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Wärmebrücken: Auf dieser Seite

Was ist eine Wärmebrücke

Darstellung von Typen und Klassifizierung von Wärmebrücken

Wärmebrücken sind Bereiche der Gebäudehülle, an denen, verglichen mit den umgebenden Bauteilen, ein besonders hoher Wärmeverlust auftritt. In der Regel handelt es sich dabei um einen Bauteilanschluss oder eine Ecksituation, an der die durchgehende Außenhülle des Hauses unterbrochen bzw. geschwächt, und dadurch der Wärmeverlust erhöht wird.

Man kann zwischen geometrisch bedingten und konstruktions-, materialbedingten Wärmebrücken unterscheiden.

  • Konstruktions- materialbedingte Wärmebrücken entstehen durch Konstruktionen mit Materialien unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit. Beispiele hierfür sind : Aufliegende Stahlbetondecken auf Außenwänden, Ringanker, Heizkörpernischen, durchbetonierte Betonplatten, Fenster- Türanschlüsse, Fußpunkte von Außenwänden auf Bodenplatte, Mischmauerwerk, Fachwerkwand, Stahlbetonsklettwände.
  • Geometrische bedingte Wärmebrücken entstehen, wenn einer kleineren Wärme liefernden Fläche eine größere Wärme abgebende Fläche gegenüber steht. Beispiele sind: Innen- und Außenecken, Vor- und Rücksprünge von Außenwänden

Wärmebrücken können zweidimensional (linienförmige Wärmebrüche) oder dreidimensional (punktförmige Wärmebrücke) beschaffen sein. Die dreidimensionale Wärmebrücke entsteht wenn drei linienförmige Wärmebrücken aufeinander stoßen. Bedeutet die zweidimensionale Wärmebrücke schon eine thermische Schwächung, so verstärkt sich am Schnittpunkt die Schwächung noch mal zusätzlich.

Der größte Nachteil von Wärmebrücken ist weniger, dass über eine relativ kleinen Bereich ein relativ großer Wärmeverlust entsteht, sondern dass das Bauteil im Bereich der Wärmebrücke eine niedrigere Oberflächentemperatur aufweist als der angrenzende Bereich des Bauteils.

Dies kann zu Feuchtigkeitsbildung (Taupunktunterschreitung) und schon vor Unterschreitung des Taupunktes zu Schimmelbildung führen. Zusätzlich können die unterschiedlichen Temperaturen zu Spannungen in den Bauteilen und möglicherweise zu Rissbildungen führen.

Beispiele für Wärmebrücken und deren Sanierungsmöglichkeiten

Durchlaufende Betondecke mit Balkon

Beispiel: 27cm  Ziegelwand (λ=0,28) wird von 12cm Betondecke (λ=1,15) durchstoßen (Balkonplatte)

Innentemperatur = 20oC, Außentemperatur = -15oC, Wärmeübergangswiderstand Innen = 0,25 (Rsi für Schimmelschutz)

Ist-Zustand: keine Dämmung,

 1. Verbesserung: Dämmung der Außenwand mit 10cm EPS (λ=0,04),

 2. Verbesserung: Dämmung der Balkonplatte oben, unten und seitlich mit je 5 cm EPS (λ=0,04).

Die ersten 3 Bilder zeigen den Temperaturverlauf im Material in Form von Isothermen (Linien gleicher Temperatur). Die folgenden 3 Bilder stellen den Temperaturverlauf der selben Zustände mittels Farbscala dar.

Ausgangszustand

Dämmung der Außenwand

 Zusätzlich Rundumdämmung der Balkonplatte

Wärmebrücke Balkonplatte ungedämmt  (Isothermendarstellung)

Wärmebrücke Balkonplatte mit Außenwanddämmung (Isothermendarstellung)

Wärmebrücke Balkonplatte mit Außenwanddämmung und Dämmung der Balkomplatte (Isothermendarstellung)

Wärmebrücke Balkonplatte ungedämmt  (Farbscala))
Wärmebrücke Balkonplatte mit Außenwanddämmung (Farbscala)
Wärmebrücke Balkonplatte mit Außenwanddämmung und Dämmung der Balkomplatte (Farbscala)

Infolge der Wärmebrücke fällt die Oberflächentemperatur am Fußpunkt der Außenwand im Bereich der Balkonbodenplatte innen ab. (12,4 Grad gegnüber 12,9 Grad im ungestörten Zustand)

