Klausurtraining Bauphysik: 521 Prüfungsfragen mit Antworten zur Bauphysik

Eva Lübbe Klausurtraining Bauphysik

Eva Lübbe

Klausurtraining Bauphysik Prüfungsfragen mit Antworten zur Bauphysik 4., überarbeitete und aktualisierte Auflage STUDIUM

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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. Auflage 2007 4., überarbeitete und aktualisierte Auflage 2009 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg+Teubner |GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2009 Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms | Sabine Koch Vieweg+Teubner ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.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 Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Druck und buchbinderische Verarbeitung: Krips b.v., Meppel Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in the Netherlands ISBN 978-3-8348-0593-5

Inhaltsverzeichnis 1. Wärmeschutz 1.1 Grundlagen der Wärmelehre............................................ 1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes...................... 1.3 Temperaturen in Bauteilen............................................... 1.4 Lüften……………………………………………………. 1.5 Energieeinsparverordnung................................................ 1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes................... 1.7 Wärmeschutz und Umweltschutz...................................... 1.8 Niedrigenergiehaus.......................................................... 2. Feuchteschutz 2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kennngrößen 2.2 Wasserdampfdiffusion...................................................... 2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen................................... 2.4 Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen...................... 2.5 Praktischer Feuchteschutz................................................ 3. Schallschutz 3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls.... 3.2 Wirkungsweise von Schallabsorbern................................ 3.3 Luftschallschutz............................................................... 3.4 Trittschallschutz.............................................................. 3.5 Anforderungen an den Schallschutz................................. 3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes.................... 4. Brandschutz 4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe.............. 4.2 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen.................. 4.3 Brandschutzanforderungen............................................... 4.4 Feuermelde- und Löscheinrichtungen............................... 5. Licht 5.1 Lichttechnische Größen………………………………….. 5.2 Tageslicht………………………………………………. Tabellen............................................................................................

1 13 35 41 53 92 106 110 119 128 136 143 159 176 184 190 206 213 218 225 235 240 245 247 254 I

1. Wärmeschutz 1.1 Grundlagen der Wärmelehre 1. Definieren Sie den Begriff Wärme. Wärme ist eine spezielle Energieform. Wärmeenergie ist die Bewegungsenergie der Moleküle. 2. Wie wirkt sich die Erwärmung eines Körpers auf die Moleküle dieses Körpers aus? Durch die Erwärmung erhöht sich die Bewegungsenergie der Moleküle. In Gasen und Flüssigkeiten findet eine ungeordnete Bewegung der Moleküle statt, während im Festkörper die Moleküle Schwingungen um eine Ruhelage ausführen. 3. Wie kann man sich den absoluten Nullpunkt in bezug auf die Bewegungsenergie der Moleküle vorstellen? Bei -273,15 ˚C würde die Wärmebewegung der Moleküle völlig zum Stillstand kommen. Dieser sogenannte absolute Nullpunkt ist nicht vollständig erreichbar. 4. Definieren Sie den Begriff Temperatur. Alle Stoffe haben einen bestimmten Wärmestand. Man nennt ihn Temperatur. 5. Wie werden Temperaturen gemessen? Welche Messgeräte sind üblich? Die Bewegungsenergie der Moleküle kann nicht direkt gemessen werden. Bei der Temperaturmessung kann man nur die Wirkung messen, die die Wärme auf die Körper ausübt. Häufig nutzt man dazu die Wärmeausdehnung von Flüssigkeiten und Gasen. Die wichtigsten Messgeräte zur Temperaturmessung sind: • Flüssigkeits- und Gasausdehnungs- Thermometer • Bimetallthermometer • Widerstandsthermometer

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1.1 Grundlagen der Wärmelehre

• Thermoelemente 6. Erläutern Sie die prinzipielle Wirkungsweise der wichtigsten Thermometerarten. Flüssigkeits- und Gasausdehnungsthermometer sind in vielfältiger Weise aus dem Alltag bekannt. Zur Messung genutzt wird die Volumenvergrößerung durch Erwärmung, die unmittelbar zur Anzeige an einer entsprechend geeichten Skala gebracht wird. Auch das Bimetallthermometer nutzt direkt die unterschiedliche Längenänderung von zwei verschiedenen, aufeinander befestigten Metallen, die zu einer Verbiegung des Bimetalls führt. 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 Temperaturänderung verändert. Die Temperaturänderung kann auf diese Weise in eine Stromänderung überführt werden. Beim Thermoelement berühren sich zwei unterschiedliche Metalle. An der Berührungsstelle kommt es durch die unterschiedliche Energie, die zum Freisetzen von Elektronen in verschiedenen Metallen benötigt wird, zum Eindringen der Elektronen des Metalls, das weniger Energie zum Freisetzen von Elektronen braucht, in das andere. Auf diese Weise entsteht ein temperaturabhängiger Stromfluss. Das Thermoelement stellt damit selbst die Stromquelle eines Stromkreises dar. 7. In welchen Maßeinheiten werden Temperaturen und Temperaturunterschiede angegeben? Welche Formelzeichen sind üblich? Temperaturen werden in oC oder K angegeben. Mit θ (Theta) bezeichnet man Temperaturen in oC, mit T Temperaturen in K. Temperaturunterschiede werden bei Berechnungen immer in K angegeben, wobei als Formelzeichen außer ΔT auch Δθ üblich ist. 8. Wie groß ist eine Temperaturdifferenz von 1 oC in K? 1 oC = 1 K. Die Einteilung beider Temperaturskalen ist gleich. Die Temperaturskalen unterscheiden sich nur in bezug auf den Nullpunkt.

9. Erläutern Sie die Kelvin- und die Celsiustemperaturskala.

1.1 Grundlagen der Wärmelehre

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Die Kelvin - und die Celsiustemperaturskala unterscheiden sich im Nullpunkt. Während die Kelvinskala am absoluten Nullpunkt beginnt und damit nur positive Werte hat, liegt der Nullpunkt der Celsiusskala beim Schmelzpunkt des Eises. 0 oC entsprechen 273 K. Der Siedepunkt des Wassers bei Normaldruck wird als 100 oC 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 Längenänderung für ein Grad ermittelt, die dann auch im negativen Temperaturbereich und im Bereich über 100 ˚C zur Fortsetzung der Skala genutzt wird. 10. Wie ist 1 ˚Cdefiniert? 1 oC.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 Moleküle eines Stoffes bei Erwärmung drückt sich nach außen in einer allseitigen Volumenvergrößerung des Stoffes aus. In vielen praktischen Fällen interessiert man sich nur für die Ausdehnung in einer Richtung, für die Längenänderung Δl. Δl = lo⋅α⋅ΔT l 0 Ausgangslänge, Anfangslänge α Linearer Ausdehnungskoeffizient, Längenausdehnungskoeffizient ΔT Temperaturunterschied in K l0 Δl

l1 Bild. 1.1 Längenausdehnung

Der lineare Ausdehnungskoeffizient für die verschiedenen Materialien kann Tabellen entnommen werden (Tabelle 1 im Anhang).

1.1 Grundlagen der Wärmelehre

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12. Was versteht man unter der spezifischen Wärmekapazität? Verschiedene Stoffe von gleicher Masse benötigen zu ihrer Erwärmung unterschiedliche Wärmemengen. Unter der spezifischen Wärmekapazität c eines Stoffes versteht man die Wärmemenge, die nötig ist, um 1 kg eines Stoffes um 1K zu erwärmen. c ist eigentlich temperaturabhängig, kann aber näherungsweise als konstant betrachtet werden. In Tabellen wird c meist bei 20 0C angegeben (Tabelle 2 im Anhang). Wasser hat eine sehr hohe Wärmekapazität, die in den Warmwasserheizungen ausgenutzt wird. 13. Wie kann die Temperaturänderung eines Stoffes bei Erwärmung berechnet werden? Im Bereich der Raumtemperatur ist die Temperaturerhöhung eines Stoffes näherungsweise proportional der zugeführten Wärmemenge Q. Die spezifische Wärmekapazität c des Stoffes kann als konstant gelten. Q = m⋅c⋅ ΔT m Masse c spezifische Wärmekapazität ΔT Temperaturänderung Stellt man diese Gleichung nach ΔT um, so erhält man die Temperaturänderung ΔT, die ein Stoff mit der Masse m und der spezifischen Wärmekapazität c bei der Zuführung der Wärmemenge Q erfährt.

ΔT =

Q m⋅c

14. Welche Maßeinheit hat die Wärmeenergie? Energie, Arbeit und Wärmemenge haben die Maßeinheit J (Joule). 1 J = 1 Nm = 1 Ws 1 kcal = 4,2 kJ Die offizielle Maßeinheit für die Wärmemenge ist J. Da früher die standardisierte Maßeinheit für die Wärmemenge kcal war, haben sich die Werte in kcal eingeprägt. Man findet auch heute noch, z. B. bei der Angabe des Energiegehaltes von Lebensmitteln, die Angabe in kcal zusätzlich hinter der Angabe in J in Klammern. 15. Wie ist der Heizwert definiert?

1.1 Grundlagen der Wärmelehre

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Der Heizwert H ist definiert bei Feststoffen und Flüssigkeiten als Quotient aus Wärmemenge und Masse H = Q/m, bei Gasen als Quotient aus Wärmemenge und Volumen H = Q/V. Die Heizwerte einiger Materialien sind in Tabelle 3 im Anhang aufgelistet. 16. Vergleichen Sie den Heizwert von 1 m3 Erdgas und 1 kg Steinkohle. 1 m3 Erdgas hat etwa den gleichen Heizwert wie 1 kg Steinkohle. Beide haben einen Heizwert von etwa 30000 kJ/kg. 17. Was versteht man unter spezifischer Schmelzwärme q? Die spezifische Schmelzwärme q ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um ohne Temperaturänderung die Masse von 1 kg dieses Stoffes zu verflüssigen. Während der Schmelzphase wird Schmelzwärme zum Auflösen von Molekülverbindungen verbraucht und es findet keine Temperaturerhöhung statt. T fest

fest + flüssig

flüssig

Schmelzphase

Q

Bild 1.2 Spezifische Schmelzwärme

Die Schmelzwärme von Blei ist wesentlich geringer als die Schmelzwärme der anderen Metalle. Diese Tatsache nutzt man beim Bleigießen aus. Die Schmelzwärmen einiger wichtiger Stoffe sind in Tabelle 4 im Anhang zu finden.

18. Wie groß ist die Wärmemenge, die zum Schmelzen von 20 kg Eis mit einer Temperatur von 0 ˚C benötigt wird? Q = q⋅m

1.1 Grundlagen der Wärmelehre

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Q = 335 kJ/kg ⋅20 kg = 6700 kJ = 6,7 MJ Zum Schmelzen von 20 kg Eis mit einer Temperatur von 0 0C benötigt man 6,7 MJ. 19. Welche Wärmemenge benötigt man zum Schmelzen von 20 kg Eis einer o Temperatur von - 15 C? Q = c⋅m⋅ΔT + q⋅m Q= 2100 J/(kg K)⋅20 kg⋅15K + 6,7 MJ Q= 630 kJ + 6,7 MJ = 7,3 MJ Zum Schmelzen von 20 kg Eis einer Temperatur von -15 0C benötigt man 7,3 MJ. 20. Wie groß ist die gespeicherte Wärmemenge in 1 m2 Mauerwerk aus HLZ, 30 cm dick, Dichte 1200 kg/m3? c = 1,0 kJ/(kg K) Q = c⋅m⋅ΔT = 1kJ/(kg K)⋅1200 kg/m3⋅0,3m3⋅1 K = 360 kJ Ein m² Mauerwerk kann eine Wärmemenge von 360 kJ speichern. Bei der Berechnung setzt man entsprechend der Definition der spezifischen Wärme (kJ pro kg und pro K) 1K ein. 21. Um wie viel erhöht sich die Temperatur von 1 l Wasser, wenn eine Wärme menge von 30 kJ zugeführt wird?

ΔT =

ΔQ 30 kJ = = 7,14 K m ⋅ c 1 kg ⋅ 4200J /( kg ⋅ K )

Die Temperatur des Wassers erhöht sich um rund 7 K. 22. Um wie viel ändert sich die Länge einer Gehwegplatte von 1,5 m bei einer Temperaturerhöhung von 30 oC? Δl = lo⋅α⋅ΔT Δl = 1,5 m⋅0,008 mm/(mK)⋅30 0 K = 0,36 mm Die Längenänderung beträgt 0,36 mm.

1.1 Grundlagen der Wärmelehre

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23. Um wie viel ändert sich die Länge einer Leichtbauplatte von 2 m bei einer Temperaturerhöhung von -10 oC auf 30 oC? Δl = lo⋅α⋅ΔT Δl = 2 m⋅0,010 mm/(mK)⋅ 40 K = 0,8 mm Die Längenänderung beträgt 0,8 mm. 24. Auf welche Arten kann Wärme übertragen werden? Welche Art des Wärmetransports findet in Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen statt? Man unterscheidet drei Arten der Wärmeübertragung: • Wärmeleitung • Konvektion oder Strömung • Strahlung Die Wärmeleitung ist ein Prozess, der in allen Materialien stattfindet. Der Wärmeaustausch erfolgt unmittelbar von Molekül zu Molekül. Bei der Konvektion wird die Wärme durch Strömung in Gasen oder Flüssigkeiten transportiert. Die Wärmestrahlung ist eine Art der Übertragung, die keine Materie benötigt und deshalb auch im Vakuum vorkommt. Sie ist eine elektromagnetische Strahlung, die sich im elektromagnetischen Spektrum an das langwellige sichtbare Licht anschließt. 25. Erläutern Sie den Begriff Wärmeleitung. Wärmeleitung ist ein Wärmeaustausch zwischen benachbarten Molekülen. Die Wärmeschwingungen werden unmittelbar von einem Molekül auf die benachbarten übertragen. Es erfolgt kein Transport von Materie, sondern nur ein Energietransport durch die Stoßwirkung der schneller bewegten Moleküle des wärmeren Teiles. Die Wärmeleitung ist somit an Materie gebunden. 26. Wie ist die Wärmeleitfähigkeit λ definiert? Die Wärmeleitfähigkeit gibt an, welche Wärmemenge pro Stunde durch 1 m2 einer 1 m dicken Schicht eines Stoffes geht, wenn der Temperaturunterschied an den beiden Schichtoberflächen 1 Kelvin beträgt.

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1.1 Grundlagen der Wärmelehre

Bild 1.3 Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit ist eine der wichtigsten im Wärmeschutz vorkommenden Stoffkenngrößen. Die Wärmeleitfähigkeit für verschiedene Baustoffe ist in Tabelle 5 im Anhang zu finden. 27. Wovon hängt die Wärmeleitfähigkeit eines Bauteils ab? Die Größe der Wärmeleitfähigkeit eines Bauteils hängt ab von: • der Rohdichte des Stoffes, • der Porigkeit und der Porengröße, • dem Feuchtigkeitsgehalt. Die Wärmeleitfähigkeit ist um so größer, je kleiner die Molekülmasse ist. 28. Wie beeinflussen Dichte und Feuchte die Wärmeleitfähigkeit? Die Wärmeleitfähigkeit wächst mit zunehmender Dichte und Feuchte. Je poröser ein Stoff ist, desto geringer ist wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit der Luft seine Wärmeleitfähigkeit. 29. Welche Stoffe sind gute Wärmeleiter? Metalle sind wegen der freien Elektronen sehr gute Wärmeleiter. Gute elektrische Leiter sind auch gute Wärmeleiter. Bei Nichtmetallen hat die Struktur wesentlichen Einfluss: Die Wärmeleitfähigkeit ist bei amorpher Struktur geringer als bei kristalliner Struktur. Bei anisotropen Stoffen ist die Leitfähigkeit von der Richtung des Wärmestromes abhängig. So ist zum Beispiel bei Holz die Wärmeleitfähigkeit in Richtung der Faser am größten.

1.1 Grundlagen der Wärmelehre

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Das Wärmeleitvermögen flüssiger Körper ist im Vergleich zu dem der Metalle sehr gering. Gasförmige Körper haben ein noch geringeres Wärmeleitvermögen. Bei Baustoffen können drei Gruppen unterschieden werden: Natursteine

λ von 2,3 bis 3,5 W/m⋅K

Baustoffe allgemein

λ von 0,14 bis 2,1 W/m⋅K

Dämmstoffe

λ von 0,002 bis 0,1 W/m⋅K

30. Ist Luft ein guter oder ein schlechter Wärmeleiter? Luft ist ein schlechter Wärmeleiter. Das wird bei den Wärmedämmmaterialien, die viele Lufteinschlüsse besitzen, ausgenutzt. Ebenso nutzen Betten, Doppelfenster und wollene Kleidung die geringe Wärmeleitfähigkeit der Luft. Die einzelnen Gewebeteile verhindern die Wärmekonvektion, so dass nur das geringe Wärmeleitungsvermögen der in der Wärmeschutzhülle enthaltenen Luft wirksam wird. Luft leitet die Wärme 25mal schlechter als Wasser. 31. Wie ist die Wärmeleitfähigkeit von Holz? Holz ist ein schlechter Wärmeleiter. Wenn man bei Kälte einen Holz- und einen Metallgegenstand mit der Hand berührt, spürt man deutlich, wie schnell die Wärme der Hand von dem Metallgegenstand abgeleitet wird. Der Holzgegenstand dagegen fasst sich wärmer an. Die Werte für die Wärmeleitfähigkeit von Holz liegen zwischen λ = 0,13 W/m⋅K und λ = 0,2 W/m⋅K. Holzfaserplatten haben eine noch geringere Wärmeleitfähigkeit. 32. Was versteht man unter Wärmekonvektion? Unter Wärmekonvektion oder Wärmeströmung versteht man den Wärmetransport durch die Fortbewegung der Moleküle im zur Verfügung stehenden Raum. Ursache der Strömung können Temperatur- oder Druckunterschiede sein. Der Wärmetransport erfolgt in Flüssigkeiten und Gasen vorwiegend als Wärmekonvektion, zusätzlich zur Wärmeleitung. Von der Heizquelle eines Raumes aus strömt die erwärmte, leichtere Luft nach oben. Die unter dem Einfluss der Erwärmung in einem Zimmer entstehenden Luftströmungen lassen sich mit Hilfe von Tabakrauch sichtbar machen. Eine wesentliche Rolle spielt die Wärmekonvektion bei den Winden und Meeresströmungen.

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1.1 Grundlagen der Wärmelehre

33. Wann spricht man von Wärmeübergang? Als Wärmeübergang bezeichnet man den Wärmetransport zwischen Gasen oder Flüssigkeiten und der angrenzenden Wand. Gibt ein gasförmiger oder flüssiger Körper Wärme an einen festen ab oder umgekehrt, so muss der Wärmestrom an der Grenzfläche einen Widerstand überwinden. An einem Wärmeübergang sind in der Regel alle drei Wärmetransportarten beteiligt. Der Wärmeübergang wird mit dem Wärmeübergangskoeffizienten h beschrieben. 34. Was versteht man unter Wärmestrahlung? Wärmestrahlung ist der Wärmetransport mit Hilfe von elektromagnetischen Strahlen. Die Wärmestrahlen sind etwas langwelliger als das sichtbare Licht und schließen sich im elektromagnetischen Spektrum an das rote sichtbare Licht an. Die von einer Fläche ausgestrahlte Wärmemenge ist proportional zur vierten Potenz der Temperatur dieser Fläche. Am stärksten strahlen unter sonst gleichen Bedingungen schwarze Körper. 35. Wovon hängt die Aufnahmefähigkeit eines Körpers für Wärmestrahlung ab? Wie viel Wärme ein der Wärmestrahlung ausgesetzter Körper aufnimmt, hängt von seiner Oberfläche ab. Dunkle und raue Körper erwärmen sich stärker als helle und glatte. Wie gut der Körper diese Wärme anschließend speichern kann, wird von seiner spezifischen Wärmekapazität bestimmt. 36. Wie gut ist Glas für Wärmestrahlen durchlässig? Ebenso wie Körper für Licht mehr oder weniger durchlässig sind, sind sie das auch für Wärmestrahlen. Die Durchlässigkeit für Wärmestrahlung ist aber nicht parallel zur normalen Lichtdurchlässigkeit. Beispielsweise ist Glas für Licht gut durchlässig, während es für Wärme wenig durchlässig ist. 37. Was versteht man unter Treibhauseffekt? Die sichtbaren Sonnenstrahlen gehen durch die Glasscheiben des Hauses hindurch und werden dabei nur wenig geschwächt. Die Gegenstände und die Luft im Treibhaus werden dadurch erwärmt, aber die von diesen Körpern ausgehenden Wärmestrahlen gehen nicht aus dem Gewächshaus heraus, da das Glas für die Wärmestrahlen undurchlässig ist. Auf diese Weise erwärmt sich das Gewächshaus.

1.1 Grundlagen der Wärmelehre

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Diesen Effekt nutzt man auch in Niedrigenergiehäusern aus, indem man möglichst viele Wände auf der Südseite aus Glas herstellt. Man wendet den Begriff „Treibhauseffekt" auch auf die gesamte Erde an. In diesem Zusammenhang wird der Begriff im Kapitel 1.7 Wärmeschutz und Umweltschutz erläutert. 38. Kann sich Wärmestrahlung auch im Vakuum ausbreiten? Ein Wärmetransport durch Wärmestrahlung erfolgt auch in Abwesenheit von Materie. Die Wärmestrahlen sind elektromagnetische Wellen, die sich auch im Vakuum ausbreiten. 39. Was versteht man unter Wärmedurchgang? Wird Wärme von einem Raum mit einer Temperatur T1 durch eine Wand in einen zweiten Raum mit einer Temperatur T2 übertragen, so spricht man von Wärmedurchgang. Die Wand kann dabei aus mehreren Schichten verschiedener Leitfähigkeit bestehen. 40. Erläutern Sie, wie die Abkühlung eines Körpers erfolgt. Ein im freien Luftraum aufgestellter Körper, der eine höhere Temperatur als seine Umgebung hat, kühlt sich ab, indem er seine Wärme vorwiegend durch Konvektion und durch Strahlung an die Umgebung abgibt. Die Abkühlungsgeschwindigkeit ist in jedem Moment dem Unterschied zwischen seiner Temperatur und der seiner Umgebung proportional; d. h. der Körper ändert seine Temperatur entsprechend einer Exponentialfunktion der Zeit. Man bezeichnet diesen Zusammenhang auch als Newtonsches Abkühlungsgesetz. 41. Wie lang ist ein Holzbalken, der im Sommer bei 25 0C eine Länge von 3,200 m hat, im Winter bei -15 0C? Δl = lo⋅α⋅ΔT Δl = 3,200 m⋅0,009 mm/(mK)⋅ 40 0K = 1,15 mm Die Längenänderung beträgt rund 1,2 mm; d. h. der Balken ist im Winter 3,200 m - 1,2 mm =3,200 m - 0,0012 m = 3,199 m lang. 42. Welche Veränderungen können an Bauteilen durch Erwärmung auftreten? Folgende Wärmewirkungen können auftreten: • Temperaturdehnung und damit verbundene Längenänderung

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1.1 Grundlagen der Wärmelehre

• Temperaturspannung • Verwölbung Wenn ein Bauteil an der Längenänderung behindert wird, treten Spannungen im Material auf. Das sind bei behinderter Ausdehnung Druckspannungen und bei behinderter Verkürzung Zugspannungen. Die Größe der entstehenden Spannung ist neben der Größe der Temperaturänderung noch vom Elastizitätsmodul des Baustoffs abhängig. Bei ungleichmäßiger Temperatureinwirkung kann es zu Verwölbungen kommen. Beispielsweise können Bodenplatten auf Erdreich von oben stärker erwärmt werden als von der Unterseite. Auch Dächer oder Fassadenteile können sehr unterschiedlichen Temperaturen auf Ober- und Unterseite ausgesetzt sein und sich dadurch verwölben. Die Größe der Verwölbung ist außer von der Größe der Temperaturänderung, der Länge und dem Längenausdehnungskoeffizienten noch von der Dicke des Materials abhängig.

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

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1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes 1. Wie ist der Wärmedurchlasskoeffizient Λ definiert? Der Wärmedurchlasskoeffizient Λ eines Stoffes gibt diejenige Wärmemenge in J pro Sekunde an, die durch eine 1m² große Fläche eines Bauteils mit der Dicke d hindurchgeht, wenn der Temperaturunterschied 1 K beträgt. 2. Erläutern Sie den Begriff Wärmedurchlasswiderstand. Der Wärmedurchlasswiderstand R drückt den Widerstand gegen den Durchgang von Wärme aus. Der Wärmedurchlasswiderstand ist von der Wärmeleitfähigkeit und von der Dicke des Bauteils abhängig.

R=

1 d = Λ λ

d Schichtdicke λ Wärmeleitfähigkeit Für die Maßeinheit ergibt sich m2K/W. 3. Welchen Wärmedurchlasswiderstand hat eine Leichtbetonwand mit einer Rohdichte von 1100 kg/m3 und 30 cm Dicke?

R=

d 0,30 m m2 ⋅K = = 0,55 W λ 0,55 W /( m ⋅ K )

Der Wärmedurchlasswiderstand dieser Leichtbetonwand beträgt 0,55 m2K/W. 4. Wie errechnet sich der Wärmedurchlasswiderstand für mehrere hintereinander liegende Schichten? Bei mehreren Schichten addieren sich die einzelnen Widerstände.

R=

d1 d 2 d + + ⋅⋅⋅ + n λ1 λ 2 λn

5. Berechnen Sie den Wärmedurchlasswiderstand einer 36,5 cm Vollziegelwand, Dichte 1800 kg/m3, beidseitig mit Kalkzement verputzt, Schichtdicken 1 cm bzw. 2 cm.

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

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Es ist zweckmäßig, die Schichtdicken gleich in m einzusetzen.

R=

d1 d 2 d 3 + + Ȝ1 Ȝ 2 Ȝ 3

R=

0,02 0,365 0,01 + + 1,0 0.81 0,10

m2K W Der Wärmedurchlasswiderstand dieser Vollziegelwand beträgt 0,48 m2K/W. R = 0,02 + 0,451 + 0,01 ≈ 0,48

6. Wie ist der Wärmeübergangskoeffizient h definiert? Der flächenbezogene Wärmeübergangskoeffizient h gibt die Wärmemenge an, die zwischen einer 1 m² großen Bauteilfläche und der berührenden Luft ausgetauscht wird, wenn 1 K Temperaturunterschied besteht. Die Maßeinheit des Wärmeübergangskoeffizienten ist W/m2K. Kehrwerte der Wärmeübergangskoeffizienten, Wärmeübergangswiderstände, sind in Tabelle 6 im Anhang zu finden. 7. Wovon ist der Wärmeübergangskoeffizient h abhängig? Ein Wärmeübergang zwischen der umgebenden Luft und dem Bauteil wird durch die Temperaturdifferenz zwischen Luft und Bauteil verursacht. Er erfolgt durch Wärmekonvektion und Strahlung. Der Wärmeübergangskoeffizient h ist von der Temperatur, der Strömungsgeschwindigkeit, der Oberflächenbeschaffenheit und der Geometrie abhängig. 8. Wie ist der Wärmeübergangswiderstand definiert? Der Wärmeübergangswiderstand Rs ist der Kehrwert des Wärmeübergangskoeffizienten h. Er stellt den Temperaturunterschied in K zwischen der Schichtoberfläche und dem Temperaturstand der anliegenden Luft dar, wenn einer Fläche von 1 m2 ein Wärmestrom von 1 W zugeführt wird. Wärmeübergangswiderstände sind in Tabelle 6 im Anhang zu finden. 9. Wie groß sind die Wärmeübergangswiderstände Rsi und Rsa für den Wärmeübergang an einer Außenwand innen und außen?

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

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Aus Tabelle 6 können wir den inneren Wärmeübergangswiderstand Rsi = 0,13 m2K/W und den äußeren Wärmeübergangswiderstand Rsa = 0,04 m2K/W entnehmen. 10.

Warum sind bei einem Außenbauteil die Wärmeübergangswiderstände innen und außen unterschiedlich groß? Da die Luftbewegungen innen und außen unterschiedlich groß sind, sind auch die Wärmeübergangswiderstände unterschiedlich groß. Im Innern des Raumes ergibt sich die Luftbewegung durch die natürliche Konvektion, während außen eine durch den Wind erzwungene Konvektion stattfindet. Der Wind führt dazu, dass der äußere Wärmeübergangswiderstand kleiner ist als der innere. 11. Wie ist der Wärmedurchgangskoeffizient U definiert? Der Wärmedurchgangskoeffizient U oder U-Wert ist der Kehrwert des Wärmedurchgangswiderstandes RT. Der Wärmedurchgangswiderstand RT lässt sich nach der folgenden Gleichung ermitteln:

R T = R si + R + R sa Der Wärmedurchgangskoeffizient wurde früher als k-Wert bezeichnet. Bauteil Wärmeübergang Bild 1. 4

Wärmedurchgang, Wärmedurchlass und Wärmeübergang

Wärmedurchlass

Wärmedurchgang

Wärmeübergang

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

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12. Berechnen Sie den Wärmedurchgangswiderstand und den Wärmedurchgangskoeffizient für eine Lochziegelwand mit einer Dichte von 1200 kg/m3, einem 2 cm dicken Außenputz aus Kalkzementmörtel einem 1 cm dicken Gipsputz innen.

365

RT =

d1 d 2 d 3 + + Ȝ1 Ȝ 2 Ȝ 3

RT =

0,02 0,365 0,01 + + 1,0 0,50 0,51

Bild 1. 5 Wandaufbau

R T = 0,02 + 0,73 + 0,020 = 0,770 ≈ 0,77

m2K W

R T = R se + R + R si R T = 0,04 + 0,77 + 0,13 = 0,94 U = 1,06

m2K W

W m2K

Der Wärmedurchgangswiderstand beträgt 0,77 m2K/W und der Wärmedurchgangskoeffizient 1,06 W/m2K. 13. Wie ist die Wärmestromdichte definiert?

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

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Die Wärmestromdichte q ist das Produkt aus Wärmedurchgangskoeffizient und Temperaturunterschied.

q = U ⋅ Δθ

ªWº « 2» ¬m ¼

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

q = 1,59 W/(m2K)⋅35K = 55,7 W/m2

Herbst:

q = 1,59 W/(m2K)⋅ 15 K= 23,9 W/m2

15. In welcher Richtung fließt der Wärmestrom? Der Wärmestrom fließt in Richtung des Temperaturgefälles, d. h. vom wärmeren zum kälteren Bauteil. 16. Wie lautet die Grundgleichung für den Wärmeverlust?

Q = U ⋅ A ⋅ Δθ t Der Wärmeverlust, die zeitliche Änderung der Wärmemenge, ist abhängig von der Fläche, dem Wärmedurchgangskoeffizienten und dem Temperaturunterschied. Man bezeichnet die zeitliche Änderung der Wärmemenge auch als Wärmestrom Φ.

Q t 17. Welcher Wärmeverlust ergibt sich bei einem Temperaturunterschied von 20 K durch eine Fläche von 12 m2 einer Wand mit U = 0,55 W/(m2K)? Φ=

Q = U ⋅ A ⋅ Λθ = 0,55 ⋅12 ⋅ 20 = 132 W t Es ergibt sich ein Wärmeverlust von 132 W. 18. Wie wird die Luftdichtheit von Fenstern beschrieben? Bisher wurde die Luftdichtheit mit Hilfe des Fugendurchlasskoeffizienten a beschrieben.

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

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Mit der DIN EN 12207 wurde eine neue Klassifizierung vorgenommen. Die Zuteilung zu einer Klasse erfolgt anhand der gemessenen Luftdurchlässigkeit des Prüfkörpers bei einer Referenzdruckdifferenz von 100 Pa, wobei die durchströmende Luftmenge auf die Gesamtfläche des Prüfkörpers oder auf die Länge der Fugen bezogen wird. Die Klassifizierung umfasst 4 Klassen, die nicht mit der früheren Klasseneinteilung identisch sind. In der folgenden Übersicht ist die Klassifizierung der Luftdurchlässigkeit von Fensterfugen dargestellt. Klassifizierung der Luftdurchlässigkeit von Tür- und Fensterfugen Klasse

1 2 3 4

Referenzdurchlässigkeit bei 100 Pa bezogen auf die Gesamtfläche Fugenlänge m³/(hm²) m³/(hm) 50 27 9 3

12,50 6,75 2,25 0,75

Fugendurchlasskoeffizient a bei 1 daPa bezogen auf die Fugenlänge m³/(hm(daPa)²/³) 2,69 1,45 0,48 0,16

19. Wie wird der Wärmedurchgangskoeffizient von Fenstern bestimmt? Der Wärmedurchgangskoeffizient von Fenstern Uw (w = window) kann gemessen, berechnet oder mit Hilfe von Tabellen bestimmt werden. Bei der Bestimmung mit Hilfe von Tabellen ist der Wärmedurchgangskoeffizient abhängig vom Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung Ug und vom Wärmedurchgangskoeffizient des Rahmens Uf ( f = frame), sowie von Korrekturwerten ΔUw. Uw = U(Ug ; Uf) + Σ ΔUw Die Wärmedurchgangskoeffizienten Ug und Uf müssen vom jeweiligen Hersteller nachgewiesen werden. Tabelle 10a enthält die Bestimmung des U-Wertes aus Ug und Uf und Tabelle 10b die Korrekturen ΔUw. Die Berechnung kann nach der folgenden Formel durchgeführt werden:

Uw =

Ug ⋅Ag + Uf Af + Ψ ⋅l Ag + Af

Dabei ist Ψ die Wärmebrücke zwischen Glas und Rahmen, l die Länge dieser Wär-

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

19

mebrücke und Ag bzw. Af die Flächen von Glas bzw. Rahmen. Ψ = 0,09 W/mK für Alu- und 0,07 W/mK für Edelstahlabstandshalter. Durch die Berücksichtigung diese Wärmebrücke ist der berechnete U-Wert von Fenstern größer als der k-Wert. 20. Welchen Wärmedurchgangskoeffizienten 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 groß ist der Wärmedurchlasswiderstand einer abgeschlossenen Luftschicht von 25 mm Dicke mit horizontalem Wärmestrom? Der Wärmedurchlasswiderstand von abgeschlossenen (ruhenden) Luftschichten kann nicht wie bei festen Stoffen aus Schichtdicke und Wärmeleitfähigkeit errechnet werden. Es wirken außer Wärmeleitung noch Konvektion und Wärmestrahlung. Bei senkrechten Luftschichten nimmt die Wärmedämmung bis zu einer Luftschichtdicke von etwa 50 mm zu, bei größeren Schichtdicken wird die Dämmung wegen zunehmender Konvektion kleiner. Die Werte können Tabelle 7b im Anhang entnommen werden. Für eine Luftschicht von 25 mm Dicke mit horizontalem Wärmestrom kann der Wert 0,18 m2K/W entnommen werden. 22. Wie ist der Wärmedurchlasswiderstand von belüfteten Bauteilen zu berechnen? Bewegte Luftschichten, wie sie zum Beispiel bei belüfteten Dächern vorkommen, liefern nur einen geringen Beitrag zur Wärmedämmung. In der WSVO wurde dieser Anteil vernachlässigt. Jetzt muss zunächst entschieden werden, ob die belüftete Luftschicht stark oder schwach bewegt ist. Dazu dient Tabelle 7a. Handelt es sich um eine schwach belüftete Luftschicht, so beträgt der Bemessungswert des Wärmedurchlasswiderstandes die Hälfte des entsprechenden Wertes nach Tabelle 7b. Es ist zu beachten, dass, wenn der Wärmedurchlasswiderstand der Schicht zwischen der betrachteten Luftschicht im Spalt und der Außenluft den Wert von 0,15 m²K/W übersteigt, für diese Schicht nicht der tatsächliche Wärmedurchlasswiderstand, sondern der Höchstwert von 0,15 m²K/W anzusetzen ist. Wird eine Luftschicht als stark belüftet eingestuft, so werden der Wärmedurchlasswiderstand der Luftschicht und der aller weiterer Schichten der Außenschale vernachlässigt. Es wird bei diesen Bau

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

20

teilen ein äußerer Wärmedurchgangswiderstand angesetzt, der gleich dem Wert des inneren ist (Rse = Rsi). (Vgl. Kapitel 1.6, Frage 9) 23. Wie ist der Wärmedurchlasswiderstand unbeheizter Räume zu berücksichtigen? Unbeheizte Räume behindern den Wärmestrom. Der Wärmedurchgangswiderstand RT wird um den Beitrag des unbelüfteten Raumes Ru ergänzt und berechnet sich entsprechend DIN EN ISO 6946 nach RT = Rsi + R + Ru + Rse. Für Dachräume können die Werte für Ru Tabelle 7c entnommen werden. Für andere Räume kann Ru nach folgender Gleichung berechnet werden, in der Ai die Gesamtheit der Trennflächen aller Bauteile zwischen dem Innenraum und dem unbeheizten Raum bedeutet und Ae die Gesamtheit der Trennflächen aller Bauteile zwischen dem unbeheizten Raum und der Außenluft:

R u = 0,09 + 0,4

Ai Ae

Ergibt sich Ru > 0,5m²K/W, so ist eine genauere Berechnung nach DIN EN ISO 13789 erforderlich. 24. Was bedeutet die Zahl 0,04 auf einem Dämmstoff? Die Zahl ist die Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffs (ohne Maßeinheit). Je kleiner die Zahl, desto geringer ist die Wärmeleitung und desto besser ist der Wärmeschutz. Um bei den wärmeschutztechnischen Berechnungen nicht auf eine Vielzahl von sich kaum unterscheidenden Werten zurückgreifen zu müssen, hat man die Dämmstoffe in folgende Wärmeleitfähigkeitsgruppen unterteilt: 020 025 030 035 040 045 050 055 060 25. Berechnen Sie den Wärmedurchgangswiderstand und den Wärmedurchgangskoeffizient für eine 12 cm dicke Normalbetonwand mit einer 5 cm dicken Mineralfaserschicht der Wärmeleitfähigkeitsgruppe 045, einem 2 cm dicken Außenputz aus Kalkzementmörtel und einem 1 cm dicken Gipsputz innen.

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

21

R =

d1 d 2 d 3 d1 + + + Ȝ1 Ȝ 2 Ȝ 3 Ȝ 4

R =

0,02 0, 05 0,12 0, 01 + + + = 0,02 + 1,111 + 0, 060 + 0,020 1,0 0,045 2 ,0 0,51

R = 1,39

m 2K W

R T = R sa + R + R si R T = 0 ,04 + 1,39 + 0 ,13 = 1,56 U = 0, 64

m2K W

W m 2K

Der Wärmedurchgangswiderstand beträgt 1,56 m2K/W, der U-Wert 0,64 W/m2K. 26. Was versteht man unter einer Wärmebrücke? Als Wärmebrücke werden örtlich begrenzte Stellen bezeichnet, die im Vergleich zu den angrenzenden Bauteilschichten eine höhere Wärmestromdichte aufweisen. Es tritt an diesen Stellen ein erhöhter Wärmeverlust auf und es herrscht eine geringere Oberflächentemperatur. 27. Wie können Wärmebrücken rechnerisch berücksichtigt werden? Der Wärmeverlust wird im Falle einer linienförmigen Wärmebrücke durch den längenbezogenen Wärmebrückenverlustkoeffizienten Ψ [W/(m⋅K)] beschrieben.

ψ = ³ hi b wb

U0 bwb hi

(θ i − θ si ) db − U 0 b wb (θ i − θ e )

Wärmedurchgangswiderstand des ungestörten Bauteils Breite der Wärmebrücke Wärmeübergangskoeffizient innen

θi ,θe Lufttemperatur innen und außen θsi innere Oberflächentemperatur Für hi wird zur Sicherheit oft mit dem Wert hi =5 W/(m²K) gerechnet. Zu dem Wärmestrom ohne Wärmebrücke Φ0

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

22

Φ 0 = U 0 A Μθ ( θ i − θ e ) kommt der zusätzliche Wärmestrom durch die Wärmebrücke ΦWB

Φ WB = Ψ l (θ i − θ e ). Dabei sind AWB die Fläche und l die Länge der Wärmebrücke. Da das Berechnen der Wärmebrücken für die Praxis ziemlich aufwendig ist, wird oft mit Wärmebrückenkatalogen, die typische Konstruktionen beschreiben, und mit pauschalen Zuschlägen zur Berücksichtigung von Wärmebrücken gearbeitet. Für Altbauten mit Außendämmung verwendet die Energieeinsparverordnung den pauschalen Wärmebrückenzuschlag ΔUWB = 0,10 W/(m²K), für Innendämmung ΔUWB = 0,15 W/(m²K). Der Neubau sollte nach DIN 4108 ausgeführt sein; dann kann ΔUWB = 0,05 W/(m²K) verwendet werden. 28. Wie berechnet man den mittleren Wärmedurchgangskoeffizienten für Bauteile mit inhomogenen Bereichen? Die Berechnung von inhomogenen Bauteilen hat sich mit der Einführung der DIN EN ISO 6946 geändert. Während nach DIN 4108 Teil 5 der Wärmedurchgangskoeffizient für Bauteile mit inhomogenen Bereichen als flächengewichteter Mittelwert aus den Wärmedurchgangskoeffizienten der einzelnen Bereiche berechnet wurde, sind jetzt oberer und unterer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes (RT' und RT'') zu berechnen und aus der Mittelung dieser Werte ergibt sich der UWert. RT = U=

R 'T + R 'T' 2

1 RT

Aq A 1 1§ A = ¨ 1 + 2 + ... + ' ¨ R Tq R T A © R T1 R T2 mit R Tm = R se +

dj

¦Ȝ j

j

+ R si

· ¸ ¸ ¹

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

23

Die Berechnung des oberen Grenzwertes RT' entspricht im wesentlichen der alten Berechnung des k-Wertes: Dabei sind: Fläche des Bereiches 1 A1 Fläche des Bereiches 2 A2 Fläche des Bereiches q Aq A Gesamtfläche RTm Wärmedurchgangswiderstand des Bereiches m äußerer Wärmeübergangswiderstand Rse innerer Wärmeübergangswiderstand Rsi Dicke der Schicht j dj λj

Wärmeleitfähigkeit der Schicht j

Für den unteren Grenzwert R''T wird die Wärmeleitfähigkeit flächengewichtet gemittelt.

λj =

(

1 λ 1 A 1 + λ 2 A 2 + ... + λ q A q A

R 'T' = R se + ¦ j

dj λj

)

+ R si

29. Berechnen Sie den U-Wert für die folgende Dachkonstruktion. Schicht 1 Dachplatte d =2 cm, λ = 0,15 W/mK 1 2 ruhende Luftschicht d =7 cm 2 3 Sparren d = 14 cm, λ = 0,20 W/mK 3 4 Dämmung d =7 cm, λ = 0,035W/mK 4 5 Deckenverkleidung d = 2 cm, λ = 0,21W/mK

1 2 3 4 80

720 a

5 b

Bild 1. 6 Berechnung des U-Wertes inhomogener Bauteile

Das Bauteil wird in zwei Abschnitte a und b und vier Schichten unterteilt.

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

24

Für den Wärmedurchgangswiderstand des Bereiches a ergibt sich:

R Ta = R se +

d1 d 2 d 3 d 4 + + + + R si λ1 λ 2 λ 3 λ 4

R Ta = 0,04 +

0,02 0,07 0,02 + 0,16 + + + 0,1 0,15 0,035 0,21

m²K W Für den Wärmedurchgangswiderstand des Bereiches b ergibt sich: R Ta = 2,529

0,02 0,14 0,02 + + + 0,1 0,15 0,2 0,21 m²K = 1,069 W

R Tb = 0,04 + R Tb

Damit ergibt sich für den oberen Grenzwert: § A A 1 = ¨¨ a + b ' R R R T © Ta Tb

·1 ¸ ¸A ¹

§ 720 1 80 · 1 = ¨¨ + ¸ ' , , 2 529 1 069 ¸¹ 800 RT © 1 W = 0,449 m²K R 'T W m²K Für den unteren Grenzwert müssen wir die Wärmeleitfähigkeit der vier Schichten berechnen. R 'T = 2,22

λ 1 = 0,15 W / mK λ2 =

0,43 ⋅ 720 + 0,2 ⋅ 80 = 0,407 W / mK 800

λ3 =

0,035 ⋅ 720 + 0,2 ⋅ 80 = 0,0515 W / mK 800

λ 4 = 0,21 W / mK

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

25

Die Wärmeleitfähigkeit der Luftschicht λL wurde dabei mit Hilfe des Wärmedurchlasswiderstandes aus Tabelle 7b berechnet:

λL =

d2 0,07 = = 0,43W / mK R L 0,16

R1 =

d 1 0,02 = = 0,133 m ² K / W λ 1 0,15

R2 =

d2 0,07 = = 0,172 m ² K / W λ 2 0,407

R3 =

d3 0,07 = = 1,359 m ² K / W λ 3 0,0515

R4 =

d 4 0,02 = = 0,095 m² K / W λ 4 0,21

R 'T' = R se + R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R si R 'T' = 0,04 + 0,133 + 0,172 + 1,359 + 0,095 + 0,1 = 1,899 m ² K / W

RT =

R 'T + R 'T' 2,225 + 1,899 = = 2,062 m ² K / W 2 2

Der untere Grenzwert beträgt 1,899 m²K/W und der gesamte Wärmedurchgangswiderstand RT = 2,062 m²K/W. Damit ergibt sich der U-Wert zu:

U=

1 1 = = 0,485 ≈ 0,49 W / m² K R T 2,062

30. Was ist bei der Berechnung des Wärmedurchlasswiderstandes von Bauteilen mit Abdichtungen zu beachten? Bei der Berechnung des Wärmedurchlasswiderstandes von Bauteilen mit Abdichtungen, z. B. Dächern und Decken gegen Erdreich, werden nur die Schichten innerhalb der Abdichtung berücksichtigt. Ausnahmen bilden Umkehrdächer unter Verwendung von Dämmstoffplatten aus extrudergeschäumtem Polystyrolschaumstoff, die mit einer Kiesschicht oder einem Plattenbelag abgedeckt sind und Perimeterdämmungen unter Anwendung von

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

26

Dämmstoffplatten aus extrudergeschäumtem Polystyrolschaumstoff und Schaumglas, wenn die Perimeterdämmung nicht ständig im Grundwasser liegt. 31. Wie wird der Sonneneintrag nach DIN 4108 - 2003-04 berechnet? Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes geschieht mit Hilfe des Sonneneintragsfaktors. Die Berechnung des Sonneneintrags wird immer für den ungünstigsten, d. h. wärmsten, Raum durchgeführt. Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes ist nicht erforderlich, wenn der Fensterflächenanteil die Grenzwerte nach Tabelle 11a unterschreitet. Ansonsten ist nachzuweisen, dass der Sonneneintragskennwert S einen Höchstwert nicht überschreitet. Der Sonneneintragskennwert S ist mit der folgenden Gleichung definiert:

S=

¦ A W , j ⋅ g total AG

Dabei bedeuten: AW,j Fensterflächen g total Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung AG Netto-Grundfläche des Raumes Bei der Berechnung der Nettogrundfläche ist zu beachten, dass Bodenflächen, die mehr als das Dreifache der lichten Raumhöhe von der Außenwand, bzw. vom Fenster entfernt sind, nicht berücksichtigt werden. Der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung gtotal kann berechnet werden nach: gtota l = g ⋅FC Dabei ist: g der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung nach DIN EN 410 (bzw. Herstellerangabe) FC der Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen (Tabelle 11b) Bei Verglasungen mit verschiedenen g-Werten ist das flächengewichtete Mittel zu berechnen. Für den Sonneneintragskennwert S muss gelten: S ≤ Szul = Σ ΔSX

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

27

mit SX Zuschlagswert nach Tabelle 11c Bei der Berechnung des Zuschlagswertes wird die Geometrie des Raumes mit einem Gewichtungsfaktor fgew berücksichtigt. fgew =(AW + 0,3AAW + 0,1AD)/AG Dabei bedeuten: Fensterfläche, einschließlich Dachfenster AW Außenwandfläche AAW Dachfläche AD Nettogrundfläche AG Der Einfluss der Fensterneigung wird durch den Neigungsfaktor fneig beschrieben:

f neig = AW,neig

A W , neig AG

geneigte Fensterfläche, einschließlich Dachfenster

Fenster, die eine überwiegende Nordorientierung aufweisen oder durch das Gebäude selbst verschattet sind, werden durch den Orientierungsfaktor fnord berücksichtigt.

f nord =

A W , nord A W, ges

AW,nord Nord-, Nordost- und Nordwest- Fensterfläche mit einer Neigung > 60˚ AWges gesamte Fensterfläche Die Einteilung der Gebäude nach der Wärmespeicherfähigkeit in leichte, mittlere und schwere Bauart erfolgt mit Hilfe der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit Cwirk nach der folgenden Gleichung: Cwirk= Σ (c⋅ρ⋅d⋅A), mit c spezifische Wärmespeicherfähigkeit

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

28 ρ d A

Rohdichte des Baustoffs wirksame Schichtdicke Fläche des Bauteils (lichte Rohbaumaße)

32. Berechnen Sie den Energieeintrag für ein Gebäude mit folgenden Angaben für den ungünstigsten Raum: Außenwand AWA = 42,05 m², Fenster AW =11,48 m2, Grundfläche AG = 35,4 m2, Decke gegen Außenluft AD = 35,4 m2, Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung g = 0,65, Sonnenschutzvorrichtung außen: drehbare, hinterlüftete, wenig transparente Lamellen, erhöhte Lüftung in der Nacht, Gebäude in Klimaregion B (Bild 1.7), leichte Bauart, ostorientiert Grundflächenbezogener Fensterflächenanteil:

f AG =

A W 11,48 = = 32,43 = 32,43 % > 10 % AG 35,4

Laut Tabelle 11b ergibt sich folgender Abminderungsfaktor: Außen: drehbare, hinterlüftete Lamellen Fc= 0,25 gtota l = g ⋅ FC= 0,65 ⋅ 0,25 = 0,1625 Laut Tabelle 11c ergeben sich folgende Sonneneintragswerte: Gebäude in Klimaregion B SX = 0,03 leichte Bauart

SX =0,06 ⋅fgew = 0,06(AW + 0,3AAW + 0,1AD)/AG

ostorientiert erhöhte Lüftung in der Nacht

SX =0,06⋅(11,48+ 0,3⋅42,05 + 0,1⋅35,4)/35,4 SX =+ 0,0468 SX = 0 SX = +0,02

Szu =Σ SX =0,03 + 0,0468 + 0,02 = 0,0968 Der zulässige Sonneneintrag beträgt 0,0968. Nun berechnen wir den vorhandenen Sonneneintrag:

S=

A w ⋅ g total AG

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

S=

29

11,48 ⋅ 0,1625 35,4

S = 0,0527 Vergleich des vorhandenen und des zulässigen Sonneneintrags: S = 0,0527 ≤ Szu = 0,0968 Der sommerliche Wärmeschutz wird eingehalten. 33. Welcher Sonneneintrag ergebe sich bei der vorigen Aufgabe, wenn a) kein Sonnenschutz vorhanden wäre und b) innen noch weiße Lamellen mit geringer Transparenz angebracht würden? a) 11,48 ⋅ 0,65 S= 35,4

S = 0,211 b) Laut Tabelle 11b ergeben sich folgende Abminderungsfaktoren: Außen: drehbare, hinterlüftete Lamellen Fc1 = 0,25 Innen: weiße Lamellen mit geringer Transparenz: Fc2 = 0,75 gtota l = g ⋅FC1 ⋅FC2 = 0,65 ⋅0,25 ⋅0,75 = 0,1219

S=

A w ⋅ g total AG

S=

11,48 ⋅ 0,1219 35,4

S = 0,0395 Man sieht, dass ganz ohne Sonnenschutz der sommerliche Wärmeschutz nicht erfüllt wäre.

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

30

34. Wie sind bei Fertighäusern die solaren Gewinne zu berücksichtigen? Bei Fertighäusern werden die solaren Gewinne so ermittelt, als ob alle Fenster nach Ost bzw. West orientiert wären. 35. Wovon ist der Sonneneintrag abhängig? Der Sonneneintrag ist von folgenden Faktoren abgängig: • Energiedurchlassgrad der Verglasung • Sonnenschutzvorrichtungen • Fensterflächenanteil • Rahmenanteil der Fenster • Klimaregion • Wärmespeicherfähigkeit der Bauteile • Lüftung, besonders in der zweiten Nachthälfte • Fensterneigung und Fensterorientierung 36. Erläutern Sie Bild 1.7. Sind in den drei deutschen Klimaregionen unterschiedliche Grenzwerte der sommerlichen Innentemperatur festgelegt? Region A ist die sommerkühle Region, B die gemäßigte Region und C die sommerheiße Region. Die Grenzwerte der Innentemperatur betragen: A 25 ˚C B 26 ˚C C 27 ˚C

37. Welcher Dämmstoff hat besonders gute Eigenschaften in Bezug auf den sommerlichen Wärmeschutz? Dämmstoffe auf Holzbasis leiten die Temperatur besonders langsam. Das ist günstig, weil dann das Maximum der Zimmertemperatur erst erreicht wird, wenn sich die Außenluft schon wieder abzukühlen beginnt. Während Holz eine Temperaturleitzahl a von 4 cm²/h hat, hat Polystyrol a =34 cm²/h und Mineralwolle a = 50 cm²/h.

a=

λ c ⋅ρ

λ Wärmeleitfähigkeit; c spezifische Wärmespeicherfähigkeit; Dichte ρ

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

31

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

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

32

38. Berechnen Sie die Temperaturleitzahl für Holzwolleleichtbauplatten, Dichte 250 kg/m³.

0,07 a=

W mK

kg J 2100 ⋅ 250 kgK m³

0,07 =

J sm

2100 J ⋅ 250

1 m3

1 ⋅ 3600 m2 cm 2 hm a= = 0,00048 = 4,8 1 h h 2100 ⋅ 250 3 m 0,07

Die Temperaturleitzahl für diese Holzwolleleichtbauplatten beträgt 4,8 cm²/h. 39. Welche Dachfarbe würden Sie in Bezug auf den sommerlichen Wärmeschutz empfehlen? Es ist zu empfehlen, ein Dach zu verwenden, das möglichst viel Strahlung reflektiert, d. h. ein weißes Dach. Die Häuser in der folgenden Abbildung befinden sich an der kroatischen Küste. An der Wasseroberfläche wird Sonnenlicht reflektiert. Dadurch kommt es zu besonders hoher Sonneneinstrahlung.

Bild 1.8 Weiße Dächer als sommerlicher Wärmeschutz in Küstennähe in Kroatien

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

33

40. Welchen Vorteil hat der folgende sommerliche Wärmeschutz?

Bild 1.9 Markisen als sommerlicher Wärmeschutz in Amsterdam Die Markisen haben zwei Vorteile: Zwischen Fenster und Sonnenschutz kann sich die Luft bewegen und damit wird ein Wärmestau vermieden. Außerdem ergibt sich ein schattiges Plätzchen vor dem Haus.

41.. Welche Fenstermaße müssen für die Berechnungen des sommerlichen Wärmeschutzes verwendet werden? Es müssen die lichten Rohbaumaße verwendet werden. Das folgende Bild zeigt die Ermittelung des lichten Rohbaumaßes der Fensterfläche Aw:

Aw

Aw

Aw

Bild 1.10 Ermittelung des lichten Rohbaumaßes bei Fensteröffnungen (stumpfer Anschlag, zweischaliges Mauerwerk, mit Innenanschlag) Fensterfläche

1.2 Kenngrößen des baulichen Wärmeschutzes

34

42. Welcher Teil der Grundfläche des für die Berechnung des sommerlichen Wärmeschutzes ausgewählten Raumes wird bei der Berechnung verwendet? Für die Berechnung der Grundfläche des ausgewählten Raumes aus Länge und Breite (Tiefe) wird die Tiefe b des Raumes begrenzt, weil bei großen Räumen nicht die gesamte Fläche von Sonnenstrahlung erwärmt wird. Es gilt folgende Regel: b ” 3ÂÂh netto

Die in Ansatz gebrachte Tiefe (Breite b) ist nur höchstens gleich dreimal der lichten Höhe h des Raumes. 43. Erläutern Sie den Begriff Luftwechselzahl Bei der Nutzung der Räume werden durch den Menschen Wasserdampf, Kohlendioxid und Geruchsstoffe erzeugt. Die Menge der erzeugten Schadstoffe hängt von der körperlichen Betätigung des Menschen ab. Das regelmäßige Lüften der Wohnung zur Entfernen dieser Schadstoffe ist eine hygienische Notwendigkeit. Die Intensität der Lüftung wird entweder als Luftwechselrate in m³ Luft, die pro Stunde ersetzt wird oder als Luftwechselzahl angegeben. Die Luftwechselzahl gibt an, wie oft das Raumvolumen je Stunde ausgetauscht wird. Zum Beispiel bedeutet eine Luftwechselzahl von 0,8, dass pro Stunde 0,8 bzw. 80 % der im Raum enthaltenen Luft ausgetauscht wird. Leider sind mehrer Abkürzungen für die Luftwechselzahl üblich: n ß LWZ Die Maßeinheit ist h-1.

1. 3 Temperaturen in Bauteilen

35

1.3 Temperaturen in Bauteilen 1. Wie wird der Temperaturverlauf in Bauteilen rechnerisch ermittelt? Ein Temperaturunterschied verhält sich zum Gesamttemperaturgefälle im Bauteil wie der entsprechende Wärmedurchlaßwiderstand zum Wärmedurchgangswiderstand: Temperaturdifferenz/Gesamttemperaturgefälle = Einzelwiderstand/Gesamtwiderstand

Δθ R = θ1 − θ 2 R T

analog:

Δθ i R = si θ1 − θ 2 R T

Δθ e R = se θ1 − θ 2 R T

Δθ

Temperaturdifferenz der Bauteile

θ1 - θ2

Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur

Δθi

Differenz zwischen Raumtemperatur und Wandtemperatur

Δθe R RT Rsi Rse

Differenz zwischen Außentemperatur und Wandtemperatur Wärmedurchlasswiderstand Wärmeübergangswiderstand Wärmeübergangswiderstand innen; Wärmeübergangswiderstand außen

Bild 1.11 Temperaturverlauf eines Bauteils

-10

36

1. 3 Temperaturen in Bauteilen

2. Wie ermittelt man den Temperaturverlauf grafisch? Die jeweiligen Temperaturen sind streng proportional zu den entsprechenden Wärmedurchlass- bzw. Wärmeübergangswiderständen. Demnach muss sich eine Gerade ergeben, wenn man diese Temperaturen über den Widerständen aufzeichnet. Man trägt auf der Abszisse sukzessive die Wärmedurchlass- bzw. Wärmeübergangswiderstände auf und auf der Ordinate die Außen- und Innentemperatur. Anschließend verbindet man die Endpunkte und kann mit Hilfe dieser Geraden für die einzelnen Wärmedurchlasswiderstände die zugehörigen Temperaturen ablesen.

