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grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermeuebertragung:waermebrueckenvermeidung

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mschueren
grundlagen:bauphysikalische_grundlagen:waermeuebertragung:waermebrueckenvermeidung [2019/05/08 09:39] (aktuell)
cblagojevic [Vereinfachtes Kriterium]
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-===== Was bedeutet Wärmebrückenfreies Konstruieren?​ ===== +====== Was bedeutet Wärmebrückenfreies Konstruieren?​ ======
-[{{ :​picopen:​passivhaus_wbfrei-v01_iso_gr.png?​300|Die Abbildung zeigt eine rundum wärmebrückenfreie Gebäudehülle,​ wie sie in der Siedlung "​Lummerlund"​ in Hannover Kronsberg realisiert wurde - Architekten Grenz und Rasch, Büro Faktor 10. __Literatur:​__ CEPHEUS-Bericht Nr. 18, "​Klimaneutrale Passivhaussiedlung Hannover Kronsberg",​ kostenlos zu beziehen über [[http://​passiv.de/​de/​05_service/​03_fachliteratur/​030101_neubau_wohnungsbau/​01_hannover_kronsberg/​01_hannover_kronsberg.htm|passiv.de]]}}]+
  
-[{{ :​picopen:​huelle_passivhaus_mit_logo.png?​300|Beim Passivhaus werden auch die Wärmeverluste durch Wärmebrücken ​sehr stark reduziert. So stark, dass die Wärmebrückenverluste ​nicht mehr berücksichtigt werden müssen.}}]+[{{ :​picopen:​huelle_passivhaus_mit_logo.png?​nolink350|Durch wärmebrückenfreies Konstruieren können ​die Wärmeverluste durch Wärmebrücken ​so stark reduziert ​werden, dass sie in der Energiebilanz ​nicht mehr berücksichtigt werden müssen.}}]
  
  
-Eine Gebäudehülle heißt wärmebrückenfrei,​ wenn der Transmissionswärmeverlust unter Berücksichtigung aller  [[grundlagen:​bauphysikalische_grundlagen:​waermebrueken:​wbdefinition|Wärmebrücken]]nicht höher ist als es die Berechnung allein mit den Außenoberflächen und den U-Werten der Regelbauteile ergibt. Regelmäßige Wärmebrücken in den Regelbauteilen müssen dabei schon in den Regel-U-Werten berücksichtigt werden [[Grundlagen:​Bauphysikalische Grundlagen:​Wärmeübertragung:​Wärmebrückenvermeidung#​Literatur|[AkkP 16]]]. Im Folgenden wird dies in Formeln gefasst.+Eine Gebäudehülle heißt wärmebrückenfrei,​ wenn der Transmissionswärmeverlust unter Berücksichtigung aller  [[grundlagen:​bauphysikalische_grundlagen:​waermebruecken:​wbdefinition|Wärmebrücken]] nicht höher ist als es die Berechnung allein mit den Außenoberflächen und den U-Werten der Regelbauteile ergibt. Regelmäßige Wärmebrücken in den Regelbauteilen müssen dabei schon in den Regel-U-Werten berücksichtigt werden [[Grundlagen:​Bauphysikalische Grundlagen:​Wärmeübertragung:​Wärmebrückenvermeidung#​Literatur|[AkkP 16]]]. Im Folgenden wird dies in Formeln gefasst.
  
