Klausurtraining Bauphysik, 3.Auflage

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Eva L~bbe

Klausurtraining Bauphysik

Eva LSbbe

Klausurtraining Bauphysik 521 PriJfungsfragen mit Antworten zur 13auphysik 3. vollst~ndig aktualisierte und erweiterte Auflage 2007

Teubner

Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

Die promovierte Physikerin Eva Lübbe unterrichtet Bauphysik, Mathematik und Statik an berufsbildenden Schulen und arbeitet als Dozentin für Weiterbildungen von Bauingenieuren und Architekten zu Energieberatern. Email: [email protected]

1. Auflage 1997 2. Auflage 2003 3., vollst. akt. u. erw. Auflage März 2007

Alle Rechte vorbehalten. © B.G. Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2007 Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms / Sabine Koch Der B.G. Teubner Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media. www.teubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Waren- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de Druck und buchbinderische Verarbeitung: Strauss Offsetdruck, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8351-0160-9

Inhaltsverzeichnis 1. W ~ i r m e s c h u t z 1~1 G r u n d l a g e n d e r W ~ i r m e l e h r e ............................................

1

1.2 K e n n g r 6 B e n d e s b a u l i c h e n W ~ i r m e s c h u t z e s ......................

13

1.3 T e m p e r a m r e n

31

i n B a u t e i l e n ..... i .........................................

1.4 L i i f t e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

1.5 E n e r g i e e i n s p a r v e r o r d n u n g

44

................................................

1.6 K o n s t r u k t i v e U m s e t z u n g d e s W ~ i r m e s c h u t z e s ...................

77

1.7 W ~ i r m e s c h u t z u n d U m w e l t s c h u t z ......................................

91

1.8 N i e d r i g e n e r g i e h a u s ..........................................................

93

2. F e u c h t e s c h u t z 2.1 F e u c h t e s c h u t z - G r u n d l a g e n u n d f e u c h t e s c h u t z t e c h n i s c h e K e n n g r 6 B e n .................................................................... 2 . 2 W a s s e r d a m p f d i f f u s i o n ......................................................

103 110

2.3 Tauwasserbildung

a u f O b e r f l ~ i c h e n ...................................

118

2.4 Tauwasserbildung

i m I n n e r n v o n B a u t e i l e n ......................

125

2 . 5 P r a k t i s c h e r F e u c h t e s c h u t z ................................................

141

3. S c h a l l s c h u t z 3.1 G r u n d l a g e n u n d G r 0 B e n z u r B e s c h r e i b u n g d e s S c h a l l s ....

157

3.2 Wirkungsweise

164

v o n S c h a l l a b s o r b e r n ................................

3.3 L u f t s c h a l l s c h u t z ...............................................................

170

3 . 4 T r i t t s c h a l l s c h u t z ..............................................................

186

3.5 A n f o r d e r u n g e n

193

a n d e n S c h a l l s c h u t z .................................

3 . 6 K o n s t r u k t i v e U m s e t z u n g d e s S c h a l l s c h u t z e s ....................

198

4. B r a n d s c h u t z 4.1 G r u n d l a g e n u n d b r a n d s c h u t z t e c h n i s c h e

B e g r i f f e ..............

205

4 . 2 B r a n d v e r h a l t e n v o n B a u s t o f f e n u n d B a u t e i l e n ..................

215

4.4 Brandschutzanforderungen

220

...............................................

4 . 5 F e u e r m e l d e - u n d L ( S s c h e i n r i c h t u n g e n ...............................

225

5. L i c h t 5.1 L i c h t t e c h n i s c h e Gr~SBen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

227

5.2 Tageslicht .......................................................

234

T a b e i l e n ............................................................................................

I

1. Wiirmeschutz 1.1 Grundlagen der Wiirmelehre 1. Definieren Sie den Begriff W~irme. W~irme ist eine spezielle Energieform. W~irmeenergie ist die Bewegungsenergie der Molektile. 2. Wie wirkt sich die Erw/irmung eines KSrpers auf die Molekiile dieses KSrpers aus? Durch die Erw~rmung erh0ht sich die Bewegungsenergie der Molektile. In Gasen und Flt~ssigkeiten findet eine ungeordnete Bewegung der Molekale statt, wiihrend ira Festk/Srper die Molektile Schwingungen um eine Ruhelage ausftihren. 3. Wie kann man sich den absoluten Nullpunkt in bezug auf die Bewegungsenergie der Molekiile vorstellen? Bei -273,15 ~ wiirde die W~rmebewegung der Molektile v011ig zum Stillstand kommen. Dieser sogenannte absolute Nullpunkt ist nicht vollstiindig erreichbar.

4. Definieren Sie den Begriff Temperatur. Alle Stoffe haben einen bestimmten W~irmestand. Man nennt ihn Temperatur. 5. Wie werden Temperaturen gemessen? Welche Messger/ite sind iiblich? Die Bewegungsenergie der Molektile kann nicht direkt gemessen werden. Bei der Temperaturrnessung kann man nur die Wirktmg messen, die die W~irme auf die K/Srper ausiibt. Hfiufig nutzt man dazu die Wfirmeausdehnung yon Flassigkeiten und Gasen. Die wichtigsten Messger~ite zur Temperaturmessung sind: 9 Fltissigkeits- und Gasausdehnungs- Thermometer 9 Bimetallthermometer 9 Widerstandsthermometer

2

1.1 Grundlagender Wfirmelehre

9 Thermoelemente 6. Erl/iutern Sie die prinzipielle Wirkungsweise der wichtigsten Thermometerarten. Fliissigkeits- und Gasausdehnungsthermometer sind in vielf~iltiger Weise aus dem Alltag bekannt. Zur Messung genutzt wird die VolumenvergrOl3erung dutch Erw~irmung, die unmittelbar zur Anzeige an einer entsprechend geeichten Skala gebracht wird.

Auch das Bimetallthermometer nutzt direkt die unterschiedliche L~ingen~inderung yon zwei verschiedenen, aufeinander befestigten Metallen, die zu einer Verbiegung des Bimetalls fiihrt. Die Verbiegung kann zur Anzeige mit Zeiger oder zum Regeln verwendet werden. Beim Widerstandsthermometer wird ausgenutzt, dass sich der Widerstand eines Metalls oder eines Halbleiters bei Temperaturiinderung ver~indert. Die Temperatur~indenmg kann auf diese Weise in eine Strom~inderung tiber~hrt werden. Beim Thermoelement berahren sich zwei unterschiedliche Metalle. An der Bertthrungsstelle kommt es durch die unterschiedliche Energie, die zum Freisetzen von Elektronen in verschiedenen Metallen benOtigt wird, zum Eindringen der Elektronen des Metalls, das weniger Energie zurn Freisetzen yon Elektronen braucht, in das andere. Auf diese Weise entsteht ein temperaturabh~ingiger Stromfluss. Das Thermoelement stellt damit selbst die Stromquelle eines Stromkreises dar. 7. In welchen MaBeinheiten werden Temperaturen und Temperaturunterschiede angegeben? Welche Formelzeichen sind iiblich?

Temperamren werden in ~ oder K angegeben. Mit 0 (Theta) bezeichnet man Temperamren in ~ mit T Temperaturen in K. Temperamrunterschiede werden bei Bereclmungen immer in K angegeben, wobei als Formelzeichen auger AT auch A0 tiblich ist. 8. Wie groB ist eine Temperaturdifferenz von 1 ~ in K? 1 ~ = 1 K. Die Einteilung beider Temperaturskalen ist gleich. Die Temperaturskalen unterscheiden sich nut in bezug auf den Nullpunkt.

1.1 Grundlagen der Warmelehre

3

9. Erl~iutern Sie die Kelvin- und die Celsiustemperaturskala. Die Kelvin - und die Celsiustemperaturskala unterscheiden sich im Nullpunkt. W~hrend die Kelvinskala am absoluten Nullpunkt begimlt und damit nur positive Werte hat, liegt der Nullpunkt der Celsiusskala beim Schmelzpunkt des Eises. 0 ~ entsprechen 273 K.

Der Siedepunkt des Wassers bei Normaldruck wird als 100 ~ festgelegt. Der Abstand zwischen dem Eispunkt und dem Siedepunkt des Wassers auf der Thermometerskala wird in 100 gleiche Teile geteilt. Auf diese Weise wird die L~ingen~inderung far ein Grad ermittelt, die dann auch im negativen Temperaturbereich und im Bereich tiber 100 ~ zur Fortsetzung der Skala genutzt wird. 10. Wie ist 1 ~ definiert? 1 ~ ist 1/100 des Abstandes auf einem Quecksilberthermometer zwischen dem Gefrierpunkt (Eispunkt) und dem Siedepunkt (Dampfpunkt) des Wassers beim Normalluftdruck von 1013 hPa (Hektopascal).

11. Wie kann die thermische Ausdehnung eines Stoffes berechnet werden? Die Zunahme der Bewegungsenergie der Molekt~le eines Stoffes bei Erw~irmung drtickt sich nach auBen in einer allseitigen VolumenvergrN3erung des Stoffes alas. In vielen praktischen F~llen interessiert man sich nur fi~r die Ausdehnung in einer Richtung, fi~r die L~qgen~nderung A1. A1 = lo-~-AT lo Ausgangslfinge, Anfangslange Linearer Ausdehnungskoeffizient, L~ngenausdehnungskoeffizient AT Temperaturunterschied in K 10

Bild. 1.1 L~ngenausdehnung

1! 11 i~

v I

4

1.1 Grundlagen der W~rmelehre

Der lineare Ausdehnungskoeffizient far die verschiedenen Materialien kann Tabellen enmommen werden (Tabelle 1 im Anhang). 12. Was versteht man unter der spezifischen Wiirmekapazitiit?

Verschiedene Stoffe von gleicher Masse ben0tigen zu ihrer Erwiirmung unterschiedliche W~rmemengen. Unter der spezifischen Wiirmekapazit~it c eines Stoffes versteht man die W~irrnemenge, die nOtig ist, urn 1 kg eines Stoffes um 1K zu erw~rmen, c ist eigentlich temperaturabh~ingig, kann aber n~iherungsweise als konstant betrachtet werden. In Tabellen wird c meist bei 20 ~ angegeben (Tabelle 2 irn Anhang). Wasser hat eine sehr hohe Wiirmekapazitiit, die in den Warmwasserheizungen ausgenutzt wird. 13. Wie kann die Temperaturiinderung eines Stoffes bei Erwiirmung berechnet werden?

Im Bereich der Raumtemperatur ist die Temperamrerh0hung eines Stoffes n~hertmgsweise proportional der zugefiihrten W~irmemenge Q. Die spezifische W~irmekapazit~it c des Stoffes kann als konstant gelten. Q = m-c. AT m Masse c spezifische W~rrnekapazit~t AT Temperatur~inderung Stellt man diese Gleichung nach AT urn, so erh~ilt man die Temperatur~inderung AT, die ein Stoff mit der Masse m u n d der spezifischen W~irmekapazit~it c bei der Zufahrung der W~irmemenge Q erf~ihrt. AT-

Q m-c

14. Welche Mafleinheit hat die W~irmeenergie?

Energie, Arbeit und Warmemenge haben die Mageinheit J (Joule). 1 J = 1 N m = 1 Ws

1 kcal = 4,2 kJ Die offizielle Mal3einheit far die Warrnemenge ist J. Da fraher die standardisierte Mageinheit far die W~irmemenge kcal war, haben sich die Werte in kcal eingepr~igt.

1.1 Grundlagender W~melehre

5

Man findet auch heute noch, z. B. bei der Angabe des Energiegehaltes yon Lebensmitteln, die Angabe in kcal zusgtzlich hinter der Angabe in J in Klammern. 15. Wie ist der Heizwert definiert? Der Heizwert H ist definiert bei Feststoffen und FRissigkeiten als Quotient aus W~irrnemenge und Masse H = Q/m, bei Gasen als Quotient aus W~rmemenge und Volumen U = Q/V. Die Heizwerte einiger Materialien sind in Tabelle 3 im Anhang aufgelistet. 16. Vergleichen Sie den Heizwert von 1 m 3 Erdgas und 1 kg Steinkohle. 1 m 3 Erdgas hat etwa den gleichen Heizwert wie 1 kg Steinkohle. Beide haben einen Heizwert yon etwa 30000 kJ/kg. 17. Was versteht man unter spezifiseher Sehmelzw~irme q? Die spezifische Schmelzw~irme q ist die W~irmemenge, die erforderlich ist, um ohne Temperatur~inderung die Masse yon 1 kg dieses Stoffes zu verfltissigen. Wiihrend der Schrnelzphase wird Schrnelzw~irme zum Aufl6sen von Molekiilverbindtmgen verbraucht und es findet keine TemperaturerhOhung statt.

/

T fest

Bild 1.2 Spezifische Schmelzwfirme

fest + flt~ssig /

/

flt~ssig

f

Schmelzphase

Q

Die Schmelzwgrme von Blei ist wesentlich geringer als die Schmelzw~rme der anderen Metalle. Diese Tatsache nutzt man beim Bleigiegen aus. Die Schmelzwfirmen einiger wichtiger Stoffe sind in Tabelle 4 im Anhang zu finden.

1.1 Grundlagender Warmelehre

6 18.

Wie grofJ ist die W~irmemenge, die zum Schmelzen von 20 kg Eis mit einer Temperatur von 0 ~ benStigt wird? Q = q-m Q = 335 kJ/kg .20 kg = 6700 kJ = 6,7 MJ

Zum Schmelzen yon 20 kg Eis mit einer Temperatur yon 0 ~ ben0tigt man 6,7 MJ. 19. Welche W~irmemenge benStigt man zum Schmelzen von 20 kg Eis einer Temperatur yon - 15 ~ Q = c.m.AT + q.m Q= 2100 J/(kg K).20 kg.15K + 6,7 MJ Q= 630 kJ + 6,7 MJ = 7,3 MJ Zum Schmelzen yon 20 kg Eis einer Temperatur yon -15 ~ ben6tigt man 7,3 MJ. 20.

Wie grol~ ist die gespeicherte W~irmemenge in 1 m 2 M a u e r w e r k aus HLZ, 30 cm dick, Dichte 1200 kg/m3? c -- 1,0 kJ/(kg K) Q = c.m.AT = lkJ/(kg K).1200 kg/m3.0,3m3.1 K = 360 kJ

Ein m 2 Mauerwerk kann eine W~irmemenge von 360 kJ speichern. Bei der Berechnung setzt man entsprechend der Definition der spezifischen W~rrne (kJ pro kg und pro K) 1K ein. 21. U m wie viel erh0ht sich die T e m p e r a t u r von 1 1 Wasser, w e n n eine W~irme menge yon 30 kJ zugefiihrt wird?

A T = AQ _ 30kJ =7,14K m.c 1k g . 4 2 0 0 J / ( k g . K ) Die Temperatur des Wassers erh6ht sich urn rund 7 K. 22.

Um wie viel iindert sich die L[inge einer Gehwegplatte von 1,5 m bei einer TemperaturerhShung von 30 ~ A1 = lo.~.AT A1 = 1,5 m-0,008 mm/(mK)-30 OK = 0,36 mm

Die Lfingenfinderung betrggt 0,36 mm.

1.1 Grundlagender Warmelehre

7

23. Um wie viel iindert sich die Liinge einer Leichtbauplatte von 2 m bei einer TemperaturerhShung von -10 ~ auf 30 ~ A1 = lo.Oc.AT A1 = 2 m.0,010 mm/(mK). 40 K = 0,8 mm Die L~ingen~inderung betr~igt 0,8 ram. 24.

Auf welche Arten kann Wiirme iibertragen werden? Welche Art des Wiirmetransports findet in Gasen, Fliissigkeiten und Feststoffen statt? Man unterscheidet drei Arten der Wiirrnet~bertragung: 9 W~irmeleitung 9 Konvektion oder StrOmung 9 Strahlung Die W~rneleitung ist ein Prozess, der in allen Materialien stattfindet. Der W~irmeaustausch erfolgt unmittelbar yon Molektil zu Molekt~l. Bei der Konvektion wird die W~irme dutch Str0mung in Gasen oder Fltissigkeiten transportiert. Die Warmestrahlung ist eine Art der 1Jbertragung, die keine Materie ben0tigt und deshalb auch im Vakuum vorkommt. Sie ist eine elektromagnetische Strahlung, die sich im elektromagnetischen Spektrum an das langwellige sichtbare Licht anschliel3t. 25. Eri~iutern Sie den Begriff W~irmeleitung. W~irmeleimng ist ein W~irmeaustausch zwischen benachbarten Molektilen. Die Warmeschwingungen werden unmittelbar von einem Molekfil auf die benachbarten tibertragen. Es erfolgt kein Transport von Materie, sondern nur ein Energietransport durch die Stol3wirkung der schneller bewegten Molektile des w~irmeren Teiles. Die W~irmeleitung ist somit an Materie gebunden. 26. Wie ist die W~irmeleitf~ihigkeit ~ definiert? Die Warmeleitf~ihigkeit gibt an, welche W~irmemenge pro Stunde durch 1 m e einer 1 rn dicken Schicht eines Stoffes geht, wenn der Temperatunmterschied an den beiden Schichtoberfl~ichen 1 Kelvin betrtigt.

1.1 Grundlagender W~irmelehre Bauteil T2 T~-T2=IK lm

Warm strom

"

~

....

Bild 1.3 W~irmeteitf~ihigkeit

Die W~irmeleitftihigkeit ist eine der wichtigsten im Wtirmeschutz vorkommenden StoffkenngrN3en. Die W~irmeleitf~ihigkeit Nr verschiedene Baustoffe ist in Tabelle 5 im Anhang zu finden. 27. Wovon hiingt die Wiirmeleitf'dhigkeit eines Bauteils ab? Die GrOBe der W~irmeleitf'~ihigkeit eines Bauteils h~ingt ab von: 9 der Rohdichte des Stoffes, 9

der Porigkeit und der PorengriJBe,

9

dem Feuchtigkeitsgehalt.

Die W~irmeleitf~ihigkeit ist um so grOBer, je kleiner die Molektilmasse ist. 28. Wie beeinflussen Dichte und Feuchte die Wiirmeleitf'~ihigkeit? Die W~irmeleitf~ihigkeit w~ichst mit zunehmender Dichte und Feuchte. Je por6ser ein Stoff ist, desto geringer ist wegen der geringen W~irmeleitf~ihigkeit der Luft seine W~irmeleitffihigkeit. 29. Welche Stoffe sind gute W~irmeleiter? Metalle sind wegen der freien Elektronen sehr gute W~irmeleiter. Gute elektrische Leiter sind auch gute W~irmeleiter. Bei Nichtmetallen hat die Struktur wesentlichen Einfluss: Die Warmeleitf'~ihigkeit ist bei amorpher Struktur geringer als bei kristalliner Struktur. Bei anisotropen Stoffen ist die Leitf~ihigkeit von der Richtung des W~irmestromes abh~ingig. So ist zum Beispiel bei Holz die W~irmeleitf~ihigkeit in Richtung der Faser am grN3ten.

1.1 Grundlagender W~nelehre

9

Das W~trmeleitverm6gen fl%siger K6rper ist im Vergleich zu dem der Metalle sebx gering. Gasf6rmige K6rper haben ein noch geringeres W~irmeleitverrnOgen. Bei Baustoffen k6nnen drei Gruppen unterschieden werden: Natuxsteine

)~ von 2,3 bis 3,5 W/m.K

Baustoffe allgemein

)~ von 0,14 bis 2,1 W/m.K

D~immstoffe

)~ von 0,002 bis 0,1 W/m.K

30. Ist Luft ein guter oder ein schlechter W~irmeleiter?

Luft ist ein schlechter Wiirmeleiter. Das wird bei den W~irmediimmmaterialien, die viele Lufteinschltisse besitzen, ausgenutzt. Ebenso nutzen Betten, Doppelfenster und wollene Kleidung die geringe Wiirmeleitflihigkeit der Luft. Die einzelnen Gewebeteile verhindem die W~irmekonvektion, so dass nur das geringe W~irmeleitungsvermOgen der in der W~irmeschutzhtille enthaltenen Luft wirksam wird. Luft leitet die Wiirme 25mal schlechter als Wasser. 31. Wie ist die W/irmeleitf'~ihigkeit von Holz?

Holz ist ein schlechter Wiirmeleiter. Wenn man bei Kiilte einen Holz- und einen Metallgegenstand mit der Hand bertihrt, spt~rt man deutlich, wie schnell die Wiirme der Hand yon dem Metallgegenstand abgeleitet wird. Der Holzgegenstand dagegen fasst sich w/irmer an. Die Werte fiir die W~irmeleitf~higkeit yon Holz liegen zwischen 2~ = 0,13 W/m-K und )~ = 0,2 W/m.K. Holzfaserplatten haben eine noch geringere Wiirmeleitf~higkeit. 32. Was versteht man unter Wiirmekonvektion?

Unter W~irmekonvektion oder W~irmestrOmung versteht man den W~irmetransport durch die Fortbewegung der Molektile im zur Verft~gung stehenden Raum. Ursache der Str6mung k6nnen Temperatur- oder Druckunterschiede sein. Der W~irmetransport erfolgt in Fltissigkeiten und Gasen vorwiegend als Wfirmekonvektion, zus/itzlich zur W~rmeleitung. Von der Heizquelle eines Raumes aus str6mt die erw~rmte, leichtere Luft nach oben. Die unter dem Einfluss der Erw/~rrnung in einem Zimmer entstehenden Luftstr6mungen lassen sich mit Hilfe von Tabakrauch sichtbar machen. Eine wesentliche Rolle spielt die W~xmekonvektion bei den Winden und Meeresstr6mungen.

10

1.1 Grundlagender Warmetehre

33. Wann spricht man von W~irmeiibergang?

Als W~met~bergang bezeichnet man den W~irmetransport zwischen Gasen oder Fltissigkeiten und der angrenzenden Wand. Gibt ein gasfarmiger oder fltissiger K/Srper W~irme an einen festen ab oder umgekehrt, so muss der Wfirmestrom an der Grenzfl~iche einen Widerstand iiberwinden. An einem W~irmetibergang sind in der Regel alle drei W~rmetransportarten beteiligt. Der W~irmetibergang wird mit dem W~irmetibergangskoeffizienten h beschrieben. 34. Was versteht man unter Wiirmestrahlung?

W~irmestrahlung ist der W~irmetransport mit Hilfe von elektromagnetischen Strahlen. Die W~irmestrahlen sind etwas langwelliger als das sichtbare Licht und schliel3en sich im elektromagnetischen Spektrmn an das rote sichtbare Licht an. Die von einer Fl~che ausgestrahlte W~rmemenge ist proportional zt~ vierten Potenz der Temperatur dieser Fl~che. Am st~irksten strahlen unter sonst gleichen Bedingungen schwarze K6rper. 35.

Wovon h~ingt die Aufnahmefiihigkeit eines KOrpers fiir W~irmestrahlung ab?

Wie viel Wiirme ein der Wiirmestrahlung ausgesetzter K0rper aufnimmt, h~ingt von seiner Oberflliche ab. Dunkle und raue KOrper erw~irmen sich st~irker als helle und glatte. Wie gut der KOrper diese W~rme anschliegend speichern kann, wird von seiner spezifischen Wgrmekapazit~it bestimmt. 36. Wie gut ist Glas fiir W~irmestrahlen durchliissig?

Ebenso wie K~Jrper far Licht mehr oder weniger durchliissig sind, sind sie das auch far Wiirmestrahlen. Die Durchl~issigkeit far Wiirmestrahlung ist aber nicht parallel zur normalen Lichtdurchliissigkeit. Beispielsweise ist Glas fiir Licht gut durchliissig, w~thrend es far Wiirme wenig durchl~issig ist. 37. Was versteht man unter Treibhauseffekt?

Die sichtbaren Sonnenstrahlen gehen durch die Glasscheiben des Hauses hindurch und werden dabei nur wenig geschw~cht. Die Gegenst~inde und die Luft im Treibhaus werden dadurch erw~irmt, aber die yon diesen K/3rpem ausgehenden W~rmestrahlen gehen nicht aus dem Gew~chshaus heraus, da das Glas far die W~irmestrahlen undt~chl~ssig ist. Auf diese Weise erw~rmt sich das Gew~ichshaus.

1.1 Grundlagender W~rmelehre

11

Diesen Effekt nutzt man auch in Niedrigenergieh~iusem aus, indem man mOglichst viele W~tnde auf der Sadseite aus Glas herstellt. Man wendet den Begriff "Treibhauseffekt" auch auf die gesamte Erde an. In diesem Zusammenhang wird der Begriff im Kapitel 1.6 W~rmeschutz und Umweltschutz erlautert. 38. Kann sich Wiirmestrahlung auch im Vakuum ausbreiten? Ein W~irmetransport durch W~irmestrahlung erfolgt auch in Abwesenheit von Materie. Die W~irmestrahlen sind elektromagnetische Wellen, die sich auch im Vakuum ausbreiten. 39. Was versteht man unter Wiirmedurchgang? Wird Wgrme von einem Raum mit einer Temperamr T1 dutch eine Wand in einen zweiten Raum mit einer Temperatur T2 tibertragen, so spricht man von Warmedurchgang. Die Wand kann dabei aus mehreren Schichten verschiedener Leitf~ihigkeit bestehen. 40. Erliiutern Sie, wie die Abkiihlung eines K0rpers erfolgt. Ein im freien Luftraum aufgestellter K~Srper, der eine h0here Temperattw als seine Umgebung hat, ktihlt sich ab, indem er seine W~irme vorwiegend dt~ch Konvektion und durch Strahlung an die Umgebung abgibt. Die Abkahlungsgeschwindigkeit ist in jedem Moment dem Unterschied zwischen seiner Temperatur und der seiner Umgebung proportional; d. h. der K~Srper ~indert seine Temperatur entsprechend einer Exponentialfunktion der Zeit. Man bezeichnet diesen Zusammenhang auch als Newtonsches AbkUhlungsgesetz. 41. Wie lang ist ein Holzbalken, der im Sommer bei 25 ~ eine Liinge von 3,200 m hat, im Winter bei -15 ~ A1 = lo.c~.AT A1 = 3,200 m-0,009 mm/(mK). 40 OK = 1,15 mm Die L~ngen~inderung betr~igt rund 1,2 ram; d. h. der Balken ist im Winter 3,200 m - 1,2 mm =3,200 m - 0,0012 m = 3,199 m lang.

12

1.1 Grundlagender Warmelehre

42. Welche Veriinderungen kSnnen an Bauteilen durch Erw~rmung auftreten?

Folgende Wfirmewirkungen k6nnen auftreten: 9

Temperaturdehnung und damit verbundene L~ingen~inderung

9

Temperaturspannung

* Verw61bung Wenn ein Bauteil an der L~ngen~inderung behindert wird, treten Spannungen im Material auf. Das sind bei behinderter Ausdehnung Druckspannungen und bei behinderter Verkarzung Zugspannungen. Die GrN3e der entstehenden Spannung ist neben der Gr~Sf3eder Temperaturfinderung noch vom Elastizitfitsmodul des Baustoffs abh~ingig. Bei ungleichm~tgiger Temperatureinwirkung kann es zu Verw61bungen kommen. Beispielsweise kOnnen Bodenplatten auf Erdreich von oben stgrker erwfirmt werden als von der Unterseite. Auch Dficher oder Fassadenteile k6nnen sehr unterschiedlichen Temperaturen auf Ober- und Unterseite ausgesetzt sein und k6nnen sich dadurch verwOlben. Die GrOi3e der Verw61bung ist auger vonder GrOBe der Temperamrfinderung, der L~nge und dem L~ingenausdehnungskoeffizient noch yon der Dicke des Materials abh~ingig.

1.2 Kenngr6fSendes baulichenWarmeschutzes

13

1.2 K e n n g r S l ~ e n d e s b a u l i c h e n W ~ i r m e s c h u t z e s 1. Wie ist der Wfirmedurchlasskoeffizient A definiert?

Der W~rmedurchlasskoeffizient A eines Stoffes gibt diejenige W~irmemenge in J pro Sekunde an, die durch eine lm 2 groBe Fl~iche eines Bauteils mit der Dicke d hindurchgeht, wenn der Temperaturunterschied 1 K betr~igt. 2. Erl[iutern Sie den Begriff Wiirmedurchlasswiderstand.

Der W~rmedurchlasswiderstand R dr~ckt den Widerstand gegen den Durchgang yon W~irme aus. Der W~medurchlasswiderstand ist vonder W~irmeleitf~higkeit und von der Dicke des Bauteils abNingig. R-

1 A

d )~

d - Schichtdicke )~ - W~irmeleitf~ihigkeit Ftir die MaBeinheit ergibt sich mzK/W. 3. Welchen W~irmedurchlasswiderstand hat eine Leichtbetonwand mit einer Rohdichte von 1100 kg/m 3 und 30 cm Dicke?

R.

d

.

0,30m . . 0,55 W / ( m . K)

0,55

m 2 -K W

Der W~irmedurchlasswiderstand dieser Leichtbetonwand betr~igt 0,55 mzK/W. 4. Wie errechnet sich der W~irmedurchlasswiderstand fiir mehrere hintereinander liegende Schichten?

Bei mehreren Schichten addieren sich die einzelnen Widerstfinde. R = dl +d2 + . . . + _d,_ )LI

~g2

~n

5. Berechnen Sie den W~irmedurchlasswiderstand einer 36,5 cm Vollziegelwand, Dichte 1800 kg/m 3, beidseitig mit Kalkzement verputzt, Schichtdicken I cm bzw. 2 cm.

14

1.2 Kenngr01~endes baulichenW~meschutzes

Es ist zweckm~il3ig, die Schichtdicken gleich in m einzusetzen. R=d'+d2

+d3

R = 0,02 + 0,365 0,10 0.81

0,01 0,10

R = 0,02 + 0,451 + 0,01 ~ 0,48 m 2K W Der Warmedurchlasswiderstand dieser Vollziegelwand betr~tgt 0,48 m2K/W. 6. Wie ist der Wfirmeiibergangskoeffizient h definiert?

Der fl~ichenbezogene W~irmeiabergangskoeffizient h gibt die W~rmemenge an, die zwischen einer 1 m2 grogen Bauteilfl~iche und der berill~enden Lufi ausgetauscht wird, wenn 1 K Temperaturunterschied besteht. Die Mageinheit des W~irmetibergangskoeffizienten ist W/mZK. Kehrwerte der Wfirmetibergangskoeffizienten, W~irmeiabergangswiderst~inde, sind in Tabelle 6 im Anhang zu finden. 7. Wovon ist der Wiirmeiibergangskoeffizient h abh~ingig? Ein WfirmeiJbergang zwischen der umgebenden Luft und dem Bauteil wird dutch die Temperaturdifferenz zwischen Luft und Bauteil verursacht. Er erfolgt durch Wfirmekonvektion und Strahlung.

Der Wfirmet~bergangskoeffizient h ist vonder Temperatur, der Str~mungsgeschwindigkeit, der Oberfllichenbeschaffenheit und der Geometrie abhiingig. 8. Wie ist der W~irmefibergangswiderstand definiert?

Der W~irmetibergangswiderstand Rs ist der Kehrwert des W~irmetibergangskoeffizienten h. Er stellt den Temperaturunterschied in K zwischen der Schichtoberfl~iche und dem Temperaturstand der anliegenden Luft dar, wenn einer Fl~iche von 1 m 2 ein W~irmestrom von 1 W zugefiahrt wird. W~irmeiabergangswiderst~nde sind in Tabelle 6 im Anhang zu finden. 9. Wie groB sind die Wiirmeiibergangswiderst~inde Rsl und Rsa fiir den W~irmeiibergang an einer Auflenwand innen und aullen?

1.2 Kenngr0gendes baulichenW~meschutzes

15

Tabelle 6 Nr die Wfirmet~bergangswiderstgnde k6nnen wir den inneren WfirmeUbergangswiderstand Rsi = 0,13 m2K/W und den gui3eren Wgrmeabergangswider-

stand Rs, = 0,04 m2K/W entnehmen. 10.

Warum sind bei einem AuBenbauteil die W~irmeiibergangswiderst~inde innen und augen unterschiedlich groB? Da die Luftbewegungen innen und augen unterschiedlich grog sind, sind auch die W~rrnet~bergangswiderst~inde unterschiedlich grol3. Im Innern des Raumes ergibt sich die Luftbewegung durch die nat~rliche Konvektion, w~ihrend augen eine durch den Wind erzwungene Konvektion stattfindet. Der Wind ~hrt dazu, dass der ~iugere W~rmet~bergangswiderstand kleiner ist als der innere.

11. Wie ist der W~irmedurchgangskoeffizient U definiert? Der W~rmedurchgangskoeffizient U oder U-Wert ist der Kehrwert des Warmedurchgangswiderstandes RT. Der W~irmedurchgangswiderstandRv lfisst sich nach der folgenden Gleichung ermitteln: RT =Rsi +R+Rsa Der W~medurchgangskoeffizientwurde fraher als k- Wert bezeichnet. Bauteil

Bild 1.4

W~irmedurchgang, W~medurchlass und Wgrmet~bergang

W~rme-

Warme-

abergang

durchlass

>

W~rmeabergang >

> W~rmedurchgang >

16

1.2 KenngrOgendes baulichenWfirmeschutzes

12.

Berechnen Sie den W~irmedurchgangswiderstand und den W~irmedurchgangskoeffizient fiir eine Lochziegelwand mit einer Dichte von 1200 kg/m 3, einem 2 cm dicken Auflenputz aus KalkzementmSrtel einem 1 cm dicken Gipsputz innen. L

r 365

Bild 1.5 Wandaufbau

7 R T = d l + d 2 ~ d3

)L1

~2

~3

RT = 0,02 + 0,365 + 0,01 0,10 0,50 0,51 m2K R T = 0,02 + 0,73 + 0,020 = 0,770 ~ 0 , 7 7 - W RT =Rse + R + R s i R T - 0 , 0 4 + 0,77 + 0,13 = 0,94 m2K W W U = 1,06 m2K

Der Wfirmedurchgangswiderstand betr~igt 0,77 m2K/W und der Wgrmedurchgangskoeffizient 1,06 W/m2K. 13. Wie ist die Wfirmestromdichte definiert? Die W~-mestromdichte q ist das Produkt aus Warmedurchgangskoeffizient und Temperaturunterschied.

1.2 Kenngr013endes baulichen W~rmeschutzes

17

14. Welche W~irmestromdichte hat eine Kalksteinwand mit einem U-Wert von 1,59 W/(m2K) bei einer Temperaturdifferenz zwischen innen und auBen von 35 K im Winter und 15 K im Herbst? Winter:

q = 1,59 W/(m2K)-35K = 55,7 W/m 2

Herbst:

q = 1,59 W/(m2K) . 15 K = 23,9 W/m 2

15. In weleher Richtung flief~t der Wiirmestrom? Der Warmestrom fliei3t in Richtung des Temperaturgef~illes, d. h. vom warrneren zum kNteren Bauteil. 16. Wie lautet die Grundgleichung fiir den Wiirmeverlust? Q-Q-= U - A . A O t Der W~rmeverlust, die zeitliche )knderung der W~irmemenge, ist abhangig von der Fl~che, dem W~irmedurchgangskoeffizienten und dem Temperaturunterschied. Man bezeichnet die zeitliche ~nderung der Warmemenge auch als W~rmestrom ~ . ~=Q t 17. Welcher W~irmeverlust ergibt sich bei einem Temperaturunterschied von 20 K durch eine Fliiche von 12 m 2 einer Wand mit U = 0,55 W/(m2K)? Q = U. A .A0 = 0,55.12.20 = 132 W t Es ergibt sich ein W~irmeverlust von 132 W. 18. Wie wird die Luftdichtheit von Fenstern beschrieben? Bisher wurde die Luftdichtheit mit Hilfe des Fugendurchlasskoeffizienten a beschrieben.

18

1.2 Kenngr0gendes bautichenW~meschutzes

Mit der DIN EN 12207 wurde eine neue Klassifizierung vorgenommen. Die Zuteilung zu einer Klasse erfolgt anhand der gemessenen Luf~durchlfissigkeit des Prtifk6rpers bei einer Referenzdruckdifferenz von 100 Pa, wobei die durchstrOmende Luftmenge auf die Gesamtflfiche des Prtifk6rpers oder auf die L~hnge der Fugen bezogen wird. Die Klassifizierung umfasst 4 Klassen, die nicht mit der frtiheren Klasseneinteilung identisch sind. In der folgenden Obersicht ist die Klassifizierung der Luftdurchl~issigkeit von Fensterfugen dargestellt. Kiassifizierung der Luftdurchl[issigkeit von Tiir- und Fensterfugen

Klasse

Referenzdurchl~issigkeit bei 100 Pa bezogen auf die Gesamtfl~che Fugenl~nge m3/(hm2) m3/(hm)

Fugendurchlasskoeffizient a bei 1 daPa bezogen auf die Fugenl/~nge m3/(hm(daPa)2/3)

1 2

50 27

12,50 6,75

2,69 1,45

3 4

9 3

2,25 0,75

0,48 0,16

19. Wie wird der W~irmedurchgangskoeffizient von Fenstern bestimmt?

Der W~irmedurchgangskoeffizient von Fenstem Uw (w = window) kann gemessen, berechnet oder mit Hilfe von Tabellen bestimmt werden. Bei der Bestimmung mit Hilfe yon Tabellen ist der W~rmedurchgangskoeffizient abh~ingigvom W~irmedurchgangskoeffizient der Verglasung Ug und vom Wgrmedurchgangskoeffizient des Rahmens Uf ( f = frame), sowie yon Korrekturwerten AUw. Uw = U(Ug ; U0 + E AUw Die W~irmedurchgangskoeffiziemen Ug und Uf miissen vom jeweiligen Hersteller nachgewiesen werden. Tabelle 10a enthNt die Bestimmung des U-Wertes aus Ug und Uf und Tabelle 10b die Korrekturen AUw. Die Berectmung kann nach der folgenden Formel durchgeftihrt werden: Ug .Ag + U f A f +W.1 Uw -

Ag+Af

Dabei ist W die Warmeb~cke zwischen Glas und Rahmen, I die L~ingedieser W~ir-

1.2 Kenngrogendes baulichen Warmeschutzes

19

mebrticke und Agbzw. Af die Fl~ichen von Glas bzw.Rahmen. ~' = 0,09 W/mK ~ r Alu- und 0,07 W/mK ftir Edelstahlabstandshalter. Durch die Berticksichtigung diese W~irmebrticke ist der berechnete U-Wert von Fenstern gr6Ber als der k-Wert. 20. Welchen Wiirmedurchgangskoeffizienten hat ein Fenster mit einer Zweischeibenisolierverglasung mit Ug= 1,5 W/(m2K), einem U-Wert des Rahmens von 2,2 W/(m2K) und mehrfachen Sprossenkreuzen im Scheibenzwischenraum? Bestimmen Sie den Wert mit den Tabellen.

Wir ermitteln mit Hilfe von Tabelle 10a und 10b: Uw = 1,9 W/(m2K) + 0,2 W/(m2K) =2,1 W/(m2K) Das Fenster hat einen U-Wert von 2,1 W/(m2K). 21.

Wie grofl ist der Wiirmedurchlasswiderstand einer abgeschlossenen Luftschicht von 25 mm Dicke mit horizontalem Wiirmestrom?

Der W~xmedurchlasswiderstand von abgeschlossenen (ruhenden) Luftschichten kann nicht wie bei festen Stoffen aus Schichtdicke und W~rmeleitf~ihigkeit errechnet werden. Es wirken auBer W~rmeleitung noch Konvektion und W~irmestrahlung. Bei senkrechten Luftschichten nimmt die W~rmed~mmung bis zu einer Luftschichtdicke von etwa 50 mm zu, bei gr~Beren Schichtdicken wird die D~mmung wegen zunehmender Konvektion kleiner. Die Werte k6nnen Tabelle 7b im Anhang enmommen werden. F ~ eine Luftschicht von 25 mm Dicke mit horizontalem W~irmestrom kann der Wert 0,18 m2K/W entnommen werden. 22. Wie ist der Wiirmedurchlasswiderstand von beliifteten Bauteilen zu bereehnen?

Bewegte Luftschichten, wie sie zum Beispiel bei beliifteten D~ichern vorkommen, liefern nur einen geringen Beitrag zur Warmed~immung. In der WSVO wurde dieser Anteil vernachlassigt. Jetzt muss zun~ichst entschieden werden, ob die beltfftete Luftschicht stark oder schwach bewegt ist. Dazu dient Tabelle 7a. Handelt es sich um eine schwach beltiftete Luftschicht, so betr~igt der Bemessungswert des W~irmedurchlasswiderstandes die H~ilfte des entsprechenden Wertes nach Tabelle 7b. Es ist zu beachten, dass, wenn der Warmedurchlasswiderstand der Schicht zwischen der betrachteten Luftschicht im Spalt und der AuBenluft den Wert von 0,15 m2K/W t~bersteigt, fi~ diese Schicht nicht der tats~ichliche W~irmedurchlasswiderstand, sondern der H~chstwert von 0,15 m2K/W anzusetzen ist. Wird eine Luftschicht als stark beltiftet eingestuft, so werden der W~irrnedurchlasswiderstand der Luftschicht und der aller weiterer Schichten der Augenschale vernachl~issigt. Es wird bei diesen Bau

20

1.2 KenngrOgendes baulichenWarmeschutzes

teilen ein ~ugerer Warmedurchgangswiderstand angesetzt, der gleich dem Wert des inneren ist (Rse = Rsi). (Vgl. Kapitel 1.5, Frage 9) 23. Wie ist der W~irmedurchlasswiderstand unbeheizter Riiume zu beriicksichtigen? Unbeheizte R~iume behindern den W~rmestrom. Der W~rmedurchgangswiderstand Rx wird um den Beitrag des unbelt~fteten Raumes Ru ergfinzt und berechnet sich entsprechend DIN EN ISO 6946 nach RT= Rsi+ R + Ru+ Rse F ~ Dachr~iume k/3nnen die Werte far Ru Tabelle 7c enmommen werden. Ft~ andere R~iume kann Ru nach folgender Gleichung berechnet werden, in der Ai die Gesamtheit der Trennfl~ichen aller Bauteile zwischen dem Innenraum und dem unbeheizten Raum bedeutet und Ae die Gesamtheit der Trennfl~ichen aller Bauteile Ai R u = 0,09 + 0 , 4 - Ae zwischen dem unbeheizten Raum und der Aui3enluft: Ergibt sich R, > 0,5mzK/W, so ist eine genauere Berechnung nach DIN EN ISO 13789 erforderlich. 24. Was bedeutet die Zahl 0,04 auf einem Diimmstoff?. Die Zahl ist die W~rmeleitf~higkeit des D~immstoffs (ohne MaBeinheit). Je kleiner die Zahl, desto geringer ist die W~irmeleitung und desto besser ist der Wgrmeschutz. Um bei den wgrmeschutztechnischen Berechnungen nicht auf eine Vielzahl von sich kaum unterscheidenden Werten zt~ckgreifen zu mt~ssen, hat man die D~mmstoffe in folgende W~rmeleitf~higkeitsgruppen unterteilt: 020 025 030 035 040 045 050 055 060 25. Berechnen Sie den Wiirmedurchgangswiderstand und den Wiirmedurchgangskoeffizient fiir eine 12 cm dicke Normalbetonwand mit einer 5 cm dicken Mineralfaserschicht der W~irmeleitf~ihigkeitsgruppe 045, einem 2 cm dicken Aul~enputz aus KalkzementmSrtel und einem 1 cm dicken Gipsputz innen.

1,2 Kenngr0gendes baulichen W~meschutzes R:dl+d2

~'I

21

+d3 + d,

~2

~'3

~'4

R = 0,02+ 0,05 + 0 ' 1 2 + 0 ' 0 1 =0,02+1,111+0,060+0,020 0,10 0,045 2,0 0,51 m~K R = 1,39 - W R.r = R~ + R + R s i m2K R T = 0,04 + 1,39 + 0,13 = 1,56 - W W U = 0,64m2K Der W~medurchgangswiderstand betr~gt 1,56 m2K/W, der U-Wert 0,64 W/m2K.

26. Was versteht man unter einer Wfirmebrficke?

Eine W~irmebracke ist ein Bereich mit einem erh6hten W~irmedurchgangskoeffizienten. Auf Grund einer niedrigeren W~irmed~immung tritt an dieser Stelle ein erh0hter W~irmeverlust aufund es herrscht eine geringere Oberfl~ichentemperatur. 27. Wie k6nnen W~irmebriicken rechnerisch berficksichtigt werden?

Der W~irmeverlust wird im Falle einer linienf'6rmigen W~irmebriicke durch den langenbezogenen W~irmebrtickenverlustkoeffizienten 9 [W/(m.K)] beschrieben.

gt = Ihi ~ d b - U o b w b

bwb

Uo bwb hi

Wgrmedurchgangswiderstand des ungest6rten Bauteils Breite der Wgrmebracke Wgrmeiibergangskoeffiziem innen

Oi ,0~ Lufttempera~Jr innen und augen innere Oberfl~ichentemperatur Osi Far hi wird zur Sicherheit oft mit dem Wert hi =5 W/(m2K) gerechnet. Zu dem Wfirmestrom ohne W~rmebracke ~o

I:~0 = UoAMo(0 i - 0 e)

22

1.2 Kenngr013endes baulichenW~neschutzes

kommt der zusgtzliche Wfirmestrom durch die Wfirmebracke ~wB ~wB = ~ l ( O i -0~). Dabei sind AwB die Fl~iche und I die L~tnge der W~trmebracke. Da das Berechnen der W~rmebracken far die Praxis ziemlich aufwendig ist, wird off mit W~irmebrackenkatalogen, die typische Konstruktionen beschreiben, und mit pauschalen Zuschl~igen zur Beracksichtigung von W~trmebracken gearbeitet. Aus Granden der Rechtssicherheit empfiehlt es sich, mit dem pauschalen W~trmebrackenzuschlag AUwB= 0,10 W/(m2K) zu rechnen. 28. Wie berechnet man den mittleren W~irmedurchgangskoeffizienten fiir Bauteile mit inhomogenen Bereichen?

Die Berechnung von inhomogenen Bauteilen hat sich mit der Einfahrung der DIN EN ISO 6946 ge~indert. W~thrend nach DIN 4108 Teil 5 der Wfirmedurchgangskoeffizient far Bauteile mit inhomogenen Bereichen als fl~chengewichteter Mittelwert aus den W~trmedurchgangskoeffizienten der einzelnen Bereiche berechnet wurde, sind jetzt oberer und unterer Grenzwert des Wfirmedurchgangswiderstandes (RT' und RT" ) zu berechnen und aus der Mittelung dieser Werte ergibt sich der UWert. 2 U = -

1

RT Die Berechnung des oberen Grenzwertes RT' entspricht im wesentlichen der alten Berechnmag des k-Wertes: _ _1 -

1 ( A s + A 2 +...+ Aq

R'T

A

RT~

RT2

mit RTm = Rse + y,d_~j+ Rsi

J~j

RTq

1.2 Kenngr0Bendes baulichenWarmeschutzes

23

Dabei shad: Fl~iche des Bereiches 1 A1 A~ Fl~iche des Bereiches 2 Aq Fl~che des Bereiches q A Gesamtflache RTm Warmedurchgangswiderstand des Bereiches m Rse ~iugerer Warmeabergangswiderstand innerer W~rneabergangswiderstand Psi d~ Dicke der Schicht j W~irmeleitf~ihigkeitder Schicht j Far den unteren Grenzwert gemittelt.

R" T

wird die W~irmeleitfahigkeit flachengewichtet

)~j = A1---(~qA1+ ~zA2 + ... +)~qAq ) dj R~ =R~ +~-"~--+Rsi J ~j 29. Berechnen Sie den U-Wert ffir die folgende Dachkonstruktion.

1 Dachplatted =2 cm, Z,= 0,15 W/InK 2 ruhende L =7 u f tcm schichtd 3 Sparren d = 1 4 c m , )~= 0,20 W/mK 4 Dfimmungd =7 cm, )~= 0,035W/mK 5 Deckenverkleidung d = 2 cm, L = 0,21W/mK

Schicht . 2 ~__~ / / ' ~t. l ~/ ~)~! ' i l I l /~-----~ / / ~ / 3 -4F -720 a

Bild 1.6 Berechnungdes U-Wertes inhomogener Bauteile Das Bauteil wird in zwei Abschnitte a und b und vier Schichten unterteilt. Far den W~irmedurchgangswiderstand des Bereiches a ergibt sich:

l 23 4 5

24

1.2 Kenngrol~endes baulichen W~rmeschutzes

RTa = 0,04+ 0,02 +0,16+ 0,07 + 0,02 +0,1 0,15 0,035 0,21 RTa = 2,529 m2K W FOr den W~irmedurchgangswiderstand des Bereiches b ergibt sich: Rvo = 0,04+ 0,02 + 0,14 + 0,02 +0,1 0,15 0,2 0,21 m2K RTb = 1 , 0 6 9 - W Damit ergibt sich for den oberen Grenzwert: 1 _(Aa

+Abll

2,529 1,069 1

R'T

W

= 0,449 ~ m~K

R', = 2,22 - - ~ w maK FOr den unteren Grenzwert mt~ssen wir die Warmeleitf~ihigkeit der vier Schichten berechnen.

)vl = 0,15 W / I n K 7V2 =

~3 = )L 4 =

0,43.720 + 0,2.80 800 0,035. 720 + 0,2.80 800 0,21W/mK

= 0,407 W / mK

= 0,0515 W / m K

1.2 Kenngrogendes baulichen W~meschutzes

25

Die W~irmeleitf~ihigkeit der Luftschicht )~L wurde dabei mit Hilfe des W~irmedurchlasswiderstandes aus Tabelle 7b berechnet: d2 0,07 ~.L . . . . . R L 0,16 R l = _ _ =t _ _ =0,02 d 7~ 0,15 R2.

d2 0,07 . . . 9~2 0,407

R3.

d3 0,07 . . . ~.3 0,0515

R4 _

0,43W / m K

0,133m2K/W

0,172m~K/W

1,359m2K/W

d 4 _ 0,02 _ 0,095 m2K / W ~4 0,21 Rse +R1 + R 2 + R

3 +R 4

+Rsl

0,04 + 0,133 + 0,172 + 1,359 + 0,095 + 0,1 = 1,899 m2K / W R.r=

R 'T + R~ = 2,225 + 1,899 _ 2,062 m2K ! W 2 2

Der tmtere Grenzwert betr~igt 1,899 m2K/W und der gesamte W~irmedurchgangswiderstand RT = 2,062 m2K/W. Damit ergibt sich der U-Wert zu: 1 1 U - TR-- - 2,062 - 0,485 ~ 0,49 W / m2K

30.

Was ist bei der Berechnung des W~irmedurchlasswiderstandes von Bauteilen mit Abdichtungen zu beachten?

Bei der Berechnung des W~irmedurchlasswiderstandes von Bauteilen mit Abdichmngen, z. B. D~ichem und Decken gegen Erdreich, werden nur die Schichten innerhalb der Abdichtung berticksichtigt. Ausnahmen bilden Umkehrd~cher unter Verwendung yon D~immstoffplatten aus extrudergesch~iumtem Polystyrolschaumstoff, die mit einer Kiesschicht oder einem Plattenbelag abgedeckt sind und Perimeterd~mmungen unter Anwendung yon

26

1.2 Kenngrogendes baulichenW~aeschutzes

D~immstoffplatten aus extrudergesch~umtem Polystyrolschaumstoff und Schaumglas, wenn die Perimeterd~a-tmung nicht st~indig im Grundwasser liegt. 31. Wie wird der Sonneneintrag nach DIN 4108- 2003-04 berechnet?

Der Nachweis des sommerlichen W~irmeschutzes geschieht mit Hilfe des Sormeneintragsfaktors. Die Berechnung des Sormeneintrags wird immer fiJr den ungtinstigsten, d. h. wiirmsten Raum durchgefiJhrt. Der Nachweis des sommerlichen W~irrneschutzes ist nicht erforderlich, werm der Fensterfl~ichenanteil die Grenzwerte nach Tabelle 11 a unterschreitet. Ansonsten ist nachzuweisen, dass der Sonneneintragskennwert S einen H6chstwert nicht Uberschreitet. Der Sonneneintragskennwert S ist mit der folgenden Gleichung definiert: A w,j "g total SAm Dabei bedeuten Aw,j Fensterfl~ichen g tot~ Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung A~

Netto-Grundflfiche des Raumes

Bei der Berechntmg der Nettogmndfl~iche ist zu beachten, dass Bodenfl~ichen, die mehr als das Dreifache der lichten Raumh6he von der AuBenwand, bzw. vom Fenster entfernt sind, nicht beracksichtigt werden. Der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung gtota!kann berechnet werden nach: gtot, l = g "Fc Dabei ist g

der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung nach DIN EN 410 (bzw. Herstellerangabe)

Fc

der Abminderungsfaktor far Sonnenschutzvorrichtungen (Tabelle 1 lb)

Bei Verglasungen mit verschiedenen g-Werten ist das flfichengewichtete Mittel zu berechnen. Far den Sonneneintragskennwert S muss gelten: S < Sz~l= E ASx

1.2 Kenngr0gen des baulichen Wfirmeschutzes

27

mit Sx Zuschlagswert nach Tabelle 1lc Bei der Berechnung des Zuschlagswertes wird die Geometrie des Raumes mit einem Gewichtungsfaktor fgewberiicksichtigt. fgew=(Aw + 0,3AAW+ 0,1AD)/AG Dabei bedeuten: Aw Fensterflache, einschlieglich Dachfenster AAw AuBenwandfl~iche AD

Dachfl~iche

AG

Nettogrundfl~iche

Der Einfluss der Fensterneigung wird durch den Neigungsfaktor fneigbeschrieben: A w,neig

fneig ----- AG

Aw,neig geneigte Fensterflfiche, einschlieglich Dachfenster Fenster, die eine tiberwiegende Nordorientierung aufweisen oder durch das Gebtiude selbst verschattet sind, werden durch den Orientierungsfaktor fno~aberacksichtigt. fnord = Aw'n~ Aw,ges

Aw,.o~a Nord-, Nordost- und Nordwest- Fensterfl~iche mit einer Neigung > 600 Awges gesamte Fensterfl~iche Die Eimeilung der Gebgude nach der Wgrmespeicherf~ihigkeit in leichte, mittlere und schwere Bauart erfolgt mit Hilfe der wirksamen W~irmespeicherfahigkeit Cwirk nach der folgenden Gleichung: Cwirk= Z (c'9"d'A), mit c spezifische W~irmespeicherf~ihigkeit

28

1.2 Kenngrogendes baulichen W~rrneschutzes

p

Rohdichte des Baustoffs

d

wirksame Schichtdicke

A

Fl~iche des Bauteils (lichte RohbaumaBe)

32. Berechnen Sie den Energieeintrag fiir ein Gebiiude mit folgenden Angaben fiir den ungiinstigsten Raum: AuBenwand AWA = 42,05 m 2, Fenster Aw =11,48 m 2, Grundfliiche AG = 35,4 m 2, Decke gegen AuBenluft AD = 35,4 m 2, Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung g = 0,65, Sonnenschutzvorrichtung auBen: drehbare, hinterliiftete, wenig transparente Lamellen, erhOhte Liiftung in der Nacht, Geb~iude in Klimaregion B (Bild 1.7), leichte Bauart, ostorientiert Grundflfichenbezogener Fensterflgchenanteil: Aw fAG

--

- -

Ao

11,48 -- 32,43 = 32,43 % > 10 % 35,4

Laut Tabelle 1 lb ergibt sich folgender Abminderungsfaktor: Augen: drehbare, hinterlt~ftete Lamellen Fc= 0,25 gtotaI = g "Fc=0,65 "0,25 = 0,1625 Laut Tabelle 1 lc ergeben sich folgende Sonneneintragswerte: Gebgude in Klimaregion B

Sx = 0,03

leichte Bauart

Sx =0,06 "fgew= 0,06(Aw + 0,3AAw + 0,1AD)/A6 Sx =0,06.(11,48+ 0,3"42,05 + 0,1"35,4)/35,4 Sx =+0,0468

ostorientiert

Sx = 0

erh6hte Laftung in der Nacht

Sx = +0,02

Szu =Z Sx =0,03 + 0,0468 + 0,02 = 0,0968 Der zulfissige Sonneneintrag betrfigt 0,0968. Nun berechnen wir den vorhandenen Sonneneintrag:

S - Aw "gtotal AQ

1.2 Kenngr6gendes baulichen Wfirmeschutzes

29

S = 11,48.0,1625 35,4 S = 0,0527 Vergleich des vorhandenen und des zul~ssigen Sonneneintrags: S = 0,0527 _<S~, = 0,0968 Der sommerliche W~irmeschutz wird eingehalten.

33. Wie sind bei Fertighiiusern die solaren Gewinne zu beriicksichtigen? Bei Fertighiiusern werden die solaren Gewinne so ermittelt, als ob alle Fenster nach Ost bzw. West orientiert w~iren. 34. Wovon ist der Sonneneintrag abh/ingig? Der * o 9 9 9 9 9 9

Sonneneintrag ist von folgenden Faktoren abgfingig: Energiedurchlassgrad der Verglasung Sormenschutzvorrichtunge n Fensterfl~ichenanteil Rahmenanteil der Fenster Klimaregion W~irmespeicherf~ihigkeit der Bauteile Laftung, besonders in der zweiten Nachth~ilfte Fensterneigung- und Orientienmg

35. Erl/iutern Sie Bild 1.7. Sind in den drei deutschen Kiimaregionen unterschiedliche Grenzwerte der sommerlichen Innentemperatur festgelegt? Region A ist die sommerk0hle Region, B die gem~iNgte Region und C die sommerheige Region. Die Grenzwerte der Innentemperatur betragen: A 25 ~ B 26 ~ C 27 ~

30

1.2 Kenngrogendes baulichen W~meschutzes

Bild 1.7 Deutschlandkarte mit Klimaregionen A, B und C zum Nachweis des sommerlichen Wfirmeschutzes nach DIN 4108-2:2003 (Quelle: Ackermann, T. Energieeinsparverordnung)

36. Welcher Diimmstoff hat besonders gute Eigenschaften in Bezug auf den sommerlichen Wiirmeschutz? D~immstoffe auf Holzbasis leiten die Temperatur besonders langsam. Das ist gthnstig, weft dann das Maximum der Zimmertemperatur erst erreicht wird, wenn sich die Augenluft schon wieder abzuldihlen beginnt. Wahrend Holz eine Temperaturleitzahl a yon 4 cm2/h hat, hat Polystyrol a =34 cmVh und Mineralwolle a = 50 cmVh. a ~

-

c.p )~ Warmeleitfahigkeit; c spezifische W~xmespeicherf~ihigkeit; Dichte 9

1.3 Temperaturenin Bauteilen 1.3 Temperaturen

31

in Bauteilen

1. W i e wird der T e m p e r a t u r v e r l a u f in Bauteilen rechnerisch ermittelt?

Ein Temperaturunterschied verhalt sich zum Gesamttemperaturgef'~ille im Bauteil wie der entsprechende Warmedurchlasswiderstand zum Wiirmedurchgangswiderstand: Temperaturdifferenz/Gesamttemperaturgef~lle = stand A0

R

01 - 0 2

RT

AO i

01 --0 2

Einzelwiderstand/Gesamtwider-

analog:

_ Rsi

AO e

RT

01 - 0 2

_ R~

RT

A0

Temperaturdifferenz der Bauteile

01 - 02 A0~

Differenz zwischen Innen- und AuBentemperamr

k0r

Differenz zwischen AuBentemperamr und Wandtemperatur

R

W~rmedurchlasswiderstand

RT

Wfirmetibergangswiderstand

Rsi Rse

Wfirmet~bergangswiderstand innen; Wfirmet~bergangswiderstand augen

Differenz zwischen Raumtemperatur und Wandtemperatur

*C 20

~aRrfl-

/ l:ilg""-

10 Bild 1.8 Temperaturverlauf eines Bauteils

o

d(m)

Aul?entemperatur qO

temperatur

32

1.3 Temperaturenin Bauteilen

2. Wie ermittelt man den Temperaturverlauf grafisch?

Die jeweiligen Temperaturen sind streng proportional zu den entsprechenden W~rmedurchlass- bzw. Warmetibergangswiderst~inden. Demnach muss sich eine Gerade ergeben, wenn man diese Temperaturen tiber den Widerst~nden aufzeichnet. Man triigt auf der Abszisse sukzessive die W~rmedurchlass- bzw. Wfirmetibergangswiderst~nde auf und auf der Ordinate die AuBen- und Innentemperatur. AnschlieBend verbindet man die Endpunkte und kann mit Hilfe dieser Geraden iiir die einzelnen W~irmedurchlasswiderst~inde die zugehOrigen Temperaturen ablesen.

0c/ 20 -i 1510

Bild 1.9 Grafische Ermittlung des Temperaturverlaufs

5 0 -10

0,1

t

0,2

I

0,3

Sz=0,4

RT

3. Was versteht man unter einer Temperaturwelle?

Unter einer Temperaturwelle versteht man eine periodische A.nderung der Temperatur. Der Amplitude der Welle entspricht die GrOBe der Temperaturschwankung, Wellenl~inge ist die Zeit. 4. Nennen Sie Beispiele fiir Temperaturwellen.

Eine Temperaturwelle stellt beispielsweise die jlihrliche Periodizit~it der Temperatur der Erdoberflliche dar. Die tiigliche Periodizitiit der Lufttemperatur ist ebenfalls eine Temperaturwelle.

1.3 Temperaturen in Bauteilen

33

5. Ermittein Sie rechnerisch den Temperaturverlauf fur eine Auf~enwand aus Normaibeton (15 cm dick, ~-- 2,1W/mK) mit einer AufJendiimmung aus Holzwolleleichtbauplatten (5 cm dick; ~,=0,081W/mK) und 2 cm Auftenputz (~,=0,87W/mK) aus einem 2 cm dicken Innenputz (~,=0,87W/mK). Die Aul~entemperatur betriigt -10 ~ die Innentemperatur + 20 ~

Wir berechnen zunfichst den W~rmedurchlasswiderstand mit Hilfe der folgenden Tabelle: Dfirnmung Wand Innen.10~ Augen20 ~ p~z putz d(m) 0,02 0,0 5 0,15 0,02 ~(W/mK) 0,081 2,10 0,87 0,87 d/El (m2K/W) 0,617 0 , 0 7 1 0,023 0,023 mZK R = 0,7347-W Damit erh~lt man folgenden W~irmedurchgangswiderstand: mZK R T = 0,04 + 0,7347 + 0,13 = 0 , 9 0 4 7 - W Man arbeitet am besten mit dem Speicher des Taschenrechners, damit sich bei der Berechnung der Temperaturen keine zu grol3en Rundungsfehler ergeben. Die Rundungsfehler warden sonst dazu fahren, dass die Rechnung nicht korrekt aufgeht, das heil3t, wenn man die einzelnen Temperamren addiert, kommt man nicht wieder auf den Gesamttemperaturunterschied von 30 ~ Nan berechnen wir die Temperaturdifferenzen. Die Gesamttemperaturdifferenz geteilt durch RT ergibt: 30/0,9047 = 33,16 Dieser Wert muss mit dem jeweiligen Einzelwiderstand multipliziert werden. Wir setzen die oben begonnene Tabelle fort: Aui3en- Dfimmung Wand Innen_ 10~ 20 ~ putz putz 0,04-

aO (~

33,16

0,023. 33,16

1,3

0,8

0,6173. 33,16 20,4

0,0714, 0,023. 33,16 33,16 2,4

0,8

0,1333,16 4,3

34

1.3 Temperaturenin Bauteilen

Diese Temperaturen addiert mtissen wieder die Gesamttemperaturdifferenz von 30 ~ ergeben. Man sieht, dass das mit Abstand gr~ffJte Temperatt~gef~ille von 20,4 ~ innerhalb der W~irmed~mmschicht auftritt. Die Temperaturen an den jeweiligen Stellen erh~ilt man nun durch schrittweises Abziehen dieser Temperaturdifferenzen. 0 (~ -10 -8,7 -7,9 12,5 14,9 15,7 20 Man erkennt, dass an der Augenseite der Betonwand 12,5 und an der Innenseite 14,9 ~ herrschen. Die Betonwand liegt bei der Augend~immung im positiven Temperaturbereich. Wtirde man die gleiche Wand mit Innend~immung berechnen, so erg~be sich, dass die Betonwand im negativen Temperaturbereich liegt. 6.

Berechnen Sie den Temperaturverlauf fiir die Wand aus Aufgabe 5, wenn die Diimmschicht auf der Innenseite angebracht wird.

-10 ~

Augenputz 0,02

d (m)

Wand 0,15

D~irmnung Innenputz 0,05 0,02

)~i(W/mK)

0,87

2,10

0,081

0,87

d/~i (m2K/W)

0,023

0,071

0,617

0,023

0,04. 33,16

0,023. 33,16

0,071. 33,16

0,617. 33,16

0,023. 33,16

0,8

2, 4

20,4

0,8

4,3

A0 (~

20 ~

0,13. 33,16

I

0 (~

-10

-8,7

-7,9

-5,5

14,9

15,7

20

Man sieht, dass an der Aul3enseite der Betonwand -7,9 ~ und an der Innenseite der Betonwand -5,5 ~ herrschen. Die innenliegende D~mmung stellt keinen so guten Schutz far die Wand dar wie die augenliegende. 7. Wie kann die Oberfliichentemperatur einer Hausfassade bestimmt werden?

Die Oberfl~ichentemperatur einer Fassade kann man mit Hilfe einer Infrarotkamera aufnehmen. Aus der Farbverteilung des Infrarotbildes kann auf die Wandtemperatur in den verschiedenen Bereichen der Fassade geschlossen werden.

1.3 Temperaturenin Bauteilen

35

Auf diese Weise kOnnen die Stellen, an denen eine erhOhte Wgrmeabgabe stattfindet, bestimmt werden. 8. Wie veriindert sich eine Temperaturwelle beim Durchgang durch eine Wand? Die Amplitude der Welle wird kleiner, d. h. die Temperaturschwankungen werden gedgmpft. Weiterhin tritt eine zeitliche VerzOgenmg der Wellenbewegung durch das Bauteil ein. Dadurch wird zum Beispiel die grN3te Hitze im Sommer am Mittag im Raum erst nachmittags gemessen. 9. Was versteht man unter station~irer und instationiirer W~irmebewegung? Stationiire Wiirmebewegung liegt vor, wenn die Temperattu'en zu beiden Seiten eines Bauteils konstant shad. Andern sich die Temperaturen, so spricht man yon instation~irer W~irmebewegung. Starke Temperamr~inderungen in Raumen kommen zum Beispiel beim Aufheizen vor. Im instation~iren Fall genUgt es nicht, nur die W~rmeleitf~higkeit ~ zu betrachten, sondern es muss die Rohdichte p und die spezifische W~rmekapazit~t c bel~cksichtigt werden. 10. Mit welchen KenngrOBen wird die instation~ire Wiirmebewegung beschrieben? Zur Beschreibung der instation~iren Wiirmebewegung wird die Temperaturleitzahl a und der W~irmeeindringkoeffizient b verwendet. Temperaturleitzahl a [cmVh] a : - -

c-p W~irmeeindringkoeffizient b [J/(m2Ks 0,5)]

Dabei bedeuten

1.3 Temperaturen in Bauteilen

36 Wfirmeleitffihigkeit P Dichte spezifische W~irmekapazit~it

c

11.

Berechnen Sie die Temperaturleitzahl und den Wiirmeeindringko~ ten fiir Eichenholz (p = 750 kg/ma).

Wir entnehmen den Tabellen 2 und 5 im Anhang: c = 2100 J/kgK; ~ = 0,21W/mK. W 0,21-mK

a=

c-p

a=

2100

J .750 kg kgK m3

W 1-mK

lm2

10000 Ws .750kg kgK m3

10000h.750 3600

10000 cm 2 3600 cm 2 cm 2 . . . . 4,8-100000 750 h h - - 750 h 3600

b= ~.~.9=I0,21

I b = 575

W - 2 1 0 0 J .750kg =575~ J J kg mK kgK m~ smK kgK m 3

j2 sm4-K2

= 575 - m2KsO,5

Die Temperaturleitzahl a far Eichenholz betrfigt 4,8 cm2/h und der W~rmeeindringkoeffizient b = 575 J/(m2Ks~ 12. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Temperaturleitzahl eines Stoffes und dem sommerlichen Wtirmeschutz?

Je kleiner die Temperaturleitzahl, desto l~inger dauert es, bis die Temperaturspitzen vonder AuBenwand in das Rauminnere kommen, d. h. desto besser ist der sommerliche Wfirmeschutz. Fichte und Kiefer haben eine Temperaturleitzahl von nur 4,1 cm2/h. Deshalb sind D~immstoffe auf Holzbasis, wie Holzwolleleichtbauplatten besonders gut far den sommerlichen Wfirmeschutz geeignet.

1.4 Lfiften

37

1.4 L i i f t e n 1. Worin bestehen die Ziele der Liiftung? CO2, weitere Schadstoffe und Feuchtigkeit mtissen abgeltiftet werden. Sauerstoff muss zuge~hrt werden. 2. Erl[iutern Sie, wie w~ihrend der Heizperiode richtig geliiftet werden sollte. Es sollte Intervallliaften durchgeffihrt werden, kein Kippltiften oder Dauerltiften. Phase 1: wenn mOglich Querltiften, wenige Minuten; je k~lter und windiger desto ktirzere Ltiftungszeiten sind erforderlich Phase 2: Erw~irmen der Luft mit geringerer absoluter Luftfeuchte. Die kalte Luft erw~rmt sich auf Grund der geringen Feuchtigkeit leichter. Phase 3: Aufnahme yon Feuchtigkeit Temperatur und Luftfeuchtigkeit kontrollieren und Ltiftungsintervalle festlegen, Luftfeuchtigkeit sollte nicht fiber 65 % liegen. Phase 4: erneuter Luffwechsel 9 9 9 9 9 9

Je gr6ger die Temperaturdifferenz zwischen Innen - und Augenluft, desto mehr Feuchte kann weggeliiftet werden Zimmer und W~inde nicht durch zu langes Ltiften auskfihlen lassen Feuchtigkeit nach Baden, Duschen oder Kochen weglaften Ftir gute Zirkulation sorgen, damit auch die Ecken geltiftet werden Durch zu langes Ltiften im Winter kann die Raumluft zu trocken werden Kompletter Luftwechsel abends, damit es beim Abktihlen in der Nacht nicht zu Feuchteniederschlag kommt.

MObel miissen in gentigend grogen Abstand zu kalten Aui3enw~nden aufgestellt werden und Ttiren zu ungeheizten Zimmern geschlossen gehalten werden.

