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grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbdefinition

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grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbdefinition [2023/09/09 13:54] – [Normative Definition von Wärmebrücken] wfeistgrundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbdefinition [2024/12/27 14:52] (aktuell) – [Anforderungen] wfeist
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-====== Definition und Auswirkungen von Wärmebrücken ====== +====== Definition und Auswirkungen von Wärmebrücken 🌡️ ====== 
-🌡️  \\ + 
  
 ===== Einführung ===== ===== Einführung =====
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 ===== Definition von Wärmebrücken in der Normung ===== ===== Definition von Wärmebrücken in der Normung =====
  
-In der [DIN10211] (Wärmebrücken im Hochbau – Wärmeströme und Oberflächentemperaturen – Detaillierte Berechnungen) sind die numerischen Vorgehensweisen Rund um die Berechnung von Wärmebrücken enthalten. In ihr werden die Wärmebrücken wie folgt definiert (Kapitel 3.1.1):+In der [DIN10211] (Wärmebrücken im Hochbau – Wärmeströme und Oberflächentemperaturen – Detaillierte Berechnungen) sind die numerischen Vorgehensweisen rund um die Berechnung von Wärmebrücken enthalten. In ihr werden die Wärmebrücken wie folgt definiert (Kapitel 3.1.1):
  
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 </WRAP> </WRAP>
  
-Eine Übersicht erhält man, wenn zunächst die Vorgehensweise zur Bestimmung der Transmissionswärmeverluste $H_T$ der Gebäudehülle betrachtet wird. In folgender Gleichung der Norm DIN 14683 (Kapitel 4.2) wird unterschieden zwischen eindimensionalen, zweidimensionalen und dreidimensionalen Wärmeströmen.+Eine Übersicht erhält man, wenn zunächst die Vorgehensweise zur Bestimmung der spezifischen Transmissionswärmeverluste $H_T$ der Gebäudehülle betrachtet wird. In folgender Gleichung der Norm DIN 14683 (Kapitel 4.2) wird unterschieden zwischen eindimensionalen, zweidimensionalen und dreidimensionalen Wärmeströmen.
  
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-Den größten Anteil am Gesamtwärmestrom besitzen die ebenen Regelbauteile wie zum Beispiel die ungestörten Dachflächen und Außenwände. Bei ihnen kann der Wärmedurchgang mit guter Näherung als eindimensional angenähert werden. Der Grund dafür ist, dass in ihnen quasi keine Querwärmeströme auftreten, bedingt durch einen homogenen Schichtaufbau. Der Wärmedurchgangskoeffizient //U// ist in der Norm [DIN6946] definiert und kann mit geringem Aufwand mit folgender altbekannten Gleichung berechnet werden:+Den größten Anteil am Gesamtwärmestrom besitzen die ebenen Regelbauteile wie zum Beispiel die ungestörten Dachflächen und Außenwände. Bei ihnen kann der Wärmedurchgang mit guter Näherung als eindimensional angenähert werden. Der Grund dafür ist, dass in ihnen so gut wie keine Querwärmeströme auftreten, bedingt durch einen weitgehend homogenen Schichtaufbau. Der Wärmedurchgangskoeffizient //U// ist in der Norm [DIN6946] definiert und kann mit geringem Aufwand mit der in **[[grundlagen:U-Wert Mehrschichtaufbau|"Berechnung von U-Werten"]] 🌡️** erklärten Gleichung berechnet werden:
  
 <WRAP center 60%> <WRAP center 60%>
 \begin{align} \begin{align}
-&\Large{U=\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_{si}+\frac{d_{0}}{\lambda_{0}}+\frac{d_{1}}{\lambda_{1}}+\dots+\frac{d_{n}}{\lambda_{n}}+R_{se}}}\\\\+&U=\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_{si}+\frac{d_{0}}{\lambda_{0}}+\frac{d_{1}}{\lambda_{1}}+\dots+\frac{d_{n}}{\lambda_{n}}+R_{se}}\\\\
 Mit\qquad&\\ Mit\qquad&\\
 R_{si}\qquad&\text{der innere Wärmeübergangswiderstand, in $m^2 \cdot K/W$}\\\\  R_{si}\qquad&\text{der innere Wärmeübergangswiderstand, in $m^2 \cdot K/W$}\\\\ 
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 ====Zusätzliche Wärmeverluste ==== ====Zusätzliche Wärmeverluste ====
  
-Die Auswirkungen von Wärmebrücken auf die Energiebilanz, sind nicht nur abhängig von der physikalischen Wirkung sondern auch von der Art der Berücksichtigung. So können Wärmebrücken in Rahmen von Energiebilanzierungen wie folgt abgebildet werden:+Die Energiebilanz inkl. Wärmebrücken können auf unterschiedlichen Wegen abgebildet werden:
  