Bild 1.12 Grafische Ermittlung des Temperaturverlaufs

3. Was versteht man unter einer Temperaturwelle? Unter einer Temperaturwelle versteht man eine periodische Änderung der Temperatur. Der Amplitude der Welle entspricht die Größe der Temperaturschwankung, Wellenlänge ist die Zeit. 4. Nennen Sie Beispiele für Temperaturwellen. Eine Temperaturwelle stellt beispielsweise die jährliche Periodizität der Temperatur der Erdoberfläche dar. Die tägliche Periodizität der Lufttemperatur ist ebenfalls eine Temperaturwelle.

1. 3 Temperaturen in Bauteilen

37

5. Ermitteln Sie rechnerisch den Temperaturverlauf für eine Außenwand aus Normalbeton (15 cm dick, λ = 2,1W/mK) mit einer Außendämmung aus Holzwolleleichtbauplatten (5 cm dick; λ=0,081W/mK) und 2 cm Außenputz (λ λ=0,87W/mK) aus einem 2 cm dicken Innenputz (λ λ=0,87W/mK). Die Außentemperatur beträgt -10 0C, die Innentemperatur + 20 0C. Wir berechnen zunächst den Wärmedurchlasswiderstand mit Hilfe der folgenden Tabelle: - 10 ˚C AußenDämmung Wand Innen20 0C putz putz d (m) 0,02 0,0 5 0,15 0,02 λi(W/mK) 0,87 0,081 2,10 0,87 2 0,023 0,617 0,071 0,023 d/λi (m K/W)

R = 0,7347

m2K W

Damit erhält man folgenden Wärmedurchgangswiderstand:

R T = 0,04 + 0,7347 + 0,13 = 0,9047

m2K W

Man arbeitet am besten mit dem Speicher des Taschenrechners, damit sich bei der Berechnung der Temperaturen keine zu großen Rundungsfehler ergeben. Die Rundungsfehler würden sonst dazu führen, dass die Rechnung nicht korrekt aufgeht, das heißt, wenn man die einzelnen Temperaturen addiert, kommt man nicht wieder auf den Gesamttemperaturunterschied von 30 0C. Nun 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: - 10 ˚C AußenDämmung Wand Innen20 ˚C putz putz

Δθ (0C)

0,04⋅ 33,16

0,023⋅ 33,16

1,3

0,8

0,6173⋅ 33,16 20,4

0,0714⋅ 33,16

0,023⋅ 33,16

2,4

0,8

0,13⋅ 33,16 4,3

1. 3 Temperaturen in Bauteilen

38

Die Addition dieser Temperaturen muß wieder die Gesamttemperaturdifferenz von 30 ˚C ergeben. Man sieht, dass das mit Abstand größte Temperaturgefälle von 20,4 ˚C innerhalb der Wärmedämmschicht auftritt. Die Temperaturen an den jeweiligen Stellen erhält man nun durch schrittweises Abziehen dieser Temperaturdifferenzen. θ (˚C) -10 -8,7 -7,9 12,5 14,9 15,7 20 Man erkennt, dass an der Außenseite der Betonwand 12,5 und an der Innenseite 14,9 ˚C herrschen. Die Betonwand liegt bei der Außendämmung im positiven Temperaturbereich. Würde man die gleiche Wand mit Innendämmung berechnen, so ergäbe sich, dass die Betonwand im negativen Temperaturbereich liegt. 6.

Berechnen Sie den Temperaturverlauf für die Wand aus Aufgabe 5, wenn die Dämmschicht auf der Innenseite angebracht wird. -10 0C d (m) λi(W/mK) 2

d/λi (m K/W) 0,04⋅ 33,16 Δθ (0C) θ ( C) 0

0,8 -10

-8,7

Außenputz 0,02

0,15

0,05

Innenputz 0,02

0,87

2,10

0,081

0,87

0,023

0,071

0,617

0,023

0,023⋅ 33,16

0,071⋅ 33,16

0,617⋅ 33,16

0,023⋅ 33,16

2, 4

20,4

0,8

4,3

-7,9

Wand

Dämmung

-5,5

14,9

15,7

20 0C

0,13⋅ 33,16 20

Man sieht, dass an der Außenseite der Betonwand -7,9 ˚C und an der Innenseite der Betonwand -5,5 ˚C herrschen. Die innenliegende Dämmung stellt keinen so guten Schutz für die Wand dar wie die außenliegende. 7. Wie kann die Oberflächentemperatur einer Hausfassade bestimmt werden? Die Oberflächentemperatur einer Fassade kann man mit Hilfe einer Infrarotkamera aufnehmen. Aus der Farbverteilung des Infrarotbildes

1. 3 Temperaturen in Bauteilen

39

kann auf die Wandtemperatur in den verschiedenen Bereichen der Fassade geschlossen werden. Auf diese Weise können die Stellen, an denen eine erhöhte Wärmeabgabe stattfindet, bestimmt werden. 8. Wie verändert sich eine Temperaturwelle beim Durchgang durch eine Wand? Die Amplitude der Welle wird kleiner, d. h. die Temperaturschwankungen werden gedämpft. Weiterhin tritt eine zeitliche Verzögerung der Wellenbewegung durch das Bauteil ein. Dadurch wird zum Beispiel die größte Hitze im Sommer am Mittag im Raum erst nachmittags gemessen. 9. Was versteht man unter stationärer und instationärer Wärmebewegung? Stationäre Wärmebewegung liegt vor, wenn die Temperaturen zu beiden Seiten eines Bauteils konstant sind. Ändern sich die Temperaturen, so spricht man von instationärer Wärmebewegung. Starke Temperaturänderungen in Räumen kommen zum Beispiel beim Aufheizen vor. Im instationären Fall genügt es nicht, nur die Wärmeleitfähigkeit λ zu betrachten, sondern es muss die Rohdichte ρ und die spezifische Wärmekapazität c berücksichtigt werden. 10. Mit welchen Kenngrößen wird die instationäre Wärmebewegung beschrieben? Zur Beschreibung der instationären Wärmebewegung wird die Temperaturleitzahl a und der Wärmeeindringkoeffizient b verwendet. Temperaturleitzahl a [cm²/h]

a=

Ȝ c ⋅ȡ

Wärmeeindringkoeffizient b [J/(m²Ks 0,5)]

b = λ ⋅c⋅ρ Dabei bedeuten:

1. 3 Temperaturen in Bauteilen

40 λ Wärmeleitfähigkeit ρ Dichte c spezifische Wärmekapazität

11. Berechnen Sie die Temperaturleitzahl und den Wärmeeindringkoeffizienten für Eichenholz (ρ ρ = 750 kg/m³). Wir entnehmen den Tabellen 2 und 5 im Anhang: c = 2100 J/kgK; λ = 0,21W/mK.

Ȝ = a= c⋅ȡ

a=

W mK

W 1m ² mK = = J kg Ws kg 10000 h ⋅ 750 ⋅ 750 ⋅ 750 2100 10000 3600 kgK m³ kgK m³ 0,21

1

10000 cm² 3600 cm² cm² = = 4,8 100000 750 h h ⋅ 750 h 3600

b = λ ⋅ c ⋅ ρ = 0,21

b = 575

J² 4

sm K ²

kg kg W J J J ⋅ 2100 ⋅ 750 = 575 ⋅ ⋅ mK kgK m³ smK kgK m³

= 575

J m ² Ks 0,5

Die Temperaturleitzahl a für Eichenholz beträgt 4,8 cm²/h und der Wärmeeindringkoeffizient b = 575 J/(m2Ks0,5). 12. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Temperaturleitzahl eines Stoffes und dem sommerlichen Wärmeschutz? Je kleiner die Temperaturleitzahl, desto länger dauert es, bis die Temperaturspitzen von der Außenwand in das Rauminnere kommen, d. h. desto besser ist der sommerliche Wärmeschutz. Fichte und Kiefer haben eine Temperaturleitzahl von nur 4,1 cm²/h. Deshalb sind Dämmstoffe auf Holzbasis, wie Holzwolleleichtbauplatten besonders gut für den sommerlichen Wärmeschutz geeignet.

1.4 Lüften

41

1.4 Lüften 1. Worin bestehen die Ziele der Lüftung? CO2, weitere Schadstoffe und Feuchtigkeit müssen abgelüftet werden. Sauerstoff muss zugeführt werden. 2. Erläutern Sie, wie während der Heizperiode richtig gelüftet werden sollte. Es sollte Intervalllüften durchgeführt werden, kein Kipplüften oder Dauerlüften. Phase 1: wenn möglich Querlüften, wenige Minuten; je kälter und windiger desto kürzere Lüftungszeiten sind erforderlich Phase 2: Erwärmen der Luft mit geringerer absoluter Luftfeuchte. Die kalte Luft erwärmt sich auf Grund der geringen Feuchtigkeit leichter. Phase 3: Aufnahme von Feuchtigkeit Temperatur und Luftfeuchtigkeit kontrollieren und Lüftungsintervalle festlegen, Luftfeuchtigkeit sollte nicht über 65 % liegen. Phase 4: erneuter Luftwechsel • • • • • •

Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenluft, desto mehr Feuchte kann weggelüftet werden Zimmer und Wände nicht durch zu langes Lüften auskühlen lassen Feuchtigkeit nach Baden, Duschen oder Kochen weglüften Für gute Zirkulation sorgen, damit auch die Ecken gelüftet werden Durch zu langes Lüften im Winter kann die Raumluft zu trocken werden Kompletter Luftwechsel abends, damit es beim Abkühlen in der Nacht nicht zu Feuchteniederschlag kommt.

Möbel müssen in genügend großem Abstand zu kalten Außenwänden aufgestellt werden und Türen 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 Bauteiloberfläche täglich mindestens 12 Stunden lang 80 % überschreitet. Der Schimmel wächst bei hohen Temperaturen besser als bei niedrigen. Er benötigt biologisch verwertbare Substrate, wie Tapeten, Gipskarton oder dauerelastisches Fugenmaterial. Diese Materialien werden der Substratgruppe I zugeordnet.

42

1.4 Lüften

Auf Materialien der Gruppe II (Putze, mineralische Baustoffe) wächst er weniger leicht. 4. Welche Arten der natürlichen bzw. freien Lüftung gibt es? •

Fugen- oder Selbstlüftung (Infiltration)

•

Fensterlüftung

•

Schachtlüftung

•

Dachaufsatzlüftung

Die Dachaufsatzlüftung hat sich im Allgemeinen in industriell genutzten Gebäuden mit großen Wärmelasten und in verglasten Hallen unter sommerlichen Bedingungen durchgesetzt. Die freie Lüftung wird auch in der modernen Architektur in Form einer Klimafassade als Vorhangfassade genutzt. Dadurch braucht in verkehrsreichen Gegenden nicht auf die Fensterlüftung verzichtet zu werden und zusätzlich wird die äußere Wärme- bzw. Kältebelastung im Sommer und im Winter reduziert. 5. Welche grundlegenden Nutzerbedürfnisse werden bei natürlicher Lüftung erfüllt? Natürliche Lüftung erfüllt grundlegende Nutzerbedürfnisse, wie Luftqualität, Außenbezug und Nutzereinfluss. 6. Was sind die Ursachen dafür, dass es nach Sanierungen zu erhöhtem Feuchteeintrag in Wohnungen kommt? • Dichtere Fenster • U-Wert der Fenster so gering, dass das Signal zum Lüften fehlt (Tauwasserniederschlag auf der Fensterscheibe) • Dachböden stehen häufig nicht mehr zur Verfügung, dadurch vermehrt Wäschetrocknen in der Wohnung • Kachelöfen durch Zentralheizungen ersetzt; mit den Folgen: • Weniger Strahlungswärme und damit niedrigere Wandoberflächentemperaturen • Schornsteine zugemauert, keine Schachtlüftung mehr • Kein morgendliches Lüften zum Anheizen des Ofens

1.4 Lüften

43

Die Aufmerksamkeit für Energie- und Geldsparen hat zu dem Fehler geführt, dass manche Mieter abends die warme Luft aus dem Wohnzimmer nutzen und in das kalte Schlafzimmer hineinlassen. Die hohe Feuchtigkeit schlägt sich an der kalten Schlafzimmeraußenwand nieder. 7. Wie kann der Lüftungswärmebedarf berechnet werden? Für die vereinfachte, statische Betrachtungsweise gilt: •

•

Q L = V⋅ c ⋅ ρ ⋅ (θ i − θ e ) •

Q L = V ⋅ c ⋅ ȡ ⋅ β ⋅ (ș i − șe ) •

Q L = V ⋅ 1000

kg J 1,25 3 ⋅ β ⋅ (ș i − șe ) kgK m



•

Ws ⋅ β ⋅ (ș i − șe ) Km³ • Wh Q L = V ⋅ 0,347 ⋅ β ⋅ (ș i − șe ) m³K

Q L = V ⋅ 1250

•

Q L Lüftungswärmeverlust •

V  Volumenstrom in m³/h oder l/s

θi θa β c ρ V

Temperatur der Innenluft Temperatur der Außenluft Luftwechselzahl spezifische Wärme der Luft Dichte der Luft Volumen des zu belüftenden Raumes

Mit einem Mindestluftwechsel von β = 0,5 h-1 ergibt sich: •

Q min = 0,17 ⋅ V (ș i − șe )

W m³K



44

1.4 Lüften

8. Berechnen Sie die Lüftungswärme für zwei beheizte Zimmer (80 m²), Zimmerhöhe 2,5 m und einen Luftwechsel von 0,7 h-1. Hinweis: durchschnittliches Heizen in Deutschland nach EnEV: 185 Tage im Jahr von der mittleren Außentemperatur in der Heizperiode 3,3 °C auf 19 °C

(ș i − ș e ) t = (19 − 3,3)K ⋅185 ⋅ 24h = 2904,5K ⋅ 24h = 69708 Kh •

Q = Q ⋅ t = VR ⋅ β ⋅ 0,35

Wh 1 Wh 69708Kh = 80 m² ⋅ 2,5 m ⋅ 0,7 ⋅ 0,35 69,7Kkh Km³ h Km³

Q = 3415 kWh Q 3415 kWh kWh = = 42,7 A 80 m² m² Für die Lüftung werden im Jahr 3415 kWh gebraucht, das sind 42,7 kWh/m².

9. Nach welchen Kriterien ist eine Berechnung des erforderlichen Luftvolumenstroms möglich? Die Berechnung ist nach folgenden Kriterien möglich: • • • • •

Luftwechselzahl Personen- und flächenbezogener Außenluftstrom Schadstoffmenge Feuchtigkeitsmenge Raumluftqualität

10. Erläutern Sie die Berechnung nach Luftwechselzahl. Die Berechnung erfolgt nach folgender Gleichung: •

V = V ⋅ LWZ  LWZ Luftwechselzahl in h-1 •

V Volumenstrom in m³/h oder l/s V

Volumen des zu belüftenden Raumes

1.4 Lüften

45

11. Erläutern Sie die Berechnung nach personen- und flächenbezogenem Außenluft-Volumenstrom. •

V = n ⋅ ALS in m³/h n Anzahl der gleichzeitig anwesenden Personen oder Fläche in m² ALS Mindestaußenluft-Volumenstrom nach DIN 1946 T2 Ergeben sich bei der Berechnung nach der Zahl der Personen und nach der Fläche unterschiedliche Luftvolumenströme, so ist der größere der beiden Werte zu verwenden. 12. Welchen Mindestaußenluft-Volumenstrom schreibt die DIN 1946 vor? DIN 1946 schreibt einen Mindestaußenluft-Volumenstrom für Wohnungen von 30 m³/h und Person vor. 13. Welcher Außenluft-Volumenstrom ist für die folgende Gaststätte erforderlich? Gaststätte: 200 m², 80 Personen, Temperatur 20 °C, Außenlufttemperatur 0 °C, Luftvolumenstrom in Gaststätten: 30 m³/h bei Berechnung nach der Personenzahl; 8 m³/h bei Berechnung nach der Fläche Wie groß ist der Lüftungswärmeverlust? Nach der Personenzahl: •

V = n ⋅ ALS = 80 ⋅ 30

m3 m3 = 2400 h h

Nach der Fläche:

m3 m3 = 1600 h h D. h. es müssen 2400 m³/h gewählt werden. •

V = n ⋅ ALS = 200 ⋅ 8

Damit ergibt sich der Lüftungswärmeverlust: •

•

Q L = V⋅ 0,34 ⋅ (ș i − șe ) = 2400

m3 Wh ⋅ 0,34 3 20 K = 16,3 kW h m K

46

1.4 Lüften

14. Wie wird der schadstoffbezogene Außenluft-Volumenstrom berechnet? ⋅

•

SM V = in Ki − Ke

m³ / h

SM stündlich im Raum anfallende Gas-, Dampf- oder sonstige Schadstoffmenge in m³/h Ki zugelassene Konzentrationen in m³ Schadstoff/ m³ Raumluft K, Konzentrationen in m³ Schadstoff/ m³ Außenluft

15. Berechnen Sie den schadstoffbezogenen Außenluft-Volumenstrom für CO2. zugelassene Konzentrationen: 0,10 % CO2 = 0,0010 m³ C02/ m³ Raumluft CO2-Konzentrationen in der Außenluft: 0,04 % Schadstoffmenge 15 l/h Person bei Aktivitätsgrad 1 •

⋅

SM 0,015 m ³ 0,015 m ³ m³ V= = = = 25 K i − K e 0,001 − 0,0004 h 0,0006 h h

 Nach dem CO2-Gehalt ergibt sich ein Außenluft-Volumenstrom von 25m³/h.

16. Wie wird der raumluftqualitätsbezogene Außenluft-Volumenstrom berechnet? •

V = 10

G in ε (q i − q e )

l/s

qi angestrebte Raumluftqualität qe Qualität der Außenluft G gesamte Luftverunreinigung in Olf ε

Lüftungseffektivität

17. Welcher Außenluft-Volumenstrom ist für eine Person in einem Raum mit 20 m² Kunstfaserteppich, ε =1 erforderlich? Außenluftqualität qe = 0,2 Olf, angestrebte Raumqualität mittel: qi =1,4 Olf

1.4 Lüften •

V = 10 •

47

1Olf + 20m² ⋅ 0,4Olf = 75 in l/s 1(1,4 − 0,2)

V = 3,6 ⋅ 75

m³ m3 = 270 h h

Dieser hohe Wert kommt durch den Teppich zustande. Die Person allein ergibt übliche Werte.

18. Welche Feuchtigkeitsmenge kann in folgendem Beispiel bei einem vollständigen Luftwechsel weggelüftet werden? Ist ein vollständiger Luftwechsel pro Stunde ausreichend? 100 m² große Wohnung (ca. 250 m³ Luft), 4 Personen anwesend Innentemperatur 20 °C, Luftfeuchtigkeit 55 % Außentemperatur 10 °C, Luftfeuchtigkeit 60 % Eine Person erzeugt stündlich 150 g Wasserdampf. Absoluter Wassergehalt innen nach Tabelle: 55 % ⋅17,3 g/m³ = 9,52 g/m³ Absoluter Wassergehalt außen: 60 % ⋅ 9,4 g/m³ = 5,64 g/m³ Bei einem vollständigen Luftwechsel können 9,52 g/m³ - 5,64 g/m³ = 3,88 g/m³, d. h. 3,88 g/m³⋅ 250 m³ = 970 g = 0,97 l weggelüftet werden. Die 4 Personen erzeugen stündlich 4 ⋅150 g = 600 g. D. h., der Luftwechsel war reichlich. Ein 0,6 facher Luftwechsel wäre ausreichend.

19. Wie hoch ist der Grenzwert für die C02-Konzentration in der Luft? Wird dieser Wert in Wohnungen mit abgedichteten Fenstern erreicht? Der physiologische Toleranzwert für CO2 beträgt 0,15 % =1500 ppm. Dieser Wert kann in Schlafzimmern bei geschlossenen, dichten Fenstern nachts erreicht bzw. überschritten werden. 20. Welche Lüftungsdauer ist in der Übergangszeit bei Querlüftung (Durchzug) und welche bei vollständig geöffnetem Fenster für einen vollständigen Luftwechsel erforderlich? In der Übergangszeit beträgt die Zeit für einen vollständigen Luftwechsel bei Querlüftung ca. 3 Minuten und bei vollständig geöffnetem Fenster ca. 10 Minuten.

48

1.4 Lüften

21. Erläutern Sie die Funktion eines Plattenwärmetauschers. Ein Plattenwärmetauscher ist ein Element einer Lüftungsanlage. Die großen Flächen der einzelnen Platten ermöglichen einen guten Wärmeaustausch zwischen der warmen verbrauchten Luft und der kalten Frischluft.

Außenluft

Innenluft

Bild 1.13 Plattenwärmetauscher

22. Erläutern Sie den prinzipiellen Aufbau und die Planungsschritte für eine zentrale Lüftungsanlage Der Aufbau ist in Bild 1.14 zu sehen. Bei der Planung geht man in folgenden Schritten vor:     

Bestimmung des Nennvolumenstroms für die Einzelräume Kontrolle und Abgleich der Volumenströme (Summe der Zuluftvolumenströme = Summe der Abluftvolumenströme) Geräteauswahl (Auswahlkriterien: Nennvolumenstrom, Stromaufnahme, Filterqualität, Geräuschverhalten, Reinigung/Wartung) Auswahl von Außenlufteinlässen (Auswahlkriterien: Nennvolumenstrom, Regelbarkeit, Filterqualität, Schallschutz, Reinigung/Wartung) Festlegung von Überströmöffnungen

1.4 Lüften

49

Bild 1.14 Haus mit zentraler Wärmerückgewinnung

23. Schätzen Sie die Wirtschaftlichkeit folgender Lüftungsanlage ab. Aus dem Forschungsbericht der Tagung „Energie einsparen im Gebäudebestand“ (EU-Kongress Bau 2005, Schulze, Darup) sind folgende Daten zu entnehmen: Anschaffungskosten für die Lüftungsanlage: 68 €/m², davon 30 €/m² für das Kanalnetz; Lüftungswärmeverluste wurden durch die Anlage von 36,5 kWh/(m²a) auf 10,0 kWh/(m²a) reduziert. Wohnfläche pro Wohnung ca. 76,5 m², Lüftungsmenge 70 m³/h, elektrische Leistung 0,3 W/(m³/h) Weiterhin nehmen wir eine Lebensdauer des Lüftungsgerätes von 18 Jahren , des Kanalnetzes von 35 Jahren, einen Heizölpreis von 0,53 €/l und 0,20 €/kWh für Elektroenergie und einen Heizwert von 10,08 kWh/l Heizöl an. Damit ergibt sich als Hilfsenergie:

50

1.4 Lüften

m3 W 70 0,3 3 h m / h 8760 h = 2405 Wh ≈ 2,4 kWh 76,5m ² a m ²a m² a Die Lüftungsanlage verbraucht 2,4 kWh/(m²a) elektrische Energie. Vergleich der Betriebskosten: Lüftungswärmekosten vorher: 36,5 kWh/(m²a) ⋅ 1 l/(10,08 kWh) ⋅ 0,53 €/l = 1,92 €/(m²a) Lüftungswärmekosten nach der Sanierung: 2,4 kWh/(m²a) ⋅ 0,20 €/kWh = 0,48 €/(m²a) Antriebsenergie und 10,0 kWh/(m²a) ) ⋅ 1 l/(10,08 kWh) ⋅ 0,53 €/l = 0,53 €/(m²a) Lüftungswärme Gesamtkosten: 1,01 €/(m²a) Damit ergibt sich eine Ersparnis von 0,91 €/(m²a) Betriebskosten. Anschaffungskosten der Lüftungsanlage ohne Kapitalzins: 38 €/m²/18 a = 2,53 €/m²a Anschaffungskoten der Kanalnetzes ohne Kapitalzins: 30 €/m²/35 a = 0,86 €/m²a Damit betragen die Anschaffungskosten ohne Kapitalzins 2,97 €/a Vergleich der Gesamtkosten: Lüftungskosten vor der Sanierung: 1,01 €/(m²a) Lüftungskosten nach der Sanierung: Anlage + elektrische Energie + Lüftungswärme 2,97 €/(m²a) +0,48 €/(m²a) +0,53 €/(m²a) = 3,98 €/m²a Betrachtet man nur die Betriebskosten, so ergibt sich eine Einsparung, betrachtet man aber die Gesamtkosten für die Lüftung, so ist es nach der Sanierung deutlich teurer. Bei dieser Rechnung wurde vernachlässigt: •

Kapitalkosten für die Anlage

•

Wartungskosten

• Zusätzliches Lüften über die Fenster Die Berücksichtigung dieser drei Posten würde zu einer noch unwirtschaftlicheren Bilanz der Lüftungsanlage führen.

1.4 Lüften

51

24. Nennen Sie kostengünstigere Lüftungseinrichtungen. • Dezentrale Anlagen, ausgebildet z. B. als Fensterbank (Energiebank) • Fenster, dicht geschlossen nur bei Wind • Fassadenluftkollektoren mit Wärmetauscher und Zu- und Abluftventilator

25. Wie wirtschaftlich ist eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung? (Quelle: Effizienz von Lüftungsanlagen in Niedrigenergiehäusern in NRW Michael, K. Eichhorn, S. Lux, S. Schmidt, K. Kramp, M., Niedrigenergieinstitut 2000) • Aufgrund der Gebäudedichtheit, der Dimensionierung der Zuluftventile in Bezug auf die Windrichtung und der Strömungswiderstände in den Überströmöffnungen werden die erforderlichen Luftmengen in den Zulufträumen nicht erreicht. • Bedarfsgerechte Einstellung der Volumenströme ist bei zentralen Lüftungsanagen zonenweise nicht möglich. • Nicht jeder kann eine Lüftungsanlage optimal bedienen (T Tuma „Der Alltag im High-Tech-Zeitalter ist zu einem permanenten Intelligenztest geworden.“) • Es wird keine Energie eingespart, da immer zusätzlich über Fenster gelüftet wird. .(Hartmann, T. Oschatz, B. Richter, W. Energieeinsparung durch Wohnungslüftungsanlagen? Luft- und Kältetechnik Nr. 12 (1998) S. 562-568) • Fehlende Kopplung von Heizungs- und Lüftungsanlage

26. Ist eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung wirtschaftlicher als eine Anlage ohne? Eigentlich hätte man das erwartet. Eine Untersuchung zeigt aber das Gegenteil: Die einfachen Anlagensysteme ohne Wärmerückgewinnung ergeben erstaunlicherweise geringere Energieverbräuche als die komplexeren Systeme. Der Nachtbetrieb der Anlage im gesamten Haus wird als uneffektiv eingeschätzt. Der Pettenkofer-Grenzwert von 1000 ppm CO2 wird bei geschlossenen Innentüren von allen Anlagen überschritten. Mittels natürlicher Lüftung über Fenster kann der Wert eingehalten werden. Hinsichtlich der Raumluftqualität schneiden Zu-/Abluftanlagen besser ab. Bei Abluftanlagen (geregelt und ungeregelt) werden die Zulufträume unterversorgt.

52

1.4 Lüften

Bild 1.15 Vergleich des Heizwärmebedarfs und -verbrauchs bei Verwendung von Lüftungsanlagen, (204 Objekte, Zeitraum 1.6.1998 - 31.5.1999) Quelle Jens Oppermann, Untersuchung der Sensitivität von Heizungs-/Lüftungsanlagen in Niedrigenergiehäusern, Dissertation 2003

27. Was bedeutet die Angabe „n50“? Unter n50 versteht man den Luftwechsel, der sich bei einem künstlich erzeugten Winddruck von 50 Pa einstellt. Mit diesem Druck wird bei dem Blower Door Test die Dichtheit von Gebäuden überprüft. Dieser Druck entspricht einer Windgeschwindigkeit von 9 m/s auf der Skala nach Beaufort.

1. 5 Energieeinsparverordnung

53

1.5 Energieeinsparverordnung 1. Welche Vorschriften sind für den baulichen Wärmeschutz von Gebäuden maßgebend? Der bauliche Wärmeschutz wird durch die Energieeinsparverordnung (EnEV) und die DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau geregelt. 2. Welche DIN befasst sich mit dem Mindestwärmeschutz von Bauteilen? In der DIN 4108 sind die Mindestwerte der Wärmedurchlasswiderstände von Bauteilen enthalten. Diese Werte sind in Tabelle 8 im Anhang zu finden. Der Mindestwärmeschutz nach Tabelle 8 ist auch für Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen (12 ˚C ≤ θi < 19 ˚C) einzuhalten, mit der Ausnahme von Zeile 1 Tabelle 8. Hier ist der Wert von R = 0,55mK/W einzuhalten. Tabelle 9 enthält die Mindestwerte für leichte Bauteile, Rahmen- und Skelettbauarten. 3. Warum fordert die DIN 4108 für Gebäude mit geringem Eigengewicht einen höheren Wärmeschutz? Da Bauteile mit geringem Eigengewicht nur ein geringes Wärmespeichervermögen haben, tritt im Sommer eine schnelle Erwärmung und im Winter eine schnelle Auskühlung der Räume ein. Das soll durch einen höheren Wärmeschutz für diese leichten Bauteile verhindert werden. Unter leichten Bauteilen versteht man nach dieser DIN Bauteile mit einem Flächengewicht bis zu 100 kg/m2. Bei den Wärmeschutzberechnungen ist deshalb der erste Schritt, zu überprüfen, ob das interessierende Bauteil ein Flächengewicht über 100 kg/m2 hat. Liegt das Flächengewicht darunter, so ist die spezielle Tabelle für diese Bauteile anzuwenden. 4. Seit wann gilt die Energieeinsparverordnung? Die Energieeinsparverordnung gilt seit dem 1.2.2002 und löst die Wärmeschutzverordnung von 1995 ab. Die neue EnEV gilt seit 1.10.2007. 5. Was beinhaltet die Energieeinsparverordnung? Welche wesentlichen Unterschiede bestehen zwischen der Wärmeschutzverordnung und der Energieeinsparverordnung?

54

1.5 Energieeinsparverordnung

Beide Verordnungen regeln den energiesparenden Betrieb eines Gebäudes, nicht das energiesparende Errichten des Gebäudes. Die Wärmeschutzverordnung 1995 begrenzt den Jahresheizwärmebedarf auf ≤ 100 kWh/(m2a). In der Wärmeschutzverordnung von 1982 ergab sich ein Heizenergiebedarf von 120 bis 180 kWh/m2 pro Jahr. Seit 1995 liegt das Anforderungsniveau bei 54 bis 100 kWh/m2. Die Energieeinsparverordnung begrenzt den Jahres-Primärenergiebedarf. Die Energieeinsparverordnung bezieht die Anlagentechnik (Heizungsanlage, Anlagen zur Bereitstellung von Trinkwasser und Lüftungsanlagen) in die Bilanzierung ein. Außerdem wird der Aufwand für die Bereitstellung des Energieträgers (Primärenergie Gas, elektrische Energie oder andere) berücksichtigt. Für die Transmissionsverluste werden in der EnEV getrennte Höchstwerte festgeschrieben. Damit soll verhindert werden, dass eine hochwertige Anlagentechnik in zu hohem Maße zur Kompensation einer ungenügenden Wärmedämmung genutzt wird. Das Niveau des Wärmeschutzes, das in der Wärmeschutzverordnung von 1995 festgelegt wurde, soll im Wesentlichen erhalten bleiben. Lüftungsanlagen können vollständig energetisch berücksichtigt werden. In der WSVO 95 war nur ein begrenzter Bonus für Wärmerückgewinnungsanlagen enthalten. In der EnEV 2007 wird die energetische Bewertung der Kühlung und die energetische Bewertung der Beleuchtung von Nichtwohngebäuden vorgeschrieben, sowie die regelmäßige energetische Inspektion von Klimaanlagen. Desweiteren werden Nachrüstverpflichtungen vorgeschrieben und eine schrittweise Einführung von Energieausweisen. Die Nachrüstverpflichtungen sind gegenüber der Fassung von 2004 ausgeweitet. Bisher waren Eigentümer von den Nachrüstungsverpflichtungen ausgenommen, wenn sie das Haus selbst bewohnen; jetzt ergeben sich Nachrüstverpflichtungen beim Eigentumsübergang. Des weiteren sind Strafgebühren bei Ordnungswidrigkeiten aufgenommen worden. 6. Welche bisherigen Vorschriften werden durch die EnEV abgelöst? Die EnEV löst auf der bauphysikalischen Seite die 3. WSVO und auf der Seite der Anlagentechnik die 5. Heizungsanlagenverordnung (1998) ab. 7. Welche Arten von Gebäuden werden in Bezug auf den Wärmeschutz unterschieden?

1. 5 Energieeinsparverordnung

55

In Bezug auf den Wärmeschutz werden folgende Fälle unterschieden: • Neubauten - Wohngebäude - Nichtwohngebäude -

Gebäude mit einem Volumen V > 50 m2 und Gebäude mit geringem Volumen

• Bauliche Änderungen bestehender Gebäude 8. Welche Bezugsfläche wird für Nichtwohngebäude verwendet und welche für Wohngebäude? Auf welchen Wert des Brennstoffs ist die berechnete Endenergie bezogen? Bezugsfläche für Energieangaben ist für Nichtwohngebäude die Nettogrundfläche. Für Wohngebäude wird weiterhin die aus dem Volumen ermittelte Nutzfläche als Bezugsfläche verwendet. Bei Nichtwohngebäuden ist die berechnete Endenergie auf den Brennwert bezogen und bei Wohngebäuden auf den Heizwert des Brennstoffs. 9. Welche Wärmemengen spielen bei der Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs eine Rolle? Bei der Berechnung des Jahres- Heizwärmebedarfs müssen berücksichtigt werden: • • • •

Transmissionswärmeverlust Lüftungswärmeverluste interne Wärmegewinne solare Wärmegewinne

10. Wie können Wärmebrücken bei der Ermittlung des Jahres-Heizwärmebedarfs berücksichtigt werden? Wärmebrücken sind bei der Ermittlung des Jahres-Heizwärmebedarfs auf eine der folgenden Arten zu berücksichtigen: • Berücksichtigung durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um ΔUWB = 0,10 W/(m²K) für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche • bei Anwendung von Planungsbeispielen nach DIN 4108 Beiblatt 2: 1998-08 Berücksichtigung durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um ΔUWB = 0,05 W/(m²K) für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche •

1.5 Energieeinsparverordnung

56

• durch den genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN 4108-6: 2000-11 in Verbindung mit weiteren anerkannten Regeln der Technik 11. Was versteht man unter dem Verhältnis A/Ve? Bei der Berechnung des Heizwärmebedarfs wird das Verhältnis der wärmeübertragenden Umfassungsfläche A eines Gebäudes zum hiervon eingeschlossenen Bauwerksvolumen Ve berücksichtigt. Die in Tabelle 15 bzw.16 angegebenen Werte des Jahres-Heizwärmebedarfs dürfen nicht überschritten werden. 12. Wie ist die wärmeübertragende Umfassungsfläche A definiert? Die wärmeübertragende Umfassungsfläche A setzt sich aus allen Flächen zusammen, die das beheizte Volumen gegen die Außenluft, das Erdreich oder Bauteile mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen abgrenzen. Es sind die Gebäudeaußenmaße zu verwenden. Überstände bis zu 20 cm dürfen unberücksichtigt bleiben. 13. Wie ist die Gebäudenutzfläche definiert? Die Gebäudenutzfläche AN wird bei Wohngebäuden aus dem beheizten Gebäudevolumen ermittelt, indem das Volumen mit dem Faktor 0,32 multipliziert wird. A N = 0,32 ⋅ V e

Beträgt die durchschnittliche Geschoßhöhe, gemessen von Oberfläche des Fußbodens bis zur Oberfläche des Fußbodens des darüber liegenden Geschosses, mehr als 3 m oder weniger als 2,5 m, so ist die folgende Formel zur Berechnung der Nutzfläche zu verwenden:

§ 1 · A N [m 2 ] = ¨¨ − 0,04[m −1 ]¸¸ ⋅ Ve [m3 ] © h G [m] ¹ Die Gebäudenutzfläche entspricht nicht der Wohnfläche. 14. Erfüllt das zu errichtende Gebäude mit V ≤ 50 m² mit folgenden U-Werten die EnEV? Wände 0,34 W/Km² Fenster 0,165 W/Km² Dach 0,23 W/Km² Bodenplatte gegen Erdreich 0,45 W/Km²

1. 5 Energieeinsparverordnung

57

Ja, falls die Anforderungen an heizungstechnische Anlagen und an die Anlagen zur Warmwasserbereitung den Forderungen nach Abschnitt 4 der EnEV genügen. Die UWerte sind ausreichend, wie man durch Vergleich mit Tabelle 14 sieht. . 15. Für welche Gebäude darf das vereinfachte Rechenverfahren (Heizperioden-Verfahren) für den Nachweis verwendet werden? Das vereinfachte Verfahren darf für zu errichtende Wohngebäude mit einem Fensterflächenanteil bis zu 30 % und für bestehende Wohngebäude angewendet werden. Für die zu errichtenden Wohngebäude stehen die Gleichungen und Randbedingungen für die Berechnungen in Tabelle 15b für Bestandsgebäude in 15c. 16. Berechnen Sie den Wärmedurchlasswiderstand und den Wärmedurchgangskoeffizienten einer 37,5 cm dicken Außenwand aus Gasbeton-Blocksteinen mit einer Dichte von 600 kg/m2. Erfüllt diese Wand die Forderungen des Mindestwärmeschutzes? Als erster Schritt ist zu prüfen, ob das Flächengewicht über 100 kg/m2 liegt:

0,375m ⋅ 600

kg kg = 225 2 2 m m

Das Flächengewicht beträgt 225 kg/m2 und liegt damit über 100 kg/m2. Es gilt Tabelle 8. Wir berechnen zunächst den Wärmedurchgangswiderstand, anschließend den Wärmedurchlasswiderstand der Wand und den U-Wert.

1 d 0,375m 2 K m 2K = = = 1,56 . Λ λ 0,24W W R T = R sa +

d + R se λ

R T = 0,04 + 1,56 + 0,13 = 1,73 U = 0,58

W

m2K . W

m2K Nach Tabelle 8 ist ein Wärmedurchlasswiderstand von RT =1,2 m²K/W erforderlich. Der Wärmedurchlasswiderstand der Wand ist größer als der geforderte Wert, und die Wand erfüllt demnach die Forderungen des Mindestwärmeschutzes.

1.5 Energieeinsparverordnung

58

17. Berechnen Sie die Dicke der Wärmedämmung, die nach der Energieeinsparverordnung bei Erneuerung der abgebildeten Außenwand für ein Haus mit niedrigen Innentemperaturen erforderlich ist.

1 2 3 4

Kalkzementputz 2 cm Wärmedämmschicht 040 Normalbeton 10 cm Gipsputz 1 cm

Bild 1.16 Außenwand

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

d d d d 1 = R si + 1 + 2 + 3 + 4 + R se U Ȝ1 Ȝ 2 Ȝ 3 Ȝ 4 1 0,02 d 2 0,1 0,01 = 0,13 + + + + + 0,04 0,75 1,0 0,04 2,0 0,51 1,333 = 0,13 + 0,02 + 1,333 =

d2 + 0,050 + 0,020 + 0,04 0,04

d2 + 0,270 0,04

d2 = 1,333 − 0,270 0,04 d 2 = 0,04 ⋅1,063 = 0,0425 m Es ist eine 4,3 cm dicke Wärmedämmschicht erforderlich.

1. 5 Energieeinsparverordnung

59

18. Welche Bauteile werden in der DIN 4108 unterschieden bzw. für welche Bauteile existieren unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf den Mindestwärmeschutz? DIN 4108 unterscheidet folgende Bauteile: • Außenwände • Wohnungstrennwände • Treppenraumwände • Wohnungstrenndecken und Decken zwischen fremden Arbeitsräumen • unterer Abschluss nichtunterkellerter Aufenthaltsräume • Decken unter nichtausgebauten Dachräumen • Kellerdecken • Decken, die Aufenthaltsräume gegen die Außenluft abgrenzen Die Mindestwerte der Wärmedurchlasswiderstände für diese Bauteile sind in Tabelle 8 im Anhang zu finden. 19. Welche Anforderungen stellt die DIN 4108 an den Wärmeschutz von Fenstern? DIN 4108 stellt keine zahlenmäßigen Anforderungen an den Wärmeschutz von Fenstern. Sie schreibt aber vor, dass Fenster und Fenstertüren von beheizten Räumen mit Isolier- oder Doppelverglasung versehen werden müssen. 20. Welche Anforderungen stellt die Energieeinsparverordnung an den Wärmeschutz von Fenstern? Bei der Änderung von Gebäuden darf der U-Wert für Fenster von beheizten Räumen den Wert U = 1,7 W/(m2K) nicht übersteigen. Ausgenommen davon sind großflächige Verglasungen wie Schaufenster, wenn sie nutzungsbedingt erforderlich sind. Die Schaufenster sind deshalb von den Forderungen ausgenommen, weil eine Doppelverglasung zu unerwünschten Reflexionserscheinungen und damit zu einer Nutzungsbeeinträchtigung führen würde. Wärmedurchgangskoeffizienten für Fenster sind technischen Produkt-Spezifikationen zu entnehmen oder nach DIN EN ISO 10077-1: 2000-11 zu ermitteln. Wärmedurchgangskoeffizienten für Fenster in Abhängigkeit von Verglasung und Rahmen siehe Tabelle 10 im Anhang.

1.5 Energieeinsparverordnung

60

21. Wie ist bei aneinandergereihten Gebäuden der Jahres-Heizwärmebedarf zu errechnen? Bei der Berechnung von aneinandergereihten Gebäuden werden Gebäudetrennwände zwischen Gebäuden mit normalen Innentemperaturen als nicht wärmedurchlässig angenommen und bei der Ermittlung der Werte A und A/Ve nicht berücksichtigt. Werden mehrere Einheiten eines Gebäudes gleichzeitig erstellt, dürfen sie als eine Einheit berechnet werden. Zwischen Gebäuden mit normalen Innentemperaturen und Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen wird der Wärmeduchgangskoeffizient mit einem Abminderungsfaktor Fu gewichtet. Zwischen Gebäuden mit normalen Innentemperaturen und Gebäuden mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen wird der Wärmedurchgangskoeffizient mit dem Abminderungsfaktor Fu = 0,5 gewichtet. 22. Was ist bei Flächenheizungen in Bezug auf den Wärmeschutz zu beachten? Die EnEV stellt im Gegensatz zur Wärmeschutzverordnung keine speziellen Anforderungen an Flächenheizungen. Die zusätzlichen Wärmeverluste über diese Bauteile müssen durch die Berechnung von ΔHT,FH erfasst werden. Diese zusätzlichen Verluste dürfen vernachlässigt werden, wenn zwischen Heizfläche und außen liegenden konstruktiven Bauteilen eine Wärmedämmung von mindestens 8 cm (λ≤ 0,04 W/(mK) vorhanden ist ( R ≥ 2,0 m²K/W). 23. Berechnen Sie die nach der EnEV erforderliche Wärmedämmung für eine Deckensanierung eines Wohnraumes unter einem nicht ausgebauten Dachraum (Ziegeldach ohne Pappe). Vergleichen Sie die ermittelte Schichtdicke mit der nach dem Mindestwärmeschutz erforderlichen Schichtdicke.

1 Riemenfußboden 22 mm, ρ = 500 kg/m³ 2 Mineralfaserfilz 040 3 Stahlbetondecke 140 mm, λ=2,1W/mK 4 Gipskalkputz 15 mm Bild. 1.17 Decke

1. 5 Energieeinsparverordnung

61

Tabelle 14 können wir den U-Wert für die Decke nach der Energieeinsparverordnung entnehmen: UD darf maximal 0,30 W/(m2K) sein. Die Wärmeübergangswiderstände betragen nach Tabelle 6: Rsi = 0,10 m2K/W; Rsa = 0,04 m2K/W Wärmedurchlasswiderstand des Daches nach Tabelle 7: Ru = 0,06 m2K/W Wir setzen die Werte in die Gleichung ein und errechnen d2: 1 1 = R si + + R u + R se U ȁ 1 1 = 0,10 + + 0,06 + 0,04 0,30 ȁ d d d d 1 = 1 + 2 + 3 + 4 ȁ Ȝ1 Ȝ 2 Ȝ 3 Ȝ 4 d 1 0,022 0,14 0,015 = + 2 + + ȁ 0,13 0,04 2,1 0,70

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

3,33 = 0,10 +

Nach der Energieeinsparverordnung ergibt sich eine Schichtdicke von 12 cm. Für den Mindestwärmeschutz muss zunächst die flächenbezogene Masse der Decke berechnet werden. In diesem Fall betrachten wir zunächst die flächenbezogene Masse des Hauptanteils, die Stahlbetondecke. 2400 kg/m2⋅ 0,14 m = 336 kg/m2 Da die Stahlbetondecke allein schon ein Flächengewicht von 336 kg/m2 hat, d. h. ein Flächengewicht größer als 100 kg/m2, brauchen wir das Flächengewicht der weiteren Teile nicht zu berechnen. Es gilt Tabelle 8 für schwere Bauteile. Wir entnehmen Tabelle 8 den Wert 1/Λ = 0,9 m2K/W. d d d d 1 = 1 + 2 + 3 + 4 ȁ Ȝ1 Ȝ 2 Ȝ 3 Ȝ 4 0,90 =

d 0,022 0,14 0,015 + 2 + + 0,13 0,04 2,1 0,70

1.5 Energieeinsparverordnung

62

d 0,90 = 0,169 + 2 + 0,067 + 0,021 0,04 0,90 = 0,257 +

d2 0,04

d 2 = 0,643 ⋅ 0,04 = 0,026 m Der Mindestwärmeschutz erfordert eine Dämmschichtdicke von 2,6 cm. Man sieht, dass die Energieeinsparverordnung wesentlich stärkere Dämmungen erfordert als der Mindestwärmeschutz. 24. Wann darf das vereinfachte Verfahren zur Ermittelung des Jahres-Heizwärmebedarfs (Heizperiodenverfahren) angewendet werden? Das vereinfachte Verfahren kann bei Wohngebäuden mit einem Fensterflächenanteil f ≤ 30 % angewendet werden. Ansonsten ist das Monatsbilanzverfahren anzuwenden. Dabei ist der Fensterflächenanteil fw das Verhältnis der gesamten Fensterfläche Aw zur gesamten Außenwandfläche AAW, einschließlich Fenster Aw.

fw =

Aw Aw + AAW

25. Beschreiben Sie die Vorgehensweise beim Monatsbilanzverfahren. Die Berechnung des Heizwärmebedarfs nach dem Monatsbilanzverfahren geschieht nach der folgenden Formel: Q h , M = Q l ,M + η M ⋅ Q g ,M

Dabei bedeuten: Heizwärmebedarf eines jeden Monats Qh,M Wärmeverluste eines jeden Monats Ql,M Wärmegewinne eines jeden Monats Qg,M ηM Ausnutzungsgrad der Wärmegewinne eines jeden Monats Der Jahres-Heizwärmebedarf Qh ergibt sich aus der Summe über dem Heizwärmebedarf aller Monate mit einer positiven Bilanz. Qh = Σ Qh,M/positiv Bei der Berechnung sind für jeden Monat die genormten Außentemperaturen sowie die weiteren Randbedingungen nach DIN V 4108-6 zu verwenden.

1. 5 Energieeinsparverordnung

63

Es empfiehlt sich die Verwendung eines Rechenprogrammes. Zur Ermittlung des Primärenergiebedarfs werden die folgenden Schritte durchgeführt: 1. des spezifischen Transmissionsverlustes HT 2. Bestimmung des spezifischen Lüftungswärmeverlustes HV 3. Bestimmung der monatlichen Wärmeverluste QT + QV 4. Bestimmung der internen Gewinne Qi 5. Bestimmung der solare Gewinne über die Fenster QS 6. Berechnung des monatbezogenen Ausnutzungsgrades ηM der Wärmegewinne 7. Bestimmung des monatsbezogenen Heizunterbrechungsfaktors FHU;M und Korrektur der Heizwärmeverluste HT + HV 8. Monatsweise Berechnung des Heizwärmebedarfs Qh,M 9. Bestimmung der Monate mit positiver Bilanz Qh,M/positiv 10. Berechnung des Jahresheizwärmebedarfs Oh 11. Bestimmung der Heiztage in den Übergangsmonaten 12. Bestimmung der gesamten Heizzeit th durch Addition der Heiztage in den Übergangsmonaten zu den Monatstagen der Heizmonate 13. Bestimmung des Trinkwasserbedarfs QW 14. Berechnung des Wärmerückgewinnes einer mechanischen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung QWR 15. Berechnung der Nutzfläche und des nutzflächenbezogenen Heizwärme- q h und Trinkwasserbedarfs qW 16. Ermittlung der Anlagenaufwandszahl ep 17. Berechnung des Primärenergiebedarfs QP, des volumenbezogenen Wertes QP' und des flächenbezogenen Wertes QP'' 18. Überprüfung, ob der ermittelte Primärenergiebedarf den geforderten Höchstwert nicht überschreitet Auf die Berechnung der einzelnen Größen wird in den folgenden Fragen eingegangen. 26. Wie wird der spezifische Transmissionsverlust HT berechnet? Der Transmissionswärmeverlust setzt sich aus den Teilströmen durch die Flächen um das beheizte Gebäudevolumen zusammen.

1.5 Energieeinsparverordnung

64 HT =Σ (Fxi Ui Ai)

[W/K]

Dabei bedeuten: Ui U-Werte der Bauteile Ai Flächen der Bauteile Fxi Abminderungsfaktoren, Temperaturkorrekturfaktoren Abminderungsfaktoren für das vereinfachte Verfahren siehe Tabelle 15c Der Wärmeverlust von Außenbauteilen mit punktförmigen Wärmebrücken wie Ankern wird bei der Festlegung des Wärmedurchgangskoeffizienten des betreffenden Bauteils berücksichtigt. Der Wärmeverlust durch linienförmige Wärmebrücken ψj der Länge lj wird wie in Aufgabe 27 Kapitel 1.2. berechnet und mit Hilfe der entsprechenden Abminderungsfaktoren Fxj addiert: HWB = Σ Fxj (ψj lj)

[W/K]

Der Transmissionswärmeverlust QT ergibt sich damit zu: QT =HT (θι−θe) Δt, mit θι − θe Temperaturunterschied zwischen innen und außen Δt

Verlustzeitraum

27. Wie wird der Lüftungswärmeverlust QV bestimmt? Der Lüftungswärmeverlust QV ergibt sich aus der allgemeinen Gleichung für die Wärmemenge Q = m c Δθ Δt zu

QV = HV Δθ Δt, wobei HV = nVL ρL cpL

mit n =Luftwechsel pro Stunde im beheizten Gebäudevolumen V und ρL der Dichte und cpL der spezifischen Wärmekapazität der Luft. Δθ

Temperaturunterschied zwischen innen und außen , θi =19˚C

Δt Verlustzeitraum Für den Luftwechsel gilt: n = 0,7 h-1 bei Fensterlüftung ohne Nachweis der Luftdichtigkeit n = 0,6 h-1 bei Fensterlüftung mit Nachweis der Luftdichtigkeit (n50 < 3 h-1)

1. 5 Energieeinsparverordnung

65

n = nA (1-ηV) + 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-1 bei Abluftanlagen ηV

Nutzungsfaktor des Wärmerückgewinnsystems nach DIN V 4701-10

28. Wie bestimmt man die internen Gewinne Qi? Der interne Wärmegewinn Qi (in kWh) in der Zeitspanne Δt wird mit der folgenden Gleichung berechnet: Qi = qi,m AB Δt Dabei ist AB die Bezugsfläche AB = AN = 0,32 Ve. Für die flächenbezogene mittlere Wärmeleistung qi,m der internen Wärmequellen ist für wohnähnliche Nutzung 5 W/m² und für Bürogebäude 6 W/m² zu verwenden. 29. Wie bestimmt man die solaren Gewinne? Die solaren Wärmegewinne setzen sich aus vier Anteilen zusammen: •

Solare Gewinne über transparente Bauteile (Fenster)

•

Solare Gewinne über undurchsichtige (opake) Bauteile

•

Solare Gewinne über transparente Wärmedämmung (TWD)

•

Solare Gewinne über unbeheizten Glasvorbau

Der Absorption von Sonnenstrahlung durch opake Bauteile am Tage steht die Abgabe von Infrarotstrahlung in der Nacht gegenüber. Über eine Heizperiode gemittelt heben sich diese Anteile auf und werden bei der Berechnung der solaren Gewinne vernachlässigt. Die Berechnung der TWD und der solaren Gewinne über den beheizten Glasvorbau sind komplex und in DIN V4108-6 erläutert. Wir werden deshalb hier nur die solaren Gewinne über die Fenster betrachten. Durch Sonneneinstrahlung der Intensität IS wird im Zeitraum Δt ein Wärmegewinn QS erzielt: QS = (Σ AS ΣIS ) Δt mit AS = g⊥ FF FS FC FW AW IS

66

1.5 Energieeinsparverordnung

AS g⊥

effektive Glasfläche der Verglasung Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung bei senkrechtem Strahlungseinfall Abminderungsfaktor für das Rahmenmaterial Abminderungsfaktor für Verschattung Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtung Abminderungsfaktor für nicht senkrechten Strahlungseinfall Fensterfläche einschließlich Rahmen

FF FS FC FW AW

Die Abminderungsfaktoren sind in Tabelle 11 sommerlicher Wärmeschutz zu finden. 30. Wovon hängt der Nutzungsgrad der Wärmegewinne ab? Der Nutzungsgrad η der Wärmegewinne hängt vom Verhältnis des Wärmegewinns zum Wärmeverlust und von der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes ab.

Cwirk=C'wirk⋅ Ve Cwirk wirksame Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes γ =

Qi − Qs QT − QV

η =

1− γa 1 − γ a +1

η=

a für γ = 1 a +1

a = a0 +

τ , τ0

für γ ≠ 1

mit

wobei τ =

C wirk HT + HV

C'wirk kann für Wohngebäude genähert werden: C'wirk = 15 Wh /( m ³ K ) für leichte Gebäude C'wirk = 50 Wh /( m ³ K ) für schwere Gebäude

1. 5 Energieeinsparverordnung

67

Nach DIN V4108 ist für monatliche Berechnung a0 =1 und τ0 =16 h anzusetzen und für jährliche Berechnung a0 =0,8 und τ0 =28 h. Für Nichtwohngebäude ist für die Berechnung der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit vorgesehen. Vergleiche dazu Frage 80. 31. Erläutern Sie den Begriff Heizunterbrechungsfaktor. Durch eine nächtliche Heizunterbrechung kann der Heizwärmebedarf gesenkt werden. Nach der Heizunterbrechung ist jeweils eine Aufheizphase erforderlich, bis wieder die Solltemperatur erreicht ist. Das Auskühlverhalten hängt im Wesentlichen von der Speicherfähigkeit der Bauteile ab. Die Verminderung der Transmissionsund Lüftungsverluste lässt sich durch einen Heizunterbrechungsfaktor FHU beschreiben. HHU = FHU (HT − HV ) Dabei ist HHU der Heizwärmebedarf bei Heizungsunterbrechung. Nach dem Monatsbilanzverfahren wird dieser Faktor berechnet, im vereinfachten Verfahren wird der Faktor 0,95 verwendet. Die umfangreichen Schritte für die Berechnung des Faktors nach dem Monatsbilanzverfahren sind im Anhang C der DIN V4108-6:2003-06 zu finden. Eine Bestimmung des Heizunterbrechungsfaktor für einen Messzeitraum ist möglich, indem man aus Messkurven der Innentemperatur während einer Beheizung mit Heizunterbrechung den zeitlichen Mittelwert der Innentemperatur θim bestimmt und zusammen mit der Außentemperatur θe in die Definitionsgleichung für FHU eingesetzt.

FHU =

θ im − θ e θ isp − θ e

θisp

Soll-Innentemperatur

θe

Außentemperatur

32. Wie wird der Warmwasserbedarf in der EnEV berücksichtigt? 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 täglichen Pro-Kopf-Verbrauches von 23 l warmem Wasser mit einer Temperatur von 50 ˚C an 350 Tagen.

1.5 Energieeinsparverordnung

68

33. Berechnen Sie die Größe der Nutzfläche 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 von 10 ˚C nach DIN V 4701-10.

Q = m ⋅ c ⋅ Δθ Q '' =

12 ,5

m ⋅ c ⋅ Δθ AN

kWh kJ (50 K − 10 K ) 1 = 350 ⋅ 23 kg ⋅ 4 ,19 kgK AN m2

A N = 30 m ² Die zugrunde gelegte Nutzfläche beträgt 30 m². 34. Wie ist die Anlagenaufwandszahl eP definiert? Die Anlagenaufwandszahl beschreibt die Effizienz des Anlagensystems. Sie stellt das Verhältnis von Aufwand zu Nutzen dar.

eP =

QP Qh + QW

Der Wert kann durch die Nutzung von erneuerbaren Energien kleiner als 1 sein. Die Anlagenaufwandszahl ist von der Nutzfläche abhängig. Im Allgemeinen sind größere Nutzflächen mit längeren Leitungen und damit mit größeren Verlusten verbunden. Das Konzept der Anlagenaufwandszahl wurde für Nichtwohngebäude nicht übernommen. Die Verluste gehen bei Nichtwohngebäuden direkt in die Bilanzierung ein. 35. Wie ermittelt man die Anlagenaufwandszahl ep? Die Anlagenaufwandszahl muss mit Hilfe von DIN V 4701-10 ermittelt werden. Diese DIN bietet dazu drei Möglichkeiten an •

Diagramm/Tabellen-Verfahren

•

Tabellen-Verfahren

•

Berechnung

1. 5 Energieeinsparverordnung

69

Beim Diagramm-Verfahren wählt man aus Musteranlagen die Anlage aus, die dem vorgesehenen Anlagensystem am nächsten kommt und liest die Anlagenaufwandszahl aus Diagrammen oder Tabellen ab. Die DIN V 4701-10 enthält dazu 6 typische Anlagen (Tabelle 13 im Anhang) und das Beiblatt zur DIN enthält weitere 71 Anlagen. Eine genauere Bestimmung der Anlagenaufwandszahl ist mit dem Tabellenverfahren möglich. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe von Formblättern der Wärmebedarf für Heizung, Lüftung und Trinkwassererwärmung bestimmt. Bei den Berechnungsblättern können die einzelnen Komponenten der haustechnischen Anlagen selbst gewählt werden. Herstellerspezifische Angaben zu den Geräten und die Längen der wärmeführenden Leitungen werden nur in dem dritten Verfahren, bei der Berechnung der Anlagenzahl, benutzt. 36. Im Referenzklima für Deutschland wird mit einer Gradtagzahl von 2900 Kd gearbeitet. Berechnen Sie, welche mittlere Außentemperatur diesem Wert zugrunde liegt. Die Referenzperiode beträgt 185 Tage und die Innentemperatur 19 ˚C. t ⋅ (θi- θe) = 2900 Kd 185 d (19 ˚C - θe ) = 2900 Kd θe =3,3 ˚C Die mittlere Außentemperatur während der Heizperiode beträgt θe = 3,3 ˚C. 37. Was versteht man unter Endenergiebedarf? Der Endenergiebedarf ist die Wärmemenge, die den Anlagen für Heizung, Lüftung und Warmwasserbereitung zur Verfügung gestellt werden muss. Diese Energiemenge bezieht die Hilfsenergie z. B. für Pumpen ein. Der Endenergiebedarf wird getrennt für jede Energieart mit den Energieversorgungsunternehmen abgerechnet. 38. Was versteht man unter Primärenergiefaktoren? Der Primärenergiebedarf eines Gebäudes QP ergibt sich aus dem Endenergiebedarf Q und der benötigten elektrischen Hilfsenergie QHE unter Berücksichtigung der jeweiligen Primärenergiefaktoren fPQ und fHE.