3. Unter welchen Bedingungen entsteht Schimmel? Schimmel entsteht, wenn an wenigstens 5 aufeinander folgenden Tagen die relative Luftfeuchte an der Bauteiloberfl~iche t~iglich mindestens 12 Stunden lang 80 % tiberschreitet. Der Schimmel w~ichst bei hohen Temperaturen besser als bei niedrigen. Er ben6tigt biologisch verwertbare Substrate, wie Tapeten, Gipskarton oder dauerelastisches Fugenmaterial. Diese Materialien werden der Substratgruppe I zugeordnet.

38

1.4 Ltlfien

Auf Materialien der Gruppe II (Putze, mineralische Baustoffe) w~ichst er weniger leicht. 4. Welche Arten der natfirlichen bzw. freien Liiftung gibt es? 9

Fugen- oder Selbstlt~ffung (Infiltration)

9

Fensterlt~ftung

9

Schachtltiftung

9

Dachaufsatzlt~ftung

Die Dachaufsatzliaftung hat sich im Allgemeinen in industriell genutzten Geb~uden mit grogen W~irmelasten und in verglasten Hallen unter sommerlichen Bedingungen durchgesetzt. Die freie Laftung wird auch in der modernen Architektur in Form einer Klimafassade als Vorhangfassade genutzt. Dadurch braucht in verkehrsreichen Gegenden nicht auf die Fensterliiftung verzichtet zu werden und zus~tzlich wird die ~iul3ere W~rme- bzw. K~fltebelastung im Sommer und im Winter reduziert. 5. Welche grundlegenden Nutzerbediirfnisse werden bei natiirlicher Liiftung erfiillt? Natttrliche Ltiftung er~llt grundlegende Nutzerbediirfnisse, wie Luftqualit~it, Augenbezug und Nutzereinfluss. 6. Was sind die Ursachen dafiir, dass es nach Sanierungen zu erh0htem Feuchteeintrag in Wohnungen kommt? 9 Dichtere Fenster 9 U-Wert der Fenster so gering, dass das Signal zum Ltiften fehlt (Tauwasserniederschlag auf der Fensterscheibe) 9 DachbOden stehen h~iufig nicht mehr zur Verf'agung, dadurch vermehrt W~ischetrocknen in der Wohnung 9 KachelSfen durch Zentralheizungen ersetzt; mit den Folgen: 9 Weniger Strahlungsw~irme und damit niedrigere Wandoberfl~ichentemperaturen 9 Schornsteine zugemauert, keine Schachtliaftung mehr 9 Kein morgendliches Lt~ften zum Anheizen des Ofens

1.4 Ltfften

39

Die Aufmerksamkeit Nr Energie- und Geldsparen hat zu dem Fehler geRlart, dass manche Mieter abends die warme Luft aus dem Wohnzimmer nutzen trod in das kalte Schlafzimmer hineinlassen. Die hohe Feuchtigkeit schl~igt sich an der kalten SchlafzimmeratffAenwand nieder. 7. Wie kann der Liiftungswiirmebedarf berechnet werden?

Ft~r die vereinfachte, statische Betrachtungsweise gilt:

qL :V.c.p.[~.(0i-0e) hi :V.IO00

J 1,25kg 13.(0i_0e) kgK m3

Ws 6L =V'I250Km3 "13"(0i-0e)

6L = V-0,347" ~'(0i- 0e) m3~yh K ()L Ltiftungsw~irmeverlust Volumenstrom in mVh oder 1/s

0i

Temperatur der Innenluft 0~ Temperatur der AuBenluft f~ Luftwechselzahl c spezifische W~irme der Luft P Dichte der Luft V Volumen des zu beliaftenden Raumes

Mit einem Mindestluftwechsel von 13= 0,5 h -~ ergibt sich: Qmin = 0,17-W(0i-~

K

1.4 Laften

40

8. Bereehnen Sie mit die Liiftungsw/irme fur zwei beheizte Z i m m e r (80 m2), ZimmerhOhe 2,5 m und einen Luftwechsel von 0,7 h -1. Hinweis: durchschnittliches Heizen in Deutschland nach E n E V : 185 Tage im J a h r von der mittleren Auflentemperatur in der Heizperiode 3,3~ a u f 19~ (0 i - 0 e )t : (19 - 3,3)K. 185.24h : 2904,5K- 24h : 69708 Kh Q:Q.t

:v,

.13.0,35 Wh 6 9 7 0 8 K h : 8 0 m 2 . 2 , 5 m . 0 , 7 1 . 0 , 3 5 Km 3

Wh 69,7Kkh Km 3

Q = 3415kwh O 3415 k w h kwh " = = 42,7 A 80 m 2 m2 Far die Liafttmg werden im Jahr 3415 kWh gebraucht, das sind 42,7 kWh/m 2. 9. Nach welchen Kriterien ist eine Bereehnung des erforderlichen Luftvolumenstroms mSglich? Die Berechnung ist nach folgenden Kriterien m6glich: 9

Luftwechselzahl

9

Personen- und fl/~chenbezogener AuBenluftstrom

9

Schadstoffmenge

9

Feuchtigkeitsmenge

,,

Raumluftqualit~t

10. Erl~iutern Sie die Berechnung nach Luftwechselzahl. Die Berechnung erfolgt nach folgender Gleichung: o

V = V- L W Z L W Z Luftwechselzahl in h ~ '~

Volumenstrom in m3/h oder l/s

V

Volumen des zu belUftenden Raumes

1.4 Laden

41

11. Erl~iutern Sie die Berechnung nach personen- und fliichenbezogenen Auflenluft-Volumenstrom. ~r = n. ALS

in m3/h

n

Anzahl der gleichzeitig anwesenden Personen oder Fliiche in m 2

ALS

MindestauBenluft-Volumenstrom nach DIN 1946 T2

Ergeben sich bei der Berechnung nach der Zahl der Personen und nach der Fl~iche unterschiedliche LuftvolumenstrOme, so ist der grOBere der beiden Werte zu verwenden.

12. Welchen Mindestauflenluft-Volumenstrom schreibt die DIN 1946 vor? DIN 1946 schreibt einen MindestauBenluft-Volumenstrom flir Wohnungen von 30 m3/h und Person vor. 13. Welcher Auflenluft-Volumenstrom ist fiir die folgende Gastst~itte erforderlieh?

Gastst~itte: 200 m 2, 80 Personen, Temperatur 20 ~ 0~

Auflenlufttemperatur

Luftvolumenstrom in Gastst~itten: 30 m3/h bei Berechnung nach der Personenzahl; 8 m3/h bei Berechnung nach der Fliiehe Wie grofl ist der Lfiftungsw~irmeverlust? Nach der Personenzahl:

9 V =n.ALS

m3 =80.30

m3 =2400-h h

Nach der Flache: ~=n.ALS

m3 = 2 0 0 . 8 m 3 =1600 h h

D.h. es mtissen 2400 m3/h gewahlt werden. Liiftungsw~irmeverlust: QI~ = v" 0,34 "(0i - 0 e ) = 2400 in3 90 , 3 4 ~ 20 K = 16,3 kW h m~K

42

1.4 Lt~ften

14. Wie wird der sehadstoffbezogene AufJenlufl-Volumenstrom berechnet? =

SM in K i -K e

m 3/ h

SM sgindlich im Raum anfallende Gas-, Dampf- oder sonstige Schadstoffmenge in m~/h Ki, zugelassene Konzentrationen in m 3 Schadstoff/m 3 Raumluft Ke, Konzentrationen in m 3 Schadstoff/m 3 Auf3enluft 15. Berechnen Sie den sehadstoffbezogenen AuBenluft-Volumenstrom fiir CO2. zugelassene Konzentrationen: 0,10 % CO2 = 0,0010 m 3 C02/m 3 R a u m l u f t CO2-Konzentrationen in der Auflenluft: 0,04 % Schadstoffmenge 15 l/h Person bei Aktivifiitsgrad 1 ,~ =

SM K i -K e

=

0,015

m 3 -__0,015 m 3

0,001-0,0004 h

0,0006 h

25 m3 h

Nach dem CO2 Gehalt ergibt sich ein Augenluft-Volumenstrom von 25m3/h. 16. Wie wird der raumluftqualit~itsbezogene AuBenluft-Volumenstrom berechnet? =10

G -in ~(qi - q e )

l/s

qi angestrebte Raumluftqualit~tt qe Qualit~it der Aui3enluft G gesamte Luftvertmreinigtmg in Olf e Lt~ftungse ffektivit~it 17.

Welcher Auflenluft-Volumenstrom ist fiir eine Person in einem Raum mit 20 m 2 Kunstfaserteppich, ~ =1 erforderlich? Aul]enluftqualitiit qe = 0 , 2 0 l f , angestrebte Raumqualitiit mittel: qi = 1 , 4 0 l f

1.4 Ltfften

43

"~ = 10 lOtf + 20m 2- 0,401f = 75 in 1/s 1(1,4 - 0,2) m3 ~' = 3,6.75m3 = 270 _ h h Dieser hohe Wert kommt dt~ch den Teppich zustande. Die Person allein ergibt abliche Werte. 18. Welche Feuchtigkeitsmenge kann in folgendem Beispiel bei einem vollst~indigen Luftwechsel weggeliiftet werden? Ist ein voilstiindiger Luftwechsel pro Stunde ausreichend? 100 m 2 groBe Wohnung (ca. 250 m 3 Luft), 4 Personen anwesend I n n e n t e m p e r a t u r 20~ Luftfeuchtigkeit 55 % Au6entemperatur 10~ Luftfeuchtigkeit 60 % Eine Person erzeugt stiindlich 150 g Wasserdampf. Absoluter Wassergehalt innen nach Tabelle: 55 % .17,3 g/m 3 = 9,52 g/m 3 Absoluter Wassergehalt aul3en: 60 % . 9,4 g/m 3 = 5,64 g/m 3 Bei einem vollst~indigen Luftwechsel k6nnen 9,52 g/m 3 - 5,64 g/m 3 = 3,88 g/m 3, d. h. 3,88 g/m 3- 250 m 3 = 970 g = 0,97 1 weggeltiftet werden. Die 4 Personen erzeugen stiandlich 4 -150 g = 600 g. D. h., der Luftwechsel war reichlich. Ein 0,6 facher Luftwechsel w~re ausreichend. 19. Wie hoch ist der Grenzwert fiir die C02-Konzentration in der Luft? Wird dieser Wert in Wohnungen mit abgedichteten Fenstern erreicht? Der physiologische Toleranzwert far CO2 betr~igt 0,15 % =1500 ppm. Dieser Wert kann in Schlafzimmern bei geschlossenen, dichten Fenstern nachts erreicht bzw. tiberschritten werden.

20. Welche Liiftungsdauer ist in der Ubergangszeit bei Querliiftung (Durchzug) und welche bei vollstiindig geSffnetem Fenster fiir einen vollstiindigen Luftwechsel erforderlich? In der Ubergangszeit betr~igt die Zeit f~r einen vollst~ndigen Luftwechsel bei Querltiftung ca. 3 Minuten und bei vollstgndig ge6ffnetem Fenster ca. 10 Minuten.

44

1.5 Energieeinsparverordnung

1.5 E n e r g i e e i n s p a r v e r o r d n u n g 1. Welche Vorschriften sind fiir den baulichen Wiirmeschutz von Geb/iuden maBgebend? Der bauliche W~irmeschutz wird durch die Energieeinsparverordnung (EnEV) und die DIN 4108 W~irmeschutz im Hochbau geregelt. 2. Welche DIN befasst sich mit dem Mindestw/irmeschutz von Bauteilen?

In der DIN 4108 sind die Mindestwerte der W~irmedurchlasswiderst~inde von Bauteilen enthalten. Diese Werte sind in Tabelle 8 im Anhang zu finden. Der Mindestw~irmeschutz nach Tabelle 8 ist auch far Gebaude mit niedrigen Innentemperaturen (12~ < 0i < 19~ einzuhalten, mit der Ausnahme von Zeile 1 Tabelle 8. Hier ist der Wert von R= 0,55mK/W einzuhalten. Tabelle 9 enthfilt die Mindestwerte fox leichte Bauteile, Rahmen- und Skelettbauarten. 3. Warum fordert die DIN 4108 ftir Gebiiude mit geringem Eigengewicht einen hOheren W~irmesehutz? Da Bauteile mit geringem Eigengewicht nur ein geringes W~irmespeichervermOgen haben, tritt im Sommer eine schnelle Erw~irmung und im Winter eine schnelle Auskfihlung der Rfiume ein. Das soll durch einen hOheren W~irmeschutz ftir diese leichten Bauteile verhindert werden. Unter leichten Bauteilen versteht man nach dieser DIN Bauteile mit einem Fl~ichengewicht bis zu 100 kg/m 2. Bei den Wfirmeschutzberechnungen ist deshalb der erste Schritt, zu tiberprtifen, ob das interessierende Bauteil ein Flachengewicht tiber 100 kg/m 2 hat. Liegt das Fl~ichengewicht darunter, so ist die spezielle Tabelle fttr diese Bauteile anzuwenden. 4. Seit wann gilt die Energieeinsparverordnung? Die Energieeinsparverordnung gilt seit dem 1.2. 2002 und lost die W~meschutzverordnung 1995 ab. Eine Neufassung ist far 2008 geplant. 5. Was beinhaltet die Energieeinsparverordnung? Welche wesentlichen Unterschiede bestehen zwischen der Wiirmeschutzverordnung und der Energieeinsparverordnung?

1.5 Energieeinsparverordnung

45

Beide Verordnungen regeln den energiesparenden Betrieb eines Geb~udes, nicht das energiesparende Errichten des Geb~tudes. Die W~irmeschutzverordnung 1995 begrenzt den Jahresheizw~rmebedarf auf _< 100 kWh/(m2a). In der W~irmeschutzverordnung von 1982 ergab sich ein Heizenergiebedarf yon 120 bis 180 kWh/m2 pro Jahr. Seit 1995 liegt das Anforderungsniveau bei 54 bis 100 kWh/m2. Die Energieeinsparverordnung begrenzt den Jahres-Prim~energiebedarf. Die Energieeinsparverordnung bezieht die Anlagentechnik (Heizungsanlage, Anlagen zur Bereitstellung yon Trinkwasser und Lt~fiungsanlagen) in die Bilanzierung ein. Augerdem wird der Aufwand f ~ die Bereitstellung des Energietr~igers (Prim~irenergie Gas, elektrische Energie oder andere) beracksichtigt. Far die Transmissionsverluste werden in der EnEV getrennte HOchstwerte festgeschrieben. Damit soll verhindert werden, dass eine hochwertige Anlagentechnik in zu hohem Mage zur Kompensation einer ungentigenden W~rmed~mmung genutzt wird. Das Niveau des W~irmeschutzes, das in der W~irmeschutzverordnung von 1995 festgelegt wurde, soll im wesentlichen erhalten bleiben. Liifttmgsanlagen kOnnen erstmals vollst~indig energetisch berticksichtigt werden. In der WSVO 95 war nur ein begrenzter Bonus for W~irmerackgewinnungsanlagen enthalten. 6. Welche bisherigen Vorschriften werden durch die EnEV abgel0st?

Die EnEV 10st auf der bauphysikalischen Seite die 3. WSVO und auf der Seite der Anlagentechnik die 5: Heizungsanlagenverordnung (1998) ab. 7. Welche Arten von Geb~iuden werden in bezug auf den W~irmeschutz unterschieden?

In bezug auf den W~irmeschutz werden folgende F~illeunterschieden: 9 Neubauten - Zu errichtende GeNiude mit normalen Innentemperaturen -

Zu errichtende Geb~iude mit niedrigen Innentemperaturen

-

Geb~iudemit einem Volumen V > 100 m 3 und Geb~iude mit geringem Volumen

9 Bauliche Amderungen bestehender Gebfiude

46

1.5 Energieeinsparverordnung

8. Was versteht man unter Geb~iude mit normalen Innentemperaturen?

Geb~iude mit normalen Innentemperaturen sind Geb~iude, die nach ihrem Verwendungszweck auf eine Innentemperamr von 19 ~ und mehr trod j~ihrlich mehr als 4 Monate beheizt werden. 9.

Welche W~irmemengen spielen bei der Berechnung des Jahres-Heizw[irmebedarfs eine Rolle?

Bei der Berechnung des Jahres- Heizw~irmebedarfs m%sen berficksichtigt werden: 9

Transmissionswfirm ebedarf

9 Liaftungsw~irmeverlust e 9 interne W~irmegewinne 9 solare W~armegewinne 10.

Wie kOnnen W~irmebriicken bei der Ermittlung des Jahres-Heizw~irmebedarfs beriicksichtigt werden?

W~irmebrficken sind bei der Ermitthmg des Jahres-Heizw~irmebedarfs auf eine der folgenden Arten zu berticksichtigen: 9 Beracksichtigung durch Erh~Shung der W~irmedurchgangskoeffizienten um AUwB = 0,10 W/(mZK) Far die gesamte w~irmeUbertragende Umfassungsflfiche 9 bei Anwendung von Planungsbeispielen nach D1N 4108 Beiblatt 2:1998-08 Berficksichtigung durch Erh~Shung der W~irmedurchgangskoeffizienten um AUwB = 0,05 W/(m2K) ff~ die gesamte warmeiibertragende Umfassungsflgche. 9 durch den genauen Nachweis der W~rmebrficken nach DIN 4108-6:2000-11 in Verbindung mit weiteren anerkannten Regeln der Technik 11. Was versteht man unter dem VerMiltnis A/V~?

Bei der Berechnung des Heizw~irmebedarfs wird das Verhtiltnis der w~irmetibertragenden Umfassungsfl~iche A eines Gebtiudes zum hiervon eingeschlossenen Bauwerksvolumen Ve beracksichtigt. Die in Tabelle 15 bzw. 16 angegebenen Werte des Jahres-Heizw~irmebedarfs dUrfen nicht iaberschritten werden.

1.5 Energieeinsparverordnung

47

12. Wie ist die w~irmeiibertragende Umfassungsfl~iche A definiert? Die w~irmetibertragende Umfassungsfl~iche A setzt sich aus allen Fl~ichen zusammen, die das beheizte Volumen gegen die Augenluft, das Erdreich oder Bauteile mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen abgrenzen. Es sind die GeNiudeaul3enmage zu verwenden. 10berstgnde bis zu 20 cm dtirfen unberticksichtigt bleiben. 13. Wie ist die Gebiiudenutzfliiche definiert?

Die Gebiiudenutzfl~che AN wird bei Wohngebliuden aus dem beheizten Gebiiudevolumen ermittelt, indem das Volumen mit dem Faktor 0,32 multipliziert wird. A N = 0,32. V e Die Gebgudenutzflgche entspricht nicht der Wohnflgche. Die DIN V 18599 (2005) verwendet diesen umstrittenen Begriffnicht mehr. 14. Erfiillt das Geb~iude mit V < 100m 3 mit folgenden U- Werten die EnEV? Wiinde

0,34 W / K m 2

Fenster

0,165 W / K m 2

Dach

0,23 W / K m 2

Bodenplatte gegen Erdreich

0,45 W/Km 2

Ja, falls die Anforderungen an heizungstechnische Anlagen und an die Anlagen zur Warmwasserbereitung den Fordenmgen nach Abschnitt 4 der EnEV gentigen. Die UWerte sind ausreichend, wie man dutch Vergleich mit Tabelle 14 sieht. 15.

Fiir welche Neubauten darf das vereinfachte Rechenverfahren (Heizperioden-Verfahren) ffir den Nachweis verwendet werden ?

Das vereinfachte Verfahren darf ftir Wohngeb~iude angewendet werden, deren Fensterfl~ichenanteil 30% nicht tiberschreitet. 16. Berechnen Sie den Wiirmedurchlasswiderstand und den Wiirmedurchgangskoeffizienten einer 37,5 cm dicken AuBenwand aus Gasbeton-Blocksteinen mit einer Dichte von 600 kg/m 2. Erfiillt diese Wand die Forderungen des Mindestw~irmeschutzes?

Als erster Schritt ist zu prtifen, ob das Fl~ichengewicht tiber 100 kg/m 2 liegt:

48

1.5 Energieeinsparverordnung

0,375m- 600

kg = 225 m--?-

--•2

Das Fl~ichengewicht betr~igt 225 kg/m 2 und liegt damit Uber 100 kg/m 2. Es gilt Tabelle 8. Wir berechnen zun~ichst den W~rmedurchgangswiderstand, anschlieSend den W~irmedurchlasswiderstand der Wand und den U-Wert. 1

d

0,375m2K

A

)v

0,24W

m2K = 1,56-W

R T = Rsa + d + R s e

R T = 0,04 + 1,56 + 0,13 = 1,73 m 2K . W W U = 0,58-m2K Nach Tabelle 8 ist ein Wgrmedurchlasswiderstand von R~ =1,2 m2K/W erforderlich. Der Wfirmedurchlasswiderstand der Wand ist grOger als der geforderte Wert und die Wand erfallt demnach die Forderungen des Mindestwfirmeschutzes. 17.

Berechnen Sie die Dicke der W[irmed~immung, die nach der Energieeinsparverordnung bei Erneuerung der abgebildeten Aullenwand fiir ein Haus mit niedrigen Innentemperaturen erforderlich ist.

Id-lN

I,::;'l'-'-'"

!////

I=::, ~ /

/

/

/

.'

1 Kalkzementputz 2 cm

[~.:l,---- / / / / /

2 Wfirmedgmmschicht 040

k ~ l ~ ,.'/ "/ ,-'/ [~j,.__~///// I . : U- - - ~ / _

/ / /

3 Nonnalbeton 10cm

/

4 Gipsputz 1 cm

":: ;X-X. Bild 1.10 AuBenwand

1 2

3

4

Nach der Energieeinsparverordnung darf U far die AuBenwand maximal 0,75 W/(m2K) sein (Tabelle 14).

1, 5 Energieeinsparverordnung

49

1 = R~ + d-2-~+ d--L+ d--2-3+ d--2-4+ R ~ U )~l ~2 )~3 9~4 1

- 0,13+ 0'02 + d; + -0,1 - + 0,01 +0,04 0,75 0,10 0,04 2,0 0,51 1,333 = 0 , 1 3 + 0 , 0 2 +

d2 + 0 , 0 5 0 + 0 , 0 2 0 + 0 , 0 4 0,04

1,333= d2 +0,270 0,04 d2 - 1,333 - 0,270 0,04 d z = 0,04.1,063 = 0,0425 m

Es ist eine 4,3 cm dicke W~rmed~nmschicht erforderlich. 18. Welche Bauteile werden in der DIN 4108 unterschieden bzw. fiir welche Bauteile existieren unterschiedliche Anforderungen in bezug auf den Mindestwiirmeschutz? DIN 4108 unterscheidet folgende Bauteile: 9

AuBenw~nde

9

Wohnungstrennw~inde

*

Treppenraumw~inde

,

Wohnungstrermdecken und Decken zwischen fremden Arbeitsr~iumen

9

unterer Abschluss nichtunterkellerter Aufenthaltsrfiume

9

Decken tinter nichtausgebauten Dachr~iumen

9

Kellerdecken

*

Decken, die Aufenthaltsr~iume gegen die AufSenluft abgrenzen

Die Mindestwerte der Warmedurchlasswiderst~nde Nr diese Bauteile sind in Tabelle 8 im Anhang zu finden.

50 19.

1.5 Energieeinsparverordnung Welche Anforderungen stellt die DIN 4108 Fenstern?

an den W~irmeschutz von

DIN 4108 stellt keine zahlenm~iNgen Anforderungen an den Warmeschutz von Fenstern. Sie schreibt aber vor, dass Fenster und Fensterttiren von beheizten Rgumen mit Isolier- oder Doppelverglasung versehen werden mtissen. 20. Welche Anforderungen stelit die Energieeinsparverordnung Wiirmeschutz von Fenstern?

an den

Bei der Anderung yon GeNiuden darf der U-Wert for Fenster yon beheizten R~iumen den Wert U =1,7 W/(m2K) nicht tibersteigen. Ausgenommen davon sind grogfl~ichige Verglasungen wie Schaufenster, wenn sie nutzungsbedingt erforderlich sind. Die Schaufenster sind deshalb von den Forderungen ausgenommen, well eine Doppelverglasung zu unerwtinschten Reflexionserscheinungen und damit zu einer Nutzungsbeeintr~ichtigung fiihren warde. W~irmedurchgangskoeffizienten flit Fenster sind technischen ProduktSpezifikationen zu entnehmen oder nach DIN EN ISO 10077-1:2000-11 zu ermitteln. W~trmedurchgangskoeffizienten fttr Fenster in Abh~ingigkeit yon Verglasung und Rahmen siehe Tabelle 10 im Anhang. 21. Wie ist bei aneinandergereihten GeMiuden der Jahres-Heizwiirmebedarfzu errechnen?

Bei der Berechnung von aneinandergereihten GeNiuden werden Geb~udetrennw~nde zwischen Gebiiuden mit normalen Innentemperamren als nicht wlirmedurchliissig angenommen und bei der Ermittlung der Werte A und A/Ve nicht berticksichtigt. Werden mehrere Einheiten eines Gebiiudes gleichzeitig erstellt, dt~fen sie als eine Einheit berechnet werden. Zwischen Geb~iuden mit normalen Innentemperaturen und Geb~iuden mit niedrigen Innentemperaturen wird der W~rmeduchgangskoeffizient mit einem Abminderungsfaktor Fu gewichtet. Zwischen Geb~iuden mit normalen Innentemperaturen und Geb~tuden mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen wird der Wiirmedurchgangskoeffizient mit dem Abminderungsfaktor Fu = 0,5 gewichtet. 22. Was ist bei Fliichenheizungen in bezug auf den Wiirmeschutz zu beachten?

Die EnEV stellt im Gegensatz zur W~irmeschutzverordnung keine speziellen Anfordenmgen an Fl~ichenheizungen. Die zus~itzlichen W~irmeverluste tiber diese

51

1.5 Energieeinsparverordnung

Bauteile miissen durch die Berechmmg von AHT,FH erfasst werden. Diese zusatzlichen Verluste diirfen vemachlgssigt werden, wenn zwischen Heizfl~iche und auSen liegenden konstruktiven Bauteilen eine Warmedammung von mindestens 8 cm ()~< 0,04 W/(mK) vorhanden ist ( R > 2,0 m2K/W). 23. Berechnen Sie die nach der EnEV erforderliche Wfirmediimmung fiir eine Deckensanierung eines Wohnraumes unter einem nicht ausgebauten Dachraum (Ziegeldach ohne Pappe). Vergleichen Sie die ermittelte Schichtdicke mit der nach dem Mindestwfirmeschutz erforderlichen Schichtdicke.

1 RiemenfuBboden 22 mm, P = 500 kg/m 3

1

2 Mineralfaserfilz 040 3 Stahlbetondecke 140 ram, ~=2,1 W/InK 4 Gipskalkputz 15 mm

34

Bild. 1.11 Decke Tabelle 14 k6nnen wir den U-Wert far die Decke nach der Energieeinsparverordhung enmehmen: Up darfmaximal 0,30 W/(m2K) sein. Die WgrmeUbergangswiderstgnde betragen nach Tabelle 6: Rsi = 0,10 m2K/W; Rsa = 0,04 m2K/W

W~rmedurchiasswiderstand des Daches nach Tabelle 7: Ru = 0,06 m2K/W Wir setzen die Werte in die Gleichung ein und errechnen d2: 1 U

Rsi + l + R u A

+ Rse

1___~_= 0,10 + 1 + 0,06 + 0,04 0,30 A __=__+__+(13+__ 1 dI d2 d4 A ~1 Nz )~3 ~4 1 - 0,022 + d 2 + 0,14 + 0,015 - A 0,13 0,04 2,1 0,70

1.5 Energieeinsparverordnung

52

3,33 =0,10+ 0,022 + d 2 + 0,14 + 0,015 + 0,06 + 0,04 0,13 0,04 2,1 0,70 d 2 = 2,876.0,04 = 0,115 m Nach der Energieeinsparverordnung ergibt sich eine Schichtdicke von 12 cm. Far den Mindestw~irmeschutz muss zunachst die flachenbezogene Masse der Decke berechnet werden. In diesem Fall betrachten wir zun~ichst die fl~ichenbezogene Masse des Hauptanteils, die Stahlbetondecke. 2400 kg/m2.0,14 m = 336 kg/m 2 Da die Stahlbetondecke allein schon ein Fl~ichengewicht von 336 kg/m 2 hat, d. h. ein Fl~ichengewicht gr613er als 100 kg/m 2, brauchen wir das Fl~ichengewicht der weiteren Teile nicht zu berechnen. Es gilt Tabelle 8 fttr schwere Bauteile. Wir entnehmen Tabelle 8 den Wert 1/A = 0,9 m2K/W. 1

__q_

d1

d2

A

)21

)22

0,90

--

--

+

0,022 _ + 0,13

_

d 3 + - -d 4

)23 d2 0,04

)24

+

0,14 + -0,015 2,1 0,70

0,90 = 0,169 + d2 _]..0,067 + 0,021 0,04 0,90 = 0,257-~ d2 0,04 d 2 = 0,643" 0,04 = 0,026 m Der Mindestw~irmeschutz erfordert eine D~mmschichtdicke von 2,6 cm. Man sieht, dass die Energieeinsparverordnung wesentlich st~irkere D~immungen erfordert als der Mindestw~rmeschutz. 24. Wann darf das vereinfachte Verfahren zur Ermittelung des JahresHeizwiirmebedarf (Heizperiodenverfahren) angewendet werden?

Das vereinfachte Verfahren kann bei Wohngeb~iuden mit einem Fensterfl~lchenanteil f _<30 % angewendet werden. Ansonsten ist das Monatsbilanzverfahren anzuwenden. Dabei ist der Fensterfl~ichenanteil fw das Verh~ilmis der gesamten Fensterfl~iche Aw zur gesamten Augenwarldfl~iche AAW, einschliel31ich Fenster Aw.

fw-

Aw A w + AAW

t. 5 Energieeinsparverordnung

53

25. Beschreiben Sie die Vorgehensweise beim Monatsbilanzverfahren.

Die Berechnung des Heizw~rmebedarfs nach dem Monatsbilanzverfahren geschieht nach der folgenden Formel: Qh,M = QI,M + riM "Qg,M

Dabei bedeuten Qh,M Heizwtirmebedarf eines jeden Monats QI,M W~irmeverlusteeines j eden Monats QgM W~irmegewinneeines j eden Monats qM Ausnutzungsgrad der W~irmegewinne eines jeden Monats Der Jahres-Heizw~irmebedarf Qh ergibt sich ausder Summe fiber dem Heizw~irmebedarf aller Monate mit einer positiven Bilanz. Qh = E Qh,M/positiv

Bei der Berechnung sind fiir jeden Monat die genormten Augentemperaturen sowie die weiteren Randbedingungen nach DIN V 4108-6 zu verwenden. Es empfiehlt sich die Verwendung eines Rechenprogrammes. Zur Ermittlung des Prim~irenergiebedarfs werden die folgenden Schritte durchgefahrt: 1. Berechnung des spezifischen Transmissionsverlustes HT 2. Bestimmung des spezifischen Lfiftungswfirmeverlust Hv 3. Bestimmung der monatlichen Wgrmeverluste QT + Qv 4. Bestimmung der internen Gewinne Qi 5. Bestimmung der solare Gewinne fiber die Fenster Qs 6. Berechnung des monatbezogenen Ausnutzungsgrades riM der W~rmegewinne 7. Bestimmung des monatsbezogenen Heizunterbrechungsfaktors FHU,M und Korrektur der Heizwgrmeverluste HT + Hv 8. Monatsweise Berechnung des Heizwgrmebedarfs Qh,M 9. Bestimmung der Monate mit positiver Bilanz Qh,M/posiav 10. Berechnung des Jahresheizw~rmebedarfs Oh 11. Bestimmung der Heiztage in den Ubergangsmonaten 12. Bestimmung der gesamten Heizzeit th durch Addition der Heiztage in den Ubergangsmonaten zu den Monatstagen der Heizmonate 13. Bestimmung des Trinkwasserbedarfs Qw

54

1.5 Energieeinsparverordnung

14. Berechnung des Wgrmerackgewinnes einer mechanischen Laftungsanlage mit W~rme~ckgewinnung QWR 15. Berechnung der Nutzflgche und des nutzfl~chenbezogenen Heizw~rme- q h und Trinkwasserbedarfs qw 16. Ermittltmg der Anlagenaufwandszahl ep 17. Berechnung des Prim~renergiebedarfs Qp, des volumenbezogenen Wertes Qp' und des fl~chenbezogenen Wertes Qp" 18. (0berpriifung, ob der ermittelte Prim~renergiebedarf den geforderten H6chstwert nicht iiberschreitet. Auf die Berechnung der einzelnen GrSgen wird in den folgenden Fragen eingegangen. 26. W i e wird der spezifische Transmissionsverlust HT berechnet?

Der Transmissionsw~irmeverlust setzt sich aus den Teilstr6men durch die Fl~chen tun das beheizte Geb~udevolumen zusammen. HT =Y~(FxiUi Ai)

[W/K]

Dabei bedeuten: Ui

U-Werte der Bauteile A i Fl~ichen der Bauteile Fxi Abminderungsfaktoren, Temperaturkorrekturfaktoren Abminderungsfaktoren far das vereinfachte Verfahren siehe Tabelle 15c Der W~rmeverlust von Aul3enbauteilen mit punktf'6rmigen Wfirmebracken wie Ankern wird bei der Festlegung des W~rmedurchgangskoeffizienten des betreffenden Bauteils beracksichtigt. Der W~rmeverlust durch linienf'6rmige W~irmebrticken gtj der L~nge lj wird wie in Aufgabe 27 Kapitel 1.2. berechnet und mit Hilfe der entsprechenden Abminderungsfaktoren F~j addiert:

Hw~: r. Fxj (~,j lj)

[W/K]

Der Transmissionsw~irmeverlust QT ergibt sich damit zu: QT =HT (0<0e) At, mit 0~ - 0~Temperaturunterschied zwischen innen und augen At

Verlustzeitraum

1.5 Energieeinspaxverordnung

55

27. Wie wird der Liiftungsw~irmeverlust Qv bestimmt? Der Ltiftungsw~irmeverlust Qv ergibt sich aus der allgemeinen Gleichung for die W~irmemenge Q=mcAOAt zu

Qv = Hv A0 At, wobei Hv = nVL PL CpL

mit n =Luftwechsel pro Stunde im beheizten Geb~iudevolumen V und PL der Dichte und CpLder spezifischen Warmekapazit/it der Luft. A0

Temperaturunterschied zwischen innen und auBen, 0i = 19o C

At

Verlustzeitraum

FUr den Luftwechsel gilt: n = 0,7 h -1 bei Fensterltifiung ohne Nachweis der Luftdichtigkeit n = 0,6 h "1 bei Fensterltiftung mit Nachweis der Luftdichtigkeit (nso < 3 h 1) n = nA (1-qV) + nx bei raumlufttechnischen Anlagen mit Nachweis der Luftdichtigkeit nA = 0,4 h "1 nach DIN V 4701-10 nx = 0,2 h -1 bei Zu- und Abluftanlagen nx = 0,15 h "~ bei Abluftanlagen rlv

Nutzungsfaktor des Wfirmerfickgewinnsystems nach DIN V 4701-10

28. Wie bestimmt man die internen Gewinne Qi?

Der interne W~irmegewinn Gleichung berechnet:

Qi (in kWh) in der Zeitspanne At wird mit der folgenden

Qi = qi,m AB At Dabei ist AB die Bezugsflache AB = AN = 0,32 Ve Ftir die fl~ichenbezogene mittlere W~irrneleismng qi,m der internen W~irmequellen ist far wohn~ihnliche Nutzung 5 W/m: und fox Btirogeb~iude 6 W/m 2 zu verwenden. 29. Wie bestimmt man die solaren Gewinne?

Die solaren W~irmegewinne setzen sich aus vier Ameilen zusammen: 9

Solare Gewinne tiber transparente Bauteile (Fenster)

9

Solare Gewinne tiber undurchsichtige (opake) Bauteile

56

1.5 Energieeinsparverordnung

*

Solare Gewinne tiber transparente W~irmedammung (TWD)

9

Solare Gewinne tiber unbeheizten Glasvorbau

Der Absorption von Sonnenstrahlung durch opake Bauteile am Tage steht die Abgabe yon Infrarotstrahlung in der Nacht gegeniiber. Ober eine Heizperiode gemittelt heben sich diese Anteile auf und werden bei der Berechnung der solaren Gewinne vemachlfissigt. Die Berechnung der TWD und der solaren Gewinne fiber den beheizten Glasvorbau sind komplex und in DIN V4108-6 erlautert. Wir werden deshalb hier nur die solaren Gewinne tiber die Fenster betrachten. Durch Sonneneinstrahlung der Intensitat Is wird im Zeitraum At ein W~rmegewinn Qs erzielt: Qs = (E As EIs ) At mit As = g• FF Fs Fc Fw Aw Is As gz FF

Fs Fc Fw Aw

effektive Glasfl~che der Verglasung Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung bei senkrechtem Strahlungseinfall Abminderungsfaktor far das Rahmenmaterial Abminderungsfaktor far Verschattung Abminderungsfaktor fiir Sonnenschutzvorrichtung Abminderungsfaktor Far nicht senkrechten Strahlungseinfall Fensterfl~iche einschlieBlich Rahmen

Die Abminderungsfaktoren sind in Tabelle 11 sommerlicher W~irmeschutz zu finden.

30. Wovon Mingt der Nutzungsgrad der Wiirmegewinne ab? Der Nutzungsgrad 11 der W~rmegewinne h ~ g t vom Verh~ltnis des Warmegewinns zum W~irmeverlust und v o n d e r wirksamen Wgrmespeicherf~ihigkeit des Gebaudes ab. Q i -- QS

QT - Q v 1-T ~ - 1-y~+~

flir 7 ~ 1

1.5 Energieeinsparverordnung

q -

a

a +1

ftir 3' = 1

57

mit

1: C wirk +-, wobei z r0 HT + H v Cwirk wirksame W/~rmespeicherf~igkeit des Geb~udes

a=ao

Cwirk=Cwirk" ge

C'wirk kann genfihert werden: C~irk = 15 Wh/(m3K) ffir leichte Gebgude C'wirk = 50 Wh/(m3K ) ffir schwere GeNiude Nach DIN V4108 ist fox monatliche Berechnung ao =1 und Zo=16 h anzusetzen und fttr jahrliche Berechnung ao =0,8 und to =28 h.

31. Erliiutern Sie den Begriff Heizunterbrechungsfaktor. Durch eine nltchtliche Heizunterbrechung kann der Heizw~irmebedarf gesenkt werden. Nach der Heizunterbrechung ist jeweils eine Aufheizphase erforderlich, bis wieder die Solltemperatur erreicht ist. Das Auskt~hlverhalten h~ngt im Wesentlichen yon der Speicherf~ihigkeit der Bauteile ab. Die Verminderung der Transmissionsund Ltifiungsverluste l~isst sich durch einen Heizunterbrechungsfaktor FHu beschreiben. Hnu = FHu(HT -- Uv) Dabei ist Hnu der Heizw/irmebedarf bei Heizungsunterbrechung. Nach dem Monatsbilanzverfahren wird dieser Faktor berechnet, im vereinfachten Verfahren wird der Faktor 0,95 verwendet. Die umfangreichen Schritte far die Berechnung des Faktors nach dem Monatsbilanzverfahren sind im Anhang C d e r DIN V4108-6:2003-06 zu finden. Eine Bestimmung des Heizunterbrechungsfaktor far einen Messzeitraum ist mOglich, indem man aus Messkurven der Innentemperatur w~ihrend einer Beheizung mit Heizunterbrechung den zeitlichen Mittelwert der Innentemperatur 0ira bestimmt und zusammen mit der AuBentemperatur 0e in die Definitionsgleichung far FHU eingesetzt.

1.5 Energieeinsparverordnung

58 FHU--

Oim - - 0 e 0 i s p -- 0 e

0isp SolMnnentemperatur 0~

AuBentemperatur

32. Wie wird der Warmwasserbedarf in der EnEV beriicksichtigt?

Es wird entsprechend DIN V 4701-10:2003-12 ein Energiebedarf von 12,5 kWh/(m2a) zur Warmwasserbereitung zugrunde gelegt. Dieser Wert beruht auf der Annahme eines t~iglichen Pro-Kopf-Verbrauches yon 23 1 warmem Wasser mit einer Temperatur yon 50~ an 350 Tagen. 33.

Berechnen Sie die GrOfle der Nutzfliiche AN, die dem Energiebedarf von 12,5 kWh/(m2a) zur Warmwasserbereitung zugrunde liegt.

Hinweis: Nutzen Sie dazu die Angaben aus Frage 32 und die Kaltwassertemperatur yon 10~ nach DIN V 4701-10. Q = m .c-A0 Q,,_ m,c.AO AN kWh 12,5 - - 2 - 3 5 0 - 2 3 k g . 4,19 kg--g~(50KkJ 10K)AIN m

A N = 30m 2 Die zugrunde gelegte Nutzfl~che betr~igt 30 m 2. 34. Wie ist die Anlagenaufwandszahl el, definiert?

Die Anlagenaufwandszahl beschreibt die Effizienz des Anlagensystems. Sie stellt das Verhliltnis von Aufwand zu Nutzen dar. Qp ep

-

Qh+Qw Der Wert kann durch die Nutzung von erneuerbaren Energien kleiner als 1 sein.

1.5 Energieeinsparverordnung

59

Die Anlagenaufwandszahl ist von der Nutzflfiche abhfingig. Im Allgemeinen sind gr6Bere Nutzfl~chen mit l~ingeren Leitungen und damit mit grOBeren Verlusten verbunden. 35. Wie ermittelt man die Anlagenaufwandszahl ep? Die Anlagenaufwandszahl muss mit Hilfe von DIN V 4701-10 ermittelt werden. Diese DIN bietet dazu drei M0glichkeiten an 9

Diagramm/Tabellen-Verfahren

9

Tabellen-Verfahren

9

Berechnung

Beim Diagramm-Verfahren wiihlt man aus Musteranlagen die Anlage aus, die dem vorgesehenen Anlagensystem am niichsten kommt und liest die Anlagenaufwandszahl aus Diagrammen oder Tabellen ab. Die DIN V 4701-10 enthiilt dazu 6 typische Anlagen (Tabelle 13 im Anhang) und das Beiblatt zur DIN enthlilt weitere 71 Anlagen. Eine genauere Bestimmung der Anlagenaufwandszahl ist mit dem Tabellenverfahren mOglich. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe von Formbl~ittem der Wiirmebedarf for Heizung, Ltiftung und Trinkwassererw~irmung bestimmt. Bei den Berechnungsbl~ittern kOnnen die einzelnen Komponenten der haustechnischen Anlagen selbst gew~ihlt werden. Herstellerspezifische Angaben zu den Ger~iten und die Liingen der w~irmefiihrenden Leittmgen werden nut in dem dritten Verfahren, bei der Berechnung der Anlagenzahl, benutzt. 36. Im Referenzklima fur Deutschland wird mit einer Gradtagzahl von 2900 Kd gearbeitet. Berechnen Sie, welche mittlere AuBentemperatur diesem Wert zugrunde liegt. Die Referenzperiode betr~igt 185 Tage und die Innentemperatur 19~ t . (0i- 0e) = 2900 Kd 185 d (19 ~ - 0e ) = 2900 Kd 0e =3,3 ~ Die mittlere AuBentemperatur w~ihrend der Heizperiode betr~gt 0e = 3,3 ~ 37. Was versteht man unter Endenergiebedarf?

60

1.5 Energieeinsparverordnung

Der Endenergiebedarf ist die W~rmemenge, die den Anlagen far Heizung, Ltiftung und Warmwasserbereitung zur Verfligung gestellt werden muss. Diese Energiemenge bezieht die Hilfsenergie z. B. far Pumpen ein. Der Endenergiebedarfwird getrennt fiir jede Energieart mit den Energieversorgungsunternehmen abgerechnet. 38. Was versteht man unter Primtirenergiefaktoren?

Der Primtirenergiebedarf eines Gebtiudes Qp ergibt sich aus dem Endenergiebedarf Q und der ben6tigten elektrischen Hilfsenergie QHE unter Beriicksichtigung der jeweiligen Prim~renergiefaktoren fpQUndf~E. Qp = Q" fpQ+QHE"filE Die Prim~irenergiefaktoren fiir die verschiedenen Energietrager sind in Tabelle 15d zu finden. Durch die Einfi~mmg dieser Faktoren wird elektrische Energie wesentlich stgrker beracksichtigt als andere Energien. 39. Wie wird der Jahres-Primtirenergiebedarf nach dem vereinfachten Verfahren fiir Wohngebiiude berechnet?

Der Jahres-Prim/~renergiebedarf berechnet sich nach: Qp= (Oh +Qw) .ep Dabei bedeuten: Qp Jahres-Prim~renergiebedarf Oh Jahres-Heizw~irmebedarf nach DIN V 4108-6 / EN 832 Qw Jahresw~rmebedarf far die Trinkwasserbereimng ep Anlagenaufwandszahl nach DIN 4701-10 40.

Wie ermittelt man fiir ein Haus den Jahres-Heizw/irmebedarf nach dem vereinfachten Verfahren fiir Wohngeb/iude?

Es mtissen die folgenden vier Anteile des Heizwtinnebedarfs bestimmt werden: 9

Spezifischer Transmissionswfirmeverlust HT

9

Spezifischer Ltiftungswgrmeverlust Hv

9

Interne Gewinne durch Bewohner Qi

9

Solare Gewinne fiber die Fenster Qs

61

1.5 Energieeinsparverordnung

Diese vier Bestandteile ergeben zusammen den Heizwgrmebedarf Qh, der mit den Anforderungen der Energieeinsparverordnung verglichen werden muss. Qh= 66.(HT +Hv) - 0,95(Qs + Qi) Zungchst wird der Transmissionswfirmeverlust H~ berechnet. Dabei geht man yon den in der Energieeinsparverordnung festgelegten Bedingungen aus. Der Transmissionswfirmeverlust ergibt sich aus der allgemeinen Gleichung HT = U.A.AT.t. Die Energieeinsparverordnung sieht die Berechnung eines spezifischen Transmissionsw~rmeverlustes Ha~ und eines auf die Fl~che A bezogenen spezifischen Transmissionsw~rmeverlustes HT' vor. HT' darf die H6chstwerte in Tabelle 15a und 16 im Anhang nicht t~berschreiten. HT wird nach der folgenden Gleichung berechnet: HT =Y~(FxiUiAi)+ 0,05A dabei bedeuten:

[w/K]

Ui

U-Werte der Bauteile

Ai

Flgchen der Bauteile

Fi A

Korrekturwerte (Abminderungsfaktoren) gesamte w/~rmeabertragende Flgche

Zur Berechnung der Transmissionsverluste werden alle Fl~chen beracksichtigt, die den beheizten Geb/~udebereich nach augen, gegen Luft oder Erdreich, und zu unbeheizten Rfiumen hin abschliegen. Es sind jeweils die AuBenmage und bei Fenstern die Rohbaumage zu verwenden. Far die Flgchen der AuBenwand, der Fenster und far Dgcher yon beheizten Dachr/iumen ist der Korrekturwert F i =1, d. h. die Transmissionsverluste durch diese Bauteile werden voll angerechnet. Die weiteren Bauteile gehen mit verringerter Transmission in die Rechnung ein: Die oberste Geschossdecke bei nicht ausgebautem Dachraum und die Abseitenwand des Daches (Drempel) werden mit dem Faktor 0,8 abgemindert. W~nde und Decken zu unbeheizten Rfiumen erhalten den Abminderungsfaktor 0,5 und der untere Gebgudeabschluss erh~lt den Faktor 0,6. (Siehe auch Tabelle 15c.) Der Ltfftungsw~rmeverlust Hv berechnet sich zu: Hv = 0,19 "Ve in W/K ohne Dichtheitsprafimg Hv = 0,163 "Ve in W/K mit Dichtheitsprafung

62

1.5 Energieeinsparverordnung Ve beheiztes Gebfiudevolumen

Die internen Wgrmegewinne kSnnen mit Hilfe der Geb~iudenutzfl~iche mit der folgenden Gleichung berechnet werden: Qi =

22AN in kWh/a wobei AN= 0,32 Ve

Die solaren W~irmegewinne k6nnen mit der folgenden Gleichung berechnet werden: Qs=Z( I~)j,~z 0,567. gi "Ai

( I~)j.~ siehe Tabelle 15b

FOr gleiche Glassorten ergibt sich: Qs= 0,567 9g (270Avs+155A v w / o +100AvN)

in kWh/a

41. Wie ist der nutzflfichenbezogene Jahres-Primfirenergiebedarf Q"p zu berechnen? Wir ben0tigen den Heizw~irmebedarfQh (siehe Aufgabe 39) Nun berechnen wir den Trinkwasserbedarf Qw : Qw = 12,5. AN Wir berechnen den nutzflgchenbezogenen Jahres-Prim~irenergieverbrauch: Q"p = [(Qh + Qw)"ep ]/AN, wobei die Energieaufwandszahl for die Heizungsanlage ep der DIN V 4701-10-200102 zu entnehmen ist, bzw. der Tabelle 13 im Anhang. Der nutzflfichenbezogene zul~issigeJahres-Primfirenergieverbrauch Q"p zufiir Gebfiude mit nicht t~berwiegender Warmwasserbereitung aus elektrischem Strom betr~igt (Tabelle 15a): Q"p zu = 50,94 +75,29"A/Ve +2600/(100+AN) kWh/m2a Ft~r den Nachweis der Einhaltung der EnEV vergleichen wir den ermittelten mit dem zul~issigen Jahres-Prim~irenergieverbrauch.

42. Berechnen Sie die Anlagenaufwandszahl, die erforderlich ist, damit das abgebildete Einfamilienhaus (Neubau) die Forderungen der Energieeinsparverordnung erfiiilt?

1.5 Energieeinsparverordnung

63

e des Hauses 12 m

2,8 N Keller 10m Bild 1.12 Einfamilienhaus Das Haus habe auf der Nord und SUdseite jeweils 4 Fenster mit 1,2 m 2 Fl~che und auf den beiden Giebelseiten jeweils drei solche Fenster. Die T ~ ist auf der SUdseite trod zu 90 % verglast und wird mit ihrer Fl~che von 2,7 m 2 den Fenstern zugerechnet. Der Dachboden ist ausgebaut und wird mit beheizt. Der Nr den sommerlichen W~rmeschutz kritischste Raum auf der Stidseite hat zwei Fenster mitje 1,2 m 2 Fl~che und eine Grundflgche yon 28 mL Die Bauteile haben folgende Werte: Fenster:

Uw = 1,1 W/m2K

Dach :

Up = 0,2 W/m2K

Augenwfinde:

UAW= 0,3 W/mZK

Kellerdecke

UG = 0,3 W/m2K

g =0,6

Ft~r den Nachweis der Einhaltung der EnEV mtissen drei Teile betrachtet werden: 9

Sommerlicher W~trmeschutz

9

Transmissionswgrmeverlust

9

Jahres-Prim~renergiebedarf

Der Nachweis des sommerlichen Wfirmeschutzes nach der EnEV ist nur erforderlich, wenn der Fensterfl~chenanteil >30 % ist. Der Nachweis des sommerlichen W~rmeschutzes nach D1N 4108-2:2003 kann entfallen, wenn der Fensterflfichenanteil < 10% ist. Der Fensterfl~chenanteil des kritischsten Raumes fA~ betr~igt: fA~ = Aw/Ac =(2,4 m2)/(28 m 2 )= 8,5 %

64

1.5 Energieeinsparverordnung

Der Fensterfl~chenanteil betrfigt nur 8,5 %. Ein Nachweis des sommerlichen W~rmeschutzes ist damit nicht erforderlich. F a r die gesamte Wand- und Fensterflfiche ergibt sich AAw+w = 2(2,8m. 12 m +2,8m. 10 m +5m. 10m/2) = 173,2 m 2 Die Dachflfiche betrfigt: AD=2 . 12m.5m~/2 = 169,7m 2 F a r die gesamte Fensterflfiche ergibt sich: Awges =19,5 m 2 Wir beginnen mit der Berechnung des Transmissionsw~irmeverlust H v HT = UAwAAw+UwAw+UDAD+0,6.UcAG + 0,05 A

in W/K

AAW =AAw+w - Aw

AAW= 173,2 m2-19,5 m 2 =153,7m ~ AWN= 4.1,2. m 2= 4,8 m 2 Awwro = 2.3- 1,2 m 2 = 7,2 m 2 Aws = 4.1,2 m z + 2,7 m 2 = 7,5 m 2 Ao =10m.12m =120 m 2 A = Awges +AAw + AD + A~ Die gesamte w~rmeabertragende Umfassungsflgche betr~gt: A = 19,5 + 153,7+ 169,7+ 120 = 462,9 m 2 HT = 0,3-153,7 +1,1.19,5 + 0,2.169,7 + 0,6.0,3.120+ 0,05 9462,9 HT = 146,25 W / K Nun mt~ssen wir ermitteln, ob der spezifische, auf die wgrmetibertragende Umfassungsfl~che bezogene, Transmissionsverlust HT' den yon der Energieeinsparverordnung festgelegten Wert nicht t~berschreitet. HT'=HT/A HT'=(146,25W/K)/462,9m 2= 0,316 W/m2K Wir benutzen dazu Tabelle 15a. In der Tabelle 15a sind die Geb~ude nach ihrem A/Ve -Verhglmis eingeteilt. Wir ben6tigen also noch das Verhglmis von Umfassungsfl~che A zum beheizten Volumen Ve. Das beheizte Gebaudevolumen Ve betragt: V e = AGiebelwand .L~nge des Gebfiudes

Ve = (2,8 m- 10 m +5 -10m/2 m) .12 m

1.5 Energieeinsparverordnung

65

Ve = 53 mL12m = 636 m 3 A/Ve = 462,9/636 = 0,728m "1 Da Tabelle 15a nur die Werte A/Ve = 0,7 bzw. A/Ve = 0,8 enthfilt, mt~ssen wir den Zwischenwert 0,728 nach der unter Tabelle 15a vorgegebenen Formel ermitteln: HT'zu= 0,3 +0,15/A/Ve = 0,3 + 0,15/0,728 = 0,506 W/(mZK) Nun vergleichen wir den nach der Wfirmeschutzverordnung zulfissigen Wert H~'zu mit dem ~ r unser Haus ermittelten Wert HT'. HT'zu _>H T' ? 0,506 W/(m2K) > 0,316 W/(m2K) Man sieht, dass der vorgeschriebene Wert unterschritten wird. Wir haben nachgewiesen, dass das Haus ist gut genug ged~immt ist. Der Liiftungsw~irmeverlust Hv berechnet sich zu: Hv = 0,19 .Ve ohne Dichtheitsp~fung Hv = 0,19 -636 =120,84 in W/K Die internen W~trmegewinne kOnnen mit Hilfe der Geb~iudenutzfl~iche mit der folgenden Gleichung berechnet werden: AN = 0,32.Ve =0,32.636 =203,52 in m 2 Qi = 22AN = 22 9203,52 = 4477,44 kWh/a

Die solaren W~irmegewinne kOnnen mit der folgenden Gleichung berechnet werden: Qs = 0,567 9g (270Aws + 155A ww/o +100AwN) Qs = 0,567 90,6 (270- 7,5 +155.7,2 + 100.4,8)

in kWh/a in kWh/a

Qs = 1231,86 kWh/a Damit ergibt sich ein Heizw~irmebedarf von Qh= 66.(HT +Hv) - 0,95(Qs + Qi)

in kWh/a

Qh= 66. (146,25 +120,84) - 0,95 (1231,86 + 4477,44) Qh= 12204,10 kWh/a FUr dieses Geb~iude wird j~ihrlich 12204,10 kWh Heizenergie ben6tigt. Die Heizenergie muss auf die Nutzfl~iche umgerechnet werden (qh): qh= ( 12204,10 kWh/a )/203,52m 2 =59,96 kWh/m2a Nun berechnen wir den W~irmebedarf l~r die Trinkwasserbereitung: Qw = 12,5. AN = 12,5. 203,52 = 2544,00 in kWh/a

66

1.5 Energieeinsparverordnung

Wir berechnen aus der Gleichung far den nutzflfichenbezogenen Jahres-Primfirenergiebedarf die Anlagenaufwandszahl: Q"p = [(Qh + Qw)" ep ]/AN Q"v =[( 12204,10 kWh/a + 2544,00 kWh/a ). %] / 203,52m 2 Der zul~issige Prim~renergiebedarf Q"p zu far Gebfiude mit nicht aberwiegender Wannwasserbereitung aus elektrischem Strom betrggt: Q"p z~= 50,94 +75,29-A/Ve +2600/(100+AN) kWh/m2a Q"v zu = 50,94 +75,29.0,728 +2600/(100+203,52) = 114,32 kWh/m2a Q"p zu -< Q"p 114,32 kWh/m2a < ( 59,96 kWh/m2a + 12,5 kWh/m2a )ep Diese Gleichung stellen wir nach ep um und erhalten: ep <-- 1,58 Nun kOunen wir mit diesem Wert, dem Wert der Nutzfl~che, dem Heizw~rmebedaft und der DIN 47017-10 (TabeUe 13) eine geeignete Heizungsanlage ausw~hlen.

43. Welche Heizungsanlagen w~ren fiir Aufgabe 42 geeignet? Wir wfihlen mit der Anlagenaufwandszahl ep = 1,58, dem Wert der Nutzfl~iche von 203,5 m 2, dem Heizenergiebedarf qh=59,96 kWh/m2a und der DIN V 4701-10 eine geeignete Heizungsanlage aus. Wenn wir auf eine detaillierte Rechnung und das Tabellenverfahren verzichten wollen, kOnnen wir mit den Diagrammen dieser DIN arbeiten. In den Diagrammen bzw. Tabellen der DIN V 4701-10 werden 72 Beispielanlagen angegeben. Sechs davon sind in Tabelle 13 dargestellt. 4 Beispiele ohne Laftungsanlage: Anlage 1: Niedertemperaturkessel augerhalb der thermischen Halle aufgestellt Anlage 2: Brennwertkessel augerhalb der thermischen Halle aufgestellt Anlage 3: Brennwertkessel innerhalb der thermischen Halle aufgestellt Anlage 5: W~irmepumpe auBerhalb der thermischen Halle 2 Beispiele mit Laftungsanlage mit Wgrme~ckgewinnung: Anlage 4: Brennwertkessel innerhalb der thermischen Halle aufgestellt Anlage 6: Dezentrale elektrische Direktheizung: Davon kommen folgende Heizungsanlagen in Betracht: Es kann die Heizungsanlage 2, 3, 4 oder 5 verwendet werden. Anlage 1 und Anlage 6 ergeben einen zu groBen Wert far ep.

1.5 Energieeinsparverordnung

67

44. Wenn sich bei der Bereehnung des Prim~irenergiebedarfes ffir ein geplantes Geb~iude ein nach der EnEV zu hoher Wert ergibt, welche MSglichkeiten haben wir, den Entwurf des Hauses so umzugestalten, dass die Energieeinsparverordnung eingehalten wird? 1. Wir kOnnen eine Berechnung nach dem genaueren Monatsbilanzverfahren durchPahren. Das lohnt sich bei Glasvorbauten, far die bei dem Heizperiodenverfahren keine Abminderungsfaktoren berticksichtigt werden. 2. Die Anlagenaufwandszahl kann genauer berechnet werden. 3. Wir kSnnen Baumaterialien mit kleineren U-Werten ausw~ihlen.

4. Wir k6nnen eine effektivere Heizungsanlage ausw~ihlen. 45. Wie kommen die Faktoren 66 und 0,95 in der Gleichung

Qh= 66-(HT +Hv) - 0,95(Qs + Qi) fiir das vereinfachte Verfahren zustande? Bei der Berechnung des Transmissionswfirmebedarfs QT =HT (01-0e)At und des Ltiftungsw~rmebedarfs Qv =Hv (0l-0e)At muss das Produkt aus Temperaturdifferenz zwischen innen und aul3en und der Heizperiodendauer gebildet werden. Das ergibt die Gradtagzahl 2900 Kd. (siehe Frage 36). Durch die Nachtabsenkung der Heizung wird der Faktor fNa= 0,95 in das vereinfachte Verfahren eingefahrt: 2900 Kd/a- 24h/d- 0,001k 90,95 =66,12 kKh/a ~ 66 kKh/a Der Faktor 0,001 wird dabei zur Umrechnung in k benutzt. Der Faktor 0,95 wurde festgelegt, weil man davon ausgeht, dass solare und interne W~irmegewinne nur zu 95 % = 0,95 genutzt werden. 46. Wie wird eine klimaabh[ingige Berechnung des Heizwiirmebedarfs in der EnEV realisiert? Die DIN V4108-6 bietet die M0glichkeit, den Heizw~irmebedarf eines Gebaudes standortbezogen zu berechnen. Dazu ist die Bundesrepublik in 15 Regionen eingeteilt. (Vgl. Bild 1.13). Fttr diese 15 Regionen werden die durchschnittlichen monatlichen Strahlungsintensit~iten in Abh~ingigkeit v o n d e r Orientierung der Fl~ichen angegeben. AuBerdem sind fiir das Monatsbilanzverfahren fiir zwei oder drei Referenzorte je Region die mittleren monatlichen Augentemperaturen aufgelistet. Mit diesen Augentemperaturen kann der Heizw~irmebedarf in Abh~ingigkeit v o n d e r Heizgrenztemperatur berechnet werden.

68

1.5 Energieeinsparverordnung

Bild 1.13 Darstellung der 15 Referenzregionen der Bundesrepublik Deutschland nach DIN V4108-6, Quelle: Cziesielski, G6belsmann, ROder; Einfahrung in die Energieeinsparverordnung 2002 47. Was versteht man unter dem BegriffHeizgrenztemperatur?

Die Heizgrenztemperatur ist die Augentemperatur, bei deren l~lberschreiten ein Geb~ude bei einer vorgegebenen Raumlufttemperatur nicht mehr beheizt werden muss.

1.5 Energieeinsparverordnung

69

48. Kann auch bei Verwendung des Heizperiodenverfahrens eine Beriicksichtigung des Klima des Geb~iudestandortes vorgenommen werden? Ja, das ist mOglich. Die DIN V4108-6 gibt dafttr far zwei oder drei Referenzorte je Region die Dauer der Heizperiode und die Heizgradtagzahlen in Abhfingigkeit yon verschiedenen Heizgrenztemperaturen an. 49. Ist fiir die Berechnung nach dem Monatsbilanzverfahren ein zertifiziertes Rechenprogramm erforderlich? Nein, eine Zertifizierung des Rechenprogramms ist nicht erforderlich. Der Gesetzgeber hat mit der EnEV und den entsprechenden Normen nur den Rechenweg vorgegeben. Da die Berechnung aber sehr aufwendig ist, empfiehlt sich ein zertifiziertes Progamm zur Vorbeugung yon Unsicherheiten und Streitigkeiten trotzdem. Die meisten Nutzer werden dieses Programm nicht selbst erstellen, sondern auf ein fertiges Angebot zurt~ckgreifen. 50. Welche Mindestdicke der Dfimmschicht ist fiir eine Warmwasserleitung mit 3~= 0,035 W/InK mit einem Innendurchmesser von 22 mm erforderlich, wenn sich die Leitung in einem unbeheizten Raum befindet. Nach Tabelle 12 sind 20 mm D~mmschichtdicke erforderlich. 51. Bei SanierungsmaBnahmen wurden Fenster mit U = 1,8 W/Km ~ eingebaut. Sind diese Fenster nach der EnEV ausreichend? Nein, nach Tabelle 14 muss der U-Wert <_1,7 W/KIn2 sein. 52. Bei der Uberpriifung der Dichtheit eines Raumes ohne raumlufttechnische Anlagen wurde bei einer Druckdifferenz von 50 Pa der Volumenstrom von 3,5 h -1 gemessen? Erfiillt der Raum die Anforderungen an die Dichtheit? Nein, der Volumenstrom darfhOchstens 3 h "~betragen. 53. Welche Forderung stellt die EnEV 2002 an Kiimaanlagen? Werden Geb~iude mit Ausnahme von Wohngeb~uden mit Klimaanlagen ausgestattet, so ist die Kt~hlleistung so gering wie m6glich zu halten, d. h. es sind MaBnahmen zur Verringerung des Sonneneintrages zu verwenden.

70 54.

1.5 Energieeinsparverordnung Wann muss der Nachweis des sommerlichen W~irmeschutzes nach der EnEV erbracht werden?

Der Nachweis des sommerlichen W~irmeschutzes nach der EnEV wird nach der DIN 4108-2 gefahrt. Der Nachweis ist far den kritischsten Raum zu erbringen, der zungchst zu ermitteln ist. Der zul~issige und der vorhandene Sonneneintrag kann mit Hilfe der Tabelle 11 bestimmt werden (Vgl. Kapitel 1.2 Fragen 31 und 32). Die Neufassung dieser DIN (DIN 4108-2:2003) legt fest, dass auf einen Nachweis des sommerlichen W~irmeschutzes verzichtet werden kann, wenn der grundfl~ichenbezogene Fensterfl~ichenanteil fAG des kritischsten Raumes _< 10% ist (vgl. Tabelle 1 la). Es ist also zu prafen, ob der grundfl~ichenbezogene Fensterfl~ichenanteil < 10 % ist. Bei Ein- und Zweifamilienh~iusern mit ost-, sad- oder westorientierten Fenstern kann auf den Nachweis des sommerlichen W~irmeschutzes verzichtet werden, wenn diese mit augenliegenden Sonnenschutzvorrichtungen ausgestattet sind, die einen Abmindertmgsfaktor Fc < 0,3 haben. 55. In einem Gebiiude werden alle Fenster der Vorderseite erneuert, auf der Hofseite werden nur 20% der Fenster erneuert. Welche Anforderungen miissen die neuen Fenster erfiillen?

Alle erneuerten Fenster mtissen in diesem Fall die Anforderungen von Tabelle 14 erfallen. Das heifSt es muss U < 1,7 W/(m2K) sein. H~itte man auf der Hofseite nicht 20 %, sondern beispielsweise nur 15 % der Fenster erneuert, so mtisste far diese Fenster nur der Mindestw~irmeschutz eingehalten werden. Die Forderungen an die Sanierungsmal3nahmen (Tabelle 14) brauchen nicht eingehalten zu werden, wenn sich die Emeuerungsmal3nahmen auf weniger als 20 % der jeweiligen Bauteile einer Orientierung erstrecken. Mit der Grenze yon 20 % will man verhindern, dass bei Reparaturen ein unverh~ilmism~il3ig hoher Aufwand betrieben werden muss.

1.5 Energieeinsparverordnung

71

56. Wie nennt sich das Dokument, in das der W~irmeschutz eines Gebiiudes einzutragen ist? Welche Werte sind einzutragen? F ~ zu errichtende Geb~iude mit normalen Innentemperaturen sind die wesentlichen Ergebnisse der nach der EnEV erforderlichen Berechnungen, wie Transmissionswarmeverluste Anlagenaufwandszahl der Anlagen l~r Heizung, Warmwasserbereitung und Ltifiung Endbedarf nach den einzelnen Energietragern Jahresprim~renergiebedarf in einem Energiebedarfsausweis (Energiepass) zusammenzustellen. Auch ~ r Geb~iude mit normalen Innentemperaturen, bei denen wesentliche Anderungen vorgenommen wurden, wie Einbau einer neuen Heizungsanlage oder Anbauten von mehr als 50% beheiztem Volumen, ist ein Energiebedarfsausweis auszustellen. FUr Geb~iude rnit niedrigen Innentemperaturen ist der Transmissionsverlust im W~rmebedarfsausweis festzuhalten. Der Energiebedarfsausweis ist den 0berwachungsbeh~)rden auf Verlangen vorzuzeigen und K~ufem oder Mietern eines Geb~udes zur Einsichtnahme zug~nglich zu machen. 57. Fiir welche Gebiiude gilt die Energieeinsparverordnung nicht? Die Energieeinsparverordnung gilt nicht for Geb~ude, 9 die tiberwiegend zur Aufzucht oder zur Haltung von Tieren genutzt werden 9 Betriebsgeb~ude, die grofJfl~chig und lang anhaltend offengehalten werden mtissen 9 tmterirdische Bauten (Tunnel, Geb~ude der Landesverteidigung) 9 Unterglasanlagen, Raume zur Aufzucht und Verkaufvon Pflanzen 9 Traglufthallen, Zelte und sonstige Geb~iude, die wiederholt aufgestellt und zerlegt werden.

58. Wann gelten Ubergangsvorschriften? Die EnEV 2002 braucht nicht angewendet zu werden, wenn far ein Bauvorhaben vor dem 1.2. 2002 der Bauantrag gestellt oder die Bauanzeige erstellt ist.

72

15 Energieeinsparverordnung

59. Welche Formbliitter gibt es zur Umsetzung der EnEV?

Um dem Nutzer die Umsetzung der ENEV zu erleichtern wurden zahlreiche Formbl~itter geschaffen: 9

Formblatt zum Nachweis des sommerlichen Wfirmeschutzes

9

Formblatt zum Nachweis der baurechtlichen Anforderungen an den W~irmeschutz von Wohngebfiuden (Heizperiodenverfahren)

9

Formblatt zum Nachweis der baurechtlichen Anforderungen an den W~rmeschutz yon Geb~iuden mit niedrigen Innentemperaturen

9

Formblatt zur Anlagenbewertung nach DIN V 4701-10

60. Welche Energienanteile werden in der DIN V 18599 ,,Energetische Bewertung von Gebiiuden" beriicksichtigt?

Die DIN V 18599 soll eine Gesamtenergiebewertung von Geb~iuden erm0glichen. Deshalb wird der Energiebedarf far Heizung, Kt~lung, Ltiftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung berechnet. Es werden Hilfsenergien und teclmische Verluste ermittelt und damit die ben/Stigte Endenergie berechnet, sowie mittels der Primgrenergiefaktoren die erforderliche Prim~irenergie. Gegeniiber der bisherigen Methoden der Bilanzierung wird der Endenergiebedarf brennwertbezogen berechnet. Dazu wird eine Umrechnung des Energieinhaltes der Energietr~iger mit einer Tabelle vorgnommen. 61. Fiir welche Gebiiude soil die DIN V 18599 ,,Energetische Bewertung von Geb~iuden" eingesetzt werden?

Die DIN V 18599 ist in erster Linie far Nichtwohngeb~iude gedacht und soll neben der Berechnung des Heizw~irmebedarfs dazu dienen, den Energiebedarf far die Ltiftung und Klimatisierung einzusch~itzen. Die Beleuchtung kann einbezogen werden. Eine Anwendung auf Wohngeb~iude ist prinzipiell m0glich, aber nicht erforderlich. 62. W a r u m muss die Berechnung des Energiebedarfs in der DIN V 18599 iterativ erfolgen?

