Mehrfamilienhaus Holzhaus Kfw40 215mm MassivHolzAussenwand 160mm Holzeinblasdaemmung 60mm HolzfaserSteicoprotec

Zimmerermeister Gerd Ribbeck
Hohn 15, 53797 Lohmar
www.zimmerei-massivholzbau.de
Tel. 02206 / 8647977 Mobil: 0157 71900356
Kfw40_215mm_MassivHolzAussenwand_160mm_
Holzeinblasdaemmung_60mm_HolzfaserSteicopr
otec H dry
Mehrfamilienhaus Kfw40, 215mm MassivHolzAussenwand, 160mm Holzeinblasdaemmung, 60mm
HolzfaserSteicoprotec H dry
Außenwand, U=0,147 W/m²K
Wärmeschutz
U = 0,147 W/m²K
Neubau KfW 40*: U100
Phasenverschiebung: nicht relevant
Wärmekapazität innen: 147 kJ/m²K
sehr gut
mangelhaft
sehr gut
mangelhaft
mangelhaft
sehr gut
3
60
3
4
außen
160
2
215
1
innen
60 590
1 Fichte (215 mm)
2 STEICOzell (160 mm)
3 STEICOprotect H dry (60 mm)
4 HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzputz K / R (3 mm)
Dämmwirkung einzelner Schichten und Vergleich mit Richtwerten
Fichte
STEICOzell, Furnierschichtholzgurt
STEICOzell, Hartfasersteg
STEICOprotect H dry
STEICOzell, Furnierschichtholzgurt
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: 4,9 m
3-Liter-Haus U=0,15
Neubau KfW 40
Dicke:
Gewicht:
43,8 cm
Passivhaus U=0,1
123 kg/m²
Wärmekapazität: 203 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_215mm_MassivHolzAussenwand_160mm_Holzeinblasdaemmung_60mm_HolzfaserSteicoprotec H dry,
U=0,147 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 21,50 0,130 1,654
2 STEICOzell 16,00 0,040 4,000
Hartfasersteg (Breite: 0.7 cm) 8,20 0,308 0,266
Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 3,90 0,130 0,300
Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 3,90 0,130 0,300
3 STEICOprotect H dry 6,00 0,045 1,333
4 HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzputz K / R 0,30 0,700 0,004
Wärmeübergangswiderstand außen (Rse) 0,040
Gesamtes Bauteil 43,8
Die Wärmeübergangswiderstände wurden gemäß DIN 6946 Tabelle 1 gewählt.
Rsi: Wärmestromrichtung horizontal
Rse: Wärmestromrichtung horizontal, außen: Direkter Übergang zur Außenluft
Oberer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes R' T = 6,971 m²K/W.
Unterer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes R'' T = 6,688 m²K/W.
Prüfe Anwendbarkeit: R' T / R'' T = 1,042 (maximal erlaubt: 1,5)
DIN 6946 darf angewendet werden.
Wärmedurchgangswiderstand R T = (R' T + R'' T )/2 = 6,830 m²K/W
Abschätzung des maximalen relativen Fehlers nach Absatz 6.2.5: 2,1%
Wärmedurchgangskoeffizient U = 1/R T = 0,15 W/m²K
3
60
3
4
außen
160
2
215
1
innen
60 590
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Kfw40_215mm_MassivHolzAussenwand_160mm_Holzeinblasdaemmung_60mm_HolzfaserSteicoprotec H dry,
U=0,147 W/m²K
Temperaturverlauf
Temperatur [°C]
Temperaturverlauf
20
18
16
1 2 3 4
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Innen
[mm]
Außen
Temperatur
Taupunkt
60 590
außen
innen
1 Fichte (215 mm)
2 STEICOzell (160 mm)
3 STEICOprotect H dry (60 mm)
4 HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzpu
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 21,5 cm Fichte 0,130 1,654 12,6 19,5 96,8
2 16 cm STEICOzell 0,040 4,000 -0,2 13,7 6,1
8,2 cm Hartfasersteg (Breite: 0.7 cm) 0,308 0,266 3,5 10,4 0,8
3,9 cm Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 0,130 0,300 10,4 12,8 1,8
3,9 cm Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 0,130 0,300 1,1 3,5 1,8
3 6 cm STEICOprotect H dry 0,045 1,333 -4,8 1,4 10,8
4 0,3 cm HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzputz K / 0,700 0,004 -4,9 -4,8 5,4
R
Wärmeübergangswiderstand* 0,040 -5,0 -4,8
43,8 cm Gesamtes Bauteil 6,807 123,4
*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_215mm_MassivHolzAussenwand_160mm_Holzeinblasdaemmung_60mm_HolzfaserSteicoprotec H dry,
U=0,147 W/m²K
Feuchteschutz
Unter den angenommenen Bedingungen bildet sich kein Tauwasser.
