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Anhang A - Punktförmige Durchdringungen wärmegedämmter Außenwände

Passivhaus Institut, Darmstadt

Um abschätzen zu können wie hoch der zusätzliche Wärmeverlust durch Befestigungselemente ist, die die wärmegedämmte Außenhülle durchdringen, sind im folgenden Abschnitt $\chi $-Werte für Stahl- und Edelstahlanker angegeben. Dabei werden zwei Dämmstärken und zwei Verankerungsuntergründe unterschieden. In Abbildung A1 sind die Ergebnisse zusammengefasst. Man erkennt hier die deutliche Verringerung des $\chi $-Wertes bei Verwendung von Edelstahl statt Baustahl.

Abbildung A1:$\chi $ –Werte für Baustahl und Edelstahldurchdringungen für Mauerwerkswände und Stahlbetonwände bei 25 und 30 cm Dämmstärke

Bei dem besser wärmeleitenden Baustahl wirkt sich die Wärmeleitfähigkeit des Verankerungsgrundes stärker aus als die Dämmstärke der Außenwand. Dies gilt vor allem für die größeren Stabdurchmesser. Beim Edelstahl dagegen hat die Wärmeleitfähigkeit des Verankerungsgrundes im Vergleich zur Dämmstärke einen geringeren Einfluss. Bei Verwendung von dünnen Ankerquerschnitten (bis ca. 10 mm) kann der Einfluss der Dämmstärke und des Verankerungsgrunds sowohl bei Stahl als auch bei Edelstahlelementen vernachlässigt werden. Ein Beispiel verdeutlicht dies: Eine Fassade wird mit vier Stahlankern je m² mit einem Durch-messer von 6 mm befestigt. Tabelle A1 zeigt die zugehörigen $\chi $-Werte und die Auswirkung auf den U-Wert der Wand:

Außenwand	Dämmstärke	U-Wert der unge-störten Wand	$\chi $-Wert je Anker	U + ΔU	Erhöhung des U-Wertes
Mauerwerk	30 cm	0,127 W/(m²K)	0,0035 W/K	0,141 W/(m²K)	11,1 %
Mauerwerk	25 cm	0,151 W/(m²K)	0,0040 W/K	0,167 W/(m²K)	10,6 %
Stahlbeton	30 cm	0,129 W/(m²K)	0,0037 W/K	0,143 W/(m²K)	11,5 %
Stahlbeton	25 cm	0,153 W/(m²K)	0,0042 W/K	0,170 W/(m²K)	11,0 %

Tabelle A1: Verschlechterung des U-Wertes der ungestörten Außenwand durch eine Vorhangfassade mit vier Stahl-Ankern je m² und einem Durchmesser von 6 mm

In den folgenden Grafiken sind die Ergebnisse im Einzelnen dargestellt. Die Rand-bedingungen der Berechnungen sind der Tabelle A2 zu entnehmen:

Bauteil	Wärmeleitfähigkeit [W/(mK)]
Putz	0,7
Wärmedämmung	0,04
KS Mauerwerk	1,0
Stahlbeton	2,3
Baustahl	50
Edelstahl	17

Tabelle A2: Materialkennwerte

Abbildung A2: $\chi $ –Werte für Baustahl und Edelstahldurchdringungen bei Außenwänden aus KS Mauerwerk mit 30 cm Wärmedämmung

Abbildung 3: $\chi $ –Werte Werte für Baustahl und Edelstahldurchdringungen bei Außenwänden aus Stahlbeton mit 30 cm Wärmedämmung

Abbildung 4: $\chi $ –Werte für Baustahl und Edelstahldurchdringungen bei Außenwänden aus KS Mauerwerk mit 25 cm Wärmedämmung

Abbildung 5: $\chi $ –Werte für Baustahl und Edelstahldurchdringungen bei Außenwänden aus Stahlbeton mit 25 cm Wärmedämmung

Neben Stahlankern und –stiften werden häufig auch Winkel zur Befestigung von Fassaden oder Balkonen verwendet. In einer weiteren Berechnungen wird untersucht in wieweit sich die $\chi $-Werte der runden Querschnitte auf Winkelquer-schnitte übertragen lassen (Abbildung A6).

Abbildung A6: Anordnung eines Stahlwinkels auf Außenwand

Dabei wurde angenommen, dass der die Dämmung durchdringende Querschnitt bei Rundstahl und Stahlwinkel gleich bleibt (Abbildung A7).

Abbildung A7: Querschnittsfläche des Rundstahls und des Stahlwinkels

Es konnte festgestellt werden dass bei gedrungenen Querschnitten die Übereinstimmung relativ gut ist. Je länger und dünner der Querschnitt wird, desto höher die Abweichung zum $\chi $-Wert des Rundquerschnitts. Als groben Schätzwert kann man für ungünstige Winkelquerschnitte den $\chi $-Wert des äquivalenten Rundquerschnitts um 50 % erhöhen.