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Wärmebrücken, ein Buch mit 7 Siegeln?

Detaillierte Wärmebrückenberechnung – Definition und Kosten-Nutzen-Analyse

Durch die detaillierte Wärmebrückenberechnung werden Bauschäden verhindert und Baukosten eingespart. Ergänzend können häufig höhere Fördergelder in Anspruch genommen werden. Wie eine Wärmebrückenberechnung abläuft und wie die Ergebnisse in ein Neubau- oder Sanierungsvorhaben einfließen können, zeigt dieser Artikel.  

Die nachfolgende Zusammenfassung stellt unter Bezugnahme auf die neue DIN 4108 Beiblatt 2 (2019-6) den Einfluss der detaillierten Wärmebrückenberechnung auf die Bilanzierung von Wohngebäuden dar. 

Eine 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.
Auch das Auftreten und Beseitigen von Schimmel oder Bauschäden insbesondere bei einer falsch geplanten Fassaden- oder Innendämmung bspw. von Gebäudenecken ist sehr aufwändig und kostenintensiv und ist durch eine korrekte rechtzeitige Planung der Anschlussdetails leicht zu verhindern.  Speziell bei nachträglichen Sanierungsmaßnahmen muss die Vermeidung von Schimmelbildung an Außenecken eines Hauses, die durch Unterschreitung von Temperatur und den dadurch bedingten Tauwasserausfall hervorgerufen werden, besonders berücksichtigt werden.

Spezialisierte Ingenieurbüros bieten dazu Unterstützung für Bauherren und Architekten, Fachplanern, Bauträgern und Energieberatern zur Realisierung der Umsetzung von KfW-Effizienzhäusern (Wohngebäude und Nichtwohngebäude) an.   Das Verwenden der Normen wie der DIN 4108 Beiblatt 2:2006 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 dieser Konstruktionen und Bauteile Voraussetzung. 

Grundlagen der Wärmebrückenberechnung

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 (Gebäudeenergiegesetz) werden die linearen Wärmebrücken bei der Bilanzierung des Wärmeverlusts des Gebäudes berücksichtigt. Dies erfolgt pauschal mit 0,10 W/(m²K). Der Gleichwertigkeitsnachweis ermöglicht es, den pauschal angesetzten Wärmebrückenzuschlagswert von 0,10 W/(m²K) auf 0,05 W/(m²K) herabzusetzen. Hinzu kommt jetzt, dass bei Ausführung aller Anschlussdetails nach Kategorie B des Beiblatts 2 der DIN 4108 ein nochmal reduzierter Zuschlagswert von 0,030 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.  Dieser Nachweis stellt einen Wettbewerbsvorteil dar. Energieberater bzw. Fachplaner, die diese Möglichkeit nutzen, können ihre Kundenprojekte günstiger und qualitativ hochwertiger umsetzen und erlangen so Marktvorteile. 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 bzw. DIN V 18599-2:2018: ∆UWB = 0,05 W/(m²K) bzw. 0,030 W/(m²K)
  • d) durch genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V 4108 – 6: 2000-11 bzw. DIN 18599-2:2018 in Verbindung mit DIN EN ISO 10211-1 und DIN EN ISO 10211-2: ∆UWB ≤ 0,030 W/(m²K)­­-

Beispiel einer detaillierten Wärmebrückenberechnung

Eine Wärmebrückenberechnung unterteilt sich in vier Einzelbereiche:

  1. Lokalisieren von Wärmebrücken
  2. Berechnen der psi-Werte
  3. Längen der Wärmebrücken aufnehmen
  4. Wärmebrückenzuschlagswert ermitteln
Wärmebrückennachweis für ein Einfamilienhaus

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. So können Änderungen im Verlauf der thermischen Gebäudehülle und damit geometrische Wärmebrücken aufgedeckt werden. 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. Dazu kommen 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 z.B. einem Kellergeschoss zunehmen.

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). 

BEG Wärmebrücken berücksichtigen

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

Wärmebrücken finden und optimieren

Abbildung 3: Schnittdarstellung des Gebäudes mit markierten Wärmebrücken

Wärmebrücken für BAFA und KfW

Abbildung 4: Grundriss des Erdgeschosses mit markiertern Wärmebrücken

Wärmenbrückenberechnung (Ψ-Wert)

Wärmebrückenkatalog für das BEG

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

Wärmenbrückenberechnung (Ψ-Wert)

Wärmebrückenkatalog für das BEG

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

Wärmbrücken dokumentieren für die BEG

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 bei diesem Beispiel 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 ist auf der Seite des Ing.-Büros Schwark ein kostenloser Rechner verfügbar: 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 einer Wärmebrückenberechnung erhalten.

Kosten der Wärmebrückenberechnung

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. Der Kunde erhält einen höheren Zuschuss in Form eines Tilgungszuschusses beim Kredit oder einen höheren direkt ausgezahlten Zuschuss ohne weiter in Baumaßnahmen investieren zu müssen. 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.

Nutzen der Wärmebrückenberechnung

Ein Wärmebrückennachweis ist also ein interessanter Aspekt für den Bauherrn im Hinblick auf die Verhinderung von Bauschäden und die Erhöhung von Zuschüssen für seine Baumaßnahme.

Anke Schwark, Dozentin Wärmebrückenberechnung

Frau Anke Schwark ist die geschäftsführende Inhaberin des Ingenieurbüros Schwark. Sie studierte in Gießen Energie- und Umweltverfahrenstechnik. Danach arbeitete sie einige Jahre in der Forschung und Entwicklung.

Frau Schwark betreut bundesweit BAFA- und KfW-Projekte und erstellt EnEV-Berechnungen sowie detaillierte Wärmebrückenberechnungen für Wohn- und Nichtwohngebäude.

Viele Berechnungen werden dabei für Energieberater und Architekten übernommen, die nicht über die nötigen zeitlichen oder technischen Ressourcen verfügen, um dieses Feld zu bedienen.

Anke Schwark Ingenieurbüro Schwark • Dorfstr. 76 • 99444 Blankenhain 

Verschickt durch koenig@koenigskonzept.de

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