Im ersten Schritt findet eine tiberschl~igige Berechnung der Nutzenergie statt, weil Verluste der Anlagentechnik erst genau berechnet werden k/Snnen, wenn bekannt ist, wie die Anlagentechnik genutzt wird. Nach Berechnung der Verluste der Anlagentechnik wird der Anteil der Anlagenverluste, der zur Deckung des Heizwgrmebedarfs genutzt werden kann, den W~rmequellen zugeordnet und es kann eine endgtiltige Bilanzierung yon Nutz-, End- und Prim~irenergiebedarf erfolgen. Diese

1.5 Energieeinsparverordnung

73

endgialtige Berechnung muss zu Erh~Shung der Genauigkeit iterativ durchgefiihrt werden, das heiBt die Berechnungsschritte mtissen mehrmals durchlaufen werden. Die Anzahl der Iterationsschritte ist far den Nutzer nicht yon Bedeutung. Man muss wegen der Komplexitfit der Berechnungen, z. B. durch die Monatsschritte sowieso eine Software fiir die Berechnung einsetzen. 63. Was versteht man unter W/irmequellen und W/irmesenken?

Eine W~irmesenke ist eine W~irrrlemenge, die dem Geb~iude entzogen wird; eine W~irmequelle ist eine Wgrmemenge, die dem Geb~iudezugefahrt wird. Die feste Zuordnung yon Transmissions- und Liiftungsw~rmestrOmen zu den Wgrmeverlusten bzw. von internen und solaren W~irmeeintrggenzu den W~irmegewinhen ist aufgehoben. Zu den W~irrnequellen geharen die inneren Witrmequellen, die solare Einstrahlung, Transmission und Ltiftung aus angrenzenden w~irmeren Bereichen. Zu den Wgrmesenken geh0ren neben Transmission und Liiftung auch die Abstrahlung nach auBen, sowie K~ltequellen im Inneren, wie z. B. Verteilungsverluste aus KNtemittelleitungen. Die Abfuhr yon W~irmetiber das Kt~lsystem gehOrt nicht zu den W~irmesenken. Die W~rrnezufuhr iiber das Heizsystem geh0rt nicht zu den Wiirmequellen. 64. Was versteht man unter Zonierung?

Eine Zone ist ein Bereich mit einheitlichen Nutzungsrandbedingungen. (Klima, Verwendungszweck des Geb~iudes). Die Einteilung des Geb~iudes erfolgt in Zonen mit gleichen Randbedingungen. Far jede Zone wird der Nutzenergiebedarf far Heizen, Lt~ftung und Klimatisierung getrennt bestimmt. Die Versorgungstechnik kann jedoch yon den Zonen abweichende Versorgungsbereiche umfassen. Bei Lfdftungsanlagenliegt die Bilanzgrenze far den Zuluftstrom vor Gergten, die die Zulufi abhgngig vom Bedarfnacherw~irmen oder nachktihlen 65. Welche Mal~e miissen fiir die Zonierung verwendet werden? Es werden die AuBenmage verwendet. Die Abgrenzung zweier temperierter Zonen erfolgt anhand des AchsmaBes bzw. der Oberkante der Rohdecke. Den oberen Geb~iudeabschluss bildet die Oberkante der obersten w~irmetechnisch wirksamen Schicht. 66. Was versteht man unter Versorgungsbereich?

74

1.5 Energieeinsparverordnung

Ein Versorgungsbereich ist ein Bereich mit gleicher Anlagentechnik, der nicht unbedingt mit einer Zone t~bereinstimmen muss. Versorgungsbereiche k0nnen sich t~ber mehrere Zonen erstrecken oder eine Zone kann mehrere Versorgungsbereiche umfassen. 67. Wie erfolgt die Prim~irenergiebewertung?

Die Primfirenergiebewertung erfolgt nach folgender Gleichung: Qp = Z Qf,j "fp,j "fu,j J Qp Qf,j Fp,j fU,j

Prim~renergie Endenergie j e nach Energietrfiger Primgrenergiefaktor Umrechnungsfaktor far die Endenergie

Da die Endenergiebewertung far alle Brennstoffe bezogen auf den Brennwert erfolgt, wird die Endenergie gleichzeitig auf den Heizwert umgerechnet. Bei Fernw~irme ist zu beracksichtigen, dass bereits Endenergie am Geb~ude zur Verfagung gestellt wird und damit die Prim~irenergiefaktoren mit denen der Brennstoffe nicht direkt vergleichbar sind. 68. Bewerten Sie 15 kWh Strom + 75 kWh Heiz01 mit Prim~irenergiefaktoren.

Strom hat einen Prim~energiefaktor von 3 und einen Umrechnungsfaktor far die Endenergie yon 1. HeizN hat einen Prim~renergiefaktor yon 1,1 und einen Umrechnungsfaktor for die Endenergie von 0,943. Q p = E Q f j 9fp,j "fu,j = 15 kWh. 3.1 + .75 hWh. 1,1.0,943 J Qp = 122,8kWh 69. Wie kann die mittlere Temperatur einer unbeheizten Zone vereinfacht berechnet werden?

Far die Temperatux der unbeheizten Zone 0~ gilt

1.5 Energieeinsparverordnung

75

0 u =0 i -Fx(0 i -0e), mit Qi Temperatur des beheizten Raumes Q~ AuBentemperatur Der Faktor Fx = 0,5 zu setzen. 70. Berechnen Sie die T e m p e r a t u r eines unbeheizten Zimmers nach dem vereinfachten Ansatz (Aufgabe), wenn die Auflentemperatur 0e = 0~ und die T e m p e r a t u r des benachbarten beheizten Zimmers 01= 20~ betriigt. 0 u =0 i -Fx(0 i -0e) 0 u = 20~

~C-0~

= 15~

Die Temperatur des unbeheizten Zimmers betragt 15~ 71. Was versteht man unter Konditionierung? Konditionierung ist der Oberbegriff far Heizung, Ktihlung, Be- und Endltiftung, Befeuchtung und Trinkwasserversorgung eines Geb~iudes bzw. der darin enthaltenen Zonen. 72. Was ist ein beleuchtungstechnischer Bereich? Ein beleuchtungstechnischem Bereich ist ein Teil des Geb~udes mit gleicher Beleuchtungstechnik. 73. Was versteht man unter dem Wiirmetransferkoeffizient fiir Transmission? Der W~rmetransferkoeffizient far Transmission ist eine neue Bezeichnung far den Transmissionswfirmeverlust HT.

74. Was versteht man unter Nutzwiirme- und unter Nutzk~ltebedarf?. Nutzw~irmebedarf ist eine neue Bezeichnung flit den Heizw~rmebedarf; Nutzkfiltebedarf far den KUhlbedarf. 75. Welcher wesentliche Unterschied besteht zwischen den Berechnungsverfahren der Anlagentechnik nach der DIN V 18599 und denen nach den bisherigen EnEV-Verfahren (DIN V 4701-10)?

76

1.5 Energieeinsparverordnung

DIN V 4701-10 ermOglichte eine Bewertung der Anlagentechnik durch Berechnung oder Tabellen oder Diagramme. Eine einfache Bewertung der Anlagentechnik mit Tabellen oder Diagrammen ist in der DIN V 15899 nicht mehr vorgesehen. Die DIN V 18599 beinhaltet nur ein ausffihrliches Berechnungsverfahren. 76. Welche Randbedingungen verwendet die DIN V 18599 fiir den mitbeheizten Anteil von Ein- und Mehrfamilienhiiusern? Nach Tell 10 der DIN V 18599 wird davon ausgegangen, dass in Einfamilienh~iusem 25 % der Gesamtfl~iche mitbeheizt werden und in Mehrfamilienh~iusem 15 %. 77. Was sagt die EG-Richtlinien 2002/91 Gesamtenergieeffizienz von Geb~iuden zu Altbauten aus? Auch f'tir Altbauten ist ein Energieausweis auszustellen. 78. Wann ist die EG-Richtlinie 2002/91 zur Gesamtenergieeffizienz von Gebiiuden in nationales Recht umzusetzen? Die EG-Richtlinie ist bis zum Januar 2006 in nationales Recht umzusetzen.

79. Fiir welche Geb~iude fordert die EnEV den Nachweis des sommerlichen Wiirmeschutzes? Die EnEV fordert den Nachweis des sommerlich W~irmeschutzes ftir Geb~iude mit einem Fensterflachenanteil von mehr als 30%.

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes W~rmeschutzes

77

1.6 K o n s t r u k t i v e U m s e t z u n g des W~irmeschutzes 1. Wie wird die W[irmediimmung fiir ein nichtbeliiftetes Flachdach ausgefiihrt? Die W~irmed~immschichtwird in der Regel oberhalb der Tragkonstruktion aufgebracht. Der Randabschluss sollte biindig mit der Aul3enwand ausgeffthrt werden. 1 Oberfl~chenschutz 2 Dachabdichtamg und Dampfdruckausgleichsschicht 3 W~irmedfimmung 4 Dampfsperre 5 Tragkonstruktion 6 Putz Bild 1.14 W~irmeschutzeines konventionellenFlachdaches 2. Erl~iutern Sie eine konstruktive LSsung fiir die Wiirmed[immung eines Umkehrdaches. Die D~nmung schtitzt die Dachhaut. 1 Kiesschiattung (min. 50 ram) 2 W~irmed~immung(mit Stufenfalz; geringe Wasseraufnahme, z. B. extrudierte Hartschaumplatten mit verdichteter Oberfl~iche) 3 Dachabdeckung 4 Tragkonstruktion 5 Putz

/

"

/

/

3

Bild 1.15 Wgrmeschutzeines Umkehrdaches 3. Wie veriindert sich die Wiirmed~immung eines Umkehrdaches bei Regen? Bei Regen verringert sich die W~irmed~immung, weil durch die Feuchtigkeit die W~irmeleitf~ihigkeitzunimmt.

78

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes Warmeschutzes

4. Wie wird die Wiirmed~immung von Diichern mit Ortschaum ausgefiihrt?

Polyuretan-Ortsch~iume werden in mehreren Arbeitsglingen auf eine Tragplatte aufgespritzt. Sie bilden Wiirmediimmung und Dachabdichtung in einer Einheit. Diese Art der Wiirmed~immung ist vorteilhaff bei SanierungsmaBnahmen. 5. Erliiutern Sie die W~irmediimmung fiir ein Sperrbetondach.

Die Betonplatte wird wasserundurchl~issig ausge~hrt und tibemimmt die Funktion der Dachabdichtung. Die W~irmed~immung wird an der Unterseite der Tragplatte befestigt. In der Betonplatte treten im Laufe des Jahres groBe Temperaturschwankungen und W~irmedehnungen auf. Es miissen Gleitlager verwendet werden und eine mindestens 60 mm starke Kiesschtittung, die die Erw~irmung bei Sonneneinstrahlung verringert. 6.

Wo wird das Diimmmaterial beim geneigten Dach ohne Beliiftung angebracht?

Es gibt zwei prinzipielle Varianten: 9 W~irmed~immungaufden Sparren 9 W~irmed~in~nungzwischen den Sparren W~irmed~nmung auf den Sparren verwendet man, wenn aus architektonischen Grtinden die Sparren sichtbar bleiben sollen. W~irmedgmmung zwischen den Sparren wird h~iufig beim nachtr~iglichen Ausbau angewendet, wenn das Dach bereits eingedeckt ist. 7. Wie wird ein beltiftetes Dach w~irmeged~immt?

Die Tragkonstruktion ist im Allgemeinen aus Holz. Die Wgrmed~immung wird zwischen den Sparren oder unter den Sparren angebracht. Bei der Ausftthnmg mit W~irmedgmmung unter den Sparren beeintrfichtigen die Sparren die W~irmed~mmung nicht. Diese Art wird hfiufig beim nachtr~iglichen Ausbau eines Daches far Wohnzwecke angewendet. Voraussetzung ist, dass eine ausreichende RaumhShe vorhanden ist. Bei der nachtr~iglichen Wfirmed~mmung bereits ausgebauter und bewohnter Dachrfiume wird im allgemeinen yon der AuBenseite gearbeitet. Das Dach wird abschnittsweise abgedeckt und zwischen die Sparren werden Mineralwollematten eingeschoben.

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes Wgxmeschutzes

79

Arbeitet man mit einer Dan~mung zwischen und unter den Sparren, so ist auf eine Verteilung der D~immung oberhalb und unterhalb der Dampfsperre zu achten. Unterhalb der Dampfsperre dtirfen bei Flachdfichem nur 20% des gesamten W~irmedurchlasswiderstandes sein und bei geneigten 30%. Die D~immschichten in beltifteten, ungeneigten D~ichem miissen wegen des Brandschutzes mindestens aus normal- oder schwerentflammbaren Baustoffen der Baustoffklasse B 1 oder B 2 bestehen. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Dachdeckung Dachlatten Konterlattung Unterspannbahn Sparren belUfteter Sparrenraum Dfimmung Dampfsperre Lattenrost Schalung

1

I

Vf//

I 43 5 6

t////,,i

l

I~ -/,,~'1

[

7 8 I 9 I 10

Bild 1.16 Wfirmed~nmungeines beltiftetenDachesunter den Sparren 8. Wie kann die W~irmed[immung einer Massivdecke verbessert werden?

Die W~irmed~immungkann durch Verkleidung an der Unterseite verbessert werden. Diese kann vonder Tragdecke durch einen Lufthohlraum oder eine W~irmed~immschicht getrennt sein. 9. Berechnen Sie den W[irmedurchgangskoeffizient fiir folgendes querbeliiftete Holzflachdach:

1 2 3 4 5 6 7 8

Bekiesung Dachhaut Hozschalung beltifteter Dachraum Balken (Kiefer) Ber~rhecfaAung D~nmstoff040, 12 cm Dampfsperre Schalung )~=0,21W/mK, 1,5 cm

3 ~ ~.S ~ ~ ~ . ~

[/~O~/~/////////////,1

Bild 1.17 Holzflachdachmit querbeltiftetemDachraum

620

.~----~

80

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes W~rmeschutzes

Der mittlere Warmedurchgangskoeffizient aus nebeneinanderliegenden Bereichen unterschiedlicher D~mmungen berechnet sich unter Beracksichtigung der Flachenanteile wie bei Frage 22 Kapitel 1.2. erl~utert. Weil die Luftschicht bewegt ist, werden nur die Schichten his zur Luftschicht in die Berechnung einbezogen. Die bewegte Luftschicht und die Schichten daraber liefern keinen wesentlichen Beitrag zum Warmeschutz. Zuerst berechnen wir den oberen Grenzwert RT':

1

I(A 1

R~--A~RTI

+A21 RT2J mit

RTm =R~e + ~ + R ~ i Wir bezeichnen den Gefachbereich mit a und den Rippenbereich mit b. Die Obergangswiderst~inde werden Tabelle 6 enmommen.

RTa = 0,10+ 0,015 + 0,12 + 0,01 = 3,27 -m 2- . K 0,21 0,04 W RTb = 0,10+ 0,015 + 0,12 +0,01 = 1,19 m2 .K 0,21 0,13 W

1,

Ry

-

r A~RTa

Ryb)

620+70k.3,27

R T = 2,78 m2K W Nun berechnen wir den unteren Grenzwert RT". )~1 -

0,04.620 + 0,13.70 690

W = 0,049-mK

W ~.~ = 0 , 2 1 - mK R 1-

dI ~'1

-

0,12 0,049

m2K = 2,449-W

+

w

= 0,36-1,19 mZK

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes Warmeschutzes

81

R2 _ d 2 _ 0,015 = 0,071 m2K )~2 0,21 W R"z = Rse + R 1 + R 2 + Rsi = 0,10 + 2,449 + 0,071 + 0,10 = 2,72 K m 2 W R'T + R"T 2,78 + 2,72 2 2 1 1 W U= 0,36-R T 2,75 m2K

RT

2,75

m2K W

Es ergibt sich ein W~trmedurchgangskoeffizient von 0,37 W/(m2K).

10. Wie kann man bei Holzbalkendecken eine W~irmed~immung ausfiihren? Die Gefachbereiche kOnnen mit W~irmediimmstoffen ausgefiJllt werden, z. B. mit Mineralwolle. Damit verbessert man nicht nur den Wiirmeschutz, sondem gleichzeitig den Trittschallschutz. 11. Welchen Vorteil hat LeichtmauermSrtel gegeniiber NormalmOrtel in bezug auf die Wiirmediimmung? NormalmOrtel hat eine gr6Bere W~rmeleitffihigkeit als das Mauerwerk. Urn durch den M6rtel die W~rmed~mmung der Wand nicht herabzusetzen, verwendet man Leichtmauerm6rtel. 12. Welcher Auflenputz sollte fur hochwiirmed~immende eingesetzt werden?

Wandbaustoffe

Um eine rissfTeie, geschlossene Putzoberflliche zu erreichen, muss der Putz auf das Mauerwerk abgestimmt werden. Da die h~ufig eingesetzten hochw~rmed~mmenden Wandbaustoffe Saugf~ihig sind, sollten wasserabweisende Putze verwendet werden, die wasserdampfdurchl~issig sein sollten. Die Putzdicke sollte mindestens 2 cm betragen.

13. Welche Wiirmed~immputze kennen Sie? AuBenputze nach DIN 18550 gewiihrleisten Regen- und Witterungsschutz. Die Wgrmed~mmung l~isst sich durch Wiirmed~mmputze verbessern, die noch durch einen Oberputz geschtitzt werden miissen.

82

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes W~meschutzes

Wfirmed~mmputze haben eine W~irmeleitf~ihigkeit von 7~~ 0,2 W/(mK). W~irmed~immputzsysteme aus Leichtzuschl~igen nach DIN 4226 oder aus organischen Zuschl~igen haben eine noch geringere W~irmeleitf~ihigkeit von )~ = 0,07...0,12 W/(mK). 14. Welche Auswirkungen hat eine Wiirmebriicke?

Eine W~irmebrticke hat folgende negative Auswirkungen: 9 erh6hte W~irmeverluste, damit erh6hter W~irmebedarf J verringerte Oberfl~ichentemperatur des Bauteils in diesem Bereich und damit Gefahr von Staubablagerungen, Tauwassersch~iden, eventuell Schimmelbildung als weitere Folge 15. Welche Arten von W~irmebriicken gibt es?

Es gibt stoffbedingte (konstruktive) und formbedingte (geometrische) W~irmebriicken. Konstruktiv bedingt treten W~irmebrticken auf, wenn Materialien mit hoher W~irmeleitf~xhigkeit, wie z. B. Statzen oder Tr~iger aus Stahlbeton eingesetzt werden. Geometrisch bedingte W~irmebrticken treten auf, wenn die w~irmeabgebende AuBenoberfl~iche eines Bauteils grN3er als die hmenoberfl~iche ist. Eine Augenwandecke ist z. B. eine geometrische W~irmebrticke. 16. Was versteht man unter einem W~irmebriickenkatalog?

Ein W~irmebrtickenkatalog ist ein Verzeichnis typischer W~rmebracken und der M6glichkeiten zur Beseitigung dieser W~irmebracken. 17.

An welchen Stellen eines Gebiiudes sind geometrisch bedingte Wiirmebriicken zu finden?

An den Geb~iudeecken sind geometrisch bedingte W~irmebrticken zu finden. 18. Welche Mal~nahmen kSnnen zur Verhinderung von Wiirmebriicken eingesetzt werden?

Die Schwachstellen mtissen zus~tzliche W~med~nmschichten erhalten. Bild 1.18 zeigt eine mOgliche Magnahme far eine AuBenwandecke. Im Fall der AuBenwandecke wird aber im allgemeinen die W~rrnebrticke in Kauf genommen und auf eine zus~itzliche D~immung verzichtet. In den Bildern 1.19 bis 1.24 sind weitere Zusatzd~immtmgen zur Behebung yon W~irmebracken abgebildet.

1,6 KonstruktiveUmsetzungdes Warmeschutzes

83

Manche konstruktive W~rmebrficke l~isst sich vermeiden, werm man z. B. auf auskragende Stahltr~iger oder Stahlbetonplatten far Balkone verzichtet und dafttr eine eigene Tragkonstruktion velwvendet.

Bild 1.18 M6gliche W~irmedgmmungeiner Augenwandecke 19. Welche Fensteranschliisse sind tauwassergef~ihrdet?

AuBenbthndige Fensteranschltisse sind besonders tauwassergef~ihrdet, weil sie sich in Bereichen befmden, in denen die Taupunkttemperatur in der kalten Jahreszeit oft erreicht oder unterschritten wird. ....

........

..... ]

Bild 1.19 AuBenNandigerFensteranschluss

20. Wie miissen Deckenanschliisse von Betondecken ausgefiihrt werden?

Bei Deckenanschlt~ssen stellen Wohnungstrenndecken aus Beton Schwachstellen der W~irmedfimmung dar. Die hohe W~trmeleitf~ihigkeit des Normalbetons wirkt sich ungtinstig aus. Bild 1.20 zeigt, welche zus/itzliche D~immung an den DeckenanschRissen erforderlich ist. Bild 1.21 ist zu enmehmen, welche zus~tzliche D~mmung bei einer raumseitigen Dfimmung an der Unterseite erforderlich ist, damit bei einer Innend~immung keine Feuchteschgden aufiTeten. In der Praxis wird meist die gesamte Unterseite der Decke mit einer W~rmed~immung verkleidet. Es w~ire aber auch der Einbau einer D~immplatte in die Stahlbetondecke nur in dem vorderen Bereich denkbar.

84

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes W~meschutzes

/

Bild 1.20 Stirnseitige D~nmung einer Stahlbetonplattendecke

I

~D Bild 1.21 D~immungeiner Stahlbetonplattendecke bei Innend~nmung

21. Welche Wfirmediimmung solite eine Decke fiber einem nichtbeheizten Untergeschoss erhalten? Da das Untergeschoss im allgemeinen aus Normalbeton besteht, ergibt sich an der Auflagestelle zum AuBenwandmauerwerk eine W~irmebracke. Arbeitet man in diesem Fall mit einer stirnseitigen D~mmung, so ist die W~rmebrfcke noch nicht vollst$1dig beseitigt. Die Dammung sollte fiber die Breite der Decke nach unten hinausgehen, wie in Bild 1.22 zu sehen ist.

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes W~meschutzes

85

I Bild 1.22 D~nmung einer Untergeschosswand 22. Skizzieren Sie die W~irmed~immung fiir eine auskragende Decke. Die Betonplatte einer auskragenden Decke stellt eine formbedingte W~irmebracke dar. Bei niedrigen Augentemperaturen kOnnte es zu unbehaglichen Fugbodentemperaturen kommen. Um die Forderungen des W~rmeschutzes zu erfallen, bringt man iiblicherweise an der Unterseite und an der Stirnseite der Betonplatte eine W~rmed~immschicht an.

Bild 1.23 Auskragende Decke 23. Welche W~irmedlimmung ist for ein iiberstehendes Flachdach erforderlich? Ein t~berstehendes Flachdach hat eine vergr~Berte w~rmeabgebende Dachflfiche. Diese W~rmeabgabe kann mit einer W~rmed~immung wie sie Bild 1.23 zeigt, vermindert werden. In kritischen Fallen kann in die Unterseite noch eine zus~itzliche D~immplatte eingelegt werden.

86

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes W~rmeschutzes t Bild 1.24 Wgrmed~immung far ein tiberstehendes Flachdach aus Beton

24.

Welche Vorteile bringt eine an der AuBenseite der Wand aufgebrachte W~irmediimmschicht?

Vorteile der Augend~immung: 9 Temperaturschwankungen der tragenden Teile eingeschr~inkt, weniger temperaturabh~ingige Spannungen oder Risse 9

Gesamte Masse des Bauteils wirkt als W~irmespeicher, dadurch kiihlt die Wand im Winter nur langsam aus

9 Wand frostfrei, dadurch auch keine Sch~iden an Wasserleimngen 9 keine W~irmebracken 9 keine Wasserdampfkondensation 9 Wanddicken k6nnen auf das statische Mindestmal3 reduziert werden 9

im Sommer geringe W~irmeaufnahme der Wand, dadurch kahle R~iume

25. Welche Nachteile bringt eine an der Auflenseite der Wand aufgebrachte W~irmed~immschicht? Nachteile der Aui3end~mmung: 9 Aufheizzeit der R~tume grof3, weil die W~inde mit aufgeheizt werden 9 D~immschicht muss witterungsbest~indig sein 26. Wo wird die Aul~endiimmung bevorzugt eingesetzt? Die Augendiimmung wird bevorzugt in Riiumen eingesetzt, die stlindig genutzt werden. Die lange Aufheizzeit, die sich durch das Mitaufheizen der Wlinde ergibt, ist unvorteilhaft, wenn die Riiume nicht dauernd genutzt werden. Im Wohnungsbau empfiehlt sich die Augendiimmung.

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes Warmeschutzes

87

27. Welche Vorteile hat eine an der Innenseite der Wand aufgebrachte W/irmediimmschicht?

Vorteile der Innend~immung: 9 einfach nachtr~iglich anzubringen 9 Fassadenbild bleibt erhalten, z. B. bei Fachwerkbauten erwfinscht 9 Raum l~isst sich schneller aufheizen, da die Wand abgeschirmt ist 9 W~irmed~immung muss nicht wetterbest~indig sein 28.

Welche Nachteile bringt eine an der Innenseite der Wand aufgebrachte Wiirmediimmschicht?

Nachteile der Innend~immung: 9 grofAe Temperaturschwankungen der tragenden Wand, damit Gefahr der Rissbildtmg 9 Einbau einer Dampfsperre kann erforderlich sein 29. Ffir welche R/iume ist die Innendiimmung zu bevorzugen?

In R~iumen, die schneI1 aufgeheizt werden sollen, ist die Innend~immung angebracht. Damit empfiehlt sie sich besonders far Wochenendh~iuser und Versammlungsr~iume. 30. Welchen Vorteil hat eine Kerndiimmung der Wand?

Die inhere Wandschale wirkt temperaturausgleichend. 31. Welche Nachteile bringt eine Kernd~mmung der Wand?

9 Augenschale hat st~irkere Temperaturschwankungen als Innenschale, dadurch Spannungen fiber die Verbindungsanker zur Innenschale 9 Verbindungsanker wirken als W~irmebrficken 9 Dampfsperre kann erforderlich sein 32. Wann darf bei einer Kerndiimmung auf die Luftschicht verzichtet werden?

Auf die Luftschicht darf verzichtet werden, wenn far die Kemd~immung Materialien verwendet werden, die far die Verwendung als Kemd~mmschicht genormt sind oder deren Brauchbarkeit als Kerrld~immschicht durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nachgewiesen ist.

88

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes W~rmeschutzes

33. Welche Vorteile hat eine wfirmegediimmte, hinterliiftete Vorhangfassade? * Wetterschutz fftr AufJenwand und Dammung o Dauerltifitmg durch Kamineffekt e

Fassade t~berdeckt alle Risse

.

keine Warmebrficken

* ungehinderte Dampfdiffusion 9 guter Schallschutz

34. Wie wird eine Wand mit beidseitiger Wiirmediimmung hergestellt? Bauteile mit geringer W~irmed~immung bilden die Innen- und Augenschale der Wand. Der Zwischera-aum wird mit Beton gefiillt. Als Schalungsteile kommen Holzspanbeton oder Styropor zur Anwendung. Die ~ul3ere W~rmed~nmschicht sollte wegen der Gefahr der Kondenswasserbildung geringer sein als die innere. Vorteilhaft ist bei dieser Art der D~mmung, dass die tragende Wand nur geringen W~irmedehnungen ausgesetzt wird. Diese Bauweise findet vorwiegend bei Einfamilienh~usem Anwendtmg.

35. Berechnen Sie die Stiirke der W~irmed~immschicht, die in die folgende Auflenwand eines Hauses mit normalen Innentemperaturen einzubringen ist, wenn die Wand der Energieeinsparverordnung geniigen soil.

E

1

2

i 3

ii1 Vormauerziegel Dichte 1800 kg/m 3, 11,5 cm 2 3 4 5

Luftschicht 4 cm, schwach beliiftet D~mmschicht 040 Leichthochlochziegel Dichte 700 kg/m 3, 17,5 cm Kalkgipsputz 1,5 cm Bild 1.25

4

5

Zweischalige Aul3enwand mit Luftschicht

t.6 KonstruktiveUmsetzungdes W~rmeschutzes

89

RT =Rse + ~ +A2+d3 ~3 +d4 ~4 +d5 )b5 +Rsi _ _ 1 = 0 , 0 4 + 0 , 1 1 5 + 0 , 1 8 + s 3 +0'175+0'015+0,13 0,35 0,81 2 0,04 0,36 0,70 2,857=0,04+0,142+0,09+ 2,857 =

d3 0,04 d 3 =

d3 0,04

S3 0,04

+0,486+0,021+0,13

+0,910

- 2,857 - 0,910

0,04.1,947 = 0,079 m ~ 8 cm

Es ist eine 8 cm dicke D~mmschicht erforderlich. 36. Wo wird zweischaliges Mauerwerk mit Luftschicht bevorzugt eingesetzt? W~inde aus zweischaligem Mauerwerk mit Luftschicht und Kemd~immung werden bevorzugt in Ktistengebieten eingesetzt. Das Verblendmauerwerk t~bemimmt den Schlagregenschutz. Da in der Luftschicht nur eine geringe Wfirmebewegung herrscht, trfigt die Luftschicht zur Wfirmed~mmung bei und wird in der Berechnung entsprechend beracksichtigt. 37. Welehe D~mmstoffe sind fiir den Innenbereich zu empfehlen und welche sind ungiinstig? Zu empfehlen sind faserdotierte W~irmed~irnmplatten aus Calzium-Silikat. Sie haben einen geringen Wasserdampf-Diffusionswiderstand und eine hohe kapillare Saugf~ihigkeit und kOnnen dadurch anfallendes Tauwasser zwischenspeichem. CalziumSilikat wird vorwiegend aus Sand hergestellt, ist nicht brennbar, hoch alkalisch, so dass niemals Schimmelpflze auf solchen Platten wachsen. Die Platten kOnnen direkt auf der Wand befestigt werden. Es ist kein Lattengertist erforderlich. Nicht zu empfehlen sind PU-Sch~iume. Sie sind zu dampfdicht. Hartsch/iume sind ebenfalls nicht zu empfehlen. Sie sind zwar etwas dampfoffener, aber brermen leicht und wenn sie brennen, entstehen Dioxine.

90 38.

1.6 KonstruktiveUmsetzungdes Wftrmeschutzes Welcher U-Wert ergibt sich bei einer Kerndiimmung, wenn die typische Luftschicht von 5 cm vollst~indig mit D~immstoff (Hyperlite-Schiittung ~ = 0,048 W/mK) gefiillt wird? Entspricht der erreichte U-Wert der Wand der EnEV? Die Wand habe zwei Schichten aus 11,5 cm Ziegel mit ~ = 0,79 W/mK und einen Innenputz von 1,5 cm mit ~ = 0,70 W/mK.

d 1 d3 d 4 ds R T = Rse + - - + - - + - - + - - + R s i R~ = 0 , 0 4 + 0 ' 1 1 5 + 0,05 0,115+0,015 m2K + + 0,13 = 1,52 - 0,79 0,048 0,79 0,70 W Der U-Weft betrggt 1/1,52 m2K/W = 0,66 W/m2K. Die EnEV ist erftillt, wenn der Zwischenraum vollst~indig ausgeftillt wird (Anhang 3, Abs. 1). 39. Welchen Vorteil haben Latentw[irmespeicher?

Durch die Einlagerung yon Mikrokapseln in die Baustoffe, die mit speziellen Substanzen geffillt sind, die bei Wfirmeaufnahme, bzw. -abgabe ihren Aggregatzustand ~indem, kann die W~irmespeicherf~higkeit des Geb~udes erhOht werden. Das ist ~ r Geb~iude in Leichtbauweise interessant. 1 cm eines PCM (Phase-Change-Material) hat die gleiche W~irmekapazit~it wie eine 5 cm dicke Ziegelwand. 40. Welche weitere MSglichkeit gibt es, bei D~immma6nahmen Wandst~irke einzusparen? Wenn es darauf ankommt, Wandstfirke zu sparen, kann man vakuumgedfimmte Isolationspaneele einsetzen. Mit Vakuumd~immung kann die gleiche D~mmwirkung wie bei konventioneller D~immung mit ftinf- bis zehnmal geringerer D~immstoffst~irke erzielt werden. 41. Durch welche MafJnahmen kann man sich im Sommer vor Erw~irmung durch starke Sonneneinstrahlung sehiitzen? Im Sommer kann es durch Sonneneinstrahlung zu unbehaglichen Raumluftemperaturen kommen. Die Wgrmeenergie gelangt haupts~chlich aber die Fenster in die Rgume. Um sich vor der Sonneneinstrahlung zu schtitzen, kann man die Fenster mit Jalousien und Dachvorsp~ngen beschatten. Eine Bepflanzung mit schattenspendenden B~umen zu empfehlen. Laubb~ume haben dabei den Vorteil, dass die Sonneneinstrahlung im Winter genutzt werden kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Innenbauteile eine groBe W~irmespeicherf~ihigkeit haben. Sie kOnnen dann W~irmeenergie aus der Raumluft aufnehmen.

t.7 Warmeschutzund Umweltschutz

91

1.7 Wiirmeschutz und Umweltschutz 1. Erl~iutern Sie den natiirlichen Treibhauseffekt der Erde Der nattirliche Treibhauseffekt der Erde wird durch eine Schicht aus Wasserdampf, Kohlendioxid, Ozon, Distickstoffoxid und Methan gebildet. Diese Schicht stellt eine far das Sonnenlicht durchlfissige W~irmeisolationsschicht dar. Ohne diese Schicht wtirde auf der Erde eine Temperatur von -18 ~ herrschen. Eine Zunahme dieser Isolationsschicht Nhrt zu einem Ansteigen der Temperaturen auf der Erde.

2. Wie kommt es, dass der Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmosph~ire stiindig ansteigt? Es werden immer mehr Kohle, Erdgas und Heiz61 verbrannt. Bei diesem Verbrennungsprozess entsteht Kohlenstoffdioxid. Gleichzeitig werden die tropischen Regenw~ilder abgeholzt. Da die Pflanzen bei der Fotosynthese Kohlenstoffdioxid verbrauchen, f'ahrt das Abholzen groBer Pflanzenbest~inde zu einem weiteren Anstieg des Kohlenstoffdioxidgehaltes in der Atmosph~e. Haupts~ichlich sind die hochindustrialisierten Staaten ft~r die C02-Emmission verantwortlich, insbesondere die USA, Kanada, Australien, Tschechien und Deutschland mit einem jiihrlichen AusstoB von mehr als 13 t pro Einwohner. 3. Wie wirkt sich der steigende Kohlendioxidgehalt der Atmosphiire auf den Treibhauseffekt aus? Das Kohlenstoffdioxid wirkt wie eine f ~ das Sonnenlicht durchl~issige W~irmeisolationsschicht der Erde. Die Wiirmestrahlung, die yon der Erde wieder abgegeben wird, wird dutch die CO2 -Molektile in der Atmosph~ire aufgenommen und zum Tell zur Erde zurtickreflektiert. Ein steigender Kohlendioxidgehalt tier Atmosph~ire verst~kt somit den Treibhauseffekt und es kommt zu einem allmahlichen Anstieg der Temperaturen auf der Erde. In den letzten einhundert Jahren ist die globale Durchschnittstemperatur um 0,5~ gestiegen und die Meeresspiegel sind um 10 bis 20 cm angestiegen. Das ist wahrscheinlich auf den vom Menschen verarsachten zus~itzlichen Treibhauseffekt zurt~ckzu~hren. 4. Welche Folgen hat eine Erhl/hung der Temperatur der Erde? 9 Abschmelzen der Gletscher und des Polareises 9 Anstieg des Meeresspiegels infolge Ausdehnung des Wassers durch Erw~irmung und durch das Abschmelzen 9 Wiisten dehnen sich aus

92

1.7 W~meschutzund Umweltschutz

9 Mitteleuropa bekommt subtropisches Klima 5. Welche Gase entstehen bei der Verbrennung der Brennmaterialien? Die Brennstoffe bestehen zum gr613ten Teil aus Kohlenstoffverbindungen und aus kleinen Mengen an Schwefelverbindungen. Bei der Verbrennung entstehen als Verbrennungsprodukte Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und Schwefeldioxid. 6. Welche Energien sind erneuerbar? 9 Sonne 9 Wasser 9 Wind 7. Welche Energien sind nicht erneuerbar? 9 9 9 9

ErdO1 Erdgas Kohle Uran

8. Wovon ist die Energiequalitfit abhfingig?

Die Energiequalit~it ist von dem technischen Aufwand beim Herstellungsprozess oder beim Transport der Energie abh~ingig. Energie h6chster Qualitfit hat die grN3ten Verluste bei ihrer Umwandlung von der Prim~irenergie zur Endenergie. Die h6chste Energiequalitat besitzt der elektrische Strom, 9. Weshalb sollte man mit Strom nicht heizen?

Strom ist Energie der h6chsten Energiequalit~it. Es ist deshalb sehr unwirtschaftlich, mit Strom zu heizen. 10. Welche alternativ gefertigten D~immstoffe kennen Sie?

Alternative D~immstoffe sind z.B. Schafwolle, Kork, Zellulose, Baumwolle und Flachs. Es gibt auch lose alternative SchtRtstoffe fiir D~immungen, wie Bimsstein, Hanfschaben, Holzspane und Zellulosefasern. Diese Materialien unterliegen der gleichen Normungs- und Zulassungspflicht wie die herk~Smmlichen Baustoffe.

1.8 Niedrigenergiehaus

93

1.8 Niedrigenergiehaus 1. Warum ist gerade am Haus Energiesparen wichtig? Der Energieverbrauch in den Haushalten stellt in Deutschland ein Viertel des Gesamtenergieverbrauches dar. Dabei entf'~flltder grN3te Teil des Energieverbrauches auf die Heizung (80%). W~irmeschutzmaBnahmen an Geb~uden, die den Bedarf an Heizungsenergie deutlich senken, stellen somit einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz dar. Geb~ude geh0ren zu den langlebigsten Wirtschaftsgtitern. Bei der Ausstattung mit WarmeschutzmaBnahmen muss man schon an die Energiepreise der nachsten Jahrzehnte denken. Es besteht ein Interessengegensatz zwischen dem Bauherrn, der die Investitionen tragt, und dem Mieter, der die Heizkosten bezahlen muss. 2. Was versteht man unter einem Niedrigenergiehaus? Ein Niedrigenergiehaus ist so gut ausge~stet, dass sich deutliche Einsparungen yon Heizkosten ergeben. Es stellt damit einen Beitrag zum Umweltschutz dar. Die Anforderungen an die W~rmed~immung eines Niedrigenergiehauses gehen tiber den erh0hten W~rmeschutz hinaus. Ein Einfamilien-Niedrigenergiehaus hat einen Jahres-Heizenergieverbrauch yon ca. 70 kWh/m2a, ein Reihen-Niedrigenergiehaus einen Verbrauch yon ca. 60 kWh/m2a. Umgerechnet auf das Volumen ergibt sich flit das Einfamilienhaus 22 kWh/m3a und f'~ das Reihenhaus 19 kWh/m3a. 3. Durch welche U-Werte ist ein Niedrigenergiehaus definiert ? Die Augenw~nde eines Niedrigenergiehauses mtissen einen U Wert von 0,2 bis 0,4 W/ms K aufweisen.

Die folgende Obersicht zeigt die W~rmedurchgangskoeffizienten f ~ verschiedene Bauteile fox den Mindestwfirmeschutz, entsprechend den Anforderungen der alten und neuen Wfirmeschutzverordnung, ft~ Niedrigenergiehfiuser und Passivh~user: MindestW~rmeschutzNiedrigPassivwfirmeverordnung energiehaus haus schutz 1982 1995 1988 nach EnEV U-Werte in W/(m2K) AufSenw~inde Dachdecken Kellerdecken Fenster

1,39 0,9 0,81 5,2

0,8...0,6 0,5...0,3 0,7...0,5 3,1...2,6

0,5...0,4 0,22...0,3 0,35...0,5 0,7...1,8

0,4...0,2 0,2...0,15 0,45...0,3 1,8...1,5

0,4...0,2 0,2...0,15 0,4...0,3 1,3

0,15 0,1 0,25 0,7

94

1.8 Niedrigenergiehaus

4. Mit welcher GrSI]e l~isst sich die klimatische Lage eines Geb~iudes grob einsch[itzen?

Einen ersten Eindruck t~ber die klimatische Lage eines Geb~iudes gewinnt man mit Hilfe der Gradtagzahl. Diese aus der Heizungstechnik stammende GrN3e gestattet es, mit einem Weft den Heizbedarf fi~r einen Standort auszud~cken. Die Gradtagzahl For (Mageinheit Kd) ist tiber folgende Formel definiert: For = (0i-0a)'tH Als Innentemperatur 0i werden 20 ~ verwendet und die oberste mittlere AuBentemperatur 0a, bei der geheizt wird, ist mit 15 ~ festgelegt. Die Heizzeit ta ist die Anzahl der Tage, an denen geheizt wird. (MaBeinheit d). Die Gradtagzahl beracksichtigt nur die Lufttemperatur. Alle weiteren Klimaelemente bleiben unberacksichtigt. 5. Welche Eigenschaften des Standortes sind fiir die Wahl der 8kologischen Mal~nahmen von Bedeutung?

Ftir die ~kologischen MaBnahmen sind Ansiedlungsstruktur und Dichte der Ansiedlung wichtig. Im st~dtischen Bereich ergeben sich durch die hohe Ansiedlungsdichte Probleme durch gegenseitige Verschatmng der Gebfiude und durch L~rn. Die gegenseitige Verschattung der Geb~iude gestattet es nicht, die Sonnenenergie maximal auszunutzen. Andererseits sind die in der Stadt t~blichen Reihenhfiuser in bezug auf die W~rmeabgabe gt~nstiger als die im lfindlichen Bereich ablichen Einzelh~user. 6. Weichen Einfluss hat die Topographie auf den W~irmeschutz?

Das Relief der Landschaft beeinflusst die Stellung des Geb~udes zur Sonne. Wenn z. B. an einem Berghang, der nach Norden gerichtet ist, H~user gebaut werden sollen, ist eine Ausrichtung der Fenster nach St~den t~berhaupt nicht m~Sglich. Eine exponierte Lage, wie zum Beispiel auf einem Berg, bietet zwar gt~nstige Einstrahlungsverhalmisse zur Nutzung der Sonnenenergie, fOahrtaber gleichzeitig zu hohen W~rmeverlusten durch den Wind. Allgemein erreicht man einen Windschutz durch eine geeignete Bepflanzung der Umgebung der Geb~iude. 7. Weiche st~idtebauliche Anordnungsstruktur ist gfinstig, um die Sonnenenergie optimal nutzen zu kSnnen?

Gt~nstig ist eine zeilenf'6rmige Anordnung der H~user in Ost-West-Richtung. Um auch im Winter gt~nstige Einstrahlungsbedingungen zu haben, sollte der Abstand

1.8 Niedrigenergiehaus

95

der H~iuserzeilen etwa dreimal so grog wie die HOhe sein. Diese Forderung l~isst sich im innerstadtischen Bereich natiirlich nicht einhalten. 8. Nennen Sie Eigenschaften von Solar- und Niedrigenergiehiiusern. Ein Niedrigenergiehaus zeichnet sich dutch folgende Eigenschaften aus: 9 viel Tageslicht und Sonne 9 wechselnde Temperaturbedingungen in verschiedenen Bereichen 9 vielf~fltige Nutzungsm6glichkeiten durch Glash~iuser und Pufferr~ume 9. Was fiir Fenster sollte ein Niedrigenergiehaus haben?

Die Fenster sind der grOgte Schwachpunkt in bezug auf Transmissionswgrmeverluste, da man in Niedrigenergiehiiusern mit grogen Fensterfl~ichen arbeitet, um die Sonnenenergie mOglichst gut auszunutzen. Man verwendet deshalb far die Fenster yon Niedrigenergiehiiusem spezielle W~irmeschutzgl~iser. Diese W~irmeschutzgRiser sind augen beschichtet und der Zwischem-aum ist meist mit Argon geflillt. Fenster mit Wgrmeschutzgliisern erreichen einen U-Weft unter 1,5 W/(m2K). Die Anschaffungskosten dieser Fenster liegen 10 his 15% t~ber den Kosten far eine Isolierverglasung, haben sich abet in ein bis zwei Heizperioden amortisiert. Weiterhin sollte der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung ca. 0,7 sein, d. h. 70 % der auftreffenden Strahlung werden energetisch dem Raum zur VerNgung gestellt. Fenster mit W~xmeschutzgl~isem haben einen etwas schlechteren Energiedurchlassgrad als eine Isolierverglasung. Die Fensterfl~ichen sollen so angeordnet sein, dass eine mgglichst g~instige Ausnutzung der Sonnenergie mOglich wird. Die grOgten Fensterflgchen befinden sich deshalb auf der SiJdseite des Hauses. Um den Wgrmeverlust dutch Fensterfugen zu minimieren, kann ein Teil der Fenster ohne Offnungsm6glichkeit gew~ihlt werden. Des Weiteren sollte man beachten, dass die Fugenl~nge einen Einfluss auf die Energieverluste hat. Je geringer die Fugenl~inge im Verhiiltnis zur Glasflgche, umso geringere Energieverluste treten aus 10. Welche Lage eines beweglichen Wiirmeschutzes am Fenster ist zu bevorzugen?

Der bewegliche W~irmeschutz kann augen, innen oder im Fenster integriert angeordnet sein. Aus energetischer Sicht ist ein augen angebrachter W~rmeschutz am gtinstigsten. Der W~irmeschutz schtitzt in diesem Fall auch vor dem Wind. Als ~iugerer beweglicher W~irmeschutz kommen RollRiden, Jalousien und Fensterl~den in Betracht. Innen sind Vorh~inge die einfachste L6sung.

96

1.8 Niedrigenergiehaus

11. Welche Fenster kSnnen l~berhitzung im Sommer schneil beseitigen? Fenster mit Lt~ftungs0ffnungen in unterschiedlicher RaumhOhe ergeben eine gt~nstige Durchmischung der Raumluft mit nicht so hohen Luftgeschwindigkeiten. Ebenfalls gtinstig sind hohe Fenster.

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V,, 7/,////////////2

Bild 1.26 Liiftung mittels unterschiedlich hoher Ltfftungsklappen

12. Erliiutern Sie die Funktion eines Plattenwiirmetauschers. Ein Plattenw~irmetauscher ist ein Element einer Lt~ftungsanlage. Die grofAenFl~ichen der einzelnen Platten erm~3glichen einen guten W~rmeaustausch zwischen der warmen verbrauchten Luft und der kalten Frischluft. AuN

uft

Bild 1, 27 Plattenwfirmetauscher

13. Was fiir eine Liiftungsanlage sollte ein Niedrigenergiehaus haben? Die bedarftsgerechte Lt~ftung yon Geb~uden mit gut abgedichteten Fenstem stellt fi~r die Nutzer, insbesonderc nachts, einen erheblichen Aufwand dar. Diese Arbeit kann yon einer Lt~ftungsanlage abemommen werden. Die Anlage kann zentral oder

t.8 Niedrigenergiehaus

97

dezentral angeordnet sein. Sie sollte einen hohen W~rmerackgewinnungsgrad haben, geringe Druckverluste, eine geringe Str6mungsgeschwindigkeit und die Lafmng muss in der Heizperiode tatsfichlich t~ber diese Anlage erfolgen. Die Regelung der Laftungsanlage muss eine bedarfsgerechte Lt~tttmg erzeugen und sollte mit der Regelung der Heizungsanlage gekoppelt sein. Eine einfache kontrollierte Lt~ftungohne W~rmerackgewinnung stellen Abluftventilatoren dar. Weiterhin gibt es automatische Laftungssysteme, die das Fenster ~Sffnen,wenn die Luftfeuchtigkeit oder der CO2-Gehalt des Raumes einen Grenzwert Uberschreitet. Neuerdings werden Fenster angeboten, die meist nicht ganz dicht sind und die bei Wind durch den Wind zugedr~ckt werden.

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Bild 1.28 Haus mit zentraler W~rmerackgewinnung

14. Welche Mfiglichkeiten fiir solare W~irmegewinne gibt es? Die wichtigsten M~glichkeiten zur Nutzung der Sonnenenenergie sind Sonnenfenster und Glashguser. Ein Fenster wird als Sonnenfenster bezeichnet, wenn es tiber

98

1.8 Niedrigenergiehaus

die ganze Heizperiode eine positive Energiebilanz aufweist, d. h. wenn die solaren Gewinne die Transmissionsverluste t~berwiegen. Die Glashguser sollte man so konzipieren, dass sie nicht zus~tzlich beheizt werden mt~ssen. Far die Sommermonate sind MOglichkeiten zur Beschattung und zur Liiftung vorzusehen. Eine weitere MOglichkeit far solare Gewinne ist die Sonnenwand. Sie besteht aus einer massiven Wand, vor der sich eine Glasscheibe befindet. Die Sonnenwand hat gegent~ber dem Sonnenfenster den Vorteil, dass nicht so hohe Temperamrschwankungen auftreten und dass keine EinsichtsmOglichkeit besteht. Die W~rme wird mit einer gewissen ZeitverzOgerung an den Innenraum abgegeben, kann aber auch mit Hilfe yon Ltiftungsklappen am oberen und unteren Ende der Wand direkt in den Innenraum geleitet werden (Trombewand). Eine Sonnenwand mit besonders hohem Wirkungsgrad stellt die Sonnenwand mit transluzenter W~irmedfimmung dar. Vor einer dunkel gestrichenen massiven Speicherwand befindet sich die ,,transparente W~rmed~mmung" (TWD), yon einer Glasscheibe oder einem transparenten Putz geschatzt. Die transluzente W~rmed~immschicht besitzt neben einem niedrigen U-Wert einen hohen Energiedurchlassgrad (g = 0,5..0,75). Auf Grund der inneren Struktur gelangt im Winter, bei niedrigem Sonnenstand, mehr W~irme in die Wand als im Sommer, sodass mitunter auf eine zus~tzliche Verschattung fttr die Sommermonate verzichtet werden kann.

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iiii!!!i !!ii!iii! ii~iiiiiii Bild 1.29 Sonnenwand

15. Welche Hausform ist energetisch am giinstigsten ?

In einer sehr kalten Umgebung versucht der Mensch, seine W~rmeverluste durch Zusammenkauern zu reduzieren. Er verringert seine Oberflfiche. Damit ein Haus eine m0glichst geringe Wgrmeabgabe aufgrund seiner Form hat, spricht man auch davon, dass das Haus ,,zusammengekauert" sein soll. Das Verh~ltnis yon Flgche zum Volumen des Hauses sollte mt~glichst optimal sein, d.h. das Halls sollte weder

1.8 Niedrigenergiehaus

99

zu hoch noch zu langgestreckt sein. Niedrigenergieh~user haben eine einfache, kompakte Form. Herausragende beheizte Geb~iudeteile, wie Erker, sind energetisch mngtinstig. Ebenso wirken nach innen eingezogene unbeheizte Geb~iudeteile wie Loggien wie ,,K0hlrippen". Bei der Festlegung der Geb~udeform sollte die thermische Grenze festgelegt werden; die das beheizte Volumen umschlieBt. An dieser Grenze mlissen die WgrmeschutzmaBnahmen stattfinden. 16. Was sollte man bei der Raumanordnung beachten ? Bei tier Einteilung des Grundrisses muss man beachten, dass beheizte R~ume nebeneinander und m0glichst im Zentrum angeordnet werden. Auch der solare Gewinn auf der St~dseite des Hauses muss geplant genutzt werden. Weiterhin sollte ein Niedrigenergiehaus AbstelMiume und Winterg~irten als W~rmepufferzonen nutzen. Garage, Hobbyr~ume, Vorrats- und AbstelMiume sind R~ume mit niedrigerem Temperaturbedarf und kSnnen als ~uBerer Puffer urn die wiirmeren R~ume angeordnet werden.

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1 beheizte R~iume 2 unbeheizte Pufferr~iume 3 W~rmed~immung

2

Bild 1.30 Einteilungdes Hauses in unterschiedlicheTemperaturbereiche 17. Wie wirtschaftlich sind Wiirmeschutzmal}nahmen und solare Energiegewinnung ?

Man geht im Allgemeinen davon aus, dass sich die Investitionen im Verlauf von etwa zehn Jahren amortisiert haben. Eine exakte Berechnung ist nicht m0glich, da nicht abzusch~itzen ist, wie stark die Energiepreise in den kommenden Jahren steigen werden. Es ist wthaschenswert, dass Investitionen zur Nutzung solarer Energie und die Abnahme von solar erzeugtem Strom weiterhin gesetzlich gefOrdert werden.

100

1.8 Niedrigenergiehaus

18. Erliiutern Sie das Zustandekommen des hohen Wirkungsgrades bei einem modernen Brennwertkessel. Bei konventionellen Heizkesseln geht ein gro~er Teil der erzeugten W~trme mit den Abgasen ungenutzt verloren. Brennwertger~ite nutzen diese Wgrme teilweise, indem sie die Abgase soweit abktthlen, dass ein Teil des darin enthaltenen Wasserdampfes kondensiert. Die Wgrme dieses Kondenswassers wird genutzt undes ergibt sich eine Erh6hung des Wirkungsgrades um 10% gegentiber Niedertemperaturkesseln. 19.

Welche Eigenschaften sollte das Heizsystem eines Niedrigenergiehauses haben? Der Regelkreis des Heizsystems sollte Augen- und Innenfahler haben und mit einem Mikroprozessor arbeiten. Konventionelle thermostatische Ventile far Heizk6rper sind zu langsam. Die Reaktionszeit des Heizk6rpers sollte kleiner sein als die des Raumes. Der Heizk6rper muss bei den neuen Glasarten nicht unbedingt unter dem Fenster sein. Bei herk~Smmlichen Fenstern ergab sich wegen des grogen Tern, peraturgef~illes ein unbehagliches Gefahl, wenn man sich in der Nghe des Fensters aufhielt. Deshalb wurden die Heizk(Srper meist unter dem Fenster angeordnet. 20. Wie sollte in einem Niedrigenergiehaus das Wasser erw~irmt werden? Das Wasser sollte mit Solarenergie erw~rmt werden. Mit einer solarthermischen Brauchwasseranlage lfisst sich ein erheblicher Teil des Energiebedarfs far die Warmwasserbereitung einsparen. 21. Welche weiteren Maflnahmen sind zur Energieeinsparung denkbar? Weitere M0glichkeiten der Energieeinsparung sind: 9 die Nutzung der Erdbedeckung von Bauteilen 9 gezielte Bepflanzungen 1 Vegetationsschicht 2 Filterschicht ~//////////////////////////////////////////////// 3 Dr~nschicht 4 Schutzschicht 5 Gleitschicht 6 Dachhaut Bild 1.31 Aufbau eines begrtinten Daches

3

Eine Nutzung des W~meschutzes der Erde kommt aus architektonischer Sicht allerdings nur selten in Frage. Bei Bauten direkt an einem Hang ist ein teilweises Hinein-

1.8 Niedrigenergiehaus

101

bauen in den Berg zu erwfigen. Bepflanzungen kOnnen in mehrfacher Hinsicht als W~rmeschutz genutzt werden. An Fassaden halten sie Wind und Regen ab. Die Au13enwgnde werden nicht durchfeuchtet. Das ist ganstig in bezug auf den U-Wert der Wand und den Entzug weiterer W~rme durch Verdunstung. Weiterhin sind noch Bepflanzungen als Windschutz ablich. 22. In welchen Gebieten ist die leichte einer speicherNhigen, massiven Bauweise vorzuziehen, wenn fiir beide Fiille ein gleicher U-Wert der W~inde angenommen wird? In kalten Gebieten wie in Skandinavien ist eine passive Nutzung der Sonnenenergie unbedeutend und deshalb auch die Speicherm6glichkeit nicht wichtig. Bei Heizbetrieb mit Nachtabsenkung liisst sich in diesen Gebieten Energie bei leichter Bauweise sparen. Die R~iume lassen sich schneller aufheizen. Aus diesem Grund haben sich dort i~ber Jahrhunderte leichte, gut ged~mrnte Holzkonstruktionen bew~ihrt. In warmen Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung wird die Speicherf'~higkeit der massiven Bauweise ben6tigt. Die R~ume heizen durch die W~rmespeicherung in den W~inden nicht so schnell auf. Man baut in diesen Gebieten mit schweren massehaltigen Steinen. 23. In welchen Gebieten sind dunkle Bauwerksoberfliichen iiblich? In Gebieten mit kaltem Klima, wie im Norden Amerikas und Asiens und im Hochgebirge sind dunkle Geb~udeoberfl~chen t~blich. Durch die dunklen Oberfl~chen kann viel Sonnenstrahlung absorbiert werden. Auch im Sommer ist in den kalten Gebieten solarer W~rmegewinn erwt~nscht. 24. Welche Merkmale sind fiir Bauweisen im kalten Klima typisch? Typisch sind folgende Merkmale: 9 dunkle Bauwerksoberfl~ichen 9 Geb/~ude in Hauptwindrichtung 9 Haustt~r an der Lgngsseite, um Schneeverwehungen des Eingangs zu vermeiden 9 dicht gebaute Siedlungen, um Windschutz zu erreichen 25. Welche Bauweisen sind im warmen trockenen Klima typisch?

Hier faberwiegt der Schutz vor hohen Temperaturen. Es sind Massivbauten aus dicken, schweren Baustoffen t~blich und helle Oberfl/~chen. Die Speichermasse des Erdreiches wird genutzt. Deshalb sind die Gebgude nicht aufgest~ndert und im allgemeinen nicht unterkellert. In Gebieten mit sehr hohen Temperaturen wohnt man sogar erdbedeckt.

102

1.8 Niedrigenergiehaus

26. Weiche Bauweisen sind im warm-feuchten Klima typisch?

Warm-feuchtes Klima herrscht im Gebiet des Regenwaldes und in den Flussniederungen der Tropen. Hier ist der Schutz vor Regen und Sonnenstrahlung das Wichtigste. Dadurch gewinnt das Dach an Bedeutung. Es ist stark tiberstehend und sorgt damit ~ r ausreichenden Regenschutz und FOxVerschattung. Wenn geringe Windgeschwindigkeiten oder Windstille nicht ~ r eine gentigende Durchltiftung sorgen, wird die Ltiftung tiber Dachaufs~itze erreicht. Die Geb~iude werden oft aufgest~indert, urn h6here Windgeschwindigkeiten nutzen zu k6nnen. Die Durchltiftung ist in diesen Gebieten besonders wichtig, damit es nicht zu Tauwassersch~iden kornmt. Damit die Geb~ude sich nicht gegenseitig in der Durchli~ftung behindern, ist eine lockere Bebauung typisch. 27. Wie arbeitet eine W~irmepumpe?

Eine W~irmepumpe erm6glicht es, W~irme aus der Umwelt (Grundwasser, See, Luft, Erdreich) zur Heizung von Geb~uden zu verwenden; d. h. die W~rme muss vom Milteren zum wfirmeren K6rper tibergehen. Das erreicht man, indem man die Umwandlungsenergie einer KUhlfltissigkeit beim Verdampfen und Kondensieren nutzt. Das Ktihlmittel, das die Eigenschaft hat, schon bei niedriger Temperatur zu verdampfen, befindet sich in einem geschlossenen Kreislauf, der einen Kompressor zur Verdichtung des Kt~hlmittels enthfilt. Die Umwelt k0hlt tiber einen ersten W~lrmetauscher durch die Verdunstung des Ktihlmittels (unmerklich) ab, w~hrend das komprimierte und dadurch verfltissigte Ktihlmittel Kondensationswfirme an das Heizungssystem tiber einen zweiten W~irmetauscher abgibt. Verdampf e r . . ~ Umwelt

I ]

Kompressor

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Kt~hlmittelkreislauf Dros~el

~

i:i:du:

W~metauscher

Bild 1.32 Prinzip einer Kompressionswfirmepumpe Neben der hier beschriebenen Kompressionsw~irmepumpe gibt es noch Absorptionsw~rmepumpen. Man kann mit W~nepumpen ca. das 3-fache der eingesetzten Hilfsenergie als Heizenergie gewinnen.

2. Feuchteschutz 2.1. Grundlagen und feuchteschutztechnische KenngrOflen 1. V o r welchen Arten von Feuchte ist ein B a u w e r k zu schiitzen?

Unter Feuchteschutz versteht man den Schutz des Gebiiudes gegen Einwirkung yon Wasser. Das Wasser, vor dem das Geb~ude zu scht~tzen ist, kann folgende Ursachen haben: 9 Baufeuchte 9 Bodenfeuchte 9 Niederschlgge 9 Wohnfeuchte Unter Baufeuchte versteht man das Wasser, das beim Einbau der Baustoffe in die Bauwerke gelangt. Bodenfeuchte kann aus dem Grundwasser oder dem Oberflfichenwasser stammen. Niederschlgge dringen besonders an schadhaften Stellen in das Bauwerk ein. Auch eine Durchfeuchtung tiber den Putz ist m~Sglich. Durch Kapillarwirkung wird das Wasser weiter nach innen transportiert. Wohnfeuchte ergibt sich bei der Nutzung, insbesondere beim Kochen, Duschen, Baden, Wfischetrocknen und Geschirrsptilen. 2. W i e ist die absolute Luftfeuchtigkeit a definiert und w a s versteht man unter der relativen Luftfeuchtigkeit r

Unter absoluter Luftfeuchtigkeit versteht man die in der Luft enthaltene Wasserdampfmenge in kg pro Volumen der Luff in m 3. Zur Charakterisierung des Wassergehalts der Luft verwendet man die relative Luftfeuchtigkeit ~ (Phi). Diese ergibt sich aus dem Verh~iltnis der Wasserdampfmenge W in g/m 3 und der Sfittigungsmenge in g/m 3 bzw. des Wasserdampffeilducks p in Pa und dem Sfittigungsdruck Ps in Pa.

104

2.1. Feuchteschutz- Grundlagenund feuchteschutztechnischeKenngr0Ben qb= W = _p_ Ws

Ps

Die S~tttigungsmenge ist der maximal aufnehmbare Wasserdampfgehalt. Warme Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte. Deshalb nimmt die relative Feuchte bei gleichbleibender Wasserdampfmenge ab, wenn die Lufttemperatur steigt und w~ichst, wenn die Temperamr sinkt. 3. Erl[iutern Sie den Begriff Wasserdampfteildruck.

In der Bauphysik ist es ablich, die Wasserdampfmenge in der Luft nicht als Konzentration sondern als Wasserdampfpartialdruck oder Wasserdampfteildruck anzugeben. Die LufthUlle der Erde lastet auf jedem K0rper mit ihrer Masse. Dieser Luftdruck wird durch den in der Luft enthaltenen Wasserdampf verstlirkt. Der Wasserdampf liefert einen Beitrag zum Luftdruck. Man spricht yon einem Teildruck, entsprechend dem Anteil, der dem Wasserdampf am Gasgemisch der Luft zukommt. Den Hauptanteil des Luftdrucks liefern Stickstoff und Sauerstoff. Der Wasserdampf liefert nur einen relativ geringen Beitrag. In der Praxis bezeichnet man den Wasserdampfteildruck h~iufig nur als Wasserdampfdruck. 4. Was versteht man unter dem S~ittigungsgehalt der Luft?

Luft kann bei einer bestirnmten Temperatur nur eine bestimmte Menge Wasserdampf aufnehmen, die sogenannte S~ittigungsmenge. Diese S~ittigungsmenge ist stark vonder Temperatur abh~ngig. S~ittigungsmenge in

/

30

g/~

20

/

10

J 0 l J -20 -10

0

+10

+20

Lufitengeratur

+30 Bild 2.1 Sfittigungsgehalt der Luft in Abhfingigkeit von der Temperatur

2.1. Feuchteschutz- Grundlagenund feuchteschutztechnischeKenngrOBen

105

Jedem S~ttigungsgehalt entspricht ein gewisser S~ttigungsdampfdruck (S~ittigungsdruck). Die Sgttigungsmenge von Wasserdampf in der Luft in Abh~ngigkeit vonder Temperatur ist in Tabelle 17 im Anhang zu finden und in Bild 2.1 dargestellt. Die Temperamrabh~ingigkeit des S~ttigungsdrucks ist von der Anwesenheit anderer Stoffe, in denen sich der Wasserdampf befindet, unabhgngig (Daltonsches Gesetz). 5. W o d u r c h k o m m t es z u r Tauwasserbildung?

Warme Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte. Bei Abktihlen feuchter Luft erh0ht sich die relative Luftfeuchtigkeit. Erreicht die relative Luftfeuchtigkeit 100%, so muss sich bei weiterer Abkiihlung Wasserdampf abscheiden. Der Wasserdampf scheidet sich dann auf einem festen Gegenstand als Tauwasser nieder. Man kennt das als Schwitzwasser an Fenstern trod Spiegeln im Badezimmer. Ftir das Bauwesen ist die Abktihlung von Luft an kalten Bauteilen, insbesondere an der Innenseite von Augenbauteilen wichtig, weil dort die Gefahr yon Tauwasserbildung am gr0f~ten ist, Solange Wasser als Wasserdampf in den Baustoffen enthalten ist, ist es unsch~idlich. Erst wenn es in fltissiger Form vorliegt, kann es eine Vielzahl von Bausch~iden verursachen. 6. W a s versteht man unter T a u p u n k t t e m p e r a t u r ?

Die Temperatur, bei der der S~ittigungsgehalt der Luft erreicht ist und die Tauwasserbildung beginnt, wird als Taupunkt oder Taupunkttemperatur bezeichnet. Damit stellt die Taupunkttemperatur einen Kennwert dar, der angibt, bis auf welche Temperatur Luft abgekiihlt werden darf, bevor sie Tauwasser abgibt. Tabelle 18 im Anhang enth~lt die Taupunkttemperatur in Abh~ingigkeit von Temperatur trod relativer Feuchte. 7. Errechnen Sie den W a s s e r d a m p f t e i l d r u c k fiir einen R a u m mit einer Lufttemperatur von 0i = 20 ~ einer Luftfeuchtigkeit von ~i = 60%.

Der S~ttigungsdampfdruck Ps des Wasserdampfes fi~r 20 ~ Anhang entnommen werden.

kann Tabelle 19 im

p~ = 2340 Pa Wasserdampfteildruck Pi = P~ "~i = 2340 Pa. 65/100 = 1521 Pa Der Wasserdampfteildruck for Raumluft 0i = 20 ~

~i = 65 % betr~gt 1521 Pa.

106

2.1. Feuchteschutz- Grundlagen und feuchteschutztechnischeKenngr0gen

8. Wie grol} ist der Wasserdampfteildruck fiir AuBenluft mit 0e = - 15~ = 70% ?

und ~

ps= 165 Pa (Tabelle 19) Wasserdampfteildruck: P~ = Ps'q~e = 165 P a . 70/100 = 115,5 Pa Wasserdampfteildruck fiir AuSenluft ee = -150 C, ~e = 70 % betrggt 115,5 Pa. 9.

Weiche Dampfdruckdifferenz zwischen innen und aul~en ergibt sich bei Pl =1521 Pa und Pe =115,5 Pa ? 1521Pa- 115,5 Pa = 1405,5 Pa

Die Dampfdruckdifferenz betr~igt 1405,5 Pa. 10.

Berechnen Sie die Dampfdruckdifferenz zwischen Raumluft 0i = 20 ~ = 60% und Auflenluft 0e = - 10 ~ ~e = 70%.

q~i

S~ittigungsdampfdruck innen Psi = 2340 Pa (Tabelle 19) Wasserdampfteildruck Pi = Psi .qbi= 2340 P a . 60/100 = 1404 Pa Sgttigungsdampfdruck augen pse= 260 Pa Wasserdampfteildruck Pe = Pse'q~a = 260 P a . 70/100 = 182 Pa Dampfdruckdifferenz zwischen innen und augen: 1404 Pa - 182 Pa = 1222 Pa 11.

Erl/iutern Sie den Begriff der StoBliiftung im Zusammenhang mit der Luftfeuchtigkeit von Riiumen.

Durch kurzfristiges, kr~ifiiges Ltiften wird die durch die Raumnutzung befeuchtete Luft durch trockene, kalte Augenluft ersetzt. Nach dem Schliegen der Fenster erwgrmt sich die Luft rasch und hat nun eine geringere relative Feuchte. Die Stogliiftung ist somit eine Methode zur Senkung der Luftfeuchtigkeit. Eine ung'anstige Art der Lt~ftung im Winter ist die Lt~ftung tiber Kippfenster. Bei dieser Art der Lt~ftung kt~hlt sich die Innenwand in der Nghe des Fensters stark ab und es kann zu Tauwassemiederschlag an dieser Wand kommen.

2.1. Feuchteschutz- Grundlagenund feuchteschutztechnischeKenngrOgen

107

12. Erliiutern Sie den Begriff Luftwechselzahl. Bei der Nmzung der R~iume werden durch den Menschen Wasserdampf, Kohlendioxid mad Geruchsstoffe erzeugt. Die Menge der erzeugten Schadstoffe hiingt von der k0rperlichen Betfitigung des Menschen ab. Das regelm~iBige Ltiften der Wohhung zur Entfernung dieser Schadstoffe ist eine hygienische Notwendigkeit. Die Intensitiit der Ltifttmg wird entweder als Luftwechselrate in m 3 Luft, die pro Stunde ersetzt wird, oder als Luftwechselzahl n angegeben. Die Luftwechselzahl gibt an, wie oft das Raumvolumen je Stunde ausgetauscht wird. Zum Beispiel bedeutet eine Luftwechselzahl yon 0,8, dass pro Stunde 0,8 bzw. 80 % der im Raum enthaltenen Luft ausgetauscht wird. 13. Durch welche Prozesse wird in einem Raum Wasserdampf erzeugt? Der menschliche KOrper gibt tiber Haut und Atemluft Wasserdampf ab. Weiterhin wird beim Kochen, Geschirrsptilen und Waschen Wasserdampf freigesetzt. Auch Pflanzen geben Wasserdampf ab. 14. Wie wird die Baustoff-Feuchte angegeben? Die Baustoff-Feuchte wird als massebezogener oder volumenbezogener Wasserdampfgehalt angegeben. Masse des Wassers massebezogener Wassergehalt = Masse des Baustoffs Volumen des Wassers volumenbezogener Wassergehalt Volumen des Baustoffs Der volumenbezogene Feuchtegehalt bei Lochsteinen, Hohldielen und anderen Baustoffen mit Hohlr~umen bezieht sich stets auf das Material allein ohne die HohMiume. Derjenige Wassergehalt, der sich in einem Baustoff nach lfingerer Lagerung in einem Raum mit konstanter relativer Feuchte ergibt, wird als Gleichgewichtsfeuchte oder praktischer Feuchtegehalt bezeichnet. Der praktische Feuchtegehalt far eine Vielzahl von Baustoffen ist in DIN 4108 zu finden. So enth~ilt zum Beispiel Ziegel 1,5 Vol.- % Feuchtigkeit, w~ihrend Beton mit geschlossenem Gefiige und porigen Zuschlagen 15 Vol.-% enth~ilt. Ftir Holz gibt die DIN 4108 eine Feuchte yon 15 Masse-% an. Diese Werte werden auch zur Festlegung der Rechenwerte f'dr die Wgrmeleitffihigkeit genutzt.