Die Dämmung der Außenwand führt zu einer deutlichen Erhöhung der ungestörten Oberflächentemperatur (12,9 -> 17,7). Dies wirkt sich auch auf die Wärmebrücke aus (12,4 -> 14,6)

Erst die Dämmung (Rundumdämmung) der Balkonplatte führt zu einer nahezu vollständigen Neutralisation der Wärmebrücke. (ungestört 17,7, Wärmebrücke 16,9 Grad)

Fensteranschluss an Außenwand

Beispiel: 26cm  Hochlochziegelwand (λ=0,28) angrenzend Fensterrahmen (8cm Holzrahmen, λ=0,11)

Innentemperatur = 20oC, Außentemperatur = -15oC, Wärmeübergangswiderstand Innen = 0,25 (Rsi für Schimmelschutz)

Ist-Zustand: keine Dämmung,

 1. Verbesserung: Dämmung der Außenwand mit 10cm EPS (λ=0,04),

 2. Verbesserung: Dämmung der Fensterlaibung mit  5 cm EPS (λ=0,04).

Ausgangszustand

Dämmung der Außenwand

Zusätzlich Dämmung der Fensterlaibung

Wärmebrücke Fensteranschluss ungedämmt

Wärmebrücke Fensteranschluss mit gedämmter Außenwand

Wärmebrücke Fensteranschluss mit gedämmter Außenwand und Laibungsdämmung

Oberflächentemperatur AW innen ungestört = 12,6 oC, Rahmen ungstört 8,6 oC,  Wärmebrücke = 7,6 oC

Oberflächentemperatur AW innen ungestört = 17,6  oC, Wärmebrücke = 9,5 oC

Oberflächentemperatur AW innen ungestört =17,6  oC, Wärmebrücke = 13,7 oC

Innendämmung der Außenwand

Beispiel: 36cm  Vollziegel Außenwand (λ=0,81) angrenzend 23,6 cm  Vollziegel Innenwand

Innentemperatur = 20oC, Außentemperatur = -15oC, Wärmeübergangswiderstand Innen = 0,25 (Rsi für Schimmelschutz)

Ist-Zustand: keine Dämmung,

 1. Verbesserung: Dämmung der Innenwand mit 7,1cm EPS (λ=0,04),

 2. Verbesserung: Dämmung der Innenwand beidseitig mit EPS-Keilen (λ=0,04)

Ausganganszustand

Innendämmung der Außenwand

Zusätzlich Keildämmung der Innenwand

Innenwand-ungedaemmt

Innenwand-gedaemmt

Innenwand-Keilgedaemmt

  • Der kälteste Teil innen ist die Außenwand (8,1 oC). “Dank” der Wärmebrücke ist die Ecke Außenwand/Innenwand etwas wärmer.
  • Durch die Dämmung der Außenwand von innen steigt die innere Oberflächentemperatur von 8,1 oC auf 16,5 oC. Die Außentemperatur der Wand sinkt um 1,3 oC (Die Außenwand wird insgesamt kälter (erhöhte Frostgefahr, Temperatur hinter der Dämmung = -8,2 oC). Die Ecke Außenwand/Innenwand ist jetzt der kälteste Punkt (kälter als vorher, Schimmelgefahr !!).
  • Durch die Dämmkeile wird die kritische Ecke entschärft. Immer noch kältester Punkt aber unkritisch.

Wärmebrücken lassen sich nie ganz vermeiden, man kann sie aber beim Neubau durch geeignete Konstruktionen soweit reduzieren, dass sie unschädlich sind. Auch im Altbau sind Maßnahmen zur Entschärfung von  Wärmebrücken sinnvoll und  möglich.

Das erste Beispiel (Balkonplatte, 3. Bild)  zeigt eine Möglichkeit der Sanierung, eine andere wäre das Absägen der Platte und den Balkon z.B. auf Ständern vor die Dämmung zu setzen. Bei einem Neubau würde man schon beim Bau eine thermische Entkopplung von Decke und Balkonplatte vorsehen (z.B.: Iso-Korb).

Das zweite Beispiel (Fenster, 3. Bild) zeigt eine Möglichkeit, die sowohl in der Sanierung als auch im Neubau üblich ist.