70

1.5 Energieeinsparverordnung

QP = Q⋅ fPQ+ QHE⋅ fHE

Die Primärenergiefaktoren für die verschiedenen Energieträger sind in Tabelle 15d zu finden. Durch die Einführung dieser Faktoren wird elektrische Energie wesentlich stärker berücksichtigt als andere Energien. 39. Wie wird der Jahres-Primärenergiebedarf nach dem vereinfachten Verfahren für Wohngebäude berechnet? Der Jahres-Primärenergiebedarf berechnet sich nach: Qp= (Oh +Qw) ⋅ep Dabei bedeuten: Jahres-Primärenergiebedarf Qp Oh Jahres-Heizwärmebedarf nach DIN V 4108-6 / EN 832 Jahreswärmebedarf für die Trinkwasserbereitung Qw Anlagenaufwandszahl nach DIN 4701-10 ep 40. Wie ermittelt man für ein Haus den Jahres-Heizwärmebedarf nach dem vereinfachten Verfahren für Wohngebäude? Es müssen die folgenden vier Anteile des Heizwärmebedarfs bestimmt werden: •

Spezifischer Transmissionswärmeverlust HT

•

Spezifischer Lüftungswärmeverlust HV

•

Interne Gewinne durch Bewohner Qi

• Solare Gewinne über die Fenster QS Diese vier Bestandteile ergeben zusammen den Heizwärmebedarf Qh, der mit den Anforderungen der Energieeinsparverordnung verglichen werden muss. Für Neubauten wird der Heizwärmebedarf nach der folgenden Gleichung berechnet, für bestehende Gebäude gelten die Bedingungen nach Tabelle 15c. Qh= 66⋅(HT +HV) - 0,95(Qs + Qi) Zunächst wird der Transmissionswärmeverlust HT berechnet. Dabei geht man von den in der Energieeinsparverordnung festgelegten Bedingungen aus. Der Transmissionswärmeverlust ergibt sich aus der allgemeinen Gleichung HT = U⋅A⋅ΔT⋅t. Die Energieeinsparverordnung sieht die Berechnung eines spezifischen Transmissionswärmeverlustes HT und eines auf die Fläche A bezogenen spezifischen Transmissionswärmeverlustes HT' vor. HT' von Neubauten darf die Höchstwerte in Tabelle 15a und 16 im Anhang nicht überschreiten. Für bestehende Gebäude gilt die EnEV

1. 5 Energieeinsparverordnung

71

als erfüllt, wenn das 1,4 fache des für Neubauten geforderten Wertes eingehalten wird. HT wird nach der folgenden Gleichung berechnet: HT =Σ(FxiUiAi) + 0,05A [W/K] Dabei bedeuten: Ui U-Werte der Bauteile Ai Flächen der Bauteile Fi Korrekturwerte (Abminderungsfaktoren) A gesamte wärmeübertragende Fläche Zur Berechnung der Transmissionsverluste werden alle Flächen berücksichtigt, die den beheizten Gebäudebereich nach außen, gegen Luft oder Erdreich, und zu unbeheizten Räumen hin abschließen. Es sind jeweils die Außenmaße und bei Fenstern die Rohbaumaße zu verwenden. Für die Flächen der Außenwand, der Fenster und für Dächer von beheizten Dachräumen ist der Korrekturwert Fi =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. Wände und Decken zu unbeheizten Räumen erhalten den Abminderungsfaktor 0,5 und der untere Gebäudeabschluss erhält den Faktor 0,6 (Siehe auch Tabelle 15c). Der Lüftungswärmeverlust HV berechnet sich zu: HV = 0,19 ⋅Ve in W/K ohne Dichtheitsprüfung HV = 0,163⋅Ve in W/K mit Dichtheitsprüfung Ve beheiztes Gebäudevolumen Die internen Wärmegewinne können mit Hilfe der Gebäudenutzfläche mit der folgenden Gleichung berechnet werden: Qi = 22AN in kWh/a wobei AN = 0,32 Ve Die solaren Wärmegewinne können mit der folgenden Gleichung berechnet werden: QS=Σ( Is)j,HP Σ 0,567⋅ gi ⋅Ai

( Is)j,HP siehe Tabelle 15b

Für gleiche Glassorten ergibt sich: QS= 0,567 ⋅ g (270AFS+155A FW/O +100AFN)

in kWh/a

1.5 Energieeinsparverordnung

72

41. Wie ist der nutzflächenbezogene Jahres-Primärenergiebedarf Q''p zu berechnen? Wir benötigen den Heizwärmebedarf Qh (siehe Aufgabe 39) Nun berechnen wir den Trinkwasserbedarf Qw : Qw = 12,5⋅ AN Wir berechnen den nutzflächenbezogenen Jahres-Primärenergieverbrauch: Q''p = [(Qh + Qw)⋅ ep ]/AN , wobei die Energieaufwandszahl für die Heizungsanlage ep der DIN V 4701-10-200102 zu entnehmen ist, bzw. der Tabelle 13 im Anhang. Der nutzflächenbezogene zulässige Jahres-Primärenergieverbrauch Q''p zu für neue Gebäude mit nicht überwiegender Warmwasserbereitung aus elektrischem Strom beträgt (Tabelle 15a): Q''p zu = 50,94 +75,29⋅A/Ve +2600/(100+AN) kWh/m²a Für den Nachweis der Einhaltung der EnEV vergleichen wir den ermittelten mit dem zulässigen Jahres-Primärenergieverbrauch. 42. Berechnen Sie die Anlagenaufwandszahl, die erforderlich ist, damit das abgebildete Einfamilienhaus (Neubau) die Forderungen der Energieeinsparverordnung erfüllt?

L än ge des Hauses 12 m

5 m 45

0

2,8 N K eller 10 m

Bild 1.18 Einfamilienhaus

1. 5 Energieeinsparverordnung

73

Das Haus habe auf der Nord und Südseite jeweils 4 Fenster mit 1,2 m2 Fläche und auf den beiden Giebelseiten jeweils drei solche Fenster. Die Tür ist auf der Südseite und zu 90 % verglast und wird mit ihrer Fläche von 2,7 m2 den Fenstern zugerechnet. Der Dachboden ist ausgebaut und wird mit beheizt. Der für den sommerlichen Wärmeschutz kritischste Raum auf der Südseite hat zwei Fenster mit je 1,2 m2 Fläche und eine Grundfläche von 28 m². Die Bauteile haben folgende Werte: g = 0,6 Fenster: UW = 1,1 W/m2K 2 Dach: UD = 0,2 W/m K Außenwände: UAW = 0,3 W/m2K Kellerdecke: UG = 0,3 W/m2K Für den Nachweis der Einhaltung der EnEV müssen drei Teile betrachtet werden: •

Sommerlicher Wärmeschutz

•

Transmissionswärmeverlust

•

Jahres-Primärenergiebedarf

Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2:2003 kann entfallen, wenn der Fensterflächenanteil ≤ 10 % ist. Der Fensterflächenanteil des kritischsten Raumes fAG beträgt: fAG = AW/AG =(2,4 m2)/(28 m2 )= 8,5 % Der Fensterflächenanteil beträgt nur 8,5 %. Ein Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes ist damit nicht erforderlich. Für die gesamte Wand- und Fensterfläche ergibt sich AAW+W = 2(2,8m⋅12 m +2,8m⋅10 m +5m⋅10m/2) =173,2 m2. Die Dachfläche beträgt: AD=2⋅12m⋅5m√2=169,7m2 Für die gesamte Fensterfläche ergibt sich: AW ges =19,5 m2 Wir beginnen mit der Berechnung des Transmissionswärmeverlust HT . HT = UAwAAw+UWAW+UDAD+0,6⋅UGAG + 0,05 A

in W/K

1.5 Energieeinsparverordnung

74 AAW =AAW+W - AW AAW = 173,2 m2-19,5 m2 =153,7m² AWN= 4⋅1,2 ⋅ m2 = 4,8 m2 AWW/O = 2⋅3⋅ 1,2 m2 = 7,2 m2 AWS = 4⋅1,2 m2 + 2,7 m2 = 7,5 m2 AG =10m⋅12m =120 m2 A = AWges +AAW + AD + AG Die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche beträgt: A = 19,5 + 153,7+ 169,7+ 120 = 462,9 m2

HT = 0,3⋅153,7 +1,1⋅19,5 + 0,2⋅169,7 + 0,6 ⋅0,3⋅120+ 0,05 ⋅ 462,9 HT = 146,25 W/K Nun müssen wir ermitteln, ob der spezifische, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogene, Transmissionsverlust HT' den von der Energieeinsparverordnung festgelegten Wert nicht überschreitet. HT'=HT/A HT'=(146,25W/K)/ 462,9m²= 0,316 W/m²K Wir benutzen dazu Tabelle 15a. In der Tabelle 15a sind die Gebäude nach ihrem A/Ve -Verhältnis eingeteilt. Wir benötigen also noch das Verhältnis von Umfassungsfläche A zum beheizten Volumen Ve. Das beheizte Gebäudevolumen Ve beträgt: Ve = AGiebelwand ⋅Länge des Gebäudes Ve = (2,8 m⋅ 10 m +5 ⋅10m/2 m) ⋅12 m Ve = 53 m2⋅12m = 636 m3 A/Ve= 462,9/636 = 0,728m-1 Da Tabelle 15a nur die Werte A/Ve = 0,7 bzw. A/Ve = 0,8 enthält, müssen 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/(m2K) Nun vergleichen wir den nach der Wärmeschutzverordnung zulässigen Wert HT’zu mit dem für unser Haus ermittelten Wert HT’. HT’zu ≥ HT’ ? 0,506 W/(m2K) > 0,316 W/(m²K)

1. 5 Energieeinsparverordnung

75

Man sieht, dass der vorgeschriebene Wert unterschritten wird. Wir haben nachgewiesen, dass das Haus gut genug gedämmt ist. Der Lüftungswärmeverlust HV berechnet sich zu: HV = 0,19 ⋅Ve ohne Dichtheitsprüfung HV = 0,19 ⋅636 =120,84 in W/K Die internen Wärmegewinne können mit Hilfe der Gebäudenutzfläche mit der folgenden Gleichung berechnet werden: AN = 0,32⋅Ve =0,32⋅ 636 =203,52 in m2 Qi = 22AN = 22 ⋅ 203,52 = 4477,44 kWh/a Die solaren Wärmegewinne können mit der folgenden Gleichung berechnet werden: QS = 0,567 ⋅ g (270AWS + 155A WW/O +100AWN) QS = 0,567 ⋅ 0,6 (270 ⋅ 7,5 +155 ⋅ 7,2 + 100 ⋅4,8) QS = 1231,86 kWh/a Damit ergibt sich ein Heizwärmebedarf von Qh= 66⋅(HT +HV) - 0,95 (Qs + Qi)

in kWh/a in kWh/a

in kWh/a

Qh= 66 ⋅ (146,25 +120,84) - 0,95 (1231,86 + 4477,44) Qh= 12204,10 kWh/a Für dieses Gebäude wird jährlich 12204,10 kWh Heizenergie benötigt. Die Heizenergie muss auf die Nutzfläche umgerechnet werden (qh): qh= ( 12204,10 kWh/a )/203,52m² =59,96 kWh/m²a Nun berechnen wir den Wärmebedarf für die Trinkwasserbereitung: Qw = 12,5⋅ AN = 12,5⋅ 203,52 = 2544,00 in kWh/a Wir berechnen aus der Gleichung für den nutzflächenbezogenen Jahres-Primärenergiebedarf die Anlagenaufwandszahl: Q''p = [(Qh + Qw)⋅ ep ]/AN Q''p = [( 12204,10 kWh/a + 2544,00 kWh/a ) ⋅ ep] / 203,52m² Der zulässige Primärenergiebedarf Q''p zu für Gebäude mit nicht überwiegender Warmwasserbereitung aus elektrischem Strom beträgt: Q''p zu = 50,94 +75,29⋅A/Ve +2600/(100+AN) kWh/m²a Q''p 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

76

1.5 Energieeinsparverordnung

Diese Gleichung stellen wir nach ep um und erhalten: ep ≤ 1,58 Nun können wir mit diesem Wert, dem Wert der Nutzfläche, dem Heizwärmebedarf und der DIN 4701-10 (Tabelle 13) eine geeignete Heizungsanlage auswählen. 43. Welche Heizungsanlagen wären für Aufgabe 42 geeignet? Wir wählen mit der Anlagenaufwandszahl ep = 1,58, dem Wert der Nutzfläche von 203,5 m², 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, können 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 Lüftungsanlage: Anlage 1: Niedertemperaturkessel außerhalb der thermischen Hülle aufgestellt Anlage 2: Brennwertkessel außerhalb der thermischen Hülle aufgestellt Anlage 3: Brennwertkessel innerhalb der thermischen Hülle aufgestellt Anlage 5: Wärmepumpe außerhalb der thermischen Hülle 2 Beispiele mit Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung: Anlage 4: Brennwertkessel innerhalb der thermischen Hülle 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 großen Wert für ep. 44. Wenn sich bei der Berechnung des Primärenergiebedarfes für ein geplantes Gebäude ein nach der EnEV zu hoher Wert ergibt, welche Möglichkeiten haben wir, den Entwurf des Hauses so umzugestalten, dass die Energieeinsparverordnung eingehalten wird? 1. Wir können eine Berechnung nach dem genaueren Monatsbilanzverfahren durchführen. Das lohnt sich bei Glasvorbauten, für die bei dem Heizperiodenverfahren keine Abminderungsfaktoren berücksichtigt werden. 2. Die Anlagenaufwandszahl kann genauer berechnet werden. 3. Wir können Baumaterialien mit kleineren U-Werten auswählen. 4. Wir können eine effektivere Heizungsanlage auswählen.

1. 5 Energieeinsparverordnung

77

45. Wie kommen die Faktoren 66 und 0,95 in der Gleichung Qh= 66⋅⋅(HT +HV) - 0,95(Qs + Qi) für das vereinfachte Verfahren zustande? Bei der Berechnung des Transmissionswärmebedarfs QT =HT (θι−θe) Δt und des Lüftungswärmebedarfs QV =HV (θι−θe) Δt muss das Produkt aus Temperaturdifferenz zwischen innen und außen 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 eingeführt: 2900 Kd /a⋅ 24h/d⋅ 0,001k ⋅ 0,95 = 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 Wärmegewinne nur zu 95 % = 0,95 genutzt werden. 46. Wie wird eine klimaabhängige Berechnung des Heizwärmebedarfs in der EnEV realisiert? Die DIN V4108-6 bietet die Möglichkeit, den Heizwärmebedarf eines Gebäudes standortbezogen zu berechnen. Dazu ist die Bundesrepublik in 15 Regionen eingeteilt (Vgl. Bild 1.19). Für diese 15 Regionen werden die durchschnittlichen monatlichen Strahlungsintensitäten in Abhängigkeit von der Orientierung der Flächen angegeben. Außerdem sind für das Monatsbilanzverfahren für zwei oder drei Referenzorte je Region die mittleren monatlichen Außentemperaturen aufgelistet. Mit diesen Außentemperaturen kann der Heizwärmebedarf in Abhängigkeit von der Heizgrenztemperatur berechnet werden.

78

Bild 1.19

1.5 Energieeinsparverordnung

Darstellung der 15 Referenzregionen der Bundesrepublik Deutschland nach DIN V4108-6, Quelle: Cziesielski, Göbelsmann, Röder; Einführung in die Energieeinsparverordnung 2002

1. 5 Energieeinsparverordnung

79

47. Was versteht man unter dem Begriff Heizgrenztemperatur? Die Heizgrenztemperatur ist die Außentemperatur, bei deren Überschreiten ein Gebäude bei einer vorgegebenen Raumlufttemperatur nicht mehr beheizt werden muss. 48. Kann auch bei Verwendung des Heizperiodenverfahrens eine Berücksichtigung des Klima des Gebäudestandortes vorgenommen werden? Ja, das ist möglich. Die DIN V4108-6 gibt dafür für zwei oder drei Referenzorte je Region die Dauer der Heizperiode und die Heizgradtagzahlen in Abhängigkeit von verschiedenen Heizgrenztemperaturen an. 49. Ist für 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 von Unsicherheiten und Streitigkeiten trotzdem. Die meisten Nutzer werden dieses Programm nicht selbst erstellen, sondern auf ein fertiges Angebot zurückgreifen. 50. Welche Mindestdicke der Dämmschicht ist für eine Warmwasserleitung mit λ = 0,035 W/mK mit einem Innendurchmesser von 22 mm erforderlich, wenn sich die Leitung in einem unbeheizten Raum befindet. Nach Tabelle 12 sind 20 mm Dämmschichtdicke erforderlich. 51. Bei Sanierungsmaßnahmen wurden Fenster mit U = 1,8 W/Km² eingebaut. Sind diese Fenster nach der EnEV ausreichend? Nein, nach Tabelle 14 muss der U-Wert ≤ 1,7 W/Km² sein. 52. Bei der Überprüfung der Dichtheit eines Raumes ohne raumlufttechnische Anlagen wurde bei einer Druckdifferenz von 50 Pa der Volumenstrom von 3,5 h-1 gemessen. Erfüllt der Raum die Anforderungen an die Dichtheit? Nein, der Volumenstrom darf höchstens 3 h-1 betragen. 53. Welche Forderung stellt die EnEV 2007 an Klimaanlagen?

80

1.5 Energieeinsparverordnung

Beim Einbau von Klimaanlagen, die eine Nennleistung von mehr als 12 kW haben, in Gebäude, oder bei Erneuerung von Zentralgeräten darf der Grenzwert der Kategorie SFP 4 nicht überschritten werden. D. h. die spezifische Ventilatorleistung PSFP muss ” 2000W/(m³/s) sein. 54. Wann muss der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach der EnEV 2007 erbracht werden? Bisher gab es für den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes eine Grenze von 30 % für den Fensterflächenanteil. Diese Grenze ist mit der EnEV 2007 weggefallen. Der Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes wird jetzt genau nach den Kriterien der DIN 4108-2 geführt. Der Nachweis ist für den kritischsten Raum zu erbringen, der zunächst zu ermitteln ist. Der zulässige 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 Wärmeschutzes verzichtet werden kann, wenn der grundflächenbezogene Fensterflächenanteil fAG des kritischsten Raumes ≤ 10 % ist (vgl. Tabelle 11a). Es ist also zu prüfen, ob der grundflächenbezogene Fensterflächenanteil ≤ 10 % ist. Bei Ein- und Zweifamilienhäusern mit ost-, süd- oder westorientierten Fenstern kann auf den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes verzichtet werden, wenn diese mit außenliegenden Sonnenschutzvorrichtungen ausgestattet sind, die einen Abminderungsfaktor FC ≤ 0,3 haben. 55. In einem Gebäude werden alle Fenster der Vorderseite erneuert, auf der Hofseite werden nur 20% der Fenster erneuert. Welche Anforderungen müssen die neuen Fenster erfüllen? Alle erneuerten Fenster müssen in diesem Fall die Anforderungen von Tabelle 14 erfüllen. Das heißt es muss U ≤ 1,7 W/(m2K) sein. Hätte man auf der Hofseite nicht 20 %, sondern beispielsweise nur 15 % der Fenster erneuert, so müsste für diese Fenster nur der Mindestwärmeschutz eingehalten werden. Die Forderungen an die Sanierungsmaßnahmen (Tabelle 14) brauchen nicht eingehalten zu werden, wenn sich die Erneuerungsmaßnahmen auf weniger als 20 % der jeweiligen Bauteile einer Orientierung erstrecken. Mit der Grenze von 20 % will man verhindern, dass bei Reparaturen ein unverhältnismäßig hoher Aufwand betrieben werden muss.

1. 5 Energieeinsparverordnung

81

56. Wie nennt sich das Dokument, in das der Wärmeschutz eines Gebäudes einzutragen ist? Welche Werte sind einzutragen? Das Dokument ist der Energieausweis. Es sind folgende Angaben einzutragen: Transmissionswärmeverluste Endenergiebedarf, bei Verbrauchswerten nach den einzelnen Energieträgern getrennt Jahresprimärenergiebedarf Zum Vergleich sind die EnEV-Anforderungswerte daneben zu stellen. Die Einsetzbarkeit alternativer Energieversorgungssysteme ist zu prüfen und einzutragen. Auch für Gebäude, bei denen wesentliche Änderungen vorgenommen werden, wie Einbau einer neuen Heizungsanlage oder Anbauten von mehr als 50% beheiztem Volumen, ist ein Energieausweis auszustellen. Der Energieausweis ist den Überwachungsbehörden auf Verlangen vorzuzeigen und Käufern oder Mietern eines Gebäudes zur Einsichtnahme zugänglich zu machen. 57. Für welche Gebäude gilt die Energieeinsparverordnung nicht? Die Energieeinsparverordnung gilt nicht für • Gebäude, die überwiegend zur Aufzucht oder zur Haltung von Tieren genutzt werden, • Betriebsgebäude, die großflächig und lang anhaltend offengehalten werden müssen, • unterirdische Bauten (Tunnel, Gebäude der Landesverteidigung), • Unterglasanlagen, Räume zur Aufzucht und Verkauf von Pflanzen, • Traglufthallen, Zelte und sonstige Gebäude, die wiederholt aufgestellt und zerlegt werden,. • Kirchen. 58. Wann gelten Übergangsvorschriften? Die EnEV 2007 braucht nicht angewendet zu werden, wenn für ein Bauvorhaben vor dem 1.10.2007 der Bauantrag gestellt oder die Bauanzeige erstellt ist. 59. Welche Formblätter gibt es zur Umsetzung der EnEV? Um dem Nutzer die Umsetzung der EnEV zu erleichtern, wurden zahlreiche Formblätter geschaffen:

1.5 Energieeinsparverordnung

82 •

Formblatt zum Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes

•

Formblatt zum Nachweis der baurechtlichen Anforderungen an den Wärmeschutz von Wohngebäuden (Heizperiodenverfahren)

•

Formblatt zum Nachweis der baurechtlichen Anforderungen an den Wärmeschutz von Gebäuden mit niedrigen Innentemperaturen

•

Formblatt zur Anlagenbewertung nach DIN V 4701-10

60. Welche Energienanteile werden in der DIN V 18599 „Energetische Bewertung von Gebäuden“ berücksichtigt? Die DIN V 18599 soll eine Gesamtenergiebewertung von Gebäuden ermöglichen. Deshalb wird der Energiebedarf für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung berechnet. Es werden Hilfsenergien und technische Verluste ermittelt und damit die benötigte Endenergie berechnet, sowie mittels der Primärenergiefaktoren die erforderliche Primärenergie. Gegenüber der bisherigen Methoden der Bilanzierung wird der Endenergiebedarf brennwertbezogen berechnet. Dazu wird eine Umrechnung des Energieinhaltes der Energieträger mit einer Tabelle vorgenommen. 61. Für welche Gebäude soll die DIN V 18599 „Energetische Bewertung von Gebäuden“ eingesetzt werden? Die DIN V 18599 ist in erster Linie für Nichtwohngebäude gedacht und soll neben der Berechnung des Heizwärmebedarfs dazu dienen, den Energiebedarf für die Lüftung, Klimatisierung und Beleuchtung einzuschätzen. Eine Anwendung auf Wohngebäude ist prinzipiell möglich. Die EnEV 2007 legt aber fest, dass Wohngebäude nach DIN EN 832 in Verbindung mit DIN V 4108-6 und DIN V 4701-10 berechnet werden. 62. Warum muss die Berechnung des Energiebedarfs in der DIN V 18599 iterativ erfolgen? Im ersten Schritt findet eine überschlägige Berechnung der Nutzenergie statt, weil Verluste der Anlagentechnik erst genau berechnet werden können, wenn bekannt ist, wie die Anlagentechnik genutzt wird. Nach Berechnung der Verluste der Anlagentechnik wird der Anteil der Anlagenverluste, der zur Deckung des Heizwärmebedarfs genutzt werden kann, den Wärmequellen zugeordnet, und es kann eine endgültige Bilanzierung von Nutz-, End- und Primärenergiebedarf erfolgen. Diese endgültige Berechnung muss zu Erhöhung der Genauigkeit iterativ durchgeführt werden, das heißt, die Berechnungsschritte müssen mehrmals durchlaufen werden.

1. 5 Energieeinsparverordnung

83

Die Anzahl der Iterationsschritte ist für den Nutzer nicht von Bedeutung. Man muss wegen der Komplexität der Berechnungen, z. B. durch die Monatsschritte sowieso eine Software für die Berechnung einsetzen. 63. Was versteht man unter Wärmequellen und Wärmesenken? Eine Wärmesenke ist eine Wärmemenge, die dem Gebäude entzogen wird; eine Wärmequelle ist eine Wärmemenge, die dem Gebäude zugeführt wird. Die feste Zuordnung von Transmissions- und Lüftungswärmeströmen zu den Wärmeverlusten bzw. von internen und solaren Wärmeeinträgen zu den Wärmegewinnen ist aufgehoben. Zu den Wärmequellen gehören die inneren Wärmequellen, die solare Einstrahlung, Transmission und Lüftung aus angrenzenden wärmeren Bereichen. Zu den Wärmesenken gehören neben Transmission und Lüftung auch die Abstrahlung nach außen, sowie Kältequellen im Inneren, wie z. B. Verteilungsverluste aus Kältemittelleitungen. Die Abfuhr von Wärme über das Kühlsystem gehört nicht zu den Wärmesenken. Die Wärmezufuhr über das Heizsystem gehört nicht zu den Wärmequellen. 64. Was versteht man unter Zonierung? Eine Zone ist ein Bereich mit einheitlichen Nutzungsrandbedingungen. (Klima, Verwendungszweck des Gebäudes). Die Einteilung des Gebäudes erfolgt in Zonen mit gleichen Randbedingungen. Für jede Zone wird der Nutzenergiebedarf für Heizen, Lüftung und Klimatisierung getrennt bestimmt. Die Versorgungstechnik kann jedoch von den Zonen abweichende Versorgungsbereiche umfassen. Bei Lüftungsanlagen liegt die Bilanzgrenze für den Zuluftstrom vor Geräten, die die Zuluft abhängig vom Bedarf nacherwärmen oder nachkühlen. 65. Welche Maße müssen für die Zonierung verwendet werden? Es werden die Außenmaße verwendet. Die Abgrenzung zweier temperierter Zonen erfolgt anhand des Achsmaßes bzw. der Oberkante der Rohdecke. Den oberen Gebäudeabschluss bildet die Oberkante der obersten wärmetechnisch wirksamen Schicht. 66. Was versteht man unter Versorgungsbereich?

1.5 Energieeinsparverordnung

84

Ein Versorgungsbereich ist ein Bereich mit gleicher Anlagentechnik, der nicht unbedingt mit einer Zone übereinstimmen muss. Versorgungsbereiche können sich über mehrere Zonen erstrecken oder eine Zone kann mehrere Versorgungsbereiche umfassen. 67. Wie erfolgt die Primärenergiebewertung? Die Primärenergiebewertung erfolgt nach folgender Gleichung, wobei bei der Berechnung der nichterneuerbare Anteil des Primärenergiefaktores zu verwenden ist:

Q P = ¦ Q f , j ⋅ f p, j ⋅ f U , j j

QP Qf,j Fp,j fU,j

Primärenergie Endenergie je nach Energieträger nichterneuerbarer Anteil des Primärenergiefaktor Umrechnungsfaktor für die Endenergie

Der Umrechnungsfaktor für die Endenergie ist erforderlich, wenn die Berechnung der Endenergie nach der DIN V 18599 erfolgt und damit auf den Brennwert bezogen ist. Bei Fernwärme ist zu berücksichtigen, dass bereits Endenergie am Gebäude zur Verfügung gestellt wird und damit die Primärenergiefaktoren mit denen der Brennstoffe nicht direkt vergleichbar sind. 68. Bewerten Sie 15 kWh Strom + 75 kWh Heizöl mit Primärenergiefaktoren. Die Endenergie liege auf den Brennwert bezogen vor. Strom hat einen Primärenergiefaktor von 2,7 und einen Umrechnungsfaktor für die Endenergie von 1. Heizöl hat einen Primärenergiefaktor von 1,1 und einen Umrechnungsfaktor für die Endenergie von 0,943.

Q P = ¦ Q f , j ⋅ f p, j ⋅ f U , j j

QP = 15 kWh Â2,7Â1Â + 75 kWh Â1,1Â 0,943 QP = 118,3 kWh 69. Wie kann die mittlere Temperatur einer unbeheizten Zone vereinfacht berechnet werden? Für die Temperatur der unbeheizten Zone θu gilt

1. 5 Energieeinsparverordnung

85

ș u = ș i − Fx (ș i − ș e ), mit Qi Temperatur des beheizten Raumes Qe Außentemperatur Der Faktor Fx = 0,5 zu setzen. 70. Berechnen Sie die Temperatur eines unbeheizten Zimmers nach dem vereinfachten Ansatz (Aufgabe), wenn die Außentemperatur θe = 0 °C und die Temperatur des benachbarten beheizten Zimmers θi = 20 °C beträgt.

ș u = ș i − Fx (ș i − ș e ) ș u = 20 o C − 0,5(20 o C − 0 o C ) = 15 o C Die Temperatur des unbeheizten Zimmers beträgt 15 °C. 71. Was versteht man unter Konditionierung? Konditionierung ist der Oberbegriff für Heizung, Kühlung, Be- und Endlüftung, Befeuchtung und Trinkwasserversorgung eines Gebäudes bzw. der darin enthaltenen Zonen. 72. Was ist ein beleuchtungstechnischer Bereich? Ein beleuchtungstechnischem Bereich ist ein Teil des Gebäudes mit gleicher Beleuchtungstechnik. 73. Was versteht man unter dem Wärmetransferkoeffizient für Transmission? Der Wärmetransferkoeffizient für Transmission ist eine neue Bezeichnung für den spezifischen Transmissionswärmeverlust HT. 74. Was versteht man unter Nutzwärme- und unter Nutzkältebedarf? Nutzwärmebedarf ist eine neue Bezeichnung für den Heizwärmebedarf; Nutzkältebedarf für den Kühlbedarf.

1.5 Energieeinsparverordnung

86

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)? DIN V 4701-10 ermöglichte 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. Es wird keine Anlagenaufwandszahl ermittelt. Die DIN V 18599 beinhaltet nur ein ausführliches Berechnungsverfahren, das teilweise auf Tabellen basiert. 76. Welche Randbedingungen verwendet die DIN V 18599 für den mitbeheizten Anteil von Ein- und Mehrfamilienhäusern? Nach Teil 10 der DIN V 18599 wird davon ausgegangen, dass in Einfamilienhäusern 25 % der Gesamtfläche mitbeheizt werden und in Mehrfamilienhäusern 15 %. 77. Was sagt die EG-Richtlinien 2002/91 Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden zu Altbauten aus? Auch für Altbauten ist ein Energieausweis auszustellen. 78. Wann ist die EG-Richtlinie 2002/91 zur Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden in nationales Recht umzusetzen? Die EG-Richtlinie ist bis zum Januar 2006 in nationales Recht umzusetzen. 79. Für welche Gebäude fordert die EnEV den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes? Die EnEV 2007 fordert den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes entsprechend den Bedingungen der DIN 4108. Die bisherige Bedingung, die einen Fensterflächenanteil von mehr als 30 % enthielt, entfällt. 80. Wie wird die wirksame Wärmespeicherfähigkeit bei Nichtwohngebäuden berechnet? Im allgemeinen ist die Speicherfähigkeit nach der sogenannten 10 cm Regel zu berechnen. Das bedeutet, es wird nur eine Schicht von 10 cm der inneren Gebäudeteile in Ansatz gebracht. Die Berechnung geschieht nach Anhang A der DIN EN ISO 13786: 1999-12 nach folgender Formel: Cwirk =Σρ c dA Cwirk wirksame Speicherfähigkeit

1. 5 Energieeinsparverordnung

ρ c d A

87

Dichte spezifische Wärmekapazität Dicke des Bauteils (10 cm der inneren Gebäudeteile) Fläche des Bauteils

Für Bauteile mit thermisch abgedeckten Speichermassen, wie z. B. aufgeständerte Fußböden oder abgehängte Decken, ist das thermische Verhalten dynamisch zu berechen ( DIN EN ISO 13786). Vereinfacht dürfen folgende auf die Bezugsfläche AB bezogenen Pauschalwerte verwendet werden. Auf diese Vereinfachung ist gesondert hinzuweisen. Cwirk = 50 Wh/(m²ÂK) AB

für leichte Gebäudezonen

Cwirk = 90 Wh/(m²ÂK) AB

für mittelschwere Gebäudezonen

Cwirk = 130 Wh/(m²ÂK) AB

für schwere Gebäudezonen

81. Wie sind die solaren Wärmegewinne bei opaken Bauteile mit transparenter Wärmedämmung zu berechnen? Die Berechnung erfolgt nach DIN V 18599 nach folgender Gleichung:

Q S,op = R e UAFF FS Fw g TI αI S t Re U A FS FF Fw gTI α Is t

Wärmedurchlasswiderstand der transparenten Wärmedämmung einschließlich des äußeren Übergangswiderstandes U-Wert der Wand Fläche Abminderungsfaktor für bauliche Verschattung Rahmenanteil des Bauteils Abminderungsfaktor für nicht senkrechte Einstrahlung Gesamtenergiedurchlassgrad (= 0,35 setzen) Absorptionskoeffizient der transparenten Wärmedämmung, α = 0 setzen falls die Absorption bereits in gTI berücksichtigt ist globale Einstrahlung nach Teil 10 DINV 18599 Zeit

1.5 Energieeinsparverordnung

88

82. Die EnEV 2007 verlangt kostengünstige Modernisierungsvorschläge. Nach wie viel Jahren amortisieren sich neue Fenster? Wir betrachten dazu das Beispiel aus Aufgabe 42. Wir nehmen an, das Haus hätte Fenster mit Zweischeibenisolierverglasung (U = 2,2 m²K/W und g = 0,7) und wir würden sie durch Fenster mit U = 1,1 m²K /W und g= 0,6 ersetzen. Wir nehmen dazu noch einen Heizölpreis von 0,53 €/l, einen Heizwert von 10,08 kWh/l, eine Energiepreissteigerung von 5 % und Kapitalzinsen von 5 % an. Der Transmissionswärmeverlust bei neuen Fenstern beträgt: HT = UAwAAw+UWAW + U:DAD + 0,6⋅UGAG + 0,05 A HTneu = 0,3⋅153,7 +1,1⋅19,5 + 0,2⋅169,7 + 0,6 ⋅0,3⋅120+ 0,05 ⋅ 462,9 HTneu = 146,25 W/K Der Transmissionswärmeverlust bei alten Fenstern beträgt: HTneu = 0,3⋅153,7 + 2,2⋅19,5 + 0,2⋅169,7 + 0,6 ⋅0,3⋅120 + 0,05 ⋅ 462,9 HTneu = 167,70 W/K Die solaren Gewinne bei neuen Fenstern betragen: in kWh/a QS = 0,567 ⋅ g (270AWS + 155A WW/O + 100AWN) QS = 0,567 ⋅ 0,6 (270 ⋅ 7,5 + 155 ⋅ 7,2 + 100 ⋅4,8) QS = 1231,86 kWh/a Die solaren Gewinne bei alten Fenstern betragen: QS = 0,567 ⋅ g (270AWS + 155A WW/O +100AWN)

in kWh/a

in kWh/a

QS = 0,567 ⋅ 0,7 (270 ⋅ 7,5 +155 ⋅ 7,2 + 100 ⋅4,8) in kWh/a QS = 1437,17 kWh/a Damit ergibt sich ein Heizwärmebedarf bei neuen Fenstern 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 Bei den alten Fenstern beträgt der Heizwärmebedarf Qh= 66 ⋅ (167,70 +120,84) - 0,95 (1437,17 + 4477,44) Qh= 13424,76 kWh/a Die Differenz beträgt: ΔQh= 13424,76 kWh/a - 12204,10 kWh/a =1220,66 kWh Heizöleinsparung: 1220,66 kWh/10,08kWh/l = 121,1 l Heizöl pro Jahr Kosten für die Fenster:

1. 5 Energieeinsparverordnung

89

200 €/m² Â 19,5 m² = 3900 € Berechnung der Amortisationszeit mit Kapitalzinsen p und Energiepreissteigerung t Zu Berechnung der Amortisationszeit n setzen wir die Investionskosten IK gleich der eingesparten Energie E.

IK(1 + p) n = n ⋅ E(1 + t ) § 1+ t · IK ¸¸ = n ⋅ ¨¨ E ©1+ p ¹

n

n

3900 = 32 121,1 Die Fenster amortisieren sich nach 32 Jahren. n=

83. Erläutern Sie die Erstellung eines Verbrauchsausweises: Bei Ausweisen nach dem Verbrauch muss der Energieverbrauch für Heizung klimabereinigt werden. Der Energieverbrauch für Wasser wird nicht klimabereinigt. Zur Klimabereinigung werden die Verbrauchswerte mit einem Faktor fKlima multipliziert. Dieser Klimafaktor ist in Anlehnung an VDI 3807-1 zu bestimmen. Dabei müssen die Wetterdaten der Jahre, in denen der Verbrauch vorliegt, genutzt werden. Es sollen mindestens die Verbrauchswerte von den drei vorhergehenden Jahren genutzt werden. Leerstände sind angemessen zu berücksichtigen. Die Berechnung des Heizenergieverbrauchskennwertes erfolgt mit Hilfe der folgenden Gleichungen:

EVHb = fKlima · EVH

eV =

eV

E VHb + E VWW A NGF

witterungsbereinigter Heizenergieverbrauchskennwert eines Gebäudes in kWh/(m²NGF a)

1.5 Energieeinsparverordnung

90

EVHb witterungsbereinigter Endenergieverbrauch für Heizung eines Gebäudes in kWh/a EVWW witterungsunabhängiger Anteil des Endenergieverbrauches für sonstige Wärme in kWh/a ANGF Energiebezugsfläche (Nettogrundfläche). Die Energiebezugsfläche kann bei Wohngebäuden mit bis zu zwei Wohneinheiten mit beheiztem Keller pauschal mit dem 1,35-fachen Wert der Wohnfläche, bei sonstigen Wohngebäuden mit dem 1,2-fachen Wert der Wohnfläche angesetzt werden. Bei Nichtwohngebäuden ist der Energieverbrauch für Heizung, Kühlung, Lüftung und für die eingebaute Beleuchtung zu ermitteln und auf die Nettogrundfläche zu beziehen. 84. Wann muss ein Energieausweis ausgestellt werden? •

bei Verkauf oder Vermietung

•

bei Modernisierungsempfehlungen

•

Neubau

85. Zu welchen Terminen werden Energieausweise im Bestand Pflicht? Energieausweise im Bestand werden Pflicht ab 1. 7. 2008 für Wohngebäude, die bis 1965 erbaut wurden, ab 1. 1. 2009 für neuere Wohngebäude, ab 1. 7. 2009 für Nichtwohngebäude. 86. Wann ist ein Bedarfsausweis auszustellen? Ein Bedarfsausweis ist für Neubauten auszustellen und wenn wesentlichen Änderungen im Bestand geplant sind und Nachweisberechnungen für das gesamte Gebäude durchgeführt werden. Desweiteren ist ein Bedarfsausweis für Wohngebäude mit bis zu vier Wohnungen aus der Zeit vor der Wärmeschutzverordnung von 1977 vorgeschrieben. Ansonsten besteht Wahlfreiheit zwischen einem Ausweis nach Bedarf oder Verbrauch. 87. Darf der Hausbesitzer die Daten für den Ausweis liefern und wie lange ist ein Ausweis gültig? Nach EnEV 2007 darf der Besitzer die Gebäudedaten selbst bereitstellen. Eine Besichtigung der Gebäudes ist nicht Pflicht. Die Gültigkeitsdauer der Energieausweise beträgt 10 Jahre.

1. 5 Energieeinsparverordnung

91

88. Welche im Energieausweis ausgewiesene Energiemenge ist größer, der (berechnete) Bedarf oder der (gemessene) Verbrauch? Nach den Erfahrungen aus Dänemark verhalten sich Verbrauch zu Bedarf etwa wie 2 : 3. Des bedeutet, dass der ohnehin billigere zu bekommende Verbrauchsausweis deutlich geringere Energiekennwerte ausweist als der Bedarfsausweis. Vermieter werden sich deshalb häufig für diesen Ausweis entscheiden. 89. Woran liegt es, dass für das gleiche Haus der Verbrauch geringer ist als der Bedarf? Der Bedarfsrechnung liegt ein Luftwechsel von 0,7 h-1 zugrunde und ein Beheizen nahezu des gesamten Gebäudes. Das ist beides mehr als in der Praxis üblich, d. h. es wird im Durchschnitt weniger gelüftet und weniger geheizt als in den Berechnungen zugrunde gelegt ist.

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

92

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes 1. Wie wird die Wärmedämmung für ein nichtbelüftetes Flachdach ausgeführt? Die Wärmedämmschicht wird in der Regel oberhalb der Tragkonstruktion aufgebracht. Der Randabschluss sollte bündig mit der Außenwand ausgeführt werden. 1 2 3 4 5 6

Oberflächenschutz Dachabdichtung und Dampfdruckausgleichsschicht Wärmedämmung Dampfsperre Tragkonstruktion Putz

1 2 3 4 5 6

Bild 1.20 Wärmeschutz eines konventionellen Flachdaches

2. Erläutern Sie eine konstruktive Lösung für die Wärmedämmung eines Umkehrdaches. Die Dämmung schützt die Dachhaut. 1 2

3 4 5

Kiesschüttung (min. 50 mm) Wärmedämmung (mit Stufenfalz; geringe Wasseraufnahme, z. B. extrudierte Hartschaumplatten mit verdichteter Oberfläche) Dachabdeckung Tragkonstruktion Putz

1 2 3 4 5

Bild 1.21 Wärmeschutz eines Umkehrdaches

3. Wie verändert sich die Wärmedämmung eines Umkehrdaches bei Regen? Bei Regen verringert sich die Wärmedämmung, weil durch die Feuchtigkeit die Wärmeleitfähigkeit zunimmt.

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

93

4. Wie wird die Wärmedämmung von Dächern mit Ortschaum ausgeführt? Polyuretan-Ortschäume werden in mehreren Arbeitsgängen auf eine Tragplatte aufgespritzt. Sie bilden Wärmedämmung und Dachabdichtung in einer Einheit. Diese Art der Wärmedämmung ist vorteilhaft bei Sanierungsmaßnahmen. 5. Erläutern Sie die Wärmedämmung für ein Sperrbetondach. Die Betonplatte wird wasserundurchlässig ausgeführt und übernimmt die Funktion der Dachabdichtung. Die Wärmedämmung wird an der Unterseite der Tragplatte befestigt. In der Betonplatte treten im Laufe des Jahres große Temperaturschwankungen und Wärmedehnungen auf. Es müssen Gleitlager verwendet werden und eine mindestens 60 mm starke Kiesschüttung, die die Erwärmung bei Sonneneinstrahlung verringert. 6. Wo wird das Dämmmaterial beim geneigten Dach ohne Belüftung angebracht? Es gibt zwei prinzipielle Varianten: • Wärmedämmung auf den Sparren • Wärmedämmung zwischen den Sparren Wärmedämmung auf den Sparren verwendet man, wenn aus architektonischen Gründen die Sparren sichtbar bleiben sollen. Wärmedämmung zwischen den Sparren wird häufig beim nachträglichen Ausbau angewendet, wenn das Dach bereits eingedeckt ist. 7. Wie wird ein belüftetes Dach wärmegedämmt? Die Tragkonstruktion ist im Allgemeinen aus Holz. Die Wärmedämmung wird zwischen den Sparren oder unter den Sparren angebracht. Bei der Ausführung mit Wärmedämmung unter den Sparren beeinträchtigen die Sparren die Wärmedämmung nicht. Diese Art wird häufig beim nachträglichen Ausbau eines Daches für Wohnzwecke angewendet. Voraussetzung ist, dass eine ausreichende Raumhöhe vorhanden ist. Bei der nachträglichen Wärmedämmung bereits ausgebauter und bewohnter Dachräume wird im Allgemeinen von der Außenseite gearbeitet. Das Dach wird abschnittsweise abgedeckt und zwischen die Sparren werden Mineralwollematten eingeschoben.

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

94

Arbeitet man mit einer Dämmung zwischen und unter den Sparren, so ist auf eine Verteilung der Dämmung oberhalb und unterhalb der Dampfsperre zu achten. Unterhalb der Dampfsperre dürfen bei Flachdächern nur 20 % des gesamten Wärmedurchlasswiderstandes sein und bei geneigten 30 %. Die Dämmschichten in belüfteten, ungeneigten Dächern müssen wegen des Brandschutzes mindestens aus normal- oder schwerentflammbaren Baustoffen der Baustoffklasse B1 oder B 2 bestehen. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Dachdeckung Dachlatten Konterlattung Unterspannbahn Sparren belüfteter Sparrenraum Dämmung Dampfsperre Lattenrost Schalung

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Bild 1.22 Wärmedämmung eines belüfteten Daches unter den Sparren

8. Wie kann die Wärmedämmung einer Massivdecke verbessert werden? Die Wärmedämmung kann durch Verkleidung an der Unterseite verbessert werden. Diese kann von der Tragdecke durch einen Lufthohlraum oder eine Wärmedämmschicht getrennt sein. 9. Berechnen Sie den Wärmedurchgangskoeffizient für folgendes querbelüftete Holzflachdach: 1 1 Bekiesung 2 2 Dachhaut 3 3 Holzschalung 4 4 belüfteter Dachraum 5 5 Balken (Kiefer) Bereich für 6 die Berechnung 6 Dämmstoff 040, 12 cm 7 7 Dampfsperre 8 70 620 8 Schalung λ=0,21W/mK, 1,5 cm Bild 1.23 Holzflachdach mit querbelüftetem Dachraum

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

95

Der mittlere Wärmedurchgangskoeffizient aus nebeneinanderliegenden Bereichen unterschiedlicher Dämmungen berechnet sich unter Berücksichtigung der Flächenanteile wie bei Frage 22 Kapitel 1.2 erläutert. Weil die Luftschicht bewegt ist, werden nur die Schichten bis zur Luftschicht in die Berechnung einbezogen. Die bewegte Luftschicht und die Schichten darüber liefern keinen wesentlichen Beitrag zum Wärmeschutz. Zuerst berechnen wir den oberen Grenzwert RT':

A · 1 1§ A = ¨¨ 1 + 2 ¸¸ mit ' R T A © R T1 R T 2 ¹ dj R Tm = R se + ¦ + R si j λj Wir bezeichnen den Gefachbereich mit a und den Rippenbereich mit b. Die Übergangswiderstände werden Tabelle 6 entnommen.

R Ta = 0,10 +

0,015 0,12 m2 ⋅ K + + 0,01 = 3,27 0,21 0,04 W

R Tb = 0,10 +

0,015 0,12 m2 ⋅ K + + 0,01 = 1,19 0,21 0,13 W

1 R 'T

=

1 § Aa A · 1 W § 620 70 · ¨ + b ¸¸ = ¨ + ¸ = 0,36 2 ¨ ¸ ¨ A © R Ta R Tb ¹ 620 + 70 © 3,27 1,19 ¹ m K

R 'T = 2,78

m2K W

Nun berechnen wir den unteren Grenzwert RT''.

λ1 =

0,04 ⋅ 620 + 0,13 ⋅ 70 W = 0,049 mK 690

λ 2 = 0,21 R1 =

W mK

d1 0,12 m²K = = 2,449 λ 1 0,049 W

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

96

R2 =

d 2 0,015 m²K = = 0,071 λ2 0,21 W

R 'T' = R se + R 1 + R 2 + R si = 0,10 + 2,449 + 0,071 + 0,10 = 2,72

m²K W

R 'T + R T'' 2,78 + 2,72 m² K = = 2,75 2 2 W 1 1 W = = 0,36 U= R T 2,75 m²K

RT =

Es ergibt sich ein Wärmedurchgangskoeffizient von 0,37 W/(m2K). 10. Wie kann man bei Holzbalkendecken eine Wärmedämmung ausführen? Die Gefachbereiche können mit Wärmedämmstoffen ausgefüllt werden, z. B. mit Mineralwolle. Damit verbessert man nicht nur den Wärmeschutz, sondern gleichzeitig den Trittschallschutz. 11. Welchen Vorteil hat Leichtmauermörtel gegenüber Normalmörtel in Bezug auf die Wärmedämmung? Normalmörtel hat eine größere Wärmeleitfähigkeit als das Mauerwerk. Um durch den Mörtel die Wärmedämmung der Wand nicht herabzusetzen, verwendet man Leichtmauermörtel. 12. Welcher Außenputz sollte für hochwärmedämmende Wandbaustoffe eingesetzt werden? Um eine rissfreie, geschlossene Putzoberfläche zu erreichen, muss der Putz auf das Mauerwerk abgestimmt werden. Da die häufig eingesetzten hochwärmedämmenden Wandbaustoffe saugfähig sind, sollten wasserabweisende Putze verwendet werden, die wasserdampfdurchlässig sein sollten. Die Putzdicke sollte mindestens 2 cm betragen. 13. Welche Wärmedämmputze kennen Sie? Außenputze nach DIN 18550 gewährleisten Regen- und Witterungsschutz. Die Wärmedämmung lässt sich durch Wärmedämmputze verbessern, die noch durch einen Oberputz geschützt werden müssen.

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

97

Wärmedämmputze haben eine Wärmeleitfähigkeit von λ ≈ 0,2 W/(mK). Wärmedämmputzsysteme aus Leichtzuschlägen nach DIN 4226 oder aus organischen Zuschlägen haben eine noch geringere Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,07...0,12 W/(mK). 14. Welche Auswirkungen hat eine Wärmebrücke? Einer Wärmebrücke hat folgende negative Auswirkungen: • erhöhte Wärmeverluste, damit erhöhter Wärmebedarf • verringerte Oberflächentemperatur des Bauteils in diesem Bereich und damit Gefahr von Staubablagerungen, Tauwasserschäden, eventuell Schimmelbildung als weitere Folge 15. Welche Arten von Wärmebrücken gibt es? Es gibt konstruktiv (stoffbedingte) und formbedingte (geometrische) Wärmebrücken. Konstruktiv bedingt treten Wärmebrücken auf, wenn Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Stützen oder Träger aus Stahlbeton, eingesetzt werden. Formbedingte Wärmebrücken treten auf, wenn die wärmeabgebende Außenoberfläche eines Bauteils größer als die Innenoberfläche ist. Eine Außenwandecke ist z. B. eine formbedingte Wärmebrücke. 16. Was versteht man unter einem Wärmebrückenkatalog? Ein Wärmebrückenkatalog ist ein Verzeichnis typischer Wärmebrücken und der Möglichkeiten zur Beseitigung dieser Wärmebrücken. 17. An welchen Stellen eines Gebäudes sind geometrisch bedingte Wärmebrücken zu finden? An den Gebäudeecken sind geometrisch bedingte Wärmebrücken zu finden. 18. Welche Maßnahmen können zur Verhinderung von Wärmebrücken eingesetzt werden? Die Schwachstellen müssen zusätzliche Wärmedämmschichten erhalten. Bild 1.24 zeigt eine mögliche Maßnahme für eine Außenwandecke. Im Fall der Außenwandecke wird aber im Allgemeinen die Wärmebrücke in Kauf genommen und auf eine zusätzliche Dämmung verzichtet. In den Bildern 1.25 bis 1.30 sind weitere Zusatzdämmungen zur Behebung von Wärmebrücken abgebildet.

98

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

Manche konstruktive Wärmebrücke lässt sich vermeiden, wenn man z. B. auf auskragende Stahlträger oder Stahlbetonplatten für Balkone verzichtet und dafür eine eigene Tragkonstruktion verwendet.

Bild 1.24 Mögliche Wärmedämmung einer Außenwandecke

19. Welche Fensteranschlüsse sind tauwassergefährdet? Außenbündige Fensteranschlüsse sind besonders tauwassergefährdet, weil sie sich in Bereichen befinden, in denen die Taupunkttemperatur in der kalten Jahreszeit oft erreicht oder unterschritten wird.

Bild 1.25 Außenbündiger Fensteranschluss

20. Wie müssen Deckenanschlüsse von Betondecken ausgeführt werden? Bei Deckenanschlüssen stellen Wohnungstrenndecken aus Beton Schwachstellen der Wärmedämmung dar. Die hohe Wärmeleitfähigkeit des Normalbetons wirkt sich ungünstig aus. Bild 1.26 zeigt, welche zusätzliche Dämmung an den Deckenanschlüssen erforderlich ist. Bild 1.27 ist zu entnehmen, welche zusätzliche Dämmung bei einer raumseitigen Dämmung an der Unterseite erforderlich ist, damit bei einer Innendämmung keine Feuchteschäden auftreten. In der Praxis wird meist die gesamte Unterseite der Decke mit einer Wärmedämmung verkleidet. Es wäre aber auch der Einbau einer Dämmplatte in die Stahlbetondecke nur in dem vorderen Bereich denkbar.

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1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

Bild 1.26 Stirnseitige Dämmung einer Stahlbetonplattendecke

Bild 1.27 Dämmung einer Stahlbetonplattendecke bei Innendämmung

21. Welche Wärmedämmung sollte eine Decke über einem nichtbeheizten Untergeschoss erhalten? Da das Untergeschoss im Allgemeinen aus Normalbeton besteht, ergibt sich an der Auflagestelle zum Außenwandmauerwerk eine Wärmebrücke. Arbeitet man in diesem Fall mit einer stirnseitigen Dämmung, so ist die Wärmebrücke noch nicht vollständig beseitigt. Die Dämmung sollte über die Breite der Decke nach unten hinausgehen, wie in Bild 1.28 zu sehen ist.

100

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

Bild 1.28 Dämmung einer Untergeschosswand

22. Skizzieren Sie die Wärmedämmung für eine auskragende Decke. Die Betonplatte einer auskragenden Decke stellt eine formbedingte Wärmebrücke dar. Bei niedrigen Außentemperaturen könnte es zu unbehaglichen Fußbodentemperaturen kommen. Um die Forderungen des Wärmeschutzes zu erfüllen, bringt man üblicherweise an der Unterseite und an der Stirnseite der Betonplatte eine Wärmedämmschicht an.

Bild 1.29 Auskragende Decke

23. Welche Wärmedämmung ist für ein überstehendes Flachdach erforderlich? Ein überstehendes Flachdach hat eine vergrößerte wärmeabgebende Dachfläche. Diese Wärmeabgabe kann mit einer Wärmedämmung, wie sie Bild 1.23 zeigt, vermindert werden. In kritischen Fällen kann in die Unterseite noch eine zusätzliche Dämmplatte eingelegt werden.

101

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

Bild 1.30 Wärmedämmung für ein überstehendes Flachdach aus Beton

24. Welche Vorteile bringt eine an der Außenseite der Wand aufgebrachte Wärmedämmschicht? Vorteile der Außendämmung: • Temperaturschwankungen der tragenden Teile eingeschränkt, weniger temperaturabhängige Spannungen oder Risse • gesamte Masse des Bauteils wirkt als Wärmespeicher, dadurch kühlt die Wand im Winter nur langsam aus • Wand frostfrei, dadurch auch keine Schäden an Wasserleitungen • keine Wärmebrücken • keine Wasserdampfkondensation • Wanddicken können auf das statische Mindestmaß reduziert werden • im Sommer geringe Wärmeaufnahme der Wand, dadurch kühle Räume 25. Welche Nachteile bringt eine an der Außenseite der Wand aufgebrachte Wärmedämmschicht? Nachteile der Außendämmung: • Aufheizzeit der Räume groß, weil die Wände mit aufgeheizt werden • Dämmschicht muss witterungsbeständig sein 26. Wo wird die Außendämmung bevorzugt eingesetzt? Die Außendämmung wird bevorzugt in Räumen eingesetzt, die ständig genutzt werden. Die lange Aufheizzeit, die sich durch das Mitaufheizen der Wände ergibt, ist unvorteilhaft, wenn die Räume nicht dauernd genutzt werden. Im Wohnungsbau empfiehlt sich die Außendämmung.

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1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

27. Welche Vorteile hat eine an der Innenseite der Wand aufgebrachte Wärmedämmschicht? Vorteile der Innendämmung: • einfach nachträglich anzubringen • Fassadenbild bleibt erhalten, z. B. bei Fachwerkbauten erwünscht • Raum lässt sich schneller aufheizen, da die Wand abgeschirmt ist • Wärmedämmung muss nicht wetterbeständig sein 28. Welche Nachteile bringt eine an der Innenseite der Wand aufgebrachte Wärmedämmschicht? Nachteile der Innendämmung: • große Temperaturschwankungen der tragenden Wand, damit Gefahr der Rissbildung • Einbau einer Dampfsperre kann erforderlich sein 29. Für welche Räume ist die Innendämmung zu bevorzugen? In Räumen, die schnell aufgeheizt werden sollen, ist die Innendämmung angebracht. Damit empfiehlt sie sich besonders für Wochenendhäuser und Versammlungsräume. 30. Welchen Vorteil hat eine Kerndämmung der Wand? Die innere Wandschale wirkt temperaturausgleichend. 31. Welche Nachteile bringt eine Kerndämmung der Wand? • Außenschale hat stärkere Temperaturschwankungen als Innenschale, dadurch Spannungen über die Verbindungsanker zur Innenschale • Verbindungsanker wirken als Wärmebrücken • Dampfsperre kann erforderlich sein 32. Wann darf bei einer Kerndämmung auf die Luftschicht verzichtet werden? Auf die Luftschicht darf verzichtet werden, wenn für die Kerndämmung Materialien verwendet werden, die für die Verwendung als Kerndämmschicht genormt sind oder deren Brauchbarkeit als Kerndämmschicht durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung nachgewiesen ist.