108

2.1. Feuchteschutz- Grundlagenund feuchteschutztechnischeKenngrOgen

15. Welche Messgerfite zur Messung der Luftfeuchte kennen Sie ?

Am hiiufigsten wird zur Luftfeuchtigkeitsmessung ein Haarhygrometer eingesetzt. Ein Haarhygrometer enthiilt ein Haar, dessen Liinge sich in Abhiingigkeit yon der Luftfeuchte iindert. Die Liingen~inderung wird auf einen Zeiger tibertragen. Weiterhin gibt es eine Vielzahl moderner Verfahren zur Messung der Luftfeuchtigkeit. Beispielsweise kann die Luftfeuchtigkeit kapazitiv gemessen werden. Dabei beeinflusst die Luftfeuchtigkeit die Dielektrizit~ttskonstante eines Kondensators. 16. Wie kann die Baustoff-Feuchte gemessen werden ?

Man unterscheidet zerst6rende und zerst6rungsfreie Messverfahren. Das wichtigste zerstSrende Messverfahren ist die gravimetrische Messmethode. Dabei wird ein Probestack entnommen und gewogen. Anschliel3end wird das Probestack getrocknet und wieder gewogen. Aus der Differenz der Messwerte ergibt sich der Feuchtegehalt. Dieses Verfahren ist mit mehreren Fehlerquellen behaftet. Sowohl bei der Probeentnahme als auch beim Transport des Probestacks kann es zu Anderungen des Feuchtegehalts kommen. Falsch ist die h~iufig angewandte Probeenmahme mittels Schlagbohrmaschine. Durch die dabei aufiretende Erw~irmung des Materials verdunstet Feuchtigkeit und die Messung wird verf~ilscht. Das Probestack muss sofort nach der Entnahme in luftdichte Plastikbeutel o. ~. verpackt werden, um eine Austrocknung w~ihrend des Transports zu verhindem. Eine weitere Fehlerquelle ergibt sich dadurch, dass bei der Hochtemperamrtrocknung nicht nur Wasser, sondern auch mineralisches Fett verdunstet. Auch die Entnahme von Schichtproben ist mit dieser Methode nut schwer durchfiihrbar. Atff3erdem ist eine ZerstOrtmg durch die Probeentnahme off nicht erwtinscht. Deshalb sind oft zerst6rungsfreie Messverfahren vorzuziehen. Mit speziellen Messgerfiten kann der Widerstand oder die Kapazit~it des Baustoffs gemessen werden. Sowohl der Widerstand als auch die Kapazit~it sind stark v o n d e r Feuchtigkeit abh~ingig. Die Widerstandsmethode ist bei geringen Feuchtewerten genau, im h6heren Feuchtebereich ungenauer. Die mit einer Widerstandsmessung verbundene Materialzerst6rung ist unerheblich und es k6nnen an jedem Messort beliebig viele Einzelmessungen durchgeflihrt werden. Bei entsprechender konstruktiver Ausgestaltung der Elektroden lassen sich Schichtmessungen durchNhren. VNlig zerst6rungsfrei arbeitet das kapazitive Messverfahren. Die Messtiefe des elektrischen Feldes des Kondensators ist v o n d e r Dichte des zu messenden Baustoffes abh~ingig. Bei leichten Baustoffen betr~igt die Messtiefe 10-12 cm, bei schweren nm" 2-3 cm.

2.1. Feuchteschutz- Grundlagenund feuchteschutztechnischeKenngrOgen

109

Es gibt Messger~ite, die mit einer sogenannten Aktivelektrode sowohl die Widerstandsmessung als auch die Kapazit~itsmessung ermt~glichen. 17. Welche Bauschliden kSnnen durch Feuchte am Bauteil entstehen?

MOgliche Bausch~iden durch Feuchte sind: 9 unzul~issige Minderung des Wfirmeschutzes 9 Schimmelbildung 9 Frostsch~iden 9 Verwittenmg 9 Erosion 9 Baustoffkorrosion Durch Feuchte verbessert sich die W~irmeleitung und damit nimmt der Wgrmeschutz ab. Schimmelbel~ige sind Mischkulturen aus Algen, Hefen und Bakterien. Es gibt mehr als Hunderttausend Arten, deren Aussehen sich von weir3 tiber gran bis schwarz erstreckt. Bei einer relativen Feuchte unter 60 % hat Schimmel keine Chance. Damit ein Stoff zu Frostsch~den neigt, muss er geschlossene Poren oder Kleinhohlrgume besitzen. Offene Kapillaren oder Poren sind weniger frostgef~hrdet. Ausschlaggebend far die Frostsch~iden ist weniger die Sch~rfe des Frostes als h~iufige Temperaturschwankungen an der Frostgrenze, die Frost-Tau-Wechsel. Die Verwitterung wird durch eine Kristallisation verschiedener Salze an den Bauteiloberfl~ichen ausgelSst. Die Salzbildung wird durch abwechselnde Durchfeuchtungs- und Verdunsttmgsvorg~inge gefOrdert. Unter Erosion versteht man den mechanischen Materialabtrag, der durch die Schleifwirkung von Regen und Wind entsteht. Korrosion ist eine v o n d e r Oberflfiche des Bauteils ausgehende chemische oder elektrochemische Ver~indertmg des Materials. Der Begriff Korrosion wurde frfiher nur far Metalle verwendet, inzwischen aber auf weitere Stoffe ausgedehnt. In Industriegebieten ist die Luft am st~irksten durch luftfremde Verunreinigungen angereichert. Dadurch ergibt sich in Industriegebieten eine besonders starke Korrosionsneigung.

2.2 Wasserdampfdiffusion

110 2.2 W a s s e r d a m p f d i f f u s i o n

1. Erliiutern Sie den Begriff Wasserdampfdiffusion Unter Diffusion versteht man die ungeordnete Bewegung von Gas- und Fltissigkeitsmolektilen. Ursache der Diffusion ist die Brownsche Molekularbewegung. Gasoder auch Fltissigkeitsmolektile fiihren vNlig unregelmliBige Hin- und Herbewegungen aus. Von ihrer Bahn werden die Molekale durch andere Molektile, mit denen sie zusammenstoBen, abgelenkt. Dadurch, dass sich yon den Stellen mit hoher Konzentration mehr Teilchen fonbewegen als von den Stellen mit niedrigerer Konzentration, kommt es zu einem allmiihlichen Ausgleich der Konzentration. Makroskopisch betrachtet wirkt die Diffusion gerichtet. Unter Wasserdampfdiffusion versteht man den Feuchtigkeitstransport yon der Seite hOheren Dampfdrucks zur Seite mit geringerem Dampfdruck. Die Diffusionsrichtung wird stets dutch den absoluten Gehalt an Wasserdampf bestimmt. Zwischen Bereichen, die unterschiedliche Wasserdampfmengen enthalten, kommt es zu einem Ausgleich. Auch gegen die Schwerkraft wird sich der Wasserdampf immer in Richtung der geringeren Konzentration bewegen. Im Allgemeinen ist der Wasserdampfdruck in den Riiumen grOBer als auBerhalb. Die Wasserdampfdiffusion findet deshalb meist yon innen nach auBen statt. Die Diffusionsrichtung ist nicht yon der Richtung des Wiirmestromes abhlingig. Sie kann auch entgegen dem Wiirmestrom sein. Bei D~ichern und AuBenwlinden im Winter verlaufen W~irme- und Dampfstrom in gleicher Richtung yon innen nach auBen.

0 0

0

o Wassmn01ektlb

0

Hp

0 0

Pt<

0

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0

0 0

0

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O0

0

P2

Ii

0

0

0

Pl=P2

0

0 0

Bild 2.2 Wasserdampfdiffusion O

2.2 Wasserdampfdiffusion

111

2. Wie ist die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl ~t definiert? Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl ~t gibt an, urn wievielmal gr6Ber der Diffusionswiderstand einer Stoffschicht gegent~ber einer gleich dicken Luftschicht unter denselben Bedingungen ist. Je dichter ein Stoff ist, umso gr6Ber ist der Widerstand, den er der Diffusion yon Wasserdampf entgegen setzt. Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahlen verschiedener Baumaterialien sind in Tabelle 5 im Anhang zu finden. 3. Was driickt die wasserdampfdiffusions~iquivalente Luftschichtdicke s d aus? Die wasserdampfdiffusions~iquivalente Luftschichtdicke sd dient dem Vergleich der Wasserdampf-Diffusionswiderst~inde verschiedener Materialien. sd = ~t.d [m] Sie &~ckt aus, wie dick eine Luftschicht sein muss, um dem Wasserdampf den gleichen Widerstand entgegenzusetzen wie das betrachtete Material mit der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl ~t trod der Schichtdicke s. Man bezeichnet Stoffe mit

4.

Sa < 0,5 m

als diffusionsoffen,

0,5m < Sd= < 1500 m

als diffusionshemmend,

Sd >_1500 m

als diffusionsdicht.

GipsmSrtel hat eine Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl von 10. Wie groB ist die wasserdampfdiffusions~iquivalente Luftschichtdicke Sd von 1 cm Gipsputz? Sd= ~-d

[m]

sd = l0 9 0,01m = 0,1 m. Eine 1 cm dicke Gipsschicht hat den gleichen Diffusionswiderstand wie eine Luflschicht yon l0 cm. . Wie grofl ist die wasserdampfdiffusions[iquivalente Luflschichtdicke einer 20 mm dicken Fichtenholzplatte? Sd= ~t.d Sd= 40 9 0,02 m = 0,8 m

112

2.2 Wasserdampfdiffusion

Der Diffusionswiderstand dieser Holzplatte ist einem Diffusionswiderstand von 0,8 m Luft gleichwertig. 6.

Berechnen Sie die wasserdampfdiffusionsfiquivalente Luftschichtdicke sd einer 80 mm dicken Dflmmschicht aus Polystyrol.

Sd= p.d sd = (80 bis 300). 0,08 m = 6,4 bis 24 m. Die Polystyroldfimmschicht hat einen Diffusionswiderstand wie eine 6,4 bis 24 m dicke Luftschicht. 7. Wie ist der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand definiert?

Der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand ist t~ber die folgende Gleichung definiert. 1

Z=p-d.-8L Dabei ist8L (Sigma Luff)der Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffiziemyon Lufl. M i t 6 L = ~1,5 l . l O - 6 I ~ akga ] ergibt sich:

l 8. Wie wird der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand bei einem Bauteil aus mehreren Schichten berechnet?

Die Diffusionswiderst/inde der einzelnen Schichten addieren sich. Z=l,5"lO6"(pl"dl+~t2"d 2 + ' ' ' + ~ t n ' d . ) [ mzhPa] L kg J An den Bauteilgrenzen zur Luft gibt es analog zu den Wgrmet~bergangswiderst~inden auch Ubergangswiderstande beim Dampfdurchgang. Ursache far Ubergangswiderstgnde ist die dem Bauteil anhaftende ruhende Luftschicht. Diese ruhende Luftschicht ist nur einige Millimeter dick. Bei der Berechnung des Wfirmedurchgangs muss diese Grenzschicht beracksichtigt werden, weil die schlecht wfirmelei-

2.2 Wasserdampfdiffusion

1 13

tende Luft eine sparbaren Beitrag zum W~irmedurchgangswiderstand leistet. Bei der Berechnung des Diffusionswiderstandes braucht diese Luftschicht nicht berticksichtigt zu werden, weil diese dthme Luftschicht fiir den Wasserdampf nur einen vernachl~tssigbar kleinen Widerstand darstellt. 9. Was sollte man bei einer mehrschichtigen Wand hinsichtlich des Diffusionswiderstandes der einzelnen Schichten beachten? Da die Wasserdampfdiffusion im Allgemeinen yon innen nach augen erfolgt, sollte der Diffusiondurchlasswiderstand der Schichten yon innen nach augen abnehmen. Bei der Festlegung des Schichtaufbaus ~ r eine Wand, sollte man die dampfdichten Baustoffe innen, also auf der warmen Seite, auf der Seite des h0heren Dampfdrukkes anordnen und die dampfdurchliissigeren augen. Auf diese Weise wird ein Diffusionsstau vermieden, u n d e s kommt nicht zur Tauwasserbildung im Inneren des Bauteils. Es gibt Materialien, die sich beztiglich des Wiirme- und Feuchtigkeitstransportes lihnlich verhalten. So bremst Kork sowohl den Warme- als auch den Feuchtetransport, wiihrend Ziegel und Gips sowohl Feuchte als auch W~irme gut transportieren. Beton dagegen leitet die Wiirme sehr gut, staut abet die Feuchtigkeit. Beton oder auch Dampfbremsen mtissen immer auf der warmen Seite sein, damit es nicht zur Tauwasserbildung kommt. Hat eine Wand eine innere W~irmed~immung, so muss sich die Dampfsperre auf der Innenseite davor befinden. 10. Welche Materialien haben einen nahezu unendlich groflen Diffusionswiderstand und sind damit wasserdampfundurchl~issig? Metalle und Glas sind wasserdampfundurchl~issig und haben einen nahezu unendlich grofJen Diffussionswiderstand. PVC-Folie hat ein g yon 20000 bis 50000, wiihrend einfache Dachpappe nut ein ~t yon 1300 hat. 11. Die Tabellen mit den Diffusionswiderst~inden enthalten fiir einige Materialien zwei Werte. Welcher der beiden Werte solite fiir Berechnungen verwendet werden? Die beiden Zahlenwerte in der Tabelle stellen obere und untere Grenzwerte dar. Es sollte immer der Wert verwendet werden, der den far die jeweilige Berechnung ungttnstigeren Wert darstellt. Man muss bei Berechnungen den ftir die jeweilige Konstruktion ung'thastigeren Wert ausw~ihlen. Ungtinstig ist auf der w~irmeren Seite

114

2.2 Wasserdampfdiffusion

des Bauteils der kleinere g-Wert und auf der kalten Seite der grOBere. Das wird klar, wenn man sich tiberlegt, dass auf der warmen Seite die gr6ssere Wasserdampfmenge vorliegt trod eine groBe Menge Wasserdampf in das Bauteil eindringt, wenn der Widerstand auf der warmen Seite gering ist. Liegt dann auf der kalten Seite ein groBer Widerstand vor, so ist das ungtinstig, weft der Wasserdampf am Durchgang behindert wird und sich Feuchtigkeit im Bauteil staut. 12. Welehe Aufgabe hat die Dampfsperre? Die Dampfsperre vermindert die Wasserdampfdiffusion durch das Bauteil und verringert damit die Tauwasserbildung. Durch den Einbau von Dampfsperren wird der Dampfdruck in dem Bereich des Bauteils emiedrigt, der vor einem zu groBen Wasserdampfstrom zu schtitzen ist. 13. Aus welchem Material besteht eine Dampfsperre? Eine Dampfsperre besteht aus einem Material mit einem sehr hohen Diffusionswiderstand (so > 1000 m). Teilweise wird zwischen den Begriffen Dampfbremse und Dampfsperre unterschieden. Ein Material mit Sd >- 10 m bezeichnet man als Dampfbrernse. Dachpappe ist beispielsweise nut eine Dampfbremse. 14. Welche Arten von Dampfsperren kennen Sie? Dampfsperren kOnnen Anstriche, Dachpappen, mehrlagige Dichtungsbahnen mit Einlagen aus Metall oder Plaste und Kunststoffbahnen sein. Relativ neu sind feuchteadaptive Dampfbremsen aus Polyamid, deren Dampfdiffusionswiderstand sich in Abhangigkeit von der Umgebungsfeuchte andert. 15. Was versteht man unter einer ,,intelligenten" Dampfbremse und wie arbeitet sie?

Eine ,,Intelligente" (feuchteadaptive) Dampfbremse ist eine Folie aus Polyamid, die ihren sd-Wert in Abh~ingigkeit von der Feuchtigkeit der Umgebtmg durch Einlagerung von Wassermolektilen ~indert. Im Winter, wenn die relative Luftfeuchte im Mittel unter 50 % liegt, ist die Sperrwirkung der Folie am gr6Bten. Im Sommer, wenn die relative Luftfeuchte meist tiber 60 % ist, sinkt der Dampfdiffusionswiderstand stark ab. Das pr~idestiniert die feuchteadaptive Dampfbremse besonders ftir feuchtegef~ihrdete Bauteile, fiar die die sommerliche Trocknung nach innen erhalten bleiben soil.

2.2 Wasserdampfdiffusion

115

16. Welche Arten des Wassertransportes in Bauteilen spielen auger der Wasserdampfdiffusion eine Rolle? Weitere far den Bau wichtige Wassertransportarten sind: 9 Kapillare Wasserwanderung 9 Sickerstr6mung 9 elektrokinetischer Wassertransport (Osmose) 9 Wassertransport durch Luftstr/Smung (Verdunstung an der Oberflgche) Der Transport von Wasser in flassiger Form findet wesentlich schneller statt als der Wasserdampftransport. So kann ein Baustoff viel schneller austrocknen, wenn Wasser in fliissiger Form an die Oberflache gelangen and dort verdunsten kann, als wenn nur eine Austrocknung durch den Transport dampffOrmiger Feuchte m6glich ist. 17.

Weiche Baustoffe zeigen eine gute kapillare Wasseraufnahme und welche nehmen kaum Wasser auf?

Der kapillare Wassertransport ist in den einzelnen Baustoffen sehr unterschiedlich, da die F~igkeit zur Feuchtigkeitsabsorption und -desorption sehr unterschiedlich ist. Man kann die Baustoffe hinsichtlich der Wasseraufnahme in vier Gruppen einteilen: 9 Stoffe mit langsamer Wasseraufnal~-ne und Abgabe (z.B. Schwerbeton) 9 Stoffe mit schneller, starker Wasseraufnahme und schneller Wasserabgabe (z. B. Gips und Ziegel) 9 Stoffe mit schneller Aufnahme und geringer Abgabe (z. B. Gassilikatbeton) 9 Stoffe mit geringer Aufnahme Man beschreibt die Wasseraufnahmef'~ihigkeit mit Hilfe des Wasseraufnahmekoeffizienten w. Wasseraufnahmekoeffizient w einiger Baustoffe: Baustoff Gasbeton Vollziegel Kalksandvollstein Zementputz Gipsbauplatte Kunststoffdispersionsbeschichtung

Wasseraufnahmekoeffizient w (kg/mZh~ 4...8 20..30 4...8 2...3 35...70 0,05...0,2

Als wasserhemmend bezeichnet man Schichten mit w < 0,04 kg/m2s ~ und sd -< 2m, als wasserabweisend bezeichnet man Schichten mit w < 0,01 kg/mZs~ und sa < 2m, als wasserdicht bezeichnet man Schichten mit w < 2.10 -5 kg/mZs~

116

2.2 Wasserdampfdiffusion

18. Erliiutern Sie den Vorgang der kapillaren Wasserwanderung. Eine Kapillare ist eine sehr feine ROhre. Je nach der GrN3e der Oberfl~chenspanhung einer Fliissigkeit kann die angrenzende Gef'~igwand gut oder schlecht benetzt werden. Eine gute Benetzung der Wandung einer Kapillare ffihrt zu einem Ansteigen des Flt~ssigkeitsspiegels in der Kapillare, eine schlechte Benetzung des Randes fiihrt zu einem Absinken des FlUssigkeitspiegels in der Kapillare. Die mit der Oberflgchenspannung von Flt~ssigkeiten in engen R6hren zusammenh~ingenden Kr~ifte bezeichnet man als Kapillarkrgfte. In den Hohlrfiumen yon Feststoffen kann Wasser mit Hilfe yon Kapillarkr~iften transportiert werden. Es kann dabei zu einer Wasserwandenmg entgegen der Schwerkraft kommen. Kapillaritgtseffekte yon Wasser treten bis zu einer Porenweite yon etwa 1 mm auf. Bei grN3eren Poren kann ein Wassertransport nur noch als Sickerstr~Smung erfolgen.

Bild 2.3 Verhalten von Wasser in Kapillaren

19. Nennen sie ungiinstige Auswirkungen der kapillaren Wasserwanderung in der Baupraxis. Far folgende F~ille ist die kapillare Wasserwanderung verantwortlich: 9 aufsteigende Feuchte im Mauerwerk bei fehlender waagerechter Abdichtung 9 nach innen wandernde Feuchte bei schlechter senkrechter Abdichtung im Erdreich 9 nach innen wandernde Feuchte bei Wfinden im Schlagregen 9 Tauwasserweiterleitung in Bauteilen 20. Wie kann man die kapillare Wasseraufnahme von Baustoffen verringern? Man kann den Oberfl~ichenbereich des Baustoffs durch Impr~ignieren wasserabweisend machen.

2.2 Wasserdampfdiffusion

117

21. Was versteht man unter Eiektroosmose?

In feinporigen Stoffen beginnt Wasser zu flieBen, wenn das Wasser elektrisch geladene Teilchen enthglt und eine elektrische Spannung wirkt. Man nutzt diesen Vorgang zur Mauerwerkstrockenlegung aus. 22.

Welche Bauschiiden kSnnen durch Tauwasserbildung infolge von Wasserdampfdiffusion entstehen?

M0gliche Bausch~iden sind: 9 unzulassige Minderung des W~rmeschutzes 9 Schimmelbildung 9 Baustoffkorrosion 23. Welche Aufgabe hat das Hinterliiften von Schichten in bezug auf die Wasserdampfdiffusion zu erfiillen?

Durch das Hinterltiften werden diese Schichten in bezug auf die Wasserdampfdiffusion vom iibrigen Bauteil abgekoppelt. Besonders wichtig ist das bei auBenliegenden Schichten mit groBen sd-Werten, wie z. B. Metallfassaden.

24. Welche Vorteile bietet eine instationiire Betrachtungsweise des Feuchtetransports von Bauteilen?

Das Glaserverfahren betrachtet auf station~ire Weise die Wasserdampfdiffusion. Weitere Transportprozesse wie Wasserdampfkonvektion, Kapillarleimng und Oberfl~tchendiffusion bleiben unberticksichtigt. In den letzten Jahren wurden Rechenverfahren fiir den instation~iren Feuchtetransport entwickelt, wie z. B. das Rechenprogramm ,,WUFI" (W~irme und Feuchte instation~ir), die es gestatten, die Oberfl~ichendiffusion und die Kapillarleitung mit zu berticksichtigen. Mit solchen Programmen kann das zeitliche Verhalten von Bauteilen simuliert werden. Man kann untersuchen, wie lange es dauert, bis ein Bauteil austrocknet oder ob eine D~immung langfristig das Feuchteverhalten verschlechtert. Die Konvektion von zum Teil groBen Wasserdampfmengen durch wenige unbeabsichtigte Undichtigkeiten ist weiterhin ein praktisches Problem.

118

2.3 Tauwasserbildung

2.3 Tauwasserbildungauf Oberflachen

auf Oberfliichen

1. Unter welchen Bedingungen bildet sich Tauwasser auf Bauteiloberfliichen? Auf den Oberfl~chen yon Bauteilen oder Einrichtungsgegenst~inden schl~igt sich Tauwasser nieder, wenn die Oberfl~chentemperatur dieser Gegenst~nde geringer als die Taupunkttemperatur ist. Das kann unter folgenden Bedingungen geschehen: 9 wenn die Augenwand wegen zu geringer Wfirmed~mmung kalt ist 9 wenn die Raumluft einen zu grogen Feuchtegehalt hat (durch momentane Nutzung oder zu seltenes LUften) 9 wenn die R~ume zu schnell aufgeheizt werden und die W~nde noch kalt sind 9 wenn der W~irmetibergang an der Augenwand durch Schrgnke oder Vorhfinge behindert wird 2. Unter weicher Bedingung tritt Tauwasserbildung an Bauteilen im Allgemeinen nicht auf? Tauwassemiederschlag an der Oberfliiche von Bauteilen tritt in der Regel nicht auf, wenn der Mindestw~rmeschutz nach DIN 4108 eingehalten wird. Der Mindestwiirmeschutz ist gerade so festgelegt, dass keine Tauwasserbildung auftritt. Dabei ist eine abliche Nutzung und Ltiftung mit Raumtemperaturen und relativen Luftfeuchten, wie sie in der Regel in nichtklimatisierten R~umen auftreten, vorausgesetzt. Auch die hiiuslichen Ktichen und B~der sind dabei eingeschlossen. Zu Problemen kommt es, wenn bei Wohnungssanierungen neue, dichtere Fenster eingesetzt werden und die Lt~ftungsgewohnheiten diesen neuen Bedingungen nicht angepasst werden. 3. Wann sollte der W~irmedurchlasswiderstand berechnet werden, der erforderlich ist, um Tauwasserbildung zu verhindern? In R~umen mit dauernd hoher Luftfeuchte sollte der unter den vorliegenden Bedingungen erforderliche Wfirmedurchlasswiderstand berechnet werden. Das ist zum Beispiel far Schwimmb~der und Kitchen von Gaststfitten der Fall. 4.

Wie l~isst sich der W~irmedurchlasswiderstand berechnen, der erforderlich ist um Tauwasserbildung zu verhindern ? Der Wgrmedurchgangswiderstand RT verhglt sich zum 15bergangswiderstand Rsi wie die Temperaturdifferenz zwischen Innen und Augen zur Differenz zwischen Innenund Taupunkttemperatur.

2.3 Tauwasserbildung auf Oberfl~chen

119

RT _ 0 i - 0 e esi

0i - 0 s

R T = Rsi 0i - 0 e 0i -0 s R = Rsi 0i - 0 e 0 i -0~

Rsi - R s e

Far die Berechnungen soil Rsi = 0,25m2K/W und 0e= -5 ~ verwendet werden.

5. Wie grofl muss der Wiirmedurchlasswiderstand einer AuBenwand sein, damit bei einer Auflentemperatur v o n - 5 ~ kein Tauwasserniederschlag stattfindet? Die R a u m t e m p e r a t u r betrage 23 ~ die relative Luftfeuchte 75 %. R = Rsi 0i - 0 e 0i _--Oss

Rsi -Rse

R si = 0,25 m 2 K / W

R~e = 0 , 0 4 m 2 K / W

R = 0,25 R = 1,20

23 - (-5) 23 - 18,3

(0,25 + 0,04)

m2K W

Die W~irmeabergangswiderst~inde wurden Tabelle 6 und die Taupunkttemperatur Tabelle 18 enmommen. Der Wgrmedurchlasswiderstand muss unter diesen Bedingungen 1,20 m2K/W betragen. 6. Berechnen Sie den Wiirmedurchlasswiderstand fiir ein Schwimmbad, der erforderlich ist, um bei einer A u B e n t e m p e r a t u r v o n - 5 ~ und einer Inn e n t e m p e r a t u r von 27 ~ einer relativen Feuchte innen von 75 % Tauwasserbildung zu verhindern. DIN 4108 legt far Rsi = 0,25 m2K/W fest. Far 27 ~ 75% Luftfeuchtigkeit kann man Tabelle 18 eine Taupunkttemperamr von 22,2 ~ entnehmen.

R=Rsi 0i-0e 0i

-0~

Rsi-R~

120

2.3 Tauwasserbildungauf Oberflachen 27 +5 27 - 22,2 R = 1,67 - 0,29 R = 0,25

0,25 - 0,04

R = 1,38 m2K W Man sieht, dass in diesem Fall ein W~irmedurchlasswiderstand von 1,38 m2K/W erforderlich ist. Dieser Wert liegt fiber dem far den Mindestwgrmeschutz geforderten Wert yon 1,2 m2K/W (Tabelle 8).

7. Berechnen Sie die fiir Aufgabe 6 erforderliche Wiirmediimmung fiir die folgende AuBenwand:

1 Kalkzementputz 2 cm 2 W~ned~immstoff 040 3 Wand aus Ziegeln, Dichte 1400 g/m 3,

iii~l////r

Dicke 24 cm 4 Kalkzementm0rtel 1 cm Bild 2.4. Aul3enwand R = 1,38 R=dl

+d2 +d3 +d4

~I ~Z ~"3 ~4 1,38 = 0,02 + d z + 0,24 + 0,01 0,10 0,04 0,58 1,0

1,38=0,02+ d2 +0,414+0,01 0,04

~:.tc-,.,~/ / I / /

2

3

4

2.3 Tauwasserbildungauf Oberflachen

121

d2 1,38 = 0,444 + - 0,04 d 2 = 0,996 9 0,04 = 0,0374 m ~ 4 cm Es ist eine W~irmedgmmschicht von 4 cm erforderlich. 8. Wie verh~ilt sich eine Auflenwand mit R = 0,55 m2K/VCl/ bei 20~

und 6 0 %

Luftfeuchtigkeit? Tritt Oberfl~ichenkondensation auf?. DIN 4108 legt fiJr Rsi = 0,25 m2K/W lest. Ftir 20 ~ wird r. F. = 60% bei 0s= 12 ~ Mit Rse = 0,04 mEK/W, 0e = -5 ~ und 0i = 20 ~ ergibt sich:

R=Rs i 0i-0 e 0 i -0 s

R = 0,25

20+5 20-12

Rs i - R s e

0,25 - 0,04

m2K R = 0,49-W Eine Wand muss mindestens einen W~irmedurchlasswiderstand von 0,49 m2K/W haben, damit keine Oberfl~ichenkondensation auftritt. Die vorgegebene Wand erfallt mit 0,55 mzK/W diese Bedingung. Ein Wert von 0,55 m2K/W entspricht gerade dem aken Mindestw~irmeschutz; d. h. bei der Einhalmng dieses Mindestw~rmeschutzes wird bis zu einer relativen Feuchte von etwa 60 % Oberfl~ichenkondensation vermieden. Der jetzt, seit 2001, gtiltige Mindestw~meschutz verlangt R = 1,2 m2K/W.

9. Wie miissen R~iume richtig geheizt werden, damit Tauwasserbildung auf Oberfl~ichen vermieden wird? Um Tauwasserbildung zu vermeiden, darf ein ausgekt~hlter Raum nicht zu schnell aufgeheizt werden. Sonst sind die W~inde noch zu kalt und es schl~igt sich Oberfl~ichentauwasser nieder. Ein grober Fehler ist es, unbeheizte Schlafzimmer abends mit

122

2.3 Tauwasserbildungauf Oberfl~chen

der warmen Luft aus anderen R~iumen aufzuheizen. Die in den anderen R~umen erzeugte Feuchtigkeit erh6ht die Feuchtigkeit des kalten Schlafzimmers und es kann dort zu Tauwasserniederschlag kommen. Eine Ltiftungs6ffnung in einer Ttir zwischen einem beheizten und einem unbeheizten Raum kann dazu fiihren, dass sich die aus dem warmen Raum stammende hohe Feuchtigkeit an den Aul3enw~nden des ungeheizten Raumes niederschlfigt. 10. Wie miissen R~iume richtig geliiftet werden, damit Tauwasserbildung auf Oberfl~ichen vermieden wird?

Durch Dauerliiftung in der kalten Jahreszeit kann sich die Innenoberfl~iche der Aul3enwand stark abktthlen. In der N~ihe der kalten Wand kann die Luft nur relativ wenig Feuchtigkeit aufnehmen und es beginnt sich Tauwasser niederzuschlagen. Man sollte zwei- bis dreimal t~iglich kurz (5 bis 10 Minuten) und kr~iftig liaften. Dadurch erfolgt ein Luftausgleich, ohne dass sich die Temperatur der Innenoberflfiche stark abktihlt. Wenn aufgrund verschiedener T~tigkeiten wie Duschen oder Kochen erhOhte Luftfeuchtigkeiten aufgetreten sind, sind diese in dem Raum abzultiften, in dem sie entstanden sind. Es ist zu beachten, dass besonders Kippfenster zur Dauerltiftung ver~hren. Weiterhin sollte man bei neuen, dichtschliegenden Fenstern daran denken, dass keine Zwangsltiftung mehr stattfindet, wie das bei alten, undichten Fenstern der Fall war. Damit die im Raum gebildete Feuchtigkeit abgefahrt werden kann, muss bei neuen Fenstern 6fter geltiftet werden. Das wird oft nicht beachtet und dadurch kommt es schon bald nach dem Einbau neuer Fenster zur Schimmelbildung. Nach M6glichkeit sollte beim Einbau neuer Fenster die Wfirrned~immung der AuBenwand ebenfalls verbessert werden. 11. Woran erkennt man, dass die Luftfeuchtigkeit in einem Zimmer zu hoch ist?

Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit kann man an beschlagenen Fensterscheiben erkennen. Allerdings haben viele moderne Fenster sehr niedrige U-Werte und damit keine niedrige Innenoberfl~ichentemperatur. Sie sind somit kein guter Indikator fttr zu hohe Luftfeuchtigkeit. Zur Kontrolle der Luftfeuchte ist ein Hygrometer empfehlenswert. Eine Luftfeuchte yon 60 % sollte nicht iaberschritten werden. Schimmelbildung ist ein Signal far h~ufig zu hohe Luftfeuchtigkeit.

2.3 Tauwasserbildungauf Oberfl~chen

123

12. Welchen Einfluss hat die Raumausstattung auf die Luftfeuchtigkeit? Versiegelte Oberfl~ichen wie Fliesen, Folientapeten, lackiertes Holz, Metalle oder dichte Anstriche k0nnen nahezu keine Feuchtigkeit aufnehmen. Dadurch kommt es in R~iumen, die mit solchen Materialien ausgestattet sind, schneller zu hoher Luftfeuchtigkeit. Dagegen k6nnen Textilien wie Vorhfinge und Gardinen einen gewisse Menge Feuchtigkeit speichern.

Wenn Rgume mit vielen Pflanzen ausgestattet werden, erh6ht sich durch die Wasserzufuhr beim Giegen die Luftfeuchtigkeit. Bei Problemen mit zu hoher Luftfeuchtigkeit sollte man deshalb die Zahl der Pflanzen verringern. 13.

Wie kann durch geeignete Baustoffwahl die Gefahr von Schimmelpilzbefall vermindert werden?

An gePahrdeten Stellen sollte man keine besonders pilzanf~illigen Stoffe verwenden. Besonders anf~illig sind Stoffe, die biologisch abbaubare Substanzen enthalten, wie z. B. Rauhfasertapeten und leinNh~iltige Anstriche. Es gibt auch pilzwidrige Anstriche und Tapeten. 14.

Welche Oberfliichentemperatur der inneren AuBenwand ist durch den Wiirmeschutz mindestens zu erreichen, damit Schimmelbildung ausgeschlossen werden kann?

Die innere Oberfl~iche muss mindestens eine Temperatur yon 12,6 ~ haben. Diesen Wert schreibt die Neufassung der DIN 4108-2 (Mindestw~rmeschutz) far die ungttnstigste Stelle, d.h. far den Bereich yon W~irmebracken, vor. Diese Forderung trifft nicht auf Fenster und nicht auf Ecken von AuBenbauteilen mit homogenem Schichtenaufbau zu, deren Einzelkomponenten den Anforderungen des Mindestw~irmeschutzes entsprechen. Auch far die Konstruktionsbeispiele im Beiblatt 2 der DIN 4108 ist kein Nachwies erforderlich. Far davon abweichende Konstmk~ionen ist der Nachweis zu fiihren, dass der Temperaturfaktor fRsi >--0,70 ist, fRsi -- 0si --0e 0 i -0

e

bzw. dass unter den unten aufgefahrten Randbedingungen eine raumseitigen Oberfl~ichentemperatur 0~i > 12,6 ~ eingehalten wird. Randbedingungen: Innenlufttemperamr 0i =20 ~ Relative Luftfeuchte innen qbi=50 %

124

2.3 Tauwasserbildungauf Oberflgtchen Kritische Luftfeuchte auf der Bauteiloberfl~iche ~si = 80 o~ AuBenlufttemperatur 0e = -5 ~ Wfirmetibergangswiderstand, innen Rs i= 0,25m 2 K/W (beheizte R~iume) R~i= 0,17m 2 K/W (unbeheizte R~iume) Warmeiabergangswiderstand, auBen R~e= 0,04 m 2 K/W

Fttr die Oberfl~ichentemperamr gilt: 0si = (1-Rsi .U)(O i - 0 ~ ) + 0 ~ 15. Welchen Einfluss hat die Raumorientierung auf die Betauung von Bauteiloberfliichen?

Durch den Wind, der auf ein Geb~ude einwirkt, wird an einigen Fassadenflachen Augenluft zugefahrt und an den gegentiberliegenden abgesaugt. Die R~iume, die zuerst mit der Augenluft in Berfihnmg kommen, werden besser entfeuchtet als die auf der windabgewandten Seite liegenden, die mit Luft in Berahrung kommen, die schon Feuchtigkeit aus den R~iumen aufgenommen hat. Im Allgemeinen werden deshalb die nach Stiden und Westen gerichteten R~iume am besten entfeuchtet.

2.4 Tauwasserbildungim Inneren von Bauteilen

2. 4 T a u w a s s e r b i l d u n g

125

im Inneren von Bauteilen

1. Erliiutern Sie die Entstehung von Tauwasser im Bauteilinneren Wird bei der Wasserdampfdiffusion durch ein Bauteil der Siittigungsdampfdruck erreicht, so kondensiert ein Teil des Dampfes zu Wasser. Bei Temperamren unter 0 Grad Celsius kann es auch zur Eisbildung im Bauteilinneren kommen. Durch das Tauwasser im Bauteil wird die W~irmedammung herabgesetzt und es kOnnen Schiiden wie Schimmelbildung oder Korrosion und Stabilit~itsverlust eintreten.

2. Welche Tauwassermenge ist in einem Bauteil zuliissig, ohne dass Schiiden entstehen? Das Tauwasser muss im Jahresmittel wieder an die Umgebung abgegeben werden kOnnen. Die Verdtmstungsmenge muss gr6ger als die Tauwassermenge sein. Eine Tauwassermenge von l kg/m 2 darf nicht fiberschritten werden. In einigen Fallen liegen st~kere Forderungen vor: - Bei Schichtgrenzen von nichtwasseraufnahmef~ihigen Fl~chen zu Faserd~immstoffen daft eine Tauwassermenge von 0,5 kg/m 2 nicht fiberschritten werden. - Bei Holz darf das Tauwasser den Feuchtegehalt um nicht mehr als 5 % erh6hen, bei Holzwerkstoffen nur um 3 %.

3. Unter weichen Bedingungen wird die Tauwasserbildung im Bauteil als unscMidlich angesehen? Nach DIN 4108 Teil 3 wird die Tauwasserbildung im Bauteil als unsch~idlich angesehen, wenn der Mindestw~irmeschutz eingehalten und die Standsicherheit des Bauteils nicht gef~ihrdet wird. Die in dieser Hinsicht unbedenklichen F~ille werden in dieser D1N aufgefiihrt, Ffir alle weiteren FNle ist rechnerisch der Nachweis fiber Tauwasserausfall zu fl~ren. Ergibt die Berechnung Tauwasser in einer Menge, die nicht schnell genug verdunsten kann, so ist die Konsmflction entsprechend abzu~indern. M6glich sind Anderungen der Konstruktion oder der Reihenfolge der Schichten, Hinterlfiftung oder Einbau einer Dampfsperre.

4. Wann ist die Tauwasserbildung fiir ein Bauteil schiidlich? Die Tauwasserbildung ist fi~ das Bauteil sch~idlich, wenn es zum Rosten von Eisenteilen oder zum Schimmelbefall von organischen Teilen kommt.

126

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

5. Wie miissen Sie eine mehrschichtige Wand aufbauen, damit Tauwasserbildung infolge von Dampfdiffusion vermieden wird?

Der Diffusionswiderstand der einzelnen Bauteile muss yon innen nach augen abnehmen. Da der Wasserdampftransport im Allgemeinen von innen nach augen stattfindet, wird auf diese Weise ein Stau vermieden und es kommt nicht zu Tauwasserbildung. 6.

Nennen Sie Beispiele fiir W~inde, bei denen kein Tauwassernachweis erforderlich ist.

Nach DIN 4108-3 (2001) ist far folgende Aul3enw~inde kein Tauwassernachweis erforderlich: 9 Augenwgnde aus ein- oder zweischaligem Mauerwerk, Normalbeton, gefagedichtem oder haufwerksporigem Leichtbeton, jeweils mit Innenputz; Augenschichten als Putz oder Verblendmauerwerk, angemOrtelte Bekleidungen, hinterlt~ftete Augenwandbekleidungen mit oder ohne Wgrmedgmmung oder ein zugelassenes W~rmeverbundsystem 9 Wfinde mit Innendfimmung, wenn die W~rmed~mmschicht R < 1,0 m2K/W und sa,i > 0,5 m (einschlieNich Innenputz) betrfigt oder bei W~nden (ohne Augend~immung) mit Holzwolle-Leichtbauplatten als Innend~mmung (R < 0,5 m2K/W) 9 W~inde in Holzbauart mit vorgehfingter Augenwandbekleidung, zugelassenem Wfirmeverbundsystem oder Mauerwerksvorsatzschalen, jeweils mit raumseitiger diffusionshemmender Schicht mit sa,i >- 2 m 9 Holzfachwerkw~inde mit Luftdichtheitsschicht mit w~rmedgmmender Ausfachung oder mit Innendgmmung (Innenbekleidung lm < Sd,i -< 2 m) oder Innend~immung mit Holzwolle-Leichtbauplatten oder mit Aul3endgmmung als W~rmed~mmverbundsystem oder W~rned~immputz (Sd,e < 2 m). 9 Kelleraugenw~inde mit augenliegender Wgrmed~immung (Perimeterd~immung) 7. Nennen Sie Beispiele fiir D~icher, fiir die nach DIN 4108-3 (2001) kein Tauwassernachweis erforderlich ist.

1. Nichtbelt~ftete D~cher Der Wfirmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht darf bei Dfichern ohne rechnerischen Nachweis 20 % des Gesamtwfirmedurchlasswiderstandes betragen. Bei Dfichem mit nebeneinanderliegenden Bereichen ist der Gefachbereich zugrunde zu legen. Far die folgenden Dgcher ist kein rechnerischer Nachweis erforderlich:

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

127

a) Nicht belfiftete D~icher mit Dachdeckungen 9 nicht belfiftete D~cher mit belfifteter Dachdeckung oder mit zus~tzlich belfifteter Luftschicht unter nicht belfifteter Dachdeckung und einer W~irmedgmmung zwischen, unter und/oder fiber den Sparren und zus~itzlicher regensichernder Schicht mit Werten der wasserdampfdiffusions~iquivalenten Luftschichtdicke augen innen Sd,e

Sd,i

<0,1 m <0,3m > 0,3 m

>_ 1,0m _>2,0m s~,i> 6- sd.e.

nicht belfiftete D~cher mit nicht belfifteter Dachdeckung und einer raumseitigen diffusionshemmenden Schicht mit sd,i > 100 m unterhalb der Wfirmedfimmschicht b) Nicht belfiftete Dficher mit Dachabdichtung 9 nicht belfiftete D~cher mit einer diffusionshemmenden Schicht mit sd,i >- 100m unterhalb der W~rmed~mmschicht, wobei der W~irmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht h/Schstens 20% des Gesamtw~rmedurchlasswiderstandes betragen darf 9 nicht belfiftete D~icher aus Porenbeton ohne diffusionshemmende Schicht an der Unterseite und ohne W~irmed~immung 9 nicht belfiftete D~icher mit W~rmedfimmung oberhalb der Dachabdichtung (Umkehrd~icher) und dampfdurchl~issiger Auflast auf der W~irmedgmmschicht (z. B. Grobkies) 2. Belfiftete Dgcher Belfiftete Dficher mit einer Dachneigung < 50 und einer diffusionshemmenden Schicht mit sa,i > 100 m unterhalb der W~rmedfimmschicht, wobei der Wgrmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht h0chstens 20 % des Gesamtwfirmedurchlasswiderstandes betragen darf. Belfiftete D~cher mit einer Dachneigung > 5 o unter folgenden Bedingmngen: 9

Die H0he des freien Lfiftungsquerschnitts innerhalb des Dachbereiches fiber der Wgrmed~mmschicht muss mindestens 2 cm betragen 9 Der freie Lfiftungsquerschnitt an Traufe und Pultdachabschluss muss mindestens 2 %o der zugehSrigen geneigten Dachflgche betragen, mindestens jedoch 200 cm2/m

128

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

9 Bei Satteld~ichern sind an First und Grat Mindestltifttmgsquerschnitte yon 0,5 %0 der zugehOrigen geneigten Dachfl~iche erforderlich, mindestens 50 cm2/m 9 Der Sd-Wert der unterhalb der Belaftungsschicht angeordneten Bauteilschichten muss insgesamt mindestens 2 m betragen 8. Wie wird der Tauwasserausfall fiir ein Bauteil berechnet?

Der Tauwasserausfall wird mit Hilfe des Glaserverfahrens ermittelt. Mit dem Glaserverfahren wird die in einem Bauteil anfallende Tauwassermenge berechnet und mit der in den warmen Monaten wieder verdtmstenden Wassermenge verglichen. F~illt mehr Tauwasser an als verdunstet, so ist der Tauwasserausfall far das Bauteil schadlich. Es kann mit dem Glaserverfahren nicht der tatsachliche Tauwasserausfall im Bauteil berechnet werden, sondern der Tauwasserausfall unter genormten klimatischen Bedingungen. ~nderungen der Stoffdaten, wie zum Beispiel der W~irmeleitffihigkeit durch die anfallende Feuchtigkeit, bleiben unberticksichtigt. Bei diesem Verfahren wird far das Bauteil zunfichst der Temperaturverlauf bestimmt und anhand der im Bauteil auftretenden Temperaturen wird der S~ittigungsdampfdruckverlauf des Bauteils ermittelt. Der S~ittigungsdampfdruckverlauf wird grafisch dargestellt. Man fertigt dazu ein Diagramm, das sogenannte Glaser-Diagramm an. Es hat als Abszisse die diffusionsaquivalente Luftschichtdicke and als Ordinate den Wasserdampfteildruck. In das Diagramm werden die S~ittigungsdampfdracke an den einzelnen Schichtgrenzen entsprechend den far diese Stellen ermittelten Temperaturen eingetragen. Weiterhin tr~igt man den innen und augen am Bauteil auftretenden Wasserdampfteildruck ein. Man verbindet den inneren und aui3eren Wasserdampfteildruck mit einer Gerade trod vergleicht den Verlauf dieser Geraden mit dem Verlauf des S~ittigungsdarnpfdrucks. Wenn die Gerade des Wasserdampfdruckes in dem Bauteil unter der Kurve des S~ittigungsdruckes liegt, so fallt kein Tauwasser in dem Bauteil aus. Sclmeidet oder bertihrt die Gerade des Wasserdampfteildruckes die Kurve des Sattigungsdampfsdruckes, so wird der S~ittigungsdampfdruck erreicht, u n d e s fallt Tauwasser aus. Die Gerade des Wasserdampfdruckes ist in diesem Fall nur eine Hilfslinie. Der auftretende Wasserdampfdruck kann hie grN3er als der S~ittigungsdampfdruck sein. Den tatsachlichen Verlauf des Wasserdampfdruckes erhalt man, wenn man den ~iul3eren und inneren Wasserdampfdruck durch eine Kurve verbindet, die den S~ittigungsdampfdruck nicht abersteigt. Bei der Erstellung des Diagramms geht man am besten so vor, dass man alle erforderlichen Gri~f3enin einer tibersichtlichen Tabelle zusammenfasst. Der Tabellenkopf enth~ilt folgende Gr6gen:

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

129

Bauteil Schichtdicke d (m) Diffusionszahl g diffusions~iquivalente Luftschichtdicke s d (m) W~inneleitf~igkeit )~ (W/m2K) W~irmetibergangswiderstand Psi, R~e bzw. W~irmedurchlasswiderstand R (m2K/W) Temperatur an der Schichtgrenze 0 (~ Wasserdampfs~ittigtmgsdruck Ps (Pa) a 1

2

b

3

1

2

9

3

P~ Pa S d,i

OO00

1

d

2

1

000000 2

3

P P,w

/ ~s~

Sd,i

S d~z

Sc

Pa

Pi

Sd,i

9 9 9 Tauwasser entsteht ooo Tauwasser verdunstet

Bild 2.5 Glaserdiagramme

0,5s ~z 0,5see Sd,e S d,z

130

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

Es kOnnen sich bei dem Glaser-Diagrammen folgende F~ille ergeben: Fall a: Der Wasserdampfteildruck im Bauteil ist an jeder Stelle kleiner als der Wasserdampfs~ittigungsdruck. Es kommt zu keinem Tauwasserausfall. Fall b: Es kommt zum Tauwasserausfall in einer Bauteilebene. Fall c: In einem Bereich im Innern des Bauteils oder in zwei Bauteilebenen kommt es zu Tauwasserausfall. Der Verlauf des Wasserdampfdruckes w~ihrend der Verdunstungsperiode ist unter d dargestellt. Im Fall a kann der Tauwassernachweis an dieser Stelle als beendet angesehen werden. Der Fall ist unbedenklich. Es kommt zu keinem Tauwasserausfall. In den anderen beiden Ffillen ist der Tauwassernachweis fortzusetzen undes mtissen die in der Tauperiode auftretende Tauwassermenge und die in der Verdunsttmgsperiode anfallende Verdunstungsmenge berechnet und miteinander verglichen werden. Die Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen ist unschgdlich, wenn die folgenden Bedingungen erftillt sind: a) Das wahrend der Tauperiode anfallende Wasser kann w~ihrend der Verdunstungsperiode wieder verdunsten. b) Baustoffe, die mit dem Tauwasser in Bertihrung kommen, dtirfen nicht geschadigt werden, z. B. dutch Pilzbefall oder Korrosion c) Die Tauwassermenge bei D~ichem und Wgnden darf 1,0 kg/m 2 nicht tiberschreiten (Ausnahmen sind unter d) und e) genannt d) Die Tauwassermenge darf an Grenzfl~ichen zwischen zwei nicht kapillar saugenden Schichten (z. B. Dampfsperren oder Betonschichten) nicht gr6Ber als 0,5 kg/m 2 sein. e) Bei Holz darf der Wassergehalt nicht mehr als 5 % zunehmen, bei Holzwerkstoffen (Holzwolleleichtbauplatten nach DIN 1101 und Mehrschichtleichtbauplatten nach DIN 1104, Teil 1 sind davon ausgenommen) nicht mehr als 3 %. Ist eine der Bedingungen nicht erfiillt, muss eine Anderung der Konstruktion vorgesehen werden. Wenn man nicht die Reihenfolge der Schichten ~indem will, muss man sich zum Einbau einer Dampfsperre entschliegen.

2.4 Tauwasserbildungim Inneren yon Bauteilen 9. Wie kann

man

die Tauwasser-

131

und die Verdunstungsmenge

errechnen?

Die Tauwassermenge und die Verdunstungsmenge lassen sich mit Hilfe der folgenden Gleichungen berechnen. Tauwassermenge mw, T tT (P~--Paw1 mw, T - 1,5.106 sd,i

Psw2--Pe ) Sd,e )

Verdunstungsmenge mw,v tv I P~w -Pi mw, v = 1,5.10 6 (sd,i +0,5"Sd,z

P~w -P~ 0,5"sd,~ +Sd,e

Dabei sind - Pwsl und Pws2die S~ittigungsdampfdrt~cke in den Ebenen des Tauwasserausfalls, - sa,i ist die innere diffusions~iquivalente Luftschichtdicke bis zur Ebene des Tauwasserausfalls, - sa,z ist die diffusions~iquivalente Luftschichtdicke im Bereich des Tauwasserausfalls, - sd,e ist die ~iuBere diffusions~iquivaleme Luftschichtdicke bis zur Ebene des Tauwasserausfalls. Vergleiche dazu auch Bild 2.5 Rechenwerte far den Normalfall (DIN 4108 Teil 3): Tauperiode: Dauer: 60 Tage = 1440 Std. Raumklima Augenklima Temperatur 0 20 ~ -10 ~ Luftfeuchtigkeit q~ 50 % 80 % S~ittigungsdampfdruck ps 2340 Pa 260 Pa Wasserdampfdruck p 1170 Pa 208 Pa Verdunstungsperiode: Dauer: 90 Tage = 2160 Std. Temperamr 0 Luftfeuchtigkeit ~ S~ittigungsdampfdruck Ps Wasserdampfdruck p

Raumklima 12 ~ 70 % 1403 Pa 982 Pa

AuBenklima 12 ~ 70% 1403 Pa 982 Pa

132

2.4

Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

10. Untersuchen Sie die abgebildete Wand in bezug auf Tauwasserbildung.

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1 Putz 2 cm, )~ = 0,87 W/inK

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1

2

2 Vollziegel ~ = 0,79 W/inK

~l

.......... :!::21~1 / / / / / / / //el.: !::?~1 / / / / / / / //));:) ~ 1

3 4

3 Putz 1 cm, )~ = 0,87 W/mK 4 Kork 4 mm 055 Bild 2.6 Ziegelwand mit Korkinnend~mmung

Wir erstelien eine Tabelle far das Glaserverfahren und tragen far die einzelnen Schichten die Schichtdicke s (m) und die Diffusionszahl g ein. Dabei ist zu beachten, dass far die Diffusionszahl g innen der kleinere der in der Tabelle 5 angegebenen Werte einzusetzen ist und augen der grN3ere. AnschlieBend errectmen wir die diffusions~quivalente Luffschichtdicke Sd (m) und tragen sie ebenfalls in die Tabelle ein. In die beiden ngchsten Spalten kommt die Wfirmeleitf~higkeit )~ (W/m2K) und der Wgrmetibergangswiderstand 1/~ bzw. der W~rmedurchlasswiderstand 1/~ (m2K/W). Ft~ die Schichtgrenzen errechnen wir die Temperatur 0 (~ (wie in Kapitel 1.3 Frage 5) und tragen sie, wie aus der Tabelle ersichtlich, ein. Als letztes ermitteln wir mit Tabelle 19 den Wasserdampfsgttigungsdruck ps(Pa) fttr die jeweilige Temperatur und tragen ihn ebenfalls ein. Zur Berechnung der Temperaturen wird wie folgt vorgegangen: Zungchst wird der Wert A0/Rr = 30/0,739 = 40,6 bestimmt. Dieser Wert wird nun, wie in Kapitel 1.3 Frage 5 erlgutert, jeweils mit Rsi, d/)~ bzw. Rse multipliziert: 0,13.40,6 = 5,28 Diese Temperatur wird von der Iunentemperatur 20 ~ abgezogen: 20 ~ - 5,28 ~ = 14,72 ~ 0,073 940,6 = 2,96 Diese Temperatur wird yon 14,72 ~ abgezogen: 14,72 ~ - 2,96 ~ = 11,76 ~ 0,011.40,6 = 0,45 Diese Temperatur wird yon 11,76 ~ abgezogen:

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

133

11,76 ~ - 0,45 ~ = 11,3 l~ 0,462 940,6 =18,75 Diese Temperatur wird yon 11,31 ~ abgezogen: 11,31~ - 18,75 ~ = - 7,45~ 0,023- 40,6 = 0,93 Diese Temperatur wird v o n - 7,45 ~ abgezogen: - 7,45 ~ - 0,93 ~ = - 8,38 ~ 0,04.40,6 = 1,62 Diese Temperatur wird v o n - 8,38 ~ abgezogen und wir miissen bei der Augentemperatur - 10 ~ ankommen: -8,38 ~ - 1,62 ~ = - 10 ~ d

~t

sa

~

d/~

0

Ps

20

2340

14,7

1674

11,8

1385

11,3

1340

-7,5

324

-8,4

298

-10

260

Rsi, Rse W~irmeObergang

0,13

innen Kork

0,004

5

0,02

0,055

0,073

Putz

0,01

15

0,15

0,87

0,011

Ziegel

0,365

10

3,65

0,79

0,462

Putz

0,02

35

0,7

Wgrme~bergang

0,87

0,023 0,04

auBen Summe

4,52

0,739

Nun benStigen wir noch die in der Tauperiode herrschenden Wasserdampfdrticke innen und auBen.

134

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

Mit den Bedingungen fox die Tauperiode erhalten wir: Pi = 50% -2340 Pa =1170 Pa Pe = 80 % -260 Pa = 208 Pa Wir zeichnen ein Glaserdiagramm und tragen die S~ttigungsdampfdracke in Abh~ingigkeit von der diffusions~iquivalenten Luftschichtdicke Sd ein. Dabei ist es gleich, ob wir die Schichtdicken des Bauteils yon innen oder auBen beginnend eintragen. In Bild 2.7 wurden die Schichtdicken yon auBen beginnend eingetragen.

p (Pa 2500-

2000

1500

1000

500" 208 0 Bild 2.7 Glaserdiagramm

I

I

I

I

1

2

3

4

F s a(rn)

Den ~iuBeren Wasserdampfdruck Pe = 208 Pa und den inneren Wasserdampfdruck Pi =1170 Pa tragen wir ein und verbinden die beiden Werte mit einer gestrichelten Gerade. Durch die genormten Bedingungen haben Pi und Pe immer diese Werte.

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

135

Der tatsfichliche Verlauf des Wasserdampfdruckes kann nie aber dem S~ttigungsdruck liegen. Wir ermitteln den tats~ichlichen Verlauf, indem wir beachten, dass der S/~ttigungsdampfdruck nie t~berschritten werden darf. Bei sa = 0,7 m wird der S~ttigungsdampfd3"uck 324 Pa erreicht und es tritt Tauwasser auf. Wir massen deshalb den Tauwassernachweis fortsetzen und die Tauwasserund die Verdunstungsmenge berechnen.

_ row, ~r

t~IPi-Pswl 1,5.106 ~ Sd,i

P~wz2-P~.I

1440 (1170-324 mw'T - 1,5.106 ~. 3,82 mw.T =

Sd,e

J

324S_208 / 0,7 )

1440 (221,5-165,7)

1,5.10 6

kg m w,T = 0,054 m 2 Far die Verdunstungsperiode ist: Ps = 1403 Pa Pi = 70% -1403 Pa =982 Pa Pe = 70 % .1403 Pa = 982 Pa Die Gr6Be Sd,~ist in diesem Fall gleich Null, Sd,~betrfigt 0,7 mund sd,i betrfigt 4,52 m -0,7 m =3,82 m. _ mw,v

tv (. _Psw - P i 1,5.106 ~.Sd,i+0,5"Sa,~

t-

P~w --Pe 0,5"sa, ~ +Sd.e

2160 (1403-982 1403-9821 mw'v - 1,5"106 ~," 3 ~ q V ) mw, v

2160 (110,2+601,4) = 1,5.10 6

kg mw. v = 1,02 mZ Die Wassermenge, die in der Tauperiode anf~illt, ist somit kleiner als die Wassermenge, die in der Verdunstungsperiode verdunsten kOnnte. Damit ist die erste Bedingung er~llt.

136

2. 4 Tauwasserbildungim Innerenyon Bauteilen

Mauerwerk kann Wasser kapillar aufnehmen. Es ist deshalb eine Tauwassermenge von lkg/m 2 zul~issig. Die vorhandene Tauwassermenge ist dernnach kleiner als die zul~issige. Damit ist auch die zweite Bedingung erfallt. Die Wand kann in dieser Form verkleidet werden. Es tritt kein sch~idliches Tauwasser auf. Vergleichen wir den vorliegenden Fall mit Bild 2.5, so sehen wir, dass Fall b vorliegt.

11. Untersuchen Sie die abgebildete Wand in bezug auf Tauwasserbildung. /

/

/

//// ////

//// //// ////

/

:"

}} . ,~/ ,

1 Putz 2 cm, L = 0,87 W/mK :..,-~

>~,

2 Vollziege124 cm, )~ = 0,79 W/mK 3 Putz 2 cm, L = 0,87 W/mK

//// /f // ////

4 D~immschicht 035; 5 cm :: , - - ~

5 Gipskartonplatte 1,2 cm, )~= 0,21 W/mK Bild 2.7 Wand mit Innendfimmung

1

2

3 4

Wir erstellen eine Tabelle far das Glaserverfahren und tragen far die einzelnen Schichten die Schichtdicke d (m) und die Diffusionszahl g ein. Dabei ist zu beachten, dass far die Diffusionszahl g innen der kleinere der in der Tabelle 5 angegebenen Werte und augen der grN3ere einzusetzen ist. Anschliel3end errechnen wir die diffusions~iquivalente Luftschichtdicke sd (m) und tragen sie ebenfalls in die Tabelle ein. In die beiden n~ichsten Spalten kommen die W~.nneleitf~ihigkeit )~ (W/m2K) und der W~irmedurchlasswiderstand d/)~ bzw. der innere und augere W~irmedurchlasswiderstand Rsi und Rse (m2K/W). Far die Schichtgrenzen errechnen wir die Temperaturen O (~ und tragen sie, wie aus der Tabelle ersichtlich, ein. Als letztes ermitteln wir mit Tabelle 19 den Wasserdampfsattigungsdruck ps(Pa) fl~ die jeweilige Temperatur und tragen ihn ebenfalls ein. Die Berechnung der Temperaturen erfolgte analog zu Aufgabe 10.

2. 4 Tauwasserbitdungim lnnerenvon Bauteilen

137

Nun benOtigen wir noch die in der Tauperiode herrschenden Wasserdampfdrticke innen und auBen. Mit den Bedingungen far die Tauperiode erhalten wir: Pi = 50% .2300 Pa =1170 Pa Pe = 80 % .260 Pa = 208 Pa d

~

d/~,

Sd

0

Ps

20

2340

18,1

2079

17,2

1963

-4,2

430

-4,5

419

- 9,1

281

- 9,4

274

- 10

260

Rsi~ Rse

W~irmetibergang

0,13

innen Gipskarton

0,012

D~immschicht

0,05

Putz (Kalk) Ziegel Putz (Kalk)

0,02 0,24 0,02

8 1 15 t0 35

0,096

0,21

0,057

0,05

0,035

1,43

0,3 2,4 0,7

W~rmetibergang

0,87 0,79 0,87

0,023 0,304 0,023 0,04

auBen Summe

3,546

2,007

Wir zeichnen ein Glaserdiagramm (Bild 2.8) und tragen die S~ittigungsdampfdrticke in Abh~ingigkeit vonder diffusions~iquivalenten Luftschichtdicke sd ein. Den ~iuBeren und inneren Wasserdampfdruck tragen wir ebenfalls ein trod verbinden die beiden Werte mit einer gestrichelten Gerade. Der tats~ichliche Verlauf des Wasserdampfdruckes kann nie tiber dem S~ittigungsdruck liegen. Wir ermitteln den tats~ichlichen Verlauf, indem wir beachten, dass der S~ittigungsdampfdruck nie tiberschritten wer

138

2.4 Tauwasserbildungim Inneren von Bauteilen

den darf. Im Bereich von Sd = 0,7 m bis Sd = 3,4 m wird der S~ittigungsdampfdruck erreicht und es tritt Tauwasser auf. Wir mtissen deshalb den Tauwassernachweis

P (Pa) 2500"

2000

1500 ~1170 J

1000

J J f

500

J

11

J

208" 0

I

I

I

I

1

2

3

4

Bild 2.9 Glaserdiagramm

fortsetzen und die Tauwasser- und die Verdunstungsmenge berechnen. Sd. betrfigt 0,7m, s
_

tT

(Pi -Pswl Sdi

Psw2- P e

mW'T

1,5" 106 l

Sde

mw;T

1,5-10~. 0,-~ -0~ 1440 - (5068,5 - 104,3) 1,5.106

14 o mw.T

-

1 )

Sd (m)

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

139

Ft~ die Verdunstungsperiode ist: kg mw,T = 4,77 m 2 Ps = 1403 Pa Pi = 70%- 1403 Pa =982 Pa Pe = 70 % .1403 Pa = 982 Pa Die Dicke des Bereiches, in dem Tauwasser aust'~illt, Saz betrfigt 2,7 m. _ mw.v

tv (. _P~_~_w-P~ ~ Psw-P~ ] 1,5.106 ~Sd, i +0,5"Sd, z 0,5"Sd, z +Sd, e"

2160 (1403-2_98__2 1403-982.1 mw'v - 1,5.106 ~.0,146+0,5.2,7 + 0,5.2,7+0,7) mw.v

-

2160 (281,4 + 205,4) 1,5.106

kg m w.v = 0,70 m 2 Die Wassermenge, die in der Verdunstungsperiode verdunstet, betr~gt 0,70 kg/m 2 und ist somit kleiner als die in der Tauperiode anfallende Tauwassennenge yon 4,77 kg/m 2. Die Wand sollte in dieser Form nicht verkleidet werden. Es muss eine Dampfsperre verwendet werden. Vergleichen wir den vorliegenden Fall mit Bild 2.5, so sehen wir, dass Fall c vofliegt. 12.

Wie kann man die Zunahme des Holzfeuchtegehaltes durch Tauwasser berechnen?

Bei der Anwendung des Glaserverfahren kann es erforderlich sein, die Zunahme des Holzfeuchtegehaltes zu berechnen. Die Zunahme des Holzfeuchtegehalts lgsst sich mit Hilfe von folgender Beziehung berechnen: mw,T

u - - -

mt

u

100%

Zunahme des Holzfeuchtegehaltes in %

m W,T Tauwassermenge m'

fl~ichenbezogene Masse

140 13.

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen Berechnen Sie die Zunahme der Holzfeuehte einer 1 cm dicken Eichenplatte mit einem Holzfeuchtegehalt von 15 % durch eine Tauwassermenge von 0,65 kg/m 2.

Eichenholz hat eine Dichte von 750 kg/m 3. Damit hat die 1 cm dicke Eichenplatte eine fl~ichenbezogene Masse von m' = 750 kg/m 3. 0,01 m = 7,5 kg/m 2. Die Zunahme der Holzfeuchte in der Tauperiode betr~igt: u = m w ' x -100% m'

0'65kg/m2 100% =8,7% 7,5kg / m 2

Das Holz hat damit eine Feuchte von 23,7 %. Bei Holz ist nur eine Zunahme von 5 % zul~issig. Ab etwa 20 % Holzfeuchte besteht die Gefahr des Pilzbefalls. Durch zu hohe Holzfeuchte wird auch die Oberfl~ichenbeschichtung und die Verleimung des Holzes geschgdigt. 14. Was ist bei dem Glaserverfahren problematisch?

Das Glaserverfahren ist eine statische Betrachtungsweise. Das dynamische Verhalten von Wgrme und Feuchte wird nicht betrachtet, des weiteren wird nur die Wasserdampfdiffusion berticksichtigt und nicht die kapillare Wasserwanderung. Hygroskopische Baustoffe nehmen Feuchte aus der Luft auf bis zur Erreichen der Ausgleichsfeuchte. Diese hygroskopischen Wasseraufnahme hgngt hauptsfichlich yon der relativen Luftfeuchte ab und kann in stoffspezifischen Sorptionskurven dargestellt werden. Die Parameter zur Beschreibung der hygroskopischen und kapillaren Eigenschaften yon Baustoffen sind inzwischen in Datenbanken erfasst und mit diesen Daten kann ein instatio~ire Berechnung des Bauteils erfolgen. Geeignet dazu ist unter anderem das Programm WUFI (Warme und Feuchte instation~ir). Man ben6tigt als Daten fth" die Temperaturfelder die Dichte p, die spezifische Wfirmekapazitfit c und die Wgrmeleitf~higkeit )~ und fox den Feuchtetransport aller Baustoffe, also auch far nichthygroskopische, die Wasserdampfwiderstandszahl g und die Porosit~it ~ als Mal3 far den maximal m6glichen Wassergehalt. Es konnte inzwischen eine gute (0bereinstimmung der realen Feuchte- und TemperaturverhNtnisse im Bauteil mit den instation~iren Rechenverfahren nachgewiesen werden.

2. 5 Praktischer Feuchteschutz

2.5

141

Praktischer Feuchteschutz

1. Was ist bei der Verlegung einer Dampfsperre zu beachten?

Es ist darauf zu achten, dass die einzelnen Bahnen ausreichend t~berlappt verlegt und dampfdicht verklebt werden. 2. Welche MaBnahmen kOnnen zum Schutz gegen Schlagregen eingesetzt werden?

Wasser kann bei Regen durch Kapillarwirkung in die AuBenw~inde eindringen. Augerdem stellen Spalten und Risse besondere Schwachstellen flir das Eindringen yon Regenwasser dar. Zur Begrenzung der kapillaren Wasseraufnahme dienen wasserabweisende oder wasserhemmende Putze. Regen kann durch eine wasserdichte oder mit Luftabstand vorgesetzte Schicht abgehalten werden bzw. auf die Vormauerschicht begrenzt werden, Weiterhin kann ein Wandbaustoff gew~ihlt werden, der wenig zur Wasseraufnahme neigt, wie z. B. Sichtbeton. Auch die Gestalmng der Fassade spielt in bezug auf den Schlagregenschutz eine Rolle. So k6nnen welt herabgezogene D~icher, groBe Dachtiberst~inde und geschossweise versetzte Aul3enw~inde wesentlich zum Schlagregenschutz beitragen. 3. Worauf sollte man bei der Auswahl von Anstrichen zum Schlagregenschutz achten?

Es ist zu beachten, dass wasserdichte oder wasserabweisende Anstriche im Allgemeihen relativ dampfdicht sind. Die Anstriche bilden somit eine Dampfsperre auf der falschen Seite. Bei der Auswahl der Anstriche sollte man eine geringstmOgliche Dampfdichtigkeit w~ihlen.Auf diese Weise beugt man Feuchtigkeit unmittelbar unter dem Anstrich vor, die leicht zur Blasenbildung oder zum Abbl~ittem des Anstrichstoffes ftihren kann. 4. Welche Beanspruchungsgruppen werden hinsichtlich des Schlagregenschutzes unterschieden?

In bezug auf den Schlagregenschutz werden drei Beanspruchungsgruppen unterschieden: Beanspruchungsgruppe I: geringe Schlagregenbeanspruchung Beanspruchungsgruppe I: mittlere Schlagregenbeanspruchung Beanspruchungsgruppe III: starke Schlagregenbeanspruchung

142

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

5. Welche AuBenw~inde kiinnen bei Beanspruchungsgruppe I verwendet werden?

Zur Beanspruchungsgruppe I geh6ren Gebiete mit Jahresniederschlagsmengen unter 600 ram, sowie Gebiete in windgeschatzten Lagen mit grOBeren Niederschlagsmengen. Es gentigen W~inde mit AuBenputz ohne besonderen Schlagregenschutz. 6. Welche Putze miissen fiir Aul]enw~inde bei Beanspruchungsgruppe II sowie der Beanspruchungsgruppe III verwendet werden?

