Kfw40, 155mm MassivHolzAuenwand 200mm, Holzfasereinblasdämmung, 40mm Holzfaserdämmung

MassivHolzbau

Kfw40, 155mm MassivHolzAuenwand 200mm, Holzfasereinblasdämmung, 40mm Holzfaserdämmung

Zimmerermeister Gerd Ribbeck

Hohn 15, 53797 Lohmar

www.zimmerei-massivholzbau.de

Tel. 02206 / 8647977 Mobil: 0157 71900356

Kfw40_155mm_MassivHolzAußenwand_200mm_

Holzeinblasdämmung_40mm_Holzfaserdämmung

Außenwand, U=0,145 W/m²K

Kfw40, 155mm MassivHolzAußenwand, 200mm Holzeinblasdämmung, 40mm Holzfaserdämmung, hinterlüftete

Holzfassade

Wärmeschutz

U = 0,145 W/m²K

Neubau KfW 40*: U100

Phasenverschiebung: nicht relevant

Wärmekapazität innen: 114 kJ/m²K

sehr gut

mangelhaft

sehr gut

mangelhaft

mangelhaft

sehr gut

28

30

40

3

4 5

außen

200

2

155

1

innen

60 590

1 Fichte (155 mm)

2 STEICOzell (200 mm)

3 STEICOprotect H dry (40 mm)

4 Hinterlüftung (30 mm)

5 Douglasie (28 mm)

Dämmwirkung einzelner Schichten und Vergleich mit Richtwerten

Für die folgende Abbildung wurden die Wärmedurchgangswiderstände (d.h. die Dämmwirkung) der einzelnen Schichten in

Millimeter Dämmstoff umgerechnet. Die Skala bezieht sich auf einen Dämmstoff der Wärmeleitfähigkeit 0,040 W/mK.

Fichte STEICOzell, Furnierschichtholzgurt STEICOzell, Furnierschichtholzgurt

STEICOzell, Hartfasersteg STEICOprotect H dry Äquivalente

Dämmstoffdicke

(WLS 040)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380

DIN 4108

WärmeschutzVO 95

Raumluft: 20,0°C / 50%

Außenluft: -5,0°C / 80%

Oberflächentemp.: 19,5°C / -4,9°C

EnEV14 Neubau

U=0,25

EnEV Bestand

EnEV16 Neubau

Neubau KfW 55 U=0,2

KfW Einzelmaßn.

sd-Wert: 3,5 m

3-Liter-Haus U=0,15

Neubau KfW 40

Dicke:

Gewicht:

45,3 cm

Passivhaus U=0,1

104 kg/m²

Wärmekapazität: 151 kJ/m²K

KfW 40 (EnEV14) EnEV16 Neubau EnEV14 Neubau EnEV Bestand

mm

*Vergleich des U-Werts mit den Höchstwerten aus EnEV 2014 Anlage 3 Tabelle 1 (EnEV Bestand); 80% des U-Werts der Referenzausführung aus

EnEV 2014 Anlage 1 Tabelle 1 (EnEV16 Neubau); der Referenzausführung aus EnEV 2014 Anlage 1 Tabelle 1 (EnEV14 Neubau) bzw. 55% dieser

Werte (KfW 40)

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Kfw40_155mm_MassivHolzAußenwand_200mm_Holzeinblasdämmung_40mm_Holzfaserdämmung, U=0,145

W/m²K

U-Wert-Berechnung nach DIN EN ISO 6946

# Material Dicke λ R

[cm] [W/mK] [m²K/W]

Wärmeübergangswiderstand innen (Rsi) 0,130

1 Fichte 15,50 0,130 1,192

2 STEICOzell 20,00 0,040 5,000

Hartfasersteg (Breite: 0.7 cm) 12,20 0,308 0,396

Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 3,90 0,130 0,300

Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 3,90 0,130 0,300

3 STEICOprotect H dry 4,00 0,045 0,889

Wärmeübergangswiderstand außen (Rse) 0,130

Gesamtes Bauteil 45,3

Die Wärmeübergangswiderstände wurden gemäß DIN 6946 Tabelle 1 gewählt.