# Material sd-Wert Tauwasser Gewicht
[m] [kg/m²] [Gew.-%] [kg/m²]
1 21,5 cm Fichte 4,30 - - 96,8
2 16 cm STEICOzell 0,16 - 6,1
8,2 cm Hartfasersteg (Breite: 0.7 cm) 0,82 - - 0,8
3,9 cm Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 0,78 - - 1,8
3,9 cm Furnierschichtholzgurt (Breite: 6 cm) 1,95 - - 1,8
3 6 cm STEICOprotect H dry 0,18 - 10,8
4 0,3 cm HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzputz K 0,08 - 5,4
/ R
43,8 cm Gesamtes Bauteil 4,87 123,4
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
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Innen
[mm]
Außen
Relative Luftfeuchtigkeit in %
Sättigungsgrenze
60 590
außen
innen
1 Fichte (215 mm)
2 STEICOzell (160 mm)
3 STEICOprotect H dry (60 mm)
4 HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzpu
Für die Berechnung der Diffusionsströme wurde ein zweidimensionales Finite-Elemente-Verfahren verwendet. Weitere
Hinweise im Eingabeformular unter 'Feuchteschutz'.
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Kfw40_215mm_MassivHolzAussenwand_160mm_Holzeinblasdaemmung_60mm_HolzfaserSteicoprotec H dry,
U=0,147 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 2273 0
1 21,5 cm Fichte 0,130 1,654 4,3 450
13,77 1575 4,3
2 16 cm STEICOzell 0,040 4,000 0,16 40
-0,19 602 4,46
3 6 cm STEICOprotect H dry 0,045 1,333 0,18 180
-4,85 407 4,64
4 0,3 cm HOMATHERM®EnergiePlus
0,700 0,004 0,08 1800
Siliconharzputz K / R
Wärmeübergangswiderstand 0,040
-4,86 406 4,72
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 = 4,72 m
Dampfdruck [Pa]
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
Diffusionsdiagramm Winter
1 2
3
4
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Innen
sd [m]
Außen
Dampfdruck
Sättigungsdampfdruck
1 Fichte (215 mm), sd=4,3 m
2 STEICOzell (160 mm), sd=0,16 m
3 STEICOprotect H dry (60 mm), sd=0,18 m
4 HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzputz K / R (3 mm), sd=0,08 m
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=2,36 m
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Verdunstungsmenge: Mev = δ0 * tev * [(ps-pi)/sd + (ps-pe)/(sde-sd)] = 0,66 kg/m²
Dampfdruck [Pa]
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Diffusionsdiagramm Sommer
1 2
3
4
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Innen
sd [m]
Außen
Bewertung gemäß DIN 4108-3
Das Bauteil ist diffusionstechnisch zulässig.
Dampfdruck
1 Fichte (215 mm), sd=4,3 m
2 STEICOzell (160 mm), sd=0,16 m
3 STEICOprotect H dry (60 mm), sd=0,18 m
4 HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzputz K / R (3 mm), sd=0,08 m
Trocknungsreserve (DIN 68800-2)
Trocknungsreserve: Mr = Mev * 1000 = 659 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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Kfw40_215mm_MassivHolzAussenwand_160mm_Holzeinblasdaemmung_60mm_HolzfaserSteicoprotec H dry,
U=0,147 W/m²K
Hitzeschutz
Für die Analyse des sommerlichen Hitzeschutzes wurden die Temperaturänderungen innerhalb des Bauteils im Verlauf eines
heißen Sommertages simuliert:
Temperatur [°C]
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
Temperaturverlauf
1 2 3 4
0 100 200 300 400
Innen
[mm]
Außen
Temperatur um 15, 11 und 7 Uhr
Temperatur um 19, 23 und 3 Uhr
1 Fichte (215 mm)
2 STEICOzell (160 mm)
3 STEICOprotect H dry (60 mm)
4 HOMATHERM®EnergiePlus Siliconharzputz K / R (3 mm)
[°C]
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
Tagesverlauf der Oberflächentemperatur
16
14
Phasenverschiebung: 20.5h
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: 19,4°C
TAV*** 0,003 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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