planung:sanierung_mit_passivhaus_komponenten:fallstudie_-_schrittweise_durchgefuehrte_modernisierung_bei_wirtschaftlicher_optimierung_der_energiesparmassnahmen:spezielle_loesungen_fuer_bauteilanschluesse
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planung:sanierung_mit_passivhaus_komponenten:fallstudie_-_schrittweise_durchgefuehrte_modernisierung_bei_wirtschaftlicher_optimierung_der_energiesparmassnahmen:spezielle_loesungen_fuer_bauteilanschluesse [2012/02/21 22:32] – anne.huse | planung:sanierung_mit_passivhaus_komponenten:fallstudie_-_schrittweise_durchgefuehrte_modernisierung_bei_wirtschaftlicher_optimierung_der_energiesparmassnahmen:spezielle_loesungen_fuer_bauteilanschluesse [2012/02/25 16:19] – anne.huse | ||
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+ | ====== Spezielle Lösungen für Bauteilanschlüsse ====== | ||
+ | ===== Dachüberstand ===== | ||
+ | Ein häufig auftretendes Hindernis bei der Wärmedämmung der Fassade sind zu geringe Dachüberstände, | ||
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+ | |Abbildung 8: Links: Anpassung des Dachüberstands am Ortgang für die Wärmedämmung der Giebelwand mit Hilfe von U-Profilen zur Dachlattenverlängerung (Grafik: Fleck GmbH); Rechts: Verlängerung des Dachüberstands an der Traufe mit einem „Aufschiebling auf dem vorhandenen Sparren (Nürnberg, Jean-Paul-Platz, | ||
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+ | ==== Ortgang ==== | ||
+ | Beim Beispielgebäude ist der Dachüberstand mit ca. 15 cm nicht ausreichend für die wirtschaftlich optimale Dämmstärke von 22 cm. Abhilfe schaffen hier sogenannte Dachlattenverlängerungen. Diese U-Profile aus Stahl werden, nachdem die vorhandenen Dachsteine auf mind. 20 - 30 cm Breite entlang des Ortgangs entfernt wurden, auf einem Teil ihrer Länge auf den vorhandenen Dachlatten befestigt. Der Rest des Profils bildet den verlängerten Dachüberstand. So kann mit geringem Aufwand ein Dachüberstand bis 450 mm für die Fassadendämmung geschaffen werden. Die Tragfähigkeit eines Profils im eingebauten Zustand beträgt nach Herstellerangaben bis zu 185 kg (siehe Abbildung 8 links). | ||
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+ | ==== Traufe ==== | ||
+ | Der Dachüberstand an der Traufe ist beim Beispielgebäude ausreichend für die vorgesehene Dämmstärke in der Fassade. Ein nicht ausreichender Dachüberstand könnte durch die Montage eines sogenannten Aufschieblings auf dem Sparren verlängert werden (siehe Abbildung 8 rechts). Hierdurch wird gleichzeitig die mögliche Dämmstärke am Übergang zwischen Dach und Außenwand erhöht. Es entsteht allerdings ein „Knick“ in der fertigen Dachhaut am Übergang vom Sparren zum Aufschiebling. | ||
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+ | ===== „Dämmschürze“ statt Kellerdeckendämmung? | ||
+ | Die Anbringung einer Wärmedämmung an der Kellerdecke stößt beim Beispielgebäude auf die in Abschnitt 10.2 genannten Schwierigkeiten. Als mögliche Alternative wurde daher die Ausführung einer sogenannten Dämmschürze untersucht, bei der die Außenwanddämmung ins Erdreich bis zu den Fundamenten verlängert wird. Diese Maßnahme verringert zum einen die Wärmeverluste durch die Kelleraußenwand und führt daher im Winter zu einer geringeren Temperatur zwischen EG und KG, so dass sich die Wärmeverluste über die Kellerdecke in den unbeheizten Keller verringern. Außerdem führt sie zu einer Erhöhung der Erdreichtemperatur unter der Kellerbodenplatte was ebenfalls die Kellertemperatur erhöht. | ||
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+ | Aufgrund der relativ hohen Kosten für die erforderlichen Erdarbeiten zur Montage der Dämmschürze ist diese Maßnahme vor allem dann interessant, | ||
