Gebäudehülle

a) Wärmedurchgang

Der Wärmedurchgang - besser bekannt als U-Wert - gibt an, wie viel Wärme (in Watt) durch einen Quadratmeter einer Konstruktion fließt, geteilt durch den Temperaturunterschied durch die Konstruktion hinweg.

Wenn zwei Systeme die gleiche Temperatur aufweisen, befinden sie sich im thermischen Gleichgewicht und es tritt kein Wärmeübergang auf. Liegt ein Temperaturunterschied vor, fließt die Wärme vom wärmeren zum kälteren System, bis wieder ein thermisches Gleichgewicht hergestellt ist. Dieser Wärmeübergang kann in einem Gebäude durch Leitung, Konvektion oder Strahlung erfolgen. Mit der Wärmedämmung sollen die verschiedenen Komponenten des Wärmedurchgangs beherrschbar werden.
 
Leitung:

In einem festen Material werden die Moleküle durch eine Wärmequelle auf einer Materialseite angeregt. Diese Moleküle übertragen Energie (Wärme) auf die kalte Materialseite. Wärmeleitung tritt überwiegend im Bereich des Fundaments und der Trägerkonstruktion von Gebäuden auf.

Konvektion:

Erwärmte Luft ist weniger dicht und steigt nach oben. Dabei wird kältere Luft nachgezogen, um den Raum wieder zu füllen. Eine natürliche Konvektion kann z. B. an sehr kalten Wintertagen in einer Dämmung aus Mineralwolle mit sehr niedrigem Raumgewicht auftreten.

Strahlung: Ein Objekt überträgt Wärme auf ein anderes Objekt, indem thermische Wellen freigesetzt werden. Die Sonne erzeugt z. B. eine Strahlungsenergie, durch die die Erde erwärmt wird. Diese Strahlung dringt in Gebäude überwiegend durch Glasfenster und Türen ein.

Der größte Wärmeverlust tritt durch Wärmeleitung durch die Gebäudeteile und durch Luftundichtigkeiten auf.
 
 
Bei Produkten aus Mineralwolle definiert sich die Wärmeleitfähigkeit über vier Säulen:

 Wärmedurchgang
  • Wärmeleitfähigkeit der statischen Luft in den Hohlräumen zwischen den Steinwollefasern
  • Wärmeleitfähigkeit durch die Fasern
  • Natürliche bzw. erzwungene Konvektion durch Luftbewegungen in der Wolle
  • Wärmestrahlung 
     


Wärmedurchgang
  • Eine Mineralwolle mit geringer Rohdichte bietet genug Raum für Strahlungs- und Luftbewegung.
  • Bei einer Dämmung mit höherem Raumgewicht verringert sich die Konvektion durch die Dämmung und besonders auch die Strahlung in der Wolle.
  • Mit einem erhöhten Raumgewicht steigt die Leitfähigkeit durch Fasern nur unerheblich. 
     

Wärmedurchgang
  • Die Wärmeleitfähigkeit erhöht sich, wenn die durchschnittliche Temperatur ansteigt.
  • Bei höheren durchschnittlichen Temperaturen erhöht sich das optimale Raumgewicht. 
     

Alle Baumaterialien haben einen individuellen Wärmeleitfähigkeitswert, der in W/mK angegeben wird. Je niedriger der Wärmeleitwert eines Materials ist, desto besser sind seine Dämmeigenschaften.

 
Material Wärmeleitfähigkeit, W/mK
Kupfer
Aluminium
Stahl
Wasser
Holz
Steinwolle
Luft
401
237
60.5
0.613
0.04–0.4
0.036
0.0263
Tabelle: Wärmeleitfähigkeit von ausgewählten Materialien bei Raumtemperatur



 Wärmedurchgang Die Wärmeleitfähigkeit bzw. der Lambda-Wert (λ) ist eine Messgröße für die Wärme, die im stationären Zustand durch einen bestimmten Bereich des Materials einer bestimmte Dicke in einer bestimmten Zeit hindurchgeht, wenn zwischen seinen gegenüberliegenden Oberflächen ein bestimmter Temperaturunterschied vorliegt.


Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials wird gemäß EN-Standards ermittelt. Dies ist bei Dämmmaterialien das wichtigste Kriterium. Ein Kubikmeter Steinwolle-Dämmung besteht zu 95–98% aus statischer Luft, dadurch ist Steinwolle ein hervorragendes Dämmmaterial.
Nach dem in DIN EN beschriebenen Verfahren deklariert der Hersteller mit der CE-Kennzeichnung eine Wärmeleitfähigkeit λD, die größer oder gleich λ90/90 ist. Der Lambda-Wert für Produkte zur Gebäudedämmung wird definiert, indem 90% aller Lambda-Messungen innerhalb 90% des angegebenen Wertes liegen, daher die Bezeichnung „Lambda 90/90“.
Alle Produkte für die Wärmedämmung, die gemäß den harmonisierten EU-Standards hergestellt werden, wurden gemäß der gleichen Methodik auf ihre Lambda-Werte geprüft und deklariert.

Der Wärmewiderstand (R) eines Materials und der Wärmedurchgang (U) eines Gebäudeteils können anhand der Materialdicke und der Werte für die Wärmeleitfähigkeit ermittelt werden.

Wärmewiderstand (R-Wert)

Der Wärmewiderstand eines Materials wird ermittelt, indem die in Metern ausgedrückte Dicke (D) durch die in W/mK ausgedrückte Wärmeleitfähigkeit (λ) geteilt wird:

Wärmedurchgang U-Werte

Der Wärmewiderstand wird in m2 K/W ausgedrückt. Je größer der Wert, desto effizienter ist die Dämmeigenschaft des Materials. Der Wärmewiderstand ist von Materialart, Dichte und Porenstruktur, Feuchtegehalt und Temperaturunterschied abhängig.

Oberflächenwiderstand

Der Oberflächenwiderstand ist eine Messgröße für den Eigenwiderstand der Oberfläche eines Materials gegenüber dem Stromfluss und ist nicht von der physischen Größe des Materials abhängig. Er wird durch eine dünne Schicht relativ bewegungsloser Luft auf der Oberfläche des Körpers beeinträchtigt. Dies bietet einen Widerstand gegenüber dem Wärmefluss und führt in der Luftschicht zu einem Temperaturabfall. Die Oberflächentemperatur ist von der Art und Weise des Wärmeübergangs abhängig.

  • Rse = Luftwiderstand auf der Außenfläche (bewegte Luft)
  • Rsi = Luftwiderstand auf der Innenfläche (statische Luft)

Um den R-Wert einer aus verschiedenen Materialien bestehenden Konstruktion zu berechnen, wird der R-Wert von jeder einzelnen Komponente berechnet, einschließlich der Innen- und Außenflächen.

Rgesamt = Rse + R1 + R2 + R3 + Rsi

Wärmedurchgang (U-Wert)

Der Wärmedurchgang (U) definiert die Fähigkeit eines Bauteils unter Berücksichtigung von Materialdicke, Luftzwischenräumen usw., Wärme im stationären Zustand abzuleiten.

Er ist eine Messgröße für die Wärme, die einen bestimmten Bereich in einer bestimmten Zeit durchströmt, proportional zum Temperaturunterschied der individuellen Umgebungen, zwischen denen sich das Bauteil befindet.

Dieser Wert wird als Kehrwert der Summe aller betroffenen Wärmewiderstände (R) unter Berücksichtigung aller Materialien und den Widerständen der Innen- und Außenflächen ermittelt:

Berechnete U-Werte werden der gewünschten Energieleistungsklasse gegenübergestellt bzw. so ermittelt, dass sie den regionalen Bauvorschriften entsprechen.

Wärmedurchgang Werte


Wird als W / m2K angegeben

Bei Stahlskelettbauten wird ein Großteil des Wärmeverlustes durch das Ableiten der Wärme über die Stahlträger verursacht, die einen niedrigeren Wärmewiderstand als die Dämmung haben (Wärmebrücke).

Der Wärmewiderstand der Konstruktion kann verbessert werden, indem die Wärmebrücken an den Stahlträgern verringert werden. Der U-Wert muss nicht korrigiert werden wenn:
  • Die Wand über einem Hohlraum verläuft
  • Die Wand zwischen einem Mauerwerk und Holzständern verläuft
  • Die Wärmeleitfähigkeit der Befestigung oder ein Teil davon unter 1 W/(mK) liegt

Wärmedurchgang U-Werte

Bei der Analyse des U-Wertes sind besonders die Auswirkungen von Kältebrücken zu berücksichtigen, da die Erhöhung der Wärmedämmung auch Auswirkungen auf die Kältebrücken hat. Eine erhebliche Verringerung von Kältebrücken wird durch eine optimale Dimensionierung der Gebäudeteile und eine sorgfältige Planung der Anschlüsse erreicht.