Rsi: Wärmestromrichtung horizontal

Rse: Wärmestromrichtung horizontal, außen: Hinterlüftungsebene

Oberer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes R' T = 7,118 m²K/W.

Unterer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes R'' T = 6,801 m²K/W.

Prüfe Anwendbarkeit: R' T / R'' T = 1,047 (maximal erlaubt: 1,5)

DIN 6946 darf angewendet werden.

Wärmedurchgangswiderstand R T = (R' T + R'' T )/2 = 6,960 m²K/W

Abschätzung des maximalen relativen Fehlers nach Absatz 6.2.5: 2,3%

Wärmedurchgangskoeffizient U = 1/R T = 0,14 W/m²K

28

30

40

3

außen

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200

2

155

1

innen

60 590


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Kfw40_155mm_MassivHolzAußenwand_200mm_Holzeinblasdämmung_40mm_Holzfaserdämmung, U=0,145

W/m²K

Temperaturverlauf

Temperatur [°C]

Temperaturverlauf

20

18

16

1 2 3 4 5

14

12

10

8

6

4

2

0

-2

-4

-6

-8

0 100 200 300 400

Innen

[mm]

Außen

Temperatur

Taupunkt

60 590

außen

innen

1 Fichte (155 mm)

2 STEICOzell (200 mm)

3 STEICOprotect H dry (40 mm)

4 Hinterlüftung (30 mm)

5 Douglasie (28 mm)

Links: Verlauf von Temperatur und Taupunkt an der in der rechten Abbildung markierten Stelle. Der Taupunkt kennzeichnet

die Temperatur, bei der Wasserdampf kondensieren und Tauwasser entstehen würde. Solange die Temperatur des Bauteils

an jeder Stelle über der Taupunkttemperatur liegt, entsteht kein Tauwasser. Falls sich die beiden Kurven berühren, fällt an

den Berührungspunkten Tauwasser aus.

Rechts: Maßstäbliche Zeichnung des Bauteils.

Schichten (von innen nach außen)

# Material λ R Temperatur [°C] Gewicht

[W/mK] [m²K/W] min max [kg/m²]

Wärmeübergangswiderstand* 0,130 19,5 20,0

1 15,5 cm Fichte 0,130 1,192 14,3 19,5 69,8

2 20 cm STEICOzell 0,040 5,000 -1,8 15,4 7,7

12,2 cm Hartfasersteg (Breite: 0.7 cm) 0,308 0,396 1,7 12,1 1,2

3,9 cm Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 0,130 0,300 12,1 14,5 1,8

3,9 cm Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 0,130 0,300 -0,7 1,7 1,8

3 4 cm STEICOprotect H dry 0,045 0,889 -4,9 -0,4 7,2

Wärmeübergangswiderstand* 0,040 -5,0 -4,8

4 3 cm Hinterlüftung (Außenluft) -5,0 -5,0 0,0

5 2,8 cm Douglasie -5,0 -5,0 14,8

45,3 cm Gesamtes Bauteil 6,917 104,2

*Annahme: Freie Luftzirkulation auf der Bauteilinnenseite.

Oberflächentemperatur innen (min / mittel / max): 19,5°C 19,5°C 19,5°C

Oberflächentemperatur außen (min / mittel / max): -4,9°C -4,9°C -4,8°C

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Kfw40_155mm_MassivHolzAußenwand_200mm_Holzeinblasdämmung_40mm_Holzfaserdämmung, U=0,145

W/m²K

Feuchteschutz

Unter den angenommenen Bedingungen bildet sich kein Tauwasser.

# Material sd-Wert Tauwasser Gewicht

[m] [kg/m²] [Gew.-%] [kg/m²]

1 15,5 cm Fichte 3,10 - - 69,8

2 20 cm STEICOzell 0,20 - 7,7

12,2 cm Hartfasersteg (Breite: 0.7 cm) 1,22 - - 1,2

3,9 cm Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 0,78 - - 1,8

3,9 cm Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 1,95 - - 1,8

3 4 cm STEICOprotect H dry 0,12 - 7,2

45,3 cm Gesamtes Bauteil 3,55 104,2

Luftfeuchtigkeit

Die Oberflächentemperatur der Wandinnenseite beträgt 19,5 °C was zu einer relativen Luftfeuchtigkeit an der Oberfläche von

52% führt. Unter diesen Bedingungen sollte nicht mit Schimmelbildung zu rechnen sein.

