Prinzipien des energieeffizienten Bauens Teil I Flashcards
(56 cards)
1
Q
Stellungnahme des Expertenrats für Klimafragen zum Klimaschutzprogramm 2023
A
- Unsicherheiten und erwartete Gesamtminderung wird überschätzt
- Kritik an Realisierungs-Wahrscheinlichkeit und Abweichung zwischen Realität und Annahmen der Bundesregierung
- Maßnahmen für Verkehr und Gebäude reichen nicht aus, um sektorale Zielverfehlungen auszugleichen
- Von der Einhaltung des Klimaziels bis 2030 könne nicht ausgegangen werden, Emissionsraten sinken wahrscheinlich weniger stark als in Projektionsdaten 2024 ermittelt
2
Q
Einflussfaktoren des Energieverbrauchs
A
- Gebäudehülle
- Gebäudeausstattung
- Gebäudemanagement
- Gebäudenutzung
- Gebäudenutzende
3
Q
Plusenergiegebäude
- Ziel und Prinzip
A
- Reduktion des Primär-/ Endenergiebedarfs durch bessere Energieeffizienz (1→2)
→ Optimierung des Gebäudes (Gebäudehülle)
→ Energieeffizienz der Anlagentechnik (Lüftung, Wärme- und Kälteversorgung) - Lokale Stromerzeugung (2→3)
→ KWK, PV, Windenergie - Positive Jahresbilanz des Primärenergiebedarfs auf Gebäude- oder Quartiersebene
4
Q
Thermische Gebäudehülle
A
= wärmeübertragende Umfassungsfläche (Synonym)
- ist Grenze zwischen konditionierten Räumen und Außenluft/ Erdreich/ nicht konditionierten Räumen
→ hierüber verliert oder gewinnt der gekühlte/beheizte Raum Wärme
5
Q
Thermische Gebäudehülle
- Bruttovolumen
A
Das Bruttovolumen (externe Volumen) V_e ist das Volumen, das von der wärmeübertragenden Umfassungsfläche (bzw. der Hüllfläche) A umschlossen
6
Q
Thermische Gebäudehülle
- Bestandteile Hüllfläche
A
- Kellerdecke bzw. Bodenplatte
- Außenwände
- Gebäudeöffnungen (Fenster und Türen)
- Oberste Geschossdecke oder Dach
7
Q
Thermische Gebäudehülle
- Maße in horizontaler Richtung
A
- bei Außenbauteilen die Außenmaße nach DIN EN ISO 13789, einschließlich eventuell vorhandener außen liegender Wärmedämmung und, sofern vorhanden, einschließlich Putz
- bei Innenbauteilen zwischen einer temperierten und einer nicht temperierten Zone das Außenmaß (der temperierten Zone)
- bei Innenbauteilen zwischen zwei (auch unterschiedlich) temperierten Zonen das Achsmaß, d.h. die Mitte des Rohbaubauteils, unabhängig von der Lage eventueller Innendämmschichten
8
Q
Thermische Gebäudehülle
- Maße in vertikaler Richtung
A
- Bezugsmaß = Oberkante Rohdecke in allen Ebenen eines Gebäudes (alle Geschosse), unabhängig von Lage der eventuell vorhandenen Dämmschicht; dies gilt auch für den unteren Gebäudeabschluss
- die einzige Ausnahme bildet der obere Gebäudeabschluss: Hier wird die Oberkante der obersten wärmetechnisch wirksamen Schicht als Außenmaß verwendet
9
Q
Thermische Gebäudehülle
- Warum ist ein guter Wärmeschutz wichtig?
