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V 01/2009 KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz 5.4 Hygienische Mindestanforderung an die Oberflächentemperatur bei Wärmebrücken Bei Anschlussdetails zwischen Bauteilen muss der Oberflächentemperaturfaktor f Rsi im Bereich der Wärmebrücke beim zweidimensionalen rechnerischen Nachweis mindestens 0,70 betragen. Bei den in DIN 4108-2 angegebenen Standard- Randbedingungen (innen 20 °C und 50 % relative Luftfeuchte (r.F.); außen -5° C, Wärmeübergangswiderstand innen 0,25 m²·K/W und außen 0,04 m²·K/W) entspricht dies einer kritischen Oberflächentemperatur von 12,6 °C. Diese Temperatur wird für die ungünstigste Stelle berechnet und darf dort nicht unterschritten werden. Unter stationären Verhältnissen hat die Raumluft überall den gleichen absoluten Feuchtegehalt und die Luft unmittelbar an der Wandoberfläche nimmt die Temperatur der Wandoberfläche an. Wenn aber Raumluft von 20 °C und 50 % r.F. an der kältesten Stelle der Innenoberfläche auf 12,6 °C abgekühlt wird, stellt sich dort eine relative Luftfeuchte von 80 % ein (Bild 7). Dieser Wert gilt gerade noch als unkritisch hinsichtlich Schimmelpilzwachstum. Der dimensionslose Temperaturfaktor f Rsi stellt die einzuhaltende Anforderungsgröße der DIN 4108-2 für den Mindestwärmeschutz im Bereich von linienförmigen Wärmebrücken dar. Er gilt nur für den rechnerischen Wärmebrückennachweis unter den vorgenannten, stationären Annahmen. Auch wenn dies im Normentext nicht eindeutig formuliert ist, bezieht sich die f Rsi -Anforderung auf linienförmige, nicht aber auf punktförmige (dreidimensionale) Wärmebrücken. f Rsi wird aus den angesetzten Lufttemperaturen innen und außen und der berechneten Oberflächentemperatur an der betrachteten Stelle berechnet mit der Formel: f Rsi = (u si – u e ) (u i – u e ) $ 0,70 Bei einem Oberflächentemperaturfaktor von 0,70 entfallen 70 % des Temperaturabfalls zwischen Innen- und Außenluft auf den Temperaturunterschied zwischen Innenoberfläche und Außenluft. Dabei wird sicherheitshalber mit einem erhöhten Wärmeübergangswiderstand von 0,25 m²·K/W statt des üblichen Werts von 0,13 m²·K/W an der Innenoberfläche gerechnet, um den in der Nähe der Raumkante oder hinter leichten Gardinen behinderten Wärmeübergang auf die Wandoberfläche abzubilden (Tafel 9). Tafel 9: Zweidimensionale Berechnung der Temperaturverteilung in der Raumecke bei KS-Funktionswand (Neubau) und monolithischer Bauweise (Altbau im unsanierten Zustand); Berechnung von f Rsi Temperaturverteilung in der Raumecke bei KS-Funktionswand (Neubau) Außenputz = 0,7 W/(m·K) 0,5 14 15 30 Aufbau von innen nach außen: 0,5 cm Kalkzementputz (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,70 W/(m·K)) 15 cm <strong>Kalksandstein</strong>mauerwerk der RDK 1,8 (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,99 W/(m·K)) 14 cm KS-Thermohaut (Polystyrol EPS 035) (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,035 W/(m·K)) 1 cm Kunstharzputz (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,70 W/(m·K)) Temperaturverteilung in der Raumecke bei monolithischer Bauweise (Altbau im unsanierten Zustand) e = -5 C Wärmedämmung = 0,035 W/(m·K) = 20 C i si = R i = 20 C 18,6 C si = 0,25 m 2 · K/W Außenputz si = R si = 0,25 = 1,0 16 C m 2 · K/W Innenputz e = -5 C Innenputz = 0,70 = 0,51 W/(m·K) Mauerwerk W/(m·K) f Rsi = 0,90 si = 17,4 C W/(m·K) f Rsi = 0,62 si = 10,6 C - alt - Mauerwerk aus <strong>Kalksandstein</strong>en = 0,4 W/(m·K) 0,5 RDK 1,8 = 0,99 W/(m·K) 2 30 33,5 1,5 Raumseite q min = 17,4 °C f Rsi = 0,90 Aufbau von innen nach außen: 1,5 cm Gipsputz (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,51 W/(m·K)) 30 cm „altes“ Mauerwerk (angenommener Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 0,4 W/(m·K)) 2 cm Kalk-Zementputz (Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit 1,0 W/(m·K)) Randbedingungen nach DIN 4108-2 (q i = 20 °C, q e = -5 °C; R si = 0,25 m²·K/W). An Fenstern und Pfosten-Riegel-Konstruktionen ist Tauwasser in geringen Mengen und kurzzeitig zulässig. Dies