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+ | |Abbildung 9: Links: Schnitt durch den Sockelbereich des Beispielgebäudes mit Dämmschürze als Verlängerung der Fassadendämmung bis zum Fundament (hier in der aufwändigsten untersuchten Variante).; Rechts: Nutzung der nötigen Erdarbeiten zur Abdichtung der Kellerwand gegen anstehende Bodenfeuchte für eine gleichzeitige Wärmedämmung der Kellerwand im Erdreich. Der ohnehin erforderliche Arbeitsraum kann für eine horizontale Erweiterung der Dämmschürze genutzt werden.|| | ||
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+ | |Abbildung 10: | ||
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+ | Um herauszufinden, | ||
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+ | |**Tabelle 3: Ausführungsvarianten der Sockeldämmung ohne Kellerdeckendämmung und mit Kellerdeckendämmung (ganz rechts). Zur Veranschaulichung: | ||
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+ | Ein Vergleich der berechneten Varianten zeigt: die Transmissionswärmeverluste über die Kellerdecke ohne Kellerdeckendämmung sind, wenn die Außenwand nur bis UK-Kellerdecke bzw. OK-Erdreich wärmegedämmt wird, sehr hoch (Tabelle 3: 1. und 2. Variante von links). Sie entsprechen einem zusätzlichen Heizwärmebedarf von 29 bzw. 23 kWh/(m²a). Durch eine 100 mm starke Dämmschürze bis OK-Fundamente und eine horizontale Verlängerung im Arbeitsraum können die Wärmeverluste nahezu halbiert werden und entsprechen nur noch einem zusätzlichen Heizwärmebedarf von 15 kWh/(m²a). Eine Erhöhung der Dämmstärke im Erdreich auf 200 mm bringt zwar nur eine geringfügige Verbesserung um knapp 10 % verursacht aber auch neben höheren Materialkosten wohl keine weiteren Mehrkosten (4. Variante von links). Eine noch etwas geringere Verbesserung bringt die Verlängerung der Dämmschürze bis zur Unterkante der Fundamente. Dies verursacht aber einen sehr viel höheren Aufwand für Erdarbeiten. Dieser wird in der Regel in keinem angemessenen Verhältnis zur erzielbaren Energieeinsparung stehen. | ||
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+ | Vergleicht man die untersuchten Varianten mit einer Kellerdeckendämmung (unter Kellerdecke: | ||
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+ | Die Wirtschaftlichkeit der Dämmschürze wurde für das Beispielgebäude basierend auf den Ergebnissen aus [Kah/Feist 2008] untersucht. Mit der Variante 1 der Dämmschürze (Tabelle 3) lässt sich beim Beispielgebäude bis zu Mehrinvestitionen von ca. 250 € pro lfm Perimeter ein Gewinn erzielen (im Vergleich zu einer Fassadendämmung nur bis zur Kellerdecke). Auch im Vergleich zur Fassadendämmung bis OK-Erdreich ist die Dämmschürze noch bis zu zusätzlichen Investitionskosten von ca. 150 €/lfm wirtschaftlicher. Dies gilt allerdings nur, wenn keine Kellerdeckendämmung möglich ist. Wird eine Kellerdeckendämmung ausgeführt, | ||
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+ | ===== Zeitliche Abfolge von Fenstereinbau und Außenwanddämmung ===== | ||
+ | Wie in Abschnitt 10.4 beschrieben, | ||
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+ | |Abbildung 11: | ||
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+ | Das Fenster ist zeittypisch ungefähr in der Mitte der Mauerwerkswand hinter einem massiven Anschlag montiert. Im Erdgeschoss gibt es Rollläden. Der Rollladenkasten befindet sich in der Mauerwerksebene hinter einem dünnen Betonsturz. | ||
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+ | |Abbildung 12: Ein thermisch optimaler, wärmebrücken-reduzierter Fenstereinbau in der Dämmebene ist auch beim Altbau bei gleichzeitiger Ausführung von Fassadendämmung und Fenstererneuerung möglich (Tevesstr. FFM, Architekt: faktor10 GmbH)| | ||