103

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

33. Welche Vorteile hat eine wärmegedämmte, hinterlüftete Vorhangfassade? • Wetterschutz für Außenwand und Dämmung • Dauerlüftung durch Kamineffekt • Fassade überdeckt alle Risse • keine Wärmebrücken • ungehinderte Dampfdiffusion • guter Schallschutz 34. Wie wird eine Wand mit beidseitiger Wärmedämmung hergestellt? Bauteile mit geringer Wärmedämmung bilden die Innen- und Außenschale der Wand. Der Zwischenraum wird mit Beton gefüllt. Als Schalungsteile kommen Holzspanbeton oder Styropor zur Anwendung. Die äußere Wärmedämmschicht sollte wegen der Gefahr der Kondenswasserbildung geringer sein als die innere. Vorteilhaft ist bei dieser Art der Dämmung, dass die tragende Wand nur geringen Wärmedehnungen ausgesetzt wird. Diese Bauweise findet vorwiegend bei Einfamilienhäusern Anwendung. 35. Berechnen Sie die Stärke der Wärmedämmschicht, die in die folgende Außenwand eines Hauses mit normalen Innentemperaturen einzubringen ist, wenn die Wand der Energieeinsparverordnung genügen soll.

1 Vormauerziegel Dichte 1800 kg/m3, 11,5 cm 2 Luftschicht 4 cm, schwach belüftet 3 Dämmschicht 040 4 Leichthochlochziegel Dichte 700 kg/m3, 17,5 cm 5 Kalkgipsputz 1,5 cm Bild 1.31

1

2

3

4

5

Zweischalige Außenwand mit Luftschicht

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

104

R T = R se +

d1 d d d + Λ 2 + 3 + 4 + 5 + R si λ1 λ3 λ4 λ5

1 0,115 0,18 s 3 0,175 0,015 = 0,04 + + + + + + 0,13 0,81 2 0,04 0,36 0,70 0,35 s 2,857 = 0,04 + 0,142 + 0,09 + 3 + 0,486 + 0,021 + 0,13 0,04 d 2,857 = 3 + 0,910 0,04 d3 = 2,857 − 0,910 0,04 d 3 = 0,04 ⋅1,947 = 0,079 m ≈ 8 cm Es ist eine 8 cm dicke Dämmschicht erforderlich. 36. Wo wird zweischaliges Mauerwerk mit Luftschicht bevorzugt eingesetzt? Wände aus zweischaligem Mauerwerk mit Luftschicht und Kerndämmung werden bevorzugt in Küstengebieten eingesetzt. Das Verblendmauerwerk übernimmt den Schlagregenschutz. Da in der Luftschicht nur eine geringe Wärmebewegung herrscht, trägt die Luftschicht zur Wärmedämmung bei und wird in der Berechnung entsprechend berücksichtigt. 37. Welche Dämmstoffe sind für den Innenbereich zu empfehlen und welche sind ungünstig? Zu empfehlen sind faserdotierte Wärmedämmplatten aus Calzium-Silikat. Sie haben einen geringen Wasserdampf-Diffusionswiderstand und eine hohe kapillare Saugfähigkeit und können dadurch anfallendes Tauwasser zwischenspeichern. CalziumSilikat wird vorwiegend aus Sand hergestellt, ist nicht brennbar, hoch alkalisch, so dass niemals Schimmelpilze auf solchen Platten wachsen. Die Platten können direkt auf der Wand befestigt werden. Es ist kein Lattengerüst erforderlich. Nicht zu empfehlen sind PU-Schäume. Sie sind zu dampfdicht. Hartschäume sind ebenfalls nicht zu empfehlen. Sie sind zwar etwas dampfoffener, aber brennen leicht, und wenn sie brennen, entstehen Dioxine.

1.6 Konstruktive Umsetzung des Wärmeschutzes

105

38. Welcher U-Wert ergibt sich bei einer Kerndämmung, wenn die typische Luftschicht von 5 cm vollständig mit Dämmstoff (Hyperlite-Schüttung λ = 0,048 W/mK) gefüllt wird? Entspricht der erreichte U-Wert der Wand der EnEV? Die Wand habe zwei Schichten aus 11,5 cm Ziegel mit λ = 0,79 W/mK und einen Innenputz von 1,5 cm mit λ = 0,70 W/mK.

R T = R se +

d1 d 3 d 4 d 5 + + + + R si λ1 λ 3 λ 4 λ 5

R T = 0,04 +

0,115 0,05 0,115 0,015 m2K + + + + 0,13 = 1,52 0,79 0,048 0,79 0,70 W

Der U-Wert beträgt 1/ 1,52 m²K/W = 0,66 W/m²K. Die EnEV ist erfüllt, wenn der Zwischenraum vollständig ausgefüllt wird. 39. Welchen Vorteil haben Latentwärmespeicher? Durch die Einlagerung von Mikrokapseln in die Baustoffe, die mit speziellen Substanzen gefüllt sind, die bei Wärmeaufnahme bzw. -abgabe ihren Aggregatzustand ändern, kann die Wärmespeicherfähigkeit des Gebäudes erhöht werden. Das ist für Gebäude in Leichtbauweise interessant. 1 cm eines PCM (Phase-Change-Material) hat die gleiche Wärmekapazität wie eine 5 cm dicke Ziegelwand. 40. Welche weitere Möglichkeit gibt es, bei Dämmmaßnahmen Wandstärke einzusparen? Wenn es darauf ankommt, Wandstärke zu sparen, kann man vakuumgedämmte Isolationspaneele einsetzen. Mit Vakuumdämmung kann die gleiche Dämmwirkung wie bei konventioneller Dämmung mit fünf- bis zehnmal geringerer Dämmstoffstärke erzielt werden. 41. Durch welche Maßnahmen kann man sich im Sommer vor Erwärmung durch starke Sonneneinstrahlung schützen? Im Sommer kann es durch Sonneneinstrahlung zu unbehaglichen Raumluftemperaturen kommen. Die Wärmeenergie gelangt hauptsächlich über die Fenster in die Räume. Um sich vor der Sonneneinstrahlung zu schützen, kann man die Fenster mit Jalousien und Dachvorsprüngen beschatten. Eine Bepflanzung mit schattenspendenden Bäumen ist zu empfehlen. Laubbäume haben dabei den Vorteil, dass die Sonneneinstrahlung im Winter genutzt werden kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Innenbauteile eine große Wärmespeicherfähigkeit haben. Sie können dann Wärmeenergie aus der Raumluft aufnehmen.

106

1.7 Wärmeschutz und Umweltschutz

1. 7 Wärmeschutz und Umweltschutz 1. Erläutern Sie den natürlichen Treibhauseffekt der Erde Der natürliche Treibhauseffekt der Erde wird durch eine Schicht aus Wasserdampf, Kohlendioxid, Ozon, Distickstoffoxid und Methan gebildet. Diese Schicht stellt eine für das Sonnenlicht durchlässige Wärmeisolationsschicht dar. Ohne diese Schicht würde auf der Erde eine Temperatur von -18 oC herrschen. Eine Zunahme dieser Isolationsschicht führt zu einem Ansteigen der Temperaturen auf der Erde. 2. Wie kommt es, dass der Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmosphäre ständig ansteigt? Es werden immer mehr Kohle, Erdgas und Heizöl verbrannt. Bei diesem Verbrennungsprozess entsteht Kohlenstoffdioxid. Gleichzeitig werden die tropischen Regenwälder abgeholzt. Da die Pflanzen bei der Fotosynthese Kohlenstoffdioxid verbrauchen, führt das Abholzen großer Pflanzenbestände zu einem weiteren Anstieg des Kohlenstoffdioxidgehaltes in der Atmosphäre. Hauptsächlich sind die hochindustrialisierten Staaten für die CO2-Emmission verantwortlich, insbesondere die USA, Kanada, Australien, Tschechien und Deutschland mit einem jährlichen Ausstoß von mehr als 13 t pro Einwohner. 3. Wie wirkt sich der steigende Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre auf den Treibhauseffekt aus? Das Kohlenstoffdioxid wirkt wie eine für das Sonnenlicht durchlässige Wärmeisolationsschicht der Erde. Die Wärmestrahlung, die von der Erde wieder abgegeben wird, wird durch die CO2-Moleküle in der Atmosphäre aufgenommen und zum Teil zur Erde zurückreflektiert. Ein steigender Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre verstärkt somit den Treibhauseffekt und es kommt zu einem allmählichen Anstieg der Temperaturen auf der Erde. In den letzten einhundert Jahren ist die globale Durchschnittstemperatur um 0,5 ˚C gestiegen und die Meeresspiegel sind um 10 bis 20 cm angestiegen. Das ist wahrscheinlich auf den vom Menschen verursachten zusätzlichen Treibhauseffekt zurückzuführen. 4. Welche Folgen hat eine Erhöhung der Temperatur der Erde? • Abschmelzen der Gletscher und des Polareises • Anstieg des Meeresspiegels infolge Ausdehnung des Wassers durch Erwärmung und durch das Abschmelzen

1.7 Wärmeschutz und Umweltschutz

107

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

Erdöl Erdgas Kohle Uran

8. Wovon ist die Energiequalität abhängig? Die Energiequalität ist von dem technischen Aufwand beim Herstellungsprozess oder beim Transport der Energie abhängig. Energie höchster Qualität hat die größten Verluste bei ihrer Umwandlung von der Primärenergie zur Endenergie. Die höchste Energiequalität besitzt der elektrische Strom. 9. Sollte man mit Strom heizen? Strom ist Energie der höchsten Energiequalität. Es ist deshalb im Allgemeinen unwirtschaftlich, mit Strom zu heizen. Es gibt aber auch Fälle, in denen das nicht zutrifft. So konnte gezeigt werden, dass in einem sehr gut gedämmten Reihenhaus die Elektrodirektheizung und die Elektrospeicherheizung in Verbindung mit Fensterlüftung die ökonomischste aller möglichen Lösungen ist. Der wirtschaftliche Vorteil ergibt sich, weil bei dem hohen Dämmstandard nur noch kleine Elektroheizgeräte erforderlich sind, die wesentlich billiger sind als eine komplette Heizungsanlage. Wenn in Zukunft immer mehr Strom umweltgerecht erzeugt wird, kann Strom eine ökonomische und ökologische Heizalternative werden.

1.7 Wärmeschutz und Umweltschutz

108

10. Welche alternativ gefertigten Dämmstoffe kennen Sie? Alternative Dämmstoffe sind z. B. Schafwolle, Kork, Zellulose, Baumwolle und Flachs. Es gibt auch lose alternative Schüttstoffe für Dämmungen, wie Bimsstein, Hanfschäben, Holzspäne und Zellulosefasern. Diese Materialien unterliegen der gleichen Normungs- und Zulassungspflicht wie die herkömmlichen Baustoffe. 11. Was versteht man unter den Klassen der Qualität der Raumluftinnentem peratur? Die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831—2003-8 verwendet eine Klasseneinteilung zu Festlegung der operativen Temperaturen. So darf die operative Temperatur in einem Einzelbüro der Klasse A zwischen 21 und 23 oC schwanken, während der Toleranzbereich in Klasse B 20 bis 24 oC und in Klasse C 19 bis 25 oC beträgt. 12. Was bedeutet PPD im Zusammenhang mit der operativen Temperatur? PPD ist der Prozentsatz der nicht zufriedenen Personen. .(Das D steht für „dissatisfy“.) Die Klasse A der operativen Temperatur ist so definiert, dass in dieser Klasse weniger als 6 % der Personen mit der Temperatur des Raumes unzufrieden sind: PDD < 6 % 13. Welchen Einfluß haben Temperaturtoleranzen auf den Energiebedarf? Je enger die Toleranzgrenzen, in denen die Heizung oder Kühlung arbeitet, desto größer ist der Energiebedarf. So rechnet z. B. die DIN V 18599 mit sehr engen Toleranzgrenzen (2 oC). Das führt dazu, dass im Sommer früh geheizt und nachmittags im gleichen Gebäude gekühlt wird. 14. Mit welcher Energie sollten Kühlanlagen aus Umweltschutzgründen betrieben werden? Da die Kühlung immer dann wichtig wird, wenn die Sonne scheint, sollte man Kühlanlagen eigentlich mit solarer Energie betreiben. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten: •

PV-Anlagen, die den Strom für eine Kompressionskältemaschine erzeugen

•

Solarthermische Anlagen mit Wasser- oder Luftkollektor, deren Wärme direkt zur Verdichtung des Kältemittels genutzt wird

1.7 Wärmeschutz und Umweltschutz

•

109

Sorptionsgestützte Klimatisierung nutzt die Verdunstungskälte von Wasser zur Kühlung durch gezielte Ent- und Befeuchtung der Gebäudeluft. Die Wärme der Sonne wird zur Trocknung der feuchtebeladenen Sorbentien verwendet.

15. Welche Bauweise benötigt bei gleichem U-Wert mehr Heizenergie, leichte oder schwere? Die leichte Bauweise benötigt etwas weniger Energie. Das liegt daran, dass die Energiemenge, die nach der Nachtabsenkung für das Aufheizen der Wand benötigt wird, bei der schweren Bauweise größer ist als bei der leichten. Das stimmt damit überein, dass in nördlichen, kalten Gebieten vorwiegend Leichtbauweise zu finden ist. 16. Welche Vorteile haben thermische Luftkollektoren gegenüber Wasserkollektoren? • Heizung, Belüftung und Brauchwasserbereitung in einem System • Wärmeträgermedium Luft ist frost– und siedesicher und damit betriebssicher • Direkte Beheizung ohne Tauscherflächen • Heizeffekt bereits bei schwacher Einstrahlung bzw. ab ca. 25 °C Solar-Lufttemperatur Der Nachteil von Wasser gegenüber Luft besteht in der wesentlich geringeren Speicherfähigkeit. 17. Welchen Einfluss hat die Materialwahl für Gebäude und Anlagen auf den Primärenergiebedarf? Bis jetzt wird bei der Berechnung der Primärenergie nur der Betrieb des Gebäudes betrachtet. In den Materialien steckt aber zum Teil sehr viel Primärenergie. Eigentlich müsste man auch die Energie, die bei der Errichtung in das Gebäude fließt, betrachten. Bei der Auswahl der Materialien wird oft der Aspekt der Primärenergie vergessen. Aus ökologischer Sicht muss die Lebensdauer der Bauteile und die energetische Amortisation in Bezug auf den Primärenergieinhalt berücksichtigt werden 18. Welche Materialien haben den höchsten Primärenergieinhalt? Den höchsten Primärenergieinhalt haben Metalle. Während z. B. bei der Herstellung von einem m³ Steinen aus Kalksandstein 339 kWh benötigt werden, werden für einen m³ Kupferbleche 195615 kWh benötigt. In diesen Zahlen sind die Kosten für Transport und menschliche Arbeit nicht enthalten.

110

1.8 Niedrigenergiehaus

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 entfällt der größte Teil des Energieverbrauches auf die Heizung (80 %). Wärmeschutzmaßnahmen an Gebäuden, die den Bedarf an Heizungsenergie deutlich senken, stellen somit einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz dar. Gebäude gehören zu den langlebigsten Wirtschaftsgütern. Bei der Ausstattung mit Wärmeschutzmaßnahmen muss man schon an die Energiepreise der nächsten Jahrzehnte denken. Es besteht ein Interessengegensatz zwischen dem Bauherrn, der die Investitionen trägt, und dem Mieter, der die Heizkosten bezahlen muss. Das Auto verbraucht im Durchschnitt 38 % der Energie eines deutschen Haushaltes und beinhaltet damit weitere Möglichkeiten, den CO2-Ausstoß zu senken. 2. Was versteht man unter einem Niedrigenergiehaus? Ein Niedrigenergiehaus ist so gut ausgerüstet, dass sich deutliche Einsparungen von Heizkosten ergeben. Es stellt damit einen Beitrag zum Umweltschutz dar. Die Anforderungen an die Wärmedämmung eines Niedrigenergiehauses gehen über den erhöhten Wärmeschutz hinaus. In Deutschland gibt es keine gesetzliche Regelung, die vorschreibt, was ein Niedrigenergiehaus ist. International und klimaunabhängig ist der Begriff „Low Energy House“ wie folgt festgelegt: Bezogen auf ein Einfamilienhaus haben Niedrigenergiehäuser einen spezifischen Heizwärmebedarf < 0,02 kWh/(m²Kd). Damit ergeben sich folgende Kennwerte für die Heizwärme: • Einfamilienhaus ≤ 58 kWh/(m²a) • Doppelreihenhaus ≤ 54 kWh/(m²a) • Mehrfamilien-NEH ≤ 44 kWh/(m²a) 3. Durch welche U-Werte ist ein Niedrigenergiehaus definiert ? Die Außenwände eines Niedrigenergiehauses müssen einen U Wert von 0,2 bis 0,4 W/m² K aufweisen. Die folgende Übersicht zeigt die Wärmedurchgangskoeffizienten für verschiedene Bauteile für den Mindestwärmeschutz, entsprechend den Anforderungen der alten und neuen Wärmeschutzverordnung, für Niedrigenergiehäuser und Passivhäuser:

111

1.8 Niedrigenergiehaus

Mindestwärmeschutz Außenwände 1,39 Dachdecken 0,9 Kellerdecken 0,81 Fenster 5,2

WärmeschutzNiedrigverordnung energiehaus 1982 1995 1988 nach EnEV U-Werte in W/(m²K) 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

Passivhaus

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

4. Mit welcher Größe lässt sich die klimatische Lage eines Gebäudes grob einschätzen? Einen ersten Eindruck über die klimatische Lage eines Gebäudes gewinnt man mit Hilfe der Gradtagzahl. Diese aus der Heizungstechnik stammende Größe gestattet es, mit einem Wert den Heizbedarf für einen Standort auszudrücken. Die Gradtagzahl FGt (Maßeinheit Kd) ist über folgende Formel definiert: FGt = (θi - θa)⋅tH Als Innentemperatur θi werden 20 oC verwendet und die oberste mittlere Außentemperatur θa, bei der geheizt wird, ist mit 15 oC festgelegt. Die Heizzeit tH ist die Anzahl der Tage, an denen geheizt wird (Maßeinheit d). Die Gradtagzahl berücksichtigt nur die Lufttemperatur. Alle weiteren Klimaelemente bleiben unberücksichtigt. 5. Welche Eigenschaften des Standortes sind für die Wahl der ökologischen Maßnahmen von Bedeutung? Für die ökologischen Maßnahmen sind Ansiedlungsstruktur und Dichte der Ansiedlung wichtig. Im städtischen Bereich ergeben sich durch die hohe Ansiedlungsdichte Probleme durch gegenseitige Verschattung der Gebäude und durch Lärm. Die gegenseitige Verschattung der Gebäude gestattet es nicht, die Sonnenenergie maximal auszunutzen. Andererseits sind die in der Stadt üblichen Reihenhäuser in Bezug auf die Wärmeabgabe günstiger als die im ländlichen Bereich üblichen Einzelhäuser. 6. Welchen Einfluss hat die Topographie auf den Wärmeschutz? Das Relief der Landschaft beeinflusst die Stellung des Gebäudes zur Sonne. Wenn z. B. an einem Berghang, der nach Norden gerichtet ist, Häuser gebaut werden sollen, ist eine Ausrichtung der Fenster nach Süden überhaupt nicht möglich. Eine ex-

112

1.8 Niedrigenergiehaus

ponierte Lage, wie zum Beispiel auf einem Berg, bietet zwar günstige Einstrahlungsverhältnisse zur Nutzung der Sonnenenergie, führt aber gleichzeitig zu hohen Wärmeverlusten durch den Wind. Allgemein erreicht man einen Windschutz durch eine geeignete Bepflanzung der Umgebung der Gebäude. 7. Welche städtebauliche Anordnungsstruktur ist günstig, um die Sonnenenergie optimal nutzen zu können? Günstig ist eine zeilenförmige Anordnung der Häuser in Ost-West-Richtung. Um auch im Winter günstige Einstrahlungsbedingungen zu haben, sollte der Abstand der Häuserzeilen etwa dreimal so groß wie die Höhe sein. Diese Forderung lässt sich im innerstädtischen Bereich natürlich nicht einhalten. 8. Nennen Sie Eigenschaften von Solar- und Niedrigenergiehäusern. Ein Niedrigenergiehaus zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus: • viel Tageslicht und Sonne • wechselnde Temperaturbedingungen in verschiedenen Bereichen • vielfältige Nutzungsmöglichkeiten durch Glashäuser und Pufferräume 9. Was für Fenster sollte ein Niedrigenergiehaus haben? Die Fenster sind der größte Schwachpunkt in Bezug auf Transmissionswärmeverluste, da man in Niedrigenergiehäusern mit großen Fensterflächen arbeitet, um die Sonnenenergie möglichst gut auszunutzen. Man verwendet deshalb für die Fenster von Niedrigenergiehäusern spezielle Wärmeschutzgläser. Diese Wärmeschutzgläser sind außen beschichtet und der Zwischenraum ist meist mit Argon gefüllt. Fenster mit Wärmeschutzgläsern erreichen einen U-Wert unter 1,5 W/(m2K). Die Anschaffungskosten dieser Fenster liegen 10 bis 15 % über den Kosten für eine Isolierverglasung, haben sich aber 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 Verfügung gestellt. Fenster mit Wärmeschutzgläsern haben einen etwas schlechteren Energiedurchlassgrad als eine Isolierverglasung. Die Fensterflächen sollen so angeordnet sein, dass eine möglichst günstige Ausnutzung der Sonnenergie möglich wird. Die größten Fensterflächen befinden sich deshalb auf der Südseite des Hauses. Um den Wärmeverlust durch Fensterfugen zu minimieren, kann ein Teil der Fenster ohne Öffnungsmöglichkeit gewählt werden. Des Weiteren sollte man beachten, dass

1.8 Niedrigenergiehaus

113

die Fugenlänge einen Einfluss auf die Energieverluste hat. Je geringer die Fugenlänge im Verhältnis zur Glasfläche, umso geringere Energieverluste treten auf. 10. Welche Lage eines beweglichen Wärmeschutzes am Fenster ist zu bevorzugen? Der bewegliche Wärmeschutz kann außen, innen oder im Fenster integriert angeordnet sein. Aus energetischer Sicht ist ein außen angebrachter Wärmeschutz am günstigsten. Der Wärmeschutz schützt in diesem Fall auch vor dem Wind. Als äußerer beweglicher Wärmeschutz kommen Rollläden, Jalousien und Fensterläden in Betracht. Innen sind Vorhänge die einfachste Lösung. 11. Welche Fenster können Überhitzung im Sommer schnell beseitigen? Fenster mit Lüftungsöffnungen in unterschiedlicher Raumhöhe ergeben eine günstige Durchmischung der Raumluft mit nicht so hohen Luftgeschwindigkeiten. Ebenfalls günstig sind hohe Fenster.

Bild 1.32 Lüftung mittels unterschiedlich hoher Lüftungsklappen

12. Welche Möglichkeiten für solare Wärmegewinne gibt es? Die wichtigsten Möglichkeiten zur Nutzung der Sonnenenenergie sind Sonnenfenster und Glashäuser. Ein Fenster wird als Sonnenfenster bezeichnet, wenn es über die ganze Heizperiode eine positive Energiebilanz aufweist, d. h. wenn die solaren Gewinne die Transmissionsverluste überwiegen. Die Glashäuser sollte man so konzipieren, dass sie nicht zusätzlich beheizt werden müssen. Für die Sommermonate sind Möglichkeiten zur Beschattung und zur Lüftung vorzusehen.

114

1.8 Niedrigenergiehaus

Eine weitere Möglichkeit für solare Gewinne ist die Sonnenwand. Sie besteht aus einer massiven Wand, vor der sich eine Glasscheibe befindet. Die Sonnenwand hat gegenüber dem Sonnenfenster den Vorteil, dass nicht so hohe Temperaturschwankungen auftreten und dass keine Einsicht möglich ist. Die Wärme wird mit einer gewissen Zeitverzögerung an den Innenraum abgegeben, kann aber auch mit Hilfe von Lüftungsklappen 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 Wärmedämmung dar. Vor einer dunkel gestrichenen massiven Speicherwand befindet sich die „transparente Wärmedämmung“ (TWD), von einer Glasscheibe oder einem transparenten Putz geschützt. Die transluzente Wärmedämmschicht 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 Wärme in die Wand als im Sommer, sodass mitunter auf eine zusätzliche Verschattung für die Sommermonate verzichtet werden kann.

Bild 1.33 Sonnenwand

13. Welche Hausform ist energetisch am günstigsten ? In einer sehr kalten Umgebung versucht der Mensch, seine Wärmeverluste durch Zusammenkauern zu reduzieren. Er verringert seine Oberfläche. Damit ein Haus eine möglichst geringe Wärmeabgabe aufgrund seiner Form hat, spricht man auch davon, dass das Haus „zusammengekauert“ sein soll. Das Verhältnis von Fläche zum Volumen des Hauses sollte möglichst optimal sein, d. h. das Haus sollte weder zu hoch noch zu langgestreckt sein. Niedrigenergiehäuser haben eine einfache, kompakte Form. Herausragende beheizte Gebäudeteile, wie Erker, sind energetisch ungünstig. Ebenso wirken nach innen eingezogene unbeheizte Gebäudeteile wie Loggien wie „Kühlrippen“.

115

1.8 Niedrigenergiehaus

Bei der Festlegung der Gebäudeform sollte die thermische Grenze festgelegt werden, die das beheizte Volumen umschließt. An dieser Grenze müssen die Wärmeschutzmaßnahmen stattfinden. 14. Was sollte man bei der Raumanordnung beachten? Bei der Einteilung des Grundrisses muss man beachten, dass beheizte Räume nebeneinander und möglichst im Zentrum angeordnet werden. Auch der solare Gewinn auf der Südseite des Hauses muss geplant genutzt werden. Weiterhin sollte ein Niedrigenergiehaus Abstellräume und Wintergärten als Wärmepufferzonen nutzen. Garage, Hobbyräume, Vorrats- und Abstellräume sind Räume mit niedrigerem Temperaturbedarf und können als äußerer Puffer um die wärmeren Räume angeordnet werden.

2 1

1 beheizte Räume 2 unbeheizte Pufferräume 3 Wärmedämmung

2

2 3 2

Bild 1.34 Einteilung des Hauses in unterschiedliche Temperaturbereiche

15. Wie wirtschaftlich sind Wärmeschutzmaßnahmen 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 möglich, da nicht abzuschätzen ist, wie stark die Energiepreise in den kommenden Jahren steigen werden. Es ist wünschenswert, dass Investitionen zur Nutzung solarer Energie und die Abnahme von solar erzeugtem Strom weiterhin gesetzlich gefördert werden. 16. Erläutern Sie das Zustandekommen des hohen Wirkungsgrades bei einem modernen Brennwertkessel.

116

1.8 Niedrigenergiehaus

Bei konventionellen Heizkesseln geht ein großer Teil der erzeugten Wärme mit den Abgasen ungenutzt verloren. Brennwertgeräte nutzen diese Wärme teilweise, indem sie die Abgase soweit abkühlen, dass ein Teil des darin enthaltenen Wasserdampfes kondensiert. Die Wärme dieses Kondenswassers wird genutzt und es ergibt sich eine Erhöhung des Wirkungsgrades um 10% gegenüber Niedertemperaturkesseln. 17. Welche Eigenschaften sollte das Heizsystem eines Niedrigenergiehauses haben? Der Regelkreis des Heizsystems sollte Außen- und Innenfühler haben und mit einem Mikroprozessor arbeiten. Konventionelle thermostatische Ventile für Heizkörper sind zu langsam. Die Reaktionszeit des Heizkörpers sollte kleiner sein als die des Raumes. Der Heizkörper muss bei den neuen Glasarten nicht unbedingt unter dem Fenster sein. Bei herkömmlichen Fenstern ergab sich wegen des großen Temperaturgefälles ein unbehagliches Gefühl, wenn man sich in der Nähe des Fensters aufhielt. Deshalb wurden die Heizkörper meist unter dem Fenster angeordnet. 18. Wie sollte in einem Niedrigenergiehaus das Wasser erwärmt werden? Das Wasser sollte mit Solarenergie erwärmt werden. Mit einer solarthermischen Brauchwasseranlage lässt sich ein erheblicher Teil des Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung einsparen. 19. Welche weiteren Maßnahmen sind zur Energieeinsparung denkbar? Weitere Möglichkeiten der Energieeinsparung sind: • die Nutzung der Erdbedeckung von Bauteilen • gezielte Bepflanzungen 1 2 3 4 5 6

Vegetationsschicht Filterschicht Dränschicht Schutzschicht Gleitschicht Dachhaut

Bild 1.35 Aufbau eines begrünten Daches

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

1.8 Niedrigenergiehaus

117

bauen in den Berg zu erwägen. Bepflanzungen können in mehrfacher Hinsicht als Wärmeschutz genutzt werden. An Fassaden halten sie Wind und Regen ab. Die Außenwände werden nicht durchfeuchtet. Das ist günstig in Bezug auf den U-Wert der Wand und den Entzug weiterer Wärme durch Verdunstung. Weiterhin sind noch Bepflanzungen als Windschutz üblich. 20. In welchen Gebieten ist die leichte einer speicherfähigen, massiven Bauweise vorzuziehen, wenn für beide Fälle ein gleicher U-Wert der Wände angenommen wird? In kalten Gebieten wie in Skandinavien ist eine passive Nutzung der Sonnenenergie unbedeutend und deshalb auch die Speichermöglichkeit nicht wichtig. Bei Heizbetrieb mit Nachtabsenkung lässt sich in diesen Gebieten Energie bei leichter Bauweise sparen. Die Räume lassen sich schneller aufheizen. Aus diesem Grund haben sich dort über Jahrhunderte leichte, gut gedämmte Holzkonstruktionen bewährt. In warmen Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung wird die Speicherfähigkeit der massiven Bauweise benötigt. Die Räume heizen durch die Wärmespeicherung in den Wänden nicht so schnell auf. Man baut in diesen Gebieten mit schweren massehaltigen Steinen. 21. In welchen Gebieten sind dunkle Bauwerksoberflächen üblich? In Gebieten mit kaltem Klima, wie im Norden Amerikas und Asiens und im Hochgebirge, sind dunkle Gebäudeoberflächen üblich. Durch die dunklen Oberflächen kann viel Sonnenstrahlung absorbiert werden. Auch im Sommer ist in den kalten Gebieten solarer Wärmegewinn erwünscht. 22. Welche Merkmale sind für Bauweisen im kalten Klima typisch? Typisch sind folgende Merkmale: • dunkle Bauwerksoberflächen • Gebäude in Hauptwindrichtung • Haustür an der Längsseite, um Schneeverwehungen des Eingangs zu vermeiden • dicht gebaute Siedlungen, um Windschutz zu erreichen 23. Welche Bauweisen sind im warmen trockenen Klima typisch? Hier überwiegt der Schutz vor hohen Temperaturen. Es sind Massivbauten aus dicken, schweren Baustoffen üblich und helle Oberflächen. Die Speichermasse des Erdreiches wird genutzt. Deshalb sind die Gebäude nicht aufgeständert und im Allgemeinen nicht unterkellert. In Gebieten mit sehr hohen Temperaturen wohnt man sogar erdbedeckt.

1.8 Niedrigenergiehaus

118

24. Welche 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 überstehend und sorgt damit für ausreichenden Regenschutz und für Verschattung. Wenn geringe Windgeschwindigkeiten oder Windstille nicht für eine genügende Durchlüftung sorgen, wird die Lüftung über Dachaufsätze erreicht. Die Gebäude werden oft aufgeständert, um höhere Windgeschwindigkeiten nutzen zu können. Die Durchlüftung ist in diesen Gebieten besonders wichtig, damit es nicht zu Tauwasserschäden kommt. Damit die Gebäude sich nicht gegenseitig in der Durchlüftung behindern, ist eine lockere Bebauung typisch. 25. Wie arbeitet eine Wärmepumpe? Eine Wärmepumpe ermöglicht es, Wärme aus der Umwelt (Grundwasser, See, Luft, Erdreich) zur Heizung von Gebäuden zu verwenden; d. h. die Wärme muss vom kälteren zum wärmeren Körper übergehen. Das erreicht man, indem man die Umwandlungsenergie einer Kühlflüssigkeit beim Verdampfen und Kondensieren nutzt. Das Kühlmittel, das die Eigenschaft hat, schon bei niedriger Temperatur zu verdampfen, befindet sich in einem geschlossenen Kreislauf, der einen Kompressor zur Verdichtung des Kühlmittels enthält. Die Umwelt kühlt über einen ersten Wärmetauscher durch die Verdunstung des Kühlmittels (unmerklich) ab, während das komprimierte und dadurch verflüssigte Kühlmittel Kondensationswärme an das Heizungssystem über einen zweiten Wärmetauscher abgibt. Verdampfer

Umwelt

Komp ressor Kühlmittelkreislauf

Kondensor

Heizung

Drossel Wärmetauscher Bild 1.36 Prinzip einer Kompressionswärmepumpe

Neben der hier beschriebenen Kompressionswärmepumpe gibt es noch Absorptionswärmepumpen. Man kann mit Wärmepumpen ca. das 3-fache der eingesetzten Hilfsenergie als Heizenergie gewinnen.

2. Feuchteschutz 2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen 1. Vor welchen Arten von Feuchte ist ein Bauwerk zu schützen? Unter Feuchteschutz versteht man den Schutz des Gebäudes gegen Einwirkung von Wasser. Das Wasser, vor dem das Gebäude zu schützen ist, kann folgende Ursachen haben: • Baufeuchte • Bodenfeuchte • Niederschläge • Wohnfeuchte Unter Baufeuchte versteht man das Wasser, das beim Einbau der Baustoffe in die Bauwerke gelangt. Bodenfeuchte kann aus dem Grundwasser oder dem Oberflächenwasser stammen. Niederschläge dringen besonders an schadhaften Stellen in das Bauwerk ein. Auch eine Durchfeuchtung über den Putz ist möglich. Durch Kapillarwirkung wird das Wasser weiter nach innen transportiert. Wohnfeuchte ergibt sich bei der Nutzung, insbesondere beim Kochen, Duschen, Baden, Wäschetrocknen und Geschirrspülen. 2. Wie ist die absolute Luftfeuchtigkeit a definiert und was versteht man unter der relativen Luftfeuchtigkeit φ? Unter absoluter Luftfeuchtigkeit versteht man die in der Luft enthaltene Wasserdampfmenge in kg pro Volumen der Luft in m3. Zur Charakterisierung des Wassergehalts der Luft verwendet man die relative Luftfeuchtigkeit φ (Phi). Diese ergibt sich aus dem Verhältnis der Wasserdampfmenge W in g/m3 und der Sättigungsmenge in g/m3 bzw. des Wasserdampfteildrucks p in Pa und dem Sättigungsdruck ps in Pa.

2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen

120

Φ=

W p = W pS s

Die Sättigungsmenge 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 wächst, wenn die Temperatur sinkt. 3. Erläutern Sie den Begriff Wasserdampfteildruck. In der Bauphysik ist es üblich, die Wasserdampfmenge in der Luft nicht als Konzentration, sondern als Wasserdampfpartialdruck oder Wasserdampfteildruck anzugeben. Die Lufthülle der Erde lastet auf jedem Körper mit ihrer Masse. Dieser Luftdruck wird durch den in der Luft enthaltenen Wasserdampf verstärkt. Der Wasserdampf liefert einen Beitrag zum Luftdruck. Man spricht von 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 häufig nur als Wasserdampfdruck. 4. Was versteht man unter dem Sättigungsgehalt der Luft? Luft kann bei einer bestimmten Temperatur nur eine bestimmte Menge Wasserdampf aufnehmen, die sogenannte Sättigungsmenge. Diese Sättigungsmenge ist stark von der Temperatur abhängig. Sättigungsmenge in g/m³

30

20

10

0 -20

-10

0

+10

+20

Lufttemperatur

+30

Bild 2.1 Sättigungsgehalt der Luft in Abhängigkeit von der Temperatur

2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen

121

Jedem Sättigungsgehalt entspricht ein gewisser Sättigungsdampfdruck (Sättigungsdruck). Die Sättigungsmenge von Wasserdampf in der Luft in Abhängigkeit von der Temperatur ist in Tabelle 17 im Anhang zu finden und in Bild 2.1 dargestellt. Die Temperaturabhängigkeit des Sättigungsdrucks ist von der Anwesenheit anderer Stoffe, in denen sich der Wasserdampf befindet, unabhängig (Daltonsches Gesetz). 5. Wodurch kommt es zur Tauwasserbildung? Warme Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte. Bei Abkühlen feuchter Luft erhöht sich die relative Luftfeuchtigkeit. Erreicht die relative Luftfeuchtigkeit 100 %, so muss sich bei weiterer Abkühlung Wasserdampf abscheiden. Der Wasserdampf schlägt sich dann auf einem festen Gegenstand als Tauwasser nieder. Man kennt das als Schwitzwasser an Fenstern und Spiegeln im Badezimmer. Für das Bauwesen ist die Abkühlung von Luft an kalten Bauteilen, insbesondere an der Innenseite von Außenbauteilen wichtig, weil dort die Gefahr von Tauwasserbildung am größten ist. Solange Wasser als Wasserdampf in den Baustoffen enthalten ist, ist es unschädlich. Erst wenn es in flüssiger Form vorliegt, kann es eine Vielzahl von Bauschäden verursachen. 6. Was versteht man unter Taupunkttemperatur? Die Temperatur, bei der der Sättigungsgehalt 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 abgekühlt werden darf, bevor sie Tauwasser abgibt. Tabelle 18 im Anhang enthält die Taupunkttemperatur in Abhängigkeit von Temperatur und relativer Feuchte. 7. Errechnen Sie den Wasserdampfteildruck für einen Raum mit einer Lufttemperatur von θi = 20 oC und einer Luftfeuchtigkeit von φi = 60 %. Der Sättigungsdampfdruck ps des Wasserdampfes für 20 oC kann Tabelle 19 im Anhang entnommen werden. ps = 2340 Pa Wasserdampfteildruck pi = ps ⋅φi = 2340 Pa ⋅ 65/100 = 1521 Pa Der Wasserdampfteildruck für Raumluft θi = 20 oC, φi = 65 % beträgt 1521 Pa.

122

2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen

8. Wie groß ist der Wasserdampfteildruck für Außenluft mit θe = - 15 oC und φe = 70 %? ps= 165 Pa (Tabelle 19) Wasserdampfteildruck: Pe = ps⋅φe = 165 Pa ⋅ 70/100 = 115,5 Pa Wasserdampfteildruck für Außenluft θe = -15 oC, φe = 70 % beträgt 115,5 Pa. 9. Welche Dampfdruckdifferenz zwischen innen und außen ergibt sich bei pi =1521 Pa und pe =115,5 Pa ? 1521Pa - 115,5 Pa = 1405,5 Pa Die Dampfdruckdifferenz beträgt 1405,5 Pa. 10. Berechnen Sie die Dampfdruckdifferenz zwischen Raumluft θi = 20 oC, ϕi = 60 % und Außenluft θe = - 10 oC, φe = 70 %. Sättigungsdampfdruck innen psi = 2340 Pa (Tabelle 19) Wasserdampfteildruck: pi = psi ⋅φi = 2340 Pa ⋅ 60/100 = 1404 Pa Sättigungsdampfdruck außen pse= 260 Pa Wasserdampfteildruck: Pe = pse⋅φa = 260 Pa ⋅ 70/100 = 182 Pa Dampfdruckdifferenz zwischen innen und außen: 1404 Pa - 182 Pa = 1222 Pa 11. Erläutern Sie den Begriff der Stoßlüftung im Zusammenhang mit der Luftfeuchtigkeit von Räumen. Durch kurzfristiges, kräftiges Lüften wird die durch die Raumnutzung befeuchtete Luft durch trockene, kalte Außenluft ersetzt. Nach dem Schließen der Fenster erwärmt sich die Luft rasch und hat nun eine geringere relative Feuchte. Die Stoßlüftung ist somit eine Methode zur Senkung der Luftfeuchtigkeit. Eine ungünstige Art der Lüftung im Winter ist die Lüftung über Kippfenster. Bei dieser Art der Lüftung kühlt sich die Innenwand in der Nähe des Fensters stark ab und es kann zu Tauwasserniederschlag an dieser Wand kommen.

2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen

123

12. Durch welche Prozesse wird in einem Raum Wasserdampf erzeugt? Der menschliche Körper gibt über Haut und Atemluft Wasserdampf ab. Weiterhin wird beim Kochen, Geschirrspülen und Waschen Wasserdampf freigesetzt. Auch Pflanzen geben Wasserdampf ab. 13. 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 Hohlräumen bezieht sich stets auf das Material allein ohne die Hohlräume. Derjenige Wassergehalt, der sich in einem Baustoff nach längerer Lagerung in einem Raum mit konstanter relativer Feuchte ergibt, wird als Gleichgewichtsfeuchte oder praktischer Feuchtegehalt bezeichnet. Der praktische Feuchtegehalt für eine Vielzahl von Baustoffen ist in DIN 4108 zu finden. So enthält zum Beispiel Ziegel 1,5 Vol.-% Feuchtigkeit, während Beton mit geschlossenem Gefüge und porigen Zuschlägen 15 Vol.-% enthält. Für Holz gibt die DIN 4108 eine Feuchte von 15 Masse-% an. Diese Werte werden auch zur Festlegung der Rechenwerte für die Wärmeleitfähigkeit genutzt. 14. Welche Messgeräte zur Messung der Luftfeuchte kennen Sie ? Am häufigsten wird zur Luftfeuchtigkeitsmessung ein Haarhygrometer eingesetzt. Ein Haarhygrometer enthält ein Haar, dessen Länge sich in Abhängigkeit von der Luftfeuchte ändert. Die Längenänderung wird auf einen Zeiger übertragen. Weiterhin gibt es eine Vielzahl moderner Verfahren zur Messung der Luftfeuchtigkeit. Beispielsweise kann die Luftfeuchtigkeit kapazitiv gemessen werden. Dabei beeinflusst die Luftfeuchtigkeit die Dielektrizitätskonstante eines Kondensators. 15. Wie kann die Baustoff-Feuchte gemessen werden ? Man unterscheidet zerstörende und zerstörungsfreie Messverfahren.

124

2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen

Das wichtigste zerstörende Messverfahren ist die gravimetrische Messmethode. Dabei wird ein Probestück entnommen und gewogen. Anschließend wird das Probestück 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 Probestücks kann es zu Änderungen des Feuchtegehalts kommen. Falsch ist die häufig angewandte Probeentnahme mittels Schlagbohrmaschine. Durch die dabei auftretende Erwärmung des Materials verdunstet Feuchtigkeit und die Messung wird verfälscht. Das Probestück muss sofort nach der Entnahme in luftdichte Plastikbeutel o. ä. verpackt werden, um eine Austrocknung während des Transports zu verhindern. Eine weitere Fehlerquelle ergibt sich dadurch, dass bei der Hochtemperaturtrocknung nicht nur Wasser, sondern auch mineralisches Fett verdunstet. Auch die Entnahme von Schichtproben ist mit dieser Methode nur schwer durchführbar. Außerdem ist eine Zerstörung durch die Probeentnahme oft nicht erwünscht. Deshalb sind oft zerstörungsfreie Messverfahren vorzuziehen. Mit speziellen Messgeräten kann der Widerstand oder die Kapazität des Baustoffs gemessen werden. Sowohl der Widerstand als auch die Kapazität sind stark von der Feuchtigkeit abhängig. Die Widerstandsmethode ist bei geringen Feuchtewerten genau, im höheren Feuchtebereich ungenauer. Die mit einer Widerstandsmessung verbundene Materialzerstörung ist unerheblich, und es können an jedem Messort beliebig viele Einzelmessungen durchgeführt werden. Bei entsprechender konstruktiver Ausgestaltung der Elektroden lassen sich Schichtmessungen durchführen. Völlig zerstörungsfrei arbeitet das kapazitive Messverfahren. Die Messtiefe des elektrischen Feldes des Kondensators ist von der Dichte des zu messenden Baustoffes abhängig. Bei leichten Baustoffen beträgt die Messtiefe 10 - 12 cm, bei schweren nur 2 -3 cm. Es gibt Messgeräte, die mit einer sogenannten Aktivelektrode sowohl die Widerstandsmessung als auch die Kapazitätsmessung ermöglichen. 16. Welche Bauschäden können durch Feuchte am Bauteil entstehen? Mögliche Bauschäden durch Feuchte sind: • unzulässige Minderung des Wärmeschutzes • Schimmelbildung • Frostschäden • Verwitterung • Erosion • Baustoffkorrosion

2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen

125

Durch Feuchte verbessert sich die Wärmeleitung und damit nimmt der Wärmeschutz ab. Schimmelbeläge sind Mischkulturen aus Algen, Hefen und Bakterien. Es gibt mehr als Hunderttausend Arten, deren Aussehen sich von weiß über grün bis schwarz erstreckt. Vorraussetzung für Schimmelbildung ist die Überschreitung einer Bauteilfeuchte von 80 % über täglich 12 h sowie über einen Zeitraum von mindestens 5 Tagen. Der Schimmel wächst bei hohen Raumtemperaturen schneller als bei niedrigen. Damit ein Stoff zu Frostschäden neigt, muss er geschlossene Poren oder Kleinhohlräume besitzen. Offene Kapillaren oder Poren sind weniger frostgefährdet. Ausschlaggebend für die Frostschäden ist weniger die Schärfe des Frostes als häufige Temperaturschwankungen an der Frostgrenze, die Frost-Tau-Wechsel. Die Verwitterung wird durch eine Kristallisation verschiedener Salze an den Bauteiloberflächen ausgelöst. Die Salzbildung wird durch abwechselnde Durchfeuchtungs- und Verdunstungsvorgänge gefördert. Unter Erosion versteht man den mechanischen Materialabtrag, der durch die Schleifwirkung von Regen und Wind entsteht. Korrosion ist eine von der Oberfläche des Bauteils ausgehende chemische oder elektrochemische Veränderung des Materials. Der Begriff Korrosion wurde früher nur für Metalle verwendet, inzwischen aber auf weitere Stoffe ausgedehnt. In Industriegebieten ist die Luft am stärksten durch luftfremde Verunreinigungen angereichert. Dadurch ergibt sich in Industriegebieten eine besonders starke Korrosionsneigung. 17. Welche Größen sind im h,x Diagramm (Mollier-Diagramm) dargestellt? Im Mollier-Diagramm ist der Zusammenhang folgender Größen dargestellt: Lufttemperatur Relative Luftfeuchtigkeit Wasserdampfgehalt Enthalpie 18. Was versteht man unter Enthalpie und welche Maßeinheit hat die Enthalpie? Viele Vorgänge bei konstantem Druck, bei denen sich die innere Energie ändert, erfordern noch eine äußere Arbeitsleistung. Die Enthalpie H beschreibt die insgesamt bei diesen Vorgängen aufgewendete Energie.

126

2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen

H = U + pV H Enthalpie U Innere Energie p Druck V Volumen Die Enthalpie H ist geeignet, Vorgänge mit strömenden Substanzen zu beschreiben. Die Maßeinheit der Enthalpie ist J. 19. Im hx-Diagramm (nächste Seite) sind drei Punkte markiert. Ermitteln Sie für P1 die relative Luftfeuchtigkeit, die Temperatur und die absolute Feuchtigkeit. Wie groß ist der spezifische Enthalpieunterschied h zwischen P3 und P2? Die relative Luftfeuchtigkeit an P1 beträgt 80 %, die Temperatur 10 oC und die absolute Feuchtigkeit 6 g /kg Luft. Der auf die Masse bezogene Enthalpieunterschied zwischen P2 und P3 beträgt. Δh = 50 J/kg - 38 J/kg = 12 J/kg. 20. Lösen Sie die Aufgabe 18 aus dem Kapitel 1.4 Lüften mit Hilfe des h,x-Diagrammes. 21. Wie groß ist die Kondensatmenge von gesättigter Luft bei 28 oC, wenn diese auf 18 oC abgekühlt wird? Wir lesen ab: 23g/kg - 13 g/kg = 10g/kg Die Kondensatmenge beträgt 10g/kg Luft. 22. Welchen Taupunkt hat Luft von 30 oC mit einem Wasserdampfgehalt von 12 g/kg. ? Der Taupunkt liegt bei 17 oC.

2.1 Grundlagen und feuchteschutztechnische Kenngrößen

P2

P1

P3

Δh

Mollier-Diagramm für feuchte Luft bei einem Gesamtdruck von 1000 mbar

Bild 2.2 h,x-Diagram

127

128

2.2 Wasserdampfdiffusion

2.2 Wasserdampfdiffusion 1. Erläutern Sie den Begriff Wasserdampfdiffusion Unter Diffusion versteht man die ungeordnete Bewegung von Gas- und Flüssigkeitsmolekülen. Ursache der Diffusion ist die Brownsche Molekularbewegung. Gasoder auch Flüssigkeitsmoleküle führen völlig unregelmäßige Hin- und Herbewegungen aus. Von ihrer Bahn werden die Moleküle durch andere Moleküle, mit denen sie zusammenstoßen, abgelenkt. Dadurch, dass sich von den Stellen mit hoher Konzentration mehr Teilchen fortbewegen als von den Stellen mit niedrigerer Konzentration, kommt es zu einem allmählichen Ausgleich der Konzentration. Makroskopisch betrachtet wirkt die Diffusion gerichtet. Unter Wasserdampfdiffusion versteht man den Feuchtigkeitstransport von der Seite höheren Dampfdrucks zur Seite mit geringerem Dampfdruck. Die Diffusionsrichtung wird stets durch 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 Räumen größer als außerhalb. Die Wasserdampfdiffusion findet deshalb meist von innen nach außen statt. Die Diffusionsrichtung ist nicht von der Richtung des Wärmestromes abhängig. Sie kann auch entgegen dem Wärmestrom sein. Bei Dächern und Außenwänden im Winter verlaufen Wärme- und Dampfstrom in gleicher Richtung von innen nach außen.

Bild 2.3 Wasserdampfdiffusion

2.2 Wasserdampfdiffusion

129

2. Wie ist die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl μ definiert? Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl μ gibt an, um wievielmal größer der Diffusionswiderstand einer Stoffschicht gegenüber einer gleich dicken Luftschicht unter denselben Bedingungen ist. Je dichter ein Stoff ist, umso größer ist der Widerstand, den er der Diffusion von Wasserdampf entgegen setzt. Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahlen verschiedener Baumaterialien sind in Tabelle 5 im Anhang zu finden. 3. Was drückt die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd aus? Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd dient dem Vergleich der Wasserdampf-Diffusionswiderstände verschiedener Materialien. sd = μ ⋅ d [m] Sie drückt aus, wie dick eine Luftschicht sein muss, um dem Wasserdampf den gleichen Widerstand entgegenzusetzen wie das betrachtete Material mit der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl μ und der Schichtdicke s. Man bezeichnet Stoffe mit sd ≤ 0,5 m 0,5m < sd = < 1500 m

als diffusionsoffen, als diffusionshemmend,

sd ≥ 1500 m

als diffusionsdicht.

4. Gipsmörtel hat eine Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl von 10. Wie groß ist die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd von 1 cm Gipsputz? sd = μ ⋅ d

[m]

sd = 10 ⋅ 0,01m = 0,1 m Eine 1 cm dicke Gipsschicht hat den gleichen Diffusionswiderstand wie eine Luftschicht von 10 cm. 5. Wie groß ist die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke einer 20 mm dicken Fichtenholzplatte? sd = μ ⋅ d sd = 40 ⋅ 0,02 m = 0,8 m

2.2 Wasserdampfdiffusion

130

Der Diffusionswiderstand dieser Holzplatte ist einem Diffusionswiderstand von 0,8 m Luft gleichwertig. 6. Berechnen Sie die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd einer 80 mm dicken Dämmschicht aus Polystyrol. sd = μ ⋅ d sd = (80 bis 300) ⋅ 0,08 m = 6,4 bis 24 m. Die Polystyroldämmschicht hat einen Diffusionswiderstand wie eine 6,4 bis 24 m dicke Luftschicht. 7. Wie ist der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand definiert? Der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand ist über die folgende Gleichung definiert:.

Z = μ⋅d⋅

1 δL

Dabei ist δL (Sigma Luft) der Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient von Luft. Mit δ

L

=

1 ⋅10 − 6 1,5

ª kg º « mhPa » ergibt sich: ¬ ¼

ª m 2 hPa º Z = μ ⋅ d ⋅1,5 ⋅10 6 « » ¬ kg ¼ 8. Wie wird der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand bei einem Bauteil aus mehreren Schichten berechnet? Die Diffusionswiderstände der einzelnen Schichten addieren sich.

ª m 2 hPa º Z = 1,5 ⋅10 6 ⋅ (μ 1 ⋅ d 1 + μ 2 ⋅ d 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + μ n ⋅ d n ) « » ¬ kg ¼ An den Bauteilgrenzen zur Luft gibt es analog zu den Wärmeübergangswiderständen auch Übergangswiderstände beim Dampfdurchgang. Ursache für Übergangswiderstände ist die dem Bauteil anhaftende ruhende Luftschicht. Diese ruhende Luftschicht ist nur einige Millimeter dick. Bei der Berechnung des Wärmedurchgangs muss diese Grenzschicht berücksichtigt werden, weil die schlecht wärmelei_

2.2 Wasserdampfdiffusion

131

tende Luft einen spürbaren Beitrag zum Wärmedurchgangswiderstand leistet. Bei der Berechnung des Diffusionswiderstandes braucht diese Luftschicht nicht berücksichtigt zu werden, weil diese dünne Luftschicht für den Wasserdampf nur einen vernachlässigbar kleinen Widerstand darstellt. 9. Was sollte man bei einer mehrschichtigen Wand hinsichtlich des Diffusionswiderstandes der einzelnen Schichten beachten? Da die Wasserdampfdiffusion im Allgemeinen von innen nach außen erfolgt, sollte der Diffusiondurchlasswiderstand der Schichten von innen nach außen abnehmen. Bei der Festlegung des Schichtaufbaus für eine Wand sollte man die dampfdichten Baustoffe innen, also auf der warmen Seite, auf der Seite des höheren Dampfdrukkes anordnen und die dampfdurchlässigeren außen. Auf diese Weise wird ein Diffusionsstau vermieden, und es kommt nicht zur Tauwasserbildung im Inneren des Bauteils. Es gibt Materialien, die sich bezüglich des Wärme- und Feuchtigkeitstransportes ähnlich verhalten. So bremst Kork sowohl den Wärme- als auch den Feuchtetransport, während Ziegel und Gips sowohl Feuchte als auch Wärme gut transportieren. Beton dagegen leitet die Wärme sehr gut, staut aber die Feuchtigkeit. Beton oder auch Dampfbremsen müssen immer auf der warmen Seite sein, damit es nicht zur Tauwasserbildung kommt. Hat eine Wand eine innere Wärmedämmung, so muss sich die Dampfsperre auf der Innenseite davor befinden. 10. Welche Materialien haben einen nahezu unendlich großen Diffusionswiderstand und sind damit wasserdampfundurchlässig? Metalle und Glas sind wasserdampfundurchlässig und haben einen nahezu unendlich großen Diffussionswiderstand. PVC-Folie hat ein μ von 20000 bis 50000, während einfache Dachpappe nur ein μ von 1300 hat. 11. Die Tabellen mit den Diffusionswiderständen enthalten für einige Materialien zwei Werte. Welcher der beiden Werte sollte für Berechnungen verwendet werden? Die beiden Zahlenwerte in der Tabelle stellen obere und untere Grenzwerte dar. Es sollte immer der Wert verwendet werden, der den für die jeweilige Berechnung ungünstigeren Wert darstellt. Man muss bei Berechnungen den für die jeweilige Konstruktion ungünstigeren Wert auswählen. Ungünstig ist auf der wärmeren Seite

132

2.2 Wasserdampfdiffusion

des Bauteils der kleinere μ-Wert und auf der kalten Seite der größere. Das wird klar, wenn man sich überlegt, dass auf der warmen Seite die grössere Wasserdampfmenge vorliegt und eine große Menge Wasserdampf in das Bauteil eindringt, wenn der Widerstand auf der warmen Seite gering ist. Liegt dann auf der kalten Seite ein großer Widerstand vor, so ist das ungünstig, weil der Wasserdampf am Durchgang behindert wird und sich Feuchtigkeit im Bauteil staut. 12. Welche 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 erniedrigt, der vor einem zu großen Wasserdampfstrom zu schützen ist. 13. Aus welchem Material besteht eine Dampfsperre? Eine Dampfsperre besteht aus einem Material mit einem sehr hohen Diffusionswiderstand (sd ≥ 1000 m). Teilweise wird zwischen den Begriffen Dampfbremse und Dampfsperre unterschieden. Ein Material mit sd ≥ 10 m bezeichnet man als Dampfbremse. Dachpappe ist beispielsweise nur eine Dampfbremse. 14. Welche Arten von Dampfsperren kennen Sie? Dampfsperren können Anstriche, Dachpappen, mehrlagige Dichtungsbahnen mit Einlagen aus Metall oder Plaste und Kunststoffbahnen sein. Relativ neu sind feuchteadaptive Dampfbremsen aus Polyamid, deren Dampfdiffusionswiderstand sich in Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchte ändert. 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 Abhängigkeit von der Feuchtigkeit der Umgebung durch Einlagerung von Wassermolekülen ändert. Im Winter, wenn die relative Luftfeuchte im Mittel unter 50 % liegt, ist die Sperrwirkung der Folie am größten. Im Sommer, wenn die relative Luftfeuchte meist über 60 % ist, sinkt der Dampfdiffusionswiderstand stark ab. Das prädestiniert die feuchteadaptive Dampfbremse besonders für feuchtegefährdete Bauteile, für die die sommerliche Trocknung nach innen erhalten bleiben soll.