A
- Minderung des Heizwärmebedarfs
- Senkung der Energiekosten
- Vermeidung von Überhitzung im Sommer
- Steigerung des Wohlbefindens durch angenehmes Raumklima (höhere Oberflächentemperaturen)
- Verbesserung der Voraussetzungen zum Betrieb einer WP
- Vermeidung von Bauschäden durch Tauwasserausfall
- Minderung des CO 2 Ausstoßes
- Schutz der Umwelt
→ Hauptziel: Reduzierung der Transmissionswärmeverluste
10
Q
Unterer Gebäudeabschluss
- Keller und Bodenplatte
A
- Erdreich weist im Winter grundsätzlich höhere Temperaturen als Außenluft auf. → gemäß GEG geringere Anforderungen für den Wärmedurchgangskoeffizienten erdberührender Bauteile als bei Bauteilen gegen Außenluft
- Dämmmaterialien von Keller und Bodenplatte müssen aufgrund der besonderen Einbausituation jedoch weiteren Anforderungen gerecht werden
- Erddruck und Gebäudelasten
→ druckbelastbar - Dämmwirkung auch bei eintretender Feuchte auf Dauer gewährleisten
→ feuchteresistent - Anschlüsse an andere Bauteile und aufgehende Wände
→ sorgfältig planen (Stichwort: Kellerabdichtung)
11
Q
Kellerabdichtung
A
Schwarze Wanne (Sanierung):
Außenseitige Abdichtung aus
Bitumen oder Kunststoffbahnen mit Schutzschichten
Braune Wanne:
Abdichtung aus WU Beton mit
außenseitiger Abdichtung aus
Bentonit Dichtmatten
Weiße Wanne:
Abdichtung aus wasserundurchlässigen
Beton, Betonplatte und Außenwände „aus einem Guss“
12
Q
Außenwand
- Massive Konstruktion
A
Massive Außenwandkonstruktionen bestehen i.d.R. aus Mauerwerk, Beton oder Stahlbeton in monolithischer Bauweise
- Mauerziegel
- Wärmedämmziegel
- Wärmedämmstein
- Lehmstein
- Porenbeton
- Leichtbeton
- Stahlbeton
- Massiv-Holzbauweise
13
Q
Außenwand
- Leichtbauweise
A
- bestehen i.d.R. aus Holz
→ Dämmeigenschaften - werden in Skelett oder Rippenbauweise erstellt
→ beachten, dass hier zusätzliche Aussteifungen oder Tragkonstruktionen aus Holz, Stahl oder Stahlbeton zur Stabilisierung des Bauwerks erforderlich sind
14
Q
Holz
A
- Schlecht wärmeleitendes Material
- Lange Lebensdauer bei entsprechendem Schutz
- Resistent gegen Umweltbelastungen
- Ökologischer und nachwachsender Rohstoff
15
Q
Stahl
A
- Stark wärmeleitendes Material, daher besonders auf Dämmung und Wärmebrücken achten
- Zuerst Haupttragwerk aus Stahlprofilen, danach Wand und Deckenelemente
- Sehr schneller Baufortschritt durch hohen Vorfertigungsgrad
- Brandschutz
16
Q
Massive Konstruktion vs. Leichtbauweise
- Vorteile
A
Massive Konstruktion:
+ Lange Lebensdauer
+ Sehr guter Schallschutz
+ Besserer Temperaturausgleich (Wände fungieren als Wärmespeicher)
+ Hohe Stabilität und Belastbarkeit
Leichtbauweise:
+ Hoher Vorfertigungsgrad
+ Geringe Wanddicken
+ Schnelle Bauzeit
+ Holz: natürliches Baumaterial und nachwachsender Rohstoff
17
Q
Außendämmung
A
Wärmedämmung wird von außen auf die tragende Außenwand aufgebracht und schützt das Mauerwerk vor Feuchte und Frosteinwirkungen
18
Q
Außendämmung
- WDVS
A
Aufbau:
Mauerwerk, Dämmplatte, Armierungsmörtel&-gewebe, Mineralischer Außenputz
- Dämmstoffplatten werden direkt auf den Außenputz der (Bestands-) Wand aufgeklebt und/oder gedübelt