gilt, falls die Oberfläche die Feuchtigkeit nicht absorbiert und verhindert werden kann, dass angrenzende Bereiche durchfeuchtet werden. D.h., die Mindestforderung f Rsi $ 0,70 gilt nicht innerhalb der Fenster, wohl aber an der Einbaufuge des Fensters und in der Fensterleibung. Der für die Fläche von Fenstern, Fenstertüren und Türen nach DIN EN ISO 13788 zu verwendende raumseitige Wärmeübergangswiderstand von 0,13 m²∙K/W geht von ungehinderter Luftzirkulation aus. Raumseite q min = 10,6 °C f Rsi = 0,62 Temperatur [ºC] 20 18,75 17,5 16,25 15 13,75 12,5 11,25 10 8,75 7,5 6,25 5.5 Vermeidung von Schimmelpilzwachstum im Bereich von Wärmebrücken Bei Einhalten der Empfehlungen der DIN 4108 Beiblatt 2 für die linienförmigen Wärmebrücken kann man davon ausgehen, dass diese thermisch optimierten Wärmebrücken bei sachgemäßer Nutzung des Gebäudes schimmelfrei bleiben. Ein gesonderter Nachweis muss nicht erfolgen. Gleiches gilt für Kanten zwischen Außenbauteilen mit gleichartigem Aufbau, die den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108- 2 einhalten. Bei allen davon abweichenden Anschlussdetails zwischen Bauteilen muss der Oberflächentemperaturfaktor 5 3,75 2,5 1,25 0 -1,25 -2,5 -3,75 -5 213
KALKSANDSTEIN – Wärmeschutz V 01/2009 f Rsi im Bereich der Wärmebrücke im zweidimensionalen rechnerischen Nachweis mindestens 0,70 betragen. Zusätzlich zu den konstruktiven Maßnahmen ist zur Vermeidung von Schimmelpilzwachstum für eine gleichmäßige Beheizung zu sorgen und eine ausreichenden Belüftung der Räume sowie eine ausreichende Belüftung der Innenoberfläche der Außenbauteile sicherzustellen. Grundsätzlich gilt: Das Schimmelrisiko an Wärmebrücken ist umso geringer, je besser die flächigen Bauteile wärmegedämmt sind. Dies gilt auch für die Sanierung bestehender Gebäude. Bei Innendämmungen ist eine gründliche Vorab-Analyse der Feuchtesituation Pflicht. Durch schwere Vorhänge, Möblierung, Einbauschränke etc. wird der Wärmeübergang über Luftzirkulation und/oder Strahlungsaustausch zwischen der raumseitigen Außenwandoberfläche und (wärmeren) Innenbauteilen reduziert. Es kommt zu einem größeren Wärmeübergangswiderstand R si und einer niedrigeren Innenoberflächentemperatur. Die Gefahr der Tauwasserbildung steigt. Dies ist bei der Planung zu beachten. Der Einfluss von Schränken kann in einem äquivalenten Wärmeübergangswiderstand R si,äq berücksichtigt werden. R si,äq kann für thermische Berechnungen anstelle des üblichen Wärmeübergangswiderstands R si nach DIN 4108-2 verwendet werden und beinhaltet bereits den Wärmedurchlasswiderstand des Schranks. Für die Berechnung der raumseitigen Oberflächentemperatur können folgende äquivalente Wärmeübergangswiderstände verwendet werden [7]: Bereiche hinter Einbauschränken: R si,äq = 1 m²·K/W Bereiche hinter freistehenden Schränken: R si,äq = 0,5 m²·K/W Beispiel: Für eine Wand mit Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 reduziert sich die innere Oberflächentemperatur, bei Ansatz der Klimabedingungen nach DIN 4108-2 Abschnitt 6, durch einen Einbauschrank von 15,8 °C (R si = 0,25 m²·K/W) auf 8,8 °C (R si,äq = 1 m²∙K/W) [7]. Sollen Oberflächen- und Lufttemperaturen im konkreten Gebäude gemessen werden, um den Wärmeschutz an einer Wärmebrücke zu beurteilen, sind Langzeitmessungen erforderlich. Die Temperaturen werden maßgeblich durch die thermische Geschichte des Gebäudes, Wetter und Beheizung der vergangenen Tage, zufällige Luftströmungen etc. bestimmt. Kurzzeitmessungen und Infrarotthermografie werden für die Beurteilung von Wärmebrücken als nicht geeignet angesehen. Langzeitmessung der Oberflächentemperatur bedeutet hier die kontinuierliche Messung und Mittelung über in der Regel mindestens zwei Wochen bei einer Außentemperatur von 5 °C (im Mittel über die Messperiode). Dabei sind gleichzeitig jeweils die innere und äußere Oberflächentemperatur in einem nicht besonnten Bereich, die Lufttemperatur und möglichst die Luftfeuchte zu erfassen und auszuwerten. Bei besonnten Bereichen sind nur die Nachtzeiträume oder bewölkte Tage zur Auswertung heranzuziehen. Messergebnisse über kürzere Zeit, gar nur über einige Minuten oder Sekunden als Momentanwerte können signifikant von den Langzeitmitteln abweichen, ohne dass dies in den Messergebnissen erkennbar wäre. Sie haben deshalb keine beweiskräftige Aussagekraft hinsichtlich der Einhaltung des Temperaturkriteriums. Langzeitmessungen der Raumluftfeuchte sollten über einen noch längeren Zeitraum erfolgen. Untersuchungen mittels Infrarotthermografie können Hinweise auf mögliche Wärmebrücken liefern und eignen sich zur Ortung von Fehlstellen in der Wärmedämmung. 