Außerdem sind in der Planungsphase die Auswirkungen von geometrischen Kältebrücken, wie Ecken und Fensterbänken, auszuwerten und zu berechnen. Durch eine Optimierung der lasttragenden Elemente kann die Anzahl der Stahlträger verringert und Kältebrücken vermieden werden.

Bei der Berechnung des U-Wertes ist der entsprechende Standard zu beachten (z. B. EN ISO 6946 in der EU). Im Standard sind die folgenden Informationen angegeben, die die Berechnung des U-Wertes beeinflussen:
  • Oberflächenwiderstände (Farbe, Windgeschwindigkeit, nicht planare Oberflächen)
  • Wärmewiderstand von Luftschichten (Konvektionswirkung)
  • Berechnung des gesamten Wärmewiderstands für homogene und inhomogene (oberer Rmax und unterer Rmin Widerstandsgrenzwert) und abgeschrägte Schichten
  • Korrekturen (ΔU) → Luftspalten ΔUg + mechanische Befestigungen ΔUf + Umkehrdächer ΔUr

Passivhäuser werden in unterschiedlichen Bauweisen gebaut. Für den geringen Heizbedarf wird jedoch eine überdurchschnittliche hochwertige Wärmedämmung benötigt.
Nachfolgend sind Richtwerte für den gesamten Wärmeübergangskoeffizienten und Merkmale der Außenhülle angegeben:

  • Außenwand 0,07 – 0,1 W/m2K
  • Rohboden 0,08 – 0,1 W/m2K
  • Dach 0,06 – 0,09 W/m2K
  • Fenster 0,7 – 0,9 W/m2K
  • Massive Fenster 0,6 – 0,8 W/m2K
  • Eingangstür 0,4 – 0,7 W/m2K

Wärmeverlust

Um den Wärmeverlust durch ein bestimmtes Bauteil zu berechnen, wird der Oberflächenbereich mit dem U-Wert des Bauteils multipliziert, das Ergebnis wird mit dem Temperaturunterschied (üblicherweise mit dem griechischen Buchstaben Delta angegeben) zwischen dem Innenraum und dem Außenbereich multipliziert.

Q = A*U*(TInnen- TAußen)*h oder Q = A*U*ΔT*h

Wenn ein Bauteil aus verschiedenen Materialien besteht, wie z. B. eine Wand mit Fenstern und Türen, ist der Wärmeverlust für jede einzelne Komponente getrennt zu berechnen. Danach sind die einzelnen Werte zu addieren, um den gesamten Wärmeverlust zu ermitteln.

QWand = QRahmenbereich + QFenster + QTür

Je größer der Temperaturunterschied, desto größer ist der Gradient, die treibende Kraft für den Wärmestrom und die Gefahr eines Wärmeverlustes.

Bei Passivhäusern werden Energieeinsparungen durch dicke Wärmedämmschichten erzielt.
  • Abhängig von der Bauweise und den Materialien können die Außenwände zwischen 400 und 600 mm dick sein.
  • Dachkonstruktionen können einfacher gedämmt werden, daher kann dort die Dämmung bis zu 700 mm dick sein.
  • Die Dämmdicke bei belüfteten Bodensystemen kann 500 mm betragen. Bei bodengestützten Konstruktionen ist jedoch bei einer sicheren Wärmedämmung von Böden auch der Frostschutz zu beachten.

In Finnland wurden bodengestützte Fußböden mit einer Wärmedämmung von 250 – 300 mm gebaut. In aktuell gültigen Vorschriften für den Frostschutz wird eine Dämmdicke von bis zu 200 mm angegeben. Das Risiko, dass sich Frost auf das Fundament auswirkt, ist vom Gebäudestandort und der Bodenbeschaffenheit abhängig. Der Wärmeverlust eines gut gedämmten Bodens ist so gering, dass dieser den Frost im Boden unter dem Fundament nur dann verhindern kann, wenn ein angemessener Frostschutz in Flachfundamenten eingebracht wird.