- Anschließend wird eine Schicht aus Armierungsmörtel und gewebe aufgebracht und die Fassade verputzt
19
Q
Außendämmung
- Hinterlüftete Fassade
A
Aufbau:
Mauerwerk, Tragkonstruktion, Dämmplatte, dampfdiffusionsoffene Folie, Querlattung, Wetterschutzschale
- Dämmplatten werden auf die Fassade zwischen einer Tragkonstruktion eingebracht
- Darüber wird für die Winddichtheit und den Schlagregenschutz eine dampfdiffusionsoffene Folie befestigt
- Belüftungsschicht zwischen Dämmebene und Wetterschutzschale führt Feuchtigkeit ab
20
Q
Außendämmung
- Vor- und Nachteile
A
+ Massive Wand wirkt als Wärmespeicher
+ Taupunkt außerhalb der Wand
+ Behaglichkeitssteigerung (hohe
Wandinnentemperatur)
+ Vorhandene Raumflächen bleiben erhalten
+ Kein Einfrieren von Leitungen im Mauerwerk
- Langsames Aufheizen der Räume
- Verkleinerung der lichten Fensteröffnungen
- Witterungsabhängig
- Änderung der Ansicht der Bestandsfassade
- Teilweise im Denkmalschutz nicht zulässig oder nur unter Auflagen
21
Q
Außenwand
- Kerndämmung
A
Dämmung wird nicht auf eine Fläche angebracht, sondern innerhalb einer zweischaligen Konstruktion installiert.
Aufbau:
Hintermauerschale, Wärmedämmung, Vormauerschale
- Wärmedämmung wird in den Zwischenraum zweier Mauerwerkswände (Vor- und Hintermauerschale) eingebracht
- verwendete Dämmstoff muss dauerhaft wasserabweisend sein
- bei einem Neubau können Plattendämmstoffe eingesetzt werden
22
Q
Außenwand
- Kerndämmung Vor- und Nachteile
A
+ Kein Wohnraumverlust
+ Bestandsfassade kann erhalten werden
+ Keine bzw. geringe Beeinträchtigung der Bewohner bei Ausführung
+ Grundsätzlich kostengünstig
- Dämmstärke nicht variabel
- Bestandsfassade erfordert eine dauerhaft wasserabweisende Schutzbeschichtung
- Wärmebrücken bleiben bestehen
- Kontrolle des hohlraumfreien Einbringens des Dämmstoffes ist schwierig
23
Q
Außenwand
- Innendämmung
A
- Wärmedämmung wird von innen auf die Außenwand direkt verklebt oder in eine Vorsatzschale integriert
- Bei der Vorsatzschale ist auf der warmen Seite der Dämmung eine dauerhaft funktionierende Dampfbremse (z.B. PE Folie) anzubringen, um Wasserdampfkondensationen im Dämmstoff zu vermeiden (diffusionsdicht)
- Alternativ sind kapillaraktive Dämmmaterialien einzusetzen, um die Feuchtigkeit (nach innen) abtransportieren zu können
- Bei einem Neubau können Plattendämmstoffe eingesetzt werden
24
Q
Außenwand
- Innendämmung:
Aufbau diffusionsdicht vs diffusionsoffen
A
Diffusionsdicht:
Mauerwerk, Unterkonstruktion, Dämmplatte, Dampfsperre, Gipskartonplatte
Diffusionsoffen:
Mauerwerk, Dämmplatte, Innenputz/Spachtel
25
Außenwand
- Innendämmung
- setzt eine genaue Planung und sorgfältige Bauausführung voraus, → konstruktive und geometrische
Wärmebrücken und bauphysikalischer Feuchteschutz müssen betrachtet und durch geeignete Maßnahmen vermieden werde
26
Außenwand
- Innendämmung Vor- und Nachteile
+ Das äußere Erscheinungsbild bleibt erhalten
+ Schnelleres Aufheizen der Räume
+ Partielle Dämmung möglich
+ Keine Genehmigungsprobleme
- Taupunkt innerhalb der Wand → Gefahr von Tauwasseranfall bzw. Feuchteschäden
