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Wärmebrückenberechnung bei KfW Neubauten lohnt sich doppelt

Wärmebrücken detailliert Nachweisen fürt zu besseren Gebäuden und spart bares Geld

Durch die detaillierte Wärmebrückenberechnung werden Bauschäden verhindert und Baukosten eingesparte. Ergänzend können hierdurch häufig höhere Fördergelder akquiriert werden. Wie sie die Potenziale der detaillierten Wärmebrückenberechnung in ihr Bauvorhaben einfließen lassen können, erfahren sie in diesem Artikel.

Detaillierte Wärmebrückenberechnung – Eine Kosten-Nutzen-Analyse

In dem Artikel möchten wir unter Bezugnahme der neuen DIN 4108 Beiblatt 2 (2019-6) den Einfluss der detaillierten Wärmebrückenberechnung auf die Bilanzierung von Wohngebäuden darstellen.

Die detaillierte Wärmebrückenberechnung ist eine Planungsleistung, durch die Bauschäden (Prüfung der Oberflächeninnentemperatur) verhindert und Baukosten eingespart werden. Häufig kann ein höherer KfW-Effizienzhausstandard (KfW 40 plus, 40, 55, 70, 85, 100, 115) erreicht oder auf aufwändige Kompensationsmaßnahmen verzichtet werden. Der Wärmebrückennachweis entscheidet durch den verminderten Wärmebrückenzuschlag über das Gelingen eines gewünschten KfW-Effizienzhausstandards.  

Wir als Ingenieurbüro bieten unseren Service Bauherren sowie Architekten, Fachplanern, Bauträgern und Energieberatern zur Realisierung der Umsetzung von KfW-Effizienzhäusern (Wohngebäude und Nichtwohngebäude) an.  

Das verwenden der aktuellen Normen wie der DIN 4108 Beiblatt 2:2006-03 für EnEV Projekte und der DIN 4108 Beiblatt 2:2019-06 für KfW Projekte sowie den aktuellen gesetzlichen Vorgaben aus dem Gebäudeenergiegesetzt (GEG) sowie den Technischen Mindestanforderungen der KfW und der Bundesförderung Effizienter Gebäude (BEG) sind bei der Berechnung unserer Konstruktionen und Bauteile selbstverständlich. 

Das nachträgliche beheben von Schimmel oder Bauschäden insbesondere bei einer falsch geplanten Fassaden- oder Innendämmung bspw. von Gebäudenecken ist sehr aufwändig und kostenintensiv und durch eine frühzeitige Planung der Anschlussdetails leicht zu verhindern.

Insbesondere die Schimmelbildung an Außenecken eines Hauses, die durch Unterschreitung von Temperatur und den dadurch bedingten Tauwasserausfall hervorgerufen werden, müssen bei nachträglichen Sanierungsmaßnahmen besonders geplant werden.

Grundlagen

Wärmebrücken sind örtlich begrenzte Stellen, die im Vergleich zu den angrenzenden Bauteilen eine höhere Wärmestromdichte aufweisen. Die Folgen von Wärmebrücken sind erhöhte Wärmeverluste mit einhergehenden niedrigeren Oberflächeninnentemperaturen. (Gefahr von erhöhter relativer Luftfeuchtigkeit und Tauwasserbildung). 

Die entsprechende Normung wird in der Definition der Wärmebrücken noch konkreter: Nach DIN EN ISO 10211 handelt es sich bei einer Wärmebrücke um einen Teil der Gebäudehülle, wo der ansonsten gleichförmige Wärmedurchlasswiderstand signifikant verändert wird durch: 

  • eine vollständige oder teilweise Durchdringung der Gebäudehülle durch Baustoffe mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit
  • und/oder eine Änderung der Bauteildicke
  • und/oder eine unterschiedliche Differenz zwischen Innen- und Außenfläche, wie sie bei der Wand-, Fußböden- und Deckenanschlüssen auftritt.

Laut GEG werden die linearen Wärmebrücken bei der Bilanzierung des Wärmeverlusts des Gebäudes berücksichtigt. Dies erfolgt pauschal mit 0,10 W/(m²K). Der Gleichwertigkeitsnachweis ermöglicht es mir, den pauschal angesetzten Wärmebrückenzuschlagswert von 0,10 W/(m²K) auf 0,05 W/(m²K) herabzusetzen. Neu ist mit dem GEG, dass bei Ausführung aller Anschlussdetails nach Kategorie B des Beiblatts 2 der DIN 4108 ein noch mal reduzierter Zuschlagswert von 0,035 W/(m²K) angesetzt werden. Beim Gleichwertigkeitsnachweis wird somit nachgewiesen, dass alle linearen Wärmebrücken des Gebäudes denen des Beiblatts 2 der DIN 4108 entsprechen. Mit einem detaillierten Wärmebrückennachweis ist es möglich, den Zuschlagswert noch weiter herabzusetzen.