Um Frost in Fundamenten zu verhindern, wird normalerweise eine Dämmung in die Fundamente eingebracht und die Wärmeverluste in bodengestützten Fußböden werden durch entsprechende Maßnahmen verringert. Die Wärmedämmung des Fußbodens eines Passivhauses ist so gut, dass sich trotz des Wärmeverlustes durch den Fußboden hindurch im Erdreich oder sogar schon im Fundament Frost bilden kann. Das Frostrisiko am Gebäudestandort muss anhand von Bodenuntersuchungen ermittelt werden und die Dämmung gegen Frost im Fundament muss auf das Risiko abgestimmt werden.

Wärmeverlust durch das Einblasen von Steinwolle-Granulat

Die Einblasdämmung wird vor Ort eingeblasen. Dabei handelt es sich um ein Steinwolle-Granulat, das mit einer Einblasmaschine in einen Dachboden offen geblasen wird. Die Einblasdämmung kann auch für die Dämmung von zweischaligen Mauerwerken sowie Wand- und Dachhohlräumen verwendet werden.

Sie neigt im Laufe der Zeit dazu, sich zu setzen. Daher ist es aus Gründen der Stabilität erforderlich, dass durch die Setzung die Planungswerte nicht überschritten werden. Eine Setzung wird durch Erschütterungen und Schwankungen der Temperaturen und der Luftfeuchtigkeit verursacht.

In der nachfolgenden Abbildung sind die Auswirkungen der Setzung in der Praxis dargestellt. Durch das Setzen können in der Dachbodendämmung Spalten und Hohlräume entstehen, so dass kalte Luft in das Gebäude gelangt und somit die Gefahr von Kondenswasser steigt.

 

Wärmeverlust

 

Langjährige Erfahrungen bestätigen, dass PAROC Steinwolle-Granulat sich lediglich um ca. 2 – 3% setzt. Das bedeutet, dass bei der Dämmung von Dachböden mit Steinwolle-Granulat kein Setzrisiko besteht. Wir empfehlen daher stets, eine um 5 % höhere Gesamtdämmstärke einzubringen.

 

b. Luftdichtheit

Die Luftbewegung in der Gebäudehülle wird durch Temperatur- und Druckunterschiede zwischen dem Außen- und Innenbereich verursacht. Dies hat folgende Ursachen:

 

Luftdichtheit

 

1. Windeinwirkung

Kalte Luft wird in das Gebäude und somit wird warme Luft aus dem Gebäude gedrückt.

2. Kaminwirkung (Kamineffekt)

Das Gebäude funktioniert wie ein Kamin. Warme Luft hat eine geringere Dichte als kalte Luft, hierdurch entsteht ein Auftrieb. Durch den dadurch entstehenden Unterdruck wird neue Luft angezogen.

3. Lüftungswirkung Bei mechanischen und passiven Lüftungsanlagen wird die Innenraumluft gezielt durch frische Außenluft ersetzt. Druck beaufschlagte Systeme blasen Luft in das Gebäude, drucklose Systeme blasen Luft aus dem Gebäude und Ausgleichssysteme transportieren so viel Luft in den Innenraum, wie sie nach außen abziehen lassen.

Die Steuerung der Luftbewegung durch die Gebäudehülle ist ein wichtiger Faktor, um die Wärmeverluste zu verringern und die Bildung von Kondenswasser zu verhindern. Die filtrierte Luft befördert sowohl Wärme als auch Feuchtigkeit (Wasserdampf) nach außen. Der in der Luft beförderte Wasserdampf kann innerhalb der Gebäudehülle kondensieren. Dies ist die Hauptursache für Bauschäden an Gebäuden.