 Der gesamte temperaturspezifische Wärmeverlust wird durch den Transmissionsleitwert HT charakterisiert. Er setzt sich aus den **regulären Verlusten aller Flächen A mit ihren regulären Wärmedurchgangskoeffizienten U** und den Wärmebrückenbeiträgen ($\varPsi \cdot l$) sowie $\chi $ zusammen; da die punktförmigen Beiträge in der Regel unbedeutend sind, werden sie im Folgenden nicht näher betrachtet. ($\varPsi$ **ist der lineare,** $\chi $ **der punktförmige Wärmebrückenverlustkoeffizient**). Der gesamte temperaturspezifische Wärmeverlust wird durch den Transmissionsleitwert HT charakterisiert. Er setzt sich aus den **regulären Verlusten aller Flächen A mit ihren regulären Wärmedurchgangskoeffizienten U** und den Wärmebrückenbeiträgen ($\varPsi \cdot l$) sowie $\chi $ zusammen; da die punktförmigen Beiträge in der Regel unbedeutend sind, werden sie im Folgenden nicht näher betrachtet. ($\varPsi$ **ist der lineare,** $\chi $ **der punktförmige Wärmebrückenverlustkoeffizient**).
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 <WRAP centeralign > <WRAP centeralign >
-$$H_{T} = \sum_{i}A_{i}U_{i}+\sum_{k}l_{k}\varPsi_{k}+\sum_{j}\chi_{j}$$+<​latex>​ 
 +\Large{H_{T} = \sum_{i}A_{i}U_{i}+\sum_{k}l_{k}\varPsi_{k}+\sum_{j}\chi_{j}
 +</​latex>​
 </​WRAP>​ </​WRAP>​
  
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-$$\sum\varPsi \cdot l + \sum\chi ​ \leq 0$$\\+<​latex>​ 
 +\Large{\sum\varPsi \cdot l + \sum\chi ​ \leq 0
 +</​latex>​ \\ 
 +\\
 ** Definition wärmebrückenfrei** ** Definition wärmebrückenfrei**
 </​WRAP>​ </​WRAP>​
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 =====  Vereinfachtes Kriterium ===== =====  Vereinfachtes Kriterium =====
  
-Eine Überprüfung mit der Definition wärmebrückenfrei liefe aber darauf hinaus, dass alle Details immer noch mehrdimensional berechnet werden müssten. Es gilt daher, vereinfachte Kriterien für das „Wärmebrückenfreie Konstruieren“ zu schaffen. Es stellte sich heraus, dass bei üblichen Gebäudegeometrien die Bedingung "​wärmebrückenfrei"​ nahezu immer hinreichend genau erfüllt ist, wenn nur für alle linearen Störungen+Eine Überprüfung mit der Definition wärmebrückenfrei liefe aber darauf hinaus, dass alle Details immer noch mehrdimensional berechnet werden müssten. Es gilt daher, vereinfachte Kriterien für das „Wärmebrückenfreie Konstruieren“ zu schaffen. Es stellte sich heraus, dass bei üblichen Gebäudegeometrien die Bedingung "​wärmebrückenfrei"​ nahezu immer hinreichend genau erfüllt ist, wenn nur für alle linearen Störungen ​ist. Diese können immer noch zu gewissen positiven Beiträgen führen, die allerdings als „vernachlässigbar gering“ gelten können.\\
  
 <WRAP centeralign ​ box round > <WRAP centeralign ​ box round >
-$$\varPsi \leq 0,01 \quad W/(mK)$$ **[WbKrit]**+<​latex>​ 
 +\Large{\varPsi \leq 0,01 \quad W/(mK)
 +</​latex>​ \\ 
 +\\ 
 + **[WbKrit]**
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-ist. Diese können immer noch zu gewissen positiven Beiträgen führen, die allerdings als „vernachlässigbar gering“ gelten können.\\+
 \\ \\
-Außerdem werden verbliebene Beiträge in gewissem Umfang durch andere Anschlüsse,​ an denen negative Wärmebrückenverlustkoeffizienten vorliegen, kompensiert. Die Bedingung //​**[WbKrit]**//​ reicht für alle Strukturen, die Anschlüsse,​ Kanten und einzelne Störungen in den Regelflächen betreffen. Regelmäßige Störungen, die in den Regelflächen auftreten, müssen bereits bei der Angabe des Regel-Wärmedurchgangskoef- fizienten ​U<​sub>​reg</​sub>​ berücksichtigt werden (z.B. regelmäßige Stiele in einer Holzständer- oder Tafelkonstruktion;​ auch die Anschlusswärmebrücke beim Einbau eines Fensters rechnet man zweckmäßigerweise in den regulären Fenster-U-Wert ein, dies ist im [[Planung:​Energieeffizienz ist berechenbar:​Energiebilanzen mit dem PHPP|PHPP]] bereits so angelegt und macht wenig Arbeit).+Außerdem werden verbliebene Beiträge in gewissem Umfang durch andere Anschlüsse,​ an denen negative Wärmebrückenverlustkoeffizienten vorliegen, kompensiert. Die Bedingung //​**[WbKrit]**//​ reicht für alle Strukturen, die Anschlüsse,​ Kanten und einzelne Störungen in den Regelflächen betreffen. Regelmäßige Störungen, die in den Regelflächen auftreten, müssen bereits bei der Angabe des Regel-Wärmedurchgangskoeffizienten ​U<​sub>​reg</​sub>​ berücksichtigt werden (z.B. regelmäßige Stiele in einer Holzständer- oder Tafelkonstruktion;​ auch die Anschlusswärmebrücke beim Einbau eines Fensters rechnet man zweckmäßigerweise in den regulären Fenster-U-Wert ein, dies ist im [[Planung:​Energieeffizienz ist berechenbar:​Energiebilanzen mit dem PHPP|PHPP]] bereits so angelegt und macht wenig Arbeit).
  