2.2 Wasserdampfdiffusion

133

16. Welche Arten des Wassertransportes in Bauteilen spielen außer der Wasserdampfdiffusion eine Rolle? Weitere für den Bau wichtige Wassertransportarten sind: • kapillare Wasserwanderung • Sickerströmung • elektrokinetischer Wassertransport (Osmose) • Wassertransport durch Luftströmung (Verdunstung an der Oberfläche) Der Transport von Wasser in flüssiger Form findet wesentlich schneller statt als der Wasserdampftransport. So kann ein Baustoff viel schneller austrocknen, wenn Wasser in flüssiger Form an die Oberfläche gelangen und dort verdunsten kann, als wenn nur eine Austrocknung durch den Transport dampfförmiger Feuchte möglich ist. 17. Welche Baustoffe zeigen eine gute kapillare Wasseraufnahme und welche nehmen kaum Wasser auf? Der kapillare Wassertransport ist in den einzelnen Baustoffen sehr unterschiedlich, da die Fähigkeit zur Feuchtigkeitsabsorption und -desorption sehr unterschiedlich ist. Man kann die Baustoffe hinsichtlich der Wasseraufnahme in vier Gruppen einteilen: • Stoffe mit langsamer Wasseraufnahme und Abgabe (z. B. Schwerbeton) • Stoffe mit schneller, starker Wasseraufnahme und schneller Wasserabgabe (z. B. Gips und Ziegel) • Stoffe mit schneller Aufnahme und geringer Abgabe (z. B. Gassilikatbeton) • Stoffe mit geringer Aufnahme Man beschreibt die Wasseraufnahmefähigkeit mit Hilfe des Wasseraufnahmekoeffizienten w. Wasseraufnahmekoeffizient w einiger Baustoffe: Baustoff Wasseraufnahmekoeffizient w (kg/m2h0,5) Gasbeton 4...8 Vollziegel 20..30 Kalksandvollstein 4...8 Zementputz 2...3 Gipsbauplatte 35...70 Kunststoffdispersionsbeschichtung 0,05...0,2 Als wasserhemmend bezeichnet man Schichten mit w ≤ 0,04 kg/m2s0,5 und sd ≤ 2m, als wasserabweisend bezeichnet man Schichten mit w ≤ 0,01 kg/m2s0,5 und sd ≤ 2m, als wasserdicht bezeichnet man Schichten mit w ≤ 2⋅10-5 kg/m2s0,5.

134

2.2 Wasserdampfdiffusion

18. Erläutern Sie den Vorgang der kapillaren Wasserwanderung. Eine Kapillare ist eine sehr feine Röhre. Je nach der Größe der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit kann die angrenzende Gefäßwand gut oder schlecht benetzt werden. Eine gute Benetzung der Wandung einer Kapillare führt zu einem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels in der Kapillare, eine schlechte Benetzung des Randes führt zu einem Absinken des Flüssigkeitspiegels in der Kapillare. Die mit der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten in engen Röhren zusammenhängenden Kräfte bezeichnet man als Kapillarkräfte. In den Hohlräumen von Feststoffen kann Wasser mit Hilfe von Kapillarkräften transportiert werden. Es kann dabei zu einer Wasserwanderung entgegen der Schwerkraft kommen. Kapillaritätseffekte von Wasser treten bis zu einer Porenweite von etwa 1 mm auf. Bei größeren Poren kann ein Wassertransport nur noch als Sickerströmung erfolgen.

Bild 2.4 Verhalten von Wasser in Kapillaren

19. Nennen sie ungünstige Auswirkungen der kapillaren Wasserwanderung in der Baupraxis. Für folgende Fälle ist die kapillare Wasserwanderung verantwortlich: • aufsteigende Feuchte im Mauerwerk bei fehlender waagerechter Abdichtung • nach innen wandernde Feuchte bei schlechter senkrechter Abdichtung im Erdreich • nach innen wandernde Feuchte bei Wänden im Schlagregen • Tauwasserweiterleitung in Bauteilen 20. Wie kann man die kapillare Wasseraufnahme von Baustoffen verringern? Man kann den Oberflächenbereich des Baustoffs durch Imprägnieren wasserabweisend machen. 21. Was versteht man unter Elektroosmose?

2.2 Wasserdampfdiffusion

135

In feinporigen Stoffen beginnt Wasser zu fließen, wenn das Wasser elektrisch geladene Teilchen enthält und eine elektrische Spannung wirkt. Man nutzt diesen Vorgang zur Mauerwerkstrockenlegung aus. 22. Welche Bauschäden können durch Tauwasserbildung infolge von Wasserdampfdiffusion entstehen? Mögliche Bauschäden sind: • unzulässige Minderung des Wärmeschutzes • Schimmelbildung • Baustoffkorrosion 23. Welche Aufgabe hat das Hinterlüften von Schichten in Bezug auf die Wasserdampfdiffusion zu erfüllen? Durch das Hinterlüften werden diese Schichten in Bezug auf die Wasserdampfdiffusion vom übrigen Bauteil abgekoppelt. Besonders wichtig ist das bei außenliegenden Schichten mit großen sd-Werten, wie z. B. Metallfassaden.

24. Welche Vorteile bietet eine instationäre Betrachtungsweise des Feuchtetransports von Bauteilen? Das Glaserverfahren betrachtet auf stationäre Weise die Wasserdampfdiffusion. Weitere Transportprozesse wie Wasserdampfkonvektion, Kapillarleitung und Oberflächendiffusion bleiben unberücksichtigt. In den letzten Jahren wurden Rechenverfahren für den instationären Feuchtetransport entwickelt, wie z. B. das Rechenprogramm „WUFI“ (Wärme und Feuchte instationär), die es gestatten, die Oberflächendiffusion und die Kapillarleitung mit zu berücksichtigen. 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 Dämmung langfristig das Feuchteverhalten verschlechtert. Die Konvektion von zum Teil großen Wasserdampfmengen durch wenige unbeabsichtigte Undichtigkeiten ist weiterhin ein praktisches Problem.

136

2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen

2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen 1. Unter welchen Bedingungen bildet sich Tauwasser auf Bauteiloberflächen? Auf den Oberflächen von Bauteilen oder Einrichtungsgegenständen schlägt sich Tauwasser nieder, wenn die Oberflächentemperatur dieser Gegenstände geringer als die Taupunkttemperatur ist. Das kann unter folgenden Bedingungen geschehen: • wenn die Außenwand wegen zu geringer Wärmedämmung kalt ist • wenn die Raumluft einen zu großen Feuchtegehalt hat (durch momentane Nutzung oder zu seltenes Lüften) • wenn die Räume zu schnell aufgeheizt werden und die Wände noch kalt sind • wenn der Wärmeübergang an der Außenwand durch Schränke oder Vorhänge behindert wird 2. Unter welcher Bedingung tritt Tauwasserbildung an Bauteilen im Allgemeinen nicht auf? Tauwasserniederschlag an der Oberfläche von Bauteilen tritt in der Regel nicht auf, wenn der Mindestwärmeschutz nach DIN 4108 eingehalten wird. Der Mindestwärmeschutz ist gerade so festgelegt, dass keine Tauwasserbildung auftritt. Dabei ist eine übliche Nutzung und Lüftung mit Raumtemperaturen und relativen Luftfeuchten, wie sie in der Regel in nichtklimatisierten Räumen auftreten, vorausgesetzt. Auch die häuslichen Küchen und Bäder sind dabei eingeschlossen. Zu Problemen kommt es, wenn bei Wohnungssanierungen neue, dichtere Fenster eingesetzt werden und die Lüftungsgewohnheiten diesen neuen Bedingungen nicht angepasst werden. 3. Wann sollte der Wärmedurchlasswiderstand berechnet werden, der erforderlich ist, um Tauwasserbildung zu verhindern? In Räumen mit dauernd hoher Luftfeuchte sollte der unter den vorliegenden Bedingungen erforderliche Wärmedurchlasswiderstand berechnet werden. Das ist zum Beispiel für Schwimmbäder und Küchen von Gaststätten der Fall. 4.

Wie lässt sich der Wärmedurchlasswiderstand berechnen, der erforderlich ist, um Tauwasserbildung zu verhindern ? Der Wärmedurchgangswiderstand RT verhält sich zum Übergangswiderstand Rsi wie die Temperaturdifferenz zwischen Innen und Außen zur Differenz zwischen Innenund Taupunkttemperatur.

2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen

137

R T și − șe = R si ș i − ș s și − șe și − șs

R T = R si R = R si

și − șe − R si − R se și − șs

Für die Berechnungen soll Rsi = 0,25m2K/W und θe= -5 oC verwendet werden. 5. Wie groß muss der Wärmedurchlasswiderstand einer Außenwand sein, damit bei einer Außentemperatur von 5 oC kein Tauwasserniederschlag stattfindet? Die Raumtemperatur betrage 23 oC, die relative Luftfeuchte 75 %. R = R si

și − șe − R si − R se și − șs

R si = 0,25 m 2 K/W R se = 0,04 m 2 K/W R = 0,25 ⋅ R = 1,20

23 − ( − 5) − (0,25 + 0,04) 23 − 18,3

m 2K W

Die Wärmeübergangswiderstände wurden Tabelle 6 und die Taupunkttemperatur Tabelle 18 entnommen. Der Wärmedurchlasswiderstand muss unter diesen Bedingungen 1,20 m2K/W betragen. 6. Berechnen Sie den Wärmedurchlasswiderstand für ein Schwimmbad, der erforderlich ist, um bei einer Außentemperatur von - 5 oC und einer Innentemperatur von 27 oC und einer relativen Feuchte innen von 75 % Tauwasserbildung zu verhindern. DIN 4108 legt für Rsi = 0,25 m2K/W fest. Für 27 oC und 75 % Luftfeuchtigkeit kann man Tabelle 18 eine Taupunkttemperatur von 22,2 oC entnehmen.

R = R si

θi − θe − R si − R se θi − θs

138

2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen

27 + 5 − 0,25 − 0,04 27 − 22,2 R = 1,67 − 0,29 R = 0,25 ⋅

R = 1,38

m2K W

Man sieht, dass in diesem Fall ein Wärmedurchlasswiderstand von 1,38 m2K/W erforderlich ist. Dieser Wert liegt über dem für den Mindestwärmeschutz geforderten Wert von 1,2 m2K/W (Tabelle 8). 7. Berechnen Sie die für Aufgabe 6 erforderliche Wärmedämmung für die folgende Außenwand:

1 Kalkzementputz 2 cm 2 Wärmedämmstoff 040 3 Wand aus Ziegeln, Dichte 1400 g/m3, Dicke 24 cm 4 Kalkzementmörtel 1 cm Bild 2.5 Außenwand

R = 1,38 R=

d1 d 2 d 3 d 4 + + + λ1 λ 2 λ 3 λ 4

1,38 =

0,02 d 2 0,24 0,01 + + + 0,10 0,04 0,58 1,0

1,38 = 0,02 +

d2 + 0,414 + 0,01 0,04

2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen

1,38 = 0 , 444 +

139

d2 0 , 04

d 2 = 0 ,996 ⋅ 0 , 04 = 0 , 0374 m ≈ 4 cm

Es ist eine Wärmedämmschicht von 4 cm erforderlich. 8. Wie verhält sich eine Außenwand mit R = 0,55 m2K/W bei 200C und 60% Luftfeuchtigkeit? Tritt Oberflächenkondensation auf? DIN 4108 legt für Rsi = 0,25 m2K/W fest. Für 20 oC wird r. F.= 60 % bei θs= 12 oC. Mit Rse = 0,04 m2K/W, θe = - 5 oC und θi = 20 oC ergibt sich:

R = R si

θi − θe − R si − R se θi − θs

R = 0,25 ⋅ R = 0,49

20 + 5 − 0,25 − 0,04 20 − 12

m2K W

Eine Wand muss mindestens einen Wärmedurchlasswiderstand von 0,49 m2K/W haben, damit keine Oberflächenkondensation auftritt. Die vorgegebene Wand erfüllt mit 0,55 m2K/W diese Bedingung. Ein Wert von 0,55 m2K/W entspricht gerade dem alten Mindestwärmeschutz; d. h. bei der Einhaltung dieses Mindestwärmeschutzes wird bis zu einer relativen Feuchte von etwa 60 % Oberflächenkondensation vermieden. Der jetzt, seit 2001, gültige Mindestwärmeschutz verlangt R = 1,2 m²K/W. 9. Wie müssen Räume richtig geheizt werden, damit Tauwasserbildung auf Oberflächen vermieden wird? Um Tauwasserbildung zu vermeiden, darf ein ausgekühlter Raum nicht zu schnell aufgeheizt werden. Sonst sind die Wände noch zu kalt und es schlägt sich Oberflächentauwasser nieder. Ein grober Fehler ist es, unbeheizte Schlafzimmer abends mit

140

2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen

der warmen Luft aus anderen Räumen aufzuheizen. Die in den anderen Räumen erzeugte Feuchtigkeit erhöht die Feuchtigkeit des kalten Schlafzimmers und es kann dort zu Tauwasserniederschlag kommen. Eine Lüftungsöffnung in einer Tür zwischen einem beheizten und einem unbeheizten Raum kann dazu führen, dass sich die aus dem warmen Raum stammende hohe Feuchtigkeit an den Außenwänden des ungeheizten Raumes niederschlägt. 10. Wie müssen Räume richtig gelüftet werden, damit Tauwasserbildung auf Oberflächen vermieden wird? Durch Dauerlüftung in der kalten Jahreszeit kann sich die Innenoberfläche der Außenwand stark abkühlen. In der Nähe der kalten Wand kann die Luft nur relativ wenig Feuchtigkeit aufnehmen und es beginnt sich Tauwasser niederzuschlagen. Man sollte zwei- bis dreimal täglich kurz (5 bis 10 Minuten) und kräftig lüften. Dadurch erfolgt ein Luftausgleich, ohne dass sich die Temperatur der Innenoberfläche stark abkühlt. Wenn aufgrund verschiedener Tätigkeiten wie Duschen oder Kochen erhöhte Luftfeuchtigkeiten aufgetreten sind, sind diese in dem Raum abzulüften, in dem sie entstanden sind. Die Zeit für das Lüften ist abhängig von der Temperaturdifferenz und dem Wind. In der Übergangszeit sind die Antriebskräfte für den Luftaustausch geringer als bei den großen Temperaturunterschieden im Winter. Deshalb ist in der Übergangszeit die Zeit, die für einen vollständigen erforderlich ist, größer als im Winter. Es ist zu beachten, dass besonders Kippfenster zur Dauerlüftung verführen. Weiterhin sollte man bei neuen, dichtschließenden Fenstern daran denken, dass keine Zwangslüftung mehr stattfindet, wie das bei alten, undichten Fenstern der Fall war. Damit die im Raum gebildete Feuchtigkeit abgeführt werden kann, muss bei neuen Fenstern öfter gelüftet werden. Das wird oft nicht beachtet und dadurch kommt es schon bald nach dem Einbau neuer Fenster zur Schimmelbildung. Nach Möglichkeit sollte beim Einbau neuer Fenster die Wärmedämmung der Außenwand 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 Innenoberflächentemperatur. Sie sind somit kein guter Indikator für zu hohe Luftfeuchtigkeit.

2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen

141

Zur Kontrolle der Luftfeuchte ist ein Hygrometer empfehlenswert. Eine Luftfeuchte von 60 % sollte nicht überschritten werden. Schimmelbildung ist ein Signal für häufig zu hohe Luftfeuchtigkeit. 12. Welchen Einfluss hat die Raumausstattung auf die Luftfeuchtigkeit? Versiegelte Oberflächen wie Fliesen, Folientapeten, lackiertes Holz, Metalle oder dichte Anstriche können nahezu keine Feuchtigkeit aufnehmen. Dadurch kommt es in Räumen, die mit solchen Materialien ausgestattet sind, schneller zu hoher Luftfeuchtigkeit. Dagegen können Textilien wie Vorhänge und Gardinen einen gewisse Menge Feuchtigkeit speichern. Wenn Räume mit vielen Pflanzen ausgestattet werden, erhöht sich durch die Wasserzufuhr beim Gießen 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 gefährdeten Stellen sollte man keine besonders pilzanfälligen Stoffe verwenden. Besonders anfällig sind Stoffe, die biologisch abbaubare Substanzen enthalten, wie z. B. Rauhfasertapeten und leinölhältige Anstriche. Es gibt auch pilzwidrige Anstriche und Tapeten. 14. Welche Oberflächentemperatur der inneren Außenwand ist durch den Wärmeschutz mindestens zu erreichen, damit Schimmelbildung ausgeschlossen werden kann? Die innere Oberfläche muss mindestens eine Temperatur von 12,6 oC haben. Diesen Wert schreibt die Neufassung der DIN 4108-2 (Mindestwärmeschutz) für die ungünstigste Stelle, d. h. für den Bereich von Wärmebrücken, vor. Diese Forderung trifft nicht auf Fenster und nicht auf Ecken von Außenbauteilen mit homogenem Schichtenaufbau zu, deren Einzelkomponenten den Anforderungen des Mindestwärmeschutzes entsprechen. Auch für die Konstruktionsbeispiele im Beiblatt 2 der DIN 4108 ist kein Nachweis erforderlich. Für davon abweichende Konstruktionen ist der Nachweis zu führen, dass der Temperaturfaktor fRsi ≥ 0,70 ist,

f Rsi =

θ si − θ e θi − θe

142

2.3 Tauwasserbildung auf Oberflächen

bzw. dass unter den unten aufgeführten Randbedingungen eine raumseitigen Oberflächentemperatur θsi ≥ 12,6 oC eingehalten wird. Randbedingungen: Innenlufttemperatur θi = 20 oC Relative Luftfeuchte innen φi =50 % Kritische Luftfeuchte auf der Bauteiloberfläche φsi = 80 % Außenlufttemperatur θe = - 5 oC Wärmeübergangswiderstand, innen Rs i = 0,25m² K/W (beheizte Räume) Rsi= 0,17m² K/W (unbeheizte Räume) Wärmeübergangswiderstand, außen Rse= 0,04 m² K/W Für die Oberflächentemperatur gilt:

θ si = (1 − R si ⋅ U ) (θ i − θ e ) + θ e 15. Welchen Einfluss hat die Raumorientierung auf die Betauung von Bauteiloberflächen? Durch den Wind, der auf ein Gebäude einwirkt, wird an einigen Fassadenflächen Außenluft zugeführt und an den gegenüberliegenden abgesaugt. Die Räume, die zuerst mit der Außenluft in Berührung kommen, werden besser entfeuchtet als die auf der windabgewandten Seite liegenden, die mit Luft in Berührung kommen, die schon Feuchtigkeit aus den Räumen aufgenommen hat. Im Allgemeinen werden deshalb die nach Süden und Westen gerichteten Räume am besten entfeuchtet.

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

143

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen 1. Erläutern Sie die Entstehung von Tauwasser im Bauteilinneren Wird bei der Wasserdampfdiffusion durch ein Bauteil der Sättigungsdampfdruck erreicht, so kondensiert ein Teil des Dampfes zu Wasser. Bei Temperaturen unter 0 Grad Celsius kann es auch zur Eisbildung im Bauteilinneren kommen. Durch das Tauwasser im Bauteil wird die Wärmedämmung herabgesetzt und es können Schäden wie Schimmelbildung oder Korrosion und Stabilitätsverlust eintreten. 2. Welche Tauwassermenge ist in einem Bauteil zulässig, ohne dass Schäden entstehen? Das Tauwasser muss im Jahresmittel wieder an die Umgebung abgegeben werden können. Die Verdunstungsmenge muss größer als die Tauwassermenge sein. Eine Tauwassermenge von 1 kg/m2 darf nicht überschritten werden. In einigen Fällen liegen stärkere Forderungen vor: - Bei Schichtgrenzen von nichtwasseraufnahmefähigen Flächen zu Faserdämmstoffen darf eine Tauwassermenge von 0,5 kg/m2 nicht überschritten werden. - Bei Holz darf das Tauwasser den Feuchtegehalt um nicht mehr als 5 % erhöhen, bei Holzwerkstoffen nur um 3 %. 3. Unter welchen Bedingungen wird die Tauwasserbildung im Bauteil als unschädlich angesehen? Nach DIN 4108 Teil 3 wird die Tauwasserbildung im Bauteil als unschädlich angesehen, wenn der Mindestwärmeschutz eingehalten und die Standsicherheit des Bauteils nicht gefährdet wird. Die in dieser Hinsicht unbedenklichen Fälle werden in dieser DIN aufgeführt. Für alle weiteren Fälle ist rechnerisch der Nachweis über Tauwasserausfall zu führen. Ergibt die Berechnung Tauwasser in einer Menge, die nicht schnell genug verdunsten kann, so ist die Konstruktion entsprechend abzuändern. Möglich sind Änderungen der Konstruktion oder der Reihenfolge der Schichten, Hinterlüftung oder Einbau einer Dampfsperre. 4. Wann ist die Tauwasserbildung für ein Bauteil schädlich? Die Tauwasserbildung ist für das Bauteil schädlich, wenn es zur Korrosion von Eisenteilen oder zum Schimmelbefall von organischen Teilen kommt.

144

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

5. Wie müssen Sie eine mehrschichtige Wand aufbauen, damit Tauwasserbildung infolge von Dampfdiffusion vermieden wird? Der Diffusionswiderstand der einzelnen Bauteile muss von innen nach außen abnehmen. Da der Wasserdampftransport im Allgemeinen von innen nach außen stattfindet, wird auf diese Weise ein Stau vermieden und es kommt nicht zu Tauwasserbildung. 6. Nennen Sie Beispiele für Wände, bei denen kein Tauwassernachweis erforderlich ist. Nach DIN 4108-3 (2001) ist für folgende Außenwände kein Tauwassernachweis erforderlich: • Außenwände aus ein- oder zweischaligem Mauerwerk, Normalbeton, gefügedichtem oder haufwerksporigem Leichtbeton, jeweils mit Innenputz; Außenschichten als Putz oder Verblendmauerwerk, angemörtelte Bekleidungen, hinterlüftete Außenwandbekleidungen mit oder ohne Wärmedämmung oder ein zugelassenes Wärmeverbundsystem • Wände mit Innendämmung, wenn die Wärmedämmschicht R ≤ 1,0 m²K/W und sd,i ≥ 0,5 m (einschließlich Innenputz) beträgt oder bei Wänden (ohne Außendämmung) mit Holzwolle-Leichtbauplatten als Innendämmung (R ≤ 0,5 m²K/W) • Wände in Holzbauart mit vorgehängter Außenwandbekleidung, zugelassenem Wärmeverbundsystem oder Mauerwerksvorsatzschalen, jeweils mit raumseitiger diffusionshemmender Schicht mit sd,i ≥ 2 m • Holzfachwerkwände mit Luftdichtheitsschicht mit wärmedämmender Ausfachung oder mit Innendämmung (Innenbekleidung 1m ≤ sd,i ≤ 2 m) oder Innendämmung mit Holzwolle-Leichtbauplatten oder mit Außendämmung als Wärmedämmverbundsystem oder Wärmedämmputz (sd,e ≤ 2 m). • Kelleraußenwände mit außenliegender Wärmedämmung (Perimeterdämmung) 7. Nennen Sie Beispiele für Dächer, für die nach DIN 4108-3 (2001) kein Tauwassernachweis erforderlich ist. 1. Nichtbelüftete Dächer Der Wärmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht darf bei Dächern ohne rechnerischen Nachweis 20 % des Gesamtwärmedurchlasswiderstandes betragen. Bei Dächern mit nebeneinanderliegenden Bereichen ist der Gefachbereich zugrunde zu legen. Für die folgenden Dächer ist kein rechnerischer Nachweis erforderlich:

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

145

a) Nicht belüftete Dächer mit Dachdeckungen • nicht belüftete Dächer mit belüfteter Dachdeckung oder mit zusätzlich belüfteter Luftschicht unter nicht belüfteter Dachdeckung und einer Wärmedämmung zwischen, unter und/oder über den Sparren und zusätzlicher regensichernder Schicht mit Werten der wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke außen innen sd,i sd,e ≤ 0,1 m ≥ 1,0 m ≤ 0,3 m ≥ 2,0 m > 0,3 m sd,i ≥ 6⋅ sd,e . • nicht belüftete Dächer mit nicht belüfteter Dachdeckung und einer raumseitigen diffusionshemmenden Schicht mit sd,i ≥ 100 m unterhalb der Wärmedämmschicht b) Nicht belüftete Dächer mit Dachabdichtung • nicht belüftete Dächer mit einer diffusionshemmenden Schicht mit sd,i ≥ 100 m unterhalb der Wärmedämmschicht, wobei der Wärmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht höchstens 20 % des Gesamtwärmedurchlasswiderstandes betragen darf • nicht belüftete Däher aus Porenbeton ohne diffusionshemmende Schicht an der Unterseite und ohne Wärmedämmung • nicht belüftete Dächer mit Wärmedämmung oberhalb der Dachabdichtung (Umkehrdächer) und dampfdurchlässiger Auflast auf der Wärmedämmschicht (z. B. Grobkies) 2. Belüftete Dächer Belüftete Dächer mit einer Dachneigung < 5o und einer diffusionshemmenden Schicht mit sd,i ≥ 100 m unterhalb der Wärmedämmschicht, wobei der Wärmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht höchstens 20 % des Gesamtwärmedurchlasswiderstandes betragen darf. Belüftete Dächer mit einer Dachneigung ≥ 5oC unter folgenden Bedingungen: • Die Höhe des freien Lüftungsquerschnitts innerhalb des Dachbereiches über der Wärmedämmschicht muss mindestens 2 cm betragen • Der freie Lüftungsquerschnitt an Traufe und Pultdachabschluss muss mindes-tens 2 0/00 der zugehörigen geneigten Dachfläche betragen, mindestens jedoch 200 cm²/m

146

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

• Bei Satteldächern sind an First und Grat Mindestlüftungsquerschnitte von 0,5 0 /00 der zugehörigen geneigten Dachfläche erforderlich, mindestens 50 cm²/m • Der sd-Wert der unterhalb der Belüftungsschicht angeordneten Bauteilschichten muss insgesamt mindestens 2 m betragen 8. Wie wird der Tauwasserausfall für 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 verdunstenden Wassermenge verglichen. Fällt mehr Tauwasser an als verdunstet, so ist der Tauwasserausfall für das Bauteil schädlich. Es kann mit dem Glaserverfahren nicht der tatsächliche Tauwasserausfall im Bauteil berechnet werden, sondern der Tauwasserausfall unter genormten klimatischen Bedingungen. Änderungen der Stoffdaten, wie zum Beispiel der Wärmeleitfähigkeit durch die anfallende Feuchtigkeit, bleiben unberücksichtigt. Bei diesem Verfahren wird für das Bauteil zunächst der Temperaturverlauf bestimmt und anhand der im Bauteil auftretenden Temperaturen wird der Sättigungsdampfdruckverlauf des Bauteils ermittelt. Der Sättigungsdampfdruckverlauf wird grafisch dargestellt. Man fertigt dazu ein Diagramm, das sogenannte Glaser-Diagramm, an. Es hat als Abszisse die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke und als Ordinate den Wasserdampfteildruck. In das Diagramm werden die Sättigungsdampfdrücke an den einzelnen Schichtgrenzen entsprechend den für diese Stellen ermittelten Temperaturen eingetragen. Weiterhin trägt man den innen und außen am Bauteil auftretenden Wasserdampfteildruck ein. Man verbindet den inneren und äußeren Wasserdampfteildruck mit einer Gerade und vergleicht den Verlauf dieser Geraden mit dem Verlauf des Sättigungsdampfdrucks. Wenn die Gerade des Wasserdampfdruckes in dem Bauteil unter der Kurve des Sättigungsdruckes liegt, so fällt kein Tauwasser in dem Bauteil aus. Schneidet oder berührt die Gerade des Wasserdampfteildruckes die Kurve des Sättigungsdampfsdruckes, so wird der Sättigungsdampfdruck erreicht, und es fällt Tauwasser aus. Die Gerade des Wasserdampfdruckes ist in diesem Fall nur eine Hilfslinie. Der auftretende Wasserdampfdruck kann nie größer als der Sättigungsdampfdruck sein. Den tatsächlichen Verlauf des Wasserdampfdruckes erhält man, wenn man den äußeren und inneren Wasserdampfdruck durch eine Kurve verbindet, die den Sättigungsdampfdruck nicht übersteigt. Bei der Erstellung des Diagramms geht man am besten so vor, dass man alle erforderlichen Größen in einer übersichtlichen Tabelle zusammenfasst. Der Tabellenkopf enthält folgende Größen:

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

147

Bauteil Schichtdicke d (m) Diffusionszahl μ diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd (m) Wärmeleitfähigkeit λ (W/m2K) Wärmeübergangswiderstand Rsi , Rse bzw. Wärmedurchlasswiderstand R (m2K/W) Temperatur an der Schichtgrenze θ (0C) Wasserdampfsättigungsdruck ps (Pa)

a

1

2

b

3

1

ps

z

2

3

ps p i

pi

psw

pa

pa

sd c 1

zzzz 2

s d,i d 3

1

s d,e

 2

3

p ps

ps

pi

psw

psw1 pi

p sw2

pa

pa

s d,i

Bild 2.6 Glaserdiagramme

zzz 

s d,z

s d,e

s d,i

Tauwas s er ents teht Tauwas s er verduns tet

0,5s d,z 0,5s d,z

s d,z

s d,e

148

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

Es können sich bei den Glaser-Diagrammen folgende Fälle ergeben: Fall a: Der Wasserdampfteildruck im Bauteil ist an jeder Stelle kleiner als der Wasserdampfsättigungsdruck. 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 während 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 Fällen ist der Tauwassernachweis fortzusetzen, und es müssen die in der Tauperiode auftretende Tauwassermenge und die in der Verdunstungsperiode anfallende Verdunstungsmenge berechnet und miteinander verglichen werden. Die Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen ist unschädlich, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind: a) Das während der Tauperiode anfallende Wasser kann während der Verdunstungsperiode wieder verdunsten. b) Baustoffe, die mit dem Tauwasser in Berührung kommen, dürfen nicht geschädigt werden, z. B. durch Pilzbefall oder Korrosion c) Die Tauwassermenge bei Dächern und Wänden darf 1,0 kg/m2 nicht überschreiten (Ausnahmen sind unter d) und e) genannt. d) Die Tauwassermenge darf an Grenzflächen zwischen zwei nicht kapillar saugenden Schichten (z. B. Dampfsperren oder Betonschichten) nicht größer als 0,5 kg/m2 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 erfüllt, muss eine Änderung der Konstruktion vorgesehen werden. Wenn man nicht die Reihenfolge der Schichten ändern will, muss man sich zum Einbau einer Dampfsperre entschließen.

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

149

9. Wie kann man die Tauwasser- und die Verdunstungsmenge errechnen? Die Tauwassermenge und die Verdunstungsmenge lassen sich mit Hilfe der folgenden Gleichungen berechnen. Tauwassermenge mW,T

m W ,T =

§ p i − p sw1 p sw 2 − p e ¨ − s d ,e 1,5 ⋅10 ¨© s d , i tT

6

· ¸ ¸ ¹

Verdunstungsmenge mW,V

m W,V =

§ p sw − p i p sw − p e ¨ + ¨ 1,5 ⋅10 © s d ,i + 0,5 ⋅ s d , z 0,5 ⋅ s d , z + s d ,e tV

6

· ¸ ¸ ¹

Dabei sind pws1 und pws2 die Sättigungsdampfdrücke in den Ebenen des Tauwasserausfalls, die innere diffusionsäquivalente Luftschichtdicke bis zur Ebene des Tausd,i wasserausfalls, die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke im Bereich des Tauwasserausfalls, sd,z die äußere diffusionsäquivalente Luftschichtdicke bis zur Ebene des Tausd,e wasserausfalls. Vergleiche dazu auch Bild 2.5 Rechenwerte für den Normalfall (DIN 4108 Teil 3): Tauperiode: Dauer: 60 Tage = 1440 Std. Raumklima Außenklima -10 oC Temperatur θ 20 oC Luftfeuchtigkeit φ 50 % 80 % 2340 Pa 260 Pa Sättigungsdampfdruck ps Wasserdampfdruck p 1170 Pa 208 Pa Verdunstungsperiode: Dauer: 90 Tage = 2160 Std. Temperatur θ Luftfeuchtigkeit φ Sättigungsdampfdruck ps Wasserdampfdruck p

Raumklima 12 oC 70 % 1403 Pa 982 Pa

Außenklima 12 oC 70 % 1403 Pa 982 Pa

150

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

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

1 Putz 2 cm, λ = 0,87 W/mK 2 Vollziegel λ = 0,79 W/mK 3 Putz 1 cm, λ = 0,87 W/mK 4 Kork 4 mm 055

1

2

3 4

Bild 2.7 Ziegelwand mit Korkinnendämmung

Wir erstellen eine Tabelle für das Glaserverfahren und tragen für die einzelnen Schichten die Schichtdicke s (m) und die Diffusionszahl μ ein. Dabei ist zu beachten, dass für die Diffusionszahl μ innen der kleinere der in der Tabelle 5 angegebenen Werte einzusetzen ist und außen der größere. Anschließend errechnen wir die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd (m) und tragen sie ebenfalls in die Tabelle ein. In die beiden nächsten Spalten kommt die Wärmeleitfähigkeit λ (W/m2K) und der Wärmeübergangswiderstand 1/λ bzw. der Wärmedurchlasswiderstand 1/α (m2K/W). Für die Schichtgrenzen errechnen wir die Temperatur θ (oC) (wie in Kapitel 1.3 Frage 5) und tragen sie, wie aus der Tabelle ersichtlich, ein. Als letztes ermitteln wir mit Tabelle 19 den Wasserdampfsättigungsdruck ps(Pa) für die jeweilige Temperatur und tragen ihn ebenfalls ein. Die Berechnung der Temperaturen erfolgt nach den Gleichungen auf Seite 35. Es empfiehlt sich eine Berechnung mit Excel. Zunächst wird der Wert Δθ/RT = 30/0,739 = 40,6 bestimmt. Dieser Wert wird nun, wie in Kapitel 1.3 Frage 5 erläutert, jeweils mit Rsi, d/λ bzw. Rse multipliziert: 0,13 ⋅ 40,6 = 5,28 Diese Temperatur wird von der Innentemperatur 20 oC abgezogen: 20 oC - 5,28 oC = 14,72 oC 0,073 ⋅ 40,6 = 2,96 Diese Temperatur wird von 14,72 0C abgezogen: 14,72 oC - 2,96 oC = 11,76 oC 0,011⋅ 40,6 = 0,45 Diese Temperatur wird von 11,76 oC abgezogen:

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

151

11,76 oC - 0,45 oC = 11,31 oC 0,462 ⋅ 40,6 =18,75 Diese Temperatur wird von 11,31 oC abgezogen: 11,31 oC - 18,75 oC = - 7,45 oC 0,023⋅ 40,6 = 0,93 Diese Temperatur wird von - 7,45 oC abgezogen: - 7,45 oC - 0,93 oC = - 8,38 oC 0,04⋅ 40,6 = 1,62 Diese Temperatur wird von - 8,38 oC abgezogen und wir müssen bei der Außentemperatur -10 oC ankommen: -8,38 oC - 1,62 oC = - 10 oC d

Wärmeübergang innen Kork Putz

μ

sd

λ

d/λ λ Rsi, Rse

ps

20

2340

14,7

1674

11,8

1385

11,3

1340

- 7,5

324

- 8,4

298

- 10

260

0,13 0,004 0,01

5 15

0,02 0,15

0,055 0,87

0,073 0,011

Ziegel

0,365

10

3,65

0,79

0,462

Putz

0,02

35

0,7

0,87

0,023

Wärmeübergang außen Summe

θ

0,04 4,52

0,739

Nun benötigen wir noch die in der Tauperiode herrschenden Wasserdampfdrücke innen und außen.

152

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

Mit den Bedingungen für die Tauperiode erhalten wir: pi = 50 % ⋅2340 Pa =1170 Pa pe = 80 % ⋅260 Pa = 208 Pa Wir zeichnen ein Glaserdiagramm und tragen die Sättigungsdampfdrücke in Abhängigkeit von der diffusionsäquivalenten Luftschichtdicke sd ein. Dabei ist es gleich, ob wir die Schichtdicken des Bauteils von innen oder außen beginnend eintragen. In Bild 2.7 wurden die Schichtdicken von außen beginnend eingetragen. p (Pa) 2500

2000

1500

1170 1000

500 208 0 Bild 2.8 Glaserdiagramm

1

2

3

4

s d (m)

Den äußeren 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 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

153

Der tatsächliche Verlauf des Wasserdampfdruckes kann nie über dem Sättigungsdruck liegen. Wir ermitteln den tatsächlichen Verlauf, indem wir beachten, dass der Sättigungsdampfdruck nie überschritten werden darf. Bei sd = 0,7 m wird der Sättigungsdampfdruck 324 Pa erreicht und es tritt Tauwasser auf. Wir müssen deshalb den Tauwassernachweis fortsetzen und die Tauwasserund die Verdunstungsmenge berechnen.

m W ,T =

§ p i − p sw1 p sw 2 − p e ¨ − s d,e 1,5 ⋅10 ¨© s d ,i tT

6

· ¸ ¸ ¹

1440 § 1170 − 324 324 − 208 · − ¨¨ ¸¸ 0,7 1,5 ⋅10 6 © 3,82 ¹ 1440 m W ,T = (221,5 − 165,7) 1,5 ⋅10 6 kg m W ,T = 0,054 2 m Für die Verdunstungsperiode ist: ps = 1403 Pa m W ,T =

pi = 70 % ⋅1403 Pa = 982 Pa pe = 70 % ⋅1403 Pa = 982 Pa Die Größe sd,z ist in diesem Fall gleich Null, sd,e beträgt 0,7 m und sd,i beträgt 4,52 m - 0,7 m = 3,82 m.

m W,V =

m W,V

6

2160 § 1403 − 982 1403 − 982 · + ¨¨ ¸¸ 0,7 1,5 ⋅10 6 © 3,82 ¹ 2160 = (110,2 + 601,4) 1,5 ⋅10 6 kg = 1,02 2 m

m W,V = m W,V

§ p sw − p i p sw − p e ¨ + ¨ 1,5 ⋅10 © s d ,i + 0,5 ⋅ s d , z 0,5 ⋅ s d , z + s d , e tV

· ¸ ¸ ¹

154

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

Die Wassermenge, die in der Tauperiode anfällt, ist somit kleiner als die Wassermenge, die in der Verdunstungsperiode verdunsten könnte. Damit ist die erste Bedingung erfüllt. Mauerwerk kann Wasser kapillar aufnehmen. Es ist deshalb eine Tauwassermenge von 1kg/m2 zulässig. Die vorhandene Tauwassermenge ist demnach kleiner als die zulässige. Damit ist auch die zweite Bedingung erfüllt. Die Wand kann in dieser Form verkleidet werden. Es tritt kein schädliches Tauwasser auf. Vergleichen wir den vorliegenden Fall mit Bild 2.6, so sehen wir, dass Fall b vorliegt. 11. Untersuchen Sie die abgebildete Wand in bezug auf Tauwasserbildung.

1 Putz 2 cm, λ = 0,87 W/mK 2 Vollziegel 24 cm, λ = 0,79 W/mK 3 Putz 2 cm, λ = 0,87 W/mK 4 Dämmschicht 035; 5 cm 5 Gipskartonplatte 1,2 cm, λ= 0,21 W/mK 1

2

3 45

Bild 2.9 Wand mit Innendämmung

Wir erstellen eine Tabelle für das Glaserverfahren und tragen für die einzelnen Schichten die Schichtdicke d (m) und die Diffusionszahl μ ein. Dabei ist zu beachten, dass für die Diffusionszahl μ innen der kleinere der in der Tabelle 5 angegebenen Werte und außen der größere einzusetzen ist. Anschließend errechnen wir die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd (m) und tragen sie ebenfalls in die Tabelle ein. In die beiden nächsten Spalten kommen die Wärmeleitfähigkeit λ (W/m2K) und der Wärmedurchlasswiderstand d/λ bzw. der innere und äußere Wärmedurchlasswiderstand Rsi und Rse (m2K/W). Für die Schichtgrenzen errechnen wir die Temperaturen θ (oC) und tragen sie, wie aus der Tabelle ersichtlich, ein. Als letztes ermitteln wir mit Tabelle 19 den Wasserdampfsättigungsdruck ps(Pa) für die jeweilige Temperatur und tragen ihn ebenfalls ein. Die Berechnung der Temperaturen erfolgte analog zu Aufgabe 10. Nun benötigen wir noch die in der Tauperiode herrschenden Wasserdampfdrücke innen und außen. Mit den Bedingungen für die Tauperiode erhalten wir:

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

155

pi = 50 % ⋅2300 Pa =1170 Pa pe = 80 % ⋅260 Pa = 208 Pa d

Wärmeübergang innen Gipskarton Dämmschicht

μ

sd

λ

d/λ λ Rsi, Rse

0,012 0,05

8 1

0,096 0,05

0,21

20

2340

18,1

2079

17,2

1963

0,035

-4,2

430

- 4,5

419

- 9,1

281

- 9,4

274

- 10

260

0,057 1,43

0,02

15

0,3

0,87

0,023

Ziegel

0,24

10

2,4

0,79

0,304

Wärmeübergang außen Summe

ps

0,13

Putz (Kalk)

Putz (Kalk)

θ

0,02

35

0,7

0,87

0,023 0,04

3,546

2,007

Wir zeichnen ein Glaserdiagramm (Bild 2.10) und tragen die Sättigungsdampfdrücke in Abhängigkeit von der diffusionsäquivalenten Luftschichtdicke sd ein. Den äußeren und inneren Wasserdampfdruck tragen wir ebenfalls ein und verbinden die beiden Werte mit einer gestrichelten Gerade. Der tatsächliche Verlauf des Wasserdampfdruckes kann nie über dem Sättigungsdruck liegen. Wir ermitteln den tatsächlichen Verlauf, indem wir beachten, dass der Sättigungsdampfdruck nie überschritten werden darf. Im Bereich von sd = 0,7 m bis sd = 3,4 m wird der Sättigungsdampfdruck erreicht und es tritt Tauwasser auf. Wir müssen deshalb den Tauwassernachweis fortsetzen und die Tauwasser- und die Verdunstungsmenge berechnen. sd,a beträgt 0,7m, sd,i = 3,546 m - 3,4 m = 0,146 m

156

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

p (Pa) 2500

2000

1500 1170 1000

500 208 0 1

2

3

Bild 2.10 Glaserdiagramm

§ p i − p sw1 p sw 2 − p e · ¨ ¸ − ¸ s de 1,5 ⋅10 ¨© s di ¹ 1440 § 1170 − 430 281 − 208 · m W ;T = − ¨¨ ¸ 0,7 ¸¹ 1,5 ⋅10 6 © 0,146 1440 m W ,T = (5068,5 − 104,3) 1,5 ⋅10 6 kg m W ,T = 4,77 2 m

m W ,T =

tT

6

. Für die Verdunstungsperiode ist:

4

sd (m)

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

157

ps = 1403 Pa pi = 70 % ⋅1403 Pa = 982 Pa pe = 70 % ⋅1403 Pa = 982 Pa Die Dicke des Bereiches, in dem Tauwasser ausfällt, sdz beträgt 2,7 m.

m W,V =

§ p sw − p i p sw − p e ¨ + ¨ 1,5 ⋅10 © s d ,i + 0,5 ⋅ s d , z 0,5 ⋅ s d ,z + s d ,e tV

6

· ¸ ¸ ¹

2160 § 1403 − 982 1403 − 982 · + ¨ ¸¸ 6 ¨ 1,5 ⋅10 © 0,146 + 0,5 ⋅ 2,7 0,5 ⋅ 2,7 + 0,7 ¹ 2160 (281,4 + 205,4) m W,V = 1,5 ⋅10 6 kg m W , V = 0,70 2 m Die Wassermenge, die in der Verdunstungsperiode verdunstet, beträgt 0,70 kg/m2 und ist somit kleiner als die in der Tauperiode anfallende Tauwassermenge von 4,77 kg/m2. 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 vorliegt. m W,V =

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 lässt sich mit Hilfe von folgender Beziehung berechnen:

u=

u m W,T m’

m W ,T

⋅100% m' Zunahme des Holzfeuchtegehaltes in % Tauwassermenge flächenbezogene Masse

158

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

13. Berechnen Sie die Zunahme der Holzfeuchte einer 1 cm dicken Eichenplatte mit einem Holzfeuchtegehalt von 15 % durch eine Tauwassermenge von 0,65 kg/m2. Eichenholz hat eine Dichte von 750 kg/m3. Damit hat die 1 cm dicke Eichenplatte eine flächenbezogene Masse von m’ = 750 kg/m3 ⋅ 0,01 m = 7,5 kg/m2. Die Zunahme der Holzfeuchte in der Tauperiode beträgt:

u=

m W ,T m'

⋅100% =

0,65kg / m 2 ⋅100% = 8,7% 7,5kg / m 2

Das Holz hat damit eine Feuchte von 23,7 %. Bei Holz ist nur eine Zunahme von 5 % zulässig. Ab etwa 20 % Holzfeuchte besteht die Gefahr des Pilzbefalls. Durch zu hohe Holzfeuchte wird auch die Oberflächenbeschichtung und die Verleimung des Holzes geschädigt. 14. Was ist bei dem Glaserverfahren problematisch? Das Glaserverfahren ist eine statische Betrachtungsweise. Das dynamische Verhalten von Wärme und Feuchte wird nicht betrachtet, desweiteren wird nur die Wasserdampfdiffusion berücksichtigt und nicht die kapillare Wasserwanderung. Hygroskopische Baustoffe nehmen Feuchte aus der Luft auf bis zum Erreichen der Ausgleichsfeuchte. Diese hygroskopische Wasseraufnahme hängt hauptsächlich von der relativen Luftfeuchte ab und kann in stoffspezifischen Sorptionskurven dargestellt werden. Die Parameter zur Beschreibung der hygroskopischen und kapillaren Eigenschaften von Baustoffen sind inzwischen in Datenbanken erfasst und mit diesen Daten kann ein instationäre Berechnung des Bauteils erfolgen. Geeignet dazu ist unter anderem das Programm WUFI (Wärme und Feuchte instationär). Man benötigt als Daten für die Temperaturfelder die Dichte ρ, die spezifische Wärmekapazität c und die Wärmeleitfähigkeit λ und für den Feuchtetransport aller Baustoffe, also auch für nichthygroskopische, die Wasserdampfwiderstandszahl μ und die Porosität ε als Maß für den maximal möglichen Wassergehalt. Es konnte inzwischen eine gute Übereinstimmung der realen Feuchte- und Temperaturverhältnisse im Bauteil mit den instationären Rechenverfahren nachgewiesen werden.

2.5 Praktischer Feuchteschutz

159

2.5 Praktischer Feuchteschutz 1. Was ist bei der Verlegung einer Dampfsperre zu beachten? Es ist darauf zu achten, dass die einzelnen Bahnen ausreichend überlappt verlegt und dampfdicht verklebt werden. 2. Welche Maßnahmen können zum Schutz gegen Schlagregen eingesetzt werden? Wasser kann bei Regen durch Kapillarwirkung in die Außenwände eindringen. Außerdem stellen Spalten und Risse besondere Schwachstellen für das Eindringen von 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 gewählt werden, der wenig zur Wasseraufnahme neigt, wie z. B. Sichtbeton. Auch die Gestaltung der Fassade spielt in Bezug auf den Schlagregenschutz eine Rolle. So können weit herabgezogene Dächer, große Dachüberstände und geschossweise versetzte Außenwände 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 Allgemeinen relativ dampfdicht sind. Die Anstriche bilden somit eine Dampfsperre auf der falschen Seite. Bei der Auswahl der Anstriche sollte man eine geringstmögliche Dampfdichtigkeit wählen. Auf diese Weise beugt man Feuchtigkeit unmittelbar unter dem Anstrich vor, die leicht zur Blasenbildung oder zum Abblättern des Anstrichstoffes führen 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

160

2.5 Praktischer Feuchteschutz

5. Welche Außenwände können bei Beanspruchungsgruppe I verwendet werden? Zur Beanspruchungsgruppe I gehören Gebiete mit Jahresniederschlagsmengen unter 600 mm, sowie Gebiete in windgeschützten Lagen mit größeren Niederschlagsmengen. Es genügen Wände mit Außenputz ohne besonderen Schlagregenschutz. 6. Welche Putze müssen für Außenwände bei Beanspruchungsgruppe II sowie der Beanspruchungsgruppe III verwendet werden? Zur Beanspruchungsgruppe II gehören Gebiete mit Jahresniederschlagsmengen von 600 mm bis 800 mm sowie Gebiete in windgeschützten Lagen mit größeren Niederschlagsmengen. Es sind Wände mit wasserhemmendem Außenputz nach DIN 18550 oder mit einem Kunstharzputz erforderlich. Zur Beanspruchungsgruppe III gehören Gebiete mit Jahresniederschlagsmengen über 800 mm, sowie windreiche Gebiete mit geringeren Niederschlagsmengen. Es sind Wände mit einem wasserabweisenden Außenputz nach DIN 18550 oder mit einem Kunstharzputz erforderlich. Fugen und Anschlüsse müssen gegen Schlagregen durch Fugendichtungsmassen oder durch konstruktive Maßnahmen abgedichtet werden. 7. Wie sind wasserhemmender und wasserabweisender Putz definiert? Unter wasserhemmendem Putz versteht man Putz mit einem Wasseraufnahmekoeffizient w [kg/(m² h0,5)] von: 0,5 < w < 0,2 Unter wasserabweisendem Putz versteht man Putz mit einem Wasseraufnahmekoeffizient w [kg/(m² h0,5)] von: w ≤ 0,5 8. Welche DIN enthält die Maßnahmen zu Bauwerksabdichtung? Die Bauwerksabdichtungen sind in der DIN 18195 festgelegt. Die Teile 1 bis 6 wurden 2000 überarbeitet, Teil 8, 9 und 10 im Jahre 2004. Es wird unterschieden: • Schutz gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser • Schutz gegen zeitweise aufstauendes Sickerwasser • Schutz gegen drückendes Wasser Wassereinwirkungen aus dem Inneren des Gebäudes (gewerbliche Küchen, Schwimmbäder) und Beton-Konstruktionen sind in weiteren DIN behandelt.

2.5 Praktischer Feuchteschutz

161

9. Erläutern Sie die Begriffe Haftwasser, Schicht- und Stauwasser. Haftwasser ist Wasser, das die Bodenbestandteile ummantelt. Es ist kapillar gebunden und kann sich in bindigen Böden entgegen der Schwerkraft bewegen. Niederschlagswasser kann in Verbindung mit wasserundurchlässigen Schichten zu Schichtund Stauwasser werden und dadurch zeitweise einen hydrostatischen Druck auf die Abdichtungsebene ausüben. Ständigen hydrostatischen Druck erzeugt das Grundwasser. 10. Erläutern Sie die Lastfälle (Beanspruchungsstandards für Abdichtungen). • Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser (DIN 18195-4) Das Baugelände besteht aus stark durchlässigen Böden, z. B. Sand oder Kies. Bei bindigen Böden (z. B Lehm) ist eine Dränung vorhanden. • Zeitweise stauendes Sickerwasser und drückendes Wasser (DIN 18195-6) Der Lastfall zeitweise stauendes Sickerwasser liegt vor, wenn der Boden wenig durchlässig ist und keine Dränung vorhanden ist. Die Unterkante der Kellersohle muss mindestens 30 cm über dem langjährig ermittelten Bemessungswasserstand liegen. Die Gründungstiefe ist auf 3 m unter der Geländeoberkante begrenzt. Der Lastfall von außen drückendes Wasser liegt bei Grundwasser, Schichtenwasser und stauendem Sickerwasser vor. 11. Mit welcher Größe kann die Wasserdurchlässigkeit von Böden beschrieben werden? Die Wasserdurchlässigkeit kann mit dem Wasserdurchlässigkeitsbeiwert k beschrieben werden. Durchlässiger Boden, wie Sand oder Kies, hat einen Wasserdurchlässigkeitsbeiwert k > 10-4 m/s; wenig durchlässiger Boden, wie z. B. Torf, hat k ≤ 10-4 m/s. 12. Was versteht man unter Bemessungswasserstand? Der Bemessungswasserstand ist der höchste, aus langjährigen Messungen ermittelte Grundwasser- bzw. Hochwasserstand. Er ist wichtig zur Festlegung des vorliegenden Lastfalles. Man kann ihn über Wasserwirtschaftsämter und Vermessungsämter erfragen. 13. In welchen Schritten ermittelt man den vorliegenden Lastfall? Der Lastfall kann mit folgenden Fragen festgestellt werden:

162

2.5 Praktischer Feuchteschutz

1. 2. 3. 4.

Bemessungswasserstand ≥ 30 cm unter Unterkante Bodenplatte? Bodenart? Dränung möglich? Einbautiefe bis 3 m unter Geländeoberkante?

Ist der Bemessungswasserstand ≥ 30 cm unter der Unterkante der Bodenplatte und der Boden stark durchlässig, so liegt der Lastfall Bodenfeuchte/nichtstauendes Sickerwasser vor. Ist der Bemessungswasserstand ≥ 30 cm unter der Unterkante der Bodenplatte und der Boden wenig durchlässig, so liegt, falls Dränung vorhanden ist, der Lastfall nicht stauendes Sickerwasser vor. Ohne Dränung liegt bis zu einer Einbautiefe von 3 m unter der Geländeoberkante der Lastfall zeitweise stauendes Sickerwasser vor. Ist die Einbautiefe größer als 3m unter der Geländeoberkante oder der Bemessungswasserstand < 30 cm unter der Unterkante der Bodenplatte, so liegt drückendes Wasser vor. 14. Welche Arten von drückendem Wasser unterscheidet man? Man unterscheidet Stauwasser, Schichtwasser und Grundwasser. Unter Stauwasser versteht man Sickerwasser, das auf eine weniger wasserdurchlässige Schicht trifft. Schichtwasser entsteht, wenn ein wenig wasserdurchlässiger Boden von gut durchlässigen Bodenschichten durchsetzt ist, z. B. bei Kiesadern in Lehmboden. Das Sickerwasser fließt in diesen Schichten auf das Bauwerk zu und übt einen hydrostatischen Druck aus. 15. Welche Stellen sind gegen Bodenfeuchte abzudichten? Abdichtungsmaßnahmen müssen das Bauwerk gegen im Boden vorhandenes, kapillar gebundenes Wasser schützen. Die Wasserbewegung in das Bauwerk hinein muss unterbunden werden. Deshalb müssen folgende Stellen abgedichtet werden: • Senkrechte Abdichtung der Kellerwand einschließlich Sockel • Waagrechte Abdichtung über dem Fundament • Abdichtung der Kellersohle 16. Was ist ein Abdichtungssystem? Abdichtungssysteme bestehen aus Materialien für die •

Flächenabdichtung

2.5 Praktischer Feuchteschutz

163

• Ergänzungsprodukten ( Schutzbahnen, Gleitbahnen, Schutzplatten) und • Detaillösungen. Es ist wichtig, dass die Teile aufeinander abgestimmt sind. 17. Welche Stoffe verwendet man als Flächenabdichtung? • • • • •

Bitumen- und Polymerbitumenbahnen Bitumen- und Polymerbitumenschweißbahnen Kaltselbstklebende Bitumen-Dichtungsbahnen Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen Wasserundurchlässigen Beton

18. Welche Vorteile hat Polymerbitumen gegenüber Bitumen? Polymerbitumen hat bessere Wärmestandfestigkeit, besseres Kaltbiege- und Alterungsverhalten und höhere Flexibilität als Bitumen. 19. Erläutern Sie die Abdichtung von Mauerwerk. Mauerwerk war bisher durch mindestens zwei waagrechte Abdichtungen zu schützen. Die Neufassung der DIN 18195 verlangt nur noch mindestens eine Abdichtungslage auf der Bodenplatte. Der Sockel ist gegen das Eindringen von Spritzwasser zu schützen. Die Höhe des Schutzes betrug in der Fassung der DIN von 1983 30 cm, jetzt wird eine Mindesthöhe von 15 cm gefordert, für den Planungszustand ist weiterhin von 30 cm auszugehen, damit durch nachfolgende Maßnahmen die geforderte Mindesthöhe von 15 cm tatsächlich eingehalten wird. 4 1

2

5 67

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

3 Bild 2.11 Abdichtung über dem Fundament

164

2.5 Praktischer Feuchteschutz

20. Welche nachträgliche Abdichtungen können gegen Bodenfeuchte alter Bauwerke vorgenommen werden? • • • •

Elektroosmose Injizieren von Mauerwerk mit Zementleim, Epoxidharz oder Polyurethanharz Einrammen von gewellten Edelstahlbändern Einziehen von waagrechten Abdichtungen

21. Erläutern Sie die Versalzung von Mauerwerk, das nicht gegen Bodenfeuchtigkeit geschützt ist. Das über Kapillarwirkung aus dem Boden aufgenommene Wasser führt Salze mit sich und löst Salze aus den Baustoffen. Während ein Teil des Wassers an den Wandflächen verdunstet, bleiben die Salze zurück, kristallisieren („Salpeter“) und zerstören dabei das Mauerwerk. Die Salze verstärken die weitere Wasseraufnahme. 22. Erläutern Sie die Mauerwerkstrockenlegung mittels Elektroosmose. Durch ein elektrisches Feld können Wassermoleküle bewegt bzw. in eine gewünschte Richtung gelenkt werden. Man unterscheidet aktive und passive Verfahren. Während bei den passiven nur Elektroden in zwei verschiedenen Höhen der zu entfeuchtenden Wand angebracht werden, wird bei den aktiven eine Spannung an die Elektroden gelegt. Das Wasser wird in Richtung der Kathode bewegt. Bei den passiven Anlagen werden die in verschiedener Wandhöhe verlaufenden Elektrodenreihen kurzgeschlossen. Die Mauerwerkstrockenlegung mittels Elektroosmose ist umstritten, weil nicht immer Erfolge erzielt werden.