Die Luftdichtheit der Gebäudehülle kann gemäß dem standardisierten Drucktest EN 13829 gemessen werden, indem das Gebäude einem Überdruck von 50 Pa ausgesetzt und die Luftaustauschrate des Gebäudes ausgewertet wird. Die Luftaustrittsrate im Gebäude darf den Wert 1 pro Stunde nicht überschreiten.
Nachfolgend sind einige typische Luftaustrittsraten für verschiedene Gebäude aufgeführt:

  • Passivhaus n50 = 0,6
  • Dichtes Gebäude n50 = 1
  • Neubau (Finnland) n50 = 3 – 4
  • Normale Dichtheit n50 = 5...10 (typische alte Häuser in Finnland)
  • Undichte Gebäude n50 = 15

Energieverbrauch

 
Die Anforderungen an die Luftdichtheit sind deutlich strenger und die Rate für ein Passivhaus (< 0,6 1/h) etabliert sich immer mehr zu einem Standardwert. Die Luftabdichtung muss so geplant werden, dass die Außenhülle durchgängig isoliert ist.

Eine Luft- und Dampfsperre   
  • Eine Luft-/Dampfsperre verhindert, dass Luft bzw. Wasserdampf die Hülle durchdringt. Diese ist stets auf der warmen Seite der Hülle anzubringen.
  • Ein Wind-/Witterungsschutz auf der Außenseite der Hülle verhindert, dass Wind durch die Dämmung gelangt und schützt die Hülle vor Regen und Schnee.



Eine Luft-/Dampfsperre

Eine Dampfsperre befindet sich hinter der inneren Wandplatte. Schützen Sie die Dampfsperre durch eine 45 – 70 mm dicke Dämmschicht direkt hinter der inneren Wandplatte. Die Dampfsperre verhindert, dass Luft und Feuchtigkeit in das Bauwerk eindringen können. Es muss sichergestellt werden, dass die Dampfsperre um alle Bauteile, durch die Luft und Feuchtigkeit durchdringen können, durchgängig und dicht angebracht ist.

Die Luftdurchlässigkeit des Materials der Luft-/Dampfsperre sollte < 3 x 10-6 m3 / m2 s Pa sein. Bei Verwendung einer Plastikfolie muss bei den Anschlüssen darauf geachtet werden, dass sich die Folienschichten ausreichend überlappen. Die Vorgehensweise bei der Anbringung muss korrekt geplant werden, damit auch bei unterbrechenden Bauteilen, wie Trennwänden, die Folie an den Anschlüssen ausreichend überlappt. Die Überlappung muss sich zwischen zwei festen Flächen befinden, um an diesen Stellen eine gepresste Verbindung ermöglichen.

Die Dampf- und Luftsperre ist von der Innenwandfläche zurückversetzt anzubringen, damit für die Elektroverkabelung ausreichend Platz zur Verfügung steht.

In der Luftabdichtung sind Löcher zu vermeiden. Falls dies doch notwendig ist, sind die Löcher in massiven Bauteilen mit Dichtmasse abzudichten, Löcher durch die Folie sind mit einer Manschette oder einem Flansch abzudichten.

Ein Windschutz

Ein Windschutz befindet sich hinter der Außenverkleidung. Er ist notwendig, da in vielen Fällen die Außenverkleidung nicht luftdicht ist. Mit einem Windschutz kann kein Wind in und durch die Dämmung eindringen. Stellen Sie sicher, dass der Windschutz nicht die Funktion einer Dampfsperre hat und die Feuchtigkeit innerhalb der Hülle sammelt. Der Windschutz muss winddicht sein, aber gleichzeitig Wasserdampf durchlassen. Der Wasserdampfwiderstand des Windschutzes muss mindestens fünf Mal kleiner als der Widerstand der Luft-/Dampfsperre sein.

Die Anforderungen an den Windschutz für energieeffiziente Gebäude unterscheiden sich nicht von den Anforderungen für ein Standardhaus. Ein einwandfreier Windschutz spielt bei der Energieeffizienz eines Gebäudes eine große Rolle. Informieren Sie sich mittels der regionalen Bauvorschriften über die maximale Luftdurchlässigkeit, einschließlich aller Anschlüsse. In Finnland ist z. B. die maximale Luftdurchlässigkeit eines Windschutzes < 10 x 10-6 m / m s Pa.