Zur Beanspruchu~gsgruppe II gehOren Gebiete mit Jahresniederschlagsmengen yon 600 mm bis 800 mm sowie Gebiete in windgescht~tzten Lagen mit grOBeren Niederschlagsmengen. Es sind W~inde mit wasserhemmenden AufJenputz nach DIN 18550 oder mit einem Kunstharzputz erforderlich. Zur Beanspruchungsgruppe III geh0ren Gebiete mit Jahresniederschlagsmengen t~ber 800 ram, sowie windreiche Gebiete mit geringeren Niederschlagsmengen. Es sind W~inde rnit einem wasserabweisenden AuBenputz nach DIN 18550 oder mit einem Kunstharzputz erforderlich. Fugen und Anschliasse mtissen gegen Schlagregen dutch Fugendichtungsmassen oder dutch konstruktive MaBnahmen abgedichtet werden. 7. Wie sind wasserhemmender und wasserabweisender Putz definiert?

Unter wasserhemmendem Putz versteht man Putz mit einem Wasseraufnahmekoeffizient w [kg/(m2 h~ von: 0,5 < w < 0,2 Unter wasserabweisendem Putz versteht man Putz mit einem Wasseraufnahmekoeffizient w [kg/(m2 h~ von: w<0,5 8. Welche DIN enthiilt die Maflnahmen zu Bauwerksabdichtung? Die Bauwerksabdichtungen sind in der DIN 18195 festgelegt. Die Teile 1 bis 6 wurden 2000 iiberarbeitet, Teil 8, 9 und 10 im Jahre 2004. Es wird unterschieden: 9 Schutz gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser 9 Schutz gegen zeitweise aufstauendes Sickerwasser 9 Schutz gegen drtickendes Wasser Wassereinwirkungen aus dem Inneren des Geb~iudes (gewerbliche Ktichen, Schwimmb~der) und Beton-Konstruktionen sind in weiteren DIN behandelt.

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

143

9. Erlliutern Sie die Begriffe Haftwasser, Schicht- und Stauwasser. Haftwasser ist Wasser, das die Bodenbestandteile ummantelt. Es ist kapillar gebunden und kann sich in bindigen B~Jden entgegen der Schwerkraft bewegen. Niederschlagswasser kann in Verbindung mit wasserundurchllissigen Schichten zu Schichtund Stauwasser werden und dadurch zeitweise einen hydrostatischen Druck auf die Abdichtungsebene ausfiben. Stiindigen hydrostatischen Druck erzeugt das Grundwasser. 10. Erl~iutern Sie die Lastf~ille (Beanspruchungsstandards fiir Abdichtungen). 9 Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser (DIN 18195-4) Das Baugeliinde besteht aus stark durchllissigen B~Jden, z. B. Sand oder Kies. Bei bindigen B~Jden (z. B Lehm) ist eine Driinung vorhanden. 9 Zeitweise stauendes Sickerwasser und d~ckendes Wasser (DIN 18195-6) Der Lastfall zeitweise stauendes Sickerwasser liegt vor, wenn der Boden wenig durchllissig ist und keine Dr'~inung vorhanden ist. Die Unterkante der Kellersohle muss mindestens 30 cm fiber dem langj~ihrig ermittelten Bemessungswasserstand liegen. Die Grandungstiefe ist auf 3 munter der Gel~indeoberkante begrenzt. Der Lastfall yon augen drackendes Wasser liegt bei Grundwasser, Schichtenwasser und stauendem Sickerwasser vor. 11. Mit welcher Gr611e kann die Wasserdurchl~issigkeit von BOden beschrieben werden? Die Wasserdurchl~issigkeit kam~ mit dem Wasserdurchl~issigkeitsbeiwert k beschrieben werden. Durchl~issiger Boden, wie Sand oder Kies, hat einen Wasserdurchl~issigkeitsbeiwert k > 10-4 m/s; wenig durchl~issiger Boden, wie z. B. Torf, hat k < 10 .4 m/s. 12. Was versteht man unter Bemessungswasserstand? Der Bemessungswasserstand ist der h6chste, aus langj~ihrigen Messungen ermittelte Grundwasser- bzw. Hochwasserstand. Er ist wichtig zur Festlegung des vorliegenden Lastfalles. Man kann ihn fiber Wasserwirtschafts~imter und Vermessungs~imter erfragen. 13. In welchen Schritten ermittelt man den vorliegenden Lastfall? Der Lastfall kann mit folgenden Fragen festgestellt werden:

144

2.5 PraktischerFeuchteschutz 1.

Bemessungswasserstand > 30 cm unter Unterkante Bodenplatte?

2.

Bodenart?

3.

Dr~nung m6glich?

4.

Einbautiefe bis 3 m unter Gel~ndeoberkante?

Ist der Bemessungswasserstand > 30 cm unter der Unterkante der Bodenplatte und der Boden stark durchl~issig, so liegt der Lastfall Bodenfeuchte/nichtstauendes Sickerwasser vor. Ist der Bemessungswasserstand >_ 30 cm unter der Unterkante der Bodenplatte und der Boden wenig durchl~issig, so liegt, falls Dr~inung vorhanden ist, der Lastfall nicht stauendes Sickerwasser vor. Ohne Dr~inung liegt bis zu einer Einbautiefe von 3 m unter der Gel~indeoberkante der Lastfall zeitweise stauendes Sickerwasser vor. Ist die Einbautiefe gr6Ber als 3m unter der Gel~indeoberkante oder der Bemessungswasserstand < 30 cm unter der Unterkante der Bodenplatte, so liegt driickendes Wasser vor. 14. Welche Arten von driickendem Wasser unterscheidet man?

Man unterscheidet Stauwasser, Schichtwasser und Grundwasser. Unter Stauwasser versteht man Sickerwasser, das auf eine weniger wasserdurchliissige Schicht trifft. Schichtwasser entsteht, wenn ein wenig wasserdurchliissiger Boden yon gut durchl~issigen Bodenschichten durchsetzt ist, z. B. bei Kiesadern in Lehmboden. Das Sickerwasser flieBt in diesen Schichten auf das Bauwerk zu und tibt einen hydrostatischen Druck aus. 15. Welche Stellen sind gegen Bodenfeuchte abzudichten?

AbdichtungsmaBnahmen mtissen das Bauwerk gegen im Boden vorhandenes, kapillar gebundenes Wasser schUtzen. Die Wasserbewegung in das Bauwerk hinein muss unterbunden werden. Deshalb mtissen folgende Stellen abgedichtet werden: 9

Senkrechte Abdichtung der Kellerwand einschliel31ich Sockel

9

Waagrechte Abdichtung tiber dem Fundament

9 Abdichtung der Kellersohle 16. Was ist ein Abdichtungssystem?

Abdichtungssysteme bestehen aus Materialien far die 9

Flgchenabdichtung

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

145

,, Erg~inzungsprodukten ( Schutzbahnen, Gleitbahnen, Schutzplatten) und 9 Detaill6sungen. Es ist wichtig, dass die Teile aufeinander abgestimmt sind. 17. Welche Stoffe verwendet man als Fl~ichenabdichtung? 9 * 9 9 *

Bitumen- und Polymerbimmenbahnen Bitumen- und PolymerbitumenschweiBbahnen Kaltselbstklebende Bimmen-Dichmngsbahnen Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen Wasserundurchl~ssigen Beton

18. Welche Vorteile hat Polymerbitumen gegeniiber Bitumen? Polymerbitumen hat bessere Wfirmestandfestigkeit, besseres Kaltbiege- und A1terungsverhalten und h6here Flexibilit~it als Bitumen. 20. Erliiutern Sie die Abdichtung von Mauerwerk. Mauerwerk war bisher dutch mindestens zwei waagrechte Abdichtungen zu schtitzen. Die Neufassung der DIN 18195 verlangt nut noch mindestens eine Abdichtungslage aufder Bodenplatte. Der Sockel ist gegen das Eindringen von Spritzwasser zu scht~tzen. Die HOhe des Schutzes betrug in der Fassung der DIN yon 1983 30 cm, jetzt wird eine MindesthOhe von 15 cm gefordert, for den Planungszustand ist weiterhin yon 30 cm auszugehen, damit dutch nachfolgende MaBnahmen die geforderte MindesthOhe yon 15 cm tatsiichlich eingehalten wird.

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67

1 vertikale Abdichtung 2 Hohlkehle 3 horizontale Abdichtung 4 Putz 5 Mauerwerk 6 Schutzbeton 7 Abdichtung

3 Bild 2.10 Abdichtung tiber dem Fundament ~ ~ i ~ i l ) i i ! i i i . .Q i . .

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146

2.5 PraktischerFeuchteschutz

21. Welche nachtr~igliche Abdichtungen kOnnen gegen Bodenfeuchte alter Bauwerke vorgenommen werden? 9 * 9 9

Elektroosmose Injizieren von Mauerwerk mit Zementleim, Epoxidharz oder Polyurethanharz Einrammen von gewellten Edelstahlb~indern Einziehen von waagrechten Abdichtungen

22. Erl~iutern Sie die Versalzung von Mauerwerk, das nicht gegen Bodenfeuchtigkeit geschiitzt ist. Das tiber Kapillarwirkung aus dem Boden aufgenommene Wasser fiihrt Salze mit sich und 10st Salze aus den Baustoffen. W~ihrend ein Teil des Wassers an den Wandfl~ichen verdunstet, bleiben die Salze marfick, kristallisieren (,,Salpeter") und zerst0ren dabei das Mauerwerk. Die Salze verst~irken die weitere Wasseraufnahme.

23. Erl~iutern Sie die Mauerwerkstrockenlegung mittels Elektroosmose. Dutch ein elektrisches Feld kOnnen Wasserrnolektile bewegt bzw. in eine gewtinschte Richtung gelenkt werden. Man unterscheidet aktive und passive Verfahren. W~ihrend bei den passiven nut Elektroden in zwei verschiedenen H0hen der zu entfeuchtenden Wand angebracht werden, wird bei den aktiven eine Spannung an die Elektroden gelegt. Das Wasser wird in Richtung tier Kathode bewegt. Bei den passiven Anlagen werden die in verschiedener Wandh0he verlaufenden Elektrodenreihen kurzgeschlossen. Die Mauerwerkstrockenlegung mittels Elektroosmose ist umstritten, weil nicht immer Erfolge erzielt werden.

nelelektrod~

Bild 2.11 Mauerwerkstrockenlegung mittels Elektroosmose

glektroden

2.5 PraktischerFeuchteschutz

147

24. Wie sind Abdichtungen gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser auszufiihren?

Bei untergeordneter Nutzung (z. B. Lagerraum) reicht die Ausfiihrung einer kapillarbrechenden Schicht mit einer Dicke yon 15 cm und eine Horizontalsperre aus. Bei hochwertiger Nutzung der R~iume zum st~ndigen Aufenthalt yon Personen ist eine Abdichtung der Bodenplatte erforderlich. Diese kann auf der Bodenplatte erfolgen (Bild. 2.10). 25.

Welche MalJnahmen kSnnen zum Schutz gegen zeitweise aufstauendes Sickerwasser durchgefiihrt werden?

Da das Wasser einen Druck auf das Bauwerk austibt sind umfassende Abdichtungsmagnahmen erforderlich. Die Bodenabdichmng muss mit der Wandabdichmng verbunden werden. Sie wird auf einen geeigneten Untergrund aufgebracht und mit Gleitlagen und Schutzestrich versehen. Die Bodenplatte ist so zu bemessen, dass sie dem Auftrieb standh~flt. 26.

Erl~iutern Sie, was unter m~ifligen bzw. hohen Beanspruchungen in bezug auf nichtdriickendes Wasser zu verstehen ist.

Nach Gr0i3e der Beanspruchung durch Wasser, Verkehrslasten und Temperaturen wird zwischen m~igen und hohen Beanspruchungen unterschieden. Unter m~13iger Beanspruchtmg versteht man 9 vorwiegend ruhende Verkehrslasten 9 nicht st~indige, geringe Wasserbeanspruchung M~igen Beanspruchungen sind Kelleraugenw~nde, Nassr~ume in Wolmungen und t~berdachte Balkone ausgesetzt. Hohen Beanspruchungen sind Deckenbauteile im Freien, befahrbare Decken, Nassr~ume im 6ffentlichen und im Industriebau ausgesetzt, des weiteren Dachterrassen und intensiv begrante Flgchen 27. Welche Materialien und Konstruktionsprinzipien kOnnen bei m~ifJiger Beanspruchung durch nichtdriickendes Wasser verwendet werden?

Bei m~Nger Beanspruchung dttrfen alternativ eingesetzt werden: 9 1 Lage Bitumen- oder Polymerbitumenbahn oder -Schweigbahn 9 1 Lage Bitumen-KSK-Bahn 9 1 Lage 1,5 mm PIB- oder ECB-Bahn 9 1,2 mm PVC

148

2.5 PraktischerFeuchteschutz 9 9

zweilagige Asphaltmastix aufTrennlage Kunststoffinodifizierte Bitumendickbeschichtungen

28. Welche Materialien und Konstruktionsprinzipien kOnnen bei hoher Beanspruchung durch nichtdriickendes Wasser verwendet werden? Bei hoher Beanspruchung d~rfen alternativ eingesetzt werden: ,, 2 Lagen Bitumen- oder Polymerbimmenbahn und/oder -SchweifAbahnen, jeweils mit Gewebe- bzw. Metallbandeinlage 9 1,5 mm PIB- oder 2 mm ECB-Bahn; oben und unten je eine nackte Bitumenbahn vollst~ndig verklebt, oberseitig ein Deckaufstrich 9 Asphaltmastix im Verbund mit Gussasphalt mit Trennlage, z. B. aus Rohglasvlies

29.

Bei den Verbundabdichtungen gegen nichtdriickendes Wasser werden vier Feuchtigkeitsbeanspruchungsklassen unterschieden. Nennen Sie fiir jede Klasse ein Beispiel. Feuchtigkeitsbeanspruchungsgruppe I Bfider ohne Bodenablauf mit Dusche oder Wanne

Feuchtigkeitsbeanspruchungsgruppe II C)ffentliche Sanit~rr~ume mit Bodenabl~iufen Feuchtigkeitsbeanspruchungsgruppe III Bauteile im Augenbereich, wie Balkone, Terrassen, Geb~udesockel Feuchtigkeitsbeanspruchungsgruppe IV Gewerbliche Kachen 30. Was versteht man unter driickendem Wasser?

Unter drtickendem Wasser versteht man Wasser, das von augen Druck austibt. Geb~iude, die im Gnmdwasser stehen, sind dem hydrostatischen Druck des Wassers ausgesetzt. 31. Welche Abdichtungsarten zum Schutz vor driickendem Wasser gibt es?

Mal3nahmen gegen drackendes Wasser sind: 9 Augenhautabdichtungen 9 Wasserundurchlgssige Bauteile 9 Innenhautabdichtungen bei Beh~iltern bzw. far Sanierungen

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

149

Bei stark durchl~issigen BOden muss die wasserdruckhaltende vertikale Abdichtung mindestens 30 cm tiber den Bemessungswasserstand hinaus geftthrt werden (Bild 2.12); bei bindigen BOden mindestens 30 cm tiber die Oberkante des Gel~indes. 1 tragendes Mauerwerk 2 Aushubmaterial 3 Wfinde aus wasserOKG undurchl~issigem Beton > 30 cm HGW 4 Sohlplatte aus wasserundurchl~issigem Beton >_ 20 cm 5 Unterbeton als Sauberkeitsschicht _> 5 cm

1 2 30 4

Bild 2.12 Abdichtung mit wasserundurchl~issigemBeton (weiBe Wanne) Die am h~ufigsten verwendete Abdichmng ist eine Kombination einer Bodenplatte aus wassertmdurchl~issigem Beton mit einer hautf6rmigen Wandabdichtung.

32. Wie wird wasserundurchl~issiger Beton eingeteilt? Man unterscheidet zwei Beanspruchungsklassen trod zwei Nutzungsklassen. Beanspruchungsklasse 1 (Drfickendes Wasser) Beanspruchungsklasse 2 (Bodenfeuchtigkeit) Nutzungsklassen A (Wohngeb~iude) Nutzungsklassen B (Tunnel) Far Abdichtungen gegen drtickendes Wasser mit wassertmdurchlassigem Beton gilt DIN 1045 ,,Beton und Stahlbeton":

33. Erl~iutern Sie die Begriffe Anschluss, Abschluss, Durchdringung, Ubergang und Einbauteil. Ein Anschluss ist die Verbindung von Teilbereichen einer oder mehrerer Abdichtungslagen, die zu verschiedenen Zeitabschnitten hergestellt werden. Auch ein Anschluss von Abdichtungslagen an Einbauteile ist ein Anschluss.

150

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

Ein Abschluss ist das gesicherte Ende oder der gesicherte Rand einer Abdichtung. Eine Durchdringung ist ein Bauteil, das die Bauwerksabdichttmg durchdringt, z. B. eine Rohrleitung, eine Gelgnderstatze, ein Ablauf oder ein Telleranker. Ein Obergang ist die Verbindtmg unterschiedlicher Abdichtungssysteme. Eine Einbauteil ist ein Hilfsmittel zur Herstellung eines wasserdichten Anschlusses an Durchdringungen, Oberg~ingen oder bei Abschltissen. 34. Welche Einbauteile fiir Abdichtungen gibt es? Man kann folgende Einbauteile tmterscheiden: 9

Klebeflansche, AnschweiBflansche, Manschetten

9

Schellen

9

Klemmschienen

9

Klemmprofile

,,

Los- und Festflanschkonstruktionen

9

Telleranker

Die Einbauteile mtissen wasserbest~indig und mit den anzuschlieBenden Abdichtungsstoffen vertr~iglich sein. 35. Welche Grundsiitze miissen bei Einbauteilen und Durchdringungen der Abdichtung beachtet werden? Die Anzahl der Durchdringungen sind nach DIN 18195-1 auf die unbedingt notwendige Zahl zu begrenzen. FOr eine fachgerechte Ausfahrung und Wartung muss ausreichend Platz zur Verf0gung stehen. Einbauteile massen gegen Wasser unempfindlich und mit dem anschlieBendem Abdichtungsstoff vertr~iglich sein. Durchdringungen, Oberg~inge und Abschltisse mtissen, evenmell mit Hilfe von Einbauteilen, so hergestellt werden, dass sie nicht hinterlaufen werden kOnnen. Der Abdichmngsrand soil nicht oder nur wenig von Wasser beansprucht werden. Das Abdichtungsende, der Abschluss, muss vor mechanischen Beschadigungen geschtitzt sein. Die der Abdichtung zugewandten Kanten von Einbauteilen mtissen frei von Graten sein. Bei Los- und Festflanschkonstruktionen mtissen Mindestabst~inde nach DIN 18195-9 eingehalten werden.

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

151

36. Wie miissen Anschliisse an Durchdringungen, Uberg/inge und Abschliisse bei Bodenfeuchtigkeit ausgeffihrt werden?

Anschlfisse an Durchdringungen von Aufstrichen aus Bitumen sind mit spachtelbaren Stoffen oder mit Manschetten auszufahren. Abdichtungsbahnen sind mit Klebeflansch-, Anschweil3flansch oder mit Manschette und Schelle anzuschliegen. Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickschichtbeschichtungen sind hohlkehlenartig an die Durchdringung anzuarbeiten. Die Abschlfisse von bahnenfOrmigen Bauwerksabdichtungen sind entweder in Nuten einzuziehen oder mit Klemmschienen zu versehen. 37. Wie miissen Anschliisse an Durchdringungen, l~bergiinge und Abschliisse bei nicht driickendem Wasser in Nassriiumen und auf Deckenfl/ichen ausgefiihrt werden?

Die Anschlfisse an Durchdringungen sind durch Klebeflansche, Anschweil3flansche, Manschetten, Manschetten mit Schellen oder durch Los- und Festflanschkonstruktionen herzustellen. Oberg~inge sind durch Klebeflansche, Anschweil3flansche, Klemmschienen oder Losund Festflanschkonstruktionen auszuftihren. Oberg~inge zwischen vertr~iglichen Abdichtungsstoffen dfirfen auch ohne Einbauteile ausgefiihrt werden. 38. Wie miissen Anschliisse an Durchdringungen, l~bergiinge und Abschliisse bei driickendem Wasser ausgefiihrt werden?

Die Anschlfisse an Einbauteile sind mit Los- und Festflanschkonstruktionen auszuftthren, Oberg~inge sind mit Los- und Festflanschkonstn~tionen als Doppelflansche mit Trennleiste herzustellen. Die Abschlfisse yon Bauwerksabdichtungen sind in stark wasserdurchl~issigen B6den mindestens 30 cm fiber dem Bemessungswasserstand anzuordnen. In wenig wasserdurchl~issigen BSden ist die Abdichtung bis 30 cm fiber die Gel~indeoberfl~iche zu fiihren und zu sichern. 39. Bei Bewegungsfugen unterscheidet die DIN 18195-8 zwischen Fugen vom Typ I und Fugen vom Typ II. Was ist darunter zu verstehen ?

Fugen vom Typ I sind Fugen far langsam ablaufende und einmalige oder selten wiederholte Bewegungen, wie Setzungsbewegungen oder L~ingen~inderungen durch jahreszeitliche Temperaturschwankungen. Fugen vom Typ II sind Fugen Nr schnell ablaufende oder h~iufig wiederholte Bewegungen, wie Bewegungen durch wechselnde Verkehrslasten und L~ingentinde-

152

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

derungen durch tageszeitliche Temperaturschwankungen. Die letzteren sind in der Regel oberhalb der Gel~indeoberfl~iche. 40. Wie werden Fugen vom Typ I abgedichtet?

Bei Abdichtungen von Fugen ftir nur langsam ablaufende oder selten wiederholte Bewegungen sind die Abdichtungsstoffe durchzuziehen und je nach Belastung zu verst~irken. Die Abdichtung tiber der Fuge ist n6tigenfalls z. B. mit Sttitzblechen zu verst~irken, um ein Einsinken der Abdichtung in den Fugenspalt zu verhindern. Abdichtungen tiber Fugen vom Typ I, deren Bewegungen die Mage nach DIN 18195-8 tiberschreiten, sind mit Hilfe von Flanschkonstruktionen zu befestigen. 41. Wie werden Fugen vom Typ II abgedichtet?

Ftir Fugen vom Typ II (tar schnell ablaufende oder h~iufig wiederholte Bewegungen) sind unter Beracksichtigung der GrN3e der Wasserbeanspruchung Sonderkonstruktionen wie schlaufenartige Anordnungen der Abdichtungsstoffe zu verwenden. Bei von augen drtickendem Wasser und zeitweise aufstauendem Sickerwasser mit Bewegungen tiber 5 mm sind Los- und Fest-Flanschkonstruktionen zum Einklemmen der Abdichtung zu verwenden. 42. Was ist der Unterschied zwischen Schutzschichten und Schutzmaflnahmen?

Eine Schutzschicht soll Bauwerksabdichtungen dauerhaft vor sch~idigenden Einfliissen schtitzen. Diese Schutzfunktion erfiillen z. B. Ktmststoffnoppenbahnen, D~xnmstoffplatten oder Dr~inageplatten. Auch eine Nutzschicht des Bauwerks kann eine Schutzschicht sein. Die Art der Schutzschicht ist abh~ingig v o n d e r zu erwartenden Beanspruchung zu wghlen. Schutzmal3nahmen dienen im Gegensatz zu Schutzschichten dem vortibergehendem Schutz der Abdichtung w~ihrend der Bauarbeiten. 43. Welche Arten von Schutzschichten werden verwendet?

Man unterscheidet folgende Schutzschichten: 9 Schutzschicht aus Beton 9 Schutzschicht aus MOrtel und EstrichmOrtel 9 Platten (Beton, Werkstein, Keramik) 9 Gussasphalt 9 Bitumen-Dichtungsbahnen mit Metalleinlagen 9 Perimeterdiimmplatten

2, 5 PraktischerFeuchteschutz

153

44. In welchen F~illen baut man Drainagen ein? Bei bindigen B~Sden mad bei Hanglagen ist mit Wasser in tropfbar-fltissiger Form zu rechnen. Zus~ttzlich zu den Abdichtmagen mit bimmintisen Stoffen oder KmaststoffDichtungsbahnen verwendet man in diesen F~illen Drainagen. Die Draintmg ist ein unterirdischer Leittmgsstrang oder eine Fl~chenentw~isserung. Sie kann aus Rohren, Sickerpackungen oder Filterk6rpem bestehen. 45. Welche Aufgabe hat die kapillarbrechende Schicht? Die kapillarbrechende Schicht soll das Aufsteigen yon Feuchtigkeit verhindern. Grobk~mige Filterschichten aus Kies mad Drainplatten wirken kapillarbrechend. Beton mad M6rtel mit niedrigem Wasserzementwert ergeben eine dichtend wirkende Feinporigkeit. 46. Warum benStigt das Warmdach immer eine Dampfsperre? Beim einschaligen nichtbeliaftetem Dach muss man verhindern, dass sich im Winter der Wasserdampf aus dem Innenraum unter der Dachhaut staut. Unter der kalten Dachhaut kann es leicht zur Wasserdamptkondensation kommen. Durch eine Dampfsperre im warmen Bereich wird die Wasserdampfdiffusion von vorn herein eingeschr~inkt. Man bringt die Dampfsperre zweckm~il3igerweise auf der Rohdecke unterhalb der W~rmed~immmag an. Auf diese Weise wird beim Neubau Feuchtigkeit aus der Rohdecke yon der D~immschicht ferngehalten. 1 2 3 4 5 6 7

Bekiesung Dachhaut Dampfdruckausgleichsschicht W~rmed~mmschicht Dampfsperre Betondecke Putz

Bild 2.13 Richtig ausgefahrtes Warmdach

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7

47. Warum wird bei beliifleten D~ichern zus[itzlich zur Beliiftung noch eine Dampfsperre eingebaut? Der Hohlraum kann aufgrund verschiedener Ursachen verengt mad die Wasserdampfdiffusion dadurch eingeschrfinkt sein. Eine hgufige Ursache dafttr ist eine

154

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

durchhgngende Untersparrenbahn. Die Dampfsperre stellt einen zusgtzlichen Feuchtigkeitsschutz dar.

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8

Dachdeckung Unterspannpappe Lattung beltifteter Dachraum (Sparren) W~irmed~immschicht Dampfbremse Lattung Deckenschalung

Bild 2.14 Wasserdampfdiffusionim hinterltiftetemSteildach 1 2 3 4 5 6 7 8

Bekiesung Dachhaut Schalung beltifteter Dachraum Balken W~rmed~maschicht Dampfbremse Deckenschalung

Bild 2.15 Wasserdampfdiffusionim Holzflachdach mit querbelaftetemDachraum 48. Was ist eine Dampfdruckausgleichsschicht?

Eine Dampfdruckausgleichsschicht ist eine zusammenh~ingende Luftschicht zum Ausgleich 0rtlich entstehender Dampfdruckunterschiede. 49. Welche Aufgabe hat die Dampfdruckausgleichschicht unter der Dachhaut? Unter der Dachhaut wird h~iufig eine Dampfdruckausgleichsschicht angeordnet. In den Hohlr~umen dieser Schicht kann sich erw~irmte Luft einschliei31ich Wasserdampf bei starker Erwgrmung entspannen. Auf diese Weise wird das Auftreten von Dampfblasen verhindert. Die starke Erw~rrnung kann ihre Ursache in Sonnenbestrahlung haben, aber auch beim Einbau heiger bimmenhaltiger Stoffe auftreten.

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

155

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9

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Bild 2.16 Damptblasen am Warmdach 50. Welche Nachteile haben Leichtbauelemente als Sandwichkonstruktionen in bezug auf den Feuchtesehutz?

Bei diesen Sandwichkonstruktionen sind auf beiden Seiten dampfdichte Schichten wie z. B. Metallbleche angeordnet. Die Wand ist zwar auf diese Weise beidseitig vor dem Eiladringen von Feuchtigkeit gescht~tzt, aber die im Raum erzeugte Feuchte kann nicht iiber die W/~nde wegdifftmdieren. Hier ist ein besonders h~ufiges Laften notwendig, falls keine Klimatisiertmg des Raumes stattfindet. 51. Weshaib ist beim Umkehrdach keine Dampfbremse erforderlich?

Beim Umkehrdach wirkt die Dachhaut als Dampfbremse. 52.

Wie ist Holz, das in M a u e r w e r k eingebaut ist, vor Feuchtigkeitsiibertragung zu schiitzen?

Bauholz, das in Mauerwerkseinsparungen eingebaut wird, ist durch einen Luftraum vor Feuchtigkeitsabertragung zu schtitzen. An der Auflagestelle wird eine Sperrschicht angebracht. 53.

Wie kommt es, dass eine wasserabweisende D~immschicht mit geschlossenzelliger Struktur in einem unbeliifteten Dach oft vSllig durehnlisst vorgefunden wird?

Bei der Feuchtebelastung einer D~nmschicht muss man zwischen der Wasseraufnahmeffihigkeit und der Wasserdampfdurchl~ssigkeit unterscheiden. Wasserabweisende D~_rnstoffe wie extrudierter PS-Schaum, PS-Hartschaum und PUR-Hartschaum sind zwar wasserabweisend, lassen aber Wasserdampf hindurch. Die h~ufig vorgefundene Durchn~issung ist auf Tauwasserbildung zurackzuffthren. Wenn eine dickere W~rmed~mmschicht in das Dach eingebaut wird, wird oft nicht beachtet, dass sich daduxch die Tauwasserverh/~ltnisse verschlechtern. Die im Winter anfallende Tauwassermenge erh6ht sich und die sommerliche Verdunstungsmenge verringert sich.

156

2 5 PraktischerFeuchteschutz

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JQhresniedersc hL(zg_: unter 600 mm zwischen 600 und 800mm iJber BOOmm Im norddeutschen KiJstengebiet(windreich) Liber7OOmm

Bild 2.17 Niederschlagskarte Deutschland (nach DIN 4108-3)

3. Schallschutz 3.1 Grundlagen und Gr6fJen zur Beschreibung des Schalls 1. Warum ist Schallschutz heute wichtiger als friiher?

Schallschutz ist heute wichtiger als fraher, weft - dutch moderne Technik mehr Schall erzeugt wird - moderne Bauweisen dthmere und leichtere Bauteile gestatten. 2. Vor welchen Schallquellen muss der Mensch in Geb~iuden geschiitzt werden?

Der Mensch in Aufenthaltsr~umen muss haupts~ichlich vor drei Einflt~ssen gescht~tzt werden: 9 Ger~usche aus Nebenr~iumen (Sprache, Musik) 9 Ger~usche aus haustechnischen Anlagen 9 Augenl~rm (z.B. Verkehrsl~rm durch Stragen-, Schienen-, Wasser- und Luftverkehr, L~rm aus Industriebetrieben) 3. Welche DIN-Normen sind fiir den Schailschutz maBgebend und welches Ziel haben die Anforderungen an den Mindestschallschutz?

Fiir den Schallschutz ist die DIN 4109 Schallschutz im Hochbau maBgebend. Die Anforderungen dieser DIN dienen dem Ziel, die Menschen in Aufenthaltsrgumen vor unzumutbaren Schallbelfistigungen zu schtitzen. Im Zuge der Vereinheitlichung der europ~iischen Normen wurde 2000 die DIN EN 12354 ver/Sffentlicht. Sie hat das Ziel, die akustischen Eigenschaften yon Gebguden aus den Bauteileigenschaften zu prognostizieren. Die zur Berechnung erforderlichen Bauteileigenschaften liegen zur Zeit nur in begrenztem Umfang vor, so dass bis aufweiteres die DIN 4109 maBgebend ist. Die Bauakustische Messnorm DIN 52210 wurde durch die seit 1998 ver6ffentlichte europNsche Norm DIN EN ISO 140 ersetzt.

158

3.1 Grundlagen und GrN3en zur Beschreibung des Schalls

4. Weiche Anforderungen an den Schallschutz sind zu unterscheiden?

Die DIN 4109 "Schallschutz im Hochbau" (11/1989) Blatt 2 enthiilt die Mindestanforderungen zum Schutz vor Schallabertragung; im Beiblatt 2 dieser DIN sind Vorschl~ige Far einen erh0hten Schallschutz enthalten. Im Februar 2002 wurde Teil 10 der DIN 4109, "Vorschl~ge ~ r einen erhOhten Schallschutz" ver0ffentlicht, 5. Warum kommt der Planung des Schallsehutzes besondere Bedeutung zu?

Der Planung beim Schallschutz kommt eine groBe Bedeutung zu, well sich nachtr~igliche Verbesserungen an bestehenden Konstruktionen nur in begrenztem Urnfang durchfiihren lassen, im Gegensatz zum W~irme- und Feuchteschutz, wo Verbesserungen in der Regel mit erhOhtem Kostenaufwand noch gut durchfahrbar sind. 6. Wie entsteht eine Schallempfindung?

Eine Schallempfindung entsteht durch eine Bewegung des Trommelfells, hervorgerufen durch die Schwingungen angrenzender Luftmolekale. 7. Was sind Schallerzeuger?

Schallerzeuger sind KOrper, die elastisch schwingen aber auch schnell ausstr0mende Gase oder Flassigkeiten. 8. Erliiutern Sie die Begriffe Schall, Ultraschall und Infraschall. Im engeren Sinne versteht man unter Schall mechanische Schwingungen im Frequenzbereich yon 16 Hz bis 20 kHz. Bei h0heren Frequenzen spricht man yon Ultraschall, bei niedrigeren Frequenzen yon Infraschall. Ultraschall und Infraschall sind fi~ den Menschen nicht h0rbar. Die obere Grenze des H6rbereiches verschiebt sich mit zunehmenden Alter nach unten. So liegt die obere Grenze bei einem 35jfihrigen bei etwa 16000 Hz, wfihrend sie bei einem 60-jfihrigen bei 5000 Hz liegt. Manche Tiere k0nnen h6here Frequenzen h6ren als der Mensch. Das wird zum Beispiel bei der Hundepfeife ausgenutzt Infraschall

H6rbereich

Ultraschall

i_ Bauakustik _ i I

10 16

100

1

10003150

I

10000 20000Hz

Bild 3.1 Frequenzbereiche

3.1 Grundlagenund GrOgenzur Beschreibungdes Schalls

159

9. Welcher Schallbereich ist bauphysikalisch interessant? Der bauphysikalisch interessante Bereich liegt zwischen 100 Hz und 3150 Hz. Bei hOheren Frequenzen ist der Anteil der im Hochbau auftretenden Ger~usche gering, bei tieferen ist die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres gering. 10. Erl~iuten Sie die Schailvarianten Ton, Ger~iusch, Klang und Knall. Ein Ton ist eine Schallschwingung mit sinusf6rmigem Verlauf. Klang entsteht bei der Uberlagerung mehrerer TOne. Ein Ger~usch ist eine unregelm~gige Schwingung. Ein Knall ist ein kurzer, starker Schalleindruck. Amplitude

Klang Gergusch Knall Bild 3.2 Ton, Klang, Gerfiusch und Knall Zeit 11. Eri~iutern Sie die Begriffe Frequenz, Wellenl~inge und Amplitude. Unter Frequenz versteht man die Schwingungsanzahl pro Sekunde. Die Frequenz bestimmt die TonhOhe einer Schwingung. der Abstand zwischen zwei gleichartigen Schwingungszust~inden wird als Wellenl~inge bezeichnet. Unter Amplitude versteht man die maximale Auslenkung aus der Ruhelage. f

Frequenz in Hz

)~

Wellenlfinge in m

a

Amplitude, Schalldruck in Pa

Bild 3.3 KenngrOgeneiner Schwingung

160

3.1 Grundlagenund GrOgenzur Beschreibungdes Schalls

12. Was versteht man unter Luftschall? Unter Luftschall versteht man die Schallschwingungen, die sich in Luft ausbreiten. Luftschall kann z. B. dutch Sprechen, Radio- und Fernsehgeriite, Maschinen oder Fahrzeuge hervorgerufen werden. 13. Erl[iutern Sie die Begriffe KOrperschall und Trittschall. Unter K0rperschall versteht man den Schall, der sich in festen Stoffen ausbreitet. In Festk0rpern sind verschiedene Formen yon SchaUwellen m0glich. Man unterscheidet Longitudionalwellen, Transversalwellen, Torsionswellen, Oberfl~ichenwellen und Biegewellen. Die Longitudionalwellen haben die gr0Bte Ausbreitungsgeschwindigkeit. F ~ plattenf'Ormige Bauteile sind die Biegewellen yon groBer Bedeutung. Eine besondere Art von K0rperschall ist Trittschall. Trittschall entsteht durch das Begehen von R~iumen. Der Fugboden, bzw. die Decke des darunter liegenden Raurues wird zu Schwingungen angeregt. Direkt kann der K0rperschall nut als Schwingung oder ErschiRterung eines K0rpers festgestellt werden, indirekt als Luftschall. 14. Erliiutern Sie die Begriffe Klangfarbe, Tonhtihe und Lautst~irke Wtihrend die Begriffe Schwingungsform, Frequenz trod Amplitude die physikalischen Eigenschaften einer Welle beschreiben, dracken die Begriffe Klangfarbe, Tonh0he und Lautst~rke den Schalleindruck aus, der vom Menschen wahrgenommen wird. 15. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Geschwindigkeit, Frequenz und Wellenliinge? c=)~'f c Schallgeschwindigkeit in m/s f Frequenz in 1/s = Hz )~ Wellenlfinge in m Da die Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Stoffen unterschiedlich groB ist, ist auch die Wellenlgnge bei gleicher Frequenz unterschiedlich. Es ist zu beachten, dass die Schallgeschwindigkeit c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle ist; die einzelnen MolekUle bewegen sich mit der Yeilchengeschwindigkeit v, die man auch als Schallschnelle bezeichnet.

3.1 Grundlagen und Grt~Benzur Beschreibung des Schalls

161

16. Wovon ist die Sehallgesehwindigkeit abh~ingig? Die Schallgeschwindigkeit ist v o n d e r Elastizit~it E und der Dichte 9 eines Stoffes abhfingig. Je elastischer der Stoff, umso langsamer breitet sich die Schallwelle aus. Ffir die Schallgeschwindigkeit der Longitudionalwellen in verschiedenen Medien gilt:

Die Schallgeschwindigkeit c in Luft unter Normalbedingungen betrggt: c =340 m/s Nach dem ~Ssterreichischen Physiker E. Mach wird diese Geschwindigkeit als 1 Mach bezeichnet. c =340 m/s = 1 Mach Ngherungsweise kann man die Schallgeschwindigkeit in Luft mittels folgender Beziehung berecl~nen, wobei 0 die Temperatur in ~ ist: c = 330 +0,5-0 (m/s) 17. Ist die Schallgeschwindigkeit in Luft geringer als in Mauerwerk? Die Schallgeschwindigkeit in Luft ist wesentlich geringer als in festen Stoffen. Das war zum Beispiel schon den Indianern bekannt, die ein Ohr auf die Erde legten, um das Nahen des Feindes schneller ermitteln zu kOnnen als fiber den Luftschall. Die folgende Ubersicht enth~ilt die Schallgeschwindigkeit Nr einige Stoffe bei 20 ~ m/s

Glas

5200

Leichtmetall

5100

Mauerwerk

3500

Nadelholz

4100

Wasser

1450

Kork

500

Luft

340

162

3.1 Grundlagenund Gr0gen zur Beschreibungdes Schalls

18. Was versteht man unter dem Schalldruck p? Der Schallchmck p ist ein Maf3 far die Schallenergie, die in einer SchallweUe enthalten ist. Bei einer Luftschallwelle ergeben sich durch die Schwingungen der Molekiile Bereiche mit erh0htem und vermindertem Druck. Diese Druckschwanktmgen sind dem normalen Luftdruck tiberlagert. Gemessen werden diese Druckschwankungen in N/m 2 = Pa. Der kleinste yon Menschen h0rbare Schalldruck, der Schalldruck bei der H6rschwelle, betr~igt: po= 2.10" s N/m2= 0,00002 N/m 2 Schalldracke tiber po= 20 N/m 2 werden vom Menschen als schmerzhaft empfunden. Vergleicht man Schal!dr~cke mit dem normalen Luftdruck von ca. l0 s N/m 2, so sieht man, dass Schalldrticke im Vergleich zum Lufldruck sehr gering sind. 19. Wie ist der Schalldruckpegel L definiert? Man bezieht Schalldrticke aufden kleinsten hOrbaren Schalldruck Po. Der Schalldruckpegel oder einfach Schallpegel ist definiert als: 2

ae%

L = 10. lg-g-7 = 20. lg ~ e Po P0

MaBeinheit dB

Der Logarithmus wird deshalb verwendet, well die vorkommenden Schalldrticke einen Bereich von mehreren Zehnerpotenzen umfassen. Durch die Logarithmusbildung werden Zahlenwerte zwischen 0 und 150 erreicht. Lautst~irkeskala

dB

Atemger~iusch normale Wohngergusche Staubsauger starker StraBenverkehr Explosion

10 40 60 90 150

Der Schallleistungspegel Lp ist definiert als: P Lp = 10. l g - -

Mal3einheit dB

Po Dabei ist P die Schallleismng, gemessen in W. Po =10"12 W

163

3.1 Grundlagen und Gr0gen zur Beschreibung des Schalts

20. Wie werden die Schallpegel verschiedener Schailquellen addiert?

Addition und Subtraktion yon zwei Pegeln kann nicht direkt erfolgen. Die dB-Werte mtissen in ihre ursprtinglichen Schallkenngr0gen umgerechnet werden. Diese werden addiert und anschlieBend wird wieder der Logarithmus gebildet. 2

2

2

Lg~=IO.Ig(Pl+P2+ +P~lbzw. /p2 p2 "'" p2! ',. o

o

o/

=lO.lg/P~ +P2 +...+ Pn)

Lpges

[,,Po

9

Po

Po )

21. Wie wird das Lautst~irkeempfinden des Menschen beschrieben?

Der Mensch empfindet tiefe TOne leiser als hohe. Um das Lautst~rkeempfinden des menschlichen Ohres zu beriJcksichtigen, hat man die Lautst~ke in phon eingefahrt. Der Lautst~kepegel eines Schalles betr~gt N phon, wenn dieser Schall yon normal hOrenden Beobachtern als gleich laut beurteilt wird wie ein reiner Ton der Frequenz 1000 Hz, dessen Schallpegel N dB betriigt. L 130

~

9

,oo

~

170

12 7

-

20 1

20

315

63

125

250

$00 Hz I

Bild 3.4 KurvengleicherLautstfirkepegelnach DIN 45 630

2

4

8 kHz 16

164 3.2 W i r k u n g s w e i s e

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbern yon Sehallabsorbern

1. Was ist der Unterschied zwischen Schallabsorption und Schalldiimmung? Unter Schalld~mung versteht man den Widerstand eines Bauteils gegentiber dem Schalldurchgang in angrenzende Raume. Die Schalldammung hat keinen Einfluss auf den Schall in dem Raum, in dem sich die Schallquelle befindet. Der Begriff Schallabsorption oder Schaltschluckung bezieht sich auf die Luftschalldammung in dem Raum mit tier Schallquelle. Die Schallabsorption eines Bauteils ist urn so besser, je weniger Schall in den Raum zu~ckgeworfen wird. Die Schallabsorption hat groBen Einfluss auf die Sprachverst~ndlichkeit. Im Allgemeinen wird die Sprachverst~ndlichkeit durch schallschluckende MaBnahmen erhOht. 2.

Was ist unter Prim~ir- und Sekund~ir-Maflnahmen beim Schallschutz zu verstehen?

Prim~irmaBnahmen sind Magnahmen gegen die Schallentstehung, w~ihrend Sekund~irmaBnahmen MaBnahmen sind, die Schallt~bertragung zum H6rer zu vermindem. Schalld~immung und Schallabsorption sind Sekund~irmaf3nahmen. Will man den Aufenthalt in einem Raum ertr~iglicher machen, in dem sich z. B. laufen de Maschinen befinden, so kann man einerseits die Maschine selbst mit L~irmschutzausrastung versehen; man kann andererseits die W~inde mit schallabsorbierenden Stoffen verkleiden. Das erste ist eine Prim~irmagnahme, das zweite eine Sekund~ir-MaBnahme. 3. Erliiutern Sie den Begriff diffuses Schallfeld. Eine Schallquelle, z. B. eine Maschine, erzeugt zunlichst Direktschall. Der Direktschall wird dutch ein diffuses Schallfeld tiberlagert, das entsteht, wenn der Direktschall yon W~inden, Decken und FugbSden reflektiert wird. Die Reflexion finder so lange statt, bis die Schallenergie aufgebraucht ist. Das diffuse Schallfeld kann st~irker sein als der Direktschall. Laufen Maschinen im Freien, so ist das diffuse Schallfeld gering, es wirkt vorwiegend der DirektschalL 4. Welche Schallschlucksysteme (Schallabsorber) kennen Sie? Schallabsorber sollen die Reflexion yon Schall an den Bauteilen verringern. Es gibt zwei prinzipiell verschiedene Arten yon Schallabsorbem: 9 Resonanzabsorber 9 PorSse Schallabsorber

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbem

165

Die Resonanzabsorber lassen sich weiter in Plattenschwinger und Volumabsorber unterteilen. Die Volumabsorber bezeichnet man auch als Helmholtzresonatoren. Mit por0sen Absorbern wird eine Absorption im mittleren und hohen Frequenzbereich erreicht, w~hrend Plattenschwinger und Helmholtzresonatoren eine relativ schmalbandige Absorption bei niedrigen Frequenzen aufweisen. Urn eine mOglichst breitbandige Absorption zu erreichen, arbeitet man mit Kombinationen verschiedener Typen. Besonders h~iufig findet man por0se Absorber mit einem Plattenschwinger kombiniert. 5. Erl~iutern Sie die Wirkungsweise eines por0sen Schallabsorbers. Die ankommende Schallwelle dringt in die offenen Poren des Materials ein. Dabei verlieren die mit hoher Frequenz schwingenden Luftmolek~le einen Teil ihrer Energie durch Reibung an den Porenwandungen. Die Schwingungsenergie der Luftmolekale wird dabei in W~irmeenergie umgewandelt. Ein Teil des Schalls wird an der hinter der porOsen Schicht befindlichen Materialschicht reflektiert. Um den reflektierten Anteil mOglichst gering zu halten, muss die por0se Materialschicht dick genug gew~hlt werden. Mit der Schichtdicke des porOsen Materials hat man die MOglichkeit, den absorbierten Frequenzbereich zu beeinflussen. Bei einer Schichtdicke von 10 bis 15 mm werden vorwiegend die hohen TOne absorbiert, bei gr6: Beren Dicken tiefere. Um eine Frequenz von 150 Hz zu absorbieren, mt~sste die Absorberdicke allerdings 55 cm betragen. Das ist der Grund, weshalb der porOse Absorber for den unteren Frequenzbereich unwirtschaftlich ist. Das Material des por0sen Absorbers muss miteinander verbundene Poren aufweisen, damit der Schall in das Material eindringen kalm. Man verwendet z. B. Mineralfaserplatten und porOse Hartfaserplatten. Polystyrolhartschaum ist wegen seiner geschlossenen Zellstruktur nicht geeignet. Wenn die Oberfl~iche der porOsen Schicht nicht den ~sthetischen Ansp~chen genOgt oder empfindlich ist, wie bei Mineralfaserplatten, kann man vor dem Absorber gelochte Platten anbringen. Weiterhin kommen Akustikputze zum Einsatz. Auch Vorh~nge wirken als porOse Schallabsorber. \

Bild 3.5 PorOser Schallabsorber

166

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbem

6. Erliiutern Sie den Aufbau eines Piattenschwingers. Ein Plattenschwinger besteht aus einer dihmen, festen Platte, die vor der Wand montiert ist. Die dtinne Platte besteht meist aus Gipskarton, Sperrholz oder Pressspan. Das Luftpolster zwischen der Platte und der Wand wirkt als Feder. Trifft eine Schallwelle auf die Platte, so wird diese zu Schwingungen angeregt. Ein Teil der Schallenergie wird in Bewegungsenergie der Platte umgesetzt, ein Teil reflektiert. Im Resonanzfall, d.h. wenn die Frequenz des einfallenden Schalls mit der Eigenfrequenz des Schwingungssystems tibereinstimmt, wird etwa die H~ilfte der Schallenergie absorbiert. Durch das Einbringen von por6sen Material in den Zwischenraum zwischen Platte und Wand kann man die D~immwirkung noch erh6hen. Durch einen grogen Abstand zwischen Platte und Wand erzielt man eine breitbandige Schallabsorption. Eine Sonderform des Plattenschwingers ist der Lochplattenschwinger.

>'*gS< N"XY

.

.

N~-

Feder Platte

Bild 3.6 Plattenschwinger

7. Wo wird der Plattenschwinger hiiufig eingesetzt? Hauptanwendungsgebiet des Plattenschwingers sind Vortrags- und Konzertraume. Er wird dort vorwiegend als Tieffonschlucker eingesetzt. 8. Erliiutern Sie den Begriff Helmholtzresonator. Der Helmholtzresonator ist ein akustisches Schwingungssystem, das ein Luftvolumen enthNt, das einem iiugeren Wechseldmck ausgesetzt ist. Ein Hohlraum, in dem die eingeschlossene Luft durch den Schalldruck abwechselnd komprimiert und entspannt wird, wirkt als Feder. Sowohl bei der Lufi- als auch bei der K0rperschallanregung treten Schwingungssysteme auf, die im allgemeinen aus den drei Elementen Masse - Feder - Reibung bestehen. Die schwingf~ihigen Massen sind durch eine fedemde Zwischenschicht miteinander verbunden, es wirkt eine Reibungskraff, die die Schwingung d~impft. Ein Schwingungssystem hat eine Resonanz- oder Eigenffequenz, bei der die Schwingungsamplitude der erzwungenen Schwingung ein Maximum erreicht. Die Schwingungsamplitude ist bei Resonanz grN3er als die Anregungsamplitude. Die Resonanzfrequenz von zwei Massen mt und m2 mit einer fedemden Zwischenschicht l~isst sich nach folgender Gleichung berechnen:

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbem

000 f~

1

167

1)

2re ~ : / m , l + m , 2

f0 s'

Resonanzfrequenz in Hz dynamische Steifigkeit in MN/m 3

ml, m2

fl~ichenbezogene Masse in kg/m2

Unterhalb der Resonanzfrequenz schwingen die beiden Massen, als wenn sie starr gekoppelt w~iren, und oberhalb der Resonanzfrequenz werden die Amplituden kleiner als die Anregung. Im Bau kann z.B. eine Holzverkleidung einen Resonator darstellen. Hohlrfiume oder elastische Zwischenschichten wirken als Feder. Auch Doppelw~inde, Wgrmed~immverkleidungen und schwimmender Estrich k0nnen als Helmholtzresonator betrachtet werden. X

Xa

J

Bild 3.7 Resonanz bei erzwungener Schwingung

x a Anregungsamplitude

fo

9. Welche Absorber werden fiir hohe, welche fiir mittlere und welche werden fiir tiefe TOne verwendet?

Hohe Frequenzen werden vorwiegend von Stoffen mit feingegliederten Oberfl~ichen geschluckt, wie Akustikputzen, porigen Faserstoffen und Vorhangstoffen. Mittlere Frequenzen werden durch mehrschichtige Schallschlucksysteme aus Faserd~immstoffen hinter gelochten dtinnen Abdeckplatten absorbiert. Tiefe Frequenzen werden durch Schwingungssysteme aus biegeweichen Platten mit dazwischenliegendem Luftpolster absorbiert. Far die Absorption eines schmalen Frequenzbereiches verwendet man Hohlraumresonatoren.

168

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbem

10. Wie ist der Schallschluckgrad definiert?

Der Schallschluckgrad o~ gibt das Verhaltnis der nichtreflektierten zur auftreffenden Schallenergie an. Ein ge/3ffnetes Fenster hat einen Schallschluckgrad von 1. Es kann nichts reflektiert werden. Eine vollst~indige Reflexion an einer schallharten Wand ergibt einen Schallschluckgrad von ec = 0. Die Schallabsorptionsgrade werden gemessen und liegen in Tabellen vor. Schallschluckgrade ec einiger Baumaterialien bei Beton unverputzt Glas, einfach Kalkzementputz auf Mauerwerk Holzverschalung Holzfaserd~immplatte 15 mm auf Holzplatte

500 Hz: 0,02 0,03 0,03 0,03 0,31

11. Wie berechnet man die iiquivalente Schallabsorptionsfl~iche eines Raumes?

Die iiquivalente Schallabsorptionsfliiche A eines Raumes ergibt sich aus der Summe der Schallabsorptionen yon Raum- und Objektfliichen sowie der Absorptionsflfiche der Raumluft: n

o

p

A =~a~jSi. , + ~Aobj,j -[- k~=lO~s,k Sk + Aair O.i n

Absorptionsgrad der Oberflfiche i Anzahl der Objektfl~ichen

S~

Fl~icheninhalt der Flfiche Si

Aobj,j aquivalente Absorptionsflache des Objektes j O Anzahl der Objekte C~s,k Absorptionsgrad der Objektanordmmg k p Anzahl der Objektanordnungen Sk vonder Objektanordnung abgedeckte Oberfl~iche Sk A,ir

~iquivalente Absorptionsflfiche der Luft

12. Was versteht man unter Nachhallzeit?

Die Nachhallzeit beschreibt die Echowirkung des von den Wanden reflektierten Schalls. Die Echowirkung daft weder zu lang noch zu kurz sein. Zu lange oder zu kurze Nachhallzeiten ergeben eine schlechte Sprachverst~indlichkeit. Die Nachhallzeit T kann aus der fiquivalenten Schallabsorptionsfliiche A berechnet werden (DIN EN 12354-6 2004-4):

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbern T_

169

55,3.v0-V)=o,16v0-v) c o .A

A

V Volumen des leeren Raumes in m 3 Objektanteil (Summe der Volumen der Objekte und der Objektanordnungen/V) Co Schallgeschwindigkeit in Luft in m/s (345,6 m/s). 13. Erl~iutern Sie den Begriff stehende Welle.

Eine stehende Welle entsteht bei der senkrechten Reflektion einer Welle durch Uberlagerung der ankommenden trod der entgegengesetzt gerichteten reflektierten Welle. Eine stehende Welle besitzt Punkte vollkommener Ruhe (Knoten) und Punkte mit maximaler Auslenkung (B~iuche). Erfolgt die Bildung der stehenden Welle durch Reflexion am festen Ende (schallharte Reflexionsfl~iche), so ist an der Reflexionsstelle ein Maximum (Bauch) des Schalldrucks und ein Minimum (Knoten) der Schallschnelle. 14. In welehem Abstand von der Wand ist ein Absorber am wirkungsvollsten?

Eine besonders groge Absorptionsleistung eines Materials wird erreicht, wenn der Absorber an einer Stelle angeordnet wird, an der die Schallschnelle ein Maximum hat. Eine solche Stelle befindet sich im Abstand von ~/4 vor der schallharten Wand. F ~ die praktische Anwendung ist es meist erforderlich, die Absorption bei tiefen Frequenzen yon 200 bis 500 Hz zu verbessern. Das ergibt Wandabstfinde der Absorber yon 10 bis 45 era. Bei abgehfingten Decken lassen sich diese hohen Abst~inde h~iufig ohne weiteres herstellen. '-

>~---porOser Absorber

Bild 3.8 Absorber im optimalen Abstand zur schallharten Wand

3.3 Luftschallschutz

170 3.3 Luftschallschutz

1. Nennen Sie Quellen fiir Luftschall. Die Schallquelle kann augerhalb des Geb~ludes liegen, wie bei Verkehrs- oder Fabrikl~irm, oder innerhalb. Innerhalb des Geb~iudes sind Sprache, Radios und Installationsger~iusche h~iufige Quellen t~r Luftschall. 2. Welche Schalliibertragungswege von Luftschall im Geb~iude gibt es? Die Schalltibertragungswege in einem Gebfiude sind : 9 direkte (J-bertragung dutch das trennende Bauteil (Trennwand, Decke) 9 Flankentibertragung tiber angrenzende Bauteile 9 von der flankierenden Wand tiber die Trennflfiche 9 vonder Trennflfiche tiber die Lfingswfinde Der Senderaum ist dutch groge Buchstaben gekennzeichnet, der Empfangsraum dutch kleine: Dd direkt

/----'NKFf : Fd >

S~ender

Dd Df

Ff Flankentibertragung Fd vonder flankierenden Wand tiber die Trennflgche Df vonder Trennfl~iche fiber die Langswande Bild 3.9 (KOrper-)Schalltibertragungswege in einem Geb~iude

3. Wie wird das Bau-Schalld~imm-Mafl R' berechnet? Die Gleichung zur Bestimmung der Schalldfimmung zwischen dem Senderaurn 1 und dem Empfangsraum 2 lautet: S R ' = L 1 - L 2 +10.1g~-

L2+101glory/

3.3 Luftschallschutz

171

Dabei sind: L1 Pegel im Senderaum L2 Pegel im Empfangsraum S Fl~ichedes trennenden Bauteils A ~iquivalenteAbsorptionsfl~iche V Volumen des Empfangsraums T Nachhallzeit im Empfangsraum = Zeit in der der Schallpegel nach Abschalten der Schallquelle um 60 dB abffillt Der Index' bedeutet, dass auch die NebenwegsUbertragung beracksichtigt wird. Das Bau-Schalld~imm-Mal3wird ablicherweise aus Messwerten ermittelt. 4. Was beschreibt das bewertete Schalld~imm-MafJ R'w?

Das bewertete Schalld~imm-MaB R'w (Bauschalldamm-MaB) beschreibt die Luftschalld~mmung einschlieBlich Flankentibertragung oder Nebenwegtibertragung, im Gegensatz zum Laborschalld~n~n-MaB Rw, bei dem Schall nt~ durch das zu prafende Bauteil t~bertragen wird. Der Rw - Wert, auch Direktdgmm-MaB oder Durchgangsd~immtmggenannt, stellt somit eine reine Bauteilkenngr6Be dar. Die Bezeichnung w bedeutet, dass die gemessene Kurve eine Bewertung erfahren hat. Die Bewertung geschieht mit einer Bezugskurve nach DIN EN ISO 717-1, welche die st~irkere Empfindlichkeit des menschlichen Ohres Far h6here Frequenzen beracksichtigt. Bei 16 bestimmten Frequenzen wird der Schallpegel des Senders L~ und des Empt'fingers L2 gemessen und die Differenz wird in das Diagramm eingezeichnet. Anschliel3endwird die Bezugskurve auf vorgeschriebene Weise verschoben und m6glichst in l~ereinstimmung mit der Messkurve gebracht. Nun wird die Lage der Bezugskurve bei 500 Hz abgelesen und man erh~ilt R'w.

RW dB

gtinstige Werte

60 50 4O Bild 3.10 Bezugskurvet~r das Schalldfimm-Magnach 30 100 200 DIN EN ISO 717-1

400

800

1600 3200Hz

172

3.3 Luftschallschutz

Eine Wand mit R'w = 50 dB z. B. folgendes LeistungsvermOgen: 50 = 10 lg P1/P2 5 = lg P1/P2 105 = P1/P2 P2 = Pc 10 -5 Das bedeutet, dass nur 1/100 000 der auffallenden Schallenergie in den Nachbarraum durchgelassen wird. Bei einer Wand mit R'w= 60 dB wird nur 1/1000 000 der Schallenergie in den Nachbarraum iabertragen. Gegentiber den aus Beiblatt 1 D1N 4109 gewonnenen Rechenwerten massen im Priifstand ermittelte Bauteil-Schalld~imm-Mai3e immer mit einem Vorhaltemag yon 2 dB vom Messwert zum Rechenwert beaufschlagt werden. Des Weiteren miissen die in Priifstfinden ohne Flankentibertragung ermittelten Werte nach Beiblatt 3 DIN 4109 umgerechnet werden. 5. Um wie viel dB erhSht sich der Gesamtschallpegel, wenn zu einem vorhandenen Sehallpegel ein gleich grofler hinzukommt?

Schallpegel diirfen nicht direkt addiert werden, sondern die AusgangsgrN3en miissen vor der Logarithrnierung zusammengefasst werden. Will man zwei gleiche Schallleistungen zusammenfassen, so ist die Gesamtleistung Pges = 2P 1 und der Gesamtleistungspegel Lges = 10"(lg 2P~ l a B ~, 2P1) Lges = L 1 +10.(lg2)dB = L 1 +3dB.

Die Erh0hung betrfigt 3 dB. 6. Welche Bedeutung hat das schalltechnische Paradoxon 0 dB + 0 dB = 3 dB fiir den Schallschutz?

Ein Schallpegelwert von 0 dB entspricht einem Schalldruck p von 2.10 -5 N/m 2. Stellt man zwei Gerate auf, yon denen jedes dieser Gerate einen Schallpegel von 0 dB erzeugt, so ergibt sich ein Gesamtschallpegel von 3 dB. Durch eine zweite gleich laute Schallquelle ergibt sich immer eine Vergr0Bertmg des Schallpegels gegentiber dem Schallpegel der ersten Schallquelle von 3 dB. Rechnerisch ist das in Frage 5 gezeigt.

3.3 Luftschallschutz

173

Eine Pegelzunahme um 10 dB wird als Verdoppelung des subjektiven Lautst/irkeeindrucks empfunden. Lautes Sprechen mit 70 dB wird z. B. als doppelt so laut wie Swechen mit 60 dB empfunden. 7. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Fl~ichengewicht eines einschaligen Bauteiles und der Luftschalld[immung?

Einschalige Bauteile schwingen als Ganzes. Z. B. bildet eine Ziegelwand zusammen mit ihrem Putz ein einschaliges Bauteil. Die Luftschalld~mmung ist in der Regel um so besser, je gr613er das Fl~chengewicht des Bauteils ist. Grol3e Hohlrfiume innerhalb der Bauteile verringern die Luftschalld~mnung. Kleine dagegen verbessern sie. So hat z. B. Porenbeton ein bessere Luftschalld~mmung als es auf Grund seines FI~chengewichtes zu erwarten w~re.

R~W dB 6040~ Bild 3.11 Luftschalldfimmungin Abh~ngigkeitvom Fl~ichengewicht

e

aus Beton, Mauerwerk, Gips, Glas

200

50

160

2bo

4bo 860 kg/m2

8. Wie verhiilt sich die Luftschalldiimmung im Bereich der Grenzfrequenz? Die Luftschalld~immungnimmt far gew6hnlich mit zunehmender Frequenz zu. Im Bereich der Grenzfrequenz nimmt die D~mmwirkung des Bauteils stark ab.

6o o

fG~--d d

Dicke in m

p

Dichte in kg/m3

Edyn

Edy~ Elastizit~itsmodulin N/ram 2 Es gibt zwei unterschiedliche Bereiche, in denen das Bauteil zu Schwingungen angeregt wird. Im unteren Frequenzbereich gibt es eine Eigenfrequenz, die Reso-

174

3.3 Luflschallschutz

nanzfrequenz fo, bei der das Bauteil als Ganzes schwingt. Es filhrt eine Plattenschwingung aus. Im oberen Frequenzbereich tritt Koinzidenz auf. Unter Koinzidenz versteht man die schwingungsm~igige Anpassung des Bauteils an die vortibereilende Schallwelle. Die bei Koinzidenz auftretenden Schwingungen des Bauteils lassen sich mit den Schwingungen eines Wimpels vergleichen, der wellenf'6rmig den Windst6gen folgt. Man spricht yon Koinzidenz oder yon Spuranpassung. Das Bauteil passt sich der vorbeieilenden Schallwelle an. Als Grenzfrequenz fg bezeichnet man die erste Koinzidenz-Frequenz, bei der es zu wellenfdrmigen Bewegungen angeregt wird. Die praktisch auftretenden Schwingungsamplituden betragen nur einige tausendstel Millimeter, bei sehr dttnnen elastischen Stoffen k6nnen Schwingungsamplimden bis in den Millimeterbereich auftreten. R W

Plattenschwingungsbereich

Massengesetz -

Koinzidenzbereich/

Bild 3.12 Schalldgmm-Magin Abh~ingigkeitvonder Frequenz f

0

fg

Bei senkrechtem Schalleinfall ergeben sich keine Koinzidenzerscheinungen, sondern nur planparallele Schwingungen der Platte. Eine grol3e, frei h~ngende Platte neigt wesentlich st~irker zu Koinzidenzschwingungen als eine kleine, allseitig eingespannte Platte gleicher Dicke und gleichen Materials. Bei grol3en Platten wirken mehrere Schallwellenl~ingen gleichzeitig, so dass sich ein Einschwingvorgang der Platte ergibt. Die Luftschalld~immung von einschaligen Bauteilen ist ungtinstig, wenn die Grenzfrequenz im Bereich yon 200...2000 Hz liegt. Das ist z. B. bei Platten aus Beton, Leichtbeton, Mauerwerk, Gips und Glas mit einer fl~ichenbezogenen Masse zwischen 20 bis 100 kg/m 2 der Fall und bei Platten aus Holz mit fl~ichenbezogenen Massen fiber 15 kg/m 2.

3.3 Luftschallschutz

175

9. Erl[iutern Sie die Begriffe biegesteif und biegeweich. Bauteile, die eine Grenz~equenz tiber 2000 Hz haben, bezeichnet man als biegeweich, die sonstigen als biegesteif. 10. Wie l~isst sich die Luftschalld~immung einschaliger Bauteile nachtr~iglich verbessern?

Die Luftschalld~immung kann durch das Anbringen einer biegeweichen Vorsatzschale verbessert werden. In DIN 4109 sind eine VMzahl yon W~inden mit biegeweichen Vorsatzschalen abgebildet und in bezug auf ihr schalltechnisches Verhalten eingruppiert. Ohne oder mit fedemder Verbindung der Schalen lassen sich Verbessertmgen um 15 dB erzielen, bei Verbindung der Schalen Verbesserungen um 10 dB. Einzelne punktf'6rmige Verbindungen der beiden Schalen sind weniger stOrend als linienf6rmige. Gipskartonplatten werden entweder tiber Mineralfaserplatten an die Wand geklebt oder auf Leisten, die tiber einem weichfedernden D~mmstreifen an der Wand befestigt sind. 11. Was ist bei einer Verkleidung mit steifen Materialien zu beachten? Bei Verwendung yon steifen Materialien wie Holzwolleleichtbauplatten kann die Resonanzfrequenz des entstandenen Schwingungssystems bei 500 bis 800 Hz liegen. Dann tritt durch die Verkleidung keine Verbesserung sondern sogar eine Verschlechterung des Schalld~imm-Mal3es ein. 12. Was versteht man unter einem zweischaligen Bauteil und welche drei Arten von zweischaligen Bauteilen gibt es?

Unter zweischaligen Bauteilen versteht man Bauteile, die aus zwei Schichten bestehen, die nicht starr miteinander verbunden sind, sondem durch Luflschichten oder D~immstoffe voneinander getrennt sind. Mit diesen l~isst sich auch bei weit geringerer Masse als bei einschaligen eine gute Schalld~immtmg erzielen. Die DIN 4109 unterscheidet drei verschiedene Konstruktionsarten yon zweischaligen Bauteilen: 9 zwei biegesteife Schalen 9 biegeweiche Schale vor schwerer, biegesteifer Schale 9 zwei biegeweiche Schalen

176

3.3 Luftschallschutz

13. Wie groB darf die Resonanzfrequenz von zweischaligen Bauteilen hSchstens sein?

Eine zweischalige Konstruktion kann als Schwingungssystem aus zwei Massen, die mit einer Feder verbunden sind, betrachtet werden. Der Feder entspricht eine Kopplung tiber die Luftschicht. Voraussetzung far eine gute Schalld~immung des zweischaligen Bauteils ist, dass die Resonanzfrequenz (Eigenfrequenz) des Systems unter 100 Hz liegt. R,

W

~

zweischalig einschalig

Bild 3.13 D~immwirkungvon einschaligen und zweischaligenBauteilen 14. Wie l~isst sich die Eigenfrequenz fiir zweischalige Bauteile berechnen?

Aus der Allgemeinen Formel far die Resonanzfrequenz zweier schwingungsf~ihiger, miteinander verbundener Massen lassen sich far einige far den Bau wichtige Sonderf~ille folgende Formeln zur Berechnung der Eigenfrequenz ableiten: a)

[s'( 1 + I )

f0 =1000 2z ~J ~m' 1 m 2 85 fo ~m' 9a

far eine Doppelwand aus zwei gleich schweren biegeweichen Schalen mit Luftschicht mit schallschluckender Einlage. b) fo ~ 2251 s~-7,

far eine Doppelwand aus zwei gleich schweren biegeweichen Schalen, wenn die Dfimmschicht mit beiden Schalen vollfl~ichig fest verbunden ist.

3.3 Luftschallschutz

177

c) 60

fo- ~m'.a

far eine biegeweiche Schale vor einem schweren Bauteil mit Luftschicht und schallschluckender Einlage. d)

Is

fo = 160 ~

fl~ eine biegeweiche Vorsatzschale vor einem schweren Bauteil, wenn die Dfimmschicht mit beiden Schalen vollflgchig fest verbunden ist. Dabei bedeuten fo m' a s'

Eigenfrequenz in Hz flfichenbezogene Masse der biegeweichen Schale in in kg/m 2 Schalenabstand in m dynamische Steifigkeit der D~mmschicht in MN/m 3

a) ......,

b) m' I,...

,

m'

a

m'

c)

Bild 3.14 Zweischalige Bauteile

L

d)

.... I. . . . . . . . .

m'

7'

m'

I

178

3.3 Luftschallschutz

15. Berechnen Sie fiir eine Doppelwand aus zwei je 1 cm dicken Holzspanplatten mit m' = 7 kg/m 2, Abstand der Schalen 5 cm, die Resonanzfrequenz. Ftir eine Doppelwand aus zwei gleichschweren biegeweichen Einzelschalen mit Luffschicht gilt: 85 f~ - ~ m , . a m' Masse der biegeweichen Schalen in kg/m 2 a Schalenabstand in m 85 fo ~ 7a/~'0,05 ~145Hz>_ 100Hz Die Resonanzfrequenz betrggt 145 Hz. Der Abstand der Schalen ist etwas zu klein. 16.

Unter einer Massivdecke wird eine porOse Holzfaserplatte mit m ' = 8 kg/m 2 auf einer 65 mm dicken Unterkonstruktion angebracht. Welche Eigenfrequenz ergibt sich? fo

60 ~mm'.a

60 ~

~83Hz

Es ergibt sich eine Resonanzfrequenz von 83 Hz. Das ist eine gtinstige Frequenz, da sie unterhalb von 100 Hz liegt. 17. Eine 18 mm dicke Gipskartonplatte mit einem Fliichengewieht von 16 kg/m 2 soil vor einer Betonwand befestigt werden. Wie grofl muss der Abstand sein, damit die Eigenfrequenz unter 100 Hz liegt? Wir stellen die Formel nach dem Abstand urn und setzten ~ r fo einen Wert etwas unter 100 (90) ein: 6O f~ ~ ~m,.a fo2 ,~. 602, m,a 602 16.902

3.3 Luftschallschutz

a~

179

60 2 16 990 2

a ~ 0,028 m Die Gipskartonplatte muss in ca. 3 cm Abstand befestigt werden. 18.