Die detaillierte Wärmebrückenberechnung ist eine Planungsleistung durch die Bauschäden verhindert und Baukosten eingespart werden können. Häufig kann ein höherer KfW-Effizienzhausstandard (KfW 55, 70) erreicht oder auf aufwändige Kompensationsmaßnahmen verzichtet werden. Der Wärmebrückennachweis entscheidet durch den verminderten Wärmebrückenzuschlag über das Gelingen eines gewünschten KfW-Effizienzhausstandards. 

Der detaillierte Wärmebrückennachweis stellt am Ende des Tages einen Wettbewerbsvorteil dar. Derjenige Energieberater bzw. Fachplaner, der diese Planungsleistung in seinen Projekten nutzt, wird seine Kundenprojekte günstiger und qualitativ hochwertiger umsetzen und erlangt hierdurch einen Marktvorteil. Der Kunde spart bares Geld oder erreicht einfacher einen höheren Tilgungszuschuss. 

Nach GEG sind Wärmebrücken auf eine der folgenden Arten zu berücksichtigen:

  • a) Allgemeine Annahme: ∆UWB = 0,1 W/(m²K)
  • b) bei innenliegenden Dämmschicht (> 50 % der Hüllfläche) und einbindender Massivdecke: ∆UWB = 0,15 W/(m²K)
  • c) bei Anwendung von Planungsbeispielen nach DIN 4108 Bbl. 2: 2019-06: ∆UWB = 0,05 W/(m²K) bzw. 0,035 W/(m²K)
  • d) durch genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V 4108 – 6: 2000-11 in Verbindung mit DIN EN ISO 10211-1 und DIN EN ISO 10211-2: ∆UWB ≤ 0,035 W/(m²K)

Beispiel:
Eine Wärmebrückenberechnung unterteilt sich in vier Einzelbereiche:

  1. Lokalisieren von Wärmebrücken
  2. Berechnen der psi-Werte
  3. Längen der Wärmebrücken aufnehmen
  4. Wärmebrückenzuschlagswert ermitteln
3D-Ansicht des Einfamilienhauses in Leichtbauweise mit teilbeheiztem Kellergeschoss in massiver Bauweise

Abbildung 1: 3D-Ansicht des Einfamilienhauses in Leichtbauweise mit teilbeheiztem Kellergeschoss in massiver Bauweise

Nachfolgend sind Vorgaben des Bauherrn angegeben:

  • Boden: 0,16 W/(m²K)
  • KAW gegen Erdreich: 0,14 W/(m²K)
  • KAW gegen Umgebung: 0,20 W/(m²K)
  • IW gegen unbeheizt: 0,18 W/(m²K)
  • Decke gegen unbeheizt: 0,18 W/(m²K)
  • AW: 0,11 W/(m²K)
  • Fenster: 0,83 W/(m²K)
  • Dach: 0,09 W/(m²K)
  • Anlagentechnik für KfW 40 Plus geplant

Für die detaillierte Wärmebrückenberechnung werden im ersten Schritt die verschiedenen Wärmebrücken an der Gebäudehülle ermittelt. Hierbei werden Änderungen im Verlauf der thermischen Gebäudehülle und damit geometrische Wärmebrücken aufgedeckt. Typisch hierfür sind Außenwandanschlüsse an Bodenplatten und Dächer. Ebenfalls aufgezählt werden materialbedingte Wärmebrücken wie bspw. Stahlstützen in der Außenwand sowie Anschlüsse von Innenwänden an Bauteile der thermischen Gebäudehülle, sofern keine durchgängige Dämmung mit einem Widerstand von >= 2,5 m2K/W vorhanden ist. Ebenfalls untersucht werden müssen alle Fenster und Türanschlüsse: Sturz, Laibung, Brüstung bzw. Schwelle. Grundsätzlich lässt sich hierbei festhalten, dass die Anzahl der Wärmebrücken mit steigender Anzahl an Bauteilen, Versprüngen und einem Kellergeschoss zu nehmen.

Im Anschluss werden die einzelnen Wärmebrücken modelliert und der PSI-Wert berechnet. Durch Multiplikation des ermittelten PSI-Wertes mit der jeweiligen Länge des Details am Gebäude ergibt sich der spezifische Wärmebrückenzuschlagswert je Detail. Die Länge der Fensterlaibung ergibt sich zum Beispiel aus der Höhe des Fensterrohbaumaßes ohne Aufsatzrolladen oder -jalousie. Nach Aufsummierung aller einzelnen Zuschlagswerte erhält man den Zuschlagswert in W/K für das Gebäude. Wenn man diesen Wert durch die thermische Hüllfläche des Gebäudes teilt, erhält man den Zuschlagswert in W/(m²K).