5.6 Rollladenkästen Einbau- und Aufsatz-Rollladenkästen weisen einen örtlich etwas erhöhten Wärmeverlust gegenüber einer Bauweise ohne Rollladenkasten auf. Ähnliches gilt für Vorsatzkästen, wenn dafür ein breiteres oberes Fensterprofil oder eine Rahmenaufdopplung eingesetzt wird, sowie für Mini-Aufsatzkästen. Dafür bieten Rollläden Vorteile wie Sichtschutz, Einbruchschutz, temporären Wärmeschutz nachts im Winter und Verschattung im Sommer, die ansonsten anderweitig erbracht werden müssen. Eine Alternative sind Klapp- oder Schiebeläden, da sie die Wärmedämmung nicht beeinträchtigen. Werden Rollladenkästen eingesetzt, werden sie beim wärmeschutztechnischen Nachweis in der Regel übermessen und ihre Fläche, je nach Kastenart, der Wand (Einbaukasten, Aufsatzkasten) oder dem Fenster (Mini-Aufsatzkasten, Vorsatzkasten) zugeschlagen. Diese Vorgehensweise stimmt mit der Behandlung in DIN 4108 Beiblatt 2 überein. Eine Rahmenverbreiterung bei Vorsatzkästen sowie der Einfluss von Mini-Aufsatzkästen ist im U-Wert des Fensters zu berücksichtigen, der dann entsprechend anzupassen ist. Rollladenkästen − außer Vorsatzkästen − müssen nach der „Rollladenkastenrichtlinie“ der Bauregelliste (BRL) 2008/1 einen Wärmedurchlasswiderstand R $ 1,0 m²·K/W aufweisen, was einem U-Wert des Kastens von U 0,85 W/(m²·K) entspricht. Zusammen mit dem Blendrahmen bzw. dem Sturzanschluss muss an jeder Stelle der Oberflächentemperaturfaktor f Rsi $ 0,70 eingehalten sein. Außerdem ist die Verwendung von mindestens normal entflammbaren Baustoffen (B2) vorgeschrieben. Rollladenkästen müssen auf dem Kasten, den Lieferpapieren oder in den technischen Unterlagen ein Ü-Zeichen tragen, mit dem der Hersteller − nach einer Überprüfung durch eine vom DIBt zugelassene Stelle − die Übereinstimmung mit der Rollladenkastenrichtlinie bestätigt. Aus DIN 4108-2 ergibt sich, dass zusätzlich an der schwächsten Stelle (normalerweise der Kastendeckel bzw. der Bereich über dem Blendrahmen) ein Wärmedurchlasswiderstand von R $ 0,55 m²·K/W gegeben sein muss. Wenn im Rahmen eines EnEV-Nachweises mit dem verminderten pauschalen Wärmebrückenzuschlag ∆U WB = 0,05 W/(m²·K) gerechnet werden soll, dann muss zusätzlich − neben allen anderen relevanten Wärmebrücken am Gebäude – der Rollladenkasten inklusive seiner Einbausituation der DIN 4108 Beiblatt 2 entsprechen. Dafür darf der längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizient ( -Wert), der für den jeweiligen Kasten in der Referenz-Einbausituation ermittelt wird, den im Beiblatt angegebenen Referenzwert nicht überschreiten. Wärmetechnisch gute Rollladenkästen haben eine den Rollraum gleichmäßig umlaufende Dämmung, die nicht zu dünn sein darf. Wärmetechnisch verbesserte Kästen beinhalten häufig abgeschrägte Rollraumecken und einen Dämmkeil auf dem Deckel. Günstig sind auch Kunststoffstatt Aluminiumschienen. Rollladenkästen für die Panzermontage von außen haben keinen Revisionsdeckel. Sie sind wärmetechnisch und hinsichtlich der Luftdichtheit günstiger zu bewerten als Kästen mit innen liegendem Revisionsdeckel. Kästen aus massiven Materialien sowie Kästen mit Verstärkungen aus Stahlblech weisen ein erhöhtes Schalldämmmaß auf. Die Einbausituation von Rollladenkästen im Wärmedämm-Verbundsystem (WDVS) ist als wärmetechnisch günstig zu bewerten. Meistens ist aufgrund der Dämmdicke des WDVS eine außenseitige Überdämmung des Kastens gewährleistet. Die Wärmebrückenwirkung der einbindenden Decke wird 214
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