Eine Massivdecke wurde mit einer Trittschalldiimmplatte mit einer dynamischen Steifigkeit von s'= 28 MN/m a und einem schwimmenden Estrich (m'=74 kg/m 2) versehen. Welche Eigenfrequenz ergibt sich? f0 ~ 160~mS~'.= 160, 2 ~ = 98,4 Hz V74

Die Decke hat eine Eigenfrequenz yon 98 Hz und liegt damit im ganstigen Bereich. 19.

Welche subjektive Wirkung ergibt sich im Empfangsraum, wenn sich zwischen Sende- und Empfangsraum eine Wand mit einer Luftschalldiimmung von Rw = 50 dB befindet und im Senderaum ein Radio mit normaler Lautsfiirke iiiuft?

Bei einer Wand yon 50 dB ist normale Radiolautstfirke noch vernehmbar, aber das Gesprochene kann nicht mehr verstanden werden. Die Luftschalld~mmwerte von Wfinden lassen sich folgendermagen charakterisieren: 20 30 40 45 50

dB dB dB dB dB

55 dB 60 dB 20.

Gesprochenes noch verstgndlich Gesprochenes vernehmbar lautes Sprechen h~Srbar lautes Sprechen vernehmbar, aber nicht verstfindlich normale Radiolautstgrke nur noch leise vernehmbar, Gesprochenes wird nicht geh6rt normale Radiolautst~irke unh6rbar sehr laute Radiomusik nicht vemehmbar

Wie miissen die flankierenden Bauteile bei der Ermittlung des Schalld~imm-Malles R',v beriicksichtigt werden? Die Luftschalld~immtmg von Trennw~inden und Decken h~ingt nicht nur von deren Ausbildung ab, sondem wird von den flankierenden Bauteilen beeinflusst. Damit die

180

3.3 Luftschallschutz

in Tabelle 23 angegebenen Rechenwerte Giiltigkeit haben, miissen die flankierenden Bauteile folgende Bedingungen erfallen: 9 Masse der flankierenden Bauteile ca. 300 kg/m z 9 biegesteife Anbindung an das trennende Bauteil Weicht die mittlere Fl~ichenmasse von 300 kg/m 2 ab, so sind Korrekturwerte far die Schalld~imm-Mage zu ermitteln. Die Berechnungen unterscheiden sich je nachdem, ob das trennende Bauteil biegesteif oder biegeweich ist. Hat man die flachenbezogene Masse der flankierenden Teile ermittelt, so k6nnen die Korrekmrwerte Tabelle 27 entnommen werden. 21.

Wie ermittelt man die mittlere flfichenbezogene Masse, wenn das trennende Bauteil biegesteif ist?

Die mittlere Masse ist das arithmetische Mittel der einzelnen Massen der flankierenden Bauteile.

m 'L,Mmel= 2-2.~m'~,, n

22. Bereehnen Sie die mittlere flfiehenbezogene Masse ffir folgende Situation: Trennwand (275 kg/m ~) mit Vorsatzsehale flankierende Aullenwand: 180 kg/m ~ flankierende Innenwand: 150 kg/m z flankierende Deeke: 280 kg/m 2 flankierende untere Decke: 360 kg/m 2 1 m 'L,Mi.eI --

, m L,Mittel

n

2mLi

1 --(180 + 150 + 280 + 360) 4

kg m L,M~*,o~= 242,5

2

m Die mittlere fl~ichenbezogene Masse der flankierenden Bauteile betr~igt 242,5 kg/m 2. Nun k6nnen wir Tabelle 27 den Korrekturwert -1 entnehmen. Die Wand hat nach Tabelle 26 das bewertete Schalld~imm-Mai3 53 dB. Mit Korrekturwert ergibt sich: 53 dB -1 dB = 52 dB

3.3 Luftschallschutz 23.

181

Wie ermittelt man die mittlere fl~ichenbezogene Masse, wenn das trennende Bauteil biegeweich ist? Bereehnen Sie die mittlere fl~ichenbezogene Masse fiir folgende Situation: Zweischalige Einfachst~inderwand mit R' w,R = 50 dB flankierende Auflenwand: 270 kg/m 2 flankierende Innenwand: 180 kg/m 2 obere Decke: 380 kg/m 2 untere Decke: schwimmender Estrich

Der schwimmende Estrich tr~igt nicht zur Schalltibertragung bei und kann deshalb unberticksichtigt bleiben. Die fl~ichenbezogene Masse wird mit folgender Gleichung berechnet: m L,Mittel =

N'L, i

>-1 '

+,80" +3,0 tl 236,4 kg2 m Es ergibt sich eine fl~ichenbezogene Masse von 236 kg/m 2. mL,Mi~eI =

Damit ergibt sich nach Tabelle 27 ein Korrekturwert yon -3 dB. Die Vorsatzschale von biegeweichen trennenden Bauteilen ergibt nach Tabelle 28 einen weiteren Korrekturwert yon +1 dB. Damit ergibt sich fOx die gesamte Trennwand: R'w,R= 50 dB - 3 dB + 1 dB = 48 dB. 24. Wie ermittelt man das resultierende Schalld~imm-MaB fur trennende Bauteile bei Geb~iuden in Skelett- und Holzbauart?

Im Skelett- und im Holzbau sind die flankierenden Bauteile nicht biegesteif in die Trennwand eingebunden. Deshalb werden far den Nachweis nur das Labor-Schalldfimm-Mai3 Rlw des trennenden Bauteils und die Schall-L~ingsd~imm-Mage R2w, R3w und R4w der flankierenden Bauteile berticksichtigt. Die flankierenden Bauteile zu beiden Seiten des trennenden Bauteils werden als gleich ausgebildet vorausgesetzt. Ftir den Nachweis nach DIN 4109 gibt es zwei MOglichkeiten: 9 vereinfachter Nachweis 9 Berechnung des resultierenden Schalld~rnm-Mal3es R'w,a Die Berechnung erfolgt mit folgender Formel:

3.3 Luftschallschutz

182 R' w,R = - 1 0 1 g ( 1 0 -~

+10 -~

+10 -~

+10 -0'lR'W)

25. Wie wird der vereinfachte Nachweis fiir die Luftschalld/immung von Gebiiuden im Skelettbau durchgefiihrt? Bei dem vereinfachten Nachweis mtissen alle an der Schalltibertragung beteiligten Bauteile bewertete Schalldfimm-Mal3e aufweisen, die um 5 dB tiber der Anforderung liegen. Wenn diese Bedingung erfiillt ist, gilt der Nachweis als erbracht. 26. Ermitteln Sie das erforderliche Schalldiimm-Mafl fiir die Trennwand zwischen zwei Klassenriiumen einer Schule im Skelettbau mit dem vereinfachten Verfahren. Nach Tabelle 21 muss die Trennwand einer Schule einen Wert von R'w= 47 dB haben. Nach dem vereinfachten Verfahren mtissen alle an der Schalltibertragung beteiligten Bauteile Werte aufweisen, die 5 dB tiber der Anforderung liegen. Damit ergibt sich R'w,R = 47+5 = 52 dB. Die Trennwand muss mindestens ein bewertetes Schalld~imm-Mal3 yon 52 dB haben. 27. Welcher Wand wurde das alte Luftschallschutz-Mafl 0 zugeordnet? Seit dem Mittelalter ist die 25 cm dicke Vollziegelwand die Standardwohnungs- und Haustrennwand. Diese Wand wurde der Bezugskurve des Luftschallschutz-MafJes zugrunde gelegt. Zuf~illigerweise konnte der klassischen Holzbalkendecke, ausgestattet mit Lehmeinschlag, Rapitzputz und Dielenbelag, auch das Luftschallschutz-Mal3 LSM = 0 dB zugeordnet werden. Das veraltete Luftschallschutz-Mal3 LSM kann tiber folgende Beziehung in das bewertete Schalld~imm-Maf3 R'w umgerechnet werden: Rw'= LSM + 52 dB 28.

Welche wesentliche Anderung ergibt sich durch den Ersatz der bauakustischen Messnorm DIN 52210 durch die 1998 verSffentlichte europiiische Norm DIN EN ISO 140?

Nach der neuen CEN-Regelung sind Prafungen von Bauteilen nur noch in Prfifst~inden mit unterdrfickter (ohne) Flankentibertragung durchzuft~aren. Damit ist die Eignungsprtifimg nach DIN 4109 in Prtifst~inden mit bau~ihnlichen Schallnebenwegen nicht mehr als Nachweisverfahren mOglich. Das 1996 ver6ffentliche Beiblatt 3

3.3 Luflschallschutz

183

zur DIN 4109 zur Umrechnung von Messwerten Rw aus Prfifst~inden ohne Flankenbertragung in "aRe" Messwerte R'w mit Flankenfibertragung, kann nur eine l]bergangslSsung bis zu einer Oberarbeitung der DIN 4109 sein. 29. Aus welchen Teilen besteht die Norm DIN EN 12354 Bauakustik?

Die Norm enth~ilt folgende Teile: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Luftschalld~immung zwischen R~iumen (2000-12) Trittschalld~immung zwischen R~iumen (2000-9) Lustschalldfimmung gegen Aul3enl~irm (2000-9) Schalltibertragung yon R~iumen ins Freie (2001-4) Gerfiusche yon haustechnischen Anlagen und Gerfiten (in Vorbereitung) Schallabsortion in R~iumen (2004-6)

30.

Welche Vorteile bietet das detaillierte Rechenverfahren zur Bestimmung des Schalldiimm-Mafles nach der DIN EN 12354-1?

9 *

Berechnung kann frequenzabh~ngig durchgefiihrt werden. Vorsatzkonstruktionen k6nnen an jedem beliebigen Bauteil berficksichtigt werden. Die aktuellen situationsbezogenen Einbaubedingungen werden berficksichtigt.

9 31.

Wie l~isst sich das vereinfachte Modell zur Berechnung der Luftschaildiimmung charakterisieren?

* 9 9

Rechnung nicht frequenzabhfingig In Situ-Korrektur wird nur far die Stol3stellend~immung vorgenommen. Es wird nur die K6rperschallfibertragung (direkt und fiber die Flankenwege) nach Bild 3.9 berficksichtigt, nicht dagegen Luftschallfibertragungswege. Modell gilt haupts~ichlich ff~ homogene Bauteile (Massivbau).

9

32. Erliiutern Sie die Berechnung des Schalldiimm-Mafles nach der DIN EN 12354-1 Bauakustik fiir das vereinfachte Verfahren.

Die Schallditmmung kann als eine Kombination ausder Direktd~immung der Flankenbauteile und der StoBstellend~immung beschrieben werden. Der Bauteilanschluss, die Stol~stelle zwischen Trennbauteil und Flanke, beeinflusst das Schalld~wn-MaB: Je h0her im Massivbau die fl~ichenbezogene Masse des Trennbauteils und je steifer dessert Verbindung ist, desto h6her ist die D~immwirkung der Stog-

184

3~3 Luflschallschutz

stelle. Dagegen ftthrt auch eine akustische Trennung der Flankenwege zu einer hohen StofAstellend~immung. Das bewertete Flankend~imm-Mal3 Rij,wberechnet sich nach: Rij w '

' +Kij+101g

2

'

Ri,w Rj,w K~j S

Direktd~imm-Mag Flankenbauteil 1 Direktdfimm-Maf5 Flankenbauteil 2 StofAstellen-D~imm-Mal3des Knotens Fl~ichedes trennenden Bauteils If Verbindungsl~inge der Bauteile in [m] 10 Bezugs-Verbindungsl~inge = l m Ist eine biegeweiche Vorsatzschale vorhanden, muss der Term A R~j,w(VerbesserungsmaB der Vorsatzschale) zu Rij,waddiert werden. Sind die Rij,waller Bauteile bekannt, ergibt sich das resultierende Schalld~imm-Mai3 aus dem Direktd~imm-Mal3 RDd,w des trennenden Bauteils und der Summe der L~ingsdamm-Mage aller flankierenden Bauteile zwischen den betrachteten R~iumen zu:

(

R' w = - 1 0 l g 10 -0'l'RDa'w + ~ 1 0 "0'l'R~j'w ij Neben dem direkten Schallabertragungsweg gibt es im allgemeinen 3.4 =12 Nebeniibertragungswege. Die Bilanzierung dieser Einzeltibertragungswege wird zukiJnftig mit Rechenprogrammen durchgefahrt werden. Als Eingabewerte k0nnen Direktd~imm-Mage und Stof3stellend~imm-Mage vorzugsweise aus Bauteilkatalogen enmommen werden, die sich zur Zeit noch in Bearbeitung befinden. Sie stammen damit aus genormten Prfifstandsmessungen, k0nnen aber auch aus theoretischen Berechnungen, empirischen Absch~itzungen oder Messergebnissen unter Baubedingungen abgeleitet werden. Im zukiinftigen Schallschutznachweis mtissen dann die Raumabmessungen bekannt sein und es werden objektbezogene Schallschutznachweise erstellt. 33. W a s ist u n t e r d e m B e g r i f f S p e k t r u m a n p a s s u n g s w e r t e

zu verstehen?

F~ir Innenbauteile mit [iblichen Wohnger~iusche beschreibt das bewertete Schalld~imm-Maf5 Rw die Schalld~immung gut, dagegen treten bei Augenbauteilen Ger~iusche mit sehr hohen oder sehr niedrigen Frequenzen auf, die durch das bewertete Schalld~imm-Mag Rw nicht ausreichend beschrieben werden. Deshalb werden in DIN EN ISO 717-1 zus~itzlich zum Schalld~imm-Maf3 Rw Spektrumanpassungswerte C far hoch- bis mittelfrequente Gerausche (fiir allgemeinen Wohnlfirm) beziehungsweise C~ Nr mittel- bis tieffrequente (ftir Verkehrslarm) eingefahrt und in

3.3 Luftschallschutz

185

der DIN 4109 beracksichtigt. Bauteile mit besonderen Schw~ichen gegenfiber diesen speziellen Ger~uschen erhalten entsprechend grol3e negative C- bzw. Ct~-Werte als Zuschlag zum bewerteten Schalld~imm-Mag. Die Spektrumanpassungswerte werden in Klammern und durch Semikolon getrennt, hinter dem bewerteten Schalld~immMai3 angegeben, wie z. B: Rw =40 (-2;-4). 34. W i e kann die KSrperschall-Nachhallzeit eines Bauteils berechnet w e r d e n ?

Die Nachhallzeit eines Bauteil Ts kann aus dem Gesamtverlustfaktor rl tot berechnet werden (DIN EN 12354-1). Der Gesamtverlustfaktor setzt sich aus den inneren Verlusten, den Verlusten infolge Abstrahlung und den Verlusten an den R~ndem des Bauteils zusammen. 2,2 T s - - f " q tot Dabei ist f die Bandmittenfrequenz in Hertz. Der Gesamtverlustfaktor unter Laborbedingungen T] tot,l~b fi~r Bauteile mitm' < 800 kg/m 2 kann n~iherungsweise berechnet werden nach: ITtv

1]tot,lab = 0,01 + 465~f-

3.4 TrittschaUschutz

186 3.4 T r i t t s c h a l l s c h u t z 1. Was versteht man unter Trittschalld/immung?

Die Trittschalld~immung charakterisiert das Verhalten von Decken beim Durchgang von Trittschallwellen. Eine Decke, die dem Durchgang von Trittschallwellen einen hohen Widerstand entgegensetzt, besitzt eine gute Trittschalld~immung. 2. Erl/iutern Sie den Begriff Norm-Trittschallpegel L~.

Die Beurteilung der Trittschalld~immung einer Decke geschieht mit einer genormten Bezugskurve far den Bereich 100 Hz bis 3150 Hz. Die Messwerte yon Decken sind g'anstig, wenn sie unterhalb dieser Bezugskurve liegen. Der Norm-Trittschallpegel ist ein MaB f ~ das zu erwartende St6rger~usch, d. h. ein hoher Wert entspricht einer schlechten Trittschallminderung. Es ist zu unterscheiden zwischen Ln,w und L'n,w. Ln,w bezieht sich auf den im Labor ohne Flankentibertragung ermittelten Wert und L'n,wbeinhaltet die Flankent~bertragung. Lni

dBi

giinstige Werte

60 50 40 30 100

200

400

800

1600 3200

Bild 3.15 Bezugskurve far die Trittschalld~nmung f [Hz]

3. Wie misst man den Trittschallschutz einer Decke?

Der Trittschallschutz einer Decke wird mit einem genormten Hammerwerk gemessen. Das Hammerwerk klopft auf die zu prafende Decke und im Empffingerraum wird der Schallpegel in den einzelnen Frequenzbereichen zwischen 100 Hz und 3150 Hz gemessen. Die Messergebnisse werden auf einen Empffingerraum mit einer Absorptionsflgche von 10 m 2 umgerechnet und man erhfilt eine Kurve, die den Norm-Trittschallpegel darstellt.

3.4 Trittschallschutz

187

Es ist dafar zu sorgen, dass der im Senderaum vom Hammerwerk erzeugte LuftschallpegeI nicht fiber Taren oder Treppenh~iuser in den darunter liegenden Empfangsraum gelangt und auf diese Weise das Messergebnis verfNscht. 4. Was versteht man unter dem bewerteten Norm-Trittschallpegel L~,w? Um die Trittschalld~mmung als Einzelzahlangabe durchfalu-en zu kSnnen, wurde der bewertete Norm-Trittschallpegel eingefahrt. Man verschiebt die Bezugskurve so fiber die Messkurve, dass sie im Mittel maximal 2 dB vonder Messkurve abweicht und liest den Pegel an der verschobenen Bezugskurve bei 500 Hz ab. 5. Wozu dient der ~iquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq 9 Der ~quivalente bewertete Norm -Trittschallpegel L ..... q wurde zur praxisgerechten Beurteilung von Masssivdecken mit Deckenauflagen eingefahrt. Nach einem in der DIN 52210 beschriebenen Verfahren wird dieser Pegel bestimmt. Er beracksichtigt das Verhalten der Decke zusammen mit einer trittschalldfimmenden Deckenauflage. 6. Wie ist das Trittschallverbesserungsmal~ ALw definiert? Das Trittschallverbessenmgsmal3 ALw gibt den Betrag an, um den der Ln,w,eq einer Massivdecke durch das Autbringen einer Deckenauflage verbessert wird. L'n,w =Ln,w>eq - ALw Das Trittschallverbesserungsmal3 ALw entspricht dem alten Verbesserungsmal3 VM, d. h. alte Messwerte von Fugb6den kOnnen weiterhin verwendet werden. 7. Was ist bei der Berechnung des Trittschallverbesserungsmafles ALw zu beachten? Um die Ungenauigkeit der Rechnung zu beracksichtigen, wird ein Sicherheitsbetrag von 2 dB gefordert. Wenn z. B. 12 dB vorgeschrieben sind, so muss 12 dB +2 d B = 14 dB verwendet werden. Das Trittschallverbesserungsmal3 yon schwimmenden Estrich ist auf zweischaligen Massivdecken etwa 2 dB geringer als auf einschaligen. Deshalb mfissen bei der Berechnung des Trittschallmages yon zweischaligen Decken 2 dB abgezogen werden. Far hfiufig vorkommende Deckenkonstruktionen sind die Werte far den NormTrittschallpegel aus Tabellen zu entnehmen. Mit Hilfe dieser Werte wird dann die Auflage bereclmet, die die j eweiligen Forderungen erfallt.

188

3.4 Trittschallschutz

8. Erl~iutern Sie den Begriffschwimmender Estrich. Unter einem schwimmenden Estrich versteht man einen Estrich, der auf einer weichfedernden Dgmmschicht aufgebracht ist. Der schwimmende Estrich ist eine der wesentlichsten Mal3nahmen zur Trittschalldfimmung. Der Estrich ist yon den umgebenden W~nden elastisch getrennt. Falls sich die Fugendichtungsmasse nach einiger Zeit verh~irtet, geht ein Teil der Wirkung des schwimmenden Estrichs verloren. Das System Estrich-Rohdecke sollte eine Resonanzfrequenz unter 100 Hz haben. Far die Resonanzfrequenz spielt nur das Fl~ichengewicht m' des Estrichs und die dynamische Steifigkeit s' der Dgmmschicht eine Rolle. Die Rohdecke schwingt praktisch nicht mit. f0 = 500. SlmS~,' ' Mit kleiner werdender Steifigkeit der Dfimmschicht w~chst die Trit~schalld~mmung. Durch schwimmende Estriche sind Verbesserungsmage zwischen 15 und 40 dB erreichbar. 9. Wie ist das Trittschallverbesserungsmafl ALw zu berechnen, wenn die Deckenauflage aus zwei Bel~igen besteht? Besteht die Deckenauflage aus zwei Bel~gen, z. B. einem schwimmenden Estrich und einem Gehbelag, so ist das grN3ere der beiden Verbesserungsmai3e ~ r die Rechnung zu verwenden. 10.

Welche Trittschallverbesserungsmafle lassen sich mit verschiedenen Fuflbodenbel,~igen erzielen?

Man kann die verschiedenen Fugbodenbel~ge in drei Klassen einteilen: 9 unterste Gt~teklasse: Verbesserung um 5 ...12 dB (Linoleum, PVC- und Gummibelfige yon 1,5 bis 2ram Dicke) 9 mittlere Gt~teklasse: Verbesserung um 12 bis 20 dB (weichfedernde Unterschichten aus Textilfilz oder Gummi) 9 oberste Gt~teklasse: Verbesserung t~ber 20 dB (gute Teppich- und Gummibelgge mit Porengummi als Unterschicht) Da die weichfedernden Ful3bodenbelfige dem Verschleil3 und den Wt~nschen der Bewohner unterliegen, werden sie beim Nachweis des Mindestschallschutzes nicht beracksichtigt. Der Mindestschallschutz ist schon ohne diese Belgge zu erreichen.

3.4 Trittschallschutz

189

11. Wie kann die Trittschalld/immung von alten Holzbalkendecken verbessert werden?

Damit die Schallschutzanfordertmgen erfallt werden, ist eine Verbesserung des Trittschallschutzes von alten Holzbalkendecken urn etwa 15 dB erforderlich. Holzbalkendecken sind ein System aus zwei leichten Schalen, die durch die Balken an vielen Stellen gekoppelt sind. Die Schalld~immung yon Holzbalkendecken kann wesentlich verbessert werden, weIm die Schallleitung fiber die Balken verringert wird. Eine federnde Trennung einer der Schalen vom Balken ist erforderlich. Dazu kann zwischen Lagerholz und Rohdecke ein D~immstreifen eingebracht werden. Der Hohlraum kann mit Schallschluckstoffen, Kies oder Sand gefallt werden. Weitere M~Sglichkeiten, die Trittschalld~immung zu verbessern, sind: 9 schwimmender Estrich 9 Aufdoppelung des Fugbodens plus Teppichbelag 9 schwimmend verlegte Holzspanplatten mit untergelegten biegeweichen Beschwerungsmatten 9 federnd abgeh~ingte Verkleidung an der Unterseite 12. Erl/iutern Sie das Trittschallverhalten von den iiblichen Massivdecken.

Hinsichtlich des Trittschallschutzes lassen sich drei Arten yon Massivdecken unterscheiden: 9 homogen ausgebildete einschalige Decken 9 inhomogen ausgebildete einschalige Massivdecken 9 zweischalige Massivdecken Homogen ausgebildete Platten sind gfinstig, falls sie genfigend schwer sind. Sie sind im Allgemeinen g'thastiger als gleich schwere inhomogene Decken. 13. Welche Unterschiede bestehen zwischen dem Trittschallschutz von Treppen und dem Trittschallschutz von Geschossdecken?

Es bestehen folgende Unterschiede: 9 konstruktive Gestalmng der Treppen anders als bei Geschossdecken 9 Anforderungen an den Trittschallschutz yon Treppen erst seit kurzem zahlenm~fAig defmiert 9 Gehvorgang des Menschen auf der Treppe anders als auf einer horizontalen Decke Aufgrtmd des unterschiedlichen Gehverhaltens wirken bei gleichem Trittschallschutz die L~iufe lauter als die Decke.

3.4 Trittschallschutz

190 14.

Ein 14 cm dicke Decke aus Normalbeton ( Dichte 2300 kg/m a) soil mit Hilfe eines schwimmenden Estrichs die Schallschutzanforderung an eine Wohnungstrenndecke erfiillen. Welcher schwimmende Estrich erfiillt die Anforderung?

Die Decke hat eine fl~ichenbezogene Masse von 0,14m .2300kg/m3 =322 g/m 2 trod damit einen ~iquivalenten bewerteten Norm-Trittschallpegel L ...... q = 77 dB. (Tabelle 29). Zur Erflillung der Mindestforderung einer Wolmungstrenndecke von 53 dB (Tabelle 21) ist ein TrittschallverbesserungsmaB von A Lw = 77 dB - 53dB +2 dB = 26 dB erforderlich. Ein Estrich mit einer dynamischen Steifigkeit der Dfimmschicht yon h6chstens 30 MN/m 3 erftillt diese Forderungen (Tabelle 30). 15.

Zeigen Sie, dass der Norm-Trittschallpegel einer Deckenplatte bei Verdoppelung der Deckendicke um rund 10 dB abnimmt.

Bei homogenen Deckenplatten nimmt der Norm-Trittschallpegel um rund 10 dB bei Verdoppelung der Deckendicke ab. Far den gquivalenten Norm-Trittschallpegel gilt der folgende Zusammenhang, wobei m' flgchenbezogene Masse der einschaligen Rohdecke m' Lnweq = 164 - 35 l g - - r m0 Lnweq = 164 - 35 lg 2 Lnweq = 164 - 10,5 Lnweq = 153,5 dB m'o Bezugsmasse 1 kg/m 2 ist: Der ~iquivaleme Norm-Trittschallpegel hat um 10,5 dB abgenommen. 16. Wie berechnet man die Trittschalldiimmung nach der DIN EN 12354-2 nach dem vereinfachten Modell? Die DIN EN 12354 enth~ilt analog zur Berechnung der Luftschalldfimmtmg ein Konzept flir den Trittschallschutz. Es wird wieder zwischen einem detaillierten und einem vereinfachten Modell unterschieden. Nach dem vereinfachten Modell berechnet sich der bewertete Norm-Trittschallpegel fox abereinanderliegende R~iume und eine homogene Grundkonstruktionen der Decke nach:

191

3.4 Trittschallschutz

L'n,w = Ln,w,eq - ALw + K Ltn, W Ln,w,eq

ALw K

[dB]

bewerteter Norm-Trittschallpegel im Empfangsraum fiquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel in dB bewertete Trittschallminderung durch eine Deckenauflage in dB Korrekturfaktor nach Tabelle 33

17. Berechnen Sie den Norm-Trittschallpegel fur zwei iibereinanderliegende R/iume, die durch folgende Betondecke mit schwimmendem Estrich getrennt sind: 140 mm Betondecke, 35 mm Zementestrich auf einer 20 mm dicken Mineralwolleplatte mit einer dynamischen Steifigkeit s'= 8 MN/m 3, flankierende Bauteile: Innenw~inde: 120 mm Porenbeton 9 = 800kg/m3, Auflenw/inde: 100 mm Ziegelmauerwerk t,5

ALw [dB] 40

N x>.". 35

N

X ",. NNN N

30 84

\

Bild 3.16 Bewerte Trittschallminderung yon schwimmenden Estrichen aus Zement oder Calciumsulfat

"x \ \ \

\\ 160 P,O 120

,,.\

loo m'[kg/m 2]

\_ I

80

i

lb

6

G

8

10

15

20

~o ~o so s'[NM/m 3]

3.4 Trittschallschutz

192 Fl~chenbezogene Masse der Betondecke: m'=0,14m .2300 kg/m3=322kg/m 2 Flfichenbezogene Masse der Estrichplatte 0,035 m.2300 kg/m 3= 80,5 kg/m 3

FUr den bewerteten ~quivalenten Norm-Trittschallpegel gilt (Vgl. Frage 15): Lnweq = 1 6 4 - 3 5 lg m'0

L nweq =

322 164 - 35 lg --i-- = 76,2 dB ~ 76 dB

Aus Bild 3.16 kOnnen wir far die dynamische Steifigkeit s' = 8 MN/m 2 der Mineralwolleplatte und far die flgchenbezogene Masse des Estrichs von m' = 80,5 kg/m 2 die bewertete Trittschallminderung des schwimmenden Estrichs ablesen: ALw= 33 dB Nun berechnen wir unter Verwendung yon Tabelle 33 die Korrektur Far die Flankent~bertragung: mittlere flgchenbezogene Masse der Innenw~nde: m'=0,12m.800 kg/m3--96kg/m 2 mittlere fl~chenbezogene Masse der Augenwfinde: m'--0, I m . 1800 kg/m 3= 180kg/m z mittlere flgchenbezogene Masse der homogenen flankierenden Bauteile ohne Vorsatzschalen: m ' = 4 ( 2 . 1 8 0 + 2 . 9 6 ) k g = 138 kg Wir entnehmen Tabelle 33 die Korrektur K far die Flankent~bertragung: K=2dB !

Ln, w = Ln,w,eq - AL w + K = 76 dB - 33 dB + 2 dB = 45dB Die Decke hat einen bewerteten Norm-Trittschallpegel von 45 dB.

3.5 Anforderungenan den Schallschutz 3.5 A n f o r d e r u n g e n

193

an den Schallschutz

1. In welchen Gesetzen und Verordnungen wird der Schallschutz geregelt? 9 9 9 9 9 9 9

Bundesimmissionsschutzgesetz Baunutzungsverordnung Baulfirmschutzgesetz Gewerbeordnung DIN 18005 Schallschutz im St~dtebau und DIN 4109 Schallschutz im Hochbau Landesbauordnung VDI-Richtlinien

2. Vor welchen Immissionen soil das Bundesimmissionsschutzgesetz schiitzen? Das Gesetz soll vor folgenden Immissionen (Einwirkungen) schiitzen: 9 Luftverunreinigungen, z. B. dutch Staub, Sp~ine, Rauch, Rugablagerungen und Geriiche 9 Ger~usche 9 Erschtitterungen 9 Licht, Wgrme, Strahlungen Die Errichtung und der Betrieb yon Anlagen, welche die Nachbarschaft gefghrden, benachteiligen oder bel~stigen, bedt~rfen einer Genehmigung. Unter Anlagen im Sinne diese Gesetzes fallen Betriebsst~tten und Einrichtungen wie Maschinen, Ger~te und Fahrzeuge. 3. In welcher Verordnung wird die Ansiedlung von Betrieben in Gewerbegebieten geregelt? Die Baunutzungsverordnung regelt die Bebauung von Grundstticken und die Art der Fllichennutzung. Die GemeindebehOrden k0nnen mit Hilfe dieses Gesetzes Gewerbegebiete in Gebiete verweisen, wo sie wenig st0ren. Es erfolgt eine Einteilung der Baufl~ichen in: 1. Wohnbaufl~ichen 2. Gemischte Baufllichen 3. Gewerbliche Baufliichen 4, Sonderbaufliichen 4. Welche wichtigen Aussagen enthiilt das Bauliirmschutzgesetz? Unvermeidbare Ger~usche sollen auf den Stand der Technik eingeschr~inkt werden.

194

3.5 Anforderungenan den Schallschutz

Maschinenger~iusche dtirfen bestimmte Grenzwerte nicht tiberschreiten. 5. Was beinhaltet die Gewerbeordnung in bezug auf den Schallschutz? Die Gewerbeordntmg enth~ilt Verwalttmgsvorschriften tiber genehmigungspflichtige Anlagen. Dazu geh6rt die ,,Technische Anleimng zum Schutz gegen L~irm". Es werden Immissionsschutzrichtwerte genannt, die bei der Einweisung von Betrieben in bestimmte Gebiete zugrunde gelegt werden. 6. In welcher DIN sind die Beurteilungspegel fiir die verschiedenen Nutzgebiete angegeben? Die Beurteiltmgspegel far die verschiedenen Nutzgebiete sind in der DIN 18005 Schallschutz im St~idtebau enthalten. Zum Beispiel wird far ein reines Wohngebiet tags ein Schallpegel yon 50 dB angegeben. 7. Was beinhaltet die DIN 4109 Schallschutz im Hochbau?

Die DIN 4109 enth~ilt Schallpegelwerte fttr bestimmte Geb~iude, wie Wohnh~user, Schulen, Krankenh~iuser. Die darin enthaltenen Schallpegelwerte besitzen quasi Gesetzeskraft. Sie stellen die anerkannten Regeln der Technik dar und damit das Mindestmal3 der an ein Bauwerk zu stellenden Anforderungen in bezug auf den Schallschutz. Es werden Forderungen erhoben an 9 Aul3enbauteile(Schutz gegen Auf3enl~irm) 9 Bauteile, die fremde Wohn- oder Arbeitsbereiche voneinander trennen (Schutz gegen Schalltibertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich) 8. Was sagt die Landesbauordnung in bezug auf den Schallschutz aus? Die Landesbauordnungen der Bundesl~inder enthalten Vorschriften tiber den Schallschutz, den Erschtitterungsschutz und den W~irmeschutz. Diese Vorschriften betreffen Errichtung, Anderung und Nutzung von baulichen Anlagen. 9. Was ist die gesetzliche Grundlage fiir Mietminderungsrecht, falls die DIN 4109 nicht eingehalten wurde?

Gesetzliche Grundlage far Mietminderungsrecht ist das btirgerliche Gesetzbuch. Es besteht Hafttmg des Architekten gegentiber dem Bauherrn, wenn DIN 4109 nicht eingehalten wurde.

3.5 Anforderungenan den Schallschutz 10.

195

Was fiir eine AuBenwand erfiillt die Anforderungen, die an ein Krankenhaus im L/irmpegelbereich V gestelit werden?

Es wird ein Schallpegelmal3 von 50 dB gefordert. Dazu muss die Augenwand ein Fl~ichengewicht yon 320 kg/m 2 haben. 11.

Welche Diehte muss eine 30 cm dicke Auflenwand eines Wohngebiiudes im L~irmpegelbereich III haben?

Eine AufJenwand muss im L~irmpegelbereich III ein bewertetes SchallpegelmaB yon Rw '= 40 dB haben. Bei einer massiven Wand ist hierzu eine fliichenbezogene Masse yon 135 kg/m 2 erforderlich. m/d =(135 kg/m2)/0,30 m = 450 kg/m 3. Die Wand muss mindestens eine Dichte yon 450 kg/m 3 haben. 12. In welehen L~irmpegelbereichen darf ein Stahlbeton-Flachdach, 18 cm dick eingesetzt werden? Dichte Stahlbeton 2500 kg/m 3. Wie berechnen zun~ichst das Fl~ichengewicht des Daches: m '= 2500 kg/m3.0,18m = 450kg/m 2 Damit ergibt sich nach Tabelle 23 ein Schalld~imm-Mal3 von 54 dB. Vergleicht man diesen Weft mit den Anforderungen in verschiedenen L~irmbereichen (Tabelle 22), so sieht man, dass dieses Dach h6chsten Ansprtlchen gerecht wird und ft~ alle L~irmpegelbereiche eingesetzt werden kann. 13.

Eine Wand hat eine Fl~iche von 8 m 2 und ein bewertetes Schalldlimm-Mafl von 57 dB. Die Wand entMilt eine Tiir mit einer lichten Durchgangs6ffnung von 1,6 m s und hat ein Schalld~imm-Mafl von 35 dB. Wie grofl ist das Gesamtschalldiimm-MaB der Wand einschliefllich Tiir?

Das Schalldtimm-Mal3 von Bauteilen unterschiedlicher Dfimmung kann nach der folgenden Gleichung berechnet werden:

1 R'w~~=-101g"

-Rw1 . $1.10 ~o +$2.10

RIW2

196

ages

3.5 Anforderungenan den Schallschutz Flfche des gesamten Bauteils

$1

Flfche der Wand

$2

Tart]fiche (lichte Durchgangs6ffnung) oder Fensterflfche (einschlieglich Rahmen)

R'wl

Schalldfmm-MaB der Wand allein

R'w2

Schalldfmm-Mal3 yon Tar oder Fenster R'w..... = -10.1g

6,4.1053- - 1,6.10 5~-

R'w.i~,res = 41,9 dB ~ 42 dB Das Gesamtschalldfmm-Mag der Wand betrfgt 42 dB. 14.

Eine 36 er Ziegelwand habe eine Fliiche von 15 m 2 und ein bewertetes Schalldiimm-Mafl von 55 dB. Die Wand enthflt zwei Fenster von je 1,5 m 2. Vor der Sanierung waren die Fenster Kastenfenster mit einem Schalldiimm-Ma6 von 37 dB. Nun wurden Einfachfenster mit Iso|ierverglasung mit einem Schalldiimm-Ma6 von 32 dB eingesetzt. Wie grol~ ist das Gesamtschalld~imm-Mal~ der Wand vor und nach der Sanierung? ,o

Sges

Flgche des gesamten Bauteils

$1

Flfche der Wand

$2

Tt~rflfche (lichte Durchgangs6ffnung) oder Fensterflgche (einschliel31ich Rahmen)

R'wl

Schalldfmm-Mal3 der Wand allein

R'w2 Schalldfmm-MaB von Tar oder Fenster R~,,,re s = - 1 0 . 1 g

12.10 i0 +3.10 10

Rw,re s = 43,7 dB ~ 44 dB Vor der Sanierung betrug das Gesamtschalldfmm-Mag 44 dB.

3.5 Anforderungenan den Schallschutz

197 55

Rw,,res =-10.1g

1 12.10 10 +3.10

32 10

t

Rw,,res = 38,9 dB= 39 dB Nach der Sanierung ergibt sich ein Gesamtschalld~imm-Mal3 von 39 dB. 15.

Gibt es unterschiedliche Anforderungen fiir den Trittschallschutz von Decken unter nicht ausgebautem Dachraum bei Ein- und Mehrfamilienhiiusern?

F ~ Einfamilienh~user sind die Anforderungen an den Trittschallschutz geringer (48dB). Bei Mehrfamilienhfiusem muss bei Nutzung des Dachraumes, zum Beispiel, zum W~schetrocknen, ein ausreichende Trittschalld~mmung vorhanden sein (53 dB). 16. Welchen Einfluss hat die Rohdichte einer einschaligen Aul~enwand auf den Schalischutz und welchen auf den W~irmeschutz?

W~ihrend die Luftschalld~immung mit zunehmender Rohdichte eines Bauteils w~ichst, nimmt die Wfirmed~immung mit zunehmender Dichte ab. Im mittleren Dichtebereich kOnnen die Anforderung des Schallschutzes und des W~irmeschutzes befriedigend erfallt werden. 17.

Welche drei prinzipiellen Wege gibt es zum Nachweis des geforderten Schallschutzes?

Folgende MOglichkeiten gibes, den Schallschutz nachzuweisen: 9 Verwendung yon W~nden und Decken, die in der DIN 4109 enthalten sind 9 Eignungspriifung der W~inde und Decken durch ein Prafinstitut 9 l)berprfifung des Schallschutzes am fertigen Bauwerk durch Messung 18. Was hat sich bei den Anforderungen an einen erhOhten Schallschutz geiindert?

Bisher gab es nur Vorschl~ige far einen t~ber der Mindestschallschutz hinausgehenden erh0hten Schallschutz. In der neuen Fassung (E DIN 4109-10 2000-06) gibt es zwei Schallschutzstufen far den erh0hten Schallschutz, die Schallschutzstufe II und die Schallschutzstufe III (Tabelle 32).

198

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes 1. Durch welche Deckenauflagen kann eine Trittschallminderung erreicht werden? Eine Trittschallminderung kann erreicht werden durch: 9 schwimmenden Estrich 9 schwimmenden Holzful3boden 9 weichfedernden Bodenbelag

2. Wie kann eine Trittschalld~immung bei Holzbalkendecken ausgefiihrt werden? Mal3nahmen t~ber der Balkenlage: 9 schwimmender Boden aufder oberen Balkenabdeckung 9 Fugbodenbelag mit gutem Trittschallmal3 Magnahmen zwischen der Balkenlage: 9 Mineralwollematten 9 Schlacke oder Sand in einen schon vorhandenen Einschub einbringen Mal3nm'maen unterhalb der Balkenlage: 9 Unterdecke aus Gipskartonplatten 9 Spanplatten oder Holzwolleleichtbauplatten Diese Platten werden auf einer La~_ng schwingungsffihig befestigt, z. B. mit Federbt~geln. Damit die Unterdecke biegeweich aber schWer ist, kann sie von unten aufgedoppelt werden, oder es kSnnen eine Sandschicht oder Gipskartonstreifen eingebracht werden.

////////////////~

elastische Lagerung

Bild 3.17 Elastisch gelagerte Holzbalkendecke

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

199

Eine noch bessere Dammung ergibt sich, wenn die Unterdecke v6llig von den Deckenbalken getrennt ist. Die Verkleidung der Unterdecke wird dazu an getrennten TraghSlzem befestigt. 3. Unter welchen Bedingungen verschlechtern Wandverkleidungen mit Gipskartonplatten die Schalldiimmung? Wird auf eine undichte Rohbauwand anstelle eines Nassputzes ein Trockenputz in Form von Gipskartonplatten aufgebracht und werden diese nur mit einigen Gipsstreifen befestigt, so verschlechtert sich die Schalld~immung. Wenn der Abstand der Gipskartonplatte von der Wand so klein ist, dass die Resonanzfrequenz des Gesamtsystems unter 100 Hz liegt, so verschlechtert sich die Schalld~immung. 4. Was versteht man unter Schallbriicken? Schallbrticken sind Schwachpunkte der Schalld~amung. Feste Verbindungen zwischen den Schalen eines Wandsystems k0nnen den KOrperschall unmittelbar tibertragen und damit die Schalld~immung wesentlich verschlechtern. Schallbrticken an schwimmenden Estrichen k0nnen den Trittschallschutz um 10 bis 20 dB verschlechtern. 5. Welche Verbindungen kOnnen bei einer zweischaligen Wand als Schallbriicken wirken? Schallb~cken sind starre Verbindungen zwischen den zwei Schalen eines Wandsystems, wie z. B. Mtirtelbrt~cken, Fugenmassen, RohrdurchfiJhrungen, Kanth01zer, Holzleisten, N~igel und Ttirrahmen. Die St~inder zur Befestigung der Schaien sollten m0glichst schwingtmgsF~ihig sein, z. B. U-Stahlblechprofile. Die Befestigung an der Unterkonstruktion sollte nicht zu starr erfolgen, damit die Schalen biegeweich und damit auch schwingungsF~ihig bleiben. Die beste Luftschalld~immung ergibt sich bei zwei v011ig getrennten St~inderreihen. 6. Nennen Sie Schallbriicken im Treppenhaus. 9 Treppenhaus mit Geb~iude verbunden 9 Treppenlauf starr mit der Treppenhauswand verbunden 9 Treppenlauf starr mit den Podesten verbunden

200

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

7. Wie l/isst sich eine Haustrennwand realisieren, die den Forderungen des erhOhten Schallschutzes genfigen soil? DIN 4109 fordert einen Mindestwert yon Rw' = 57 dB, far einen erhOhten Schallschutz in SST II betr/igt der Wert 63 dB und in SST III 68 dB. FiJr den erhOhten Schallschutz ist eine zweischalige Wand aus biegesteifen Schalen erforderlich. 8. Welchen Einfluss haben die Hohlr/iume in Porenbeton auf die Schalld/immung ? Porenbeton besitzt eine bessere Schalld~immung als aufgrund seines Flgchengewichtes zu erwarten w~re. 9. Was versteht man unter Randeinspannung und wie sollte sie ausgeffihrt werden? Unter Randeinspannung versteht man das Befestigen von leichten Wandschalen an BOden, W~inden und Decken. Man sollte an der Einspannstelle eine D~mmung mit zwischengelegten Mineralwolle- oder Bitumenfilzstreifen vornehmen, urn die direkte Obertragung des KOrperschalls fiber diese Einspannstelle zu verringern. Das Einspannen yon Schalen hat zur Folge, dass biegeweiche Schalen biegesteifer werden. Bei Fenstern versteht man unter Randeinspanntmg die Befestigung der Glasscheiben im Falz des Flt~gels. Die Scheiben mt~ssen gegen das Rahrnenmaterial so ged/immt sein, dass sie keinen KOperschall aufnehmen und als Luftschall wieder abgeben kOnnen. 10. Wie kann die Hohlraumd/impfung einer zweischaligen Wand ausgeffihrt werden ? Die Schwingungen der Luft im Hohlraum kOnnen sich zu stehenden Wellen t~berlagern, die die Schalld~mmung verschlechtern. Man sollte den Hohlraum mit schallschluckendem Material auskleiden (Mineralwollefilze). Eine Verbesserung ergibt sich auch, wenn eine der Innenfl/ichen offenporig ist und damit als Schallabsorber wirkt. 11. Wodurch kann die Flankenfibertragung fiber leichte doppelschalige W/inde vermindert werden? Die folgenden MaBnahmen verringern die Flankent~bertragung: 9

innere Schale mit gent~gend tiefer Eigenfrequenz,

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

201

9

Stol3 der Wand sollte beim Anschluss der Trennwand liegen (elastisch ausgebildet), 9 zweilagige Beplankung auf der Raumseite, 9 Hohlraum mit D~mmstoffen auskleiden und mOglichst abschotten. 12.

Was ist bei Wandkonstruktion mit zwei schweren biegesteifen Schalen zu beachten? Um die Resonanzfrequenz unter 100 Hz zu halten, sollte die fliichenbezogene Masse der Einzelschale mindestens 150 kg/m 2 und der Abstand der Schalen mindestens 2 cm sein. 13.

Wie darf eine Wandkonstruktion mit biegeweicher Vorsatzschale nicht ausgefiihrt werden?

Die Vorsatzschale darf nicht vollfl~ichig auf die Wand geklebt oder anbetoniert werden. Das warde zu einer Verschlechterung der Schalldtilmnung der gesamten Wand ftthren. 14.

Wie l~isst sich durch die Glasdicke die Schalldiimmung eines Doppelfensters giinstig beeinflussen?

Eine Verbesserung des Schallschutzes erreicht man durch einen asymmetrischen Aufbau der Verglasung, wobei wegen der st~irkeren mechanischen Belastung im Allgemeinen die Auf3enscheibe dicker als die Innenscheibe gew~ihlt wird. 15. Welchen Einfluss hat der Scheibenabstand des Fensters auf das Schalld~imm-Mal~? Ein groger Scheibenabstand verbessert die Schalld~immung. Scheibenabstand

Schalld~immmaB

(mm)

(dB)

8...20

20...25

20...40

20...30

40

25...30

Damit hat ein Kastenfenster eine bessere Schalldfimmung als ein vergleichbar abgedichtetes Einfachfenster mit Isolierverglasung.

202

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

16. Nennen Sie Merkmale eines schallged~immten Fensters.

Die Merkmale eines schallged~mmten Fensters sind: 9 grol3er Scheibenabstand 9 unterschiedlich dicke Scheiben 9 Rahmendichtung ,, Fltigeldichtung 9 Schallabsorptionsbekleidung 9 Anschl~ige der Flt~gel mehrfach gefalzt 17. Welches Schalldiimm-Mal~ haben Tiiren?

Eine Einfachtttr hat ein Schalld~imm-Mag von 20...25 dB. Eine mehrschalige Doppeltar kann Werte von 40...48 dB erreichen. Das Schalldgmm-Mai3 einer Tar sollte nicht mehr als 5 dB schlechter sein als das der umgebenden Wand. Sonst verschlechtert sich das Schalld~imm-MaB der gesamten Wand betr~ichtlich. Das angegebene Schalldgmm-Mai3 bezieht sich im Allgemeinen auf das Tarblatt und nicht auf die eingebaute geschlossene Tar. Die eingebaute Tar hat wegen der SchallUbertragung iJber Fugen ein urn 5 bis 7 dB geringeres Schalld~imm-Mag als das Tarblatt. 18. Nennen Sie Schallschutzmallnahmen an Tiiren.

9 Abdichtung der Ttirfalze, 9 Taren mit Schwellen gt~nstiger, ,, Tarschlossl/Scher mit Abdeckscheiben, 9 Briefeinwurfschlitze mit zus~ttzlicher Abdeckung d~immen, 9 Ttirschwellenabdichtungen, 9 Schallschluckkammern im Tarfutter, im Falz oder an der Tarunterkante. 19. Was sollte bei der Raumeinteilung in bezug auf den Schallschutz beachtet werden? Eine zweckm~igige Grund- und Aufrissanordnung ist eine wesentliche Grundlage fiir einen sinnvollen Schallschutz. Zum Beispiel sollte das Schlafzimmer nicht neben dem Bad oder dem Treppenhaus liegen. Laute R~ume benachbarter Wohnungen sollten nebeneinander liegen. 20. Welche Schallschutzmaflnahmen sind bei technischen Geb~iudeausriistungen zu beachten?

9 Leitungsrohre aus Plastwerkstoffen 9 k6rperschalldfimmende Zwischenteile an Handwaschbecken und Badewannen

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

203

9 Waschbecken und WC am besten an einem St~inderwerk und nicht an massiven W~nden befestigen 9 Rohrschellen mit elastischen Zwischenlagen 9 durch W~inde hindurchfiihrende Rohre diirfen keine feste Verbindung mit dem Bauteil haben und keinen unmittelbaren Luftschalldurchgang erm/3glichen 9 Abfallbeseitigungsanlagen: Fallrohre aus Metall sind mit einer Entdr6hnungsmasse zu versehen 9 Raum zwischen Fallrohr und Schachtw~inden mit Schallschluckstoff geftillt 9 kOrperschallged~mmter Fahrstuhlschacht 9 Einzel6fen auf schwimmenden Fundamenten 21. Wie stellt man einen schwimmenden Estrieh her?

Schwimmende B0den werden aus Zement, Estrich, Anhydrit, Steinholz, Asphalt, Gips oder Holzspanplatten hergestellt. Die h~ufigste Form ist der schwimmende Estrich. Der schwimmende Estrich liegt auf einer weichfedernden Dfimmschicht aus Faser- oder Schaumkunststoffen. Der Estrich darfkeine schallschltissige Verbindung mit der Rohdecke oder den umliegenden Wanden aufweisen. Beim Einbringen ist die D~immschicht mit Brettern oder Platten vor mechanischer Zerst/Srung zu schtitzen. Die Randstreifen dtirfen nicht zu niedrig oder zu dtirm sein. Die Abdeckung der D~immschicht mit Estrichpappe darf nicht vergessen werden. Sonst besteht die Gefahr, dass MSrtel durchl~iuft und auf diese Weise Schallbrticken entstehen. Heizungsrohre, die den Estrich durchdringen, mtissen umwickelt werden. Bei den nachfolgenden Gewerken ist darauf zu achten, dass die Randfuge nicht mit Spachtelmasse oder Fliesen tiberbrtickt wird. 22.

Wie groll muss die Fuge zwischen den Trennw~inden von Doppel- oder Reihenh~iusern ausgefiihrt werden?

Trennw~inde von Doppel- und Reihenh~iusern stellen zwei schwere biegeweiche Schalen mit durchgehender Trennfuge dar; Bei einer fl~chenbezogenen Masse von 200 kg/m 2 sollte die Fuge mindestens 2 cm dick sein, bei kleinerer Masse mindestens 3 cm dick. 23.

Was sollte man bei einer Innendiimmung der Wand in bezug auf den Luftschallschutz beachten?

Die dynamische Steifigkeit der D~immschicht sollte nicht zu hoch sein. Bei der Verkleidung mit Hartschaumplatten besteht die Gefahr, dass sich dt~ch die D~immung die Schalld~immung verschlechtert. Dieses Problem tritt h~iufig auf, weil sich die

204

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

Platten mit hoher Steife leichter verlegen lassen als Platten mit geringer Steife und deshalb in der Praxis oft bevorzugt werden. 24.

Wie kann die Trittschalldiimmung von Holzbalkendecken verbessert werden, wenn die Balken sichtbar bleiben sollen?

Die Rohdecke kann dutch das Aufkleben von Steinen beschwert werden. Man kann dazu Kalksandsteine, Betonsteine oder Vollziegel verwenden. Dabei sollen die Fugen zwischen den Steinen often bleiben. Die Fugen im Bretterboden dagegen mtissen abgedichtet werden. 25. Wie kann der Trittschallschutz von Treppen verbessert werden? Bei einem Neubau kann das komplette Treppenhaus durch eine Fuge vom Geb~iude getrennt werden. Wenn die Treppenl~iufe elastisch auf den Podesten gelagert wetden und eine offene Fuge zu den W~inden haben, kann der bewertete Norm-Trittschallpegel 48 bis 33 dB betragen. F ~ die Sanierung yon Altbauten, in denen L~iufe und Podeste starr mit Geschossdecken und Treppenhausw~nden verbunden sind, bietet sich eine elastische Lagerung der Stufen an. Die Treppenstufen erhalten elastisch gelagerte winkelf6rmige Auflagen. Bodenbel~ige auf Treppen scheiden aus Brandschutzg~nden far gr6Bere Mehrfamilienh~user aus, bringen aber in Einfamilienh~usem gute Verbesserungen. 26. Wie l/isst sich die Schalld~immung von doppelschalige W/inden mit Diimmschicht bei tiefen Frequenzen verbessern? Die Schalld~mmung tiefer Frequenzen l~tsst sich deutlich verbessem, wenn man die D~immschicht im Wand- oder Deckenhohlraum nicht lose einlegt, sondern an einer der Wandschalen kontaktiert. Dadurch lassen sind ohne wesentlichen Mehraufwand die Lufl- und Trittschall-D~immwerte von Holzbauten um ca. 10 dB verbessern.

4

Brandschutz

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe 1. Welches Ziel verfolgt der bauliche Brandschutz? Der bauliche Brandschutz soil: 9 die Entstehung von Briinden erschweren 9 die Ausbreitung von Br~inden erschweren 9 die Ausbreitung yon Rauchgasen erschweren 9 die Standsicherheit des GeNiudes mOglichst lange erhalten 2. Aus welchen Vorschriften ergeben sich die Forderungen des baulichen Brandschutzes?

Die wichtigsten Forderungen ergeben sich aus 9 den Landesbauordnungen 9 der DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen 9 der DIN 18230 Baulicher Brandschutz im Industriebau 9 den Richtlinien ~ die Verwendung brennbarer Stoffe ira Hochbau. Weitere Brandschutzbestimmungen sind in Garagenverordnungen, Hochhausrichtlinien und Gewerbeordnungen, sowie in der Musterbauordnung enthalten. 3. Dureh welche baulichen Maflnahmen ist der bauliche Brandschutz zu erreichen?

Der bauliche Brandschutz ist durch folgende Mal3nahmen zu erreichen: 9 Einteilung in Brandabschnitte 9 Auswahl geeigneter Baustoffe 4. In welche Klassen werden Baustoffe nach ihren Brandverhalten eingeteilt?

Die folgende Tabelle zeigt die Klassifizierung der Baustoffe nach DIN 4102-1 und nach DIN EN 13501-1:

206

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

Klassifizierung des Brandverhaltens von Baustoffen (ohne Bodenbel~ige) Bauaufsichtliche Zusatzanforderung Europ~iische Klasse Klasse Benennung kein kein Abfallen/ nach DIN EN 13501 nach DIN 4102 Rauch Abtropfen nicht brennbar X X A1 A1 X X A2 -sl dO A2 Schwerentflammbar

X

X X

B,C B,C B,C B,C

-sl -s3 -sl -s3

dO dO d2 d2

B11~

X X

D E D E

-s3 dO

B21~

X

normalentflammbar

leichtentflammbar

F

-s3 d2 -d2 B3

l) Angaben tiber Rauchentwicklung und brennendes Abtropfen im Verwendbarkeitsnachweis und in der Kennzeichnung Baustoffe der Baustoffklasse A1 dtirfen bei einem Brand weder entflammen, brennbare Gase erzeugen noch eine nennenswerte Menge Warme liefern. Baustoffe der Baustoffklasse A2 enthalten im Allgemeinen geringe Mengen an brennbaren Stoffen. Bei der Prtifung dtirfen sie bis zu 20 Sekunden entflammen. Baustoffe der Baustoffklasse B 1 sind Stoffe, die nur unter Zufuhr von W/armeenergie verbrennen und nach Entfernen der Ztindquelle wieder verl6schen. Baustoffe der Baustoftklasse B2 brennen nach dem Entzthaden unter Abgabe von W~irmeenergie selbstst~ndig weiter. Das europ}iische Klassifizierungssystem regelt zus}itzlich zum Brandverhalten die Brandnebenerscheinungen. Ftir die Rauchentwicklung sind die Klassen sl, s2 und s3 (bei Bodenbel}igen sl und s2) und fi~r das brennende Abtropfen/Abfallen eines Baustoffs die Klassen dO, dl und d2 festgelegt, sl und dO stellen die st}irksten Anforderungen dar (Vgl. Frage 36). Bei nichtbrennbaren Baustoffen der Klasse A1 wird vorausgesetzt, dass sie keine Gefahr hinsichtlich der Rauchentwicklung und des Abtropfens/Abfallens darstellen. Die Klassen dO bis d2 entfallen bei Bodenbel~igen.

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

207

5. Charakterisieren Sie die Abtropfklassen dO, dl und d2. dO kein brennendes Abtropfen/Abfallen dl kein brennendes Abtropfen/Abfallen, das l~nger als eine vorgegebene Zeit andauert d2 keine Beschr~xtkung 6.

Zu welcher Baustoffklasse muss ein schwerentflammbarer Baustoff, der keine Gefahr durch brennendes Abtropfen/Abfallen beinhalten darf und der in einem Bereich angewendet werden soil, wo zusiitzliche Anforderungen an eine geringe Rauchentwicklung bestehen, gehOren?

Der Baustoff muss zu Rauchklasse sl und zu Abtropfklasse dO geh0ren. 7. Was ist ein Bauprodukt? Nach DIN EN 13501-1 ist ein Bauprodukt ein Baustoff, Verbundstoff oder ein Bestandteil, tiber den Informationen verlangt werden.

8. Welcher Unterschied besteht zwischen Bauprodukten der Kiasse E und D? Klasse E beinhaltet Bauprodukte, die in der Lage sind, far kurze Zeit dem Angriff durch eine kleine Flamme ohne wesentliche Flammenausbreitung standzuhalten, wghrend Klasse D Bauprodukte beinhaltet, die in der Lage sind Nr l~ingere Zeit standzuhalten. Zus~itzlich sind sie auch in der Lage, eine Beanspruchtmg durch einen einzelnen brennenden Gegenstand mit ausreichend verz~3gerter und begrenzter W~irmefreisetzung auszuhalten. 9. Was versteht man unter der Beanspruchung durch eine kleine Flamme? Die thermische Beanspruchung ist mit einer Streichholz- oder Feuerzeugflamme vergleichbar. 10. Erl/iutern Sie die Begriffe Verbrennungs- und Ziindtemperatur. Die Ztindtemperatur ist die niedrigste Temperatur, bei der unter gegebenen Bedingungen eine Flamme entsteht. Die Verbrelmungstemperatur ist die Temperatur, bei der sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet. Stoffe, bei denen die Ztindtemperatur unter der Verbrennungstemperatur liegt, brennen selbst~indig weiter. Man bezeichnet sie auch als brennbare Stoffe. Bei Stoffen, bei denen die Ztindtemperatur tiber der Verbrennungstemperatur liegt, muss zum Verbrennen st~ndig Energie zugeflihrt werden. Man bezeichnet sie auch als schwer entflammbar.

208

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

11. Welche Klassifizierung wird bei Bodenbeliigen vorgenommen? Bodenbel~ige werden eigenst~ndig klassifiziert: Klassifizierung des Brandverhaltens von Bodenbelii~en Bauaufsichtliche Benemqung

Europiiische Klasse nach DIN EN 13501

nicht brennbar

Klasse nach DIN 4102

A 1n

A1

A2~ sl

A2

Schwerentflaxnmbar

C~ s 1

B1

normalentflammbar

En

B2

leichtentflammbar

F~

B3

Die Klasse Dn enth~ilt Bauprodukte, die die Kriterien der Klasse En erf't~llen und zus~itzlich in der Lage sind, fi~ eine gewisse Zeitspanne der Beanspruchung durch einen W~irmestrom zu widerstehen. 12. Welche Voraussetzungen miissen gegeben sein, damit es zu einem Brand kommt? 9 brennbarer Stoff, 9 Sauerstoff, 9 Entz~dndungstemperatur. 13. Schildern Sie den Ablauf eines Brandes. Der Brandablauf l~isst sich in drei Phasen einteilen. Nach dem Zt~nden des Feuers entsteht der Schwelbrand. In der Schwelbrandphase breitet sich der Brandherd aus, bis die Raumlufttemperatur zu einem Feuertibersprung auf die Brandlast im gesamten Raum ft~hrt (flash over). Nach dem Feuertibersprung beginnt die Erw~irmungsphase, in der die Raumtemperaturen stark ansteigen. In der Abktihlungsphase reicht das abbrennbare Material nicht mehr aus, die Brandtemperatur aufrechtzuerhalten.

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe T Schwel~C Brand

Zfindung Bild 4.1 Brandphasen

209 Erw~irmung s- Abktihlungsphase phase

f flash over Zeit

14. W a s versteht man unter Feuerwiderstandsdauer?

Die Feuerwiderstandsdauer ist die Zeit, w~ihrend der ein Bauteil in der Brandprtifung die vorgeschriebenen Anforderungen erfallt. Man gibt die Feuerwiderstandsdauer in Minuten an. 15. W a s versteht m a n unter raumabschlieBenden Bauteilen?

Damit Decken und Wiinde die Obertragung des Feuers auf benachbarte R~iume verhindern, miissen sie spezielle Anforderungen erffillen. Raumabschliegende Bauteile dtirfen sich auf d e r d e m Feuer abgekehrten Seite im Mittel nicht mehr als 140 K erwiirmen. An keiner Stelle eines raumabschliegenden Bauteils diirfen Flammen hindurchtreten. RaumabschlieBende Wiinde mtissen einer Festigkeitsprtifung mittels eines Pendelstoges von 20 Nm widerstehen. Wenn an Decken Brandschutzforderungen gestellt werden, so haben sie sowohl die Kriterien der Tragflihigkeit als auch die Kriterien das Raumabschlusses zu erflillen. Dagegen k0nnen an Wiinde Brandschutzforderungen gestellt werden, die nut die Tragf~ihigkeit oder nur den Raumabschluss betreffen. W~inde, die nut tragf'~ihig bleiben sollen und nicht raumabschlieBend sind, sind z. B. wandartige Sttitzen. 16. W a s sagen Feuerwiderstandsklassen aus?

Die Feuerwiderstandsklassen geben an, wie viele Minuten ein Bauteil in einem Testbrand die Forderungen der Normen erffillen muss. Dabei mtissen tragende Bauteile w~lrend der Feuerwiderstandsdauer tragf~ihig, raumabschlieBende Bauteile mtissen raumabschlieBend bleiben.

210

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

17. Welche Feuerwiderstandsklassen unterscheidet DIN 4102 ? DIN 4102 unterscheidet folgende Feuerwiderstandsklassen: F 30 F 60 F 90 F 120 F 180 18. Welche Feuerwiderstandsklassen unterscheidet DIN EN 13501? Die zeitlichen Stufen sind in der neuen DIN feiner differenziert. Far tragende Bauteile mit raumabschliegender Funktion wurde folgende Klassifizierung vorgenommen: RE 20 30 60 90 120 180 240 REI

15

20

REI-M REW

20

30

45

60

90

120

180

240

30

60

90

120

180

240

30

60

90

120

180

240

Die Verhaltenseigenschaften wie Tragf~ihigkeit, Raumabschluss und W~irmed~immung werden ktinftig einzeln bewertet. Durch die Kombination der Merkmale mit weiteren Kriterien ergibt sich eine differenziertere Klasseneinteilung. So wird z. B. die Richtung der klassifizierten Feuerwiderstandsdauer angegeben: i~o a~b

i+-~o i+--o

(in - out),

far nichttragende Aul3enw~inde, Installationsschfichte/-kan~ile und Liiftungsanlagen/-klappen, a~-~b a+-b (above - below) l~r Unterdecken.

19. Welche Bedeutung haben die Buchstaben R, E, I, M, und W der vorhergehenden Aufgabe? R (R6sistance) Tragf~higkeit E (l~tanch6il6) Raumabschluss I (Isolation) W~rmedgmmung (unter Brandeinwirkung) M (Mechanical) Mechanische Einwirkung auf W~nde (Stol3) W (Radiation) Begrenzung des Strahlendurchtritts 20. Es 9 9 9 9 9

Welche Eigenschaften eines Bauteils werden bei der Priifung seiner Feuerwiderstandsklasse untersucht? werden folgende Eigenschaften untersucht: Festigkeit Feuerdurchgang Durchbiegung Tragffihigkeit Erw~rmung der feuerabgekehrten Seite

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

21 1

21. Welche M~glichkeiten gibt es fiir den Nachweis der Baustoffklasse? Die Baustoffklasse kann ohne Brandversuch nachgewiesen werden, wenn der Baustoff in der DIN 4102 klassifiziert ist. Ansonsten ist ein Brandversuch erforderlich, der f~r die Baustoffe der Klassen A1 und B2 durch ein amtlich anerkanntes Materialprafungsamt durchge~hrt wird und ein PrUfzeugnis ergibt. Baustoffe der Klasse A2, B 1 und Verbundstoffe k6nnen dutch einen Brandversuch in einem anerkannten Institut gep~ff werden und erhalten danach durch das Institut far Bautechnik Berlin ein P~fzeichen. Die in Deutschland bekannte Klassifizierung ohne Pri~fung soll auch auf europ~ischer Ebene m0glich sein. Es existiert bereits eine Liste fi~r Bauprodukte der Klasse A1. Weitere Listen sind in Vorbereitung. Bevor Bauprodukte Eingang in diese Listen finden, wird das Brandverhalten nach europiiischen P~fverfahren unter-sucht. 22.

Gibt es die MSglichkeit der Einstufung von Bauprodukten in Feuerwiderstandsklassen ohne Priifung? Eine Klassifizierung ohne Prtifung ist grunds~itzlich auch ftir den Nachweis der Feuerwiderstandsklasse mOglich. Entsprechende Antrfige sind an die Europ~iische Kommission zu stellen. 23. Was versteht man unter Brandbelastung oder Brandlast? Die Brandbelastung ist die bei einem Brand freiwerdende W~irmemenge aller in einem Brandabschnitt vorhandenen brennbaren Gegenst[inde. Sie wird auf die Fl~iche yon lm 2bezogen. 24. Was sagt eine Einstufung einer Wand in Feuerwiderstandsklasse F 120 aus? Eine Einstufung einer Wand in die Feuerwiderstandsklasse F 120 bedeutet, dass der Brandversuch bis zum Feuerdurchschlag Ringer als 120 Minuten gedauert hat und die Wand den zur Prtifung gehOrenden Festigkeitsprtifungen noch standhielt. 25. Welche europiiischen Feuerwiderstandsklassen entsprechen der deutschen Klasse F 120? Die entsprechenden Klassen sind R 120 und REI 120, je nach dem, ob es sich um ein tragendes Bauteil ohne oder mit Raumabschluss handelt.

212

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

26. Fiir welche Bauteile gilt die Feuerwiderstandsklasse F?

Ftir Wiinde, Decken, Sttitzen, Unterztige und Treppen gilt die Feuerwiderstandsklasse F. Nichttragende AuBenwlindegeh0ren zur Klasse W. 27. Was bedeutet die Bezeichnung F 90 - AB?

F 90 Feuerwiderstandsklasse: 90 Minuten Feuerwiderstandsdauer AB Baustoftklasse der tragenden Teile: nichtbrennbare Baustoffe 28.

Welche Baustoffe werden bei der Klassifizierung von Bauteilen beriicksichtigt?

Es werden nur die zur Klassifiziertmg notwendigen Baustoffe berticksichtigt; z. B. ein Bauteil, das aus Baustoffen der Klasse A besteht und der Klasse F 90-A angehSrt, verliert diese Benennung nicht, wenn nachtr~iglich eine Bekleidung aus Baustoffen der Klasse B angebracht wird und feststeht, dass diese Verkleidung die Widerstandsf~higkeit nicht verringert. 29. Wie werden die Feuerwiderstandsklassen verschiedener Bauteile nach DIN 4102 bezeichnet?

F W T G L K S

W~inde, Decken, Statzen, Unterz~ge, Treppen nichttragende Augenw~inde Ttiren, Tore, Rolll~iden,Feuerschutzabschlasse Verglasungen Ltiftungsleimngen Brandschutzklappen Kabelabschotmngen

30. Wie werden feuerbest~indige Sonderbauteile nach der zur Zeit im Entwurf befindlichen DIN EN 13501 bezeichnet?

EI290-C

Feuerschutzabschluss ohne Rauchschutz

EIz90-CS2oo EI 90 EL 90(vehoi +-~o)-S EL 30(vehoi +-~o)-S EL 60(vehoi ++o)-S P 90 E 9O

Feuerschutzabschluss mit Rauchschutz Kabelabschottungen, Rohrabschottungen Ltiftungsleitungen, Klappen in Ltiflungsleitungen Installationsschgchte und -kanNe elektrische Leimngen mit Funktionserhalt Brandschutzverglasungen

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

213

31. Welche Funktion haben Brandw~inde?

Brandwiinde sollen einzelne Brandabschnitte sicher abgrenzen und damit das Ubergreifen des Feuers auf andere Gebaudeteile verhindem. 32. Was ist unter einem Feuerschutzabschluss zu verstehen?

Feuerschutzabschliisse sind selbstschliei3ende Ttiren, Tore, Klappen und Rolll~den, die die Ausbreitung des Feuers durch Wand- und Decken6ffnungen verhindern sollen. 33.

Wodurch unterscheiden sich Verglasungen der Feuerwiderstandsklasse G von Verglasungen der Klasse F?

Verglasungen der Klasse G verhindern nur den Flammen- und Brandgasdurchtritt. Verglasungen der Klasse F massen zus~itzlich den Durchtritt yon W~rmestrahlung verhindern. In der europgischen Klassifizierung werden Verglasungen nicht als eigenst~indige Bauteile betrachtet, sondern zusammen mit W~inden und Decken erfasst und sind nach den far diese Bauteile vorgesehenen Klassen (EI,EW, E) zu klassifizieren. 34. Welche Baustoffe sind von der Kennzeichnungspflicht ausgenommen?

Baustoffe mtissen ihrem Brandverhalten entsprechend gekennzeichnet werden: DIN 4102 - A1 DIN 4102 - A2 DIN 4102 - B1 DIN 4102 - B2 DIN 4102 - B3 leicht entflammbar. Die Kennzeichnung ist auf dem Baustoff, oder falls nicht m6glich, auf der Verpackung deutlich lesbar und dauerhaft anzubringen. Von dieser Kennzeichnungspflicht ausgenommen sind alle Baustoffe der Klasse A1, die in der DIN 4102 Teil 4 aufgefahrt sind, und Holz und Holzwerkstoffplatten der Klasse B2 mit einer Dichte gr6ger als 400 kg/m 3 und einer Dicke gr613er2 ram. 35. Was ist bei der Priifung von Bauprodukten zu beachten?