Auch das dritte Beispiel zeigt eine Möglichkeit mit Innendämmung (Hier ist aber zusätzlich die Tauwasserproblematik zu lösen (siehe Innendämmung)

 

Die Berechnung einer Wärmebrücken und damit die Beurteilung ihrer “Unschädlichkeit” ist nicht ganz einfach und erfordert einigen Aufwand und oder spezielle Software. Zur Vereinfachung des Verfahrens im Speziellen für den Neubau sind daher in der DIN Norm 4108 Beiblatt 2 Konstruktionsbeispiele für die wesentlichen im Neubau auftretenden Wärmebrücken aufgeführt, bei deren Einhaltung Feuchte- und Schimmelschutz zuverlässig gewährleistet werden..

Beispiel aus DIN 4108 Beiblatt 2: Kellerdecke bei außen gedämmtem Mauerwerk, Keller unbeheizt.

Konstruktionsaufbau

Wärmebild

 

Wärmebrücke nach DIN 4108 Beiblat2-30-Kellerdecke-Konstruktion und Maße / Werte

Wärmebrücke nach DIN 4108 Beiblat2-30-Kellerdecke-Konstruktion und Temperaturverlauf (Farbscala)

In DIN 4108 Beiblatt 2 sind Konstruktionsbeispiele für die wesentlichen vorkommenden Wärmebrücken aufgeführt. Dabei werden auch die Bereiche der einzuhaltenden Abmessungen und die entsprechenden  λ-Werte aufgeführt.

Realisierungen, die sich an den prinzipiellen Aufbau halten und die vorgeschriebenen Grenzwerte (Dicken, λ-Werte oder R-Werte) einhalten gelten als gleichwertig.

Eine Gleichwertigkeit kann auch über den ψ ( Psi) Wert nachgewiesen werden s.u.

Wärmebrücken Kennwerte

Berechnung der Oberflaechentemperatur

(1) q = (ΘiΘe )/R = (ΘiΘe )*U in [W/m2]

(2) Θsi  = Θi  –  Rsi * U * (Θi –  Θe ) in [oC]

(3) Θsi = Θe + fRsi *  (Θi – Θe )

(4) fRsi = (Θsi – Θe )/(Θi – Θe )

(5) fRsi = 1 - U * Rsi

(6) fRsi = (12,5--5)/(20--5) = 17,5/25 = 0,7

    (7) HT,WB = ΔUWB * A

      (7.1) HT,WB = 0,1 * A  immer möglich

      (7.2) HT,WB = 0,05 * A bei Einhaltung DIN 4108 BB 2

    (8) HT,WB = Σ ( ψ * l )

q = Wärmestrom

Θsi  = Oberflächentemperatur innen

Θi  = Lufttemperatur innen

Θe  = Lufttemperatur außen

Rsi = Übergangswiderstand innen

fRsi = Temperaturfaktor

ψ = längenbezogener Wärmebrückendurchgangskoeffizient

HT,WB = Transmissionswärmeverluste der Wärmebrücken

A = Wärmeübertragende Umfassungsfläche

l = Länge der linearen Wärmebrücke

 

Θe ist unter Berücksichtigung des Vorzeichens einzusetzen.