 Mit dem vereinfachten Kriterium werden die Planung und der Bau ganz entscheidend vereinfacht:​ Für eine Klasse von Anschlussdetails muss nur einmal im Vorfeld nachgewiesen worden sein, dass sie das Kriterium //​**[WbKrit]**//​ erfüllen. Dass kann z.B. durch eine Berechnung aller relevanten Details für Gebäudehüllen erfolgen. Viele Systemhersteller sind diesem Ansatz bereits gefolgt und haben für alle von ihnen bereitgestellten Details die Einhaltung des Kriteriums überprüfen lassen. Verwendet der Planer solche Details, so kann er bei der Passivhaus-Projektierung ​ die Wärmebrückentherme einfach weglassen - und spart viel Arbeit bei der Berechnung. Mit dem vereinfachten Kriterium werden die Planung und der Bau ganz entscheidend vereinfacht:​ Für eine Klasse von Anschlussdetails muss nur einmal im Vorfeld nachgewiesen worden sein, dass sie das Kriterium //​**[WbKrit]**//​ erfüllen. Dass kann z.B. durch eine Berechnung aller relevanten Details für Gebäudehüllen erfolgen. Viele Systemhersteller sind diesem Ansatz bereits gefolgt und haben für alle von ihnen bereitgestellten Details die Einhaltung des Kriteriums überprüfen lassen. Verwendet der Planer solche Details, so kann er bei der Passivhaus-Projektierung ​ die Wärmebrückentherme einfach weglassen - und spart viel Arbeit bei der Berechnung.
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 ===== Wie plant man wärmebrückenfrei?​ ===== ===== Wie plant man wärmebrückenfrei?​ =====
  
-[{{ :​picopen:​waermebrueckenfrei_marker.png?​300|Schnittzeichnung:​ Dämmschichten so planen, dass die gesamte Außenhülle ohne Absetzen vollständig mit einem Stift der Mindest-Dämmdicke (beim Passivhaus etwa 20 cm) innerhalbder Dämmschichten ​umfahren werden kann.}}]+[{{ :​picopen:​waermebrueckenfrei_marker.png?​300|Schnittzeichnung:​ Dämmschichten so planen, dass die gesamte Außenhülle ohne Absetzen vollständig mit einem Stift  umfahren werden kann.}}]
  