- Verringerung der Raumflächen
- Frostgefahr für Wasser und Heizungsleitungen in Außenwänden
- Kritische Stellen (Wärmebrücken) im Bereich von einbindenden Wänden und Decken
- Für den Innenraum geht die wärmespeichernde Masse der massiven Außenwand verloren
27
Oberste Geschossdecke und Dachformen
- Flachdach
- Pultdach
- Krüppelwalmdach
- Mansarddach
- Satteldach
- Zeltdach
- Tonnendach
- Schleppdach
- Graben- und Kreuzdach
- Walmdach
28
Flachdach
- Flachdächer werden grundsätzlich in Warm- und Kaltdächer unterteilt
- Warmdach (nicht belüftetes Dach)
- Kaltdach (zwischen Dämmung und Dachhaut ist eine Luftschicht angeordnet, die von Außenluft durchströmt wird → Abtransport Feuchtigkeit)
- Ratsam ist die Verbesserung des Wärmeschutzes, wenn die dichtende Dachhaut saniert werden muss
29
Flachdach
- Vor- und Nachteile
+ Solarthermie und PV Anlagen können aufgestellt werden und sind leicht zugänglich
+ Nutzungsmöglichkeit ist erweitert durch begrünte Flächen
+ Dachhaut selbst besitzt ein geringes Eigengewicht
- (Häufig) entstehen Alterungs- und Feuchtigkeitsschäden durch Regen und Schimmel
- Wartungsintensiv
- Notwendige Abdichtungsarbeiten (z.B. Bitumen oder Kunststoffe) nicht besonders umweltverträglich
30
Gebäudeöffnungen
- Gebäudeöffnungen, wie Fenster und Türen, zählen mit zu den größten Schwachstellen der thermischen Gebäudehülle, sodass hier häufig Bauschäden auftreten (Schimmelpilzbefall, Feuchtigkeitsschäden).
- Um Leckagen an der Gebäudehülle ausfindig zu machen, wird ein Luftdichtigkeitstest „Blower Door Test“ durchgeführt.
31
Fenster Einbau
- Innere Abdichtung:
→ trennt Raum und Außenklima
→ muss dampfdiffusionsdicht sein
- Mittlere Abdichtung:
→ Zwischen Fensterrahmen und Hauswand
→ vollständig mit Wärmedämmung gefüllt
- Äußere Abdichtung:
→ Wetterschutzebene
→ Dauerhaft dampfdiffusionsoffen aber schlagregendicht
32
Fenster Einbau
- Materialien
1. Innenseite: Einbau eines diffusionsdichten Dichtklebebandes
2. Zwischenraum: Einbau eines Wärmedämmstoffes
3. Außenseite: Einbau von vorkomprimierten Dichtbändern oder Fensteranschlussprofilen
33
Fenster
- Dämmeigenschaften
U_W-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient U_“window“) beschreibt im Wesentlichen die thermische Qualität
(Dämmeigenschaft) des eingesetzten Fensters (als Gesamtsystem)
U_W = (A_g * U_g+A_f * U_f+l_g * ψ_g) / A_g+A_F [W/m²K]
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Anforderung U-Wert
Referenzgebäude (Wohngebäude)
gemäß GEG 2024 Anlage 1
Fenster: 1,3 W/m²K
Dachflächenfenster: 1,4 W/m²K
35
Fenster
- Passive Solarenergiegewinne - Wärmestrom
- Infolge der auf Außenbauteile auftreffenden Sonneneinstrahlung können die Wärmeverluste vermindert oder Wärmegewinne erzielt werden
- Bei Verglasungen wird zur Kennzeichnung üblicherweise der Gesamtenergiedurchlassgrad g verwendet
→ direkte durchgelassene Sonnenstrahlung
→ sekundäre Wärmeabgabe, die vom Glas nach innen durch Abstrahlung und Konvektion erfolgt
Der g-Wert von Zweischeiben-Klarglas-Isolierverglasungen liegt bei ca. 0,75 und bei Wärmeschutzverglasungen bei ca. 0,60.