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+ | Bei einem Fensteraustausch wäre die in thermischer Hinsicht empfehlenswerte Fensterposition so wie in Abbildung 12 gezeigt vor dem Mauerwerk in der Dämmebene mit einer Überdämmung des Fensterrahmens. Dies ist die übliche Einbausituation bei Passivhaus-Neubauten. Sie wurde aber auch schon bei vielen Altbausanierungen realisiert. Beim Beispielgebäude ergibt sich bei dieser Einbausituation gegenüber dem häufig praktizierten Einbau in der Mauerwerksebene (Außenkante Fenster bündig mit Außenkante Mauerwerk) ein Vorteil von 2,5 kWh/(m²a) Heizwärmebedarf. | ||
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+ | Wird das Fenster jedoch zum Zeitpunkt der Fassadendämmung nicht mit ausgetauscht, | ||
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+ | |Abbildung 13: Bleiben die vorhandenen Fenster bei der Ausführung des WDVS erhalten, ist beim Beispielgebäude nur eine sehr dünne Laibungsdämmung möglich.| | ||
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+ | Es wurde daher der Versuch gemacht, für das Beispielgebäude eine Vorgehensweise zu entwickeln, die einen thermisch optimierten aber unkomplizierten Fenstereinbau in der Dämmebene viele Jahre nach Fertigstellung des Wärmedämmverbundsystems erlaubt . Gleichzeitig sollte der Zwischenzustand bauphysikalisch (Tauwasser) unbedenklich sein: | ||
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+ | Die in Abbildung 14 gezeigten, gleichzeitig mit der Fassadendämmung auszuführenden Arbeiten können komplett vom Gerüst aus ausgeführt werden. Arbeiten in den Wohnungen sind nicht nötig, so dass übermäßige Belästigungen der Mieter vermieden werden. | ||
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+ | |Abbildung 14: | ||
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+ | Abbildung 14 (links) zeigt die Bauteile, die schon vor Montage des WDVS abgerissen werden müssen. Dazu gehören vor allem die massiven Fensteranschläge (1). Diese sollten bei einer Modernisierung ohnehin entfernt werden, um größere Fensteröffnungen zu erhalten und damit einer Verschlechterung der Belichtungssituation entgegenzuwirken. Die seitlichen Anschläge und die Rollladenverblendung am Sturz haben in der Regel keine statische Funktion. Dies muss aber im Einzelfall vom Statiker überprüft werden. Das Abtrennen der Anschläge ohne eine Beschädigung des vorhandenen Fensters erfordert eine gewisse Vorsicht, ist aber bis zu einer Anschlagsstärke von 6-8 cm in der Regel möglich. Die alte Fensterbank (2) muss ebenfalls ohnehin entfernt werden, da sie zu kurz für die Wand inkl. WDVS ist. Der alte Rollladen (3) wird entfernt, da für den Zwischenzustand schon der neue Rollladen montiert wird. Der alte Rollladenkasten (4) bleibt aber vorerst erhalten, da zu diesem Zeitpunkt noch keine Arbeiten in den Wohnungen stattfinden sollen. | ||
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+ | Abbildung 14 (rechts) zeigt den Zwischenzustand von der Fertigstellung des WDVS bis zum Fensteraustausch. Seitlich und oberhalb der Rohbauöffnung wird auf der alten Putzfassade ein Kantholzrahmen verschraubt (1). An diesem Blindrahmen kann später das neue Fenster mit Holzschrauben befestigt werden, ohne das vorgegebene Schraubenpositionen eingehalten werden müssten. Der Blindrahmen kann etwas schmaler als der spätere Fensterrahmen sein. Diese Art der Rahmenbefestigung wird auch im Passivhaus-Neubau gelegentlich angewandt (vgl. z.B. [Lugger/ | ||
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+ | An Stelle des späteren Fensterrahmens wird vorläufig ein Dummy-Rahmen aus Kanthölzern (3) montiert, der eine ähnliche Abmessung wie der spätere Fensterrahmen hat. Dieser dient als Anschlag für die Montage des WDVS und erlaubt die zwischenzeitliche Befestigung der Rollladenschienen. Der Bereich zwischen der vorhandenen und der späteren Fensterposition sowie der alte Rollladenkasten wird mit Mineralwolle (4) ausgestopft. Danach wird dieser Bereich mit einer Faserzementplatte o.ä. (5), die am „Dummy-Rahmen“ befestigt wird, abgedeckt. Die durch das WDVS sehr tiefe Fensterlaibung muss im Brüstungsbereich mit einer neuen Außenfensterbank abgedeckt werden. | ||