 Eine anschauliche Hilfe ist durch folgenden Grundsatz gegeben: Dämmschichten so planen, dass die gesamte Außenhülle ohne Absetzen vollständig mit einem Stift der Mindest-Dämmdicke (beim Passivhaus etwa 20 cm) innerhalb der Dämmschichten umfahren werden kann. Die folgende Abbildung illustriert das Prinzip an einer Schnittzeichnung. Die entscheidenden Punkte werden so schnell erkennbar: Z.B. die Mauerwerksfußpunkte auf der Kellerdecke.\\ Eine anschauliche Hilfe ist durch folgenden Grundsatz gegeben: Dämmschichten so planen, dass die gesamte Außenhülle ohne Absetzen vollständig mit einem Stift der Mindest-Dämmdicke (beim Passivhaus etwa 20 cm) innerhalb der Dämmschichten umfahren werden kann. Die folgende Abbildung illustriert das Prinzip an einer Schnittzeichnung. Die entscheidenden Punkte werden so schnell erkennbar: Z.B. die Mauerwerksfußpunkte auf der Kellerdecke.\\
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 Die Intention beim Ansatz "​Wärmebrückenfreies Konstruieren"​ ist, dass sich dabei eine substantielle Verbesserung der Details ergibt. Wir ziehen eine vielleicht geringfügig teurere substantielle Verbesserung der Details einer ebenfalls kostenrelevanten detaillierten Nachrechnung weniger guter Anschlüsse vor. Die Intention beim Ansatz "​Wärmebrückenfreies Konstruieren"​ ist, dass sich dabei eine substantielle Verbesserung der Details ergibt. Wir ziehen eine vielleicht geringfügig teurere substantielle Verbesserung der Details einer ebenfalls kostenrelevanten detaillierten Nachrechnung weniger guter Anschlüsse vor.
  
-Die Erfahrungen mit zahlreichen Bausystemen,​ für die das Prinzip des "​Wärmebrückenfreien Konstruieren"​ bereits durchentwickelt wurde, sind positiv. Es gibt bereits vollständige ​Detailkatologe ​für Wärmebrückenfreie Konstruktionen für den+Die Erfahrungen mit zahlreichen Bausystemen,​ für die das Prinzip des "​Wärmebrückenfreien Konstruieren"​ bereits durchentwickelt wurde, sind positiv. Es gibt bereits vollständige ​Detailkataloge ​für Wärmebrückenfreie Konstruktionen für den
  
     * Massivbau mit Vollmauersteinen,​     * Massivbau mit Vollmauersteinen,​
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     * Massivbau mit Steinen geringer Wärmeleitfähigkeit (z.B. Porenbeton),​     * Massivbau mit Steinen geringer Wärmeleitfähigkeit (z.B. Porenbeton),​
 +
     * Holzbau (sowohl mit Vollholzträgern als auch mit Leichtbauträgern),​     * Holzbau (sowohl mit Vollholzträgern als auch mit Leichtbauträgern),​
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     * Bau mit Schalungselementetechnik,​     * Bau mit Schalungselementetechnik,​
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     * Bau mit vorgefertigten Leichtbetonelementen.     * Bau mit vorgefertigten Leichtbetonelementen.
  
-Für den Massivbau, den Holzbau und die Schalungselemente finden sich Details im Protokollband [[Grundlagen:​Bauphysikalische Grundlagen:​Wärmeübertragung:​Wärmebrückenvermeidung#​Literatur|[AkkP 16] ]]. Holzbaudetails finden sich auch in der Holzbaubroschüre [[Grundlagen:​Bauphysikalische Grundlagen:​Wärmeübertragung:​Wärmebrückenvermeidung#​Literatur|[Kaufmann 2002] ]].+Für den Massivbau, den Holzbau und die Schalungselemente finden sich Details im Protokollband [[Grundlagen:​Bauphysikalische Grundlagen:​Wärmeübertragung:​Wärmebrückenvermeidung#​Literatur|[AkkP 16]]]. Holzbaudetails finden sich auch in der Holzbaubroschüre [[Grundlagen:​Bauphysikalische Grundlagen:​Wärmeübertragung:​Wärmebrückenvermeidung#​Literatur|[Kaufmann 2002]]].
  