36
Fenster
- Passive Solarenergiegewinne Solare Wärmeeinträge
Der effektiven Gesamtenergiedurchlassgrad g_eff ist von dem Gesamtenergiedurchlassgrad zu differenzieren. Der effektive Gesamtenergiedurchlassgrad berücksichtigt zusätzlich folgende Faktoren
- Sonnenschutzvorrichtungen
- Steuerung des Sonnenschutzes
- Verschattung durch andere Gebäude oder Gebäudeteile sowie der Horizontüberschattung
37
Wärmebrücken Definition
Wärmebrücken bezeichnen Bereiche eines Bauteils, in denen ein größerer Wärmestrom fließt als in anderen Bereichen.
38
Wärmebrücken Arten
- Stoffliche
- Geometrische
- Punktförmige
- Zweidimensionale
- Dreidimensionale
39
Wärmebrücken
- Negative Auswirkungen
- Feuchteakkumulation
- Erhöhter Energieverbrauch
- Beeinträchtigung der thermischen Behaglichkeit
- Mangelhafte Wohnhygiene (bspw. Schimmelpilz)
- Gefährdung der Bausubstanz
40
Abgrenzung materialbedingte und geometrische Wärmebrücke
Stoffbedingte Wärmebrücke
Unterschiedliche Baustoffe = unterschiedliche U Werte
Geometrische Wärmebrücke
Fläche Innenecke kleiner als Flächen Außenecke
41
Abgrenzung linienförmige, punktförmige und dreidimensional Wärmebrücke
Linienförmige Wärmebrücke
- tritt bezogen auf eine bestimmte Länge der Hülle auf, z.B. Balkonanschlüsse
Punktförmige Wärmebrücke
- lokal so stark begrenzt, dass sie nur punktuell auftreten, z.B. Dübel
Dreidimensionale Wärmebrücke
- muss dreidimensional betrachtet werden, z.B. Raumecke
42
Nachhaltige Fassadensysteme
- Fassadenbegrünung
- Photovoltaikfassade
- Algenfassade (Bioreaktor Fassade)
43
Fassadenbegrünung
- Bodengebundene Begrünung
- Wandgebundene Begrünung
- modularer Aufbau
44
Wärmedämmung | Materialeigenschaften
- WLS – Wärmeleitfähigkeitsstufe
→ gibt die Dämmwirkung von Dämmstoffen an
→ dient der Klassifizierung anhand ihrer Wärmeleitfähigkeit
→ Je niedriger der Wert, desto besser dämmt ein Dämmstoff
→ Der Wert errechnet sich aus dem Wert der Wärmeleitfähigkeit 𝜆.
Von diesem sind es die letzten drei Ziffern nach dem Komma (z.B. WLS 033 ≡ 𝜆 = 0,033 W/(mK))
→ Je kleiner die WLS-Zahl, desto besser ist die Wärmedämmung
45
Wärmedämmung | Materialeigenschaften
- Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl 𝜇
→ Charakterisiert den Widerstand, den ein Material der Dampfdiffusion entgegensetzt.
→ Je höher die 𝜇-Zahl ist, umso weniger Dampf dringt in den Stoff ein
→ Zur Beurteilung der Dichtheit einer Konstruktion reicht der 𝜇-Wert allein nicht aus
→ Auch die Schichtdicke ist dabei entscheidend
46
Wärmedämmung | Materialeigenschaften
- Primärenergiebedarf
→ Energie, die zur Herstellung von Materialien (Dämmstoffen) aufgewendet werden muss
→ Hierzu zählen die Gewinnung der Rohstoffe und deren Verarbeitung bis hin zum Endprodukt
→ Primärenergieinhalt von Materialen wichtig bei Lebenszyklusbetrachtung von Gebäuden
47
Wärmedämmung | Material- (Brand-) eigenschaften
- Baustoffklasse (nach DIN 4102-1)
Einteilung von Baustoffen anhand ihrer Brandeigenschaften.