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+ | |Abbildung 15: Beim späteren Fensteraustausch stattfindende Arbeiten; Links: Abriss altes Fenster, Rollladenkasten, | ||
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+ | Abbildung 15 zeigt die Arbeitsschritte, | ||
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+ | Abbildung 15 (links) zeigt in rot welche Bauteile für den Fensteraustausch entfernt werden müssen. Dies beinhaltet die noch aus dem Bestand vorhandenen Bauteile (Fenster, Innenfensterbank, | ||
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+ | Danach kann das neue Fenster vom Innenraum aus in die Laibung gesetzt, und am Blindrahmen verschraubt werden (Abbildung 15, rechts). Dann wird die innere Fensterlaibung neu verputzt und eine neue Innenfensterbank mit angepasster Länge wird eingesetzt. Im Zuge dieser Maßnahmen wird das neue Fenster luftdicht mit dem Innenputz verbunden (z.B. mit Anputzleisten oder Dichtungsband). | ||
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+ | ==== Wirtschaftliche Betrachtung des Zeitpunkts des Fensteraustauschs ==== | ||
+ | Beim Beispielgebäude gibt es die beiden Möglichkeiten: | ||
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+ | * Variante 1: Sofortiger Fensteraustausch gleichzeitig mit der Erstellung des WDVS | ||
+ | * Variante 2: Fensteraustausch erst wenn diese das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben (also nach Erstellung des WDVS) | ||
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+ | Beide Varianten haben spezifische wirtschaftliche Vorteile: | ||
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+ | * Variante 1: | ||
+ | * Es sind keine zusätzlichen Maßnahmen an den Anschlüssen zur Sicherung eines Zwischenzustands nötig. | ||
+ | * Man profitiert früher von der Heizkosteneinsparung durch das thermisch bessere neue Fenster | ||
+ | * Variante 2: | ||
+ | * Die Investitionen für das neue Fenster müssen nicht vorzeitig vor Ablauf der Lebensdauer getätigt werden. | ||
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+ | Für die Bewertung der Wirtschaftlichkeit stellt sich also die Frage, ob die Mehrkosten durch den vorzeitigen Fensteraustausch höher sind, als die Summe aus den Kosten für die Sicherung des Zwischenzustands und den höheren Heizkosten bis zum späteren Fensteraustausch. | ||
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+ | Es wurde in beiden Fällen davon ausgegangen, | ||
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+ | Unter anderen Randbedingungen kann aber auch die oben beschriebene Erhaltung der vorhandenen Fenster wirtschaftlicher sein. Eine Parameteruntersuchung kam zu der folgenden, auf ähnliche Situationen übertragbaren Daumenregel: | ||
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+ | * Fenster mit Isolierverglasung oder schlechter (vor 1995): Vorzeitiger Austausch der Fenster gleichzeitig mit der Erstellung der Fassadendämmung ist wirtschaftlicher. | ||
+ | * Fenster mit Wärmeschutzverglasung (nach 1995): Erhaltung der Fenster bis zum Ende der Lebensdauer und Sicherung des Zwischenzustands ist wirtschaftlicher. | ||
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+ | Diese Daumenregel gilt für den Aspekt der Wirtschaftlichkeit. Beim realen Modernisierungsprojekt kann eine Vielzahl anderer praktischer Randbedingungen zu einer Entscheidung führen, die nicht in jedem Fall mit der wirtschaftlich vorteilhafteren Variante übereinstimmt. | ||
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+ | ===== Dämmung der obersten Geschossdecke ===== | ||