  • Für Berechnungen im Wärme- Feuchte- und Schimmelschutz geht man von repräsentativen Standardwerten aus. Dies sind: Innentemperatur = 20oC, Außentemperatur = -5oC , Innenluftfeuchte 50%. Temperaturperioden unter -5 Grad sind relativ selten und kurzzeitig und  daher für Feuchte- Schimmelbetrachtung von untergeordneter Bedeutung.  (Wärme- und Feuchtepufferung des Gebäudes, ausreichende  Trocknungsperioden bei wieder erhöhten Temperaturen)
  • Die Oberflächentemperatur wird bei gegebenen Umgebungstemperatur durch den U-Wert der Wand und durch den Übergangswiderstand innen bestimmt (siehe Formel 2). Letzterer ist abhängig von der jeweiligen Situation. Bei einer gut belüfteten Wand ist er geringer als bei einer schlecht belüfteten oder abgeschirmten Wand (z.B. durch einen nahe an der Wand stehenden Schrank). Feuchte entsteht, wenn die Temperatur der Wandoberfläche den Taupunkt erreicht (es fällt Tauwasser aus). Schimmelbildung kann schon bei 75 bis 80% relativer Luftfeuchte an der Oberfläche eintreten. Rechnerisch wird dies durch Rsi -Werte von 0,13 für den Wärmeschutz  0,17 im Feuchteschutz und 0,25 im Schimmelschutz berücksichtigt. Damit stellt der Schimmelschutz die strengsten Anforderungen an ein Bauteil, das der Außenluft ausgesetzt ist. Die kältesten Stellen im Raum werden durch Wärmebrücken verursacht.Für diese muss der Schimmelschutz gewährleistet sein.
  • Der Taupunkt der Luft (100% relative Luftfeuchte) bei Standardbedingungen (20oC Innentemperatur, 50% relative Luftfeuchte) liegt bei 9,3oC. Soll Schimmelschutz gewährleistet sein darf die Oberflächentemperatur aber nicht unter 12,6oC fallen (kühlt Luft mit 20oC und 50% rel. Luftfeucht auf 12,5oC ab beträgt die relative Luftfeuchte 80%).
  • Zur Beurteilung einer Konstruktion wird der fRsi Faktor herangezogen (Formel 4). Der Faktor nimmt bei Θsi = Θi den Wert 1 an (Übergangswiderstand gleich Null).  fRsi (Formel 5) nimmt ab mit größer werdendem U-Wert (schlechtere Dämmung) und zunehmendem Rsi (höherer Übergangswiederstand).
  • Setzt man in Formel 5 die Standardwerte bei Schimmelschutz ein erhält man (Formel 6) einen fRsi von 0,7. Diesen Wert müssen die Bauelemente der Außenhülle übertreffen, auch und insbesondere bei Wärmebrücken.

Bei Wärmebrücken muss neben der Prüfung des Schimmelschutzes auch der zusätzliche Wärmeverlust der Wärmebrücke berücksichtigt werden. Dies ist in einer Wärmebedarfsrechnung nach Energieeinsparverordnung (EnEV) auf verschiedene Weisen möglich.

  • Der Einfluss geometrischer Wärmebrücken wird durch Verwendung von Außenmaßen berücksichtigt (Eine Ecke wird dann sozusagen doppelt berücksichtigt).
  • Zu Berücksichtigung des Einflusses der sonstigen Wärmebrücken stehen 3 Verfahrensweisen zur Auswahl:
    • Berücksichtigung durch einen pauschalen Zuschlag ΔUWB  von 0,1 W/m2*K auf alle wärmeübertragenden Flächen (Formel 7.1)
    • Berücksichtigung durch einen pauschalen Zuschlag ΔUWB  von 0,05 W/m2*K auf alle wärmeübertragenden Flächen, wenn alle Wärmebrücken entsprechend bzw. gleichwertig DIN 4108 Beiblatt 2 ausgeführt wurden (Formel 7.2)
    • Exakte Ermittlung über die  ψ-Werte der Wärmebrücken (Formel 8)

Der ψ-Wert der Wärmebrücke kann aus Wärmebrückenkatalogen oder mit Hilfe spezieller Simulations- Berechnungsprogramme ermittelt werden. Der zusätzliche durch die Wärmebrücke verursachte Wärmestrom ergibt sich dann aus der Multiplikation von ψ mit der Länge der linearen Wärmebrücke. Hierbei wird wieder mit Außenmaßen gerechnet, dies berücksichtigt dann auch den Beitrag der zusätzliche punktförmigen Wärmebrücken an Eckpunkten. Für Außenecken z.B. kann ψ negative Werte annehmen, wenn durch Verwendung von Außenabmessungen der Regel U-Wert der Wand übermäßig hoch gerechnet wurde.

Der Nachweis bei Altbauten ist zumeist etwas schwieriger / aufwendiger, weil in den Katalogen nicht immer alle vorgefundenen Wärmebrücken verzeichnet sind. Bei einer Renovierung kann und muss dann aber auf Wärmebrückenfreiheit geachtet werden. Hierbei können die Beispiele der DIN 4108 als Grundlage dienen.

Wärmebrücken an Wohngebäuden

Typische Waermebruecken eines Wohngebäudes (Schnitt)

Typische Waermebruecken eines Wohngebäudes (EG)

Nebenstehendes Bild zeigt beispielhaft die  Wärmebrücken (WB) eines Einfamilienhauses. Bei ausgebautem Dachgeschoss kommen weitere Wärmebrücken hinzu.