Der mOgliche Beitrag eines Bauprodukts zu einem Brand h~ngt nicht nur yon seinen eigenen Eigenschaften und der thermischen Beanspruchung ab, sondern zum grogen

214

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

Teil von seiner praktischen Anwendung in der Konstruktion. Daher ist bei der Prtifung die Endanwendung zu beachten: * Ausrichtung des Bauprodukts * Anordnung zu anderen angrenzenden Bauprodukten Typische Ausrichmngen: . vertikal, als Wand oder Fassadenanordnung 9 vertikal mit hinterliegedem Hohlraum 9 als Decke 9 als Bodenbelag 9 horizontal innerhalb eines Hohlraums Bodenbelage mtissen horizontal mit der beanspruchten Seite nach oben geprt~ft werden. 36. ErlSutern Sie die Bedeutung der Abkfirzungen ffir die Priifparameter AT, Am, Fs, tf, PCS, PDI, FIGRAoaMj, FIGRAo,4Mj, THR6oos, SMOGRA; TSP6oos. AT Temperaturanstieg [K] Am Gewichtsverlust [%] Flammenausbreitung [ram] F~ tf Dauer einer anhaltenden Flamme Is] PCS Brutto-Verbrennungsw~irme (Brennwert) [MJ/kg oder MJ/m 2] Netto-Verbrennungsw~irme (Brennwert) [MJ/kg oder MJ/m2] PCI FIGRAo,2MJ Warmefreisetzungsrate bei einem THR Schwellenwert von 0,2 MJ [W/s] FIGRAo;4MJ W~irmefreisetzungsrate bei einem THR Schwellenwert von 0,2 MJ

[W/s] THR6oo~ SMOGRA THR6oos TSP6oos

gesamte freigesetzte Warme w~ihrend 600s [MJ] smoke groth rate, Rauchentwicklungsrate [m2/s2] gesamte freigesetzte W~irme w~ihrend 600 s [MJ] gesamte freigesetzte Rauchmenge w~ihrend 600 s [MJ]

So muss z. B. ein Bauprodukt der Klasse sl folgende Kriterien erftillen: SMOGRA < 30 mVs2 und TSP6oos< 50 m s.

4.2 Brandverhaltenvon Baustoffenund Bauteilen 4.2 B r a n d v e r h a l t e n

von Baustoffen

215 und Bauteilen

1. Erlliutern Sie die Brandeigenschaften von Holz. Bei der Verbrennung von Holz wird die Holzsubstanz, Zellulose und Lignin zer-setzt und es bilden sich Holzkohle und brennbare Gase. Die Erwlirmungsdauer hat einen wesentlichen Einfluss auf die Entztindungstemperatur. Bei einer Erw~irmung tiber mehrere Stunden kann eine Entzandung schon bei ca. 120 ~ auftreten. Oberhalb von 300 ~ wird bei dem Verbrennungsvorgang yon Holz Energie frei. Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt und die freiwerdenden Gase haben einen zunehmenden Gehalt an Kohlenwasserstoffen. Bei 400 ~ haben die Gase einen Heizwert von 19 MJ/m 3 Holz. 2. Wodurch wird die Entziindbarkeit von Holz beeinflusst?

Die GrSge des Holzes, die Rohdichte und der Feuchtegehalt haben Einfluss auf die Entz0ndbarkeit. Die Entflammbarkeit steigt mit abnehmender Rohdichte und mit abnehmendem Feuchtegehalt. 3. Wovon ist die Abbrandgeschwindigkeit von Holz abh~ingig? Die Abbrandgeschwindigkeit ist abh~ingig yon: 9 Holzart 9 Feuchtegehalt 9 Rohdichte 9 Verh~ilmis Oberfl~iche/Volumen 9 Sauerstoffangebot, Beltiftungsbedingungen 9 Temperat urbeanspruchung 4. Wie beeinflusst die Holzart die Abbrandgeschwindigkeit?

Die Holzart hat tiber die Dichte und die Struktur Einfluss auf die Abbrandgeschwindigkeit. Die Abbrandgeschwindigkeit betr~igt bei Fichte 0,7...0,8 mm/min, Kiefer 0,6 ram/rain, Eiche 0,5 mm/min. Obwohl Buche eine relativ hohe Dichte hat, ist die Abbrandgeschwindigkeit grSger als bei Eiche. Das liegt an den r6hrenartigen Gef~igen der Buche. Ringporige LaubhNzer, wie z. B. Eiche, brennen weniger schnell.

216

4.2 Brandverhaltenvon Baustoffenund Bauteilen

5. Zu welcher Baustoffklasse zfihlt Holz? Holz- und Holzwerkstoffe yon mehr als 2 nun Dicke z~ihlen zur Klassse B 2 (normal entflammbar), Holz his zu 2 mm Dicke z~ihlt zur Klasse B 3 (leicht entflammbar). Holzwolleleichtbauplatten nach DIN 110, Mineralfaser-Mehrschicht-Leichtbauplatten mit einer ein- oder beidseitigen Schicht aus mineralisch gebundener Holzwolle z~ihlen zur Klasse B1. Weiterhin z~ihlen zur Klasse B1 Holz- und Holzwerkstoffe mit einer Brandschutzausrfistung. Die Brandschutzausrtistung kann aus einer Impr~ignierung des Holzes mit einem salzhaltigen Feuerschutzmittel bestehen oder aus einem d~immschichtbildenden Feuerschutzmittel, das im Brandfall durch Hitze aufsch~iumt. Auch Eiche und Parkett sind schwer entflammbar. Spanplatten, die auch ohne Beschichtung der Klasse B 1 angeh/Sren, lassen sich herstellen, indem die Sp~ine mit Feuerschutzmitteln behandelt werden. 6. Worin unterscheidet sich Holz von Stahl in bezug auf das Brandverhalten? Holz ist brennbar, Stahl nicht. Holz verkohlt beim Brennen. Die Verkohlung bildet einen natfirlichen Brandschutz, indem sie den Brand d~immt. Wegen seiner hohen Leitffihigkeit beginnt Stahl sehr rasch zu glfihen, dehnt sich aus und wird weich. Stahl verliert schon innerhalb weniger Minuten seine Tragf~higkeit. Eine massive Holzkonstruktion bleibt wesentlich l~inger tragf~ihig. Statisch wichtige Bauteile aus Stahl mfissen deshalb speziell geschfitzt werden. 7. Welches Brandverhalten hat Stahlbeton? Stahlbeton hat ein gfinstiges Brandverhalten. Beton besteht aus stabilen chemischen Verbindungen, die bereits Sauerstoff gebunden haben. Beton ist deshalb nicht brennbar. Stahlbeton besteht somit aus zwei nichtbrennbaren Materialien. Die Feuerwiderstandsf~ihigkeit von Stahlbeton ist sehr hoch. Wegen der W~irmeempfindlichkeit der Stahleinlagen muss eine ausreichende Betondeckung vorhanden sein. 8. Warum hat Gips gute Brandschutzeigenschaften? Gips ist ein nichtbrennbarer Baustoff. Gips besteht zu rund 20 Gew.- % aus chemisch gebundenem Kristallwasser. Unter Einwirkung von W~irme wird der Gips zun~ichst entw~issert. Ffir die Verdampfung das Wassers wird eine erhebliche Wfirmemenge verbraucht, und wfihrend des Verdampfungsprozesses steigt die Temperatur im gesamten Bereich nicht fiber 100 ~ an. Deshalb werden Gipsprodukte zum Schutz von tragenden Bauteilen vor Erw~irmung sowie zur Einhaltung der zulgssigen Temperatur auf der Rfickseite raumabschliegender Bauteile eingesetzt.

4.2 Brandverhaltenvon Baustoffenund Bauteilen

217

9. Zu welcher Baustoffklasse gehSren Gipskartonplatten, Spanplatten und Polystyrol? Alle drei Materialien gehSren zur Baustoffklasse B1 (schwer entflammbar). Gipskartonplatten kSnnen je nach Beschaffenheit auch eine Einstufung in die Klasse A2 erreichen. 10. Welcher Baustoffklasse gehOren Mineralfaserdiimmstoffe und GipskartonFeuerschutzplatten an? Die beiden Materialien geh/Jren zur Klasse A2 (geringe Mengen brennbarer Bestandteile). Einige Mineralfaserstoffe geh6ren zur Klasse A 1. 11. Weleher Baustoffklasse gehfren Polyurethan-Hartschaum, Zellulose und Korkerzeugnisse an? Polyurethan-Hartschaum, Zellulose und Korkerzeugnisse gehOren zur Klasse B2. 12. Welche Baustoffe geh6ren in die Klasse AI?

Zur Klasse A1 gehOren Beton, Mauerwerk und Stahl. 13. Wovon h/ingt die Feuerwiderstandsdauer eines Bauteils ab? Die Feuerwiderstandsdauer hiingt von folgenden Eigenschaften des Bauteils ab: 9 Material des Bauteils 9 Bauteilabmessungen, Schlankheit 9 H6he der auftretenden mechanischen Belastungen 9 Ausbildung der Ummantelungen 14. Auf welche Weise k6nnen statisch wichtige Bauteile aus Stahl vor Erw~irmung geschiitzt werden? Die Stahlteile kOnnen entweder durch Ummantelung oder durch Anbringen einer Unterdecke abgeschirmt werden. Die Ummantelung kann z. B. aus Leichtbetonsteinen, Kalksandsteinen oder Gipskartonplatten bestehen. Auch das Anbringen eines Spritzputzes auf einem Putztr~iger oder ein Brandschutzanstrich, der bei W~irmeeinwirkung aufsch~iumt, ist m6glich. Die Dicke der Ummantelung ist vonder geforderten Feuerwiderstandsdauer, vonder Art des Schutzbaustoffes und dem Profil des Stahles abhfingig. Bild 4.2. zeigt einige Beispiele fiir ummantelte Stahlsttitzen.

218

4.2 Brandverhaltenvon Baustoffenund Bauteilen

m 15.

Bild 4.2 Ummantelte Stahlstiitzen

Wodureh kann bei Holzverbindungen mit metallischen Verbindungsmitteln wie Niigeln und Bolzen die Feuerwiderstandsfiihigkeit verbessert werden?

Bei versenkten Stabdt~beln und Bolzen k0nnen Holzscheiben eingeleimt werden. Als Abdeckung dienen Laschen. 16. Wie kann man die Feuerwiderstandsdauer von Bauteilen aus Holz erh0hen?

Eine Verkleidung von Holz mit Gipskartonplatten erh0ht die Feuerwiderstandsdauer. Grol3e, schwere Risse, wie sie bei alten, freiliegenden Holzbalken auftreten, beg'ttnstigen den Feuerangriff. Balken dieser Art sollten verkleidet werden. Estriche auf der Oberseite von Holzbalkendecken verz6gern das Durchbrennen betrgchtlich. 17. Wie kann man die Feuerwiderstandsdauer einer Stahlbetonstiitze erh0hen?

Die Feuerwiderstandsdauer einer Stahlbetonstatze kann durch Ummantelungen, Spezialputze oder Anstriche erh6ht werden. 18. Wie wirken Feuerschutzanstriche?

Flammschutzlacke sind Lacke auf Kunstharz-Dispersionsbasis. Bei Hitzeeinwirkung sch~iumen sie auf dem Tr~germaterial auf und bilden eine W~rmed~mmschicht. Da die Flammschutzlacke in hoher Schichtdicke aufgetragen werden miissen, eignen sie sich nicht, wenn die Holzstmk~r sichtbar bleiben soll. In diesem Fall k6nnen schwerentflammbare Lackierungen verwendet werden.

4.2 Brandverhaltenvon Baustoffenund Bauteilen

219

19. Welche chemischen HolzschutzmafJnahmen zur Verbesserung des Brandverhaltens kennen Sie? Durch chemische MaBnahmen kann Holz schwer entflammbar gemacht werden. Es gibt Feuerschutzsalze, die von innen her wirken und schaumbildende Feuerschutzmittel an der Oberfl~che des Holzes. 20. Welchen Vorteil haben Mauerwerkswiinde mit grof~er Wandst~irke? Groge Wandst~irken haben eine hohe W~rmespeicherf~higkeit. Im Brandfall erw~rmen sie sich nur langsam und bleiben dadurch lange tragffihig. 21. Wie verhiilt sich ein Verbundbaustoff, der aus zwei schwer entflammbaren Einzelbaustoffen besteht in brandschutztechnischer Hinsicht? Ein Verbundbaustoff kama sich anders verhalten als die Einzelbaustoffe. Werden z. B. zwei schwerentflammbare Einzelbaustoffe miteinander verklebt, beispielsweise eine Platte mit einer Folie, so muss der entstehende Verbundstoff nicht ebenfalls schwerentflammbar sein. Die Baustoffe re%sen im Verbund erneut gepraft werden Auch das Anordnen von flfichigen Baustoffen bis zum Abstand von 40 mm ergibt einen neu zu p~fenden Verbundwerkstoff.

4.3 Brandschutzanforderungen

220

4.3 Brandschutzanforderungen 1. Wo sind die wichtigsten Anforderungen an Bauteile in bezug auf den Brandschutz zu finden?

Die Anforderungen an die einzelnen Bauteile sind in den Landesbauordnungen der Bundesl~inder zusammengefasst. Die Anforderungen sind nach der GeschosshOhe der GeNiude gestaffelt. Bisher wurde unterteilt in bis zu 2-geschossige, 3 bis 5geschossige, mehr als 5-geschossige und Hochh~iuser ab 22 m. Nach der neuen Musterbauordnung vom November 2002 gelten neue Geb~iudeklassen. Ffir einige GeNiude, wie Krankenh~user, Versammlungs- und Gesch~ftsh~iuser gibt es in manchen Bundesl~ndem Sonderverordnungen. 2. Was versteht man unter Kompartment-Bauweise und weiche Anforderungen bestehen an diese?

Unter Kompartment-Bauweise, auch Zellenbauweise genannt, versteht man Geb~iude mit Nutzungseinheiten, die deutlich kleiner sind als die Brandabschnitte und die gegeneinander mit Brandschutzqualit~it abgetrennt sind und fiber ein eigenes Rettungswegsystem (erster und zweiter Rettungsweg) verftigen, wie z. B. Wohnungen, Praxen, kleine Verwaltungseinheiten und L~iden. Diese Einheiten stellen fiir die Brandausweitung ein geringeres Risiko dar als Geb~ude mit ausgedehnten Nutzungseinheiten und haben nach der neuen Musterbauordnung geringere Anforderungen an den Brandschutz zu erfiillen. Das Kriterium Gebgudeh0he wird nun mit der GrOBe der brandschutzrelevanten Einheiten gekoppelt und ergibt dadurch eine grN3ere Anzahl yon Geb~iudeklassen in der Musterbauordnung von 2002 als bisher. 3. Welche Gebiiudeklassen und Anforderungen gibt es nach der neuen Musterbauordnung?

GK 1

freistehende Geb~ude mit einer HOhe bis zu 7m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten yon insgesamt nicht mehr als 400 m 2 Freistehende land- oder forstwirtschaftlich genutzte Gebgude

GK 2

nicht freistehende Geb~iude mit einer HOhe bis zu 7m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten yon insgesamt nicht mehr als 400 m 2

GK 3

sonstige Geb~iude mit einer HOhe bis zu 7 m

GK 4

Geb~ude mit einer HShe bis zu 13 m und Nutzungseinheiten von jeweils nicht mehr als 400 m 2

4..3 Brandschutzanforderungen GK 5

221

sonstige Geb~ude einschliei31ich unterirdischer Gebfiude

4. Wie heillen die bauaufsichtlichen Benennungen der Anforderungen an Bauteile?

Die bauaufsichtlichen Benennungen der Anforderungen an Bauteile hefl3en "feuerhelmnend", "hochfeuerhemmend" und "feuerbestgndig". Die Einstufung "hochfeuerhemmend" ist neu und entspricht einer Prafdauer yon 60 Minuten. Bisher sprang die Anforderungsdauer von 30 auf 90 Prafminuten. 5. Ordnen Sie die bauaufsichtlichen Benennungen den Feuerwiderstandsklassen zn.

bauaufsichtliche Benennung

Feuerwiderstandsklasse

feuerhemmend hochfeuerhemmend feuerbest~ndig

F 30 F 60 F 90

6. Erliiutern Sie den Begriff Baustoffverwendungsart.

Baustoffe werden neben ihrer Feuerwiderstandsf~higkeit jetzt auch hinsichtlich ihrer Verwendung unterschieden. Wghrend frtiher der Massivbau mit vorwiegend homogenen Bauteilen im Vordergrund stand, sind die neuen Vorschriften der zunehmenden Verwendung yon Systembauweisen mit einer Trennung in tragende, aussteifende, raurnabschliel3ende und bekleidende Teile angepasst. Es werden nun vier Baustoffverwendungsarten unterschieden. 7. Charakterisieren Sie die vier Baustoffverwendungsarten.

Baustoffverwendungsart Nr. 1: Bauteile aus nichtbrennbaren Baustoffen flit Hochhauser und Sonderbauten Baustoffverwendungsart Nr. 2: Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen und die bei raumabschliet3enden Bauteilen zus~tzlich eine in der Bauteilebene durchgehende Schicht aus nichtbrennbaren Baustoffen haben Baustoffverwendungsart Nr. 3: Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus brennbaren Baustoffen bestehen und die allseitig eine brandschutztechnisch wirksame Bekleidung haben Baustoffverwendungsart Nr. 4: Bauteile aus brennbaren Baustoffen

222

4.3 Brandschutzanforderungen

8. Wie sind Baustoffanwendung und Feuerwiderstandsf/ihigkeit miteinander verkniipft? Wenn in bauordnungsrechtlichen Vorschrifien nichts anderes bestimmt ist, mtissen - feuerbest~indige Bauteile mindestens der Bauverwendungsart Nr. 2 - hochfeuerhemmende Bauteile mindestens der Baustoffverwendungsart Nr. 3 entsprechen.

9. Welche Feuerwiderstandsdauer wird fiir tragende und aussteifende Wiinde gefordert? In der Musterbauordntmg wird fiir tragende W~inde im Normalgeschof5 ftir GK 2 und GK 3 eine Feuerwiderstandsdauer yon 30 Minuten gefordert, for GK 4 eine Feuerwiderstandsdauer yon 60 Minuten und fiir GK 5 90 Minuten. Far GK 1 bestehen keine Anforderungen. 10. Welche Feuerwiderstandsdauer wird fiir Kellerdecken gefordert? Kellerdecken miJssen far GeNiude der Geb~iudeklassen 1 und 2 30 Minuten Feuerwiderstandsdauer haben und fi~ Geb~iude der Klassen 2, 3 und 4 90 Minuten.

11. Was wird von der Dachhaut gefordert? Die Dachhaut muss widerstandsf'~ihig gegen Flugfeuer und strahlende W~irme sein. Das Brandverhalten von Bedachungen und Dachh~iuten h~ngt nicht nur von den spezifischen Bestandteilen und v o n d e r Art der Brandbeanspruchung ab, sondern auch von der Dachneigung. Die Prtifverfahren nach E-DIN EN 13501-5 beurteilen das Brandverhalten unter folgenden Bedingungen: 9 P~fverfahren 1 beurteilt das Brandverhalten yon Bedachungen/Dachh~iuten bei Beanspruchung dutch einen Brandsatz 9 PriJfverfahren 2 beurteilt das Brandverhalten von Bedachungen/Dachh~iuten bei Beanspruchung durch einen Brandsatz zusammen mit Wind 9

Prtifverfahren 3 beurteilt das Brandverhalten von Bedachungen/Dachh~uten bei Beanspruchung durch einen Brandsatz zusammen mit Wind und Strahlung

In Abh~ngigkeit von der beabsichtigten Klassifizierung, die der Antragsteller anstrebt, wird das anzuwendende Prafverfhhren ausgew~hlt.

4..3 Brandschutzanforderungen

223

12. Weiche Anforderungen miissen Brandw~inde erfiillen? Nach DIN 4102-3 mt~ssen Brandw~nde vollst~ndig aus nichtbrennbaren Baustoffen (A) bestehen und mindestens der Feuerwiderstandsklasse F 90 angeh0ren. Am Ende der Brandbeanspruchung massen sie einer Festigkeitsprfifung mittels eines Pendelstoges von jeweils 3000 Nm widerstehen. Nach der kt~ftigen europ~iischen Norm E-DIN EN 13501-2 heigt die Klasse REIM 90. Das bedeutet, dass die Wand die folgenden Eigenschaften 90 Minuten lang aufweisen muss: standsicher (R), Raumabschluss gegen direkte 13bertragung von Feuer und Rauch (E), W~irmedammung gegen die 10bertragung von W~irme (I) sowie widerstandst'~ihig gegen eine zus~tzliche mechanische Beanspruchung (M). Nach der Musterbauordnung 2002 miissen Brandw~inde durch alle Geschosse hindurchfahren und bei Geb~iuden der Geb~iudeklasse 1 bis 3 sind Brandw~inde sowie W~inde, die anstelle yon Brandw~inden zulfissig sind, bis tmmittelbar unter die Dachhaut zu flihren. Bei sonstigen Geb~iuden ist die Brandwand, um ein Uberspringen des Feuers zu verhindern, bis 30 cm t~ber das Dach hinauszufahren oder mit einer beidseitig 0,5 m auskragenden feuerbest~indigen Platte abzuschliegen. Eine Brandwand darf keine Hohlrfiume aufweisen, auger den Hohlkammern von Hohlkammer- und Lochsteinen. Tiaren in Brandw~nden sind geschlossen zu halten oder mtissen sich im Brandfall automatisch schliegen. Sollen Kabel oder Lt~fttmgskan~ile eine Brandwand durchdringen, so ist eine Abdichtung mit nichtbrennbarem Material erforderlich.

13. Welehe Anforderungen miissen Treppenriiume erfiillen? Treppenr~ume mt~ssen folgende Anforderungen er~llen: 9 9 9 9 9 9 9

Der Treppenraum muss gegen Brandeinwirkung und Rauch aus Geschossen gesichert sein. Er muss gegen das Eindringen von Rauch und Feuer von auBen gesch~tzt sein. Er muss m0glichst lange standsicher und sicher begehbar bleiben. Brandrauch muss rasch abgefi~hrt werden. Er darfkeine Brandlast enthalten. Er muss einen sicheren Ausgang haben. Er muss belichtet/beleuchtet werden k0nnen.

224 14.

4.3 Brandschutzanforderungen Wie miissen Liiftungsleitungen, Sch/ichte und Kan/ile brandschutzgerecht ausgefiihrt werden?

Ltiftungsleitungen und Sch~ichte far Installationen stellen hinsichtlich der Ausbreitung von Feuer ein besonderes Risiko dar. Bei unsachgemgBer Ausffthnmg k6nnen sie zu einer schnellen Brandausbreimng beitragen. Lt~ftungsleimngen mt~ssen aus nichtbrennbaren Materialien und so ausgeffihrt sein, dass sie das Feuer nicht in andere Geschosse abertragen. Dazu massen sie einem Brand yon auBen gent~gend lange standhalten, oder es sind Absperrvorrichtungen vorzusehen, die bei Raucheinwirkung selbstt~tig schlieBen. Auch Schfichte und Kan~ile fttr Installationen mtissen aus nichtbrennbaren Materialien sein. An der Zugangsstelle l~r Reparaturarbeiten ist der Installationsschacht mit demontierbaren Brandschutzplatten abzuschliei3en. 15. Was ist bei der Verlegung von Kabeln durch Decken oder W/inde zu beachten?

Durchflihnmgsstellen von Kabeln und Heizungsrohren stellen Schwachpunkte des Brandschutzes dar. Um an diesen Stellen ein besonders leichtes Obergreifen des Feuers auf die benachbarten R~iume zu verhindern, massen die Offnungen abgedichtet werden. Es gibt dazu spezielle Dichtungsstoffe, wie Brandschutzm6rtel, mineralfaserhaltige Spritz- oder Pumpmassen oder Schaumbildner, die bei Hitze aufschfiumen und dadurch alle Hohlrgume ausffillen. 16.

Worauf ist beim Anbringen von D/immstoffen aus Brandschutzgriinden zu achten?

Die D~immstoffe mt~ssen so gesichert sein, dass sie im Brandfall nicht vorzeitig herabfallen. 17. Was versteht man unter Leckrate? Wie grofl darf die Leckrate sein?

Die Leckrate ist eine Kenngr613e zur Beschreibung der Dichtheit von Rauchschutztt~en. Sie ist der Luftvolumenstrom in m3/h, der durch die Spalten und Ritzen einer Tar bei einem bestimmten Differenzdruck Ap in Pa dringt. Die Prafung erfolgt in Druckstufen yon Ap = 5; 10; 20; 30 und 50 Pa. Bei einflt~geligen Tt~ren daft die Leckrate nicht grN3er als 20 m3/h, bei zweiflageligen nicht gr~SBerals 30 m3/h sein. Die Normbezeichnung, mit der die Tar auch zu kennzeichnen ist, lautet far die einflt~gelige Tar: Tar DIN 18095-RS-1

4.4 Feuermelde-und L0scheinrichtungen

225

4.4 F e u e r m e l d e - u n d L ~ s c h e i n r i c h t u n g e n 1. Welche Einriehtungen geh0ren zum vorbeugenden Brandschutz? Zum vorbeugenden Brandschutz gehOrt der Einbau yon Frahwamanlagen und das Bereitstellen yon LOscheinrichtungen, sowie Rauch- und W~irmeabzugsanlagen. Bei den Friihwamanlagen unterscheidet man automatische und yon Hand zu bet~itigende. 2. Welche Arten von automatischen Brandmeldeanlagen gibt es? Nach dem Sensor kann man die automatischen Brandmeldeeinrichtungen in W~irme-, Rauch- und Flammenmelder einteilen. 3. Wo werden W[irmemelder bevorzugt eingesetzt? Wgrmemelder verwendet man dort, wo betriebsbedingt mit dem Auftreten yon Gasen, D~npfen oder Rauch zu rechnen ist und der Einsatz eines Rauchmelders dadurch nicht sinnvoll ist. Die Wgrmemelder besitzen meist einen Bimetall-Temperatursensor. 4. Wo werden Rauchmelder bevorzugt eingesetzt? Rauchmelder werden in Rfiumen eingesetzt, in denen normalerweise kein Rauch auftritt. Der Rauch kann optisch angezeigt werden, indem der Lichtstrahl einer eingebauten Lichtquelle dutch Rauch auf eine Fotozelle reflektiert wird oder mittels eines Ionisations-Brandmelders, der auf Unterschiede in der Leitf~ihigkeit norrnaler und mit Rauch durchsetzter Luft reagiert. 5. Wo arbeitet man mit Flammenmeldern? Flammenmelder enthalten einen optischen Sensor, z. B. eine Fotozelle. Diese optischen Sensoren werden an Stellen als Brandauge eingesetzt, wo man das Entstehen yon Funken oder offenen Flammen beNrchtet. 6. Welche Arten von FeueriSschgeriiten gibt es? Man unterscheidet Wasser-, Pulver- und CO2-L0schger~ite. 7. In welche Brandklassen werden die Briinde unterteilt? Die Br~nde werden folgendermaBen eingeteilt: Brandklasse

Brennender Stoff

226

4.4 Feuermelde-und L6scheinrichtungen

A

feste Stoffe, vorwiegend organisch (Holz, Kohle, Textilien, Papier)

B

flt~ssige oder fltissig werdende Stoffe (z.B. Benzin, ()le, Fette, Harze, Wachse, Teer, Kunststoffe) Gase

C D E

Metalle Stoffe der Brandklasse A-D in Gegenwart von elektrischer Spannung (z.B. Transformatoren, Motoren, Fernmeldeanlagen)

8. Wo sind die FeuerlOscher zu befestigen?

Feuerl0scher sind in der N~he von besonders feuergef~ihrdeten Objekten zu befestigen. Dabei ist auf die N~ihe von Tttren und Fluchtwegen zu achten. 9. Was ist eine Sprinkleranlage?

Eine Sprinkleranlage ist eine selbstt~tige Brandl~scheinrichtung. Wasser wird mit Hilfe eines Rohrleitungssystems zu den Dasen (Sprinklern) geleitet. Im Brandfall werden durch eine Branderkennungseinrichtung die in der N~ihe des Brandherdes befmdlichen Sprinkler geSffnet. 10. Erl~iutern Sie die Wirkungsweise von Rauch- und W~irmeabzugsanlagen.

Rauch- und W~eabzugsanlagen sind spezielle Dachabschltisse, die im Brandfall I)ffnungen im Dach freigeben. Auf diese Weise wird erreicht, dass W~irme und Rauch entweichen k/Snnen und Sicht und Atemluft erhalten bleiben.

5. Licht 5.1 Lichttechnische Gr6flen 1. W a s ist das Besondere an lichttechnischen GrSl~en?

Lichttechnische GrSgen basieren auf einer Strahlungsbewertung in Anlehnung an das menschliche Auge. Dadurch ist es mOglich, den Farb- und Helligkeitseindruck zu beschreiben. Das menschliche Auge nimmt elektromagnetische Strahlung zwischen 400 und 700 nm als Licht wahr. Das Auge besitzt zur Bewertung des Lichts drei Sorten von Z~pfchen und eine Sorte St~ibchen. Die St~bchen reagieren schon bei geringer Helligkeit und ermOglichen des Dunkelsehen. Das Maximum der Hellempfindlichkeitskurve far das Tagessehen liegt bei 555 nm und Nr das Nachtsehen bei 507 nm. 1,2 1

S

M

L

0,8 0,6 0,4 0,2 0

419

531

559

~[nm]

Bild 5.1 Spektrale Empfindlichkeit der Zfipfchen des menschlichen Auges: s(short), m(middte), 1(long)

228

5.1 Lichttechnische G r 0 g e n

Entsprechend der spektralen Verteilung der Beleuchtung spricht man auch von warmen und kaltem Licht. Warmes Licht hat groBe Anteile im langwelligem Bereich, wfihrend kaltes Licht mehr kurzwellige Anteile enthglt. An den langwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums schlieBt sich die Infrarotstrahlung an und an den kurzwelligen die UV-Strahlung. 2. Wie sind die Lichtst~irke I u n d der Lichtstrom ~ definiert? Der Lichtstrom ist die yon einer Lichtquelle ausgestrahlte oder von einer Fl~iche empfangene Lichtleistung, die eine Bewertung entsprechend der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges erfahren hat. Die MaBeinheit ist das Lumen. lm =cd. sr 1 Lumen ist der von einer punktfOrmigen Lichtquelle der Lichtst~rke 1 cd in den Raumwinkel 1 sr (Steradiant) ausgestrahlte Lichtstrom. Die Lichtst~rke I i s t der Lichtstrom qb, der yon einer Quelle in den Einheitsraumwinkel f~ abgestrahlt wird. Die Mageinheit ist Candela. I = q~-

[ca]

3. Wie ist die Beleuchtungsst~irke E definiert?

Die Beleuchtungsst~irke ist der Quotient des Lichtstroms 4, der auf ein Fl~ichenelement auftrifft, und der Fl~iche A dieses Elements. Die MaBeinhejt ist das Lux. e ist der Einfalls- bzw. Auftreffwinkel des Lichts (Bild 5.2).

E_

9 _ Icos~ A r2

[cd.sr _ lm _ l x ] 1_ m 2

m 2

229

5.1 LichttechnischeGr6Ben

BO

I f

BO~

11 %

&x\ 200

0~>

200

I

/

\,, \ \

I

Bild 5.2 Zur Definition der Beleuchtungsst~irke 4. Was versteht man unter dem Wartungswert der Beleuchtungsstiirke?

Der Wartungswert der Beleuchtungsst/irke ist der Wert, unter den die mittlere Beleuchtungsst~irke auf einer bestimmten Flfiche nicht sinken darf. Es handelt sich dabei urn die Beleuchtungsst~irke zu dem Zeitpunkt, an dem sp~itestens eine Wartung durchzutlthren isL 5. Welche Beleuchtungsst~irke ist etwa bei einem Arbeitsplatz mit geringer Anforderung erforderlich und welche bei hohen Anspriichen an die Sehaufgabe? Eine geringe Beleuchtung hat ca. 100 lx w~ihrend bei hohen Ansprtichen 1000 lx erforderlich sind. Bei Operationen arbeitet man mit 10 000 lx. 6. Was versteht man unter Belichtung?

Die Belichtung ist das Produkt aus Beleuchtungsst~irke und Beleuchtungsdauer. Die Mai3einheiten sind lx.s und lx-h.

5.1 LichttechnischeGr6gen

230 7. Wie ist die Leuchtdichte L definiert?

i

L - A~ .cos~ 1

~z

9 Reflexionsgrad A Fl~che I

Austrittswinkel Lichtst~rke

E Beleuchtungsst/~rke Die Leuchtdichte einer Fl~che, d. h. die wahrgenommene Helligkeit, h~ngt von der auf ihr vorhandenen Beleuchtungsst/~rke und von ihrem Reflexionsgrad ab. 8. Was versteht man unter Pendell/inge?

Die Pendell~nge ist die Differenz aus DeckenhOhe und HOhe der Leuchtebene, wobei die Leuchtebene die Ebene ist, die durch die Lichtschwerpunkte der Leuchten aufgespannt wird. 9. Wie ist der Lichtreflexionsgrad definiert?

Der Lichtreflexionsgrad ist das Verh~ltnis des yon einer Fl~che reflektierten Lichtstroms zum auffallenden Lichtstrom. 10. Wie ist der Lichttransmissionsgrad definiert? Der Lichttransmissionsgrad ist das Verh~lmis des durch einen KOrper transmittierten Lichtstroms zum auffallenden Lichtstrom. 11. Was ist der Unterschied zwischen einer Lampe und einer Leuchte?

Eine Lampe ist eine Quelle zur Erzeugung optischer Strahlung. Eine Leuchte ist ein Ger~it, durch welches das von einer oder mehreren Lampen erzeugte Licht verteilt, gefiltert oder umgewandelt wird. Es umfasst alle Teile, die zur Befestigung und zum Schutz der Lampen erforderlich sind, und, falls erforderlich, Verdrahtungen sowie die Vorrichtungen zum Anschluss an das elektrische Versorgungsnetz, nicht aber die Lampen selbst.

5.1 LichttechnischeGr613en

23 1

12. Welche Aufgabe hat ein Vorschaltger~it?

Ein Vorschaltger~it ist eine Vorrichtung, die zwischen dem Versorgungsstromkreis und einer oder mehreren Entladungslampen geschaltet ist. Es hat die Aufgabe, den Lampenstrom auf den geforderten Wert zu begrenzen. 13. Erl[iutern Sie den Begriff Dachoberlicht.

Ein Dachoberlicht ist eine Tageslicht6ffnung in der Decke eines Raumes. Es gibt viele verschiedene Formen von Dachoberlichtern, z. B. Lichtkuppeln in unterschiedlichen Formen, verschiedene Dachlichtb~inder, Shed-Lichtb~inder, sowie Dachlatemen. 14. Was versteht man unter der elektrischen Bewertungsleistung von Kunstlicht?

Die elektrischen Bewertungsleistung von Kunstlicht ist die gesamte elektrische Anschlussleistung der Beleuchtungsanlage im Berechnungsbereich, ermittelt ausschlief31ich zum Zwecke der Bestimmung des Endenergiebedarfs Beleuchtung. Die elektrische Bewertungsleistung darf nicht ohne weitere Prtifung als Ersatz far die Ermittlung der elektrischen Anschlussleitung zum Zwecke der Auslegung der Elektroinstallation herangezogen werden. 15. Was bedeutet der Begriff Verbauung?

Unter Verbauung versteht man Lichthindernisse, wie z. B. Geb~iude und Berge, die vom jeweiligen Beobachterstandort aus Himmelsausschnitte verdecken. Eigenverbauung, wie andere Bauteile des GeNiudes, gelten ebenfalls als Verbauung. 16. Was versteht man unter Sehaufgabe und Bereich der Sehaufgabe?

Die Sehaufgabe beinhaltet die sehrelevante Elemente der auszuflihrenden Arbeit. Der Bereich der Sehaufgabe ist ein Teilbereich des Arbeitsplatzes, in dem die Sehaufgabe ausgeffihrt wird. Ist die Gr613e und/oder Lage des Bereiches der Sehaufgabe nicht bekannt, wird der Bereich als Bereich der Sehaufgabe angenommen werden, in dem die Sehaufgabe auffreten kann. 17. Was ist in Bezug auf Licht unter einem Kontrollsystem zu verstehen?

Kontrollsysteme sind elektronische Systeme, die zur Steuerung und Regelung eingesetzt werden von 9 Sonnen- und/oder Blendschutzsystemen;

232

5.1 LichttechnischeGr6gen 9 9

Kunstlicht in Abh~ngigkeit des zur Verftigung stehenden Tageslichts; zur Erfassung der Pr~isenz.

18. Was versteht man unter Produktwert in Zusammenhang mit der Berechnung der Beleuchtung? Der Produktwert ist ein herstellerspezifischer Wert auf der Grundlage einer Konformit~itserkl~trung zu europ~iisch harmonisierten Spezifikationen bzw. entsprechenden europfiischen Richtlinien oder einer Konformit~itserkl~irtmg zu Allgemein anerkannten Regeln der Technik oder eines bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweises, der f'ttr dieses Rechenverfahren geeignet ist. 19. Berechnen Sie die Beleuchtung fur ein ,,Zwei-Personen-Bfiro" Beleuchtungsart: Direkt/indirekt, Leuchten, 0,3 m abgependelt Wartungswert der Beleuchtungsstiirke 500 Ix Leuchtstoffiampen, stabfSrmig mit elektrischem Vorschaltgerfit RaummaBe: Breite 4,8 m, HShe 2,7 m, Tiefe 4,8 m Abminderungsfaktor kA = 0,92 Wir berechnen die elektrische Bewertungsleistung nach dem Tabellenverfahren. Far die elektrische Bewertungsleistung des Bereiches j gilt: Pj= P j,lx" E m" kA" kL" kR [W/m2] mit P j,~x spezifische elektrische Bewertungsleistung des Bereiches gm

Wartungswert der Beleuchtungsst~irke

kA Anpassungsfaktor fiir die Sehaufgabe kL Anpassungsfaktor far die Lampe Nr nicht stabF6rmige Leuchtstoffiampen kR Anpassungsfaktor fiir den Raum Nach dem Tabellenverfahren wird ftir die Beleuchtungsart ,,direkt/indirekt" nach Tabelle 35 angesetzt

Pj,~x= 0,06 W/(m21x). Der Abminderungsfaktor zur Berficksichtigtmg des Bereichs der Sehaufgabe nach D1N V 18599-10 betr~igt fttr die Nutzungsrandbedingung ,,Gruppenb~o":

5,1 LichttechnischeGrOgen

233

k A = 0,92 Far ,,Leuchtstofflampen, stabfOrmig mit EVG" betrfigt der Anpassungsfaktor kL = 1. Der Einflusses der Raumgeometrie nach Tabelle 37 ergibt den Anpassungsfaktor kR = 0,72. Damit errechnet sich die elektrische Bewertungsleistung zu: pj = 0,06 W/(mqx).500 Ix. 0,92- 1.0,72 =19,9 W/m z 20. Wie ermittelt man den Energiebedarf fiir Beleuchtungszwecke? Der Energiebedarf ftir Beleuchtungszwecke Q kann aus der elektrischen Bewertungsleistung ermittelt werden: Q = pj. (ATLj + AKTLj)" t mit

ATLj Fl~iche des Bereiches j der mit Tageslicht versorgt wird ATLj Fl~iche des Bereiches j der nicht mit Tageslicht versorgt wird t 21.

Betriebszeit Berechnen Sie fiir das Zwei-Personen-Biiro aus Aufgabe 19 den Energiebedarf fiir die Beleuchtung. Dazu nehmen wir einen Teilbetriebsfaktor zur Beriicksichtigung der Tageslichtversorgung von 0,38 fiir das gesamte Biiro an. Die Normzeit fiir ein Biiro betr~igt 2543 Stunden am Tag und 207 Stunden in der Nacht nach DIN 18599-10. Effektive Betriebszeit Am Tage (h/a)

966

Nachts (h/a)

207

Gesamtzeit (h/a)

1173

Q = pj" (ATLj" + AKTLj) t = 19,9 W/m 2, 23,04 m 2. 1173 h/a Q = 537,8 kWh/a FOx das Zwei-Personen-Boxo werden 537,8 kWh/a ben6tigt.

234

5.2 Tagesticht

5.2 T a g e s l i c h t

1. Wie ist der Tageslichtquotient definiert? Der Tageslichtquotient D ist das Verh~iltnis der Beleuchtungsst~irke in einem Punkt einer gegebenen Ebene, die dutch direktes oder indirektes Himmelslicht bei angenommener oder bekannter Leuchtdichteverteilung erzeugt wird, Ep, zur Horizontalbeleuchtungsst~ke bei unverbauter Himmelshalbkugel Ea. Die Anteile des direkten Sonnenlichtes an beiden Beleuchtungsst~rken bleiben hierbei unbe~cksichtigt. E Beleuchtunggst~irke innen D = - p 100% = Ea Beleuchtungsst~irke au~en D kennzeichnet nicht nur den Lichtempfang, sondern wird auch als raumbezogene Kenngr6Be zur Charakterisierung der Qualitfit der Tageslichtverh~iltnisse genutzt. Der Tageslichtquotient einer Rohbau6ffnung DRB l~isst sich mit der folgenden Gleichung berechnen: DRB= (4,13 + 20,0" IXr-1,36 " IRt)" IV [%] mit IT~ Transparenzindex IRt Raumtiefenindex Iv Verbauungsindex. Dabei gilt die Nebenbedingung ITr > 0,068 "IRt - 0,2065. Ansonsten ist DRB gleich Null zu setzen. Der Transparenzindex Ix~ beschreibt das Verh~iltnis v o n d e r Fl~iche der Rohbau6ffnung ARB zur tageslichWersorgten Teilfl~iche ATE. ARB I Tr -A TL

Der Raumtiefenindex IRtnsetzt die Bereichstiefe aXL ins Verh~iltnis zur Differenz aus SturzhShe h st und H6he der Nutzebene lane. At1 ITr ----_ _ hst -hNe FUr einen tmverbauten Raum ist Iv =1. Einer guten Tageslichtversorgurlg entspricht D > 6 %, einer mittleren D = 4 % und einer geringen D = 2 %.

235

5.2 Tageslicht 2. Wie kann die Tiefe des tageslichtversorgten Bereiches berechnet werden?

Die maximale Tiefe des Bereiches a TL,maxkann mit folgender Gleichung bestimmt werden: aTE .... = 2,5(hst - h N e )

mit hst Sturzh6he (Oberkante des Fensters)

hne H6he der Nutzebene Um unverh~iltnism~ii3ig kleine nicht tageslichtversorgte Bereiche zu vermeiden, werden Bereichstiefen, die das 1,25 fache der berechneten, maximalen Tiefe betragen dem tageslichtversorgtem Bereich zugeschlagen. Bedecken Fenster die gesamte Augenwand, so wird die gesarnte L~nge der Augenwand als tageslichtversorgt angesehen. Bedecken die oder das Fenster nur einen Teil der Fassade, so arbeitet man mit folgender N~iherung zur Festlegung der Lange des tageslichtversorgten Bereiches: Da auch seitlich des Fensters ein Bereich mit Tageslicht versorgt wird, schl~igt man zu jeder Seite des Fensters einen Streifen yon einem Viertel der Tiefe des tageslichtversorgten Bereiches hinzu. 3. Wie kann die Lichtdurchltissigkeit von Glas beschrieben werden?

Zur Charakterisierung der Lichtdurchl~issigkeit verwendet man % die Lichtdurchliissigkeit der Verglasung. x beschreibt den gemessenen Transmissionsgrad der Verglasung. Klare Doppelscheiben haben ein "cyon ca. 0,8. 4. Was versteht man unter dem Verbauungsabstandswinkel?

Der Verbauungsabstandswinkel ~ l~isst sich aus dem Abstand by trod der H0he hv des gegenUberstehenden Geb~iudes errechnen:

tan c~ =

hV by

Der Verbauungsabstandswinkel kann in Zusammenhang mit den Tabellen der DIN 5034 (Tageslicht) zur Festlegung der Mindest-Fensterbreite in Abh~ingigkeit von RaumhOhe und -tiefe genutzt werden.

236

5.2 Tageslicht

5. Welche Raumfl~iche empfiingt das wenigste Licht? Die lichtundurchl~ssigen Teile der Raumfl~che mit der Licht6ffnung empfangen nut das yon den anderen Raumfl~chen reflektierte Licht, Bei Oberlichtern ist das die Raumdecke und bei Seitenlicht die Fensterwand. 6. Wodurch kann man die Lichtverteilung des Tageslichtes in einem Zimmer beeinflussen? Eine Beeinflussung ist in erster Linie mit der Farbgebung yon W~inden, Decken, Ful3boden und Einrichtungsregenst~inden m6glich. 7. Was tr~igt st~irker zur Verbesserung der Versorgung mit Tageslicht bei, die VergrSflerung der FensterhShe oder der Fensterbreite? Bei unver~nderter Verbauung hat eine VergrN3erung der Fensterh~he einen grN3eren Einfluss auf die Tageslichtversorgung als die Fensterbreite. Besonders in engen Stragen sollte man dies beriacksichtigen. 8. Welche Arten von Oberlichtern gibt es? Oberlichter kOnnen einzeln oder in grOgerer Zahl tiber die Decke verteilt sein. Sie kSnnen auch bandfOrmig angeordnet werden. Man unterscheidet: 9

Einzeloberlichter

9

Lichtkuppel

9

Glassatteldach

9

Pultoberlicht

9

Laternen und Monitoroberlichter

9

Shed- oder Siigediicher

9 Lichtdecke Die Verglasung kann mehr oder weniger durchsichtig gew~ihlt werden. Das Oberlicht kann auf ein raumtiberspannendes Tragwerk aufgesetzt oder selbsttragend sein. 9. Was versteht man unter einem Tageslichtsystem? Tageslichtsysteme sind Einrichtungen zur Lenkung und Leitung des Tageslichts, mit dem Ziel, eine effektivere Beleuchtung mit Tageslicht zu erreichen.

5.2 Tageslicht

2 37

Neue Ansprtiche an den mit Computer ausgertisteten Arbeitsplatz fahrten in den achtziger Jahren zu neuen Systementwicklungen, wobei besonders auf Blendfreiheit Wert gelegt wurde. 10. Welche Tageslichtsysteme gibt es? Tageslichtsysteme k6nnen wie folgt eingeteilt werden: 1. Zentrale Systeme

9

Heliosstaten-Systeme

9 Himawari 2. Dezentrale Tageslichtlenkung 9

Starre Reflektoren

9

Laserschnitt-Paneele

9

Prismensysteme

9

Innenliegende Jalousiesysteme

9

Verspiegelte Lamellenprofile in einem Glasverbund

9

Lichtlenkglas

9

Aul3enliegende Lamellensysteme

9 Holographisch-optische Systeme 3. Transparente W~med~immung 11. Was ist ein Heliostat?

Ein Heliostat ist ein zweiachsig nachgefiihrter Spiegel, der das direkte Sonnenlicht auf einen festen Punkt umlenkt. Damit kann das Licht tiber weitere lest installierte Umlenkspiegel an lichtarme Arbeitspl~itze geleitet werden. Da direktes Sonnenlicht parallel ist, hat man die MSglichkeit, Tageslicht welt ins Inhere des Geb~iudes zu bringen. Die Nachf'tihrung des Heliostatensystems erfolgt rechnergesteuert. Mit Heliostaten beleuchtet man Treppenh~iuser und enge Lichth6fe. 12. Was ist ein Himawari?

Der Himawari ist ebenfalls ein zweiachsig der Sonne nachgefahrtes System. Im Unterschied zum Heliostat wird beim Himawari das Sonnenlicht mit Hilfe von Fresnel-Linsen gesammelt und in ein im Brennpunkt befindliches Lichtfaserkabel eingespeist und an den gewiinschten Ort geleitet.

238

5.2 Tageslicht

13. Wie funktioniert die Lichtumlenkung bei innenliegenden Lamellen und im Lichtlenkglas? Nach dem physikalischen Prinzip l~sst sich die Lichtumlenkung in drei Gruppen einteilen: 9 9 9

Reflexion (spiegelnde Oberflfiche) Totalreflexion (Prisma, Lichtleitstrukturen) Lichtbeugung (Nanostrukturen)

/ Bild 5.3 Spiegelnde Lamellen im Scheibenzwischenraum als Sonnenschutz und zur Lichtumlenkung Da spiegelnde Oberfl~ichen leicht verschmutzen, sind sie besonders fox den Einbau im Scheibenzwischenraum geeignet. Die Form der Lamellen ist so gestaltet, dass sie sowohl als Sonnenschutz wirken, als auch Licht blendffei welt in den Raum hinein lenken. Es gibt starr und beweglich eingebaute Lamellen (Jalousien) im Zwischenraum von Mehrscheibenw~irmeschutz- und Sonnenschutzglas. Eine Anpassung an unterschiedliche Sonnenst~inde kann durch automatische Nachfiihrung der Lamellen erfolgen. Lichtlenkgas enth~ilt im Scheibenzwischenraum einen Stapel von start eingebauten Acryllamellen, die das Licht vertikal umlenken. Eine horizontale Umlenkung des Lichtes erfolgt durch besonders profiliertes Gussglas als Innenscheibe und bringt das Licht vom oberen in den unteren Raumbereich. Lichtlenkglas wird besonders im Oberlichtbereich eingesetzt.

Bild 5.4

Vertikalumlenkung des Lichts durch Totalreflexion in einer einzelnen Acryllamelle yon Lichtlenkglas

Tabellen Tabelle 1 Temperaturdehnzahl a (Lfingenausdehnungskoeffizient) Stoff

Mauerwerk

Putz

Beton

Glas Steingut, Steinzeug Metalle

Kunststoffe

Dfimmstoffe Holz Asphalt

Temperaturdehnzahl ~x [mm/m.K]

aus porigen Ziegeln Vormauerziegeln Ktinkem Kalksandsteinen Kalkputz Kalkzementputz Zementputz Gipsputz Normalbeton Bimsbeton Bl~hbeton, unbewehrt Gasbeton Bauglas Wandplatten Gehwegplatten Stahl Aluminium Kupfer Blei Grauguss Zink PVC Poly~ithylen Acrylglas Glasfaserverst~ktes Polyester Leichtbauplatten PS- Hartschaum in Faserrichtung quer zur Faserrichtung Harte Asphaltbel~ige

0,006 0,008 0,01 0,008 0,009 0,010 0,010 0,018...0,025 0,01 0,008 0,006 0,008 0,008 0,008 0,008 0,011 0,024 0,017 0,029 0,012 0,029 0,08 0,2 0,08 0,02 0,010 0,050...0,080 0,009 0,05 0,03

Tabellen

II T a b e l l e 2 W~irmekapazit~it c Stoff

c [J/kgK]

Aluminium

800

sonst. Metalle

400

anorg. Bau- und D~nmstoffe

1000

Schaumkunststoffe

1500

Hotz und Holzwerkstoffe

2100

Pflanzliche Fasem

1300

Wasser Lull ( Dichte 1,25 kg/m 3)

4200 1000

Eis

2100

T a b e l l e 3 Heizwerte verschiedener Brennstoffe Brennstoff

Mengeneinheit

Heizwert H kJ

kWh

Steinkohle

kg

29719

8,26

Braunkohlenbriketts

kg

20097

5,59

Brennholz

kg

14654

4,07

Heiz61, teicht

kg

42705

11,87

Heiz61, schwer

kg

41031

11,41

Stadtgas

m3

15994

4,45

Erdgas

m3

31736

8,82

T a b e l l e 4 Schmelzpunkt und spezifische Schmelzwfirme q Stoff

Schmelzpunkt [ o C ]

spez. Schmelzw~irme q [kJ/kg]

Aluminium

659

400

Blei

327

25

Eisen

1535

270

Kupfer

1083

205

0

335

Eis Wasserstoff

-259

60

Zink

420

110

Zinn

232

60

III

Tabellen Tabelle 5 Wgrmeleitf~ihigkeit )~ und Diffusionswiderstandszahl g Stoff

Kupfer Aluminiumlegierungen Stahl Granit, Basalt, Marmor Sandstein, Muschelkalk Bindiger Boden Normalbeton (Dichte 2400 kg/m3) Zementm6rtel (MauermOrtel, Dichte 2000 kg/m3) KalkzementmGrtel, KalkmGrtel (Putzm6rtel) KalkgipsmGrtel, Gipsm6rtel Gipsputz ohne Zuschlag (Dichte 1200 kg/m3) Glas Leichtbeton, Dichte 1100 kg/m 3 Leichtbeton, Dichte 1200 kg/m3 Mauerwerk aus Kalksandstein, Dichte 1600 kg/m3 Vollziegel, Dichte 1800 kg/m3 Lochziegel, Dichte 1200 kg/m 3 Lochziegel, Dichte 1400 kg/m3 Leichthochlochziegel, Dichte 700 kg/m 3, NM Porenbetonblock, Dichte 600 kg/m3 Porenbetonblock, Dichte 800 kg/m3 Gummi Holz (Dichte 700 kg/m3) Holz (Dichte 500 kg/m3) Holzwolleleichtbauplatten (Dichte 400 kg/m3) Holzwolleleichtbauplatten (WW; Dichte 250 kg/m3) Gipskartonplatten (Dichte 900 kg/m3) Korkplat~en 055 Polystyrol- Hartschaum (EPS) 040 Faserd~immstoff035 (z.B. Mineralwolle) Polyurethan - Hartschaum 025

~ [W/m.K]

380 160 5O 3,5 2,3 2,0 2,0 1,6 1,0 0,70 0,51 2,0 0,55 0,62 0,79 0,81 0,50 0, 58 0,36 0,24 0,29 0,17 0,18 0,13 0,10 0,07 0,25 0,055 0,040 0,035 0,025

g

dicht dicht dicht 10000 2/250 50 80/130 15/.35 15/35 10 10 dicht 70/150 70/150 15/25 5/10 5/10 5/10 5/10 5/10 5/10 10000 50/200 20/50 5/10 2/5 8 5/10 20/100 1 40/200

IV

TabeUen

Tabelle 6 W~irmet~bergangswiderst~inde an Bauteiloberfl~ichen Richtung des W~irmestroms

W~irmeiibergangswiderstand innen Rsi [m2K/W] auBen Rse [m2K/W]

Horizontal

0,13

0,04

(+ 30o zur Horizontalen) Aufw~rts Abwfirts

0,10 0,17

0,04 0,04

Far die 0berprafung eines Bauteils auf Tauwasserbildung ist nach D1N 4108 Teil 3 mit Rsi = 0,17m2K/W zu rechnen.

Tabelle 7 W~rmedurchlasswiderst~nde von Luftschichten und unbeheizten Dachr~umen

Tabelle 7a Klassifizierung von Luftschichten Die QuerschnittsOffnungen der Verbindungsflfichen der Luftschichten zur ~iugeren Lut~schicht darfen die folgenden Werte nicht tibersteigen:

Ruhende Luftschicht

schwach beliiftete Luftschicht

stark beliiftete Luftschicht

Vertikal: 500 mm2/m

1500 mm2/m

> 1500 mm2/m

1500 mm2/m2

> 1500 mm2/m2

horizontal 500 mm2/m2

Der Bemessungswert von schwach belafteten Luftschichten betr~gt die Hglfte des entsprechenden Wertes nach Tabelle 7 b. Bei stark bel~ifteten Luftschicht wird sowohl der Wfirmedurchlasswiderstand der Lut~schicht als auch der zwischen ihr und der Umgebung angeordneten Bauteilschichten vemachlfissigt. ese = Rsi des Bauteils zu setzen.

Tabellen

V

Tabelle 7b Ruhende Luftschicht Dicke der Luftschicht [mm]

Richtung des Wiirmestromes aufwiirts horizontal abwiirts Wiirmedurchlasswiderstand R [m2K/Wl

5 7 10 15 25 50 100

0,11 0,13 0,15 0,16 0,16 0,16 0,16

0,11 0,13 0,15 0,17 0,18 0,18 0,18

0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,22

300

0,16

0,18

0,23

Tabelle 7c W~irmedurchlasswiderstgnde von unbeheizten Dachr~iumen Ru nach DIN EN ISO 6946 Beschreibung des Daches

Ru [m2K/W]

1 Ziegeldachohne Pappe, Schalung o. ~L 2 Plattendach oder Ziegeldach mit Pappe oder Schalung oder fihnlichem unter den Ziegeln 3 wie 2, jedoch mit Aluminiumverkleidung oder einer anderen Oberfl~iche mit geringem Emissionsgrad an der Dachunterseite 4 Dach mit Schalung und Pappe

0,06 0,2 0,3 0,3

Anmerkung: Die Werte in dieser Tabelle enthalten den Wfirmedurchlasswiderstand des belt~fieten Raums und der (Schr~ig)-Dachkonstruktion. Sie enthalten nicht den ~iuBeren W~irmedurchlasswiderstand Rse.

VI

Tabellen

Tabelle 8 Mindestwerte der W~irmedurchlasswiderstfinde R far Aufenthaltsr~iume mit einer fl~ichenbezogenen Masse von _> 100 kg/m 2 (nach DIN 4108) Bauteile

R [m2K/W]

AuBenwgnde, W~inde von Aufenthaltsr~iumen gegen Bodenr~iume, Durchfahrten, offene Hausflure, Garagen, Erdreich

1,2

W~inde zwischen fremdgenutzten R~iumen; Wohnungstrennw~nde

0,07

Treppenhauswfinde zu Treppenr~iumen mit wesentlich niedrigen Innentemperaturen

0,25

zu Treppenr~iumen mit 0i >10~

0,07

Wohnungstrenndecken und Decken zwischen fremden Arbeitsbereichen im Allgemeinen in zentralbeheizten Bt~rogeb~iuden

0,35 0,17

Unterer Abschluss nichtunterkellerter Aufenthaltsrgume Decken unter nicht ausgebauten Dachgeschossen Kellerdecken

0,90 0,90 0,90

Decken, die Aufenthaltsr~iume nach unten gegen die Augenluft abgrenzen

1,75

Decken (auch D~icher), die Aufenthaltsr~iume nach oben gegen die Augenluft abschliel3en

1,2

Tabelle 9 Anforderungen an leichte Bauteile Fiir Aul3enw~inde, Decken unter nicht ausgebauten Dachr~iumen und Decken mit einer fl~ichenbezogenen Gesamtmasse unter 100 kg/m2 gilt die erh6hte Anforderung: Mindestwert des Wiirmedurchlasswiderstandes: R > 1,75 m~K/W Bei Rahmen und Skelet~bauten gilt diese Forderung nur ft~r den Gefachbereich. Ft~r das gesamte Bauteil ist im Mittel R = 1,0 m2K/W einzuhalten. Gleiches gilt far Rollladenk~isten. Far den Deckel von Rotlladenkgsten ist R > 0,55 m2K/W einzuhalten. Die WKrrnebrackenwirkung leichter Metatlfassaden ist nach E DIN ISO 10077-2 in Verbindung mit DIN EN ISO 10221-1 und DIN EN ISO 10221-2 zu berechnen.

TabeUen

VII

Bei Fensterfassaden und Fensterttiren mit nichttransparenten Ausfachungen darf der U-Wert des Rahmens den Wert Uf = 0,28W/(m2K) nicht tiberschreiten Der nichttransparente Teil der Ausfachungen von Fensterw~inden und Fenstertiiren, die mehr als 50 % der gesamten Ausfachungsfl~iche betragen, muss mindestens die Anforderungen nach Tabelle 8 erflillen. Bei F1/ichenanteilen von weniger ats 50% muss R _>100 m:K/W sein. Tabelle lOa Nennwert des W~medurchgangskoeffizienten von Fenstem, abh~ngig vom Nennwert der Verglasung Ug und vom Bemessungswert des Rahmens Uf (Auszug nach DIN EN ISO10077-1)

VerUg glasungs- [W/m2K] art

1,0

1,4

Uw [W/m2K] bei Uf [W/m2K] yon 1,8 2,2 2,6 3,0

3,4

3,8

7,0

Einfachglas ZweifachGlas

5,7

4,3

4,4

4,5

4,6

4,8

4,9

5,0

5,1

6,1

1,9 1,7 1,5 1,3 1,1

1,8 1,6 1,5 1,4 1,2

1,9 1,8 1,6 1,5 1,4

2,0 1,9 1,7 1,6 1,5

2,1 2,0 1,9 1,7 1,6

2,3 2,2 2,0 1,9 1,7

2,4 2,3 2,1 2,0 1,9

2,5 2,4 2,3 2,2 2,0

2,7 2,5 2,4 2,2 2,1

3,5 3,3 3,2 3,1 2,9

DreifachGlas

2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5

2,0 1,9 1,7 1,6 1,5 1,4 1,2 1,1 0,9 0,8

2,1 2,0 1,8 1,7 1,6 1,5 1,3 1,2 1,1 0,9

2,2 2,1 2,0 1,8 1,7 1,6 1,5 1,3 1,2 1,0

2,4 2,2 2,1 1,9 1,9 1,7 1,6 1,4 1,3 1,2

2,5 2,4 2,3 2,1 2,0 1,9 1,7 1,6 1,5 1,3

2,7 2,5 2,4 2,2 2,1 2,0 1,9 1,7 1,6 1,4

2,8 2,6 2,5 2,4 2,3 2,1 2,0 1,8 1,7 1,6

2,9 2,8 2,6 2,5 2,4 2,3 2,1 2,0 1,8 1,7

3,7 3,6 3,4 3,3 3,2 3,1 2,9 2,8 2,6 2,5

Anmerkung: In den Uw -Werten ist der Einfluss des Isoliergtas-Anbindungssystem enthalten.

VIII

Tabellen

Tabelle 10 b Korrekturwerte AUw zur Berechnung des Bemessungswertes Uw Bezeichnung des Korrekturwertes Glasbeiwert

AUw [W/(m2K)] Grundlage 0,1

Verglasung ohne Uberwachung nach Anhang B Verglasung mit Oberwachung nach Anhang B Randverbund erfallt die Anforderungen nach Anhang C

+ 0,0 Korrektur far w~irmetechnisch verbesserten Randverbund des Glases

-0,1

Randverbund erfallt die Anforderungen nach Anhang C nicht Abweichungen in den Berechnungsannahmen und bei der Messung

+ 0,0 Korrekturen far Sprossen Aufgesetzte Sprossen Sprossen im Scheibenzwischenraum (einfaches Sprossenkreuz) Sprossen im Scheibenzwischenraum (mehrfache Sprossenkreuze) Glasteilende Sprossen

_+0,0 + 0,1 + 0,2 + 0,3

Tabelle 10 c Anforderungen an die Dichtheit von Fenstern Anzahl der Vollgeschosse des Geb~iudes bis zu 2 mehr als 2

Klasse der Fugendurchl~issigkeit nach DIN EN 12207-1:2000-06 2 3

Tabelle 10d Luftdichtheitsklasse in Abh~ngigkeit von den Konstruktionsmerkmalen von Fenstern und Fensterttiren Konstruktionsmerkmale

Klasse der Fugendurchliissigkeit nach DIN EN 12207

Holzfenster (auch Doppelfenster) mit Profilen nach DIN 681221-1 ohne Dichtung Alle Fensterkonstruktionen mit alterungsbestfindiger, leicht auswechselbarer, weichfedemder Dichtung, in einer Ebene umlaufend angeordnet

IX

Tabellen

Tabelle 11 Sommerlicher W~irmeschutz Tabelle l l a Grenzwerte des Fensterfl~ichenanteils nach DIN 4108-2:2003-04 Neigung der Fensterfliiche gegeniiber der Horizontalen

Orientierung der Fenster

600 < ~ _<900

West fiber StUdbis Ost Nordost tiber Nord bis Nordwest alle Orientierungen

0~ < c~<_600

Fensterfliichenanteil f AG[%] 10 15 7

Den angegebenen Fensterfl~ichenanteilen fA6= Aw/A~ liegen Werte der Klimaregion B zugrunde.

Tabelle l l b Abminderungsfaktoren far Sonnenschutzvorrichtungen nach DIN 4108-2:2003-04 Beschaffenheit der Sonnenschutzvorrichtung

Abminderungsfaktor Fc

Ohne Sonnenschutzvorrichtung Innenliegend bzw. zwischen den Scheiben: Weil3 oder reflektierende Oberfl~ichen mit geringer Transparenz Helle Farben und geringe Transparenz Dunkle Farben und h6here Transparenz Augenliegend: Drehbare Lamellen, hintertiiffet Jalousien und Stoff geringer Transparenz, hinterlaftet Jalousien allgemein Rolll~iden, Fensterladen Vord~icher, Loggien, freistehende Lamellen Markisen, oben oder seitlich ventiliert Markisen, allgemein

1,0 0,75 0,80 0,90 0,25 0,25 0,40 0,30 0,50 0,40 0,50

Tabellen

X Tabelle llc

Zuschlagswerte entsprechend der baulichen Gegebenheit nach DIN 4108-2:2003-04

Gebiiudelage bzw. - beschaffenheit

anteiliger Sonneneintragskennwert Sx

Gebtiude in Ktimaregion A

+ 0,04

GeNiude in Klimaregion B

+ 0,03

Geb~tude in Klimaregion C

+0,015

Leichte Bauart: Cwi~kA~ < 50 Wh/(Km2) bzw. ohne Nachweis yon Cwirk

+ 0,06"fgew

Mittlere Bauart: 50 Wh/(Km~) < Cwirk/AG< 130 Wh/(Km2)

+ oJo.fgow

Schwere Bauart: Cwirk/A6> 130 Wh/(Km~)

+ 0,1~5-fgew + 0,03

Sonnenschutzverglasung, g < 0,4 ErhOhte Nachtlt~ftung, n _> 1,5 h I w~hrend der zweiten Nachthglfte: leichte und mittlere Bauart

+0,02

schwere Bauart

+ 0,03

Fensterneigung 0~ < c~ < 60 o gegenaber der Horizontalen

- 0,12"fneig

Nord-, nordost- und nordwestorientierte Fenster mit einer Neigung

+ 0,10" fnord

c~> 60 o und Fenster, die andauemd durch das Gebgude selbst verschattet werden Tabelle lld

Gesamtenergiedurchlassgrad

Verglasung

g

Einfachverglasung Doppelverglasung aus Klarglas W~trmeschutzverglasung, doppelt Dreifachverglasung aus Klarglas Glasbausteine Sonnenschutzvergtasung

0,87 0,75 0,5_.0,7 0,6...0,7 0,6 0,2...0,5

Tabetten

XI

Tabelle 12 Wfirmedfimmung von Wfirmeverteilungs- und Warmwasserleitungen sowie Armaturen nach der Energieeinsparverordnung Art der Leitungen/Armaturen

Mindestdicke der Diimmschicht bezogen auf g= 0,035 W/(mK)

1

Innendurchmesserbis 22 mm

20 mm

2

Innendurchmesser fiber 22 mm bis 35 mm

30 mm gleich Innendurchmesser

3

Innendurchmesser fiber 35 mm bis 100 mm

4

Innendurchmesser fiber 100 mm

100 mm

5

Leitungen und Armaturen nach den Zeilen 1 bis 4 in Wand- und Deckendurchbrachen, im Kreuzungsbereich yon Leitungen, an Leitungsverbindungsstellen, bei zentralen Leitungsnetzverteilern

1/2 der Anforderungen der Zeilen 1 bis 4

6

Leitungen yon Zentralheizungennach den Zeilen 1 bis 4, die nach Inkrafttreten dieser Verordnung in Bauteilen zwischen beheizten Rgumen verschiedener Nutzer verlegt werden.

1/2 der Anforderungen der Zeilen 1 bis 4

7

Leitungen nach Zeile 6 im Fuf3bodenaufbau

6 mm

Soweit sich Leimngen von Zentralheizungen nach den Zeilen 1 bis 4 in beheizten Rgumen oder in Bauteilen zwischen beheizten Rfiumen des Nutzers befinden und ihre W~rmeabgabe durch freiliegende Absperreinrichtungen beeinflusst werden kann, werden keine Anforderungen an die Mindestdicke der Dfimmschicht gestellt. Dies gilt auch far Warmwasserleitungen in Wohnungen bis zum Innendurchmesser yon 22 mm, die weder in den Zirkulationskreislauf einbezogen, noch mit elektrischer Begleitheizung ausgestattet sind.