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+ | Soll der Dachraum nicht beheizt werden, so bietet sich eine Wärmedämmung auf der obersten Geschossdecke an. In diesem Fall ergeben sich, ähnlich wie bei der Kellerdeckendämmung, | ||
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+ | Es wurde untersucht, welchen Einfluss die Durchdringungen der Dämmung auf der obersten Geschossdecke auf den Heizwärmebedarf und die Wahrscheinlichkeit feuchtebedingter Bauschäden beim Beispielgebäude hat und welche Lösungen sinnvoll sind. | ||
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+ | ==== Giebelwände ==== | ||
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+ | Es wurde eine Wärmebrückenberechnung für verschiedene Varianten der Dämmung am Anschluss der Giebelwand an die oberste Geschossdecke durchgeführt. Es wurde dabei davon ausgegangen, | ||
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+ | |Maße der Begleitdämmung an der Giebelwand [cm]:|||| | ||
+ | |keine|10 x 50|10 x 100|10 x 150| | ||
+ | |Wärmebrückenverlustkoeffizient Ψ [W/ | ||
+ | |0, | ||
+ | |Minimale Innenoberflächentemperatur bei -10 °C Außentemperatur [°C]:| | ||
+ | |16, | ||
+ | |jährlicher Transmissionswärmeverlust der Wärmebrücke bezogen auf die Energiebezugsfläche [kWh/ | ||
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+ | |**Tabelle 4: Anschluss der Giebelwand an die oberste Geschossdecke mit unterschiedlich langer innenseitiger Begleitdämmung (Länge der Giebelwand: 2 x 10 m)**|||| | ||
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+ | Der Variantenvergleich in Tabelle 4 zeigt, dass das Detail ohne eine Begleitdämmung durchaus signifikante Wärmebrückenverluste aufweist, die den Heizwärmebedarf des Beispielgebäudes um 0,30 kWh/(m²a) erhöhen. Diese lassen sich auf einfache Weise durch eine 50 cm lange und 10 cm starke Begleitdämmung auf etwas mehr als die Hälfte reduzieren. Die Verlängerung der Begleitdämmung auf 1 m bringt nur noch eine geringe Verbesserung und bei einer weiteren Verlängerung von 1 m auf 1,5 m Länge ist dann gar kein Unterschied mehr vorhanden. Die Innenoberflächentemperaturen sind in allen Varianten ausreichend hoch, so dass keine Feuchteprobleme zu erwarten sind. Es zeigt sich wieder einmal, dass verbleibende Wärmebrücken durch eine Außendämmung hinsichtlich der Tauwassergefahr verbessert werden. | ||
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+ | Hinsichtlich des Feuchteschutzes ist also keine Begleitdämmung auf der Innenseite der Giebelwand erforderlich. Mit relativ geringem Aufwand kann aber durch eine 50 cm lange Dämmschürze eine, wenn auch nicht übermäßig große, Heizwärmeeinsparung erzielt werden. Die Wirtschaftlichkeit der Maßnahme ist allerdings grenzwertig. Nur wenn weniger als ca. 10 €/lfm Investitionskosten für die Begleitdämmung anfallen, kann mit der Maßnahme ein Gewinn erzielt werden. | ||
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+ | Eine längere Begleitdämmung als 50 cm oder gar eine Dämmung der gesamten Giebelwand von innen, ist nicht sinnvoll. Zu beachten ist allerdings, dass die beim Beispielgebäude vorhandenen Hohlblocksteine der Außenwand eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen (Annahme: λ = 0,570 W/(mK)). Bei Vollsteinen oder Stahlbeton ist ein höherer Wärmebrückenverlustkoeffizient zu erwarten. Dann kann evtl. auch eine längere Begleitdämmung sinnvoll sein. | ||
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+ | ==== Haustrennwand ==== | ||
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+ | Eine weitere Wärmebrücke ergibt sich an der Stelle, an der die Haustrennwand, | ||
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+ | | Maße der Begleitdämmung an der Haustrennwand [cm]: |||| | ||
+ | |keine|10 x 50|10 x 100|10 x 150| | ||
+ | | Wärmebrückenverlustkoeffizient Ψ [W/(mK)]: |||| | ||