 Standardhaus
(Richtwerte)
  Niedrigenergiehaus
(Richtwerte)
   Paroc Passivhauskonzept
(Richtwerte)
 
 U-Wert, W/m2K Dämmdicke  U-Wert, W/m2K Dämmdicke  U-Wert, W/m2K Dämmdicke
 Dachdämmung
 0.15 260 - 310 mm   0.08 - 0.12 300 - 400 mm   0.06 - 0.09  > 450 mm
 Außenwand
 0.24 150 - 175 mm  0.13 - 0.15  230 - 300 mm  0.07 - 0.1  > 300 mm 
 Boden
 0.2  100 - 150 mm 0.13 - 0.17 150 - 250 mm  0.08 - 0.1  > 300 mm 
Fenster
 1.4   1.0 - 1.3    0.7 - 0.9   
 Eingebaute Fenster
        0.6 - 0.8   
Türen
 1.4   0.9 - 1.2    0.4 - 0.7   
 Luftdichtheitsgrad
 < 4   < 1    < 0,6   
 Jährlicher Wärmerückgewinnungsgrad in Lüftung
 30 %   > 60%    > 75%   

Auswirkung der Dichte einer Steinwolle-Dämmung auf ihre Luftdurchlässigkeit.
Die Dämmfunktion von Mineralwolle ist in der statischen Luft zwischen den Fasern begründet. Luftbewegungen in der Dämmschicht beeinträchtigen die Dämmfunktion. Eine höhere Rohdichte verringert die Luftbewegung und verbessert die Dämmfunktion. Je kleiner die Dichte, desto besser muss der benötigte Windschutz sein.  

Einfluß der Steinwolledämmung

 

c. Feuchtigkeit

Einer der wichtigsten Faktoren beim Bau von robusten Gebäuden in nördlichen Klimazonen ist die Kontrolle über die Feuchtigkeit in all ihren Aggregatzuständen: fest, flüssig und gasförmig.

Feuchtigkeit   

Es gibt vier grundlegende Mechanismen, mit denen Feuchtigkeit in ein Gebäude eindringt bzw. aus diesem austritt:

  • Eindringen von Regen (Windschutz)
  • Luftaustritt (Luftsperre)
  • Diffusion
  • Kapillare im Erdreich

Wasserdampf gelangt bei normaler Nutzung eines Gebäudes in die Innenraumluft (siehe nachfolgende Tabelle). Durch die üblichen Aktivitäten in einem Haushalt können erhebliche Mengen an Wasser produziert werden.

Wasserdampfquelle
(durchschn. Haus/Tag)
Produzierte Wassermenge, geschätzt
(Liter/Tag)
4/5 Personen schlafen:  1,5
 2 Personen aktiv:  1,6
Kleidung waschen und trocknen  5,5
 Kochen  3
 Duschen  0,5

Relative Luftfeuchtigkeit

Abhängig von der Lufttemperatur kann die Luft unterschiedlich feucht sein. Der tatsächliche Dampfdruck ist eine Messgröße für den Wasserdampf in einem Luftvolumen, der sich erhöht, wenn sich der Wasserdampf erhöht.

Luft, die ihren Sättigungsdampfdruck erreicht, stellt ein Gleichgewicht mit einer flachen Wasseroberfläche her. Das bedeutet, dass die gleiche Anzahl an Wassermolekülen auf der Wasseroberfläche in die Luft verdampfen bzw. von der Luft zurück zu Wasser kondensieren.

Die Menge an Wasserdampf in der Luft ist normalerweise geringer als für die Luftsättigung erforderlich. Die relative Luftfeuchtigkeit ist der Prozentsatz der Sättigungsfeuchtigkeit und wird allgemein im Verhältnis zur gesättigten Dampfdichte berechnet.

 

Relative Luftfeuchtigkeit

 

Relative Luftfeuchtigkeit

 

Die gängigste Einheit für die Dampfdichte ist g/m3.

Wenn z. B. die tatsächliche Dampfdichte 10 g/m3 bei einer Temperatur von 20° C verglichen mit der Sättigungsdampfdichte bei der gleichen Temperatur von 17,3 g/m3 ist, beträgt die relative Luftfeuchtigkeit:

 

Relative Luftfeuchtigkeit

 

Relative Luftfeuchtigkeit  Die relative Luftfeuchtigkeit (RH 40%) sagt aus, dass sich bei einer bestimmten Temperatur in der Luft 40% der maximalen Feuchtigkeit befindet:

Taupunkt

Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der Wasserdampf zu flüssigem Wasser wird. Dies ist eine Funktion der Temperaturen und der Feuchtigkeit in der Luft.