-  - pauschal über Wärmebrückenzuschlag $ \Delta U_{bw} = 0,10 \quad W/(m^2\cdot K)$ (EnEV)+  - pauschal über Wärmebrückenzuschlag $ \Delta U_{bw} = 0,10 \quad W/(m^2\cdot K)$ (so z.B. in der EnEV eingeführt)
   - reduzierter Wärmebrückenzuschlag $ \Delta U_{bw} = 0,05 \quad W/(m^2\cdot K)$ (DIN 4108 Beiblatt 2)   - reduzierter Wärmebrückenzuschlag $ \Delta U_{bw} = 0,05 \quad W/(m^2\cdot K)$ (DIN 4108 Beiblatt 2)
   - Ψ-Wert aus Wärmebrückenkatalogen z.B. (DIN EN ISO 14683)   - Ψ-Wert aus Wärmebrückenkatalogen z.B. (DIN EN ISO 14683)
-  - Ψ -Werte aus Berechnung aus (DIN EN ISO 10211) +  - Ψ -Werte aus einer Berechnung gemäß (DIN EN ISO 10211) 
-  - keine Berücksichtigung im Falle der [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermeuebertragung:waermebrueckenvermeidung#Vereinfachtes Kriterium|Wärmebrückenfreiheit]]+  - keine Berücksichtigung im Falle einer gesicherten [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermeuebertragung:waermebrueckenvermeidung#Vereinfachtes Kriterium|Wärmebrückenfreiheit]]
  
-Der tatsächliche Anteil der Wärmebrücken an den Transmissionswärmeverlusten der Gebäudehülle kann im Grunde nur angegeben werden, wenn die Ψ -Werte für ein konkretes Gebäude berechnet werden. Es wird davon ausgegangen, dass Wärmestromsimulationen mit einer Unsicherheit von ca. 5 % behaftet sind, andere Methoden wie zum Beispiel die Verwendung von Wärmebrückenkatalogen sind bereits mit Unsicherheiten bis zu 20 % behaftet (DIN EN ISO 14683, Kapitel 5.1). **Von der Verwendung der Wärmebrückenzuschläge für Passivhäusern wird abgeraten, da sie zu einer Überschätzung der Wärmeverluste führen.** +Der tatsächliche Anteil der Wärmebrücken an den Transmissionswärmeverlusten der Gebäudehülle kann im Grunde nur angegeben werden, wenn die Ψ -Werte für ein konkretes Gebäude berechnet werden. Es wird davon ausgegangen, dass Wärmestromsimulationen mit einer Unsicherheit von ca. 5 % behaftet sind, andere Methoden wie zum Beispiel die Verwendung von Wärmebrückenkatalogen sind bereits mit Unsicherheiten bis zu 20 % behaftet (DIN EN ISO 14683, Kapitel 5.1). Von der Verwendung der pauschalen Wärmebrückenzuschläge für Passivhäuser wird abgeraten, da dies meist zu einer bedeutenden Überschätzung der Wärmeverluste führt. 
  
-Eine allgemein gültige Angabe, wie groß die tatsächlichen Wärmeverluste durch Wärmebrücken sind, ist allerdings nicht möglich. Dazu sind sie in ihrer Art und Anzahl zu individuell, daher abhängig sind, von dem jeweiligen Gebäude. Beispielsweise müssen sich Wärmebrücken nicht immer negativ auf Bilanzierungen auswirken, bei effizienten Neubauten, gerade im Bereich von Passivhäusern, kann die Berücksichtigung der Ψ -Werte den Heizwärmebedarf durchaus verringern. Im Altbau und bei sanierten Bestandsgebäuden wirken sich Wärmebrücken im Allgemeinen jedoch negativ aus, sie können laut [EnerPHIT] erfahrungsgemäß einen zusätzlichen Wärmeverlust von bis zu 20 % verursachen. Am Beispiel verschiedener Bauprojekte ergaben sich Erhöhungen beim Jahresheizwärmebedarf um bis zu 14 kWh/(m²a). [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermeuebertragung:waermebrueckenvermeidung|Eine sorgfältige Planung bzgl. der Wärmebrücken]] kann daher entscheidend dafür sein, ob bei einem Bauprojekt der Passivhausstandard überhaupt erreicht wird.+Eine allgemein gültige Angabe, wie groß die tatsächlichen Wärmeverluste durch Wärmebrücken sind, ist allerdings nicht möglich. Dazu sind sie in ihrer Art und Anzahl zu individuell, und von dem jeweiligen Gebäude abhängig. Beispielsweise müssen sich Wärmebrücken nicht immer negativ auf Bilanzierungen auswirken, bei effizienten Neubauten, gerade im Bereich von Passivhäusern, kann die vollständige Berücksichtigung der Ψ -Werte den Heizwärmebedarf durchaus verringern((Die Ψ -Werte bei gut gedämmten Anschlüssen haben oft ein negatives Vorzeichen - die 'Wärmebrücke' führt dann zu reduzierten Wärmeverlusten)). Im Altbau und bei sanierten Bestandsgebäuden wirken sich Wärmebrücken im Allgemeinen jedoch Verlust-steigernd aus, sie können erfahrungsgemäß einen zusätzlichen Wärmeverlust von bis zu 20 % verursachen (siehe z.B. [EnerPHIT]). Am Beispiel verschiedener Bauprojekte ergaben sich Erhöhungen beim Jahresheizwärmebedarf um bis zu 14 kWh/(m²a). [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermeuebertragung:waermebrueckenvermeidung|Eine sorgfältige Planung bzgl. der Wärmebrücken]] kann daher entscheidend dafür sein, ob bei einem Bauprojekt der Passivhausstandard oder EnerPHit überhaupt erreicht wird. Es lohnt sich sehr oft, über verbesserte Ausführungsdetails bei Bauteilanschlüssen nachzudenken - reduzierte Wärmebrücken sind oft mit vergleichsweise geringem Aufwand erreichbar.
  