Sammelelektrode

Bild 2.12 Mauerwerkstrockenlegung mittels Elektroosmose

Elektroden

2.5 Praktischer Feuchteschutz

165

23. Wie sind Abdichtungen gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser auszuführen? Bei untergeordneter Nutzung (z. B. Lagerraum) reicht die Ausführung einer kapillarbrechenden Schicht mit einer Dicke von 15 cm und eine Horizontalsperre aus. Bei hochwertiger Nutzung der Räume zum ständigen Aufenthalt von Personen ist eine Abdichtung der Bodenplatte erforderlich. Diese kann auf der Bodenplatte erfolgen (Bild. 2.11). 24. Welche Maßnahmen können zum Schutz gegen zeitweise aufstauendes Sickerwasser durchgeführt werden? Da das Wasser einen Druck auf das Bauwerk ausübt sind umfassende Abdichtungsmaßnahmen erforderlich. Die Bodenabdichtung muss mit der Wandabdichtung 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 standhält. 25. Erläutern Sie, was unter mäßigen bzw. hohen Beanspruchungen in bezug auf nichtdrückendes Wasser zu verstehen ist. Nach Größe der Beanspruchung durch Wasser, Verkehrslasten und Temperaturen wird zwischen mäßigen und hohen Beanspruchungen unterschieden. Unter mäßiger Beanspruchung versteht man • vorwiegend ruhende Verkehrslasten • nicht ständige, geringe Wasserbeanspruchung Mäßigen Beanspruchungen sind Kelleraußenwände, Nassräume in Wohnungen und überdachte Balkone ausgesetzt. Hohen Beanspruchungen sind Deckenbauteile im Freien, befahrbare Decken, Nassräume im öffentlichen und im Industriebau ausgesetzt, desweiteren Dachterrassen und intensiv begrünte Flächen. 26. Welche Materialien und Konstruktionsprinzipien können bei mäßiger Beanspruchung durch nichtdrückendes Wasser verwendet werden? Bei mäßiger Beanspruchung dürfen alternativ eingesetzt werden: • 1 Lage Bitumen- oder Polymerbitumenbahn oder - Schweißbahn • 1 Lage Bitumen-KSK-Bahn • 1 Lage 1,5 mm PIB- oder ECB-Bahn • 1,2 mm PVC

166

2.5 Praktischer Feuchteschutz

• •

zweilagige Asphaltmastix auf Trennlage Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen

27. Welche Materialien und Konstruktionsprinzipien können bei hoher Beanspruchung durch nichtdrückendes Wasser verwendet werden? Bei hoher Beanspruchung dürfen alternativ eingesetzt werden: • 2 Lagen Bitumen- oder Polymerbitumenbahn und/oder – Schweißbahnen, jeweils mit Gewebe- bzw. Metallbandeinlage • 1,5 mm PIB- oder 2 mm ECB-Bahn; oben und unten je eine nackte Bitumenbahn vollständig verklebt, oberseitig ein Deckaufstrich • Asphaltmastix im Verbund mit Gussasphalt mit Trennlage, z. B. aus Rohglasvlies 28. Bei den Verbundabdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser werden vier Feuchtigkeitsbeanspruchungsklassen unterschieden. Nennen Sie für jede Klasse ein Beispiel. Feuchtigkeitsbeanspruchungsgruppe I Bäder ohne Bodenablauf mit Dusche oder Wanne Feuchtigkeitsbeanspruchungsgruppe II Öffentliche Sanitärräume mit Bodenabläufen Feuchtigkeitsbeanspruchungsgruppe III Bauteile im Außenbereich, wie Balkone, Terrassen , Gebäudesockel Feuchtigkeitsbeanspruchungsgruppe IV Gewerbliche Küchen 29. Was versteht man unter drückendem Wasser? Unter drückendem Wasser versteht man Wasser, das von außen Druck ausübt. Gebäude, die im Grundwasser stehen, sind dem hydrostatischen Druck des Wassers ausgesetzt. 30. Welche Abdichtungsarten zum Schutz vor drückendem Wasser gibt es? Maßnahmen gegen drückendes Wasser sind: • Außenhautabdichtungen • Wasserundurchlässige Bauteile • Innenhautabdichtungen bei Behältern bzw. für Sanierungen

2.5 Praktischer Feuchteschutz

167

Bei stark durchlässigen Böden muss die wasserdruckhaltende vertikale Abdichtung mindestens 30 cm über den Bemessungswasserstand hinaus geführt werden (Bild 2.13); bei bindigen Böden mindestens 30 cm über die Oberkante des Geländes. 1 tragendes Mauerwerk 2 Aushubmaterial 3 Wände aus wasserOKG undurchlässigem Beton ≥ 30 cm HGW 4 Sohlplatte aus wasserundurchlässigem Beton ≥ 25 cm 5 Unterbeton als Sauber_ keitsschicht ≥ 5 cm

30

1 2 3 4 5

Bild 2.13 Abdichtung mit wasserundurchlässigem Beton (weiße Wanne)

Die am häufigsten verwendete Abdichtung ist eine Kombination einer Bodenplatte aus wasserundurchlässigem Beton mit einer hautförmigen Wandabdichtung. 31. Wie wird wasserundurchlässiger Beton eingeteilt? Man unterscheidet zwei Beanspruchungsklassen und zwei Nutzungsklassen. Beanspruchungsklasse 1 (Drückendes Wasser) Beanspruchungsklasse 2 (Bodenfeuchtigkeit) Nutzungsklassen A (Wohngebäude) Nutzungsklassen B (Tunnel) Für Abdichtungen gegen drückendes Wasser mit wasserundurchlässigem Beton gilt DIN 1045 „Beton und Stahlbeton“. 32. Erläutern Sie die Begriffe Anschluss, Abschluss, Durchdringung, Übergang 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. Ein Abschluss ist das gesicherte Ende oder der gesicherte Rand einer Abdichtung.

168

2.5 Praktischer Feuchteschutz

Eine Durchdringung ist ein Bauteil, das die Bauwerksabdichtung durchdringt, z. B. eine Rohrleitung, eine Geländerstütze, ein Ablauf oder ein Telleranker. Ein Übergang ist die Verbindung unterschiedlicher Abdichtungssysteme. Eine Einbauteil ist ein Hilfsmittel zur Herstellung eines wasserdichten Anschlusses an Durchdringungen, Übergängen oder bei Abschlüssen. 33. Welche Einbauteile für Abdichtungen gibt es? Man kann folgende Einbauteile unterscheiden: •

Klebeflansche, Anschweißflansche, Manschetten

•

Schellen

•

Klemmschienen

•

Klemmprofile

•

Los- und Festflanschkonstruktionen

• Telleranker Die Einbauteile müssen wasserbeständig und mit den anzuschließenden Abdichtungsstoffen verträglich sein. 34. Welche Grundsätze müssen bei Einbauteilen und Durchdringungen der Abdichtung beachtet werden? Die Anzahl der Durchdringungen sind nach DIN 18195-1 auf die unbedingt notwendige Zahl zu begrenzen. Für eine fachgerechte Ausführung und Wartung muss ausreichend Platz zur Verfügung stehen. Einbauteile müssen gegen Wasser unempfindlich und mit dem anschließenden Abdichtungsstoff verträglich sein. Durchdringungen, Übergänge und Abschlüsse müssen, eventuell mit Hilfe von Einbauteilen, so hergestellt werden, dass sie nicht hinterlaufen werden können. Der Abdichtungsrand soll nicht oder nur wenig von Wasser beansprucht werden. Das Abdichtungsende, der Abschluss, muss vor mechanischen Beschädigungen geschützt sein. Die der Abdichtung zugewandten Kanten von Einbauteilen müssen frei von Graten sein. Bei Los- und Festflanschkonstruktionen müssen Mindestabstände nach DIN 18195-9 eingehalten werden.

2.5 Praktischer Feuchteschutz

169

35. Wie müssen Anschlüsse an Durchdringungen, Übergänge und Abschlüsse bei Bodenfeuchtigkeit ausgeführt werden? Anschlüsse an Durchdringungen von Aufstrichen aus Bitumen sind mit spachtelbaren Stoffen oder mit Manschetten auszuführen. Abdichtungsbahnen sind mit Klebeflansch-, Anschweißflansch oder mit Manschette und Schelle anzuschließen. Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickschichtbeschichtungen sind hohlkehlenartig an die Durchdringung anzuarbeiten. Die Abschlüsse von bahnenförmigen Bauwerksabdichtungen sind entweder in Nuten einzuziehen oder mit Klemmschienen zu versehen. 36. Wie müssen Anschlüsse an Durchdringungen, Übergänge und Abschlüsse bei nicht drückendem Wasser in Nassräumen und auf Deckenflächen ausgeführt werden? Die Anschlüsse an Durchdringungen sind durch Klebeflansche, Anschweißflansche, Manschetten, Manschetten mit Schellen oder durch Los- und Festflanschkonstruktionen herzustellen. Übergänge sind durch Klebeflansche, Anschweißflansche, Klemmschienen oder Losund Festflanschkonstruktionen auszuführen. Übergänge zwischen verträglichen Abdichtungsstoffen dürfen auch ohne Einbauteile ausgeführt werden. 37. Wie müssen Anschlüsse an Durchdringungen, Übergänge und Abschlüsse bei drückendem Wasser ausgeführt werden? Die Anschlüsse an Einbauteile sind mit Los- und Festflanschkonstruktionen auszuführen, Übergänge sind mit Los- und Festflanschkonstruktionen als Doppelflansche mit Trennleiste herzustellen. Die Abschlüsse von Bauwerksabdichtungen sind in stark wasserdurchlässigen Böden mindestens 30 cm über dem Bemessungswasserstand anzuordnen. In wenig wasserdurchlässigen Böden ist die Abdichtung bis 30 cm über die Geländeoberfläche zu führen und zu sichern. 38. 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 für langsam ablaufende und einmalige oder selten wiederholte Bewegungen, wie Setzungsbewegungen oder Längenänderungen durch jahreszeitliche Temperaturschwankungen. Fugen vom Typ II sind Fugen für schnell ablaufende oder häufig wiederholte Bewegungen, wie Bewegungen durch wechselnde Verkehrslasten und Längenände-

170

2.5 Praktischer Feuchteschutz

derungen durch tageszeitliche Temperaturschwankungen. Die letzteren sind in der Regel oberhalb der Geländeoberfläche. 39. Wie werden Fugen vom Typ I abgedichtet? Bei Abdichtungen von Fugen für nur langsam ablaufende oder selten wiederholte Bewegungen sind die Abdichtungsstoffe durchzuziehen und je nach Belastung zu verstärken. Die Abdichtung über der Fuge ist nötigenfalls z. B. mit Stützblechen zu verstärken, um ein Einsinken der Abdichtung in den Fugenspalt zu verhindern. Abdichtungen über Fugen vom Typ I, deren Bewegungen die Maße nach DIN 18195-8 überschreiten, sind mit Hilfe von Flanschkonstruktionen zu befestigen. 40. Wie werden Fugen vom Typ II abgedichtet? Für Fugen vom Typ II (für schnell ablaufende oder häufig wiederholte Bewegungen) sind unter Berücksichtigung der Größe der Wasserbeanspruchung Sonderkonstruktionen wie schlaufenartige Anordnungen der Abdichtungsstoffe zu verwenden. Bei von außen drückendem Wasser und zeitweise aufstauendem Sickerwasser mit Bewegungen über 5 mm sind Los- und Fest-Flanschkonstruktionen zum Einklemmen der Abdichtung zu verwenden. 41. Was ist der Unterschied zwischen Schutzschichten und Schutzmaßnahmen? Eine Schutzschicht soll Bauwerksabdichtungen dauerhaft vor schädigenden Einflüssen schützen. Diese Schutzfunktion erfüllen z. B. Kunststoffnoppenbahnen, Dämmstoffplatten oder Dränageplatten. Auch eine Nutzschicht des Bauwerks kann eine Schutzschicht sein. Die Art der Schutzschicht ist abhängig von der zu erwartenden Beanspruchung zu wählen. Schutzmaßnahmen dienen im Gegensatz zu Schutzschichten dem vorübergehenden Schutz der Abdichtung während der Bauarbeiten. 42. Welche Arten von Schutzschichten werden verwendet? Man unterscheidet folgende Schutzschichten: • Schutzschicht aus Beton • Schutzschicht aus Mörtel und Estrichmörtel • Platten (Beton, Werkstein, Keramik) • Gussasphalt • Bitumen-Dichtungsbahnen mit Metalleinlagen • Perimeterdämmplatten

2.5 Praktischer Feuchteschutz

171

43. In welchen Fällen baut man Drainagen ein? Bei bindigen Böden und bei Hanglagen ist mit Wasser in tropfbar-flüssiger Form zu rechnen. Zusätzlich zu den Abdichtungen mit bituminösen Stoffen oder KunststoffDichtungsbahnen verwendet man in diesen Fällen Drainagen. Die Drainung ist ein unterirdischer Leitungsstrang oder eine Flächenentwässerung. Sie kann aus Rohren, Sickerpackungen oder Filterkörpern bestehen. 44. Welche Aufgabe hat die kapillarbrechende Schicht? Die kapillarbrechende Schicht soll das Aufsteigen von Feuchtigkeit verhindern. Grobkörnige Filterschichten aus Kies und Drainplatten wirken kapillarbrechend. Beton und Mörtel mit niedrigem Wasserzementwert ergeben eine dichtend wirkende Feinporigkeit. 45. Warum benötigt das Warmdach immer eine Dampfsperre? Beim einschaligen nichtbelüftetem 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 Wasserdampfkondensation kommen. Durch eine Dampfsperre im warmen Bereich wird die Wasserdampfdiffusion von vorn herein eingeschränkt. Man bringt die Dampfsperre zweckmäßigerweise auf der Rohdecke unterhalb der Wärmedämmung an. Auf diese Weise wird beim Neubau Feuchtigkeit aus der Rohdecke von der Dämmschicht ferngehalten. 1 2 3 4 5 6 7

Bekiesung Dachhaut Dampfdruckausgleichsschicht Wärmedämmschicht Dampfsperre Betondecke Putz

1 2 3 4 5 6 7

Bild 2.14 Richtig ausgeführtes Warmdach

46. Warum wird bei belüfteten Dächern zusätzlich zur Belüftung noch eine Dampfsperre eingebaut? Der Hohlraum kann aufgrund verschiedener Ursachen verengt und die Wasserdampfdiffusion dadurch eingeschränkt sein. Eine häufige Ursache dafür ist eine

172

2.5 Praktischer Feuchteschutz

durchhängende Untersparrenbahn. Die Dampfsperre stellt einen zusätzlichen Feuchtigkeitsschutz dar.

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

Dachdeckung Unterspannpappe Lattung belüfteter Dachraum (Sparren) Wärmedämmschicht Dampfbremse Lattung Deckenschalung

Bild 2.15 Wasserdampfdiffusion im hinterlüftetem Steildach

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

Bekiesung Dachhaut Schalung belüfteter Dachraum Balken Wärmedämmschicht Dampfbremse Deckenschalung

Bild 2.16 Wasserdampfdiffusion im Holzflachdach mit querbelüftetem Dachraum

47. Was ist eine Dampfdruckausgleichsschicht? Eine Dampfdruckausgleichsschicht ist eine zusammenhängende Luftschicht zum Ausgleich örtlich entstehender Dampfdruckunterschiede. 48. Welche Aufgabe hat die Dampfdruckausgleichschicht unter der Dachhaut? Unter der Dachhaut wird häufig eine Dampfdruckausgleichsschicht angeordnet. In den Hohlräumen dieser Schicht kann sich erwärmte Luft einschließlich Wasserdampf bei starker Erwärmung entspannen. Auf diese Weise wird das Auftreten von Dampfblasen verhindert. Die starke Erwärmung kann ihre Ursache in Sonnenbestrahlung haben, aber auch beim Einbau heißer bitumenhaltiger Stoffe auftreten.

2.5 Praktischer Feuchteschutz

173

Bild 2.17 Dampfblasen am Warmdach

49. Welche Nachteile haben Leichtbauelemente als Sandwichkonstruktionen in Bezug auf den Feuchteschutz? Bei diesen Sandwichkonstruktionen sind auf beiden Seiten dampfdichte Schichten wie z. B. Metallbleche angeordnet. Die Wand ist zwar auf diese Weise beidseitig vor dem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt, aber die im Raum erzeugte Feuchte kann nicht über die Wände wegdiffundieren. Hier ist ein besonders häufiges Lüften notwendig, falls keine Klimatisierung des Raumes stattfindet. 50. Weshalb ist beim Umkehrdach keine Dampfbremse erforderlich? Beim Umkehrdach wirkt die Dachhaut als Dampfbremse. 51. Wie ist Holz, das in Mauerwerk eingebaut ist, vor Feuchtigkeitsübertragung zu schützen? Bauholz, das in Mauerwerkseinsparungen eingebaut wird, ist durch einen Luftraum vor Feuchtigkeitsübertragung zu schützen. An der Auflagestelle wird eine Sperrschicht angebracht. 52. Wie kommt es, dass eine wasserabweisende Dämmschicht mit geschlossenzelliger Struktur in einem unbelüfteten Dach oft völlig durchnässt vorgefunden wird? Bei der Feuchtebelastung einer Dämmschicht muss man zwischen der Wasseraufnahmefähigkeit und der Wasserdampfdurchlässigkeit unterscheiden. Wasserabweisende Dämmstoffe wie extrudierter PS-Schaum, PS-Hartschaum und PUR-Hartschaum sind zwar wasserabweisend, lassen aber Wasserdampf hindurch. Die häufig vorgefundene Durchnässung ist auf Tauwasserbildung zurückzuführen. Wenn eine dickere Wärmedämmschicht in das Dach eingebaut wird, wird oft nicht beachtet, dass sich dadurch die Tauwasserverhältnisse verschlechtern. Die im Winter anfallende Tauwassermenge erhöht sich und die sommerliche Verdunstungsmenge verringert sich.

174

2.5 Praktischer Feuchteschutz

53. Erklären Sie, was man unter Wasserdampfkonvektion versteht und wie dadurch Bauschäden entstehen können. An undichten Stellen eines beheizten Gebäudes, wie zum Beispiel einer Lücke in der Mineralwolledämmung eines Daches, strömt ständig warme Luft nach außen. Diese warme Luft hat einen hohen, absoluten Wasserdampfgehalt. An den Berührungsstellen dieser Luft mit dem kalten Dach kann es in Abhängigkeit von der Temperatur des Daches zur Kondensation von Feuchtigkeit kommen. Durch diesen Tauwasserniederschlag kann ein Feuchteschaden entstehen. .Außerdem kommt es zu unnötigen Wärmeverlusten. 54. Wie erklären Sie die folgende Abbildung?

Bild 2.18 Helle Punkte auf einem Wärmedämmverbundsystem

An den Befestigungsdübeln hat die Außenwandoberfläche eine höhere Temperatur. Dadurch ist die Feuchtigkeit an diesen Stellen geringer und es findet kein Algenwachstum statt. Dieses Problem ist inzwischen dadurch beseitigt, dass man die Metalldübel, mit denen das Wärmedämmverbundsystem befestigt wird, noch mit Abdeckscheiben aus schlecht leitendem Material ausstattet.

2.5 Praktischer Feuchteschutz

Bild 2.19 Niederschlagskarte Deutschland (nach DIN 4108-3)

175

3. Schallschutz 3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls 1. Warum ist Schallschutz heute wichtiger als früher? Schallschutz ist heute wichtiger als früher, weil - durch moderne Technik mehr Schall erzeugt wird, - moderne Bauweisen dünnere und leichtere Bauteile gestatten. 2. Vor welchen Schallquellen muss der Mensch in Gebäuden geschützt werden? Der Mensch in Aufenthaltsräumen muss hauptsächlich vor drei Einflüssen geschützt werden: • Geräusche aus Nebenräumen (Sprache, Musik) • Geräusche aus haustechnischen Anlagen • Außenlärm (z.B. Verkehrslärm durch Straßen-, Schienen-, Wasser- und Luftverkehr, Lärm aus Industriebetrieben) 3. Welche DIN-Normen sind für den Schallschutz maßgebend und welches Ziel haben die Anforderungen an den Mindestschallschutz? Für den Schallschutz ist die DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“ maßgebend. Die Anforderungen dieser DIN dienen dem Ziel, die Menschen in Aufenthaltsräumen vor unzumutbaren Schallbelästigungen zu schützen. Im Zuge der Vereinheitlichung der europäischen Normen wurde 2000 die DIN EN 12354 veröffentlicht. Sie hat das Ziel, die akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften zu prognostizieren. Die zur Berechnung erforderlichen Bauteileigenschaften liegen zur Zeit nur in begrenztem Umfang vor, so dass bis auf weiteres die DIN 4109 maßgebend ist. Die Bauakustische Messnorm DIN 52210 wurde durch die seit 1998 veröffentlichte europäische Norm DIN EN ISO 140 ersetzt.

3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls

177

4. Welche Anforderungen an den Schallschutz sind zu unterscheiden? Die DIN 4109 "Schallschutz im Hochbau" (11/1989) Blatt 2 enthält die Mindestanforderungen zum Schutz vor Schallübertragung; im Beiblatt 2 dieser DIN sind Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz enthalten. Im Februar 2002 wurde Teil 10 der DIN 4109, „Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz", veröffentlicht. 5. Warum kommt der Planung des Schallschutzes besondere Bedeutung zu? Der Planung beim Schallschutz kommt eine große Bedeutung zu, weil sich nachträgliche Verbesserungen an bestehenden Konstruktionen nur in begrenztem Umfang durchführen lassen, im Gegensatz zum Wärme- und Feuchteschutz, wo Verbesserungen in der Regel mit erhöhtem Kostenaufwand noch gut durchführbar sind. 6. Wie entsteht eine Schallempfindung? Eine Schallempfindung entsteht durch eine Bewegung des Trommelfells, hervorgerufen durch die Schwingungen angrenzender Luftmoleküle. 7. Was sind Schallerzeuger? Schallerzeuger sind Körper, die elastisch schwingen aber auch schnell ausströmende Gase oder Flüssigkeiten. 8. Erläutern Sie die Begriffe Schall, Ultraschall und Infraschall. Im engeren Sinne versteht man unter Schall mechanische Schwingungen im Frequenzbereich von 16 Hz bis 20 kHz. Bei höheren Frequenzen spricht man von Ultraschall, bei niedrigeren Frequenzen von Infraschall. Ultraschall und Infraschall sind für den Menschen nicht hörbar. Die obere Grenze des Hörbereiches verschiebt sich mit zunehmenden Alter nach unten. So liegt die obere Grenze bei einem 35jährigen bei etwa 16000 Hz, während sie bei einem 60-jährigen bei 5000 Hz liegt. Manche Tiere können höhere Frequenzen hören als der Mensch. Das wird zum Beispiel bei der Hundepfeife ausgenutzt.

Infraschall

10 16

Hörbereich Bauakustik

100

1000 3150

Ultraschall

10000 20000 Hz

Bild 3.1 Frequenzbereiche

3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls

178

9. Welcher Schallbereich ist bauphysikalisch interessant? Der bauphysikalisch interessante Bereich liegt zwischen 100 Hz und 3150 Hz. Bei höheren Frequenzen ist der Anteil der im Hochbau auftretenden Geräusche gering, bei tieferen ist die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres gering. 10. Erläuten Sie die Schallvarianten Ton, Geräusch, Klang und Knall. Ein Ton ist eine Schallschwingung mit sinusförmigem Verlauf. Klang entsteht bei der Überlagerung mehrerer Töne. Ein Geräusch ist eine unregelmäßige Schwingung. Ein Knall ist ein kurzer, starker Schalleindruck.

Amplitude Ton Klang Geräusch Knall Bild 3.2 Ton, Klang, Geräusch und Knall

Zeit 11. Erläutern Sie die Begriffe Frequenz, Wellenlänge und Amplitude. Unter Frequenz versteht man die Schwingungsanzahl pro Sekunde. Die Frequenz bestimmt die Tonhöhe einer Schwingung. Der Abstand zwischen zwei gleichartigen Schwingungszuständen wird als Wellenlänge bezeichnet. Unter Amplitude versteht man die maximale Auslenkung aus der Ruhelage. f Frequenz in Hz λ a

Wellenlänge in m Amplitude, Schalldruck in Pa

a Zeit Bild 3.3 Kenngrößen einer Schwingung

λ

3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls

179

12. Was versteht man unter Luftschall? Unter Luftschall versteht man die Schallschwingungen, die sich in Luft ausbreiten. Luftschall kann z. B. durch Sprechen, Radio- und Fernsehgeräte, Maschinen oder Fahrzeuge hervorgerufen werden. 13. Erläutern Sie die Begriffe Körperschall und Trittschall. Unter Körperschall versteht man den Schall, der sich in festen Stoffen ausbreitet. In Festkörpern sind verschiedene Formen von Schallwellen möglich. Man unterscheidet Longitudionalwellen, Transversalwellen, Torsionswellen, Oberflächenwellen und Biegewellen. Die Longitudionalwellen haben die größte Ausbreitungsgeschwindigkeit. Für plattenförmige Bauteile sind die Biegewellen von großer Bedeutung. Eine besondere Art von Körperschall ist Trittschall. Trittschall entsteht durch das Begehen von Räumen. Der Fußboden bzw. die Decke des darunter liegenden Raumes wird zu Schwingungen angeregt. Direkt kann der Körperschall nur als Schwingung oder Erschütterung eines Körpers festgestellt werden, indirekt als Luftschall. 14. Erläutern Sie die Begriffe Klangfarbe, Tonhöhe und Lautstärke. Während die Begriffe Schwingungsform, Frequenz und Amplitude die physikalischen Eigenschaften einer Welle beschreiben, drücken die Begriffe Klangfarbe, Tonhöhe und Lautstärke den Schalleindruck aus, der vom Menschen wahrgenommen wird. 15. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Geschwindigkeit, Frequenz und Wellenlänge? c = λ⋅f c Schallgeschwindigkeit in m/s f Frequenz in 1/s = Hz λ Wellenlänge in m Da die Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Stoffen unterschiedlich groß ist, ist auch die Wellenlänge bei gleicher Frequenz unterschiedlich. Es ist zu beachten, dass die Schallgeschwindigkeit c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle ist; die einzelnen Moleküle bewegen sich mit der Teilchengeschwindigkeit v, die man auch als Schallschnelle bezeichnet.

3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls

180

16. Wovon ist die Schallgeschwindigkeit abhängig? Die Schallgeschwindigkeit ist von der Elastizität E und der Dichte ρ eines Stoffes abhängig. Je elastischer der Stoff, umso langsamer breitet sich die Schallwelle aus. Für die Schallgeschwindigkeit der Longitudionalwellen in verschiedenen Medien gilt:

c=

E ρ

Die Schallgeschwindigkeit c in Luft unter Normalbedingungen beträgt: c = 340 m/s Nach dem österreichischen Physiker E. Mach wird diese Geschwindigkeit als 1 Mach bezeichnet. c = 340 m/s = 1 Mach Näherungsweise kann man die Schallgeschwindigkeit in Luft mittels folgender Beziehung berechnen, wobei θ die Temperatur in oC ist: c = 330 + 0,5⋅θ (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 können als über den Luftschall. Die folgende Übersicht enthält die Schallgeschwindigkeit für einige Stoffe bei 20 oC:

Glas Leichtmetall Mauerwerk Nadelholz Wasser Kork Luft

m/s 5200 5100 3500 4100 1450 500 340

18. Was versteht man unter dem Schalldruck p?

3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls

181

Der Schalldruck p ist ein Maß für die Schallenergie, die in einer Schallwelle enthalten ist. Bei einer Luftschallwelle ergeben sich durch die Schwingungen der Moleküle Bereiche mit erhöhtem und vermindertem Druck. Diese Druckschwankungen sind dem normalen Luftdruck überlagert. Gemessen werden diese Druckschwankungen in N/m2 = Pa. Der kleinste von Menschen hörbare Schalldruck, der Schalldruck bei der Hörschwelle, beträgt: p0 = 2 ⋅ 10- 5 N/m2= 0,00002 N/m2 Schalldrücke über p0 = 20 N/m2 werden vom Menschen als schmerzhaft empfunden. Vergleicht man Schalldrücke mit dem normalen Luftdruck von ca. 105 N/m2, so sieht man, dass Schalldrücke im Vergleich zum Luftdruck sehr gering sind. 19. Wie ist der Schalldruckpegel L definiert? Man bezieht Schalldrücke auf den kleinsten hörbaren Schalldruck p0. Der Schalldruckpegel oder einfach Schallpegel ist definiert als:

L = 10 ⋅ lg

p

2 2

po

= 20 ⋅ lg

p p0

Maßeinheit dB

Der Logarithmus wird deshalb verwendet, weil die vorkommenden Schalldrücke einen Bereich von mehreren Zehnerpotenzen umfassen. Durch die Logarithmusbildung werden Zahlenwerte zwischen 0 und 150 erreicht. Lautstärkeskala dB Atemgeräusch 10 normale Wohngeräusche 40 Staubsauger 60 starker Straßenverkehr 90 Explosion 150 Der Schallleistungspegel LP ist definiert als: P Maßeinheit dB L P = 10 ⋅ lg P0 Dabei ist P die Schallleistung, gemessen in W. P0 =10-12 W

3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls

182

20. Wie werden die Schallpegel verschiedener Schallquellen addiert? Addition und Subtraktion von zwei Pegeln kann nicht direkt erfolgen. Die dB-Werte müssen in ihre ursprünglichen Schallkenngrößen umgerechnet werden. Diese werden addiert und anschließend wird wieder der Logarithmus gebildet.

§ p2 p2 p2 · L ges = 10 ⋅ lg ¨ 12 + 22 + ... + n2 ¸ bzw. ¨p p 0 ¸¹ © 0 p0 §P P P · L Pges . = 10 ⋅ lg ¨ 1 + 2 + ... + n ¸ ¨P P0 ¸¹ © 0 P0 21. Wie wird das Lautstärkeempfinden des Menschen beschrieben? Der Mensch empfindet tiefe Töne leiser als hohe. Um das Lautstärkeempfinden des menschlichen Ohres zu berücksichtigen, hat man die Lautstärke in phon eingeführt. Der Lautstärkepegel eines Schalles beträgt N phon, wenn dieser Schall von normal hörenden Beobachtern als gleich laut beurteilt wird wie ein reiner Ton der Frequenz 1000 Hz, dessen Schallpegel N dB beträgt.

L

f Bild 3.4 Kurven gleicher Lautstärkepegel nach DIN 45 630

3.1 Grundlagen und Größen zur Beschreibung des Schalls

183

22. Wie ist die Schallintensität definiert? Die Schallintensität ist das Produkt aus Energiedichte w der Schallwelle und Schallgeschwindigkeit c.

I = w ⋅c

[W/m²]

23. Wie wird der Schallpegel bei Vergrößerung des Abstandes zu einer linienförmigen Schallquelle (Straßenverkehr) berechnet? Bei Vergrößerung der Abstandes zu einer linienförmigen Schallquelle kann der Schallpegel mit der folgenden Gleichung berechnet werden:

L 2 = L1 − 10 ⋅ lg

s2 s1

Bei Verringerung gilt:

L 2 = L1 + 10 ⋅ lg

s2 s1

24. Wie groß ist der Schallpegel im Abstand von 50 m von einer Straße, wenn er im Abstand von 25 m 60 dB beträgt?

L 2 = L1 − 10 ⋅ lg

s2 s1

L 2 = 60 − 10 ⋅ lg

50 = 60 − 3,01 = 56,7dB 25

Der Schallpegel im Abstand von 50 m beträgt 56,7 dB.

184

3.2 Wirkungsweise von Schallabsorbern

3.2 Wirkungsweise von Schallabsorbern 1. Was ist der Unterschied zwischen Schallabsorption und Schalldämmung? Unter Schalldämmung versteht man den Widerstand eines Bauteils gegenüber dem Schalldurchgang in angrenzende Räume. Die Schalldämmung hat keinen Einfluss auf den Schall in dem Raum, in dem sich die Schallquelle befindet. Der Begriff Schallabsorption oder Schallschluckung bezieht sich auf die Luftschalldämmung in dem Raum mit der Schallquelle. Die Schallabsorption eines Bauteils ist um so besser, je weniger Schall in den Raum zurückgeworfen wird. Die Schallabsorption hat großen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit. Im Allgemeinen wird die Sprachverständlichkeit durch schallschluckende Maßnahmen erhöht. 2. Was ist unter Primär- und Sekundär-Maßnahmen beim Schallschutz zu verstehen? Primärmaßnahmen sind Maßnahmen gegen die Schallentstehung, während Sekundärmaßnahmen Maßnahmen sind, die Schallübertragung zum Hörer zu vermindern. Schalldämmung und Schallabsorption sind Sekundärmaßnahmen. Will man den Aufenthalt in einem Raum erträglicher machen, in dem sich z. B. laufende Maschinen befinden, so kann man einerseits die Maschine selbst mit Lärmschutzausrüstung versehen; man kann andererseits die Wände mit schallabsorbierenden Stoffen verkleiden. Das erste ist eine Primärmaßnahme, das zweite eine Sekundärmaßnahme. 3. Erläutern Sie den Begriff diffuses Schallfeld. Eine Schallquelle, z. B. eine Maschine, erzeugt zunächst Direktschall. Der Direktschall wird durch ein diffuses Schallfeld überlagert, das entsteht, wenn der Direktschall von Wänden, Decken und Fußböden reflektiert wird. Die Reflexion findet so lange statt, bis die Schallenergie aufgebraucht ist. Das diffuse Schallfeld kann stärker 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 von Schall an den Bauteilen verringern. Es gibt zwei prinzipiell verschiedene Arten von Schallabsorbern: • Resonanzabsorber • Poröse Schallabsorber

3.2 Wirkungsweise von Schallabsorbern

185

Die Resonanzabsorber lassen sich weiter in Plattenschwinger und Volumabsorber unterteilen. Die Volumabsorber bezeichnet man auch als Helmholtzresonatoren. Mit porösen Absorbern wird eine Absorption im mittleren und hohen Frequenzbereich erreicht, während Plattenschwinger und Helmholtzresonatoren eine relativ schmalbandige Absorption bei niedrigen Frequenzen aufweisen. Um eine möglichst breitbandige Absorption zu erreichen, arbeitet man mit Kombinationen verschiedener Typen. Besonders häufig findet man poröse Absorber mit einem Plattenschwinger kombiniert. 5. Erläutern Sie die Wirkungsweise eines porösen Schallabsorbers. Die ankommende Schallwelle dringt in die offenen Poren des Materials ein. Dabei verlieren die mit hoher Frequenz schwingenden Luftmoleküle einen Teil ihrer Energie durch Reibung an den Porenwandungen. Die Schwingungsenergie der Luftmoleküle wird dabei in Wärmeenergie umgewandelt. Ein Teil des Schalls wird an der hinter der porösen Schicht befindlichen Materialschicht reflektiert. Um den reflektierten Anteil möglichst gering zu halten, muss die poröse Materialschicht dick genug gewählt werden. Mit der Schichtdicke des porösen Materials hat man die Möglichkeit, den absorbierten Frequenzbereich zu beeinflussen. Bei einer Schichtdicke von 10 bis 15 mm werden vorwiegend die hohen Töne absorbiert, bei größeren Dicken tiefere. Um eine Frequenz von 150 Hz zu absorbieren, müsste die Absorberdicke allerdings 55 cm betragen. Das ist der Grund, weshalb der poröse Absorber für den unteren Frequenzbereich unwirtschaftlich ist. Das Material des porösen Absorbers muss miteinander verbundene Poren aufweisen, damit der Schall in das Material eindringen kann. Man verwendet z. B. Mineralfaserplatten und poröse Hartfaserplatten. Polystyrolhartschaum ist wegen seiner geschlossenen Zellstruktur nicht geeignet. Wenn die Oberfläche der porösen Schicht nicht den ästhetischen Ansprüchen genügt oder empfindlich ist, wie bei Mineralfaserplatten, kann man vor dem Absorber gelochte Platten anbringen. Weiterhin kommen Akustikputze zum Einsatz. Auch Vorhänge wirken als poröse Schallabsorber.

Bild 3.5 Poröser Schallabsorber

186

3.2 Wirkungsweise von Schallabsorbern

6. Erläutern Sie den Aufbau eines Plattenschwingers. Ein Plattenschwinger besteht aus einer dünnen, festen Platte, die vor der Wand montiert ist. Die dünne 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 übereinstimmt, wird etwa die Hälfte der Schallenergie absorbiert. Durch das Einbringen von porösem Material in den Zwischenraum zwischen Platte und Wand kann man die Dämmwirkung noch erhöhen. Durch einen großen Abstand zwischen Platte und Wand erzielt man eine breitbandige Schallabsorption. Eine Sonderform des Plattenschwingers ist der Lochplattenschwinger.

Feder Platte

Bild 3.6 Plattenschwinger

7. Wo wird der Plattenschwinger häufig eingesetzt? Hauptanwendungsgebiet des Plattenschwingers sind Vortrags- und Konzerträume. Er wird dort vorwiegend als Tieftonschlucker eingesetzt. 8. Erläutern Sie den Begriff Helmholtzresonator. Der Helmholtzresonator ist ein akustisches Schwingungssystem, das ein Luftvolumen enthält, das einem äußeren Wechseldruck ausgesetzt ist. Ein Hohlraum, in dem die eingeschlossene Luft durch den Schalldruck abwechselnd komprimiert und entspannt wird, wirkt als Feder. Sowohl bei der Luft- als auch bei der Körperschallanregung treten Schwingungssysteme auf, die im Allgemeinen aus den drei Elementen Masse - Feder - Reibung bestehen. Die schwingfähigen Massen sind durch eine federnde Zwischenschicht miteinander verbunden, es wirkt eine Reibungskraft, die die Schwingung dämpft. Ein Schwingungssystem hat eine Resonanz- oder Eigenfrequenz, bei der die Schwingungsamplitude der erzwungenen Schwingung ein Maximum erreicht. Die Schwingungsamplitude ist bei Resonanz größer als die Anregungsamplitude. Die Resonanzfrequenz von zwei Massen m1 und m2 mit einer federnden Zwischenschicht lässt sich nach folgender Gleichung berechnen:

3.2 Wirkungsweise von Schallabsorbern

f0 =

187

1000 § 1 1 · s'¨ + ¸ 2π © m '1 m ' 2 ¹

f0 Resonanzfrequenz in Hz s’ dynamische Steifigkeit in MN/m3 m1, m2 flächenbezogene Masse in kg/m2 Unterhalb der Resonanzfrequenz schwingen die beiden Massen, als wenn sie starr gekoppelt wären, und oberhalb der Resonanzfrequenz werden die Amplituden kleiner als die Anregung. Im Bau kann z. B. eine Holzverkleidung einen Resonator darstellen. Hohlräume oder elastische Zwischenschichten wirken als Feder. Auch Doppelwände, Wärmedämmverkleidungen und schwimmender Estrich können als Helmholtzresonator betrachtet werden.

x xa Anregungsamplitude

xa

Bild 3.7 Resonanz bei erzwungener Schwingung

f0

9. Welche Absorber werden für hohe, welche für mittlere und welche werden für tiefe Töne verwendet? Hohe Frequenzen werden vorwiegend von Stoffen mit feingegliederten Oberflächen geschluckt, wie Akustikputzen, porigen Faserstoffen und Vorhangstoffen. Mittlere Frequenzen werden durch mehrschichtige Schallschlucksysteme aus Faserdämmstoffen hinter gelochten dünnen Abdeckplatten absorbiert. Tiefe Frequenzen werden durch Schwingungssysteme aus biegeweichen Platten mit dazwischenliegendem Luftpolster absorbiert. Für die Absorption eines schmalen Frequenzbereiches verwendet man Hohlraumresonatoren.

3.2 Wirkungsweise von Schallabsorbern

188

10. Wie ist der Schallschluckgrad definiert? Der Schallschluckgrad α gibt das Verhältnis der nichtreflektierten zur auftreffenden Schallenergie an. Ein geöffnetes Fenster hat einen Schallschluckgrad von 1. Es kann nichts reflektiert werden. Eine vollständige Reflexion an einer schallharten Wand ergibt einen Schallschluckgrad von α = 0. Die Schallabsorptionsgrade werden gemessen und liegen in Tabellen vor. Schallschluckgrade α einiger Baumaterialien bei 500 Hz: Beton unverputzt 0,02 Glas, einfach 0,03 Kalkzementputz auf Mauerwerk 0,03 Holzverschalung 0,03 Holzfaserdämmplatte 15 mm auf Holzplatte 0,31 11. Wie berechnet man die äquivalente Schallabsorptionsfläche eines Raumes? Die äquivalente Schallabsorptionsfläche A eines Raumes ergibt sich aus der Summe der Schallabsorptionen von Raum- und Objektflächen sowie der Absorptionsfläche der Raumluft: n

o

p

i =1

j=1

k =1

A = ¦ α s , j S i + ¦ A obj, j + ¦ α s , k S k + A air αi n Si Aobj,j O

Absorptionsgrad der Oberfläche i Anzahl der Objektflächen Flächeninhalt der Fläche Si äquivalente Absorptionsfläche des Objektes j Anzahl der Objekte

αs,k p Sk Aair

Absorptionsgrad der Objektanordnung k Anzahl der Objektanordnungen von der Objektanordnung abgedeckte Oberfläche Sk äquivalente Absorptionsfläche der Luft

12. Was versteht man unter Nachhallzeit? Unter Nachhallzeit versteht man die Zeit in Sekunden, in der der Schallpegel nach Abstellen der Schallquelle um 60 dB seines Ausgangswertes sinkt. Die Echowirkung darf weder zu lang noch zu kurz sein. Zu lange oder zu kurze Nachhallzeiten ergeben eine schlechte Sprachverständlichkeit.

3.2 Wirkungsweise von Schallabsorbern

189

Die Nachhallzeit T kann aus der äquivalenten Schallabsorptionsfläche A berechnet werden (DIN EN 12354-6: 2004-4):

T=

55,3 ⋅ V (1 − Ψ ) V(1 − Ψ ) = 0,16 c0 ⋅ A A

V Volumen des leeren Raumes in m³ Ψ Objektanteil (Summe der Volumen der Objekte und der Objektanordnungen/V) co Schallgeschwindigkeit in Luft in m/s (345,6 m/s). 13. Erläutern Sie den Begriff stehende Welle. Eine stehende Welle entsteht bei der senkrechten Reflektion einer Welle durch Überlagerung der ankommenden und der entgegengesetzt gerichteten reflektierten Welle. Eine stehende Welle besitzt Punkte vollkommener Ruhe (Knoten) und Punkte mit maximaler Auslenkung (Bäuche). Erfolgt die Bildung der stehenden Welle durch Reflexion am festen Ende (schallharte Reflexionsfläche), so ist an der Reflexionsstelle ein Maximum (Bauch) des Schalldrucks und ein Minimum (Knoten) der Schallschnelle. 14. In welchem Abstand von der Wand ist ein Absorber am wirkungsvollsten? Eine besonders große 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 λ/4 vor der schallharten Wand. Für die praktische Anwendung ist es meist erforderlich, die Absorption bei tiefen Frequenzen von 200 bis 500 Hz zu verbessern. Das ergibt Wandabstände der Absorber von 10 bis 45 cm. Bei abgehängten Decken lassen sich diese hohen Abstände häufig ohne weiteres herstellen. poröser Absorber

λ 4 Bild 3.8 Absorber im optimalen Abstand zur schallharten Wand

3.3 Luftschallschutz

190

3.3 Luftschallschutz 1. Nennen Sie Quellen für Luftschall. Die Schallquelle kann außerhalb des Gebäudes liegen, wie bei Verkehrs- oder Fabriklärm, oder innerhalb. Innerhalb des Gebäudes sind Sprache, Radios und Installationsgeräusche häufige Quellen für Luftschall. 2. Welche Schallübertragungswege von Luftschall im Gebäude gibt es? Die Schallübertragungswege in einem Gebäude sind : • direkte Übertragung durch das trennende Bauteil (Trennwand, Decke) • Flankenübertragung über angrenzende Bauteile • von der flankierenden Wand über die Trennfläche • von der Trennfläche über die Längswände Der Senderaum ist durch große Buchstaben gekennzeichnet, der Empfangsraum durch kleine: Dd direkt Ff Flankenübertragung Fd von der flankierenden Wand über die Trennfläche Df von der Trennfläche über die Längswände

Ff Fd

Dd Sender

Df

Bild 3.9 (Körper-)Schallübertragungswege in einem Gebäude

3. Wie wird das Bau-Schalldämm-Maß R' berechnet? Die Gleichung zur Bestimmung der Schalldämmung zwischen dem Senderaum 1 und dem Empfangsraum 2 lautet:

R´= L1 - L 2 + 10 ⋅ lg

S A

§ S⋅T · ¸¸ R' = L1 - L 2 + 10 ⋅ lg ¨¨ © 0,163 ⋅ V ¹

3.3 Luftschallschutz

191

Dabei sind: L1 Pegel im Senderaum L2 Pegel im Empfangsraum S Fläche des trennenden Bauteils A äquivalente Absorptionsfläche V Volumen des Empfangsraums T Nachhallzeit im Empfangsraum = Zeit in der der Schallpegel nach Abschalten der Schallquelle um 60 dB abfällt Der Index ' bedeutet, dass auch die Nebenwegsübertragung berücksichtigt wird. Das Bau-Schalldämm-Maß wird üblicherweise aus Messwerten ermittelt. 4. Was beschreibt das bewertete Schalldämm-Maß R’w? Das bewertete Schalldämm-Maß R’w (Bauschalldämm-Maß) beschreibt die Luftschalldämmung einschließlich Flankenübertragung oder Nebenwegübertragung, im Gegensatz zum Laborschalldämm-Maß Rw, bei dem Schall nur durch das zu prüfende Bauteil übertragen wird. Der Rw -Wert, auch Direktdämm-Maß oder Durchgangsdämmung genannt, stellt somit eine reine Bauteilkenngröße 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 stärkere Empfindlichkeit des menschlichen Ohres für höhere Frequenzen berücksichtigt. Bei 16 bestimmten Frequenzen wird der Schallpegel des Senders L1 und des Empfängers L2 gemessen und die Differenz wird in das Diagramm eingezeichnet. Anschließend wird die Bezugskurve auf vorgeschriebene Weise verschoben und möglichst in Übereinstimmung mit der Messkurve gebracht. Nun wird die Lage der Bezugskurve bei 500 Hz abgelesen und man erhält R'w.

Bild 3.10 Bezugskurve für das Schalldämm-Maß nach DIN EN ISO 717-1

3.3 Luftschallschutz

192

Z. B. hat eine Wand mit R'w = 50 dB folgendes Leistungsvermögen: 50 = 10 lg P1/P2 5 = lg P1/P2 105 = P1/P2 P2 = P1⋅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 übertragen. Gegenüber den aus Beiblatt 1 DIN 4109 gewonnenen Rechenwerten müssen im Prüfstand ermittelte Bauteil-Schalldämm-Maße immer mit einem Vorhaltemaß von 2 dB vom Messwert zum Rechenwert beaufschlagt werden. Desweiteren müssen die in Prüfständen ohne Flankenübertragung ermittelten Werte nach Beiblatt 3 DIN 4109 umgerechnet werden. 5. Um wie viel dB erhöht sich der Gesamtschallpegel, wenn zu einem vorhandenen Schallpegel ein gleich großer hinzukommt? Schallpegel dürfen nicht direkt addiert werden, sondern die Ausgangsgrößen müssen vor der Logarithmierung zusammengefasst werden. Will man zwei gleiche Schallleistungen zusammenfassen, so ist die Gesamtleistung Pges = 2P1 und der Gesamtleistungspegel

§ 2P · L ges = 10 ⋅ ¨¨ lg 1 ¸¸dB © 2P1 ¹ L ges = L1 + 10 ⋅ (lg 2 )dB = L1 + 3dB. Die Erhöhung beträgt 3 dB. 6. Welche Bedeutung hat das schalltechnische Paradoxon 0 dB + 0 dB = 3 dB für den Schallschutz? Ein Schallpegelwert von 0 dB entspricht einem Schalldruck p von 2Â10-5 N/m2. Stellt man zwei Geräte auf, von denen jedes dieser Geräte einen Schallpegel von 0 dB erzeugt, so ergibt sich ein Gesamtschallpegel von 3 dB. Durch eine zweite gleich laute Schallquelle ergibt sich immer eine Vergrößerung des Schallpegels gegenüber dem Schallpegel der ersten Schallquelle von 3 dB. Rechnerisch ist das in Frage 5 gezeigt.

3.3 Luftschallschutz

193

Eine Pegelzunahme um 10 dB wird als Verdoppelung des subjektiven Lautstärkeeindrucks empfunden. Lautes Sprechen mit 70 dB wird z. B. als doppelt so laut wie Sprechen mit 60 dB empfunden. 7. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Flächengewicht eines einschaligen Bauteiles und der Luftschalldämmung? Einschalige Bauteile schwingen als Ganzes. Z. B. bildet eine Ziegelwand zusammen mit ihrem Putz ein einschaliges Bauteil. Die Luftschalldämmung ist in der Regel um so besser, je größer das Flächengewicht des Bauteils ist. Große Hohlräume innerhalb der Bauteile verringern die Luftschalldämmung. Kleine dagegen verbessern sie. So hat z. B. Porenbeton ein bessere Luftschalldämmung als es auf Grund seines Flächengewichtes zu erwarten wäre. R'w dB 60 40 Bauteile aus Bild 3.11 Luftschalldämmung in Abhängigkeit vom Flächengewicht

Beton, Mauerwerk, Gips, Glas

20 0

50

100

200

400

800 kg/m2

8. Wie verhält sich die Luftschalldämmung im Bereich der Grenzfrequenz? Die Luftschalldämmung nimmt für gewöhnlich mit zunehmender Frequenz zu. Im Bereich der Grenzfrequenz nimmt die Dämmwirkung des Bauteils stark ab.

fG ≈ d

60 d

ρ E dyn

Dicke in m

ρ Dichte in kg/m3 Edyn Elastizitätsmodul in N/mm2 Es gibt zwei unterschiedliche Bereiche, in denen das Bauteil zu Schwingungen angeregt wird. Im unteren Frequenzbereich gibt es eine Eigenfrequenz, die Reso-

3.3 Luftschallschutz

194

nanzfrequenz f0, bei der das Bauteil als Ganzes schwingt. Es führt eine Plattenschwingung aus. Im oberen Frequenzbereich tritt Koinzidenz auf. Unter Koinzidenz versteht man die schwingungsmäßige Anpassung des Bauteils an die vorübereilende Schallwelle. Die bei Koinzidenz auftretenden Schwingungen des Bauteils lassen sich mit den Schwingungen eines Wimpels vergleichen, der wellenförmig den Windstößen folgt. Man spricht von Koinzidenz oder von Spuranpassung. Das Bauteil passt sich der vorbeieilenden Schallwelle an. Als Grenzfrequenz fg bezeichnet man die erste Koinzidenz-Frequenz, bei der es zu wellenförmigen Bewegungen angeregt wird. Die praktisch auftretenden Schwingungsamplituden betragen nur einige tausendstel Millimeter, bei sehr dünnen elastischen Stoffen können Schwingungsamplituden bis in den Millimeterbereich auftreten. R

w

Plattenschwingungsbereich

Massengesetz bereich

Koinzidenzbereich

Bild 3.12 Schalldämm-Maß in Abhängigkeit von der Frequenz

f

0

fg

Bei senkrechtem Schalleinfall ergeben sich keine Koinzidenzerscheinungen, sondern nur planparallele Schwingungen der Platte. Eine große, frei hängende Platte neigt wesentlich stärker zu Koinzidenzschwingungen als eine kleine, allseitig eingespannte Platte gleicher Dicke und gleichen Materials. Bei großen Platten wirken mehrere Schallwellenlängen gleichzeitig, so dass sich ein Einschwingvorgang der Platte ergibt. Die Luftschalldämmung von einschaligen Bauteilen ist ungünstig, wenn die Grenzfrequenz im Bereich von 200...2000 Hz liegt. Das ist z. B. bei Platten aus Beton, Leichtbeton, Mauerwerk, Gips und Glas mit einer flächenbezogenen Masse zwischen 20 bis 100 kg/m2 der Fall und bei Platten aus Holz mit flächenbezogenen Massen über 15 kg/m2.

3.3 Luftschallschutz

195

9. Erläutern Sie die Begriffe biegesteif und biegeweich. Bauteile, die eine Grenzfrequenz über 2000 Hz haben, bezeichnet man als biegeweich, die sonstigen als biegesteif. 10. Wie lässt sich die Luftschalldämmung einschaliger Bauteile nachträglich verbessern? Die Luftschalldämmung kann durch das Anbringen einer biegeweichen Vorsatzschale verbessert werden. In DIN 4109 sind eine Vielzahl von Wänden mit biegeweichen Vorsatzschalen abgebildet und in Bezug auf ihr schalltechnisches Verhalten eingruppiert. Ohne oder mit federnder Verbindung der Schalen lassen sich Verbesserungen um 15 dB erzielen, bei Verbindung der Schalen Verbesserungen um 10 dB. Einzelne punktförmige Verbindungen der beiden Schalen sind weniger störend als linienförmige. Gipskartonplatten werden entweder über Mineralfaserplatten an die Wand geklebt oder auf Leisten, die über einem weichfedernden Dämmstreifen an der Wand befestigt sind. 11. Was ist bei einer Verkleidung mit steifen Materialien zu beachten? Bei Verwendung von 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 Schalldämm-Maßes 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, sondern durch Luftschichten oder Dämmstoffe voneinander getrennt sind. Mit diesen lässt sich auch bei weit geringerer Masse als bei einschaligen eine gute Schalldämmung erzielen. Die DIN 4109 unterscheidet drei verschiedene Konstruktionsarten von zweischaligen Bauteilen: • zwei biegesteife Schalen • biegeweiche Schale vor schwerer, biegesteifer Schale • zwei biegeweiche Schalen

3.3 Luftschallschutz

196

13. Wie groß darf die Resonanzfrequenz von zweischaligen Bauteilen höchstens sein? Eine zweischalige Konstruktion kann als Schwingungssystem aus zwei Massen, die mit einer Feder verbunden sind, betrachtet werden. Der Feder entspricht eine Kopplung über die Luftschicht. Voraussetzung für eine gute Schalldämmung des zweischaligen Bauteils ist, dass die Resonanzfrequenz (Eigenfrequenz) des Systems unter 100 Hz liegt.

R'w zweischalig

einschalig

Bild 3.13 Dämmwirkung von einschaligen und zweischaligen Bauteilen

f 14. Wie lässt sich die Eigenfrequenz für zweischalige Bauteile berechnen? Aus der allgemeinen Formel für die Resonanzfrequenz zweier schwingungsfähiger, miteinander verbundener Massen lassen sich für einige für den Bau wichtige Sonderfälle folgende Formeln zur Berechnung der Eigenfrequenz ableiten: a)

f0 = f0 ≈

1000 ' § 1 1 · ¸¸ + s ¨¨ 2ʌ © m'1 m' 2 ¹ 85 m' ⋅ a

für eine Doppelwand aus zwei gleich schweren biegeweichen Schalen mit Luftschicht mit schallschluckender Einlage. b)

f 0 ≈ 225

s

'

m

'

für eine Doppelwand aus zwei gleich schweren biegeweichen Schalen, wenn die Dämmschicht mit beiden Schalen vollflächig fest verbunden ist.

3.3 Luftschallschutz

197

c) f0 =

60 m ⋅a '

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

s

f 0 = 160

'

m'

für eine biegeweiche Vorsatzschale vor einem schweren Bauteil, wenn die Dämmschicht mit beiden Schalen vollflächig fest verbunden ist. Dabei bedeuten f0 Eigenfrequenz in Hz m’ flächenbezogene Masse der biegeweichen Schale in in kg/m2 a Schalenabstand in m s’ dynamische Steifigkeit der Dämmschicht in MN/m3

a)

b)

m'

m' a m'

m'

d)

c)

a m' Bild 3.14 Zweischalige Bauteile

m'

3.3 Luftschallschutz

198

15. Berechnen Sie für eine Doppelwand aus zwei je 1 cm dicken Holzspanplatten mit m’ = 7 kg/m2, Abstand der Schalen 5 cm, die Resonanzfrequenz. Für eine Doppelwand aus zwei gleichschweren biegeweichen Einzelschalen mit Luftschicht gilt:

85

f0 =

m' ⋅ a

m’ Masse der biegeweichen Schalen in kg/m² a Schalenabstand in m 85 ≈ 145 Hz ≥ 100 Hz f0 ≈ 7 ⋅ 0,05 Die Resonanzfrequenz beträgt 145 Hz. Der Abstand der Schalen ist etwas zu klein.

16. Unter einer Massivdecke wird eine poröse Holzfaserplatte mit m’ = 8 kg/m2 auf einer 65 mm dicken Unterkonstruktion angebracht. Welche Eigenfrequenz ergibt sich?

60

f0 ≈

m ⋅a '

=

60 8 ⋅ 0,065

≈ 83 Hz

Es ergibt sich eine Resonanzfrequenz von 83 Hz. Das ist eine günstige Frequenz, da sie unterhalb von 100 Hz liegt.

17. Eine 18 mm dicke Gipskartonplatte mit einem Flächengewicht von 16 kg/m2 soll vor einer Betonwand befestigt werden. Wie groß muss der Abstand sein, damit die Eigenfrequenz unter 100 Hz liegt? Wir stellen die Formel nach dem Abstand um und setzten für f0 einen Wert etwas unter 100 (90) ein: f0 ≈

f02 ≈ a≈

60 m' ⋅ a 602 m' ⋅ a 602

16 ⋅ 902

3.3 Luftschallschutz

a≈

199

60 2 16 ⋅ 90 2

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

18. Eine Massivdecke wurde mit einer Trittschalldämmplatte mit einer dynamischen Steifigkeit von s’= 28 MN/m3 und einem schwimmenden Estrich (m’=74 kg/m2) versehen. Welche Eigenfrequenz ergibt sich?

f 0 ≈ 160

s' 28 = 160 = 98,4 Hz ' m 74

Die Decke hat eine Eigenfrequenz von 98 Hz und liegt damit im günstigen Bereich.