A1: Nicht brennbare, ohne brennbare Bestandteile
A2: Nicht brennbare, mit brennbaren Bestandteile
B1: Schwer entflammbar
B2: Normal entflammbar
B3: Leicht entflammbar
48
Wärmedämmstoffe| Übersicht von Materialien
Anorganische Dämmstoffe
- Synthetisch (Mineralwolle, Schaumglas, Blähglas)
- Natürlich (Blähton, Blähperlit)
Organische Dämmstoffe
- Synthetisch (Polystyrol expandiert, Polysterfaser, Melaminschaum)
- Natürlich (Holzwolle, Holzfaser, Hanfwolle, Schafwolle)
Sonderdämmstoffe (Wärmedämmziegel, Wärmedämmputz, Vakuum Isolations Paneel)
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Wärmedämmung | Anorganisch synthetisch
- Mineralwolle Eigenschaften
Rohdichte: 10-200 kg/m³
WLS: 032-045 W/mK
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 1-2
Primärenergiegehalt: 270 kWh/m3
Baustoffklasse: A1, A2
Materialkosten: 5-45 €/m²
50
Wärmedämmung | Anorganisch synthetisch
- Beispiel: Aerogele
Rohdichte: 90-170 kg/m³
WLS: 014-021 W/mK
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 2-18
Primärenergiegehalt: 2200 kWh/m3
Baustoffklasse: B1, B2
Materialkosten: 180-1500 €/m²
51
Wärmedämmung | Organisch synthetisch
- Beispiel: Zellulosefasern
Rohdichte: 30-80 kg/m³
WLS: 040 W/mK
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 1-3
Primärenergiegehalt: 50-230 kWh/m3
Baustoffklasse: B2
Materialkosten: 3-25 €/m²
52
Wärmedämmung | Organisch synthetisch
- Beispiel: Polystyrol expandiert (EPS)
Rohdichte: 15-60 kg/m³
WLS: 032-040 W/mK
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 20-100
Primärenergiegehalt: 870 kWh/m3
Baustoffklasse: B1, B2
Materialkosten: 10-35 €/m²
53
Wärmedämmung | Organisch synthetisch
- Beispiel: Polystyrol extrudiert (XPS)
Rohdichte: 20-60 kg/m³
WLS: 030-040 W/mK
Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl: 80-300
Primärenergiegehalt: 780-830 kWh/m3
Baustoffklasse: B1, B2
Materialkosten: 12-33 €/m²
54
Wärmedämmung | Sonderdämmstoffe
- Transparente Wärmedämmung
Der Wärmestrom wird durch die Wärmedurchlasswiderstände sowie dem Strahlungsangebot und der Temperaturdifferenz zwischen Absorber und Umgebung bzw. Innenraum bestimmt.
55
Wärmedämmung | Sonderdämmstoffe
- Opake Bauteile vs. Bauteile mit transparenter Wärmedämmung
Opake Bauteile:
Berücksichtigung Formfaktor zwischen dem Bauteil und dem Himmel, äußerer Abstrahlungskoeffizient und mittlere Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und Temperatur des Himmels.
Bauteile mit transparenter Wärmedämmung:
Berücksichtigung Rahmenanteil, bauliche Verschattung, nicht senkrechter Strahlungseinfall und Gesamtenergiedurchlassgrad der Wärmedämmung.
56
Wärmedämmung | Sonderdämmstoffe
- Vakuumdämmung (VIP)
- Durch Integration des luftleeren Raums in dem Dämmungselement entstehen besonders platzsparende Bauteile
- Durch luftleeren Raum kann kein Wärmetransport über die Bewegung der Luft (Konvektion) stattfinden (Prinzip Thermoskanne)
- Stützkern aus pulverförmigen Dämmstoff (z.B. pyrogene Kieselsäure)