  
 ====Auswirkung auf die Baukonstruktion ==== ====Auswirkung auf die Baukonstruktion ====
  
-[{{ :picopen:ecke.png?nolink&200|Schimmelpilz in einer Gebäudeecke}}]+[{{ :picopen:ecke.png?nolink&200|Schimmelpilz in einer Gebäudeecke \\ verursacht durch eine \\ vermeidbare Wärmebrücke. }}]
 Im Unterschied zu ebenen Bauteilen, kommt es an Wärmebrücken zu einer Änderung der Wärmestromdichte und damit meist zu einer lokalen Senkung der raumseitigen Oberflächentemperatur. Dieser Effekt wird begünstigt, da in Kanten und Ecken die Luftzirkulation eingeschränkt ist. Schränke und andere Wohnungseinrichtungen stören nicht nur die Konvektion, sondern schränken auch den Strahlungsaustausch mit der Umgebung ein. Da der Wasserdampfgehalt der Luft abhängig von der Temperatur ist, kann es an besagten Stellen zu Tauwasserausfall kommen. Im Unterschied zu ebenen Bauteilen, kommt es an Wärmebrücken zu einer Änderung der Wärmestromdichte und damit meist zu einer lokalen Senkung der raumseitigen Oberflächentemperatur. Dieser Effekt wird begünstigt, da in Kanten und Ecken die Luftzirkulation eingeschränkt ist. Schränke und andere Wohnungseinrichtungen stören nicht nur die Konvektion, sondern schränken auch den Strahlungsaustausch mit der Umgebung ein. Da der Wasserdampfgehalt der Luft abhängig von der Temperatur ist, kann es an besagten Stellen zu Tauwasserausfall kommen.
  
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-\Large{f_{Rsi,min}=\dfrac{12,6^{\circ} C -(-5^{\circ} C)}{20^{\circ} C - (-5^{\circ} C)}=0,7}+f_{Rsi,min}=\dfrac{12,6^{\circ} C -(-5^{\circ} C)}{20^{\circ} C - (-5^{\circ} C)}=0,7
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 </WRAP> </WRAP>
  
-Je höher der $f_{Rsi}$-Faktor ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Schimmelbefall. +Je höher der $f_{Rsi}$-Faktor ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit von Schimmelbefall. Ein einfacher Weg bei einem Bauvorhaben Wärmebrücken so weit wie vernünftig möglich zu reduzieren ist die Verwendung von Bau- und Wandsysteme als zertifizierte Passivhaus-Komponenten. Bei diesen hat der Hersteller bereits die Aufgaben Wärmebrückenvermeidung erledigt((Die Anforderung an den $f_{Rsi}$-Faktor für diese Zertifizierung sind auch vom Klima abhängig)).
-Für Bau- und Wandsysteme im Rahmen von zertifizierten Passivhaus-Komponenten, sind die Anforderung an den $f_{Rsi}$-Faktor auch vom Klima abhängig.+
  
     * [[http://passiv.de/de/03_zertifizierung/01_zertifizierung_produkte/02_zertifizierungskriterien/02_zertifizierungskriterien.htm|Kriterien für zertifizierte Passivhaus-Komponenten]]     * [[http://passiv.de/de/03_zertifizierung/01_zertifizierung_produkte/02_zertifizierungskriterien/02_zertifizierungskriterien.htm|Kriterien für zertifizierte Passivhaus-Komponenten]]
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   * [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbberechnung]]   * [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbberechnung]]
   * [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbberechnung:beispiele:start]]   * [[grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermebruecken:wbberechnung:beispiele:start]]
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