19. Welche subjektive Wirkung ergibt sich im Empfangsraum, wenn sich zwischen Sende- und Empfangsraum eine Wand mit einer Luftschalldämmung von RW = 50 dB befindet und im Senderaum ein Radio mit normaler Lautstärke läuft? Bei einer Wand von 50 dB ist normale Radiolautstärke noch vernehmbar, aber das Gesprochene kann nicht mehr verstanden werden. Die Luftschalldämmwerte von Wänden lassen sich folgendermaßen charakterisieren: 20 dB Gesprochenes noch verständlich 30 dB Gesprochenes vernehmbar 40 dB lautes Sprechen hörbar 45 dB lautes Sprechen vernehmbar, aber nicht verständlich 50 dB normale Radiolautstärke nur noch leise vernehmbar, Gesprochenes wird nicht gehört 55 dB normale Radiolautstärke unhörbar 60 dB sehr laute Radiomusik nicht vernehmbar 20. Wie müssen die flankierenden Bauteile bei der Ermittlung des Schalldämm-Maßes R’w berücksichtigt werden? Die Luftschalldämmung von Trennwänden und Decken hängt nicht nur von deren Ausbildung ab, sondern wird von den flankierenden Bauteilen beeinflusst. Damit die

3.3 Luftschallschutz

200

in Tabelle 23 angegebenen Rechenwerte Gültigkeit haben, müssen die flankierenden Bauteile folgende Bedingungen erfüllen:

• Masse der flankierenden Bauteile ca. 300 kg/m2 • biegesteife Anbindung an das trennende Bauteil Weicht die mittlere Flächenmasse von 300 kg/m2 ab, so sind Korrekturwerte für die Schalldämm-Maße zu ermitteln. Die Berechnungen unterscheiden sich je nachdem, ob das trennende Bauteil biegesteif oder biegeweich ist. Hat man die flächenbezogene Masse der flankierenden Teile ermittelt, so können die Korrekturwerte Tabelle 27 entnommen werden. 21. Wie ermittelt man die mittlere flächenbezogene Masse, wenn das trennende Bauteil biegesteif ist? Die mittlere Masse ist das arithmetische Mittel der einzelnen Massen der flankierenden Bauteile. 1 ' ' m L , Mittel = m L ,i n

¦

22. Berechnen Sie die mittlere flächenbezogene Masse für folgende Situation: Trennwand (275 kg/m2) mit Vorsatzschale flankierende Außenwand: 180 kg/m2 flankierende Innenwand: 150 kg/m2 flankierende Decke: 280 kg/m2 flankierende untere Decke: 360 kg/m2 1 ' ' m L , Mittel = m L ,i n

¦

m L , Mittel = '

1 4

(180 + 150 + 280 + 360 )

m L , Mittel = 242,5 '

kg 2

m Die mittlere flächenbezogene Masse der flankierenden Bauteile beträgt 242,5 kg/m2. Nun können wir Tabelle 27 den Korrekturwert -1 entnehmen. Die Wand hat nach Tabelle 26 das bewertete Schalldämm-Maß 53 dB. Mit Korrekturwert ergibt sich: 53 dB - 1 dB = 52 dB

3.3 Luftschallschutz

201

23. Wie ermittelt man die mittlere flächenbezogene Masse, wenn das trennende Bauteil biegeweich ist? Berechnen Sie die mittlere flächenbezogene Masse für folgende Situation: Zweischalige Einfachständerwand mit R’ w,R = 50 dB flankierende Außenwand: 270 kg/m2 flankierende Innenwand: 180 kg/m2 obere Decke: 380 kg/m2 untere Decke: schwimmender Estrich Der schwimmende Estrich trägt nicht zur Schallübertragung bei und kann deshalb unberücksichtigt bleiben. Die flächenbezogene Masse wird mit folgender Gleichung berechnet:

ª1 ' m L , Mittel = « ¬n '

m L , Mittel

¦( i

)

−2 , 5

º » ¼

−0 , 4

º ª1 −2 , 5 −2 , 5 −2 , 5 = « ( 270 + 180 + 380 ) » ¼ ¬3

m L , Mittel = 236,4 '

'

m L ,i

−0 , 4

kg 2

m Es ergibt sich eine flächenbezogene Masse von 236 kg/m2. Damit ergibt sich nach Tabelle 27 ein Korrekturwert von - 3 dB. Die Vorsatzschale von biegeweichen trennenden Bauteilen ergibt nach Tabelle 28 einen weiteren Korrekturwert von +1 dB. Damit ergibt sich für die gesamte Trennwand: R’w,R= 50 dB - 3 dB + 1 dB = 48 dB.

24. Wie ermittelt man das resultierende Schalldämm-Maß für trennende Bauteile bei Gebäuden in Skelett- und Holzbauart? Im Skelett- und im Holzbau sind die flankierenden Bauteile nicht biegesteif in die Trennwand eingebunden. Deshalb werden für den Nachweis nur das Labor-Schalldämm-Maß R1w des trennenden Bauteils und die Schall-Längsdämm-Maße R2w, R3w und R4w der flankierenden Bauteile berücksichtigt. Die flankierenden Bauteile zu beiden Seiten des trennenden Bauteils werden als gleich ausgebildet vorausgesetzt. Für den Nachweis nach DIN 4109 gibt es zwei Möglichkeiten: • vereinfachter Nachweis • Berechnung des resultierenden Schalldämm-Maßes R’w,R Die Berechnung erfolgt mit folgender Formel:

3.3 Luftschallschutz

202

R 'w , R = −10 lg (10−0 ,1R + 10−0,1R 1w

2w

+ 10−0,1R + 10−0,1R ) 3w

4w

25. Wie wird der vereinfachte Nachweis für die Luftschalldämmung von Gebäuden im Skelettbau durchgeführt? Bei dem vereinfachten Nachweis müssen alle an der Schallübertragung beteiligten Bauteile bewertete Schalldämm-Maße aufweisen, die um 5 dB über der Anforderung liegen. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, gilt der Nachweis als erbracht. 26. Ermitteln Sie das erforderliche Schalldämm-Maß für die Trennwand zwischen zwei Klassenräumen 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 müssen alle an der Schallübertragung beteiligten Bauteile Werte aufweisen, die 5 dB über der Anforderung liegen. Damit ergibt sich R’w,R = 47 + 5 = 52 dB. Die Trennwand muss mindestens ein bewertetes Schalldämm-Maß von 52 dB haben. 27. Welcher Wand wurde das alte Luftschallschutz-Maß 0 zugeordnet? Seit dem Mittelalter ist die 25 cm dicke Vollziegelwand die Standardwohnungs- und Haustrennwand. Diese Wand wurde der Bezugskurve des Luftschallschutz-Maßes zugrunde gelegt. Zufälligerweise konnte der klassischen Holzbalkendecke, ausgestattet mit Lehmeinschlag, Rapitzputz und Dielenbelag, auch das Luftschallschutz-Maß LSM = 0 dB zugeordnet werden. Das veraltete Luftschallschutz-Maß LSM kann über folgende Beziehung in das bewertete Schalldämm-Maß R’w umgerechnet werden: Rw’= LSM + 52 dB

28. Welche wesentliche Änderung ergibt sich durch den Ersatz der bauakustischen Messnorm DIN 52210 durch die 1998 veröffentlichte europäische Norm DIN EN ISO 140? Nach der neuen CEN-Regelung sind Prüfungen von Bauteilen nur noch in Prüfständen mit unterdrückter (ohne) Flankenübertragung durchzuführen. Damit ist die Eignungsprüfung nach DIN 4109 in Prüfständen mit bauähnlichen Schallnebenwegen nicht mehr als Nachweisverfahren möglich. Das 1996 veröffentliche Beiblatt 3

3.3 Luftschallschutz

203

zur DIN 4109 zur Umrechnung von Messwerten Rw aus Prüfständen ohne Flankenbertragung in „alte" Messwerte R'w mit Flankenübertragung, kann nur eine Übergangslösung bis zu einer Überarbeitung der DIN 4109 sein.

29. Aus welchen Teilen besteht die Norm DIN EN 12354 Bauakustik? Die Norm enthält folgende Teile: 1. Luftschalldämmung zwischen Räumen (2000-12) 2. Trittschalldämmung zwischen Räumen (2000-9) 3. Luftschalldämmung gegen Außenlärm (2000-9) 4. Schallübertragung von Räumen ins Freie (2001-4) 5. Geräusche von haustechnischen Anlagen und Geräten (in Vorbereitung) 6. Schallabsortion in Räumen (2004-6) 30. Welche Vorteile bietet das detaillierte Rechenverfahren zur Bestimmung des Schalldämm-Maßes nach der DIN EN 12354-1? • • •

Berechnung kann frequenzabhängig durchgeführt werden. Vorsatzkonstruktionen können an jedem beliebigen Bauteil berücksichtigt werden. Die aktuellen situationsbezogenen Einbaubedingungen werden berücksichtigt.

31. Wie lässt sich das vereinfachte Modell zur Berechnung der Luftschalldämmung charakterisieren? • • • •

Rechnung nicht frequenzabhängig In Situ-Korrektur wird nur für die Stoßstellendämmung vorgenommen. Es wird nur die Körperschallübertragung (direkt und über die Flankenwege) nach Bild 3.9 berücksichtigt, nicht dagegen Luftschallübertragungswege. Modell gilt hauptsächlich für homogene Bauteile (Massivbau).

32. Erläutern Sie die Berechnung des Schalldämm-Maßes nach der DIN EN 12354-1 Bauakustik für das vereinfachte Verfahren. Die Schalldämmung kann als eine Kombination aus der Direktdämmung der Flankenbauteile und der Stoßstellendämmung beschrieben werden. Der Bauteilanschluss, die Stoßstelle zwischen Trennbauteil und Flanke, beeinflusst das Schalldämm-Maß: Je höher im Massivbau die flächenbezogene Masse des Trennbauteils und je steifer dessen Verbindung ist, desto höher ist die Dämmwirkung der Stoß-

3.3 Luftschallschutz

204

stelle. Dagegen führt auch eine akustische Trennung der Flankenwege zu einer hohen Stoßstellendämmung. Das bewertete Flankendämm-Maß Rij,w berechnet sich nach:

Ri,w Rj,w Ki,j S lf l0

R i, w + R j, w

§ S + K i, j + 10 lg¨¨ 2 © l0 ⋅ lf Direktdämm-Maß Flankenbauteil 1 Direktdämm-Maß Flankenbauteil 2 Stoßstellen-Dämm-Maß des Knotens Fläche des trennenden Bauteils Verbindungslänge der Bauteile in [m] Bezugs-Verbindungslänge = 1m

R ij, w =

· ¸ ¸ ¹

Ist eine biegeweiche Vorsatzschale vorhanden, muss der Term Δ Rij,w (Verbesserungsmaß der Vorsatzschale) zu Rij,w addiert werden. Sind die Rij,w aller Bauteile bekannt, ergibt sich das resultierende Schalldämm-Maß aus dem Direktdämm-Maß RDd,w des trennenden Bauteils und der Summe der Längsdämm-Maße aller flankie-

§ −0,1⋅R Dd , w − 0,1⋅R ij , w R ' w = −10 l g¨¨10 + ¦ 10 ij ©

· ¸ ¸ ¹

renden Bauteile zwischen den betrachteten Räumen zu: Neben dem direkten Schallübertragungsweg gibt es im allgemeinen 3⋅4 =12 Nebenübertragungswege. Die Bilanzierung dieser Einzelübertragungswege wird zukünftig mit Rechenprogrammen durchgeführt werden. Als Eingabewerte können Direktdämm-Maße und Stoßstellendämm-Maße vorzugsweise aus Bauteilkatalogen entnommen werden, die sich zur Zeit noch in Bearbeitung befinden. Sie stammen damit aus genormten Prüfstandsmessungen, können aber auch aus theoretischen Berechnungen, empirischen Abschätzungen oder Messergebnissen unter Baubedingungen abgeleitet werden. Im zukünftigen Schallschutznachweis müssen dann die Raumabmessungen bekannt sein und es werden objektbezogene Schallschutznachweise erstellt.

33. Was ist unter dem Begriff Spektrumanpassungswerte zu verstehen? Für Innenbauteile mit üblichen Wohngeräuschen beschreibt das bewertete Schalldämm-Maß Rw die Schalldämmung gut, dagegen treten bei Außenbauteilen Geräusche mit sehr hohen oder sehr niedrigen Frequenzen auf, die durch das bewertete Schalldämm-Maß Rw nicht ausreichend beschrieben werden. Deshalb werden in DIN EN ISO 717-1 zusätzlich zum Schalldämm-Maß Rw Spektrumanpassungswerte C für

3.3 Luftschallschutz

205

hoch- bis mittelfrequente Geräusche (für allgemeinen Wohnlärm) be-ziehungsweise Ctr für mittel- bis tieffrequente (für Verkehrslärm) eingeführt und in der DIN 4109 berücksichtigt. Bauteile mit besonderen Schwächen gegenüber diesen speziellen Geräuschen erhalten entsprechend große negative C- bzw. Ctr -Werte als Zuschlag zum bewerteten Schalldämm-Maß. Die Spektrumanpassungswerte werden in Klammern und durch Semikolon getrennt, hinter dem bewerteten Schalldämm-Maß angegeben, wie z. B: Rw =40 (- 2; -4).

34. Wie kann die Körperschall-Nachhallzeit eines Bauteils berechnet werden? Die Nachhallzeit eines Bauteil Ts kann aus dem Gesamtverlustfaktor η tot berechnet werden (DIN EN 12354-1): Ts =

2,2 f ⋅ η tot

Der Gesamtverlustfaktor setzt sich aus den inneren Verlusten, den Verlusten infolge Abstrahlung und den Verlusten an den Rändern des Bauteils zusammen. Dabei ist f die Bandmittenfrequenz in Hertz. Der Gesamtverlustfaktor unter Laborbedingungen η tot,lab für Bauteile mit m' < 800 kg/m² kann näherungsweise berechnet werden nach:

η tot ,lab = 0,01 +

m'

465 f Dabei ist die flächenbezogene Masse m’ in kg/m² und die Frequenz f in Hz einzusetzen. 35. Berechnen Sie die Körperschall-Nachhallzeit für Mauerwerk mit m’= 450 kg/m² für eine Bandmittenfrequenz von 500 Hz.

Ș tot,lab = 0,01 + Ș tot,lab = 0,01 + Ts =

m' 465 f 450 465 500

= 0,053

2,2 2,2 = = 0,08 s f ⋅ Ș tot 500 Hz ⋅ 0,053

Die Körperschall-Nachhallzeit beträgt 0,08 Sekunden.

206

3.4 Trittschallschutz

3.4 Trittschallschutz 1. Was versteht man unter Trittschalldämmung? Die Trittschalldämmung charakterisiert das Verhalten von Decken beim Durchgang von Trittschallwellen. Eine Decke, die dem Durchgang von Trittschallwellen einen hohen Widerstand entgegensetzt, besitzt eine gute Trittschalldämmung. 2. Erläutern Sie den Begriff Norm-Trittschallpegel Ln. Die Beurteilung der Trittschalldämmung einer Decke geschieht mit einer genormten Bezugskurve für den Bereich 100 Hz bis 3150 Hz. Die Messwerte von Decken sind günstig, wenn sie unterhalb dieser Bezugskurve liegen. Der Norm-Trittschallpegel ist ein Maß für das zu erwartende Störgeräusch, 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 Flankenübertragung ermittelten Wert und L’n,w beinhaltet die Flankenübertragung.

Bild 3.15 Bezugskurve für die Trittschalldämmung

3. Wie misst man den Trittschallschutz einer Decke? Der Trittschallschutz einer Decke wird mit einem genormten Hammerwerk gemessen. Das Hammerwerk klopft auf die zu prüfende Decke und im Empfängerraum wird der Schallpegel in den einzelnen Frequenzbereichen zwischen 100 Hz und 3150 Hz gemessen. Die Messergebnisse werden auf einen Empfängerraum mit einer Absorptionsfläche von 10 m2 umgerechnet und man erhält eine Kurve, die den Norm-Trittschallpegel darstellt.

3.4 Trittschallschutz

207

Es ist dafür zu sorgen, dass der im Senderaum vom Hammerwerk erzeugte Luftschallpegel nicht über Türen oder Treppenhäuser in den darunter liegenden Empfangsraum gelangt und auf diese Weise das Messergebnis verfälscht. 4. Was versteht man unter dem bewerteten Norm-Trittschallpegel Ln,w? Um die Trittschalldämmung als Einzelzahlangabe durchführen zu können, wurde der bewertete Norm-Trittschallpegel eingeführt. Man verschiebt die Bezugskurve so über die Messkurve, dass sie im Mittel maximal 2 dB von der Messkurve abweicht und liest den Pegel an der verschobenen Bezugskurve bei 500 Hz ab. 5. Wozu dient der äquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq? Der äquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq wurde zur praxisgerechten Beurteilung von Masssivdecken mit Deckenauflagen eingeführt. Nach einem in der DIN 52210 beschriebenen Verfahren wird dieser Pegel bestimmt. Er berücksichtigt das Verhalten der Decke zusammen mit einer trittschalldämmenden Deckenauflage. 6. Wie ist das Trittschallverbesserungsmaß ΔLw definiert? Das Trittschallverbesserungsmaß ΔLw gibt den Betrag an, um den der Ln,w,eq einer Massivdecke durch das Aufbringen einer Deckenauflage verbessert wird. L’n,w = Ln,w,eq - ΔLw Das Trittschallverbesserungsmaß ΔLw entspricht dem alten Verbesserungsmaß VM, d. h. alte Messwerte von Fußböden können weiterhin verwendet werden. 7. Was ist bei der Berechnung des Trittschallverbesserungsmaßes ΔLw zu beachten? Um die Ungenauigkeit der Rechnung zu berücksichtigen, wird ein Sicherheitsbetrag von 2 dB gefordert. Wenn z. B. 12 dB vorgeschrieben sind, so muss 12 dB + 2 dB = 14 dB verwendet werden. Das Trittschallverbesserungsmaß von schwimmendem Estrich ist auf zweischaligen Massivdecken etwa 2 dB geringer als auf einschaligen. Deshalb müssen bei der Berechnung des Trittschallmaßes von zweischaligen Decken 2 dB abgezogen werden. Für häufig vorkommende Deckenkonstruktionen sind die Werte für den NormTrittschallpegel aus Tabellen zu entnehmen. Mit Hilfe dieser Werte wird dann die Auflage berechnet, die die jeweiligen Forderungen erfüllt.

3.4 Trittschallschutz

208

8. Erläutern Sie den Begriff schwimmender Estrich. Unter einem schwimmenden Estrich versteht man einen Estrich, der auf einer weichfedernden Dämmschicht aufgebracht ist. Der schwimmende Estrich ist eine der wesentlichsten Maßnahmen zur Trittschalldämmung. Der Estrich ist von den umgebenden Wänden elastisch getrennt. Falls sich die Fugendichtungsmasse nach einiger Zeit verhärtet, geht ein Teil der Wirkung des schwimmenden Estrichs verloren. Das System Estrich-Rohdecke sollte eine Resonanzfrequenz unter 100 Hz haben. Für die Resonanzfrequenz spielt nur das Flächengewicht m’ des Estrichs und die dynamische Steifigkeit s’ der Dämmschicht eine Rolle. Die Rohdecke schwingt praktisch nicht mit.

f 0 = 500 ⋅

s' m'

Mit kleiner werdender Steifigkeit der Dämmschicht wächst die Trittschalldämmung. Durch schwimmende Estriche sind Verbesserungsmaße zwischen 15 und 40 dB erreichbar. 9. Wie ist das Trittschallverbesserungsmaß ΔLw zu berechnen, wenn die Deckenauflage aus zwei Belägen besteht? Besteht die Deckenauflage aus zwei Belägen, z. B. einem schwimmenden Estrich und einem Gehbelag, so ist das größere der beiden Verbesserungsmaße für die Rechnung zu verwenden. 10. Welche Trittschallverbesserungsmaße lassen sich mit verschiedenen Fußbodenbelägen erzielen? Man kann die verschiedenen Fußbodenbeläge in drei Klassen einteilen: • unterste Güteklasse: Verbesserung um 5 bis.12 dB (Linoleum, PVC- und Gummibeläge von 1,5 bis 2mm Dicke) • mittlere Güteklasse: Verbesserung um 12 bis 20 dB (weichfedernde Unterschichten aus Textilfilz oder Gummi) • oberste Güteklasse: Verbesserung über 20 dB (gute Teppich- und Gummibeläge mit Porengummi als Unterschicht) Da die weichfedernden Fußbodenbeläge dem Verschleiß und den Wünschen der Bewohner unterliegen, werden sie beim Nachweis des Mindestschallschutzes nicht berücksichtigt. Der Mindestschallschutz ist schon ohne diese Beläge zu erreichen.

3.4 Trittschallschutz

209

11. Wie kann die Trittschalldämmung von alten Holzbalkendecken verbessert werden? Damit die Schallschutzanforderungen erfüllt werden, ist eine Verbesserung des Trittschallschutzes von alten Holzbalkendecken um etwa 15 dB erforderlich. Holzbalkendecken sind ein System aus zwei leichten Schalen, die durch die Balken an vielen Stellen gekoppelt sind. Die Schalldämmung von Holzbalkendecken kann wesentlich verbessert werden, wenn die Schallleitung über die Balken verringert wird. Eine federnde Trennung einer der Schalen vom Balken ist erforderlich. Dazu kann zwischen Lagerholz und Rohdecke ein Dämmstreifen eingebracht werden. Der Hohlraum kann mit Schallschluckstoffen, Kies oder Sand gefüllt werden. Weitere Möglichkeiten, die Trittschalldämmung zu verbessern, sind: • schwimmender Estrich • Aufdoppelung des Fußbodens plus Teppichbelag • schwimmend verlegte Holzspanplatten mit untergelegten biegeweichen Beschwerungsmatten • federnd abgehängte Verkleidung an der Unterseite 12. Erläutern Sie das Trittschallverhalten von den üblichen Massivdecken. Hinsichtlich des Trittschallschutzes lassen sich drei Arten von Massivdecken unterscheiden: • homogen ausgebildete einschalige Decken • inhomogen ausgebildete einschalige Massivdecken • zweischalige Massivdecken Homogen ausgebildete Platten sind günstig, falls sie genügend schwer sind. Sie sind im Allgemeinen günstiger als gleich schwere inhomogene Decken. 13. Welche Unterschiede bestehen zwischen dem Trittschallschutz von Treppen und dem Trittschallschutz von Geschossdecken? Es bestehen folgende Unterschiede: • konstruktive Gestaltung der Treppen anders als bei Geschossdecken • Anforderungen an den Trittschallschutz von Treppen erst seit kurzem zahlenmäßig definiert • Gehvorgang des Menschen auf der Treppe anders als auf einer horizontalen Decke Aufgrund des unterschiedlichen Gehverhaltens wirken bei gleichem Trittschallschutz die Läufe lauter als die Decke.

3.4 Trittschallschutz

210

14. Ein 14 cm dicke Decke aus Normalbeton ( Dichte 2300 kg/m3) soll mit Hilfe eines schwimmenden Estrichs die Schallschutzanforderung an eine Wohnungstrenndecke erfüllen. Welcher schwimmende Estrich erfüllt die Anforderung? Die Decke hat eine flächenbezogene Masse von 0,14m ⋅ 2300kg/m3 = 322 g/m2 und damit einen äquivalenten bewerteten Norm-Trittschallpegel Ln,w, eq = 77 dB (Tabelle 29). Zur Erfüllung der Mindestforderung einer Wohnungstrenndecke von 53 dB (Tabelle 21) ist ein Trittschallverbesserungsmaß von Δ Lw = 77 dB - 53dB + 2 dB = 26 dB erforderlich. Ein Estrich mit einer dynamischen Steifigkeit der Dämmschicht von höchstens 30 MN/m3 erfüllt 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. Für den äquivalenten Norm-Trittschallpegel gilt der folgende Zusammenhang, wobei m' die flächenbezogene Masse der einschaligen Rohdecke und m'0 die Bezugsmasse von 1 kg/m² ist:

L nweq = 164 − 35 lg L nweq

m'

m '0 = 164 − 35 lg 2

L nweq = 164 − 10,5 L nweq = 153,5 dB Der äquivalente Norm-Trittschallpegel hat um 10,5 dB abgenommen. 16. Wie berechnet man die Trittschalldämmung nach der DIN EN 12354-2 nach dem vereinfachten Modell? Die DIN EN 12354 enthält analog zur Berechnung der Luftschalldämmung ein Konzept für den Trittschallschutz. Es wird wieder zwischen einem detaillierten und einem vereinfachten Modell unterschieden. Nach dem vereinfachten Modell be-

3.4 Trittschallschutz

211

rechnet sich der bewertete Norm-Trittschallpegel für übereinanderliegende Räume und eine homogene Grundkonstruktionen der Decke nach:

L'n , w = L n ,w ,eq − ΔL w + K L'n,w Ln,w,eq ΔLw K

[dB]

bewerteter Norm-Trittschallpegel im Empfangsraum äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel in dB bewertete Trittschallminderung durch eine Deckenauflage in dB Korrekturfaktor nach Tabelle 33

17. Berechnen Sie den Norm-Trittschallpegel für zwei übereinanderliegende Räume, 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/m³, flankierende Bauteile: Innenwände: 120 mm Porenbeton ρ = 800kg/m³, Außenwände: 100 mm Ziegelmauerwerk ΔLw [dB]

Bild 3.16 Bewerte Trittschallminderung von schwimmenden Estrichen aus Zement oder Calciumsulfat

m'[kg/m²]

s' [NM/m³]

3.4 Trittschallschutz

212

Flächenbezogene Masse der Betondecke: m'=0,14m ⋅2300 kg/m³ = 322 kg/m² Flächenbezogene Masse der Estrichplatte 0,035 m ⋅ 2300 kg/m³ = 80,5 kg/m³ Für den bewerteten äquivalenten Norm-Trittschallpegel gilt (Vgl. Frage 15):

L nweq = 164 − 35 lg L nweq = 164 − 35lg

m' m '0 322 = 76,2 dB ≈ 76 dB 1

Aus Bild 3.16 können wir für die dynamische Steifigkeit s' = 8 MN/m² der Mineralwollplatte und für die flächenbezogene Masse des Estrichs von m' = 80,5 kg/m² die bewertete Trittschallminderung des schwimmenden Estrichs ablesen: ΔLw = 33 dB Nun berechnen wir unter Verwendung von Tabelle 33 die Korrektur für die Flankenübertragung: mittlere flächenbezogene Masse der Innenwände: m' = 0,12m ⋅800 kg/m³ = 96 kg/m² mittlere flächenbezogene Masse der Außenwände: m' = 0,1m ⋅1800 kg/m³ = 180 kg/m² mittlere flächenbezogene Masse der homogenen flankierenden Bauteile ohne Vorsatzschalen:

m' =

1 (2 ⋅ 180 + 2 ⋅ 96) kg = 138 kg 4

Wir entnehmen Tabelle 33 die Korrektur K für die Flankenübertragung: K = 2 dB

L'n , w = L n , w ,eq − ΔL w + K = 76 dB − 33 dB + 2 dB = 45dB Die Decke hat einen bewerteten Norm-Trittschallpegel von 45 dB.

3.5 Anforderungen an den Schallschutz

213

3.5 Anforderungen an den Schallschutz 1. In welchen Gesetzen und Verordnungen wird der Schallschutz geregelt? • • • • • • •

Bundesimmissionsschutzgesetz Baunutzungsverordnung Baulärmschutzgesetz Gewerbeordnung DIN 18005 Schallschutz im Städtebau und DIN 4109 Schallschutz im Hochbau Landesbauordnung VDI-Richtlinien

2. Vor welchen Immissionen soll das Bundesimmissionsschutzgesetz schützen? Das Gesetz soll vor folgenden Immissionen (Einwirkungen) schützen: • Luftverunreinigungen, z. B. durch Staub, Späne, Rauch, Rußablagerungen und Gerüche • Geräusche • Erschütterungen • Licht, Wärme, Strahlungen Die Errichtung und der Betrieb von Anlagen, welche die Nachbarschaft gefährden, benachteiligen oder belästigen, bedürfen einer Genehmigung. Unter Anlagen im Sinne diese Gesetzes fallen Betriebsstätten und Einrichtungen wie Maschinen, Geräte und Fahrzeuge. 3. In welcher Verordnung wird die Ansiedlung von Betrieben in Gewerbegebieten geregelt? Die Baunutzungsverordnung regelt die Bebauung von Grundstücken und die Art der Flächennutzung. Die Gemeindebehörden können mit Hilfe dieses Gesetzes Gewerbegebiete in Gebiete verweisen, wo sie wenig stören. Es erfolgt eine Einteilung der Bauflächen in: 1. Wohnbauflächen 2. Gemischte Bauflächen 3. Gewerbliche Bauflächen 4. Sonderbauflächen 4. Welche wichtigen Aussagen enthält das Baulärmschutzgesetz? Unvermeidbare Geräusche sollen auf den Stand der Technik eingeschränkt werden.

214

3.5 Anforderungen an den Schallschutz

Maschinengeräusche dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. 5. Was beinhaltet die Gewerbeordnung in bezug auf den Schallschutz? Die Gewerbeordnung enthält Verwaltungsvorschriften über genehmigungspflichtige Anlagen. Dazu gehört die „Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm“. Es werden Immissionsschutzrichtwerte genannt, die bei der Einweisung von Betrieben in bestimmte Gebiete zugrunde gelegt werden. 6. In welcher DIN sind die Beurteilungspegel für die verschiedenen Nutzgebiete angegeben? Die Beurteilungspegel für die verschiedenen Nutzgebiete sind in der DIN 18005 „Schallschutz im Städtebau“ enthalten. Zum Beispiel wird für ein reines Wohngebiet tags ein Schallpegel von 50 dB angegeben. 7. Was beinhaltet die DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“? Die DIN 4109 enthält Schallpegelwerte für bestimmte Gebäude, wie Wohnhäuser, Schulen, Krankenhäuser. Die darin enthaltenen Schallpegelwerte besitzen quasi Gesetzeskraft. Sie stellen die anerkannten Regeln der Technik dar und damit das Mindestmaß der an ein Bauwerk zu stellenden Anforderungen in Bezug auf den Schallschutz. Es werden Forderungen erhoben an • Außenbauteile (Schutz gegen Außenlärm) • Bauteile, die fremde Wohn- oder Arbeitsbereiche voneinander trennen (Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich) 8. Was sagt die Landesbauordnung in Bezug auf den Schallschutz aus? Die Landesbauordnungen der Bundesländer enthalten Vorschriften über den Schallschutz, den Erschütterungsschutz und den Wärmeschutz. Diese Vorschriften betreffen Errichtung, Änderung und Nutzung von baulichen Anlagen. 9. Was ist die gesetzliche Grundlage für Mietminderungsrecht, falls die DIN 4109 nicht eingehalten wurde? Gesetzliche Grundlage für Mietminderungsrecht ist das bürgerliche Gesetzbuch. Es besteht Haftung des Architekten gegenüber dem Bauherrn, wenn DIN 4109 nicht eingehalten wurde.

3.5 Anforderungen an den Schallschutz

215

10. Was für eine Außenwand erfüllt die Anforderungen, die an ein Krankenhaus im Lärmpegelbereich V gestellt werden? Es wird ein Schallpegelmaß von 50 dB gefordert. Dazu muss die Außenwand ein Flächengewicht von 320 kg/m2 haben. 11. Welche Dichte muss eine 30 cm dicke Außenwand eines Wohngebäudes im Lärmpegelbereich III haben? Eine Außenwand muss im Lärmpegelbereich III ein bewertetes Schallpegelmaß von RW’ = 40 dB haben. Bei einer massiven Wand ist hierzu eine flächenbezogene Masse von 135 kg/m2 erforderlich. m/d = (135 kg/m2)/0,30 m = 450 kg/m3. Die Wand muss mindestens eine Dichte von 450 kg/m3 haben. 12. In welchen Lärmpegelbereichen darf ein Stahlbeton-Flachdach, 18 cm dick eingesetzt werden? Dichte Stahlbeton 2500 kg/m3. Wie berechnen zunächst das Flächengewicht des Daches: m’ = 2500 kg/m3⋅ 0,18m = 450kg/m2 Damit ergibt sich nach Tabelle 23 ein Schalldämm-Maß von 54 dB. Vergleicht man diesen Wert mit den Anforderungen in verschiedenen Lärmbereichen (Tabelle 22), so sieht man, dass dieses Dach höchsten Ansprüchen gerecht wird und für alle Lärmpegelbereiche eingesetzt werden kann. 13. Eine Wand hat eine Fläche von 8 m2 und ein bewertetes Schalldämm-Maß von 57 dB. Die Wand enthält eine Tür mit einer lichten Durchgangsöffnung von 1,6 m2 und hat ein Schalldämm-Maß von 35 dB. Wie groß ist das Gesamtschalldämm-Maß der Wand einschließlich Tür? Das Schalldämm-Maß von Bauteilen unterschiedlicher Dämmung kann nach der folgenden Gleichung berechnet werden:

'

R w , res

ª 1 = −10 lg⋅ « « S ges ¬

' ' − R W1 − R 'W 2 § 10 10 ¨ ⋅ ¨S1 ⋅ 10 + S 2 ⋅ 10 ©

·º ¸» ¸» ¹¼

216 Sges S1 S2 R’W1 R’W2

3.5 Anforderungen an den Schallschutz

Fläche des gesamten Bauteils Fläche der Wand Türfläche (lichte Durchgangsöffnung) oder Fensterfläche (einschließlich Rahmen) Schalldämm-Maß der Wand allein Schalldämm-Maß von Tür oder Fenster −57 −35 ª1 § R 'w,, res = −10 ⋅ lg « ¨ 6,4 ⋅10 10 − 1,6 ⋅10 10 «¬ 8 ¨© R 'w , R , res = 41,9 dB ≈ 42 dB

·º ¸» ¸» ¹¼

Das Gesamtschalldämm-Maß der Wand beträgt 42 dB. 14. Eine 36er Ziegelwand habe eine Fläche von 15 m2 und ein bewertetes Schalldämm-Maß von 55 dB. Die Wand enthält zwei Fenster von je 1,5 m2. Vor der Sanierung waren die Fenster Kastenfenster mit einem Schalldämm-Maß von 37 dB. Nun wurden Einfachfenster mit Isolierverglasung mit einem Schalldämm-Maß von 32 dB eingesetzt. Wie groß ist das Gesamtschalldämm-Maß der Wand vor und nach der Sanierung?

ª 1 ' R w , res = −10 lg⋅ « « S ges ¬ Sges S1 S2 R’W1 R’W2

' ' − R W1 − R 'W 2 § ⋅ ¨¨S1 ⋅ 10 10 + S 2 ⋅ 10 10 ©

·º ¸» ¸» ¹¼

Fläche des gesamten Bauteils Fläche der Wand Türfläche (lichte Durchgangsöffnung) oder Fensterfläche (einschließlich Rahmen) Schalldämm-Maß der Wand allein Schalldämm-Maß von Tür oder Fenster −55 −37 ª § 1 ¨ R 'w,, res = −10 ⋅ lg « ¨12 ⋅10 10 + 3 ⋅10 10 «15 ¨ «¬ © R 'w ,res = 43,7 dB ≈ 44 dB

·º ¸» ¸» ¸ ¹»¼

Vor der Sanierung betrug das Gesamtschalldämm-Maß 44 dB.

3.5 Anforderungen an den Schallschutz

217

−55 −32 ·º ª § 1 ¨ ¸ R 'w,,res = −10 ⋅ lg « ¨12 ⋅10 10 + 3 ⋅10 10 ¸» «15 ¨ ¸» ¹¼» ¬« © R 'w ,,res = 38,9 dB ≈ 39 dB

Nach der Sanierung ergibt sich ein Gesamtschalldämm-Maß von 39 dB. 15. Gibt es unterschiedliche Anforderungen für den Trittschallschutz von Decken unter nicht ausgebautem Dachraum bei Ein- und Mehrfamilienhäusern? Für Einfamilienhäuser sind die Anforderungen an den Trittschallschutz geringer (48 dB). Bei Mehrfamilienhäusern muss bei Nutzung des Dachraumes, zum Beispiel, zum Wäschetrocknen, ein ausreichende Trittschalldämmung vorhanden sein (53 dB). 16. Welchen Einfluss hat die Rohdichte einer einschaligen Außenwand auf den Schallschutz und welchen auf den Wärmeschutz? Während die Luftschalldämmung mit zunehmender Rohdichte eines Bauteils wächst, nimmt die Wärmedämmung mit zunehmender Dichte ab. Im mittleren Dichtebereich können die Anforderung des Schallschutzes und des Wärmeschutzes befriedigend erfüllt werden. 17. Welche drei prinzipiellen Wege gibt es zum Nachweis des geforderten Schallschutzes? Folgende Möglichkeiten gib es, den Schallschutz nachzuweisen: • Verwendung von Wänden und Decken, die in der DIN 4109 enthalten sind • Eignungsprüfung der Wände und Decken durch ein Prüfinstitut • Überprüfung des Schallschutzes am fertigen Bauwerk durch Messung

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes

218

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes 1. Durch welche Deckenauflagen kann eine Trittschallminderung erreicht werden? Eine Trittschallminderung kann erreicht werden durch: • schwimmenden Estrich • schwimmenden Holzfußboden • weichfedernden Bodenbelag 2. Wie kann eine Trittschalldämmung bei Holzbalkendecken ausgeführt werden? Maßnahmen über der Balkenlage: • schwimmender Boden auf der oberen Balkenabdeckung • Fußbodenbelag mit gutem Trittschallmaß Maßnahmen zwischen der Balkenlage: • Mineralwollematten • Schlacke oder Sand in einen schon vorhandenen Einschub einbringen Maßnahmen unterhalb der Balkenlage: • Unterdecke aus Gipskartonplatten • Spanplatten oder Holzwolleleichtbauplatten Diese Platten werden auf einer Lattung schwingungsfähig befestigt, z. B. mit Federbügeln. Damit die Unterdecke biegeweich aber schwer ist, kann sie von unten aufgedoppelt werden, oder es können eine Sandschicht oder Gipskartonstreifen eingebracht werden.

elastische Lagerung

Bild 3.17 Elastisch gelagerte Holzbalkendecke

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes

219

Eine noch bessere Dämmung ergibt sich, wenn die Unterdecke völlig von den Deckenbalken getrennt ist. Die Verkleidung der Unterdecke wird dazu an getrennten Traghölzern befestigt. 3. Unter welchen Bedingungen verschlechtern Wandverkleidungen mit Gipskartonplatten die Schalldämmung? 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 Schalldämmung. Wenn der Abstand der Gipskartonplatte von der Wand so klein ist, dass die Resonanzfrequenz des Gesamtsystems unter 100 Hz liegt, so verschlechtert sich die Schalldämmung. 4. Was versteht man unter Schallbrücken? Schallbrücken sind Schwachpunkte der Schalldämmung. Feste Verbindungen zwischen den Schalen eines Wandsystems können den Körperschall unmittelbar übertragen und damit die Schalldämmung wesentlich verschlechtern. Schallbrücken an schwimmenden Estrichen können den Trittschallschutz um 10 bis 20 dB verschlechtern. 5. Welche Verbindungen können bei einer zweischaligen Wand als Schallbrücken wirken? Schallbrücken sind starre Verbindungen zwischen den zwei Schalen eines Wandsystems, wie z. B. Mörtelbrücken, Fugenmassen, Rohrdurchführungen, Kanthölzer, Holzleisten, Nägel und Türrahmen. Die Ständer zur Befestigung der Schalen sollten möglichst schwingungsfähig sein, z. B. U-Stahlblechprofile. Die Befestigung an der Unterkonstruktion sollte nicht zu starr erfolgen, damit die Schalen biegeweich und damit auch schwingungsfähig bleiben. Die beste Luftschalldämmung ergibt sich bei zwei völlig getrennten Ständerreihen. 6. Nennen Sie Schallbrücken im Treppenhaus. • Treppenhaus mit Gebäude verbunden • Treppenlauf starr mit der Treppenhauswand verbunden • Treppenlauf starr mit den Podesten verbunden

220

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes

7. Wie lässt sich eine Haustrennwand realisieren, die den Forderungen des erhöhten Schallschutzes genügen soll? DIN 4109 fordert einen Mindestwert von RW’ = 57 dB, für einen erhöhten Schallschutz in SST II beträgt der Wert 63 dB und in SST III 68 dB. Für den erhöhten Schallschutz ist eine zweischalige Wand aus biegesteifen Schalen erforderlich. 8. Welchen Einfluss haben die Hohlräume in Porenbeton auf die Schalldämmung ? Porenbeton besitzt eine bessere Schalldämmung als aufgrund seines Flächengewichtes zu erwarten wäre. 9. Was versteht man unter Randeinspannung und wie sollte sie ausgeführt werden? Unter Randeinspannung versteht man das Befestigen von leichten Wandschalen an Böden, Wänden und Decken. Man sollte an der Einspannstelle eine Dämmung mit zwischengelegten Mineralwolle- oder Bitumenfilzstreifen vornehmen, um die direkte Übertragung des Körperschalls über diese Einspannstelle zu verringern. Das Einspannen von Schalen hat zur Folge, dass biegeweiche Schalen biegesteifer werden. Bei Fenstern versteht man unter Randeinspannung die Befestigung der Glasscheiben im Falz des Flügels. Die Scheiben müssen gegen das Rahmenmaterial so gedämmt sein, dass sie keinen Köperschall aufnehmen und als Luftschall wieder abgeben können. 10. Wie kann die Hohlraumdämpfung einer zweischaligen Wand ausgeführt werden ? Die Schwingungen der Luft im Hohlraum können sich zu stehenden Wellen überlagern, die die Schalldämmung verschlechtern. Man sollte den Hohlraum mit schallschluckendem Material auskleiden (Mineralwollefilze). Eine Verbesserung ergibt sich auch, wenn eine der Innenflächen offenporig ist und damit als Schallabsorber wirkt. 11. Wodurch kann die Flankenübertragung über leichte doppelschalige Wände vermindert werden? Die folgenden Maßnahmen verringern die Flankenübertragung: • innere Schale mit genügend tiefer Eigenfrequenz,

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes

221

• Stoß der Wand sollte beim Anschluss der Trennwand liegen (elastisch ausgebildet), • zweilagige Beplankung auf der Raumseite, • Hohlraum mit Dämmstoffen auskleiden und möglichst abschotten. 12. Was ist bei Wandkonstruktion mit zwei schweren biegesteifen Schalen zu beachten? Um die Resonanzfrequenz unter 100 Hz zu halten, sollte die flächenbezogene Masse der Einzelschale mindestens 150 kg/m2 und der Abstand der Schalen mindestens 2 cm sein. 13. Wie darf eine Wandkonstruktion mit biegeweicher Vorsatzschale nicht ausgeführt werden? Die Vorsatzschale darf nicht vollflächig auf die Wand geklebt oder anbetoniert werden. Das würde zu einer Verschlechterung der Schalldämmung der gesamten Wand führen. 14. Wie lässt sich durch die Glasdicke die Schalldämmung eines Doppelfensters günstig beeinflussen? Eine Verbesserung des Schallschutzes erreicht man durch einen asymmetrischen Aufbau der Verglasung, wobei wegen der stärkeren mechanischen Belastung im Allgemeinen die Außenscheibe dicker als die Innenscheibe gewählt wird. 15. Welchen Einfluss hat der Scheibenabstand des Fensters auf das Schalldämm-Maß? Ein großer Scheibenabstand verbessert die Schalldämmung. Scheibenabstand Schalldämmmaß (mm) (dB) 8...20 20...25 20...40 20...30 40 25...30 Damit hat ein Kastenfenster eine bessere Schalldämmung als ein vergleichbar abgedichtetes Einfachfenster mit Isolierverglasung.

222

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes

16. Nennen Sie Merkmale eines schallgedämmten Fensters. Die Merkmale eines schallgedämmten Fensters sind: • großer Scheibenabstand • unterschiedlich dicke Scheiben • Rahmendichtung • Flügeldichtung • Schallabsorptionsbekleidung • Anschläge der Flügel mehrfach gefalzt 17. Welches Schalldämm-Maß haben Türen? Eine Einfachtür hat ein Schalldämm-Maß von 20...25 dB. Eine mehrschalige Doppeltür kann Werte von 40...48 dB erreichen. Das Schalldämm-Maß einer Tür sollte nicht mehr als 5 dB schlechter sein als das der umgebenden Wand. Sonst verschlechtert sich das Schalldämm-Maß der gesamten Wand beträchtlich. Das angegebene Schalldämm-Maß bezieht sich im Allgemeinen auf das Türblatt und nicht auf die eingebaute geschlossene Tür. Die eingebaute Tür hat wegen der Schallübertragung über Fugen ein um 5 bis 7 dB geringeres Schalldämm-Maß als das Türblatt. 18. Nennen Sie Schallschutzmaßnahmen an Türen. • • • • • •

Abdichtung der Türfalze, Türen mit Schwellen günstiger, Türschlosslöcher mit Abdeckscheiben, Briefeinwurfschlitze mit zusätzlicher Abdeckung dämmen, Türschwellenabdichtungen, Schallschluckkammern im Türfutter, im Falz oder an der Türunterkante.

19. Was sollte bei der Raumeinteilung in Bezug auf den Schallschutz beachtet werden? Eine zweckmäßige Grund- und Aufrissanordnung ist eine wesentliche Grundlage für einen sinnvollen Schallschutz. Zum Beispiel sollte das Schlafzimmer nicht neben dem Bad oder dem Treppenhaus liegen.Laute Räume benachbarter Wohnungen sollten nebeneinander liegen. 20. Welche Schallschutzmaßnahmen sind bei technischen Gebäudeausrüstungen zu beachten? • Leitungsrohre aus Plastwerkstoffen • körperschalldämmende Zwischenteile an Handwaschbecken und Badewannen

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes

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• Waschbecken und WC am besten an einem Ständerwerk und nicht an massiven Wänden befestigen • Rohrschellen mit elastischen Zwischenlagen • durch Wände hindurchführende Rohre dürfen keine feste Verbindung mit dem Bauteil haben und keinen unmittelbaren Luftschalldurchgang ermöglichen • Abfallbeseitigungsanlagen: Fallrohre aus Metall sind mit einer Entdröhnungsmasse zu versehen • Raum zwischen Fallrohr und Schachtwänden mit Schallschluckstoff gefüllt • körperschallgedämmter Fahrstuhlschacht • Einzelöfen auf schwimmenden Fundamenten 21. Wie stellt man einen schwimmenden Estrich her? Schwimmende Böden werden aus Zement, Estrich, Anhydrit, Steinholz, Asphalt, Gips oder Holzspanplatten hergestellt. Die häufigste Form ist der schwimmende Estrich. Der schwimmende Estrich liegt auf einer weichfedernden Dämmschicht aus Faser- oder Schaumkunststoffen. Der Estrich darf keine schallschlüssige Verbindung mit der Rohdecke oder den umliegenden Wänden aufweisen. Beim Einbringen ist die Dämmschicht mit Brettern oder Platten vor mechanischer Zerstörung zu schützen. Die Randstreifen dürfen nicht zu niedrig oder zu dünn sein. Die Abdeckung der Dämmschicht mit Estrichpappe darf nicht vergessen werden. Sonst besteht die Gefahr, dass Mörtel durchläuft und auf diese Weise Schallbrücken entstehen. Heizungsrohre, die den Estrich durchdringen, müssen umwickelt werden. Bei den nachfolgenden Gewerken ist darauf zu achten, dass die Randfuge nicht mit Spachtelmasse oder Fliesen überbrückt wird. 22. Wie groß muss die Fuge zwischen den Trennwänden von Doppel- oder Reihenhäusern ausgeführt werden? Trennwände von Doppel- und Reihenhäusern stellen zwei schwere biegeweiche Schalen mit durchgehender Trennfuge dar. Bei einer flächenbezogenen Masse von 200 kg/m2 sollte die Fuge mindestens 2 cm dick sein, bei kleinerer Masse mindestens 3 cm dick. 23. Was sollte man bei einer Innendämmung der Wand in Bezug auf den Luftschallschutz beachten? Die dynamische Steifigkeit der Dämmschicht sollte nicht zu hoch sein. Bei der Verkleidung mit Hartschaumplatten besteht die Gefahr, dass sich durch die Dämmung die Schalldämmung verschlechtert. Dieses Problem tritt häufig auf, weil sich Platten

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3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes

mit hoher Steife leichter verlegen lassen als Platten mit geringer Steife und deshalb in der Praxis oft bevorzugt werden. 24. Wie kann die Trittschalldämmung von Holzbalkendecken verbessert werden, wenn die Balken sichtbar bleiben sollen? Die Rohdecke kann durch das Aufkleben von Steinen beschwert werden. Man kann dazu Kalksandsteine, Betonsteine oder Vollziegel verwenden. Dabei sollen die Fugen zwischen den Steinen offen bleiben. Die Fugen im Bretterboden dagegen müssen abgedichtet werden. 25. Wie kann der Trittschallschutz von Treppen verbessert werden? Bei einem Neubau kann das komplette Treppenhaus durch eine Fuge vom Gebäude getrennt werden. Wenn die Treppenläufe elastisch auf den Podesten gelagert werden und eine offene Fuge zu den Wänden haben, kann der bewertete Norm-Trittschallpegel 48 bis 33 dB betragen. Für die Sanierung von Altbauten, in denen Läufe und Podeste starr mit Geschossdecken und Treppenhauswänden verbunden sind, bietet sich eine elastische Lagerung der Stufen an. Die Treppenstufen erhalten elastisch gelagerte winkelförmige Auflagen. Bodenbeläge auf Treppen scheiden aus Brandschutzgründen für größere Mehrfamilienhäuser aus, bringen aber in Einfamilienhäusern gute Verbesserungen. 26. Wie lässt sich die Schalldämmung von doppelschalige Wänden mit Dämmschicht bei tiefen Frequenzen verbessern? Die Schalldämmung tiefer Frequenzen lässt sich deutlich verbessern, wenn man die Dämmschicht im Wand- oder Deckenhohlraum nicht lose einlegt, sondern an einer der Wandschalen kontaktiert. Dadurch lassen sind ohne wesentlichen Mehraufwand die Luft- und Trittschall-Dämmwerte 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 soll: • die Entstehung von Bränden erschweren • die Ausbreitung von Bränden erschweren • die Ausbreitung von Rauchgasen erschweren • die Standsicherheit des Gebäudes möglichst lange erhalten 2. Aus welchen Vorschriften ergeben sich die Forderungen des baulichen Brandschutzes? Die wichtigsten Forderungen ergeben sich aus • den Landesbauordnungen • der DIN 4102 „Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen“ • der DIN 18230 „Baulicher Brandschutz im Industriebau“ • den Richtlinien für die Verwendung brennbarer Stoffe im Hochbau. Weitere Brandschutzbestimmungen sind in Garagenverordnungen, Hochhausrichtlinien und Gewerbeordnungen, sowie in der Musterbauordnung enthalten. 3. Durch welche baulichen Maßnahmen ist der bauliche Brandschutz zu erreichen? Der bauliche Brandschutz ist durch folgende Maßnahmen zu erreichen: • Einteilung in Brandabschnitte • 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:

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

226

Klassifizierung des Brandverhaltens von Baustoffen (ohne Bodenbeläge) Bauaufsichtliche Zusatzanforderung Europäische Klasse Klasse Benennung kein kein Abfallen/ nach DIN EN 13501 nach DIN 4102 Rauch Abtropfen nicht brennbar X X A1 A1 X X A2 -s1 d0 A2 schwerentflammbar

X

X X

B,C B,C B,C B,C

-s1 d0 -s3 d0 -s1 d2 -s3 d2

B11)

X X

D E D E

-s3 d0

B21)

X

normalentflammbar

leichtentflammbar 1)

F

-s3 d2 -d2 B3

Angaben über Rauchentwicklung und brennendes Abtropfen im Verwendbarkeitsnachweis und in der Kennzeichnung Baustoffe der Baustoffklasse A1 dürfen bei einem Brand weder entflammen, brennbare Gase erzeugen, noch eine nennenswerte Menge Wärme liefern. Baustoffe der Baustoffklasse A2 enthalten im Allgemeinen geringe Mengen an brennbaren Stoffen. Bei der Prüfung dürfen sie bis zu 20 Sekunden entflammen. Baustoffe der Baustoffklasse B1 sind Stoffe, die nur unter Zufuhr von Wärmeenergie verbrennen und nach Entfernen der Zündquelle wieder verlöschen. Baustoffe der Baustoffklasse B2 brennen nach dem Entzünden unter Abgabe von Wärmeenergie selbstständig weiter. Das europäische Klassifizierungssystem regelt zusätzlich zum Brandverhalten die Brandnebenerscheinungen. Für die Rauchentwicklung sind die Klassen s1, s2 und s3 (bei Bodenbelägen s1 und s2) und für das brennende Abtropfen/Abfallen eines Baustoffs die Klassen d0, d1 und d2 festgelegt. s1 und d0 stellen die stärksten 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 d0 bis d2 entfallen bei Bodenbelägen.

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

227

5. Charakterisieren Sie die Abtropfklassen d0, d1 und d2. d0 kein brennendes Abtropfen/Abfallen d1 kein brennendes Abtropfen/Abfallen, das länger als eine vorgegebene Zeit andauert d2 keine Beschränkung 6. Zu welcher Baustoffklasse muss ein schwerentflammbarer Baustoff, der keine Gefahr durch brennendes Abtropfen/Abfallen beinhalten darf und der in einem Bereich angewendet werden soll, wo zusätzliche Anforderungen an eine geringe Rauchentwicklung bestehen, gehören? Der Baustoff muss zu Rauchklasse s1 und zu Abtropfklasse d0 gehören. 7. Was ist ein Bauprodukt? Nach DIN EN 13501-1 ist ein Bauprodukt ein Baustoff, Verbundstoff oder ein Bestandteil, über den Informationen verlangt werden. 8. Welcher Unterschied besteht zwischen Bauprodukten der Klasse E und D? Klasse E beinhaltet Bauprodukte, die in der Lage sind, für kurze Zeit dem Angriff durch eine kleine Flamme ohne wesentliche Flammenausbreitung standzuhalten, während Klasse D Bauprodukte beinhaltet, die in der Lage sind für längere Zeit standzuhalten. Zusätzlich sind sie auch in der Lage, eine Beanspruchung durch einen einzelnen brennenden Gegenstand mit ausreichend verzögerter und begrenzter Wärmefreisetzung auszuhalten. 9. Was versteht man unter der Beanspruchung durch eine kleine Flamme? Die thermische Beanspruchung ist mit einer Streichholz- oder Feuerzeugflamme vergleichbar. 10. Erläutern Sie die Begriffe Verbrennungs- und Zündtemperatur. Die Zündtemperatur ist die niedrigste Temperatur, bei der unter gegebenen Bedingungen eine Flamme entsteht. Die Verbrennungstemperatur ist die Temperatur, bei der sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet. Stoffe, bei denen die Zündtemperatur unter der Verbrennungstemperatur liegt, brennen selbständig weiter. Man bezeichnet sie auch als brennbare Stoffe. Bei Stoffen, bei denen die Zündtemperatur über der Verbrennungstemperatur liegt, muss zum Verbrennen ständig Energie zugeführt werden. Man bezeichnet sie auch als schwer entflammbar.

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

228

11. Welche Klassifizierung wird bei Bodenbelägen vorgenommen? Bodenbeläge werden eigenständig klassifiziert: Klassifizierung des Brandverhaltens von Bodenbelägen Bauaufsichtliche Europäische Klasse Klasse Benennung nach DIN EN 13501 nach DIN 4102 nicht brennbar

A1fl A2fl s1

A1 A2

Schwerentflammbar

Cfl s1

B1

normalentflammbar

Efl

B2

leichtentflammbar

Ffl

B3

Die Klasse Dfl enthält Bauprodukte, die die Kriterien der Klasse Efl erfüllen und zusätzlich in der Lage sind, für eine gewisse Zeitspanne der Beanspruchung durch einen Wärmestrom zu widerstehen. 12. Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, damit es zu einem Brand kommt? • brennbarer Stoff, • Sauerstoff, • Entzündungstemperatur. 13. Schildern Sie den Ablauf eines Brandes. Der Brandablauf lässt sich in drei Phasen einteilen. Nach dem Zünden des Feuers entsteht der Schwelbrand. In der Schwelbrandphase breitet sich der Brandherd aus, bis die Raumlufttemperatur zu einem Feuerübersprung auf die Brandlast im gesamten Raum führt (flash over). Nach dem Feuerübersprung beginnt die Erwärmungsphase, in der die Raumtemperaturen stark ansteigen. In der Abkühlungsphase reicht das abbrennbare Material nicht mehr aus, die Brandtemperatur aufrechtzuerhalten.

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

T SchwelC Brand

0

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Erwärmungs- Abkühlungsphase

phase

Zündung flash over Bild 4.1 Brandphasen

Zeit

14. Was versteht man unter Feuerwiderstandsdauer? Die Feuerwiderstandsdauer ist die Zeit, während der ein Bauteil in der Brandprüfung die vorgeschriebenen Anforderungen erfüllt. Man gibt die Feuerwiderstandsdauer in Minuten an. 15. Was versteht man unter raumabschließenden Bauteilen? Damit Decken und Wände die Übertragung des Feuers auf benachbarte Räume verhindern, müssen sie spezielle Anforderungen erfüllen. Raumabschließende Bauteile dürfen sich auf der dem Feuer abgekehrten Seite im Mittel nicht mehr als 140 K erwärmen. An keiner Stelle eines raumabschließenden Bauteils dürfen Flammen hindurchtreten. Raumabschließende Wände müssen einer Festigkeitsprüfung mittels eines Pendelstoßes von 20 Nm widerstehen. Wenn an Decken Brandschutzforderungen gestellt werden, so haben sie sowohl die Kriterien der Tragfähigkeit als auch die Kriterien das Raumabschlusses zu erfüllen. Dagegen können an Wände Brandschutzforderungen gestellt werden, die nur die Tragfähigkeit oder nur den Raumabschluss betreffen. Wände, die nur tragfähig bleiben sollen und nicht raumabschließend sind, sind z. B. wandartige Stützen. 16. Was sagen Feuerwiderstandsklassen aus? Die Feuerwiderstandsklassen geben an, wie viele Minuten ein Bauteil in einem Testbrand die Forderungen der Normen erfüllen muss. Dabei müssen tragende Bauteile während der Feuerwiderstandsdauer tragfähig, raumabschließende Bauteile müssen raumabschließend bleiben.

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

230

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. Für tragende Bauteile mit raumabschließender Funktion wurde folgende Klassifizierung vorgenommen: RE 20 30 60 90 120 180 240 REI 15 20 30 45 60 90 120 180 240 REI-M 30 60 90 120 180 240 REW 20 30 60 90 120 180 240 Die Verhaltenseigenschaften wie Tragfähigkeit, Raumabschluss und Wärmedämmung werden künftig 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),

für nichttragende Außenwände, Installationsschächte/-kanäle und Lüftungsanlagen/klappen, a↔b a←b (above - below) für Unterdecken.

