichung 12, der zusätzliche Verlust über Wärmebrücken nach DIN EN ISO 10211 berechnet, so ist statt des Terms ΔUWB · A der Leitwert L zu verwenden. Die Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten Ui hat nach den Vorschriften der DIN EN ISO 6946, DIN EN ISO 10077 (Fenster) und DIN 13370 bzw. Anhang E der DIN V 4108-6 (Bauteile, die an das Erdreich grenzen) zu erfolgen. Wird der U-Wert für Bauteile, die an das Erdreich grenzen, nach Anhang E der DIN V 4108-6 berechnet, so ist zu beachten, dass bei an das Erdreich grenzenden Bauteilen (z.B. Bodenplatten) der äußere Wärmeübergangswiderstand zu null zu setzen ist.

Nachweis der Gleichwertigkeit nach Beiblatt 2

Mit dem Programm Psi-Therm ist es sowohl möglich, Wärmebrücken auf der Grundlage der nach DIN EN ISO 10211 festgelegten Randbedingungen zu berechnen als auch einen Nachweis der Gleichwertigkeit nach Beiblatt 2 zu führen.

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Es ist anzunehmen, dass der Verordnungsgeber die Variante B meinte. Bis zu einer offiziellen Klarstellung ist zu empfehlen, nicht allein auf die U-Werte der angrenzenden Bauteile abzustellen und zusätzlich den Nachweis der Einhaltung der Mindestoberflächentemperatur nach DIN 4108-2 an der ungünstigsten Stellen zu führen.

Empfehlungen zur energetischen Betrachtung

Das alte Beiblatt 2 ließ die Frage offen, unter welchen Voraussetzungen geometrische und konstruktive Wärmebrücken im öffentlich-rechtlichen Nachweis unberücksichtigt bleiben dürfen. Diese Frage wird im neuen Beiblatt wie nachfolgend aufgezeigt beantwortet:

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