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+ | | Minimale Innenoberflächentemperatur bei -10 °C Außentemperatur [°C]: |||| | ||
+ | |18, | ||
+ | | jährlicher Transmissionswärmeverlust der Wärmebrücke bezogen auf die Energiebezugsfläche [kWh/ | ||
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+ | |**Tabelle 5: | ||
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+ | Die Ergebnisse in Tabelle 5 zeigen ein ähnliches Bild wie beim Anschluss der Giebelwand an die oberste Geschossdecke. Der moderate zusätzliche Heizwärmebedarf, | ||
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+ | ===== Luftdichtheit ===== | ||
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+ | Genauso wie bei der Wärmedämmung gilt auch für die Luftdichtheit, | ||
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+ | Auf der Innenseite bildet in der Regel der Putz die luftdichte Ebene. Die Mauerwerkswand an sich ist nicht als luftdicht anzusehen. Der Putz muss rissfrei und vollflächig vom Rohfußboden bis zur Rohdecke reichen. Im Altbau sind diese Bedingungen im Bestand meist nicht vollständig erfüllt. Wird eine Wohnung im Zuge eines Mieterwechsels ohnehin renoviert, so bietet sich die Gelegenheit den Innenputz auszubessern. Bei einer Erneuerung des Fußbodenaufbaus, | ||
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+ | |Abbildung 16: Stellt der Innenputz die luftdichte Ebene dar, so sollte er nicht nur an den Außenwänden sondern nach Möglichkeit auch an den Innenwänden vollflächig und rissfrei bis zu den Rohdecken verlaufen.| | ||
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+ | Sind massive Stahlbetondecken vorhanden, so sind diese im Bereich der Kellerdecke und der obersten Geschossdecke als luftdichter Abschluss ohne weitere Maßnahmen ausreichend (dies gilt nicht für teilmassive Stahlstein-Elementdecken etc.). Im Bereich der Zwischendecken reicht es, wie oben beschrieben, | ||
+ | Anders stellt sich die Situation bei den in Altbauten bis in die sechziger Jahre auch bei ansonsten massiver Bauweise häufig ausgeführten Holzbalkendecken dar. Für eine durchgehende luftdichte Ebene auf der Innenseite der Außenwand müsste der Putz an jeden einzelnen Deckenbalken angedichtet werden. Dies verursacht einen hohen Aufwand, mit insbesondere bei rissigen Balken zweifelhaftem Erfolg. In einem solchen Fall kann die Ausführung der luftdichten Ebene auf der Außenseite des Bestandsmauerwerks die bessere Alternative sein. Der vorhandene Außenputz ist allerdings durch die jahrelange Bewitterung keine zuverlässige luftdichte Ebene. Es bietet sich aber die Möglichkeit, | ||
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+ | Wenn beim Beispielgebäude die luftdichte Ebene auf der Außenseite der Mauerwerkswand ausgeführt werden sollte, wäre ein unterbrechungsfreier Anschluss an die Kellerdecke und die oberste Geschossdecke nur schwierig bzw. gar nicht möglich (Abbildung 17). An der Traufe verhindert das Auflager des Dachstuhls eine durchgehende luftdichte Ebene. Im Sockelbereich müsste die Kelleraußenwand beidseitig vollflächig bis zur Kellerbodenplatte gespachtelt werden, um einen sicheren luftdichten Anschluss zu erreichen, da das Hohlblockmauerwerk der Kelleraußenwand keine luftdichte Verbindung ermöglicht. | ||
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+ | |Abbildung 17: Am Dachrand und im Sockelbereich ist bei außenliegender luftdichter Ebene (rot) der Anschluss an die jeweilige Stahlbeton-Geschossdecke schwierig.| | ||
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planung/sanierung_mit_passivhaus_komponenten/fallstudie_-_schrittweise_durchgefuehrte_modernisierung_bei_wirtschaftlicher_optimierung_der_energiesparmassnahmen/spezielle_loesungen_fuer_bauteilanschluesse.txt · Zuletzt geändert: 2019/02/14 10:15 von cblagojevic