Das folgende Diagramm zeigt die relative Luftfeuchtigkeit innerhalb des Bauteils.

Relative Luftfeuchtigkeit [%]

100

90 1 2 3 4 5

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0 100 200 300 400

Innen

[mm]

Außen

Relative Luftfeuchtigkeit in %

Sättigungsgrenze

60 590

außen

innen

1 Fichte (155 mm)

2 STEICOzell (200 mm)

3 STEICOprotect H dry (40 mm)

4 Hinterlüftung (30 mm)

5 Douglasie (28 mm)

Für die Berechnung der Diffusionsströme wurde ein zweidimensionales Finite-Elemente-Verfahren verwendet. Weitere

Hinweise im Eingabeformular unter 'Feuchteschutz'.

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Kfw40_155mm_MassivHolzAußenwand_200mm_Holzeinblasdämmung_40mm_Holzfaserdämmung, U=0,145

W/m²K

Feuchteschutz nach DIN 4108-3:2014-11 Anhang A

Achtung: Die Berechnung nach DIN 4108-3 befindet sich momentan im Testbetrieb. Mit kleinen Fehlern und Unstimmigkeiten

muss gerechnet werden.

Bitte beachten Sie die Hinweise am Ende dieser Feuchteschutzberechnungen.

# Material λ R sd ρ T ps ∑sd

[W/mK] [m²K/W] [m] [kg/m³] [°C] [Pa] [m]

Wärmeübergangswiderstand 0,130

19,55 2274 0

1 15,5 cm Fichte 0,130 1,192 3,1 450

15,44 1754 3,1

2 20 cm STEICOzell 0,040 5,000 0,2 40

-1,80 526 3,3

3 4 cm STEICOprotect H dry 0,045 0,889 0,12 180

-4,86 406 3,42

Wärmeübergangswiderstand 0,040

Temperatur (T), Dampfsättigungsdruck (ps) und die Summe der sd-Werte (∑sd) gelten jeweils an den Schichtgrenzen.

Berechnung der Tauwassermenge

Randbedingungen

Dampfdruck innen bei 20°C und 50% Luftfeuchtigkeit

Dampfdruck außen bei -5°C und 80% Luftfeuchtigkeit

Dauer Tauperiode (90 Tage)

Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient in ruhender Luft

sd-Wert (gesamtes Bauteil)

pi = 1168 Pa

pe = 321 Pa

tc = 7776000 s

δ0 = 2.0E-10 kg/(m*s*Pa)

sde = 3,42 m

Dampfdruck [Pa]

2200

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

Diffusionsdiagramm Winter

1 2

3

Dampfdruck

Sättigungsdampfdruck

1 Fichte (155 mm), sd=3,1 m

2 STEICOzell (200 mm), sd=0,2 m

3 STEICOprotect H dry (40 mm), sd=0,12 m

600

400

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Innen

sd [m]

Außen

Unter den angenommenen Bedingungen ist der untersuchte Querschnitt frei von Tauwasserbildung im Bauteilinneren.

Berechnung der Verdunstungsmenge

Randbedingungen

Dampfdruck innen

pi = 1200 Pa

Dampfdruck außen

pe = 1200 Pa

Sättigungsdampfdruck in der Tauwasserebene ps = 1700 Pa

Dauer Verdunstungsperiode (90 Tage) tev = 7776000 s

sd-Werte bleiben unverändert.

Tauwasserfreies Bauteil: Es wird die maximal mögliche Verdunstungsmasse für die Trocknungsreserve berechnet.

Betrachtet wird die Ebene mit der geringsten Verdunstungsmasse:

Innerhalb Schicht Fichte

bei sd=1,71 m

Verdunstungsmenge: Mev = δ0 * tev * [(ps-pi)/sd + (ps-pe)/(sde-sd)] = 0,91 kg/m²

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W/m²K

Dampfdruck [Pa]

Diffusionsdiagramm Sommer

2400

2200

1 2

2000

3

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Innen

sd [m]

Außen

Bewertung gemäß DIN 4108-3

Das Bauteil ist diffusionstechnisch zulässig.