Rückseitige 3D-Ansicht des Einfamilienhauses mit Versprüngen in der Gebäudehülle

Abbildung 2: Rückseitige 3D-Ansicht des Einfamilienhauses mit Versprüngen in der Gebäudehülle

Schnittdarstellung des Gebäudes mit markierten Wärmebrücken

Abbildung 3: Schnittdarstellung des Gebäudes mit markierten Wärmebrücken

Grundriss des Erdgeschosses mit markiertern Wärmebrücken

Abbildung 4: Grundriss des Erdgeschosses mit markiertern Wärmebrücken

Wärmenbrückenberechnung (Ψ-Wert)

Modell der Innen-Außen-Eckenkombination mit Innenwandanschluss mit dem farblich dargestellten Temperaturverlauf im Detail

Abbildung 5: Modell der Innen-Außen-Eckenkombination mit Innenwandanschluss mit dem farblich dargestellten Temperaturverlauf im Detail

Wärmenbrückenberechnung (Ψ-Wert)

Modell des Versprungs zwischen Kellergeschoss und Erdgeschoss mit dem Gitternetz für die Wärmestromberechnung

Abbildung 6: Modell des Versprungs zwischen Kellergeschoss und Erdgeschoss mit dem Gitternetz für die Wärmestromberechnung

Zusammenfassung der Wärmebrückenberechnung am Beispiel einiger Wärmebrücken für das Projekt mit Darstellung der Länge und des Psi-Wertes je Detail sowie dem Wärmebrückenzuschlagswert für das gesamte Objekt in W/K und W/ m²K

Abbildung 7: Zusammenfassung der Wärmebrückenberechnung am Beispiel einiger Wärmebrücken für das Projekt mit Darstellung der Länge und des Psi-Wertes je Detail sowie dem Wärmebrückenzuschlagswert für das gesamte Objekt in W/K und W/ m²K

In Bezug auf den U-Wert vieler Bauteile fällt der deutlich bessere Wert gegenüber den Anforderungen der KfW bei Sanierungsmaßnahmen auf. So muss der U-Wert der Außenwand bei der KfW einen Wert von 0,20 W/m²K einhalten. Trotz der deutlich besseren U-Werte bei vielen Bauteilen, erreicht das Gebäude mit einem pauschalen Wärmebrückenzuschlagswert keinen Neubau-Effizienzhausstandard. Erst mit Verringerung des Zuschlagswertes auf 0,05 W/m²K wird der Neubau-Effizienzhausstandard 55 erreicht und damit eine Förderung über die KfW möglich. Durch eine detaillierte Berechnung der Details konnte der Wärmebrückenzuschlagswert auf unter 0,025 W/m²K reduziert werden, sodass der Gebäudestandard 40 erreicht wurde. In diesem Zusammenhang konnte der Tilgungszuschuss zum zinsgünstigen Kredit über die KfW von 15 auf 20 % und damit von 18.000 EUR auf 24.000 EUR erhöht werden.

Zur Bewertung und kosten Abschätzung eines Wärmebrückenprojektes hat das Ingenieurbüro einen kosten Rechner auf ihrer Homepage eingebunden: https://www.deltauwb.de/waermebrueckenberechnung/ Hier kann jeder Bauherr und Planer in Eigenregie über einfache Angaben zum Verlauf der Hülle und extra Bauteilen im Hüllflächenverlauf eine erste Überschlagsrechnung zu den Kosten für eine Wärmebrückenberechnung erhalten.

Nicht nur für den Neubau ist der Gleichwertigkeitsnachweis bzw. die detaillierte Wärmebrückenberechnung ein Thema, sondern auch bei der Sanierung von Bestandsgebäuden. So können neben dem Nachweis zur Einhaltung des Mindestwärmeschutzes bei Fensteranschlüssen beispielsweisen auch der Transmissionswärmeverlust durch Verringerung des Wärmebrückenzuschlagswertes in der Art reduziert werden, dass hierdurch eine bessere Förderstufe bei der KfW erreicht wird. Hierdurch erhält der Kunde ein höherer Zuschuss in Form eines Tilgungszuschusses beim Kredit oder einen höheren direkt ausgezahlten Zuschuss ohne weitere Materialkosten zu haben. Bei Verbesserung des Effizienzhausstandards auf ein Niveau von 85 werden je Stufe bis zu 3.000 EUR mehr Zuschuss ausgezahlt und bei einer Verbesserung auf das Effizienzhausniveau 70 bzw. 55 je Stufe noch mal bis zu 6.000 EUR. Bei Kosten von 800 EUR und 2.000 EUR je Komplexität für kleinere Gebäude ergibt sich hier für den Bauherrn in der Regel immer ein Vorteil durch die genauere Berechnung der Wärmebrücken.

Kosten Wärmebrückenberechnung nach KfW-Vorgaben: 1.500 EUR

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