XII

Tabellen

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl 1. Niedertemperaturkessei mit geb~iudezentraler Trinkwassererw~irmung 1.1. Anlagencharakterisierung Heizung Ubergabe Radiatoren mit Thermostatventilen 1K Verteilung max.Vorlauf-/Rficklauftemperatur 700 C/50~C horizontale Verteilung aul3erhalb der thermischen Ht~lle vertikale Verteilungsstr~inge innenliegend, geregelte Pumpen Speicherung keine Erzeugung Niedertemperaturkessel aul3erhalb der thermischen Halle Trinkwasser- Verteilung Verteilung augerhalb der thermischen Htille erw~irmung mit Zirkulation Speicherung indirekt beheizter Speicher aul~erhalb der thermischen Hi,lie Erzeugung zentral, Niedertemperaturkessel Liiftung Ubergabe Verteilung keine Lt~fiungsanlage Erzeugung 1.2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfl~iche AN [m2] (m2a)] 100 150 200 300 500 750 1 0 0 0 40 2,29 2,01 1,87 1,73 1,61 1,55 1,51 2,13 1,89 1 , 7 7 1 , 6 5 1 , 5 5 1 , 4 9 1 , 4 7 50 2,01 1,80 1 , 7 0 1 , 5 9 1 , 5 0 1 , 4 6 1,43 60 1,92 1 , 7 4 1,65 1,55 1,47 1 , 4 3 1 , 4 0 70 1,85 1 , 6 9 1 , 6 0 1 , 5 2 1 , 4 4 1 , 4 0 1 , 3 8 80 90 1,79 1 , 6 4 1 , 5 7 1 , 4 9 1 , 4 2 1 , 3 9 1 , 3 7

1500 1,48 1,44 1,41 1,38

2500 1,45 1,41 1,38

5000 10000 1,43 1,41 1,39 1,37 1,36 1,35 1 , 3 6 1,34 1,33

1 , 3 6 1 , 3 4 1,33 1,35 1,33 1,31

1,31 1,30

1.3. Gesamtendenergie qEw,~(ohne Hilfsenergie qnE,e) in kWh/(m2a) qh[kWh/ beheizte Nutzfliiche AN [m2] (m~a)] 100 150 200 300 500 750 1 0 0 0 1500 2500 5000 10000 40 98,02 93,06 82,96 77,73 73,36 71,05 69,83 68,73 67,74 66,76 66,07 50 109,56 104,54 94,28 88,96 84,49 82,11 80,86 79,70 78,66 77,61 76,87 121,10 116,02 105,61 100,19 95,62 93,18 91,88 90,67 89,57 88,47 87,67 60 132,64 127,50 116,94 111,42 106,75 104,24 102,90 101,64 100,49 99,32 98,46 70 144,18 138,97 128,27 122,65 117,88 115,31 113,92 112,61 111,40 110,17 109,26 80 155,72 150,45 139,60 133,89 129,01 126,37 124,95 123,58 122,32 121,02 120,06 90 qnE,E 4,12 3,53 2,38 1 , 7 9 1,29 1 , 0 2 0,88 0,72 0,59 0,47 0.40

Tabellen

XIII

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 2. Brennwertkessel mit geb~iudezentraler Trinkwassererw~irmung 2. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Ubergabe Radiatoren mit Thermostatventilen 1K Verteilung max. Vorlauf-/Rficklauftemperatur 550 C/45 ~C horizontale Verteilung auBerhalb der thermischen H~lle vertikale Verteilungsstrfinge innenliegend, geregelte Pumpen Speieherung keine Erzeugung Brennwertkessel aul3erhalb der thermischen Htille Trinkwasser- Verteilung Verteilung augerhalb der thermischen H011e, erw~irmung mit Zirkulation Speicherung indirekt beheizter Speicher aul3erhalb der thermischen H011e Erzeugung zentral, Brennwertkessel

Liiftung

Ubergabe Verteilung Erzeugung

keine L~ftungsanlage

2.2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfliiche AN [m2] (m~a)l 100 150 200 300 500 750 1 0 0 0 1500 2500 40 50 60 70 80 90

5000 10000 1,50 1 , 4 5 1 , 4 2 1 , 3 9 1 , 3 6 1,34 1,33 1,44 1 , 4 0 1,37 1,35 1,33 1,31 1,29 1 , 4 0 1 , 3 6 1 , 3 4 1 , 3 2 1 , 3 0 1 , 2 8 1,27 1 , 4 4 1,37 1,33 1,31 1,29 1 , 2 8 1 , 2 6 1,25

2,11 1,96 1,85

1,86 1,74 1 , 7 5 1,64 1,67 1,57

1,76 1,70

1,60 1,52 1 , 5 5 1,48 1,41

1,34

1,31

1,64

1,51

1,32

1,29 1,27

1,45

1,61 1,53 1,48

1,38

1,29

1 , 2 7 1 , 2 6 1,24

1,23

1,26

1,23

1,22

1,25

2.3. Gesamtendenergie qWE,E(ohne Hilfsenergie qnE,E)in kWh/(m2a) qh[kWh/ beheizte Nutzfliiche AN [m2] (m2a)] 100 40 189,02 5O 99,54 60 110,06 70 120,58 8O 131,10 90 141,63

qitE

4,27

150 200 300 84,78 76,14 71,68 95,27 86,55 82,03 105,75 96,95 92,39 116,24 107,36 102,74 126,73 117,76 113,09 137,22 128,17 123,44

3,67

2,48

1,87

500 750 67,98 66,03 78,27 76,29 88,57 86,55 98,87 96,81 109,16 107,07 119,46 117,33

1,37

1000 65,02 75,25 85,49 95,73 105,96 116,20

1 , 1 0 0,95

1500 64,13 74,34 84,55 94,75 104,96 115,17

2500 63,35 73,53 83,70 93,88 104,06 114,23

5000 62,58 72,72 82,86 93,00 103,15 113,29

10000 62,05 72,16 82,27 92,38 102,49 112,60

0,79

0,65

0,53

0,46

XIV

Tabellen

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 3. Brennwertkessel mit geb~iudezentraler Trinkwassererw~irmung 3. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Ubergabe Radiatoren mit Thermostatventilen 1K Verteilung max.Vorlauf-/Racklauftemperatur 550 C/45~C horizontale Verteilung innerhalb der thermischen Halle vertikale Verteilungsstr~nge innentiegend, geregelte Pumpen Speicherung keine Erzeugung Brennwertkessel, Gas, innerhalb der thermischen Htille Trinkwasser- Verteilung gebfiudezentral,Verteilung innerhalb der therrnischen Halle, erwiirmung ohne Zirkulation Speicherung indirekt beheizter Speicher innerhalb der thermischen Htille Erzeugung Brennwertkessel mit Sotaranlage Liiftung iJbergabe Verteilung keine Laflungsanlage Erzeugung

3. 2. Anlagenaufwandszahl ep beheizte Nutzfllche AN[mz] qh[kWh/ (m~a)] 100 150 200 300 500 750 40 1,21 1,16 1 , 1 4 1 , 1 2 1 , 0 8 1,08 50 1,19 1 , 1 5 1 , 1 4 1 , 1 2 1 , 0 9 1,09 60 1,18 1,15 1,13 1,12 1 , 0 9 1,09 70 1,17 1 , 1 4 1 , 1 3 1 , 1 2 1 , 0 9 1,09 80 1,17 1,14 1,13 1 , 1 2 1 , 0 9 1,09 90 1,16 1 , 1 4 1,13 1,12 1 , 1 0 1,10

1000 -3000 1,08 1,09 1,09 1,09 1,09 1,10

3. 3. Gesamtendenergie qWE,E(ohne Hilfsenergie qHE,E)in kWh/(m2a) qh[kWh/ beheizte Nutzflliche AN [m2] (m2a)] 100 150 200 300 500 750 1 0 0 0 1500 2500 3000 40 47,76 48,02 48,65 49,05 48,20 48,79 49,14 49,44 49,81 50,00 50 57,89 58,15 58,77 59,17 58,31 58,89 59,24 59,53 59,90 60,10 60 68,02 68,27 68,89 69,28 68,42 68,99 69,34 69,63 69,98 70,20 70 78,15 78,40 79,01 79,40 78,53 79,10 79,44 79,72 80,07 80,20 80 88,28 88,53 89,13 89,51 88,64 89,20 89,54 89,82 90,16 90,30 90 98,41 98,66 99,25 99,63 98,74 99,31 99,64 99,91 100,25 100,40 1,65 1 , 2 3 1,02 0,91 0,79 0,68 0,65 qlIE,E 3,59 3,10 2,13

Tabellen

XV

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 4. Brennwertkessei und Lfiftungsanlage mit W~irmeriiekgewinnung 4. 1. Anlageneharakterisierung Heizung U b e r g a b e Radiatoren mit Thermostatventilen 1K Verteilung max. Vorlauf-/Racklauftemperatur 55oC/45 ~C horizontale Verteilung innerhalb der thermischen Halle vertikale Verteilungsstrfinge innenliegend geregelte Pumpen Speicherung keine Erzeugung Brennwertkessel innerhalb der thermischen Halle Trinkwasser- Verteilung Verteilung innerhalb der thermischen Halle, mit Zirkulation erwgrmung Speicherung indirekt beheizter Speicher innerhalb der thermischen Halle Erzeugung zentral, Brennwertkessel Liiftung Ubergabe Laftungsanlage mit Lufttemperaturen kleiner 20 ~ Verteilung zentrale Zu- und Abluftanlage, Luftwechsel n = 0,4 hI DC-Ventilatoren Erzeugung Wfirmerackgewinnung 80%

4. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh] beheizte Nutzfliiche AN [m2] 120 150 170 200 250 300 (m~a)l 100 40 50 60 70 80 90

1,48 1,42 1,38 1,35 1,32 1,30

1,41 1,34 1,37 1,31 1,33 1 , 2 8 1,30 1,26 1,28 1,24 1,27 1,23

1,31 1,28 1,26 1,24 1,23 1,22

1,28 1,25 1,23 1,22 1,21 1,20

1,23 1 , 2 0 1,21 1,19 1,20 1,18 1,19 1,17 1,18 1,16 1,17 1,16

350 1,18 1,17 1,16 1,16 1,15 1,15

400 450 1,17 1,16 1,16 1,15 1,15 1,14 1,15 1,14 1 , 1 4 1,14 1,14 1,13

4. 3. Gesamtendenergie qWE,E(ohne Hilfsenergie qnr,e) in kWh/(m2a) qh[kWh/ beheizte Nutzfliiche AN [m2] 120 150 170 200 250 300 350 400 (m~a)l 100 40 50 60 70 80 90

53,34 63,47 73,60 83,73 93,86 103,99

51,68 61,80 71,93 82,06 92,19 102,31

50,00 60,12 70,24 80,37 90,49 100,62

49,20 59,32 69,44 79,56 89,69 99,81

48,29 58,41 68,53 78,65 88,77 98,89

47,26 57,37 67,49 77,61 87,72 97,84

46,56 56,67 66,78 76,90 87,01 97,13

46,05 56,16 66,28 76,39 86,50 96,61

qHE,E

6,40

5,80

5,20

4,92

4,61

4,25

4 , 0 1 3,83

500 1,15 1,14 1,14 1,13 1,13 1,13

45,67 55,78 65,89 76,00 86,11 96,22

450 45,37 55,48 65,59 75,70 85,81 95,92

500 45,13 55,23 65,34 75,45 85,56 95,67

3,69

3,59

3,50

XVI

Tabellen

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 5. Wiirmepumpe mit gebiiudezentraler Trinkwassererwiirmung 5. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Ubergabe FI~chenheizung, Einzelraumregelung 2 K Verteilung

max. Vorlauf-/Rticklauftemperatur 350 C/28 ~C horizontale Verteilung auBerhalb der thermischen Htitle vertikale Verteilungsstrfinge innenliegend geregelte Pumpen Speicherung Pufferspeicher aul3erhalb der thermischen H~lle Erzeugung Sole/Wasser- W~rmepumpe auf3erhalb der thermischen Htille Trinkwasser- Verteilung Verteilung innerhalb der thermischen Htille, ohne Zirkulation erwiirmung Speicherung indirekt beheizter Speicher aul3erhalb der thermischen Htille Erzeugung zentral, Sole/Wasser- W~irmepumpe

Liiftung

Ubergabe Verteilung Erzeugung

keine Lfiftungsanlage

5. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfliiche AN [m2] 120 150 170 200 250 300 (m~a)] 100 40 50 60 70 80 90

1,32 1,22 1,15 1,09 1,05 1,01

1,26 1,20 1 , 1 7 1,12 1,10 1,06 1,05 1,01 1,01 0,98 0,98 0,95

1,17 1,13 109 1,06 1,04 1,01 0,99 0,97 0,96 0,94 0 , 9 3 0,92

1,10 1,03 0,98 0,95 0,92 0,90

1,07 1,01 0,97 0,93 0,91 0,89

350 1,05 1,00 0,95 0,92 0,90 0,88

400 1,04 0,98 0,94 0,91 0,89 0,87

5. 3. Gesamtendenergie qWE,E(ohne Hilfsenergie qnE,E)in kWh/(m2a) qh[kWh/ beheizte Nutzfl~iche AN [m2] 120 150 170 200 250 300 350 400 (m~a)] 100 4O 5O 6O 7O 8O 9O

17,30 19,60 21,90 24,20 26,50 28,80

16,82 19,12 21,42 23,72 26,02 28,32

16,34 18,64 20,94 23,24 25,54 27,84

16,11 18,41 20,71 23,01 25,31 27,61

15,84 18,14 20,44 22,74 25,04 27,34

15,53 17,83 20,13 22,43 24,73 27,03

qHE,E

5,86

5,22

4,60

4,32

4 , 0 1 3,66

450 1,03 0,97 0,94 0,91 0,88 0,86

500 1,02 0,97 0,93 0,90 0,88 0,86

500 14,88 17,18 19,48 21,78 24,08 26,38

2,96

15,32 17,62 19,92 22,22 24,52 26,82

15,17 17,47 19,77 22,07 24,37 26,67

15,05 17,35 19,65 21,95 24,25 26,55

450 14,96 17,26 19,56 21,86 24,16 26,46

3,43

3,26

3,14

3,04

Tabellen

XVII

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 6. Dezentrale elektrische Direktheizung mit Liiftungsanlage, dezentrale Trinkwassererwiirmung 6. 1. Anlagencharakterisierung Heizung [0bergabe Direktheizung Verteilung Speicherung Erzeugung Dezentrale elektrische Direktheizung Trinkwasser- Verteilung erwlirmung Speicherung Erzeugung wohnungszentral, elektrische Durchlauferhitzer Liiftung Ubergabe Verteilung Luftausl~se im Augenwandbereich, ohne Einzelraumregehmg, mit zentraler Vorregelung innerhalb der thermischen Htille, zentrale Zu- und Abluftanlage, Luftwechsel n= 0,6 h-1, DC-Ventilatoren Erzeugung Abluft/Zuluft - W~mepumpe mit W~rmetr~ger innerhalb der thermischen Htille, W~irmerackgewinnung60% 6. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfl~iche AN [m2] (m~a)] 100 120 150 170 200 250 300 350 400 450 500 1,95 1,94 1,93 1,93 1,93 1,92 1,92 192 1,92 192 1,92 40 50 1,90 1 , 9 0 1 , 8 9 1 , 8 9 1 , 8 9 1 , 8 9 1 , 8 8 1 , 8 8 1,88 1,88 1,88 1,92 1,91 1,91 1,91 1,90 1 , 9 0 1 , 9 0 1 , 9 0 1 , 9 0 1 , 9 0 1,90 60 1,95 1,95 1,95 1 , 9 4 1 , 9 4 1 , 9 4 1 , 9 4 1 , 9 4 1 , 9 4 1 , 9 4 1,94 70 80 2,00 2,00 1 , 9 9 1 , 9 9 1 , 9 9 1 , 9 9 1 , 9 9 1 , 9 8 1 , 9 8 1 , 9 8 1,98 2,05 2 , 0 5 2,05 2,05 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 90 6.3. Gesamtendenergie qWE,E(ohne Hiifsenergie qHE,E)in kWh/(m2a) qh[kWh/ beheizte Nutzfliiche AN [m2] (m2a)l 100 120 150 170 200 250 300 350 400 40 30,73 30,62 30,51 30,46 30,40 30,34 30,39 30,26 30,24 50 36,34 36,23 36,12 36,07 36,01 35,95 35,90 35,87 35,85 43,02 42,91 42,80 42,75 42,69 42,62 42,58 42,55 42,53 60 70 50,42 50,32 50,21 50,16 50,10 50,03 49,99 49,96 49,93 80 58,31 58,20 58,09 58,04 57,98 57,92 57,87 57,84 57,82 66,86 66,75 66,64 66,59 66,53 66,47 66,42 66,39 66,37 90 qnE,E 3,33 3,33 3,33 3,33 3,33 3,33 3,33 3,33 3,33

450 30,22 35,83 42,51 49,92 57,80 66,35 3,33

500 30,21 35,82 42,49 49,90 57,79 66,34 3,33

XVIII

Tabellen

Tabelle 14 H0chstwerte des W~irmedurchgangs bei erstmaligem Einbau, Ersatz und Erneuerung von Bauteilen

Bauteil

Aul3enw~de, allgemein AuBenw~nde, a) wenn aul3en Platten, Verschalungen oder Mauerwerksvorsatzschalen angebracht werden oder die Innenseite mit Bekleidungen versehen wird b) wenn Dfimmschichten eingebracht oder der Aul3enputz mit U> 0,9 W/(m2K) erneuert wird aul3enliegende Fenster, Ttiren, Fensterttiren, Dachfl~ichenfenster a) bei Ersatz oder Neueinbau des gesamten Fensters oder bei Einbau von zus~itzlichen Vor- oder Innenfenstern b) bei Ersatz der Verglasung augenliegende Fenster, Tt~ren, Fenstertaren, Dachflgchenfenster mit Sondervergtasungen (Schallschutzverglasung Rw >- 40 dB, einbruchhemmende Verglasung, Brandschutzverglasung d -> 18 mm a) bei Ersatz oder Neueinbau des gesamten Fensters oder bei Einbau yon zus~tzlichen Vor- oder Innenfenstern b) bei Ersatz der Sonderverglasung Vorhangfassaden, allgemein Vorhangfassaden mit Sonderverglasung Decken unter nicht ausgebauten Dachrgumen sowie Dgcher und Dachschrggen, die beheizte R~iume nach oben gegen die Augenluft abgrenzen a) bei Neueinbau oder Ersatz yon augenseitigen oder innenseitigen Bekleidungen oder Verschalungen und Dfimmschichten b) bei Einbau yon zus~tzlichen Bekleidungen und Dgmmschichten in Wfinde zum unbeheizten Dachraum Flachdgcher a) bei Emeuerung yon Dachhaut und D~nmschicht b) bei Anbringung yon innenseitigen Bekleidungen oder Verschalungen Decken und Wgnde gegen unbeheizte R~ume

Geb~iude mit normalen niedrigen Innentemperaturen Uma~[W/(m2K)] 0,45 0,35

0,75 0,75

UF = 1,7

UF =2,8

U6 = 1,5

2,0

2,8

1,6

1,9 2,3 0,30

3,0 3,0 0,40

0,25

0,40

0,40

TabeUen bei Anbringen von Wand- und Deckenbekleidungen oder D~immschichten auf der Kaltseite Decken und W~inde von beheizten Rtiumen gegen Erdreich a) bei Anbringen yon innenseitigen oder auBenseitigen Wandbekleidungen einschlief31ich Feuchtigkeitssperre oder Drainagen b) bei Anbringen von FuBbodenaufbauten aufder beheizten Seite und Einbau von D~nmschichten Emeuerung von AuBenttiren (Ttirfl~iche)

XIX

0,50

2,90

Tabelle 15a HOchstwerte des Jahres-Primtirenergiebedarfs und des spezifischen Transmissionsw~irmeverlustes bei zu errichtenden Gebtiuden mit normalen Innentemperaturen Jahres-Prim~renergiebedarf spezifischer, auf die w~irme iiberA/V e tragende Umfasssungsfl[iche bezogener Transmissionsw~irmeverlust Qp" [ kWh/(m2a)] Qp' [ kWh/(m3a)] HT' [W/(m2K)] Wohngebiiude Wohngebiiude andere Nichtwohn- NichtwohnauBer solchen mit iiberwiegenGebiiude gebiiude geb~iude nach Spalte 3 der Warmwasserf <30% f > 30% bereitung aus und elektrischem Strom WohngeMiude 2 3 4 5 6 < 0,2 66,00+ 2600/(100 + AN) 88,00 14,72 1,05 1,55 0,3 73,53 + 2600/(100 + AN) 95,53 17,13 0,80 1,15 0,4 81,06 + 2600/(100 + AN) 103,06 19,54 0,68 0,95 0,5 88,58 + 2600/(100 + AN) 110,58 21,95 0,60 0,83 0,6 96,11 +2600/(100+AN) 118,11 24,36 0,55 0,75 0,7 103,64+ 2600/(100 + AN) 125,64 26,77 0,51 0,69 0,8 111,17+ 2600/(100 + AN) 133,17 29,18 0,49 0,65 0,9 118,70+ 2600/(100 + AN) 140,70 31,59 0,47 0,62 0,9 118,70+ 2600/(100 + AN) 140,70 31,59 0,47 0,62 1 126,23 +2600/(100 + AN) 148,23 34,00 0,45 0,59 -> 1,05 130,00+2600/(100+AN) 152,00 35,21 0,44 0,58 Zwischenwerte sind nach folgenden Formeln zu interpolieren: Spalte 2 Qp" = 50,94 + 75,29. A/Ve + 2600/(100+AN)

in kWh/(m~a)

XX

Tabellen

SpaRe 3 Qp" = 72,94 + 75,29'A/Ve

in kWh/(m:a)

Spalte 4 Qp' = 9,9 + 24,1'A/Ve

in kWh/(m3a)

SpaRe 5 HT' = 0,3 + 0,15/(A/V e )

in W/(m2K)

SpaRe 6 HT' = 0,35 + 0,24/(A/V e )

in W/(m~K)

Tabelle 15 b Vereinfachtes Verfahren fox Wohngebfiude mit f < 30 % Der dahres-Prim~renergiebedarf ist vereinfacht zu ermitteln nach: Op = (Qh +Qw)'ep Der J a h r e s - H e i z w ~ r m e b e d a r f Qh ist zu ermitteln nach:

Zu ermittelnde GrSlle

Gleiehung

Randbedingung

Heizwfirmebedarf Qh

Qh = 66 (HT +Hv) - 0,95 (Qs + Qi)

Spezifischer Transmissionswfirmeverlust

HT =Z(FxiUiAi) + 0,05A

bezogen auf die w~irme[ibertragende Umfassungsflache

TemperaturKorrekturfaktoren F• nach Tabelle 15c

HTTM HT/A

Spezifischer Ltiftungs- Iqv= 0,19Ve

ohne Dichtheitsprtifung

W~irmeverlust Hv

mit Dichtheitsprt~fung

Solare Gewinne Qs

Hv = 0,163 Ve Qs= Z(Is)j,r~Z0,567giA~

Orientierung

Z(Is)j,~

Stidost bis 270 kWh/(m2a) St~dwest Nordwest bis 100 kWh/(m2a) Nordost Ubrige Richtungen 155 kWh/(m2a) Dachflfichen255 kWh/(m2a) fenster mit Neigung <30 o Interne Gewinne Qi

Qi = 22AN

AN = 0,32 Ve

Tabellen

XXI

Tabelle 15c Temperaturkorrekturfaktoren (far das vereinfachte Verfahren far Wohngeb~iude mit f < 30 %) Bauteil Temperatur-Korrekturfaktoren Fxl Au!3enwgnde, Fenster, 1,0 Dach (ats Systemgrenze) 1,0 Oberste Geschossdecken (Dachraume nicht ausgebaut) 0,8 Abseitenwand (Drempelwand) 0,8 W~nde und Decken zu unbeheizten R~umen 0,5 Unterer Gebaudeabschluss 0,6 Tabelle l$d Prim~irenergiefaktoren Energietr~iger Brennstoffe Nah-/Femw~me aus Kraft-W~ne-Kopplung Nah-/Femwarme aus Heizwerken Elektrischer Strom

Primiirenergiefaktor

Heiz61, Erdgas, Fltissiggas, Steinkohle Braunkohle Fossiler Brennstoff erneuerbarer Brennstoff Fossiler Brennstoff erneuerbarer Brennstoff Strommix Heizstrom (bis 2010)

1,1 1,2 0,7 0,0 1,3 0,1 3,0 2,0

Tabelle 16 HOchstwerte des spezifischen Transmissionsw~irmeverlustes far zu errichtende GeNiude mit niedrigen Innentemperamren ANr

H T' IW/(m2K)]

< 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 > 1,00

1,03 0,86 0,78 0,73 0,70 0,67 0,66 0,64 0,63

Zwischenwerte k6nnen mit der folgenden Gleichung ermittelt werden: HTTM 0,53 + 0, I'Ve/A in W/(m2K)

XXII

Tabellen

Tabelle 17 Sfittigungsmenge Ws yon Wasserdampf in g/m3 in Luft der Temperatur e

in ~ 0

-10

0

2

4

6

8

10

Ws

2,14

2 , 5 4 2 , 9 9 3 , 5 1 4,13

4,8

5,6

6,4

7,3

8,3

9,4

0

12 10,7

14 12,1

25

30

Ws

-8

-6

16 13,6

-4

18 15,4

-2

20

17,3

2 3 , 0 30,3

Tabelle 18 Taupunkttemperatur O~in Abh~ngigkeit von Temperatur 8 und relativer

Feuchte 0

Taupunkttemperatur 0~ in Abhiingigkeit yon Temperatur 0 und relativer Feuehte dovon

~

30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95%

30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10

10,5 12,9 14,9 16,8 9,7 12,0 14,0 15,9 8,8 11,1 13,1 15,0 8,0 10,2 12,2 14,1 7,1 9,4 11,4 13,2 6,2 8,5 10,5 12,2 5,4 7,6 9,6 11,3 4,5 6,7 8,7 10,4 3,6 5,9 7,8 9,5 2,8 5,0 6,9 8,6 1,9 4,1 6,0 7,7 1,0 3,2 5,1 6,8 0,2 2,3 4,2 5,9 -0,6 1,4 3,3 5,0 -1,4 0,5 2,4 4,1 -2,2 -0,3 1,5 3,2 -2,9 -1,0 0,6 2,3 -3,7 -1,9 -0,1 1,3 -4,5-2,6-1,0 0,4 -5,2-3,4-1,8-0,4 -6,0-4,2-2,6-1,2

18,4 20,0 21,4 22,7 23,9 25,1 26,2 27,2 28,2 29,1 17,5 19,0 20,4 21,7 23,0 24,1 25,2 26,2 27,2 28,1 16,6 18,1 19,5 20,8 22,0 23,2 24,2 25,2 26,2 27,1 15,7 17,2 18,6 19,9 21,1 22,2 23,3 24,3 25,2 26,1 14,8 16,3 17,6 18,9 20,1 21,2 22,3 23,3 24,2 25,1 13,9 15,3 16,7 18;0 19,1 20,3 21,3 22,3 23,2 24,1 12,9 14,4 15,8 17,0 18,2 19,3 20,3 21,3 22,3 23,1 12,0 13,5 14,8 16,1 17,2 18,3 19,4 20,3 21,3 22,2 11,1 12,5 13,9 15,1 16,3 17,4 18,4 19,4 20,3 21,2 10,2 11,6 12,9 14,2 15,3 16,4 17,4 18,4 19,3 20,2 9,3 10,7 12,0 13,2 14,4 15,4 16,4 17,4 18,3 19,2 8,3 9,8 11,1 12,3 13,4 14,5 15,5 16,4 17,3 18,2 7,4 8,8 10,1 11,3 12,5 13,5 14,5 15,4 16,3 17,2 6,5 7,9 9,2 10,4 11,5 12,5 13,5 14,5 15,3 16,2 5,6 7,0 8,2 9,4 10,5 11,6 12,6 13,5 14,4 15,2 4,7 6,1 7,3 8,5 9,6 10,6 11,6 12,5 13,4 14,2 3,7 5,1 6,4 7,5 8,6 9,6 10,6 11,5 12,4 13,2 2,8 4,2 5,5 6,6 7,7 8,7 9,6 10,5 11,4 12,2 1,9 3,2 4,5 5,7 6,7 7,7 8,7 9,6 10,4 11,2 1,0 2,3 3,5 4,7 5,8 6,7 7,7 8,6 9,4 10,2 0,1 1,4 2,6 3,7 4,8 5,8 6,7 7,6 8,4 9,2

Tabellen

XXIII

Tabelle 19 S~ittigungsdruck des Wasserdampfes p~ bei Temperaturen 0

0

Wasserdamph~ttigungsdruck fiber Wasser bzw. fiber Eis psin Pa

~

~0

~1

,2

,3

~4

~5

~6

,7

30

4244

4269

4294

4319

4344

4369

4394

4419

4445

4469

29

4006

4030

4053

4077

4101

4124

4148

4172

4196

4219

28

3781

3803

3826

3848

3871

3894

3916

3939

3 9 6 1 3984

27

3566

3588

3609

3631

3652

3674

3695

3717

3738

3759

26

3362

3382

3403

3423

3443

3463

3484

3504

3525

3544

25

3169

3188

3208

3227

3246

3266

3284

3304

3324

3343

24

2985

3003

3021

3040

3059

3077

3095

3114

3132

3151

23

2810

2827

2845

2863

2880

2897

2915

2932

2950

2968

22

2645

2661

2678

2695

2711

2727

2744

2761

2777

2794

21

2487

2504

2518

2535

2551

2566

2582

2598

2613

2629

20

2340

2354

2369

2384

2399

2413

2428

2443

2457

2473

19

2197

2212

2227

2241

2254

2268

2283

2297

2310

2324

18

2065

2079

2091

2105

2119

2132

2145

2158

2172

2185

17

1937

1950

1 9 6 3 1976

1 9 8 8 2001

2014

2027

2039

2052

16

1818

1830

1 8 4 1 1854

1866

1 8 7 8 1889

1 9 0 1 1914

1926

15

1706

1717

1729

1750

1762

14

1599

1610

1 6 2 1 1 6 3 1 1642

1 6 5 3 1 6 6 3 1674

1684

13

1498

1508

1518

1 5 4 8 1559

1569

1 5 7 8 1588

12

1403

1 4 1 3 1422

1 4 3 1 1 4 4 1 1 4 5 1 1460

1470

1479

11

1312

1 3 2 1 1330

1340

1349

1358

1367

1 3 7 5 1 3 8 5 1394

10

1228

1237

1 2 4 5 1254

1262

1270

1279

1287

9

1148

1156

1 1 6 3 1 1 7 1 1179

1187

1 1 9 5 1 2 0 3 1 2 1 1 1218

1739 1528

1538

1 1 0 3 1110

1 7 7 3 1784

1117

,8

,9

1 7 9 5 1806

1296

1695 1488 1304

8

1073

1 0 8 1 1088

1096

7

1002

1 0 0 8 1016

1 0 2 3 1030

1 0 3 8 1 0 4 5 1 0 5 2 1059

1 1 2 5 1 1 3 3 1140 1066

6

935

942

949

955

961

968

975

982

988

995

5

872

878

884

890

896

902

907

913

919

925

4

813

819

825

831

837

843

849

854

861

866

3

759

765

770

776

781

787

793

798

803

808

2

705

710

716

721

727

732

737

743

748

753

1

657

662

667

672

677

682

687

691

696

700

XXIV

Tabellen

Fortsetzung Tabelle 19 0

Wasserdampfs~ttigungsdruck fiber Wasser bzw. fiber Eis Ps in Pa

~

,0

,1

,2

,3

,4

,5

,6

,7

,8

,9

0

611

616

621

626

630

635

640

645

648

653

-0

611

605

600

595

592

587

582

577

572

567

-1

562

557

552

547

543

538

534

531

527

522

-2

517

514

509

505

501

496

492

489

484

480

-3

476

472

468

464

461

456

452

448

444

440

-4

437

433

430

426

423

419

415

412

408

405

-5

401

398

395

391

388

385

382

379

375

372

-6

368

365

362

359

356

353

350

347

343

340

-7

337

336

333

330

327

324

321

318

315

312

-8

310

306

304

301

298

296

294

291

288

286

-9

284

281

279

276

274

272

269

267

264

262

-10

260

258

255

253

251

249

246

244

242

239

-11

237

235

233

231

229

228

226

224

221

219

-12

217

215

213

211

209

208

206

204

202

200

-13

198

197

195

193

191

190

188

186

184

182

-14

181

180

178

177

175

173

172

170

168

167

-15

165

164

162

161

159

158

157

155

153

152

-16

150

149

148

146

145

144

142

141

139

138

-17

137

136

135

133

132

131

129

128

127

126

-18

125

124

123

122

121

120

118

117

116

115

-19

114

113

112

111

110

109

107

106

105

104

-20

103

102

101

100

99

98

97

96

95

94

Tabellen

XXV

Tabelle 20 0 b e r s c h l a g i g e Absch~itztmg des Strai3enverkehrsl~irms u n d Z u o r d n u n g in L a r m p e g e l b e r e i c h e n a c h D I N 4109

VerkehrsBelastung in beiden Richtungen znsammen Fahrzeuge je Std.

Beispiele fiir die Zuordnung

Abstand der Auilenwand von der Bahnmitte in m

<50

WohnstraBe (2streifig)

< 10 11 ... 25

III II

> 25

I

_< 10

IV

> 50...200

Wohnsammelstrage (2streifig)

> 200...1000

>1000...3000

L~irmpegelbereieh

11 ... 25

III

26 ... 35

II

>35

I

< 10

IV

Ortsbereich,

11 ... 35

III

Wohnsammelstrage

36 ... 100

II

Landstrage im

(2streifig)

101 ... 300

I

Landstrage augerhalb

_< 10

V

des Ortsbereichs, Strage

11 ... 35

IV

in Industrie - und Gewerbe-

36 ... 100

III

gebieten (2streifig)

101 ... 300II

St{idtische Hauptverkehrs-

< 35

V

straBe, StraBe in Industrie-

36 ... 100

IV

und Gewerbegebieten

101 ... 100

III

Autobahnzubringer

< 100

V

und Hauptverkehrsstrage,

> 101 ... 300

VI

(2steifig) >3000...5000

Autobahn (4- bis 6streifig)

XXVI

Tabellen

Tabelle 21 Anfordertmgen an Luft- und Trittschalld~mmung in dB zum Schutz gegen Schallabertragung aus fremden Wohn- oder Arbeitsbereich nach DIN 4109

1

GeschossMiuser mit Wohnungen und Arbeitsr~iumen

1.1

Decken Decken unter allgemein nutzbaren Dachrfiumen, z. B.

1.1.1

Trockenb6den, Abstellr~umen und ihren Zug~ngen 1.1.2

53

53

54

53

52

53

Decken ~iberKellem, Hausfluren, Treppenr~umen unter Aufenthaltsrfiumen

1.1.4

erf L'n,w

Wohnungstrenndecken(auch -treppen) und Decken zwischen fremden Arbeitsr~umen bzw. vergleichbaren Nutzeinheiten

1.1.3

erf R'w

Decken fiber Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen und ~hnliches unter Aufenthaltsr~iumen

1.1.5 Decken unter / fiber Spiel- oder ~ihnlichen Gemeinschaftsr~iumen

55

53

55

46

1.1.6

Decken unter Terrassen und Loggien fiber Aufenthaltsr~iumen

53

1.1.7

Decken unter Laubengfingen

53

1.1.8 Decken und Treppen innerhalb von Wohnungen, die sich fiber zwei Geschosse erstrecken 1.1.9

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwfisserung

53 54

53

1.1.10 Decken unter Hausfluren

53

1.2

Treppenl~iufe und Podeste

58

1.3

W~inde

1.3.1

Wohnungstrennw~ndeund W~indezwischen ffemden Arbeitsr~iumen 53

1.3.2 Treppenraumw~nde und W~nde neben Hausfluren

52

1.3.3

Wfinde neben Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen u. ~.

55

1.3.4

W~nde von Spiel- oder ~nlichen Gemeinschaftsrfiumen

55

1.4.

Tiiren

1.4.1

Tfiren, die von Hausfluren oder Treppenrgumen in Flure und Dielen von Wohnungen und Wohnheimen oder von Arbeitsr~iumen f~hren

27

1.4.2 T~ren, die von Hausfluren oder Treppenrfiumen unmittelbar in Aufenthattsrgume - auger Flure und Dielen - von Wohnungen f'ahren

37

Tabellen

XXVII

Fortsetzung Tabelle 21 2

Einfamilien-Doppelh~iuser und Einfamilien-Reihenh~iuser

2.1

Decken

2.1.1

Decken altgemein

2.1.2

Treppenl~ufe und -podeste und Decken unter Fluren

2.2

Haustrennw~nde

3.

Beherbergungsst~itten

3.1

Deeken

3.1.1

Decken allgemein

3,1.2

Decken unter / tiber Schwimmb~idem, Spiel- oder ~ihnlichen Gemeinschaftsr~iumen zum Schutz gegentiber Schlafi'~umen

48 53 57

54

53

55

46

3.1,3

Treppenlfiufe und -podeste

58

3.1.4

Decken unter Fluren

53

3.1.5

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentw~isserung

3.2

W~nde zwisehen

54

53

- r0bernachtungsr~tumen - Fluren und Obernachtungsr~iumen

47

3.3

Tiiren zwisehen Fluren und Ubernachtungsriiumen

32

4

Krankenanstalten, Sanatorien

4.1

Deeken

4.1.1

Decken allgemein

4.1.2

Decken unter / tiber Schwimmb~idern, Spiel- oder fihnlichen Gemeinschaftsr~iumen

4.1.3

Treppenl~iufe und -podeste

4.1.4

Decken unter fluren

4.1.5

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwfisserung

4.2.

Wiinde

4,2.1

W~inde zwischen - Krankenr~umen - Fluren und Krankenrfiumen - Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Fluren und Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Krankenrfiumen und Arbeits- und Pflegerfiumen

54

53

55

46 58 53

54 47

53

XXVIII

Tabellen

Fortsetzung Tabeile 21 4.2,2

W~inde zwischen

42

- Operations- bzw. Behandlungsr~iumen - Fluren und Operations- bzw. Behandlungsrgumen 4.2.3

W~nde zwischen

37

- Rfiumen der Intensivpflege - Fluren und R~iumen der Intensivpflege 4.3

Tiiren

4.3.1

Ttiren zwischen

37

- Untersuchungs- bzw, Sprechzimmem - Fluren und Untersuchungs- bzw. Sprechzimmem 4.3.2

Tiiren zwischen

32

- Fluren und Krankenr~iumen - Operations- bzw. Behandlungsr~iumen - Fluren und Operations- bzw. Behandlungsrgumen

5.

Sehulen und vergleiehbare Unterriehtsbauten

5.1

Decken

5.1.1

Decken zwischen Unterrichtsr~tumen oder ~hnlichen R~iumen

5.1.2

Deeken unter Fluren

5.1.3

Decken zwischen Unterrichtsr~iumen oder ~thnlichen Rgumen und

55

53 55

,,besonders lauten" R~umen (z, B. Sporthallen, Musikr~iume, Werkrfiume)

5.2,

W~inde

5.2.1

W~nde zwischen Unterrichtsr~iumen oder ahnlichen R~iumen

47

W~nde zwischen Unterrichtsr~iumen oder ~hnlichen Rfiumen

47

5.2.2

und Fluren 5.2.3

W~nde zwischen Unterrichtsr~tumen oder fihnlichen Rfiumen

52

und Treppenr~iumen 5.2.4

W~inde zwischen Unterrichtsrfiumen oder ~anlichen R~iumen

55

und besonders .lauten R~iumen"

5.3

Tiiren zwischen Unterrichtsr~iumen oder ~ihnlichen R[iumen und Fluren

53

32

46

Tabellen

XXIX

Tabelle 22 a Schutz gegen AuBenl~irm Liirmpegelbereich

Mal~gebRaumarten iicher AuflenBettenr~iume in Aufenthaltsr~iume Biirortiume liirm Krankenanstalten in Wohnungen und und Sanatorien Ubernachtungsriiume in [ihnliches Beherbergungsst~itten Unterrichtsr~iume

IdB1

erf R'w,res des AuBenbauteils in [dB] 30

I

bis 55

35

II

56--60

35

30

30

-

III

61-65

40

35

30

IV

66-70

45

40

35

V

71-75

50

45

40

VI

76-80

*

50

45

VII

> 80

*

*

50

* Die Anforderungen sind entsprechend den Ortlichen Gegebenheiten festzulegen

Tabelle 22 b Korrekturwerte far das erforderliche resultierende Schalld~imm-MaB nach Tafe122a in Abh~ingigkeit vom Verh~ltnis S(W+F~/S~ S(I+F)/So

2,5

2,0

1,6

1,3

1,0

0,8

0,6

0,5

0,4

Korrektur

+5

+4

+3

+2

+1

0

-1

-2

-3

S(W+F)Gesamtflache des AuBenbauteils eines Aufenthaltsraumes in m2 $o) Gesamtfl~iche eines Aufenthaltsraumes in m3

XXX

Tabellen

Tabelle 23 Schalld/~mm-Mage von einschaligen biegesteifen Wfinden und Decken in Abh~ngigkeit vom Flgchengewicht

m' [ kg/m 2 ]

R'w [dBl

85

34

90

35

95

36

105

37

115

38

125

39

135

40

150

41

160

42

175

43

190

44

210

45

230

46

250

47

270

48

295

49

320

50

350

51

380

52

410

53

450

54

490

55

530

56

580

57

Gt~ltig far flankierende Bauteile mit einem mittleren Fl~chengewicht von ~ 300 kg/m2, sonst gelten die Korrekturwerte nach Tabelle 27

Tabellen

XXXI

Tabeile 24 Schalld~imm-MaBe von Mauerwerk in Abh~ingigkeit von Wanddicke und Rohdichte Rohdichteklasse 500

600

700

800

900

1000

1200

1400

Wanddicke |cm]

bewertetes Schalid~imm-Mal~ R'w [dB] 1)2)a) NormalmSrtel LeichtmOrtel

17,5

40

39

24,0

43

42

30,0

45

44

36,5

47

45

17,5

41

40

24,0

44

43

30,0

46

45

36,5

48

47

17,5

43

42

24,0

45

45

30,0

47

47

36,5

50

49

17,5

44

43

24,0

46

46

30,0

49

48

36,5

51

50

17,5

45

44

24,0

48

47

30,0

50

49

36,5 17,5

52 45

51 3~

24,0

48

30,0

51

36,5 17,5

53 47

24,0

50

30,0

52

36,5 17,5

54 47

3)

3)

XXXlI

Tabellen

Fortsetzung T a b e l l e 24 Rohdichteklasse

1600

1800

Wanddicke [cm]

bewertetes Schalldlimm-Mal~ R ' I [dB] 1)2)3) Normalm6rtel Leichtm6rtel

24,0

52

30,0

54

36,5 17,5

56 50

24,0

53

30,0

55

36,5 17,5

57 51

24,0

54

30,0

57

36,5

59

3)

3)

0 Gt~ltig far flankierende Bauteile mit einem mittleren Flfichengewicht von 300 kg/m2. 2) Ft~r die Putzschichten sind zusammen 40 kg/m 2 bert~cksichtigt. 3) Die Rohdichten werden im Allgemeinen nicht mit Leichtm6rtel kombiniert.

Tabellen

XXXIII

Tabelle 25 Schalld~imm-MaBe von zweischaligen W~inden in Abh~ingigkeit von ausgew~ihlten Rohdichten

Rohdichteklasse

Wanddicke [cm]

800

bewertetes Schalld~mm-MaB R'w [dB]

2.17,5

62

900

63

1000

64

1200

66

600

2.24

62

700

64

800

65

900

67

1000

68

1200

69

1400

71

1600

72

Tabelle 26 SchallNimm-MaBe von gemauerten W~inden mit Vorsatzschale in A b h ~ g i g k e i t vom Fl~ichengewicht der Massivwand

m'[kg/m 2]

R'w [dB]

100

49

150

49

200

50

250

52

300

54

350

55

400

56

450

57

500

58

Giiltig fiir flankierende Bauteile mit einem mittleren Flgchengewicht von ~, 300 kg/m2. Bei fester Verbindung der beiden Schalen verringern sich die Werte um 1 dB.

XXXIV

Tabellen

Tabelle 27 Korrekturwerte in dB far das Schalldfimm-Mag R'w von Wfinden und Decken als trennende Bauteile bei flankierenden Bauteilen mit einer mittleren flfichenbezogenen Masse in kg/m 2 Art des trennenden Bauteils

KLI , falls m'L,Mitte! [kg/m2]

450

Einschalige, biegesteife Wand Biegesteife Wgnde mit VorsatzSchaten oder Decken mit schwimmendem Estrich oder / und Unterdeck

400

350

200

150

100

0

0

300

0

250

0

-1

-1

-1

+2

+1

0

-1

-2

-3

-4

W~nde aus zwei biegeweichen Schalen oder Holzbalkendecke, falls bei m'L,Mittel'~300kg/m 2

R'I IaB1 50

+4

+3

+2

0

-2

-4

-7

49

+2

+2

+ 1

0

-2

-3

-6

47

+1

+1

+1

0

-2

-3

-6

45

+1

+1

+1

0

-1

-2

-5

43

0

0

0

0

-1

-2

-4

41

0

0

0

0

-1

-1

-3

T a b e l l e 28 Korrekturwerte KL,2 Anzahl der flankierenden, biegeweichen Bauteile oder flankierende Bauteile mit biegeweicher Vorsatzschale KL,2 [dB]

1

2

3

+1

+3

+6

T a b e l l e 29 Aquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel Ln,w,eqvon Massivdecken ohne und mit biegeweicher Unterlage flachenbezogene Masse 135 der Massivdecke [kg/m2] Ln,w,eq ohne mit Unterdecke

160

190

225

270

320

380

450

530

86

85

84

82

79

77

74

71

69

75

74

74

73

73

72

71

69

67

Tabellen

XXXV

Tabelle 30 Trittschallverbesserungsmal3 ALw von schwimmenden Estrichen und schwimmend verlegten Holzfuf3bOden auf Massivdecken

Deckenauflagen; schwimmende BOden

1. 1.1

Schwimmende Estriche Gussasphaltestriche nach DIN 18560 Teil 2 mit

50MN/m 3

20

20

einer flfichenbezogenen Masse > 45 kg/m2 auf

40MN/m 3 30MN/m 3

22 24

22 24

18164/18165 Teile 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von hOchstens

20MN/m 3 15MN/m 3 10MN/m 3

26 27 29

26 29 32

Estriche nach DIN 18560 Teil 2 mit einer

50MN/m 3

22

23

flgchenbezogenen Masse > 70 kg/m2 auf Dfimmschichten aus Dgmmstoffen nach DIN

40MN/m 3 30MN/m 3

24 26

25 27

18164/18165 Teile 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' yon h6chstens

20MN/m 3 15MN/m3

28 29

30 33

10MN/m 3

30

34

Dgmmschichten aus D/~mmstoffen nach DIN

1.1

ALw in dB mit mit Gehhartem belag 1) Gehbelag (ALw > 20dB)

2.

Schwimmende Holzfugb6den

2.1

UnterbOden nach DIN 68771 aus Hotzspanplatten auf Lagerh61zem mit D~nmstreifen-Unterlagen aus Dfimmstoffen nach DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen

24

Steifigkeit s' yon h6chstens 20 MN/m 3. Dicke der mindestens 100 mm breiten Dgmmstreifen im eingebauten Zustand mindestens 10 ram; zwischen den Lagerh61zem Dfimmstoffe nach DIN 18165 Teill, Nenndicke _>30 mm, lgngenbezogener StrOmungswiderstand >_5 kNs/m4 2.2

Unterb6den nach DIN 68771 aus mindestens 22 mm dicken

25

Holzspanplatten nach DIN 68763, vollfl~ichig verlegt auf Dfimmstoffen nach DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von h6chstens 10 MN/m3 1) Wegen der m6glichen Austauschbarkeit von weichfedernden Bodenbel~igen, die sowohl dem VerschleiB als auch den Wt~nschen der Bewohner unterliegen, diirfen diese bei dem Nachweis der Anforderungen nach DIN 4109 in der Regel nicht angerechnet werden.

XXXVI

Tabellen

T a b e l l e 31 Bewertetes Schalld~imm-Ma6 R' w,R und bewerteter Norm-Trittschallpegel L',,w,R von Holzbalkendecken in Massivbauten nach DIN 4109 DeckenausBildung

Fu6boden auf oberer BalkenAbdeckung

Unterdecke R'w,R L ~n,w,R2 Anschluss HolzAnzahl [dB] [dB] latten an Balken der Lagen

1

Spanplatten auf mineralischem Faserdammstoff

fiber Federbtigel oder Federschiene

Schwimmender

tiber Federbfigel

Estrich auf mineralischem Faserd~immstoff

oder Federschiene

2

7_2 . . . . . . . . ~1///'1.~///.,,/.,.

3 ~ i 1

]

50

56

2

50

53

1

50

51

1

, ~

g

b

i

~

s

/->40

25

d.,O^O~ gOO0 ~ ^ ~~O~. ^ l--g.~ ~ 5 ~1 6 bis 25

.

.

> 400 -

.

f\--"-i

.

~ Fed~bggel ~ oderFederschiefle

i.

I

oderFederschiene

z.

1 Spanplatte nach DIN 68763, gespundet oder mit Nut und Feder 2 Holzbalken 3 Gipskartonbauplatte nach DIN 18180, 12,5 mm oder 15 mm dick, Spanplatte nach DIN 68763, 13 mm bis 16 mm dick, oder- bei einlagigen Unterdecken- Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 1101, Dicke _>25 mm, verputzt 4 Faserd~xnmstoffnach DIN 18165 Teil 2, Anwendungstyp T, dyn. Steifigkeit s'< 15 MN/m3 5 Faserd~tmmstoffnach DIN 18165 Teil 1, lgngenbezogener StrOmungswiderstand > 5 kNs/m4 6 Holzlatten, Achsabstand _> 400 mm, Befestigung fiber Federbfigel 7 Estrich auf Trennlage Bei einer Dicke der eingelegten D~mmschicht yon mindestens 100 mm ist ein seitliches Hochziehen nicht erforderlich. 2 Gfiltig ffir flankierende W~nde mit einer fl~ichenbezogenen Masse

m ' L , M i t t e l ,~

300kg/m 2

3 Bei zusatzlicher Verwendung eines weichfedernden Bodenbelags dOrfen in Abhfingigkeit vom Trittschallverbesserungsmal3 des Belags folgende Zuschl~ige gemacht werden: 2 dB far A Lw,R->20 dB, 6 dB far A Lw.r~> 25 dB

Tabellen

XXXVII

T a b e l l e 32 Vorschl~ige far einen erh6hten Schallschutz; Luft- u n d Trittschalldfimm u n g zum Schutz gegen Schalliabertragung aus einem fremden W o h n oder Arbeitsbereich, A u s z u g aus E D I N E N 4109-10 (2000-06)

1. Kennwerte fiir Schailschutzstufe II (SST II) von Wohnungen erfR'w in Mehrfamilien-, Doppel- und Reihenhiiusern horizontal

erfL'n,w

56

vertikal

57

46

Haustrennw~nde

63

2. Kennwerte fiir Schallschutzstufe III (SST III) von Wohnungen in Mehrfamilien-, Doppel- und Reihenhiiusern horizontal

59

vertikal

60

39

Haustrennw~inde

68

T a b e l l e 33 Korrekturfaktoren far die Flankentibertragung nach E D I N E N 12354-2 Fl~ichenbezogene Masse des trennenden Bauteils (Decke) [kg/m 2]

100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900

Mittlere fl~ichenbezogene Masse der homogenen flankierenden Bauteile, die nicht mit Vorsatzkonstruktionen belegt sind

lkg/m*l 100

150

200

250

300

350

400

450

500

1 1 2 2 3 3 4 4 4 5 5 6 6

0 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5

0 0 1 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4

0 0 0 1 1 1 1 2 2 3 3 3 3

0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 3

0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2

0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2

Tabellen

XXXVIII

Tabelle 34

Schalldruckpegel in schutzbed~ftigen Rgumen von Ger~uschen aus haustechnischen Anlagen und Gewerbebetrieben (D1N 4109/A1 2001-01)

Ger~iuschquelle

Wohn-und Schlafraum Unterrichts- und Arbeitsr~iume

Wasserinstallationen

< 30 dB(A)

< 35 dB(A)

sonstige haustechnische Anlagen

_<30 dB(A)

_<35 dB(A)

Betriebe tags 6 bis 22 Uhr

_<35 dB(A)

_<35 dB(A)

Betriebe tags 22 bis 6 Uhr

< 25 dB(A)

_<35 dB(A)

Tabelle 35 Rechenwerte der spezifischen elektrischen Bewertungsleistung pj, bezogen auf die Grundfl~che je Wartungswert der Beleuchtungsst~rke auf der Nutzebene for Leuchten mit stabfOrmigenLeuchtstoffiampen Beleuchtungsart

spezifische el6ktrische Bewertungsleistung [W/(m21x)] EVG

WG

KVG

Direkt

0,05

0,057

0,062

Direkt/indirekt

0,06

0,068

0,074

Indirekt

0,10

0,114

0,123

Far Beleuchtungsanlagen, die nicht mit stabfOrmigen Leuchtstoffiampen betrieben werden, ist der Korrekturfaktor fiir die Lampenart nach Tabelle 36 zu ermitteln.

Tabellen

XXXIX

Tabelle 36 Korrekturfaktor

k L f~r unterschiedliche

Lampenart

Lampentypen

Korrekturfaktor kL

GlUhlampen

6

Halogengltihlampen

5

Leuchtstofflampen kompakt mit EVG

1,2

mit VVG

1,4

mit KEVG

1,5

Metallhalogendampf-Hochdruck mit KVG

1

Natriumdampf-Hochdruck mit KVG

0,8

Quecksilberdampf-Hochdruck mit KVG

1,7

Tabelle 37 Korrekturfaktor kR zur Bert~cksichtigung des Einflusses der Raumauslegung in Abhfingigkeit vom Raumindex k Beleuchtungsart 0,6 0,7

0,8

0,9

1

1,25

Raumindex k Korrekturfaktor kR 1,5 2 2,5

I 1,08 0,97

0,89

0,82

0,77

0,68

0,63 0,58

0,55

0,53 0,51 0,48

1 , 1 7 1,06 0,97

0,90

0,79

0,72

0,64

0,58

0,56

0,53 0,53

III 1,46 1,25 1,08 0,95 0,85

0,69

0,60

0,52

0,47

0,44

0,42

II 1,3

3

4

I direkte Beleuchtung, II direkt/indirekte Beleuchtung, III indirekte Beleuchtung Zwischenwerte far den Raumindex kOnnen interpoliert werden.

5

0,39

XL

TabeUen

Gegent~berstellung alter und neuer Symbole physikalischer GrOgen Physikalische GrSBe

altes Symbol

aktuelles Symbol

Dicke

s

d

Celsius-Temperatur

8

W~rmestrom

(~

0 cI)

Wfirmedurchlasswiderstand

1/A

R

Fl~chenbezogener Wfirmetibergangskoeffizient Innerer W~irmetibergangswiderstand

c~ 1/cq

h

~ugerer W~irmetibergangswiderstand W~irmedurchgangskoeffizient Wgrmedurchgangswiderstand Wandflfiche Fensterfl/~che Abminderungsfaktor einer Sonnenschutzvorrichtung

1/% k 1/k Aw AF

Relative Luftfeuchte Tauwassermenge Verdunstungswassermenge Wasserdampf-Diffusionsdurchlasswiderstand ~uBerer Wasserdampfteildruck Bruttovolumen

q~ WT Wv 1/A pa Ve

Linearer W~irmebrtickenverlustkoe ffizient

z

Rsi Rse U

RT AAW Aw Fc mW,T mw,v Z Pe V WBV

XLI

Literatur Ackermann,T.: W~nneschutzverordnung 1995 Kommentar, B. G. Teubner, Stuttgart 1995 Ackermann,T.: Energieeinsparverordnung, Kommentar, B. G. Teubner, Stuttgart 2003 Bauphysik. Brandschutz, Feuchtigkeitsschutz, Lt~fttmg, Schallschutz, Wfirmebedarfsermittelung, DIN Taschenbuch 189, Beuth Verlag GmbH Berlin/K61n, Bauverlag GmbH Wiesbaden/Berlin 1994 Bauphysikkalender, Ernst & Sohn, Berlin 2002 Bauwerksabdichtungen, Dachabdeckungen, Feuchteschutz, DIN Taschenbuch 129, Beuth Verlag GmbH Berlin/KNn, Bauverlag GmbH Wiesbaden/Berlin 1985 Bobran, H: Handbuch der Bauphysik, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig 1995 Brandschutzmagnahmen DIN-Taschenbuch 120, Beuth Verlag GmbH Berlin/KSln, Bauverlag GmbH Wiesbaden/Berlin 1994 Buss, H.: Aktuelles Tabellenhandbuch Feuchte, W~rme, Schall, WEKA Fachverlage GmbH & Co, KG, Verlag far Baufachliteratur 1987 Buss, H.: Das Tabellenhandbuch zum W~rme- und Feuchteschutz, WEKA Baufachverlage GmbH & Co, KG, Verlag far Baufachliteratur 2002 Cziesielski, E., GObelsmann, M., R6der, J.: Einfahnmg in die Energieeinsparverordnung 2002, Ernst +Sohn Verlag far Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin 2002 Das muss ich wissen, Band 3, Baufachliche Informationen far Neubau, Hausmodernisierung und Energieeinsparung, Fassade-Mauerwerk.Fenster.Taren, Frielingsdorf, H., F., TOPOS Verlag + Werbung, Erftstadt 1991 Diem, P.: Bauphysik im Zusammenhang, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1987 Dtirr, A.: Dachbegranung, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1994 Eichler, F.: Arndt, H.: Bautechnischer W~irme- und Feuchtigkeitsschutz, VEB Verlag Nr Bauwesen, Berlin 1989 EBmanmn, F. G[iBmantel, J. Geburtig, G., Energetische Sanierung von Fachwerkh~usem -Die richtige Anwendung der EnEV, Fraunhofer IRB-Verlag 2005 Ehm, H.: W~rmeschutzverordnung'95 mit Kommentar, Der Weg zu Niedrigenergieh~usem, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1995 Fasold, W.: Sonntag, E., Winkler, H.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Bau- und Raumakustik, VEB Verlag far Bauwesen, Berlin 1987

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Sachwortverzeichnis A/V-Verh~iltnis 46 Abbrandgeschwindigkeit Abdichtung von Mauerwerk 145 Abdichtung, waagrechte 145 Abdichtungen 143 Abdichtungen, nachtr~gliche 146 Abdichtungsarten 148 Abdichtungssystem 144 Abkfihlungsphase 209 Abminderungsfaktoren 26, 54 Abschluss 149, 151 Absolute Feuchte 103 Abtropfen 206, 207 Amplitude 159 Anlagenaufwandszahl 58, 59, 60, 62, 66 Anschluss 149, 151 Anstriche 141 Asphaltmastix 148 Augend~mmung 86 Augenhautabdichmngen 148 Augenluftstrom 42 AuBenwand 119 Austrittswinke1230 Bauakustik 158, 183 Bauakustische Messnorm 157, 182 Bauaufsichtliche Benenntmg 221 Baularmschutzgesetz 193 Bauprodukt 207, 211,213 Bauschfiden 109 Bau-Schalldfimm-MaB 170 Baustoffe 215 Baustofffeuchte 107

Baustofffeuchte-Messung 108 Baustoffklasse 206, 211,216, 217 Baustoffverwendungsart 221 Bauteile 215 Bauteile, beltiftete 79 Bauteile, inhomogene 23, 79 Bauwerksabdichtung 142 Beleuchtung 232 Beleuchtungsstfirke 228, 229, 234 Beleuchtungstechnischer Bereich 75 Belichtung 229 Bemessungswasserstand 143 Betauung 124 Beurteilungspegel 194 Bezugskt~ve 171 Biegesteif 175, 201 Biegeweich 175, 178 Bodenart 144 Bodenfeuchte 144 Bodenfeuchte, Abdichtungen 146 Brandablauf 208 Brandabschnitte 205 Brandeigenschaften 215 Brandklassen 225 Brandschutz 205 Brandschutzanforderungen 205,220 Brandschutzeigenschaften 216 Brandverhalten 205, 216 Brandw~inde 213,223 Brennwertkessel 100 Bundesimmissionsschutzgesetz 193 Celsius 2 Chemischer Holzschutz 219

Dficher 126, 127 Dachoberlicht 231 D~immstoff 20, 89 Dampfblasen 155 Dampfbremse 114 Damptbremse, intelligente 114 Dampfdiffusion 126 Dampfdruckausgleichsschicht 164 Dampfduckdifferenz 106 Dampfsperre 114, 141,153 Dichtheit 69 Dichtheitsprfifung 61 Diffusionswiderstand 111 Drainagen 153 Drfickendes Wasser 142 Durchdringtmg 149, 151 Eigenfrequenz 176, 179 Einbauteil 149 Einbauteile far Abdichtungen 150 Einschalige Bauteile 175, 176 Elektrische Bewertungsleistung 231, 232 Elektroosmose 117, 146 Endenergiebedarf 60 Energiebedarf Beleuchtung 2333 Energiebedarfsausweis 71 Energieeinsparverordnung 44, 48, 50, 69, 71 Energiepass 71 Energiequalit~it 92 Entflammbarkeit 206 Entzandungstemperatur 208 Erneuerbare Energien 58, 92 Erosion 109 Erwfirmungsphase 209

Fenster 70, 95, 201 Fensterfl~ichenanteil 28, 52, 63 Feuchteadaptive Dampfbremse 114 Feuchteschfiden 109 Feuchteschutz 103 Feuchtetransport 117 Feuchtigkeitsbean spruchungsklasse 148 FeuerlSscher 226 FeuerlOschgerfite 225 Feuermeldeeinrichtmag 225 Feuerschutzabschluss 213 Feuerschutzanstriche 218 Feueriibersprung 208 Feuerwiderstandsdauer 209, 217, 218, 222 Feuerwiderstandsklassen 209, 210, 211,212 Fl~ichenabdichtung 145 Fl~ichenheizungen 50 Flammenmelder 225 Flankent~bertragung 170, 192, 200 Flankierende Bauteile t 80, 181 Flash over 209 Frequenzen 158 Frostschfiden 109 Fugen Typ I und II 151, 152 Fugendurchlasskoeffizient 18 Fundament 144 Geb~iudeklassen 230 Geb~iudenutzfl~iche 47 Geb~iudevolumen, beheiztes 62 Ger~iusch 159 Gesamtenergiebilanz 72 Gesamtenergiedurchlassgrad 26

Gesamtenergieeffizienz 76 Gesamtleistungspegel 172 Gesamtschalldgmm-Mag 196 Gesamtschallpegel 172 Gewerbegebiete 193 Gewerbeordnung 194 Glasdicke 201 Glaserdiagramm 129, 134, 137, 138 Glaserdiagramm 134 Glaserverfahren 128 Gradtagzahl 67 Grenzfrequenz 173, 174 Haarhygrometer 108 Hammerwerk 186 Heizgrenztemperatur 68 Heizperiodenverfahren 47, 52, 69 Heizsystem 100 Heiztmgsanlagen 66 Heizungsanlagenverordnung 45 Heizunterbrechungsfaktor 57 Heizwert 5 Heliostat 237 Hellempfindlichkeit 227 Helmholtzresonator 166 Himawari 237 Hinterltfften 117 Hohlraumdgmpfung 200 Holzbalkendecke 198, 204 Holzfeuchte 139 Holzfeuchtegehalt 139, 140 HOrbereich 158 Hygrometer 108, 122 Infraschall 158 Inhomogene Bauteile 22 Innend~immung 87

Innenhautabdichtungen 148 Interne Wgrmegewinne 46, 53, 55 Jahres-Heizw~irmebedarf 46, 50, 60 Jahres-Prim~renergiebedarf 45, 62 Joule 4 Kanale 224 Kapillarbrechende Schicht 153 Kapillare 116 Kapillare Wasserwanderung 116 Kapillarwirkung 141 Kelvin 2 Kennzeichnungspflicht 213 Kemd~mmung 87 Klang 159 Klima 101 Klimaregionen 30, 102 Knall 159 Kohlendioxid 42, 43, 91 Koinzidenz 174 Kompartment-Bauweise 220 Konditionierung 75 Kontrollsystem 231 K6rperschall 160 K6rperschall-Nachhallzeit 185 Korrosion 109 Lampe 230 Landesbauordnung 194 L~ingen~indemng 11 L~ingenausdehnung 3, 11 L~irmpegelbereiche 195 Lastfall 143 Latentw~rmespeicher 90 Lautstfirkepegel 163 Lautst~rkeskala 162

Leckrate 2224 Leuchte 230 Lichtdurchl~issigkeit 235 Lichtlenkglas 238 Lichttechnische GrSBen 227 Lichtreflexionsgrad 230 Lichtstgrke 228 Lichtstrom 228 Los- und Festflanschkonstruktionen 150, 151 L~Sscheim'ichmng 225 Luftdichtheit 17 Lt~ften 122 Luftfeuchtemessung 108 Luftfeuchtigkeit 103, 106 Luftschall 160, 170 Ltiftschalld~immung 173, 182, 183 Luftschalld~immwerte 179 Luftschallschutz 170, 182 Luftschicht 19 Ltfftung 37 Liaftung, freie 38 Ltiftung, nattMiche 38 Ltiftungsanlage 96 Ltiftungsdauer 43 Lilftungsleitungen 224 Ltiftungsw~irme 40 Ltiftungsw~irmebedarf 39, 41 Liaftungswgrmeverlust 41, 46, 53 Luftwechselzahl 40, 107 Massengesetzbereich 174 Mauerwerkstrockenlegung 146 Mietminderungsrecht 194 MindestauBenluftstrom 41 Mindestluftwechsel 39

Mindestschallschutz 157, 197 Mindestw~irmeschutz 44, 47, 49, 51 Monatsbilanzverfahren 53, 69 Musterbauordnung 220 Nachhallzeit 168 Nachhallzeit 185 Nichtwohngeb~iude 72 Niederschlagskarte 156 Niedrigenergiehaus 93 Norm-Trittschallpegel 187, 190, 191 Nutzfl~iche 58 Nutzkgltebedarf 75 Nutzungsgrad 56 Nutzungsklassen 149 Nutzw~irmebedarf 75 Oberflgchenkondensation 121 Oberflfichentemperatur 34 Oberlichter 236 Olf 42 Osmose 104 Pendellfinge 230 Phon 163 Plattenschwinger 166 Plattenschwingungsbereich 174 Plattenwgrmetauscher 96 Polymerbimmen 145 Polymerbitumenbahnen 145 PorOse Absorber 164, 165 Prim~renergiebedarf 67 Prim~irenergiefaktoren 60, 74 Prim~irmaBnahmen 164 Produktwert 232 Prtifparameter 214 Pufferrfiume 99

Randeinspannung 200 Rauchentwicklung 206 Rauchmelder 225, 226 Raurnabschliei3ende Bauteile 209 Raumausstattung 123 Raumorientierung 124 Raumtiefenindex 234 Referenzklima 59 Referenzregionen 68 Reflexionsgrad 230 Relative Feuchte 103, 109 Resonanzabsorber 164 Resonanzfrequenz 176, 178 Rohdichte 197 Salzbildung 109 Sfittigungsdampfdruck 128, 137 S~ittigungsgehalt 104 Sch~ichte224 Schallabsorber 164, 165, 167, 169 Schallabsorptionsfl~iche 168 Schallbrficken 199 Schalld~imm-MaB 171,183 Schalldruck 159, 162 Schalldruckpegel 162 Schallempfindung 158 Schallfeld 164 Schallgeschwindigkeit 160, 161 Schallleistungspegel 162 Schallquellen 157, 163 Schallschlucksysteme 164 Schallschutz 157 Schallschutz, erh6hter 197, 200 Schallschutzanforderungen 193, 197 Schallschutznachweis 197 Schalltechnisches Paradoxon 172

Schalltibertragung 158 Schalliabertragungswege 170 Scheibenabstand 201 Schimmel 37, 109, 123 Schimmelbildung 122, 123 Schlagregen 141 Schlagregenbeanspruchung 141 Schlagregenschutz 141 Schmelzen 6 Schrnelzw~irme 5 Schutzschichten 152 Schwimmbad 119, 142 Schwimmender Estrich 188, 203 Schwingung 159 Sehaufgabe 231,232 Sekund~irmaBnahmen164 Sickerstr6mung 114 Sickerwasser 142, 147 Skelettbau 181 Solare W~irmegewirme 46, 53, 55, 65, 97 Sommerlicher Wfirmeschutz 26, 30, 70, 76, 90 Sonneneintrag 26, 29 Sonnenwand 98 Spektrale Empfindlichkeit 227 Spektrumanpassungswerte 184 Sprinkleranlage 226 Standort 94 Stehende Welle 169 StoBltfftung 106 Tageslicht 234 Tageslichtquotient 234 Tageslichtsystem 236, 237 Tageslichtversorgung 233, 234

Tauperiode 130, 135 Tauwasser 118, 125 Tauwasserausfall 128 Tauwasserbildung 118, 125, 136 Tauwassermenge 125, 131, 135 Tauwassernachweis 126 Technische Geb~udeausrastung 202 Teilbetriebsfaktor 233 Temperatm-faktor 123 Temperaturleitzahl 30, 35 Temperaturmessung 1 Temperatmwerlauf 31, 33 Temperaturwelle 32, 35 Thermometer 2 Tiefe Frequenzen 204 Ton 159 Topographie 94 Transmissionswgrmebedarf 46 Transmissionswgrmeverlust 53 Transmissionsw~rmeverlust, spezifischer 54 Transparente Wfirmedfimmung 98 Transparenzindex 234 Treibhauseffekt 10, 91 Treppen, Schalld~mmung 204 Treppenr~ume 223 Trinkwasserwgrmebedarf 60, 65 Trittschall 160 Trittschalld~mmung 186,189, 190, 204 Trittschallschutz 186, 189, 197, 198 Trittschallverbesserungs-Maf3 187, 188 Tt~ren, Schalld~mm-Mag 202 Ultraschall 158

Umfassungsflfiche, w~rmeabertragende 47 Umkehrdach 155 Ummantelung 217, 218 Umweltschutz 91 U-Wert 15 Vakuumdfimmung 90 Verbauung 231 Verbauungsabstan dswinke1235 Verbauungsindex 234 Verbrennungstemperatur 207 Verbundbaustoff219 Verdunstungsmenge 130, 131, 135 Verdunstungsperiode 130, 135 Versalzung 146 Versorgungsbereich 73 Volumenstrom 40, 69 Vorsatzschale 177, 201 Vorschaltgergt 230, 232 Wandverkleidungen 199 Warmdach 153 Wfirme 1 Wgrmeabzugsanlagen 226 Wgrmebewegung, instation~re 35 Wfirmebrficke 21, 73, 82 Wgrmedgmmputz 81 Wfirmedfimmschicht 49, 88 W~rmedfimmung 48, 51, 85 W~rmedfirnmung, Flachdach 77 Wgrmedfimmung, Umkehrdach 77 W~rmedurchlasskoeffizient 13, 15, 19 Wgrmedurchlasswiderstand 13, 15, 18, 47, 136 Wgrmedurchgang 11

W~irmeeindringkoeffizient 35 W~irmeenergie4 W~irmekapazit~it 4 Warmekonvektion 7, 9 Wgrmeleiter 8, 9 W~irmeleitf~ihigkeit 8, 9 W~irmeleitung 7 W~irmepumpe 102 W~irmertickgewinnung 97 W~xmeschutz 12, 91 Wfirmeschutz 45 W~irmeschutz, beweglicher 95 W~irmesenke 73 W~irmestrahlung 7, 10 Wgrmestrom 19 Wfirmestromdichte 16 W~xmetauscher 97 W~irmetransferkoeffizient 75 W~irmetransport 7 W~irmeiibergang 10 Wfirmeiibergangskoeffizient 13 W~irmewirkung 12 Wasser, drtickendes 148 Wasser, nichtdrtickendes 147 Wasserabweisende Anstriche 141 Wasseraufnahme, kapillare 115 Wasseraufnahmekoeffizient 115, 142 Wasserdampfdiffusion 110, 114 Wasserdampfdiffusionsfiquivalente Luftschichtdicke 111,127 Wasserdampf-Diffusionswiderstand 111, 113 Wasserdampfs~ittigungsdruck 136 Wasserdampfteildruck 104 Wasserdurchl~issigkeit 143

Wasserdurchl~issigkeitsbeiwert 143 Wassergehalt 107 Wasserhemmender Putz 142 Wasserundurchl~ssige Bauteile 148 Weil3e Wanne 149 Wellenlfinge 159 Zellenbauweise 220 Zonierung 73 Ztindtemperamr 207 Z0ndtmg 209 Zweischalige Bauteile 175, 176, 177 Zweischalige Wand 199, 200

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