Laut Norm  sind bei einem Gleichwertigkeits-nachweis folgende WB vernachlässigbar:

  • Innen und Außenecken (werden durch Verwendung von Außenmaßen pauschal berücksichtigt s.o. (im Bild Grün dargestellt).
  • Der Anschluß von Geschoßdecken zwischen beheizten Räumen an die Außenwand, wenn die Außenwand mit einer durchlaufenden Dämmschicht 100mm bei λ von 0,04 versehen ist (Dies wäre bei Dämmung der Außenwand im Bild die WB 2 weiß).
  • Anschluß von Innenwänden an durchlaufende Außenwände oder obere und untere Außenbauteile die nicht durchstoßen werden bzw.   mit einer durchlaufenden Dämmschicht 100mm bei λ von 0,04 versehen sind (Diese Fälle sind im Beispiel mit v versehen).
  • Im Bild oben sind noch die Wärmebrücken beim Einbau von Fenstern aufgeführt ( 3: Fenstersturz, 4: Fensterbrüstung, 6: Fensterlaibungen)
  • Weitere potenzielle Wärmebrücken: Balkone, Heizkörpernischen, auskragende Mauervorsprünge, Rollladenkasten, Dübel / Nägel / Anker in der Außenwand, Heizkörperbefestigungen in der Außenwand, Stahlträger, die in der Außenhülle lagern.
  • Auch nicht luftdichte Stellen in der Außenhaut eines Gebäudes führen zu Wärmeverlusten und Abkühlung im Bauteil oder an der Innenwand und u.U zu Feuchte- und Schimmelproblemen. (Undichte Dachhaut -> Kondensation im Bauteil, Fensterundichtheiten -> kalte Fensterlaibung). Diese “Wärmebrücken” werden manchmal auch als konvektive Wärmebrücken bezeichnet.

Bei der Sanierung eines Altbaus sind folgende Punkte beachtenswert:

  • Im Beispiel oben könnten bei sachgerechter Ausführung durch eine Außendämmung alle Wärmebrücken, außer an der Bodenplatte, beseitigt werden. Dabei ist auf eine fachgerechte Dämmung von Fensterlaibung, -Sturz und -Brüstung zu achten. WB 1 und 5 können evtl. durch eine Dämmung unter dem Estrich behoben werden.
  • Generell muss bei der Sanierung auf die Entschärfung  potentieller Wärmebrüchen entsprechend DIN 4108 Beiblatt 2 geachtet werden.
  • Da für die Beantragung von KfW Krediten das Erreichen eines Effizienzhaus-Standards erforderlich ist, kann ein Wärmebrückenzuschlag von 0,05 (bei Erstellung des Gleichwertigkeitsnachweises) an Stelle von 0,1 (generell einsetzbar) entscheidend sein. Auch eine detaillierte Berechnung der WB kann sich u.U. lohnen.

Beispiel zur Wirkung des Wärmebrückenzuschlags: Reihenendhaus Baujahr 1980, 153m2 Nutzfläche, 128m2 Wohnfläche EG, OG plus ausgebautes DG, Keller unbeheizt.

  • Endenergieverbrauch pro m2 Nutzfläche bei ΔUWB von 0,1 W/m2*K :      151,5 kWh/m2*a
  • Endenergieverbrauch pro m2 Nutzfläche bei ΔUWB von 0,05 W/m2*K :    143,1 kWh/m2*a  das entspricht einer Verbesserung der Energiebilanz um ~ 6%
  • Endenergieverbrauch pro m2 Nutzfläche bei ΔUWB von 0,025  W/m2*K : 139,4 kWh/m2*a  das entspricht einer Verbesserung der Energiebilanz um ~ 8%

Energieausweis (Bedarfsausweis), EnEV, Berücksichtigung von Wärmebrücken

Auch bei Ausstellung eines Energieausweises (Bedarfsausweis) ist ein Gleichwertigkeitsnachweis oder eine detaillierte Berechnung u.U. wünschenswert. Dies ist mit zusätzlichen Kosten verbunden. Ein Hausherr der einen Ausweis ordert, muss auf die unterschiedlichen Möglichkeiten und deren Implikationen hingewiesen werden. Ist beides nicht vereinbart oder möglich, muss mit einem pauschalen Zuschlag ΔUWB von 0,1 W/m2*K auf alle wärmeübertragenden Flächen gerechnet werden.

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