Bei einem Taupunkt von 10 ⁰C entwickelt sich auf jeder Oberfläche im Raum, welche diese Temperatur erreicht, eine Wasserschicht. Um diese Kondensation zu verhindern, kann die Oberflächentemperatur angehoben oder die relative Luftfeuchtigkeit verringert werden.

Wasserdampf kondensiert nur dann auf einer anderen Oberfläche, wenn diese Oberfläche kühler ist als die Taupunkttemperatur oder das Wasserdampf-Gleichgewicht in der Luft überschritten wurde.

Die Reduzierung der Wasserdampf- und Feuchtigkeitsmengen ist die einfachste Methode, Schäden zu verhindern.

Diffusion

Eine Diffusion entsteht aufgrund der Unterschiede beim Dampfdruck, was wiederum zu unterschiedlichen Konzentrationen des Wasserdampfs zwischen zwei Stellen führt. In der Heizperiode wird durch diese Dampfbewegung Wasserdampf durch die Gebäudehülle befördert, wo dieser auf kalten Oberflächen kondensieren kann. Dampfsperren werden auf der Innenseite der Hülle verwendet, um die Feuchtigkeitsbewegung zu verhindern.

Wasserdampf kann bis zu einem bestimmten Grad durch sämtliche Materialien dringen. Eine Kondensation tritt normalerweise nicht auf, wenn sich zwei Drittel der Dämmung der Wand außerhalb der Dampfsperre befinden. Im hohen Norden werden jedoch bis zu 80% der Dämmung außerhalb der Dampfsperre benötigt.

Kapillare Feuchtigkeit

Die Kapillarität ist die Fähigkeit einer Flüssigkeit, in engste Spalten oder Hohlräume zu fließen. Dabei spielen äußere Kräfte, wie z.B. die Gravitationskraft, keine Rolle.
Dieses Phänomen tritt z. B. in Erdböden auf.

 

Kapillare Feuchtigkeit  So wie sich Wasser in einer engen Glasröhre gegen die Gravitationskraft nach oben bewegt, bewegt sich auch Wasser durch Bodenporen oder durch Hohlräume zwischen den Bodenpartikeln nach oben. Wie hoch das Wasser nach oben steigt, ist von der Porengröße abhängig.

 

Gewöhnlich tritt der kapillare Aufstieg im Fundament und in der Grundmauer sowie durch das kapillare Saugen von Wasser hinter einer Außenverkleidung auf. Die Kapillarität kann durch das Abdichten der Poren oder durch extreme Vergrößerung der Poren beherrscht werden. Nicht hygroskopische Steinwolle kann auch als Kapillarbruch zwischen der Muttererde und dem Fundament eingesetzt werden.

 

Verarbeitungshinweise für die Konstruktion feuchtigkeitsresistenter Gebäudehüllen

- Gleichgewicht zwischen Benetzung, Trocknung und Speicherung

Regeln für die Praxis
- Es ist auf einen durchgängigen Schutz vor Regen zu achten. Dies gilt für jedes Bauteil der Gebäudehülle.
- Es ist auf durchgängige Luft-/Dampfsperren zu achten.
- Es ist eine entsprechende Dämmung zu berücksichtigen, um mögliche Probleme mit der Kondensation zu beherrschen.
- Die innewohnende und zufällig entstehende Feuchtigkeit muss austrocknen können. Beachten Sie Einflüsse die den Trocknungsvorgang verzögern.

Außerdem sind die Trocknungseigenschaften der Bauteile zu berücksichtigen. Bei der Planung ist zu beachten, dass die in den Bauteilen gebundene Feuchtigkeit gezielt austrocknen kann. Ein Gebäude ist vor Feuchtigkeit zu schützen, indem Drainagen für das Oberflächenwasser und ein Kapillarbruchschutz bei der Planung berücksichtigt werden damit das Fundament trocken bleibt. Bei der Planung der bautechnischen Details ist ein möglicher Schlagregen zu beachten, z. B. bei den Anschlüssen der Fensterbänke.

d. Fenster

Fenster sind der Bestandteil der Gebäudehülle mit dem höchsten Wärmedurchgang. Daher sind bei der Planung eines Gebäudes Dämmwerte, Größe und Ausrichtung der Fenster zu berücksichtigen. Bei Fenstern tritt ein Wärmegewinn bzw. Wärmeverlust wie folgt auf:

  • direkte Wärmeleitung durch das Glas und den Rahmen
  • Wärmeeinstrahlung in ein Gebäude durch die Sonne
  • aus dem Gebäude durch Objekte mit Raumtemperatur
  • Luftaustritt durch Fenster und in deren unmittelbarer Umgebung

Mit dem U-Wert (W/m²K) für den gesamten Wärmedurchgang wird das Maß ermittelt, mit dem ein Fenster den nicht solaren Wärmestrom überträgt. Die in europäischen Standards festgelegten U-Werte gelten für die gesamte Dämmleistung eines Fensters, einschließlich des Materials für Rahmen und Abstandhalter. Je niedriger der U-Wert, desto energieeffizienter ist das Fenster.

Typischerweise entspricht die Fensterfläche 15 – 20% der Bodenfläche. Auch wenn bei Fenstern ein guter energieeffizienter Wert anzustreben ist (U-Wert < 0,8 W/m2K), darf dieser nicht zu hoch sein. Auch ein gut gedämmtes Fenster kann das Empfinden von Zugluft nicht verhindern, was besonders bei hohen Fenstern auftritt. Bezüglich der Bewohnbarkeit unter dem Aspekt einer behaglichen Wärme in einem Raum können Fenster mit einer Höhe von 1,8 m als oberste Grenze betrachtet werden. In kalten Regionen sollten keine bodentiefen Fenster verbaut werden, um so die Bewohnbarkeit und Luftdichtheit von Bauteilen zu gewährleisten.

Der Luftaustritt ist der Grad der Lufteindringung um ein Fenster herum, wenn dort ein spezifischer Druckunterschied herrscht. Der Umfang des Luftaustritts ist von der Ausführung der Anschlüsse zwischen den Bauteilen der Fensterkonstruktion abhängig. Der gesamte Wärmedurchgang durch Sonneneinstrahlung (G-Wert) ist der Anteil der durch ein Fenster einfallenden Sonneneinstrahlung, der direkt durchgeht bzw. absorbiert wird und folglich als Wärme im Gebäude freigesetzt wird. Je niedriger der G-Wert, desto weniger Sonnenwärme geht durch das Fenster und desto größer ist die Abschattungsfähigkeit. Durch Fenster mit einem hohem G-Wert, kann im Winter die Sonneneinstrahlung besser als Raumwärme genutzt werden. Durch Fenster mit niedrigem G-Wert, kann im Sommer der Innenraum besser gekühlt werden, indem die Wärme der Sonneneinstrahlung abgeblockt wird. Daher sollte der für ein Fenster erforderliche
G-Wert unter Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen, der Ausrichtung und dem außenliegenden Sonnenschutz ermittelt werden.

Eine selektive Beschichtung ist eine Schicht aus transparentem Metall oder Metalloxid, die die verschiedenen Strahlungsfrequenzen selektiv durchlässt und reflektiert. Eine selektive Beschichtung verringert die durch das Glas einfallende Strahlung und verbessert somit die thermische Effizienz des Fensters.

Um die Energieeffizienz eines Fensters zu verbessern, kann dies mit einem Gas gefüllt werden (Argon, Krypton und Xenon). Der Abstand zwischen den Scheiben spielt auch eine wichtige Rolle.

Die Kondensation der Feuchtigkeit im Außenbereich auf der Außenseite eines hocheffizienten Fensters ist ein neues Phänomen. Die Kondensation wird durch den Temperaturabfall auf der Außenseite unter den Taupunkt der Außenluft verursacht. Der Temperaturabfall ist auf den Strahlungsaustausch mit einem wolkenlosen Himmel zurückzuführen. Das gleiche passiert auch bei Standardfenstern, wird jedoch durch die thermischen Schwachpunkte ausgeglichen.
Durch die Abschattung von Fenstern wird die Aufheizung durch Sonneneinstrahlung um bis zu 60% verringert. Außerdem verringert sich bei wolkenlosen Nächten durch eine Abschattung das Kondenswasser auf der Außenfläche von Fenstern. Die Kondensation wird durch das Abkühlen der Fensterfläche nach der Wärmeeinstrahlung verursacht. Daher ist auch dies ein Zeichen für die guten thermischen Eigenschaften eines Fensters.