 Das Passivhaus Institut berät Hersteller bei der Entwicklung wärmebrückenfreier Konstruktionen.\\ Das Passivhaus Institut berät Hersteller bei der Entwicklung wärmebrückenfreier Konstruktionen.\\
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 Wird ein Neubau nicht nach dem Prinzip des wärmebrückenfreien Konstruierens geplant, so können durch verbleibende Wärmebrücken beträchtliche zusätzliche Wärmeverluste entstehen. Am Beispiel verschiedener Bauprojekte ergaben sich Erhöhungen beim Jahresheiz- wärmebedarf um bis zu 14 kWh/(m²a). Eine sorgfältige Planung bzgl. der Wärmebrücken kann daher entscheidend dafür sein, ob bei einem Bauprojekt der Passivhausstandard überhaupt erreicht wird.\\ Wird ein Neubau nicht nach dem Prinzip des wärmebrückenfreien Konstruierens geplant, so können durch verbleibende Wärmebrücken beträchtliche zusätzliche Wärmeverluste entstehen. Am Beispiel verschiedener Bauprojekte ergaben sich Erhöhungen beim Jahresheiz- wärmebedarf um bis zu 14 kWh/(m²a). Eine sorgfältige Planung bzgl. der Wärmebrücken kann daher entscheidend dafür sein, ob bei einem Bauprojekt der Passivhausstandard überhaupt erreicht wird.\\
  
-[{{:​picopen:​thermo_aussenwand_passivhaus_mit_logo.png?​400|Die Wärmebildaufnahme am Fußpunkt einer Passivhaus-Außenwand von der Innenseite beweist es: Es gibt keine kalten Flecken mehr. Die Trennung durch den Porenbetonstein ist erfolgreich.\\(Aufnahme:​ PHI im Passivhaus Darmstadt Kranichstein).}}]+<WRAP centeralign 90% > 
 + [{{:​picopen:​thermo_aussenwand_passivhaus_mit_logo.png?​400|Die Wärmebildaufnahme am Fußpunkt einer Passivhaus-Außenwand von der Innenseite beweist es: Es gibt keine kalten Flecken mehr. Die Trennung durch den Porenbetonstein ist erfolgreich.\\(Aufnahme:​ PHI im Passivhaus Darmstadt Kranichstein).}}] 
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 + ​[{{:​picopen:​ohne_trennung_kalte_fussleiste.png?​400|Und so sieht es aus, wenn die thermische Trennung fehlt:\\ Ein kalter Streifen (blau) entlang der Fußleiste wird sichtbar\\ Hieraus resultieren häufig Feuchteschäden. Durch wärme-\\ brückenfreies Konstruieren lässt sich das vermeiden - beim\\ Neubau mit praktisch "​Null"​ Mehrkosten. (Foto: Klaus\\ Michael, Leiter des Niedrigenergie Institutes Detmold, regel-\\ mäßiger Arbeitsgruppenleiter auf der Passivhaustagung). }}] 
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-[{{:​picopen:​ohne_trennung_kalte_fussleiste.png?​400|Und so sieht es aus, wenn die thermische Trennung fehlt:\\ Ein kalter Streifen (blau) entlang der Fußleiste wird sichtbar\\ Hieraus resultieren häufig Feuchteschäden. Durch wärme-\\ brückenfreies Konstruieren lässt sich das vermeiden - beim\\ Neubau mit praktisch "​Null"​ Mehrkosten. (Foto: Klaus\\ Michael, Leiter des Niedrigenergie Institutes Detmold, regel-\\ mäßiger Arbeitsgruppenleiter auf der Passivhaustagung). }}] 
  
  
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 ===== Siehe auch ===== ===== Siehe auch =====
 [[grundlagen:​bauphysikalische_grundlagen:​waermeuebertragung| Übersicht]] der Passipedia-Artikel zum Thema "​Wärmeübertragung"​ [[grundlagen:​bauphysikalische_grundlagen:​waermeuebertragung| Übersicht]] der Passipedia-Artikel zum Thema "​Wärmeübertragung"​
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 +  * [[grundlagen:​bauphysikalische_grundlagen:​waermebruecken:​wbberechnung]]
 +  * [[grundlagen:​bauphysikalische_grundlagen:​waermebruecken:​wbberechnung:​beispiele:​start]]
 +  * [[https://​passipedia.org/​basics/​building_physics_-_basics/​thermal_bridges/​thermal_bridges_catalogue|Wärmebrückenkatalog (Englisch)]]
grundlagen/bauphysikalische_grundlagen/waermeuebertragung/waermebrueckenvermeidung.1426091922.txt.gz · Zuletzt geändert: 2015/03/11 17:38 von mschueren