Dampfdruck

1 Fichte (155 mm), sd=3,1 m

2 STEICOzell (200 mm), sd=0,2 m

3 STEICOprotect H dry (40 mm), sd=0,12 m

Trocknungsreserve (DIN 68800-2)

Trocknungsreserve: Mr = Mev * 1000 = 909 g/m²/a

Mindestens gefordert bei Wänden und Decken: 100 g/m²/a

Hinweise

DIN 4108-3 beschreibt in Abschnitt 5.3 Bauteile, für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist, da kein

Tauwasserrisiko besteht oder das Verfahren für die Beurteilung nicht geeignet ist. Ob das hier untersuchte Bauteil darunter

ist, kann mit den vorliegenden Informationen nicht beurteilt werden.

Bei inhomogenen Konstruktionen, wie Skelett-, Ständer- oder Rahmenbauweisen sowie bei Holzbalken-, Sparren- oder

Fachwerk-Konstruktionen o.ä. sind die eindimensionalen Diffusionsberechnungen nur für den Gefachbereich nachzuweisen.

Ausnahmefälle sind Sonderkonstruktionen, bei denen z.B. die diffusionshemmende Schicht auch abschnittsweise über den

Außenbereich verlegt wird. In diesen Ausnahmefällen ist die hier durchgeführte Berechnung ungültig.

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W/m²K

Hitzeschutz

Für die Analyse des sommerlichen Hitzeschutzes wurden die Temperaturänderungen innerhalb des Bauteils im Verlauf eines

heißen Sommertages simuliert:

Temperatur [°C]

Temperaturverlauf

36

34

1 2 3 4 5

32

30

28

26

24

22

20

18

16

14

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Innen

[mm]

Außen

Temperatur um 15, 11 und 7 Uhr

Temperatur um 19, 23 und 3 Uhr

1 Fichte (155 mm)

2 STEICOzell (200 mm)

3 STEICOprotect H dry (40 mm)

4 Hinterlüftung (30 mm)

5 Douglasie (28 mm)

[°C]

36

34

32

30

28

26

24

22

20

18

Tagesverlauf der Oberflächentemperatur

16

Phasenverschiebung: 17.2h

14

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

[Tageszeit]

Außen

Obere Abbildung: Temperaturverlauf innerhalb des Bauteils zu verschiedenen Zeitpunkten. Jeweils von oben nach unten,

braune Linien: um 15, 11 und 7 Uhr und rote Linien um 19, 23 und 3 Uhr morgens.

Untere Abbildung: Temperatur auf der äußeren (rot) und inneren (blau) Oberfläche im Verlauf eines Tages. Die schwarzen

Pfeile kennzeichnen die Lage der Temperaturhöchstwerte. Das Maximum der inneren Oberflächentemperatur sollte

möglichst während der zweiten Nachthälfte auftreten.

Innen

Phasenverschiebung* nicht relevant

Amplitudendämpfung** >100 Temperaturschwankung auf äußerer Oberfläche: 18,5°C

TAV*** 0,008 Temperaturschwankung auf innerer Oberfläche: 0,1°C

* Die Phasenverschiebung gibt die Zeitdauer in Stunden an, nach der das nachmittägliche Hitzemaximum die Bauteilinnenseite erreicht.

** Die Amplitudendämpfung beschreibt die Abschwächung der Temperaturwelle beim Durchgang durch das Bauteil. Ein Wert von 10

bedeutet, dass die Temperatur auf der Außenseite 10x stärker variiert, als auf der Innenseite, z.B. außen 15-35°C, innen 24-26°C.

***Das Temperaturamplitudenverhältnis TAV ist der Kehrwert der Dämpfung: TAV = 1/Amplitudendämpfung

Die oben dargestellten Berechnungen wurden für einen 1-dimensionalen Querschnitt des Bauteils erstellt.

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