19. Welche Bedeutung haben die Buchstaben R, E, I, M, und W der vorhergehenden Aufgabe? R (Résistance) Tragfähigkeit E (Étanchéilé) Raumabschluss I (Isolation) Wärmedämmung (unter Brandeinwirkung) M (Mechanical) Mechanische Einwirkung auf Wände (Stoß) W (Radiation) Begrenzung des Strahlendurchtritts 20. Welche Eigenschaften eines Bauteils werden bei der Prüfung seiner Feuerwiderstandsklasse untersucht? Es werden folgende Eigenschaften untersucht: • Festigkeit • Feuerdurchgang • Durchbiegung • Tragfähigkeit • Erwärmung der feuerabgekehrten Seite

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

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21. Welche Möglichkeiten gibt es für 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 für die Baustoffe der Klassen A1 und B2 durch ein amtlich anerkanntes Materialprüfungsamt durchgeführt wird und ein Prüfzeugnis ergibt. Baustoffe der Klasse A2, B1 und Verbundstoffe können durch einen Brandversuch in einem anerkannten Institut geprüft werden und erhalten danach durch das Institut für Bautechnik Berlin ein Prüfzeichen. Die in Deutschland bekannte Klassifizierung ohne Prüfung soll auch auf europäischer Ebene möglich sein. Es existiert bereits eine Liste für Bauprodukte der Klasse A1. Weitere Listen sind in Vorbereitung. Bevor Bauprodukte Eingang in diese Listen finden, wird das Brandverhalten nach europäischen Prüfverfahren untersucht. 22. Gibt es die Möglichkeit der Einstufung von Bauprodukten in Feuerwiderstandsklassen ohne Prüfung? Eine Klassifizierung ohne Prüfung ist grundsätzlich auch für den Nachweis der Feuerwiderstandsklasse möglich. Entsprechende Anträge sind an die Europäische Kommission zu stellen. 23. Was versteht man unter Brandbelastung oder Brandlast? Die Brandbelastung ist die bei einem Brand freiwerdende Wärmemenge aller in einem Brandabschnitt vorhandenen brennbaren Gegenstände. Sie wird auf die Fläche von 1 m2 bezogen. 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 länger als 120 Minuten gedauert hat und die Wand den zur Prüfung gehörenden Festigkeitsprüfungen noch standhielt. 25. Welche europäischen 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.

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4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

26. Für welche Bauteile gilt die Feuerwiderstandsklasse F? Für Wände, Decken, Stützen, Unterzüge und Treppen gilt die Feuerwiderstandsklasse F. Nichttragende Außenwände gehören zur Klasse W. 27. Was bedeutet die Bezeichnung F 90 - AB? F 90 Feuerwiderstandsklasse: 90 Minuten Feuerwiderstandsdauer AB Baustoffklasse der tragenden Teile: nichtbrennbare Baustoffe 28. Welche Baustoffe werden bei der Klassifizierung von Bauteilen berücksichtigt? Es werden nur die zur Klassifizierung notwendigen Baustoffe berücksichtigt; z. B. ein Bauteil, das aus Baustoffen der Klasse A besteht und der Klasse F 90- A angehört, verliert diese Benennung nicht, wenn nachträglich eine Bekleidung aus Baustoffen der Klasse B angebracht wird und feststeht, dass diese Verkleidung die Widerstandsfähigkeit nicht verringert. 29. Wie werden die Feuerwiderstandsklassen verschiedener Bauteile nach DIN 4102 bezeichnet? F Wände, Decken, Stützen, Unterzüge, Treppen W nichttragende Außenwände T Türen, Tore, Rollläden, Feuerschutzabschlüsse G Verglasungen L Lüftungsleitungen K Brandschutzklappen S Kabelabschottungen 30. Wie werden feuerbeständige Sonderbauteile nach der DIN EN 13501 bezeichnet? EI290-C Feuerschutzabschluss ohne Rauchschutz EI290-CS200 Feuerschutzabschluss mit Rauchschutz EI 90 Kabelabschottungen, Rohrabschottungen EL 90(vehoi ↔o)-S Lüftungsleitungen, Klappen in Lüftungsleitungen EL 30(vehoi ↔o)-S Installationsschächte und -kanäle EL 60(vehoi ↔o)-S P 90 elektrische Leitungen mit Funktionserhalt E 90 Brandschutzverglasungen

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

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31. Welche Funktion haben Brandwände? Brandwände sollen einzelne Brandabschnitte sicher abgrenzen und damit das Übergreifen des Feuers auf andere Gebäudeteile verhindern. 32. Was ist unter einem Feuerschutzabschluss zu verstehen? Feuerschutzabschlüsse sind selbstschließende Türen, Tore, Klappen und Rollläden, die die Ausbreitung des Feuers durch Wand- und Deckenöffnungen verhindern sollen. 33. Wodurch unterscheiden sich Brandschutz-Verglasungen der Feuerwiderstandsklasse G von Verglasungen der Klasse F? Verglasungen der Klasse G verhindern nur den Flammen- und Brandgasdurchtritt. Verglasungen der Klasse F müssen zusätzlich den Durchtritt von Wärmestrahlung verhindern. In der europäischen Klassifizierung werden Verglasungen nicht als eigenständige Bauteile betrachtet, sondern zusammen mit Wänden und Decken erfasst und sind nach den für diese Bauteile vorgesehenen Klassen (EI, EW, E) zu klassifizieren. 34. Welche Baustoffe sind von der Kennzeichnungspflicht ausgenommen? Baustoffe müssen 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 möglich, 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 aufgeführt sind, und Holz und Holzwerkstoffplatten der Klasse B2 mit einer Dichte größer als 400 kg/m3 und einer Dicke größer 2 mm. 35. Was ist bei der Prüfung von Bauprodukten zu beachten? Der mögliche Beitrag eines Bauprodukts zu einem Brand hängt nicht nur von seinen eigenen Eigenschaften und der thermischen Beanspruchung ab, sondern zum großen

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4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe

Teil von seiner praktischen Anwendung in der Konstruktion. Daher ist bei der Prüfung die Endanwendung zu beachten:

• Ausrichtung des Bauprodukts • Anordnung zu anderen angrenzenden Bauprodukten Typische Ausrichtungen: • vertikal, als Wand oder Fassadenanordnung • vertikal mit hinterliegedem Hohlraum • als Decke • als Bodenbelag • horizontal innerhalb eines Hohlraums Bodenbeläge müssen horizontal mit der beanspruchten Seite nach oben geprüft werden. 36. Erläutern Sie die Bedeutung der Abkürzungen für die Prüfparameter ΔT, Δm, Fs, tf, PCS, FIGRA0,2MJ, FIGRA0,4MJ, THR600s, SMOGRA; TSP600s. ΔT Δm Fs tf PCS FIGRA0,2MJ FIGRA0,4MJ THR600s SMOGRA TSP600s

Temperaturanstieg [K] Gewichtsverlust [%] Flammenausbreitung [mm] Dauer einer anhaltenden Flamme [s] Brutto-Verbrennungswärme (Brennwert) [MJ/kg oder MJ/m²] Wärmefreisetzungsrate bei einem THR Schwellenwert von 0,2 MJ [W/s] Wärmefreisetzungsrate bei einem THR Schwellenwert von 0,4 MJ [W/s] gesamte freigesetzte Wärme während 600 s [MJ] smoke groth rate, Rauchentwicklungsrate [m²/s²] gesamte freigesetzte Rauchmenge während 600 s [MJ]

So muss z. B. ein Bauprodukt der Klasse s1 folgende Kriterien erfüllen: SMOGRA ≤ 30 m²/s² und TSP600s ≤ 50 m².

4.2 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen

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4.2 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen 1. Erläutern Sie die Brandeigenschaften von Holz. Bei der Verbrennung von Holz wird die Holzsubstanz, Zellulose und Lignin zersetzt und es bilden sich Holzkohle und brennbare Gase. Die Erwärmungsdauer hat einen wesentlichen Einfluss auf die Entzündungstemperatur. Bei einer Erwärmung über mehrere Stunden kann eine Entzündung schon bei ca. 120 oC auftreten. Oberhalb von 300 oC wird bei dem Verbrennungsvorgang von Holz Energie frei. Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt und die freiwerdenden Gase haben einen zunehmenden Gehalt an Kohlenwasserstoffen. Bei 400 oC haben die Gase einen Heizwert von 19 MJ/m3 Holz. 2. Wodurch wird die Entzündbarkeit von Holz beeinflusst? Die Größe des Holzes, die Rohdichte und der Feuchtegehalt haben Einfluss auf die Entzündbarkeit. Die Entflammbarkeit steigt mit abnehmender Rohdichte und mit abnehmendem Feuchtegehalt. 3. Wovon ist die Abbrandgeschwindigkeit von Holz abhängig? Die Abbrandgeschwindigkeit ist abhängig von: • Holzart • Feuchtegehalt • Rohdichte • Verhältnis Oberfläche/Volumen • Sauerstoffangebot, Belüftungsbedingungen • Temperaturbeanspruchung 4. Wie beeinflusst die Holzart die Abbrandgeschwindigkeit? Die Holzart hat über die Dichte und die Struktur Einfluss auf die Abbrandgeschwindigkeit. Die Abbrandgeschwindigkeit beträgt bei Fichte 0,7...0,8 mm/min, Kiefer 0,6 mm/min, Eiche 0,5 mm/min. Obwohl Buche eine relativ hohe Dichte hat, ist die Abbrandgeschwindigkeit größer als bei Eiche. Das liegt an den röhrenartigen Gefäßen der Buche. Ringporige Laubhölzer, wie z. B. Eiche, brennen weniger schnell.

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4.2 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen

5. Zu welcher Baustoffklasse zählt Holz? Holz- und Holzwerkstoffe von mehr als 2 mm Dicke zählen zur Klassse B 2 (normal entflammbar), Holz bis zu 2 mm Dicke zählt zur Klasse B 3 (leicht entflammbar). Holzwolleleichtbauplatten nach DIN 110, Mineralfaser-Mehrschicht-Leichtbauplatten mit einer ein- oder beidseitigen Schicht aus mineralisch gebundener Holzwolle zählen zur Klasse B1. Weiterhin zählen zur Klasse B1 Holz- und Holzwerkstoffe mit einer Brandschutzausrüstung. Die Brandschutzausrüstung kann aus einer Imprägnierung des Holzes mit einem salzhaltigen Feuerschutzmittel bestehen oder aus einem dämmschichtbildenden Feuerschutzmittel, das im Brandfall durch Hitze aufschäumt. Auch Eiche und Parkett sind schwer entflammbar. Spanplatten, die auch ohne Beschichtung der Klasse B1 angehören, lassen sich herstellen, indem die Späne 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 natürlichen Brandschutz, indem sie den Brand dämmt. Wegen seiner hohen Leitfähigkeit beginnt Stahl sehr rasch zu glühen, dehnt sich aus und wird weich. Stahl verliert schon innerhalb weniger Minuten seine Tragfähigkeit. Eine massive Holzkonstruktion bleibt wesentlich länger tragfähig. Statisch wichtige Bauteile aus Stahl müssen deshalb speziell geschützt werden. 7. Welches Brandverhalten hat Stahlbeton? Stahlbeton hat ein günstiges 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 Feuerwiderstandsfähigkeit von Stahlbeton ist sehr hoch. Wegen der Wärmeempfindlichkeit 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 Wärme wird der Gips zunächst entwässert. Für die Verdampfung das Wassers wird eine erhebliche Wärmemenge verbraucht, und während des Verdampfungsprozesses steigt die Temperatur im gesamten Bereich nicht über 100 oC an. Deshalb werden Gipsprodukte zum Schutz von tragenden Bauteilen vor Erwärmung sowie zur Einhaltung der zulässigen Temperatur auf der Rückseite raumabschließender Bauteile eingesetzt.

4.2 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen

237

9. Zu welcher Baustoffklasse gehören Gipskartonplatten, Spanplatten und Polystyrol? Alle drei Materialien gehören zur Baustoffklasse B1 (schwer entflammbar). Gipskartonplatten können je nach Beschaffenheit auch eine Einstufung in die Klasse A2 erreichen. 10. Welcher Baustoffklasse gehören Mineralfaserdämmstoffe und GipskartonFeuerschutzplatten an? Die beiden Materialien gehören zur Klasse A2 (geringe Mengen brennbarer Bestandteile). Einige Mineralfaserstoffe gehören zur Klasse A1. 11. Welcher Baustoffklasse gehören Polyurethan-Hartschaum, Zellulose und Korkerzeugnisse an? Polyurethan-Hartschaum, Zellulose und Korkerzeugnisse gehören zur Klasse B2. 12. Welche Baustoffe gehören in die Klasse A1? Zur Klasse A1 gehören Beton, Mauerwerk und Stahl. 13. Wovon hängt die Feuerwiderstandsdauer eines Bauteils ab? Die Feuerwiderstandsdauer hängt von folgenden Eigenschaften des Bauteils ab: • Material des Bauteils • Bauteilabmessungen, Schlankheit • Höhe der auftretenden mechanischen Belastungen • Ausbildung der Ummantelungen 14. Auf welche Weise können statisch wichtige Bauteile aus Stahl vor Erwärmung geschützt werden? Die Stahlteile können 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 Putzträger oder ein Brandschutzanstrich, der bei Wärmeeinwirkung aufschäumt, ist möglich. Die Dicke der Ummantelung ist von der geforderten Feuerwiderstandsdauer, von der Art des Schutzbaustoffes und dem Profil des Stahles abhängig. Bild 4.2. zeigt einige Beispiele für ummantelte Stahlstützen.

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4.2 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen

Bild 4.2 Ummantelte Stahlstützen

15. Wodurch kann bei Holzverbindungen mit metallischen Verbindungsmitteln wie Nägeln und Bolzen die Feuerwiderstandsfähigkeit verbessert werden? Bei versenkten Stabdübeln und Bolzen können Holzscheiben eingeleimt werden. Als Abdeckung dienen Laschen. 16. Wie kann man die Feuerwiderstandsdauer von Bauteilen aus Holz erhöhen? Eine Verkleidung von Holz mit Gipskartonplatten erhöht die Feuerwiderstandsdauer. Große, schwere Risse, wie sie bei alten, freiliegenden Holzbalken auftreten, begünstigen den Feuerangriff. Balken dieser Art sollten verkleidet werden. Estriche auf der Oberseite von Holzbalkendecken verzögern das Durchbrennen beträchtlich. 17. Wie kann man die Feuerwiderstandsdauer einer Stahlbetonstütze erhöhen? Die Feuerwiderstandsdauer einer Stahlbetonstütze kann durch Ummantelungen, Spezialputze oder Anstriche erhöht werden. 18. Wie wirken Feuerschutzanstriche? Flammschutzlacke sind Lacke auf Kunstharz-Dispersionsbasis. Bei Hitzeeinwirkung schäumen sie auf dem Trägermaterial auf und bilden eine Wärmedämmschicht. Da die Flammschutzlacke in hoher Schichtdicke aufgetragen werden müssen, eignen sie sich nicht, wenn die Holzstruktur sichtbar bleiben soll. In diesem Fall können schwerentflammbare Lackierungen verwendet werden.

4.2 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen

239

19. Welche chemischen Holzschutzmaßnahmen zur Verbesserung des Brandverhaltens kennen Sie? Durch chemische Maßnahmen kann Holz schwer entflammbar gemacht werden. Es gibt Feuerschutzsalze, die von innen her wirken und schaumbildende Feuerschutzmittel an der Oberfläche des Holzes. 20. Welchen Vorteil haben Mauerwerkswände mit großer Wandstärke? Große Wandstärken haben eine hohe Wärmespeicherfähigkeit. Im Brandfall erwärmen sie sich nur langsam und bleiben dadurch lange tragfähig. 21. Wie verhält sich ein Verbundbaustoff, der aus zwei schwer entflammbaren Einzelbaustoffen besteht, in brandschutztechnischer Hinsicht? Ein Verbundbaustoff kann 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 müssen im Verbund erneut geprüft werden Auch das Anordnen von flächigen Baustoffen bis zum Abstand von 40 mm ergibt einen neu zu prüfenden Verbundwerkstoff. 22. Wodurch wird die feuerhemmende Wirkung von Brandschutzgläsern erreicht? Übliches Bauglas zerspringt sehr leicht bei einem Brand. Das ist auf die Spannungen zurückzuführen, die zwischen dem freiliegendem Bereich der Scheibe und dem eingespannten Rand entstehen, weil der Rand sich beim Brand langsamer erwärmt. Zur Verringerung der Temperaturdifferenz kann der Rahmen perforiert werden. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Glases kann durch Zusätze verringert werden. Durch Vorspannnung der Scheibe während des Herstellungsprozesses kann eine Druckspannung erzeugt werden, die erst abgebaut wird, wenn die durch den Brand entstehende Zugspannung auftritt. Nach Überschreiten einer Grenztemperatur werden die Spannungen in der Scheibe wieder abgebaut und das Glas beginnt zu schmelzen. Borosilikat- oder Glaskeramikscheiben bleiben während des Brandes transparent und ein Teil der Wärmestrahlung kann durch die Scheibe dringen. Ähnlich verhalten sich auch Drahtglaskonstruktionen. Diese Wärmestrahlung kann Menschen gefährden. Das Auftreten von Wärmestrahlung kann weitgehend vermieden werden, wenn man Konstruktionen aus zwei Scheiben mit einer speziellen Zwischenschicht, meist Natrriumsilikat, verwendet. Diese Brandschutzschicht schäumt im Brandfall auf und bildet eine wärmedämmende undurchsichtige Schicht, die die Scheibe, die sich auf der dem Feuer abgewanden Seite befindet, vor dem Zerspringen schützt.

240

4.3 Brandschutzanforderungen

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 Bundesländer zusammengefasst. Die Anforderungen sind nach der Geschosshöhe der Gebäude gestaffelt. Bisher wurde unterteilt in bis zu 2-geschossige, 3 bis 5geschossige, mehr als 5-geschossige und Hochhäuser ab 22 m. Nach der neuen Musterbauordnung vom November 2002 gelten neue Gebäudeklassen. Für einige Gebäude, wie Krankenhäuser, Versammlungs- und Geschäftshäuser gibt es in manchen Bundesländern Sonderverordnungen. 2. Was versteht man unter Kompartment-Bauweise und welche Anforderungen bestehen an diese? Unter Kompartment-Bauweise, auch Zellenbauweise genannt, versteht man Gebäude mit Nutzungseinheiten, die deutlich kleiner sind als die Brandabschnitte und die gegeneinander mit Brandschutzqualität abgetrennt sind und über ein eigenes Rettungswegsystem (erster und zweiter Rettungsweg) verfügen, wie z. B. Wohnungen, Praxen, kleine Verwaltungseinheiten und Läden. Diese Einheiten stellen für die Brandausweitung ein geringeres Risiko dar als Gebäude mit ausgedehnten Nutzungseinheiten und haben nach der neuen Musterbauordnung geringere Anforderungen an den Brandschutz zu erfüllen. Das Kriterium Gebäudehöhe wird nun mit der Größe der brandschutzrelevanten Einheiten gekoppelt und ergibt dadurch eine größere Anzahl von Gebäudeklassen in der Musterbauordnung von 2002 als bisher. 3. Welche Gebäudeklassen und Anforderungen gibt es nach der neuen Musterbauordnung? GK 1 freistehende Gebäude mit einer Höhe bis zu 7m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m² freistehende land- oder forstwirtschaftlich genutzte Gebäude GK 2 nicht freistehende Gebäude mit einer Höhe bis zu 7 m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten von insgesamt nicht mehr als 400 m² GK 3 sonstige Gebäude mit einer Höhe bis zu 7 m GK 4 Gebäude mit einer Höhe bis zu 13 m und Nutzungseinheiten von jeweils nicht mehr als 400 m²

4..3 Brandschutzanforderungen

GK 5

241

sonstige Gebäude einschließlich unterirdischer Gebäude

4. Wie heißen die bauaufsichtlichen Benennungen der Anforderungen an Bauteile? Die bauaufsichtlichen Benennungen der Anforderungen an Bauteile heißen „feuerhemmend", „hochfeuerhemmend" und „feuerbeständig". Die Einstufung „hochfeuerhemmend" ist neu und entspricht einer Prüfdauer von 60 Minuten. Bisher sprang die Anforderungsdauer von 30 auf 90 Prüfminuten. 5. Ordnen Sie die bauaufsichtlichen Benennungen den Feuerwiderstandsklassen zu. bauaufsichtliche Benennung Feuerwiderstandsklasse feuerhemmend F 30 hochfeuerhemmend F 60 feuerbeständig F 90 6. Erläutern Sie den Begriff Baustoffverwendungsart. Baustoffe werden neben ihrer Feuerwiderstandsfähigkeit jetzt auch hinsichtlich ihrer Verwendung unterschieden. Während früher der Massivbau mit vorwiegend homogenen Bauteilen im Vordergrund stand, sind die neuen Vorschriften der zunehmenden Verwendung von Systembauweisen mit einer Trennung in tragende, aussteifende, raumabschließende und bekleidende Teile angepasst. Es werden nun vier Baustoffverwendungsarten unterschieden. 7. Charakterisieren Sie die vier Baustoffverwendungsarten. Baustoffverwendungsart Nr. 1: Bauteile aus nichtbrennbaren Baustoffen für Hochhäuser und Sonderbauten Baustoffverwendungsart Nr. 2: Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen und die bei raumabschließenden Bauteilen zusätzlich 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

242

4.3 Brandschutzanforderungen

8. Wie sind Baustoffanwendung und Feuerwiderstandsfähigkeit miteinander verknüpft? Wenn in bauordnungsrechtlichen Vorschriften nichts anderes bestimmt ist, müssen - feuerbeständige Bauteile mindestens der Bauverwendungsart Nr. 2, - hochfeuerhemmende Bauteile mindestens der Baustoffverwendungsart Nr. 3 entsprechen. 9. Welche Feuerwiderstandsdauer wird für tragende und aussteifende Wände gefordert? In der Musterbauordnung wird für tragende Wände im Normalgeschoß für GK 2 und GK 3 eine Feuerwiderstandsdauer von 30 Minuten gefordert, für GK 4 eine Feuerwiderstandsdauer von 60 Minuten und für GK 5 90 Minuten. Für GK 1 bestehen keine Anforderungen. 10. Welche Feuerwiderstandsdauer wird für Kellerdecken gefordert? Kellerdecken müssen für Gebäude der Gebäudeklassen 1 und 2 30 Minuten Feuerwiderstandsdauer haben und für Gebäude der Klassen 2, 3 und 4 90 Minuten. 11. Was wird von der Dachhaut gefordert? Die Dachhaut muss widerstandsfähig gegen Flugfeuer und strahlende Wärme sein. Das Brandverhalten von Bedachungen und Dachhäuten hängt nicht nur von den spezifischen Bestandteilen und von der Art der Brandbeanspruchung ab, sondern auch von der Dachneigung. Die Prüfverfahren nach E-DIN EN 13501-5 beurteilen das Brandverhalten unter folgenden Bedingungen: • Prüfverfahren 1 beurteilt das Brandverhalten von Bedachungen/Dachhäuten bei Beanspruchung durch einen Brandsatz • Prüfverfahren 2 beurteilt das Brandverhalten von Bedachungen/Dachhäuten bei Beanspruchung durch einen Brandsatz zusammen mit Wind • Prüfverfahren 3 beurteilt das Brandverhalten von Bedachungen/Dachhäuten bei Beanspruchung durch einen Brandsatz zusammen mit Wind und Strahlung In Abhängigkeit von der beabsichtigten Klassifizierung, die der Antragsteller anstrebt, wird das anzuwendende Prüfverfahren ausgewählt.

4..3 Brandschutzanforderungen

243

12. Welche Anforderungen müssen Brandwände erfüllen? Nach DIN 4102-3 müssen Brandwände vollständig aus nichtbrennbaren Baustoffen (A) bestehen und mindestens der Feuerwiderstandsklasse F 90 angehören. Am Ende der Brandbeanspruchung müssen sie einer Festigkeitsprüfung mittels eines Pendelstoßes von jeweils 3000 Nm widerstehen. Nach der künftigen europäischen Norm E-DIN EN 13501-2 heißt die Klasse REIM 90. Das bedeutet, dass die Wand die folgenden Eigenschaften 90 Minuten lang aufweisen muss: standsicher (R), Raumabschluss gegen direkte Übertragung von Feuer und Rauch (E), Wärmedämmung gegen die Übertragung von Wärme (I) sowie widerstandsfähig gegen eine zusätzliche mechanische Beanspruchung (M). Nach der Musterbauordnung 2002 müssen Brandwände durch alle Geschosse hindurchführen und bei Gebäuden der Gebäudeklasse 1 bis 3 sind Brandwände sowie Wände, die anstelle von Brandwänden zulässig sind, bis unmittelbar unter die Dachhaut zu führen. Bei sonstigen Gebäuden ist die Brandwand, um ein Überspringen des Feuers zu verhindern, bis 30 cm über das Dach hinauszuführen oder mit einer beidseitig 0,5 m auskragenden feuerbeständigen Platte abzuschließen. Eine Brandwand darf keine Hohlräume aufweisen, außer den Hohlkammern von Hohlkammer- und Lochsteinen. Türen in Brandwänden sind geschlossen zu halten oder müssen sich im Brandfall automatisch schließen. Sollen Kabel oder Lüftungskanäle eine Brandwand durchdringen, so ist eine Abdichtung mit nichtbrennbarem Material erforderlich. 13. Welche Anforderungen müssen Treppenräume erfüllen? Treppenräume müssen folgende Anforderungen erfüllen: • Der Treppenraum muss gegen Brandeinwirkung und Rauch aus Geschossen gesichert sein. • Er muss gegen das Eindringen von Rauch und Feuer von außen geschützt sein. • Er muss möglichst lange standsicher und sicher begehbar bleiben. • Brandrauch muss rasch abgeführt werden. • Er darf keine Brandlast enthalten. • Er muss einen sicheren Ausgang haben. • Er muss belichtet/beleuchtet werden können.

244

4.3 Brandschutzanforderungen

14. Wie müssen Lüftungsleitungen, Schächte und Kanäle brandschutzgerecht ausgeführt werden? Lüftungsleitungen und Schächte für Installationen stellen hinsichtlich der Ausbreitung von Feuer ein besonderes Risiko dar. Bei unsachgemäßer Ausführung können sie zu einer schnellen Brandausbreitung beitragen. Lüftungsleitungen müssen aus nichtbrennbaren Materialien und so ausgeführt sein, dass sie das Feuer nicht in andere Geschosse übertragen. Dazu müssen sie einem Brand von außen genügend lange standhalten, oder es sind Absperrvorrichtungen vorzusehen, die bei Raucheinwirkung selbsttätig schließen. Auch Schächte und Kanäle für Installationen müssen aus nichtbrennbaren Materialien sein. An der Zugangsstelle für Reparaturarbeiten ist der Installationsschacht mit demontierbaren Brandschutzplatten abzuschließen. 15. Was ist bei der Verlegung von Kabeln durch Decken oder Wände zu beachten? Durchführungsstellen von Kabeln und Heizungsrohren stellen Schwachpunkte des Brandschutzes dar. Um an diesen Stellen ein besonders leichtes Übergreifen des Feuers auf die benachbarten Räume zu verhindern, müssen die Öffnungen abgedichtet werden. Es gibt dazu spezielle Dichtungsstoffe, wie Brandschutzmörtel, mineralfaserhaltige Spritz- oder Pumpmassen oder Schaumbildner, die bei Hitze aufschäumen und dadurch alle Hohlräume ausfüllen. 16. Worauf ist beim Anbringen von Dämmstoffen aus Brandschutzgründen zu achten? Die Dämmstoffe müssen so gesichert sein, dass sie im Brandfall nicht vorzeitig herabfallen. 17. Was versteht man unter Leckrate? Wie groß darf die Leckrate sein? Die Leckrate ist eine Kenngröße zur Beschreibung der Dichtheit von Rauchschutztüren. Sie ist der Luftvolumenstrom in m³/h, der durch die Spalten und Ritzen einer Tür bei einem bestimmten Differenzdruck Δp in Pa dringt. Die Prüfung erfolgt in Druckstufen von Δp = 5; 10; 20; 30 und 50 Pa. Bei einflügeligen Türen darf die Leckrate nicht größer als 20 m³/h, bei zweiflügeligen nicht größer als 30 m³/h sein. Die Normbezeichnung, mit der die Tür auch zu kennzeichnen ist, lautet für die einflügelige Tür: Tür DIN 18095-RS-1.

4.4 Feuermelde- und Löscheinrichtungen

245

4.4 Feuermelde- und Löscheinrichtungen 1. Welche Einrichtungen gehören zum vorbeugenden Brandschutz? Zum vorbeugenden Brandschutz gehört der Einbau von Frühwarnanlagen und das Bereitstellen von Löscheinrichtungen, sowie Rauch- und Wärmeabzugsanlagen. Bei den Frühwarnanlagen unterscheidet man automatische und von Hand zu betätigende. 2. Welche Arten von automatischen Brandmeldeanlagen gibt es? Nach dem Sensor kann man die automatischen Brandmeldeeinrichtungen in Wärme-, Rauch- und Flammenmelder einteilen. 3. Wo werden Wärmemelder bevorzugt eingesetzt? Wärmemelder verwendet man dort, wo betriebsbedingt mit dem Auftreten von Gasen, Dämpfen oder Rauch zu rechnen ist und der Einsatz eines Rauchmelders dadurch nicht sinnvoll ist. Die Wärmemelder besitzen meist einen Bimetall-Temperatursensor. 4. Wo werden Rauchmelder bevorzugt eingesetzt? Rauchmelder werden in Räumen eingesetzt, in denen normalerweise kein Rauch auftritt. Der Rauch kann optisch angezeigt werden, indem der Lichtstrahl einer eingebauten Lichtquelle durch Rauch auf eine Fotozelle reflektiert wird oder mittels eines Ionisations-Brandmelders, der auf Unterschiede in der Leitfähigkeit normaler 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 von Funken oder offenen Flammen befürchtet. 6. Welche Arten von Feuerlöschgeräten gibt es? Man unterscheidet Wasser-, Pulver- und CO2-Löschgeräte. 7. In welche Brandklassen werden die Brände unterteilt? Die Brände werden folgendermaßen eingeteilt: Brandklasse Brennender Stoff

246 A B C D E

4.4 Feuermelde- und Löscheinrichtungen

feste Stoffe, vorwiegend organisch (Holz, Kohle, Textilien, Papier) flüssige oder flüssig werdende Stoffe (z. B. Benzin, Öle, Fette, Harze, Wachse, Teer, Kunststoffe) Gase Metalle Stoffe der Brandklasse A-D in Gegenwart von elektrischer Spannung (z. B. Transformatoren, Motoren, Fernmeldeanlagen)

8. Wo sind die Feuerlöscher zu befestigen? Feuerlöscher sind in der Nähe von besonders feuergefährdeten Objekten zu befestigen. Dabei ist auf die Nähe von Türen und Fluchtwegen zu achten. 9. Was ist eine Sprinkleranlage? Eine Sprinkleranlage ist eine selbsttätige Brandlöscheinrichtung. Wasser wird mit Hilfe eines Rohrleitungssystems zu den Düsen (Sprinklern) geleitet. Im Brandfall werden durch eine Branderkennungseinrichtung die in der Nähe des Brandherdes befindlichen Sprinkler geöffnet. 10. Erläutern Sie die Wirkungsweise von Rauch- und Wärmeabzugsanlagen. Rauch- und Wärmeabzugsanlagen sind spezielle Dachabschlüsse, die im Brandfall Öffnungen im Dach freigeben. Auf diese Weise wird erreicht, dass Wärme und Rauch entweichen können und Sicht und Atemluft erhalten bleiben.

5. Licht 5.1 Lichttechnische Größen 1. Was ist das Besondere an lichttechnischen Größen? Lichttechnische Größen basieren auf einer Strahlungsbewertung in Anlehnung an das menschliche Auge. Dadurch ist es möglich, 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 Zäpfchen und eine Sorte Stäbchen. Die Stäbchen reagieren schon bei geringer Helligkeit und ermöglichen das Dunkelsehen. Das Maximum der Hellempfindlichkeitskurve für das Tagessehen liegt bei 555 nm und für das Nachtsehen bei 507 nm. 1,2 1

S

M

L

0,8 0,6 0,4 0,2

419

0

419

531

559

λ [nm]

Bild 5.1 Spektrale Empfindlichkeit der Zäpfchen des menschlichen Auges: s (short), m (middle), l (long)

5.1 Lichttechnische Größen

248

Entsprechend der spektralen Verteilung der Beleuchtung spricht man auch von warmem und kaltem Licht. Warmes Licht hat große Anteile im langwelligen Bereich, während kaltes Licht mehr kurzwellige Anteile enthält. An den langwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums schließt sich die InfrarotStrahlung an und an den kurzwelligen die UV-Strahlung. 2. Wie sind die Lichtstärke I und der Lichtstrom φ definiert? Der Lichtstrom ist die von einer Lichtquelle ausgestrahlte oder von einer Fläche empfangene Lichtleistung, die eine Bewertung entsprechend der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges erfahren hat. Die Maßeinheit ist das Lumen.

lm = cd ⋅ sr 1 Lumen ist der von einer punktförmigen Lichtquelle der Lichtstärke 1 cd in den Raumwinkel 1 sr (Steradiant) ausgestrahlte Lichtstrom. Die Lichtstärke I ist der Lichtstrom φ, der von einer Quelle in den Einheitsraumwinkel Ω abgestrahlt wird. Die Maßeinheit ist Candela.

I=

Φ ȍ

[cd]

3. Wie ist die Beleuchtungsstärke E definiert? Die Beleuchtungsstärke ist der Quotient des Lichtstroms φ, der auf ein Flächenelement auftrifft, und der Fläche A dieses Elements. Die Maßeinheit ist das Lux. ε ist der Einfalls- bzw. Auftreffwinkel des Lichts (Bild 5.2).

E=

Φ I cos ε = A r2

ª cd ⋅ sr lm º « m² = m ² = lx » ¬ ¼

5.1 Lichttechnische Größen

249

r

Bild 5.2 Zur Definition der Beleuchtungsstärke

4. Was versteht man unter dem Wartungswert der Beleuchtungsstärke? Der Wartungswert der Beleuchtungsstärke ist der Wert, unter den die mittlere Beleuchtungsstärke auf einer bestimmten Fläche nicht sinken darf. Es handelt sich dabei um die Beleuchtungsstärke zu dem Zeitpunkt, an dem spätestens eine Wartung durchzuführen ist. 5. Welche Beleuchtungsstärke ist etwa bei einem Arbeitsplatz mit geringer Anforderung erforderlich und welche bei hohen Ansprüchen an die Sehaufgabe? Eine geringe Beleuchtung hat ca. 100 lx während bei hohen Ansprüchen 1000 lx erforderlich sind. Bei Operationen arbeitet man mit 10 000 lx. 6. Was versteht man unter Belichtung? Die Belichtung ist das Produkt aus Beleuchtungsstärke und Beleuchtungsdauer. Die Maßeinheiten sind lx⋅s und lx⋅h.

5.1 Lichttechnische Größen

250 7. Wie ist die Leuchtdichte L definiert?

L=

E ⋅ȡ I = A 1 ⋅ cos ε 1 ʌ

ª cd º «m2 » ¬ ¼

ρ Reflexionsgrad A Fläche ε Austrittswinkel I Lichtstärke E Beleuchtungsstärke Die Leuchtdichte einer Fläche, d. h. die wahrgenommene Helligkeit, hängt von der auf ihr vorhandenen Beleuchtungsstärke und von ihrem Reflexionsgrad ab. 8. Was versteht man unter Pendellänge? Die Pendellänge ist die Differenz aus Deckenhöhe und Höhe 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 Verhältnis des von einer Fläche reflektierten Lichtstroms zum auffallenden Lichtstrom. 10. Wie ist der Lichttransmissionsgrad definiert? Der Lichttransmissionsgrad ist das Verhältnis des durch einen Körper 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 Gerät, 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 Lichttechnische Größen

251

12. Welche Aufgabe hat ein Vorschaltgerät? Ein Vorschaltgerät 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. Erläutern Sie den Begriff Dachoberlicht. Ein Dachoberlicht ist eine Tageslichtöffnung in der Decke eines Raumes. Es gibt viele verschiedene Formen von Dachoberlichtern, z. B. Lichtkuppeln in unterschiedlichen Formen, verschiedene Dachlichtbänder, Shed-Lichtbänder sowie Dachlaternen. 14. Was versteht man unter der elektrischen Bewertungsleistung von Kunstlicht? Die elektrische Bewertungsleistung von Kunstlicht ist die gesamte elektrische Anschlussleistung der Beleuchtungsanlage im Berechnungsbereich, ermittelt ausschließlich zum Zwecke der Bestimmung des Endenergiebedarfs Beleuchtung. Die elektrische Bewertungsleistung darf nicht ohne weitere Prüfung als Ersatz für 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. Gebäude und Berge, die vom jeweiligen Beobachterstandort aus Himmelsausschnitte verdecken. Eigenverbauung, wie andere Bauteile des Gebäudes, gelten ebenfalls als Verbauung. 16. Was versteht man unter Sehaufgabe und Bereich der Sehaufgabe? Die Sehaufgabe beinhaltet die sehrelevanten Elemente der auszuführenden Arbeit. Der Bereich der Sehaufgabe ist ein Teilbereich des Arbeitsplatzes, in dem die Sehaufgabe ausgeführt wird. Ist die Größe und/oder Lage des Bereiches der Sehaufgabe nicht bekannt, wird der Bereich als Bereich der Sehaufgabe angenommen werden, in dem die Sehaufgabe auftreten 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 • Sonnen- und/oder Blendschutzsystemen;

5.1 Lichttechnische Größen

252 • •

Kunstlicht in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Tageslichts; zur Erfassung der Präsenz.

18. Was versteht man unter Produktwert in Zusammenhang mit der Berechnung der Beleuchtung? Der Produktwert ist ein herstellerspezifischer Wert auf der Grundlage einer Konformitätserklärung zu europäisch harmonisierten Spezifikationen bzw. entsprechenden europäischen Richtlinien oder einer Konformitätserklärung zu allgemein anerkannten Regeln der Technik oder eines bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweises, der für dieses Rechenverfahren geeignet ist. 19.

Berechnen Sie die Beleuchtung für ein „Zwei-Personen-Büro“ Beleuchtungsart: Direkt/indirekt, Leuchten, 0,3 m abgependelt Wartungswert der Beleuchtungsstärke 500 lx Leuchtstofflampen, stabförmig mit elektrischem Vorschaltgerät Raummaße: Breite 4,8 m, Höhe 2,7 m, Tiefe 4,8 m Abminderungsfaktor kA = 0,92

Wir berechnen die elektrische Bewertungsleistung nach dem Tabellenverfahren. Für die elektrische Bewertungsleistung des Bereiches j gilt: pj= p j,lx ⋅ E m ⋅ kA⋅ kL⋅ kR [W/m²] mit p j,lx

spezifische elektrische Bewertungsleistung des Bereiches

Em

Wartungswert der Beleuchtungsstärke

kA Anpassungsfaktor für die Sehaufgabe Anpassungsfaktor für die Lampe für nicht stabförmige Leuchtstofflampen kL kR Anpassungsfaktor für den Raum Nach dem Tabellenverfahren wird für die Beleuchtungsart „direkt/indirekt“ nach Tabelle 35 angesetzt pj,lx = 0,06 W/(m²lx). Der Abminderungsfaktor zur Berücksichtigung des Bereichs der Sehaufgabe nach DIN V 18599-10 beträgt für die Nutzungsrandbedingung „Gruppenbüro“:

5.1 Lichttechnische Größen

253

kA = 0,92 Für „Leuchtstofflampen, stabförmig mit EVG“ beträgt der Anpassungsfaktor kL = 1. Der Einfluss der Raumgeometrie nach Tabelle 37 ergibt den Anpassungsfaktor kR = 0,72. Damit errechnet sich die elektrische Bewertungsleistung zu: pj = 0,06 W/(m²lx)⋅500 lx⋅ 0,92⋅ 1⋅ 0,72 =19,9 W/m² 20. Wie ermittelt man den Energiebedarf für Beleuchtungszwecke? Der Energiebedarf für Beleuchtungszwecke Q kann aus der elektrischen Bewertungsleistung ermittelt werden: Q = pj⋅ (ATLj + AKTLj )⋅ t mit ATLj ATLj t

Fläche des Bereiches j der mit Tageslicht versorgt wird Fläche des Bereiches j der nicht mit Tageslicht versorgt wird Betriebszeit

21. Berechnen Sie für das Zwei-Personen-Büro aus Aufgabe 19 den Energiebedarf für die Beleuchtung. Dazu nehmen wir einen Teilbetriebsfaktor zur Berücksichtigung der Tageslichtversorgung von 0,38 für das gesamte Büro an. Die Normzeit für ein Büro beträgt 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/m² ⋅ 23,04 m²⋅ 1173 h/a Q = 537,8 kWh/a Für das Zwei-Personen-Büro werden 537,8 kWh/a benötigt.

5.2 Tageslicht

254

5.2 Tageslicht 1. Wie ist der Tageslichtquotient definiert? Der Tageslichtquotient D ist das Verhältnis der Beleuchtungsstärke in einem Punkt einer gegebenen Ebene, die durch direktes oder indirektes Himmelslicht bei angenommener oder bekannter Leuchtdichteverteilung erzeugt wird, Ep, zur Horizontalbeleuchtungsstärke bei unverbauter Himmelshalbkugel Ea. Die Anteile des direkten Sonnenlichtes an beiden Beleuchtungsstärken bleiben hierbei unberücksichtigt.

D=

Ep Ea

100% =

Beleuchtunggstärke innen Beleuchtungsstärke außen

D kennzeichnet nicht nur den Lichtempfang, sondern wird auch als raumbezogene Kenngröße zur Charakterisierung der Qualität der Tageslichtverhältnisse genutzt. Der Tageslichtquotient einer Rohbauöffnung DRB lässt sich mit der folgenden Gleichung berechnen: DRB= (4,13 + 20,0⋅ ITr -1,36 ⋅ IRt ) ⋅ IV mit ITr Transparenzindex IRt Raumtiefenindex IV Verbauungsindex.

[%]

Dabei gilt die Nebenbedingung ITr • 0,068 ⋅IRt - 0,2065. Ansonsten ist DRB gleich Null zu setzen. Der Transparenzindex ITr beschreibt das Verhältnis von der Fläche der Rohbauöffnung ARB zur tageslichtversorgten Teilfläche ATL.

I Tr =

A RB A TL

Der Raumtiefenindex IRtn setzt die Bereichstiefe aTL ins Verhältnis zur Differenz aus Sturzhöhe hSt und Höhe der Nutzebene hNe.

I Rtn =

A tl h St − h Ne

Für einen unverbauten Raum ist IV = 1. Einer guten Tageslichtversorgung entspricht D • 6 %, einer mittleren D = 4 % und einer geringen D = 2 %.

5.2 Tageslicht

255

2. Wie kann die Tiefe des tageslichtversorgten Bereiches berechnet werden? Die maximale Tiefe des Bereiches a TL,max kann mit folgender Gleichung bestimmt werden:

a TL , max = 2,5(h St − h Ne ) mit hSt Sturzhöhe (Oberkante des Fensters) hNe Höhe der Nutzebene Um unverhältnismäßig 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 Außenwand, so wird die gesamte Länge der Außenwand als tageslichtversorgt angesehen. Bedecken die oder das Fenster nur einen Teil der Fassade, so arbeitet man mit folgender Näherung zur Festlegung der Länge des tageslichtversorgten Bereiches: Da auch seitlich des Fensters ein Bereich mit Tageslicht versorgt wird, schlägt man zu jeder Seite des Fensters einen Streifen von einem Viertel der Tiefe des tageslichtversorgten Bereiches hinzu. 3. Wie kann die Lichtdurchlässigkeit von Glas beschrieben werden? Zur Charakterisierung der Lichtdurchlässigkeit verwendet man τ, die Lichtdurchlässigkeit der Verglasung. τ beschreibt den gemessenen Transmissionsgrad der Verglasung. Klare Doppelscheiben haben ein τ von ca. 0,8. 4. Was versteht man unter dem Verbauungshöhenwinkel? Der Verbauungshöhenwinkel α lässt sich aus dem Abstand bV und der Höhe hV des gegenüberstehenden Gebäudes errechnen:

tan α =

hV bV

Der Verbauungshöhenwinkel kann in Zusammenhang mit den Tabellen der DIN 5034 (Tageslicht) zur Festlegung der Mindest-Fensterbreite in Abhängigkeit von Raumhöhe und –tiefe genutzt werden. 5. Was beschreibt der Verbauindex und wie kann er berechnet werden?

256

5.2 Tageslicht

Der Verbauungsindex berücksichtigt Effekte, die den Tageslichteinfall auf die Fassade einschränken. Hierunter fallen auch Verbauungen durch das Gebäude selbst, aufgrund horizontaler und vertikaler Auskragungen und Innenhof- und Atriensituationen. Für den Verbauindex gilt: I V,j = I V,lV  I V,hA  I V,vA  I V,In,At  I V,GDF Dabei ist Verbauungsindex des Berechnungsbereiches I V,j I V,lV Anpassungsfaktor lineare Verbauung des Berechnungsbereichs I V,hA Anpassungsfaktor horizontale Auskragung des Berechnungsbereichs I V,vA Anpassungsfaktor vertikale Auskragung des Berechnungsbereichs I V,In,At Anpassungsfaktor Innenhöfe und Atrien des Berechnungsbereichs I V,GDF Anpassungsfaktor Glasdoppelfassaden des Berechnungsbereichs Als Nachweisort für die Verbauung kann vereinfachend ein Fenster in der Mitte des bewerteten Fassadenbereichs herangezogen werden. Jeweils unterschiedliche Verbauungseinflüsse sind zu mitteln.

6. Berechnen Sie die Verbauung einer Fassade durch ein gegenüberliegendes Haus, das 16 m hoch und 18 m entfernt ist. Wie ändert sich der Tageslichtquotient, wenn er ohne Verbauung 4 % beträt?

Bild 5.3 Linearer Verbauungshöhenwinkel

Der Verbauungshöhenwinkel wird von der Mitte des Fassadenteils ab Außenwandebene ermittelt. Der Verbauhöhenwinkel beträgt:

5.2 Tageslicht

tanȖ V, IV =

257

16m = 0,89 18m

Ȗ V, IV = 41,60 Der Anpassungsfaktor zur Berücksichtigung linearer Verbauungen ergibt sich aus folgender Gleichung:

I V, IV = cos(1,5 ⋅ Ȗ V, IV )

für

Ȗ V, IV < 600

I V, IV = 0 für Ȗ V, IV ≥ 600 I V, IV = cos(1,5 ⋅ Ȗ V, IV ) = cos(1,5 ⋅ 41,6) = 0,46 DRB= 4 % ⋅ IVlV = 4%Â0,46 = 1,9 % Der Tageslichtqoutient beträgt nur noch 1,9 %.

7. Wie wird die horizontale Auskragung berechnet? Wie verschlechtert ein Balkon, der 0,5 m auskragt, die Versorgung des darunter befindlichen Fensters? Das Fenster sei 1 m hoch.

Bild 5.4 Winkel der horizontalen Auskragung

Der Anpassungsfaktor zur Berücksichtigung horizontaler Auskragungen ergibt sich aus folgender Gleichung:

5.2 Tageslicht

258

I V, hA = cos(1,33 ⋅ Ȗ V, hA )

für

Ȗ V, hA < 67,5

0

I V, hA = 0 für Ȗ V, IV ≥ 67,50 I V, hA = cos(1,33 ⋅ 450 ) = cos 59,850 = 0,50 Man erkennt, dass der Tageslichtquotient des darunter liegenden Fensters halbiert wird. 8. Die Fenster eines Gebäudes sind bei einem L-förmigen Gebäude sind durch das eigene Gebäude verschattet. Wie verändert sich der Tageslichtquotient, wenn er ohne Auskragung 3% beträgt? Der Winkel der vertikalen Auskragung betrage 30,8720.

Bild 5.5 Gebäude mit vertikaler Auskragung

Der Anpassungsfaktor zur Berücksichtigung vertikaler Auskragungen ergibt sich aus folgender Gleichung:

I V, vA = 1 − Ȗ V, vA / 3000 I V, vA = 1 − 30,8720 / 3000 = 0,90 DRB= 3%⋅0,90 = 2,7 % Der Tageslichtquotient verringert sich auf 2,7 %.

5.2 Tageslicht

259

9. Wie wird die Versorgung mit Tageslicht bei der energetischen Bewertung der Beleuchtung rechnerisch umgesetzt? Es wird als erstes die Größe des Bereiches, der mit Tageslicht versorgt wird, bestimmt und die Fläche, die kein Tageslicht erhält. Dann wird die Güte der Tageslichtversorgung abgeschätzt. In Abhängigkeit von der Himmelsrichtung und der erforderlichen Beleuchtungsstärke ergibt sich daraus die Zeit, in der zusätzlich im tageslichtversorgten Bereich Kunstlicht erforderlich ist. Dabei wird der Sonnenschutz und die Anwesenheit der Nutzer berücksichtigt. Der Energiebedarf für Beleuchtungszwecke über n Zonen, die sich in jeweils j Bereiche untergliedern können, wird nach folgenden Gleichungen berechnet: N

J

n =1

j=1

Q l,f = Q l,b = ¦ Ft ,n ⋅ ¦ Q l,b,n , j

[

(

)

(

Q l,b,n, j = p j A TL, j ⋅ t eff, Tag, TL, j + t eff, Nacht, j + A KTL, j ⋅ t eff, Tag, KTL, j + t eff, Nacht, j Qlb,nj pj ATL,J AKTL,j AKTL,j t effTag,TL,j t eff,TagKTL,j t effNacht,TL,j t eff,NachtKTL,j

Endenergiebedarf für einen Berechnungsbereich j: Elektrische Bewertungsleistung Fläche des tageslichtversorgten Bereiches Fläche des nicht tageslichtversorgten Bereiches Fläche des nichttageslichtversorgten Bereiches effektive Betriebszeit im tageslichtversorgten Bereich j zur Tagzeit effektive Betriebszeit im nicht tageslichtversorgten Bereich J zur Tagzeit effektive Betriebszeit im tageslichtversorgten Bereich j zur Nachtzeit effektive Betriebszeit im nicht tageslichtversorgten Bereich J zur Nachtzeit

Für die Gesamtfläche des jeweiligen Berechnungsbereiches gilt:

A i = A TL, j + A KTL, j Die effektive Betriebszeit im Tageslichtversorgten Bereich j zur Tagzeit wird berechnet mit: t eff,Tag,TL,j = t Tag,n⋅ F TL,j⋅ F Prä,j Analog ergibt sich effektive Betriebszeit im nichttageslichtversorgten Bereich j zur Tagzeit: t eff,Tag,KTL,j = t Tag,n ⋅ F Prä,j mit Betriebszeit der Zone n zur Tageszeit t Tag,n

)]

5.2 Tageslicht

260 F TL,j F Prä,j

Teilbetriebsfaktor zur Berücksichtigung der Tageslichtversorgung in dem Berechnungsbereich j Teilbetriebsfaktor zur Berücksichtigung der Präsens in dem Berechnungsbereich j

Die effektive Betriebszeit zur Nachtzeit ergibt sich nach folgender Gleichung: t eff,Nacht,j = t Nacht,n ⋅ F Prä,j t Nacht,n

Betriebszeit der Zone n zur Nachtzeit

Der Faktor zur Berücksichtigung der Präsens in dem Berechnungsbereich j kann bestimmt werden mit: F Prä,j = 1 – CAÂ C Prä,kon relative Abwesenheit C A, C PrÄ,kon,j Faktor zur Beschreibung der Effizienz der Präsenzkontrolle Die Betriebszeiten t Nacht,n und t tag,n lassen sich aus den Start– und Endbetriebszeiten und den Zeiten, zu denen kein Tageslicht zur Verfügung steht (Sonnenauf- und Sonnenuntergang) ermitteln und können Tabellen im Teil 10 (Nutzungsbedingungen) der DIN 18599 entnommen werden Der Energiebedarf wird zunächst auf jährlicher Basis bestimmt und dann auf monatliche Werte umgelegt. 10. Berechnen Sie den Energiebedarf für Beleuchtung für ein „Zwei-PersonenBüro“ (Aufgabe 19 in Kapitel 5.1 wird erweitert) Beleuchtungsart: Direkt/indirekt, Leuchten, 0,3 m abgependelt Wartungswert der Beleuchtungsstärke 500 lx Leuchtstofflampen, stabförmig mit elektrischem Vorschaltgerät Raummaße: Breite 4,8 m, Höhe 2,7 m, Tiefe 4,8 m Südseite hat ein Fenster (Breite 3,0 m, Höhe 1,5m, Sturzhöhe 2,9m), horizontaler Verbauwinkel 20o Abminderungsfaktor kA = 0,92 Verschmutzungsfaktor nach DIN V 18599 Teil 10 k2 = 0,90 Rahmenanteil 20 %, ergibt Abminderungsfaktor k1 = 0,80 Abminderungsfaktor für nichtsenkrechten Strahldurchgang k3 = 0,85

5.2 Tageslicht

261

Wärmeschutzverglasung zweifach U =1,4 W/m2K, manuell gesteuerte Außenjalousie ergibt einen Tageslichtversorgungsfaktor CTl,Vers,SA= 0,15 (Tabelle 12 DIN V 185 99 Teil 4) relative Zeiten für aktivierten- bzw. nicht aktivierten Sonnenschutz für die Südseite: t rel,SA= 0,33 und t rel,SNA= 0,67 (aus Tabelle 7 DIN 18599 Teil 4) Nutzug Büro liefert: tTag = 2543 h, tNacht = 207 (Tabelle 4a Teil 10) Belegung Büro ergibt: CA= 0,3 (Tabelle 4a Teil 10) Manuelle Präsenskontrolle ergibt: CPräs,kon = 0,5 (Tabelle 22 Teil 4 DIN V 18599) Korrekturfaktur zur Berücksichtigung des tageslichtabhängigen Kontrollsystems CTL,konj für manuelle Betätigung des Sonnenschutzes bei mittlerer Tageslichtversorgung und 500 lx Beleuchtungsstärke ( Tabelle 19 DIN V 18599 Teil 4): CTL,konj = 0,52 U =1,4 W/m2K ergibt mit Hilfe von Tabelle 38 im Anhang einen Gesamtenergiedurchlassgrad g⊥ = 0,67 und einen Transmissionsgrad von τ D65,SNA = 0,78. Bei nicht aktiviertem Sonnen- und/oder Blendschutz gilt für den genäherten effektiven Lichttransmissionsgrad die folgende Gleichung: τ eff,SNA= τ D65,SNAÂ k1Â k2Â k3 k1 k2 k3

Minderungsfaktor für Rahmen und Versprossung nach Gleichung Minderungsfaktor für Verschmutzung; Minderungsfaktor für nicht senkrechten Lichteinfall auf die Fassade mit τ τ eff,SNA= τ D65,SNAÂ k1Â k2 Â k3= 0,78Â0,80 Â 0,90 Â 0,85 = 0,48

Wir ermitteln die Güte der Tageslichtversorgung: DRB= (4,13 + 20,0⋅ ITr -1,36 ⋅ IRt ) ⋅ IV

[%]

Dazu wird zuerst der ITr Transparenzindex ermittelt:

I Tr =

A RB A TL

a TL , max = 2,5(h St − h Ne ) = 2,5 (2,9 m - 0,8m) = 5,25 m Das bedeutet, die gesamte Tiefe ist tageslichtversorgt.

5.2 Tageslicht

262

Die gesamte Breite des Büros ist ebenfalls tageslichtversorgt, denn es darf die Hälfte der Tiefe des tageslichtversorgten Bereiches zur Fensterbreite zugeschlagen werden. ATL = 4,8m  4,8 m = 23,04 m² ARB = 3m Â1,5m = 4,5m² ITr= 4,5/ 23,04 = 0,195 Für den Raumtiefenindex ergibt sich:

I Rt =

a TL 4,8 = = 2,3 h TL − h Ne 2,9 − 0,8

Die horizontale Verbauung liefert den Index: IV,lV = cos (1,33⋅20o) = 0,89 Nun kann die Tageslichtversorgung abgeschätzt werden: DRB = (4,13 + 20,0 ⋅ ITr -1,36 ⋅ IRt ) ⋅ IV,lV DRB = (4,13 + 20,0 ⋅ 0,195 - 1,36 ⋅ 2,3 ) ⋅ 0,89 = 4,36 Damit ergibt sich, nach Tabelle 39 im Anhang, dass die Tageslichtversorgung die Einschätzung „Mittel“ erhält. Der Tabelle 40 entnehmen wir für Südorientierung, effektiver Lichtransmissionsgrad 0,78, Tagesversorgung „Mittel“ und erforderliche Beleuchtungsstärke 500 lx, einen Tageslichtversorgungsfaktor bei nichtaktiviertem Sonnenschutz: CTl,Vers,SNA = 0,77 Nun können wir den Tageslichtversorgungsfaktor C Tl,Vers berechnen: C Tl,Vers= trel,Tl,SNA CTl,Vers,SNA + trel,Tl,SA CTlVers,,SA t rel,SNA relativer Anteil an der Gesamtzeit, in der der Sonnenschutz nicht aktiviert ist t rel,SA relativer Anteil an der Gesamtzeit, in der der Sonnenschutz aktiviert ist C Tl,Vers= 0,67 Â 0,77 + 0,3 Â 0,15 = 0,57

5.2 Tageslicht

263

Der Teilbetriebsfaktor zur Berücksichtigung der Präsens wird damit zu: F Prä,j = 1 – CAÂ C Prä,kon die relative Abwesenheit C A, C PrÄ,kon,j Faktor zur Beschreibung der Effizienz der Präsenzkontrolle F Prä,j = 1 – 0,3Â 0,5 = 0,85 Teilbetriebsfaktor Tageslicht FTL: FTL = 1- C TL,Vers ÂÂC TL,kon FTL = 1 - 0,57Â Â0,52 = 0,70 Effektive Betriebszeiten Tag und Nacht: teff,Tag,TL= tTag ÂFTL ÂF Prä,j = 2543Â 0,70 0,85 = 1513 teff,NAcht= tNacht ÂF Prä,j = 207Â 0,85 = 176 Der Energiebedarf für Beleuchtungszwecke Q kann aus der elektrischen Bewertungsleistung ermittelt werden: Q = pj⋅ (ATLj + AKTLj ) ⋅ (teff,Tag,TL + teff,Nacht) Q = pj⋅ (23,04 m² + 0 )⋅(1513 h + 176 h) Q = 19,9 W/m²⋅ 23,04 m²⋅ 1689 h = 774377 W = 774 kW Der jährliche Energiebedarf für die Beleuchtung des Büros beträgt 774 kW. 11. Welche Raumfläche empfängt das wenigste Licht? Die lichtundurchlässigen Teile der Raumfläche mit der Lichtöffnung empfangen nur das von den anderen Raumflächen reflektierte Licht. Bei Oberlichtern ist das die Raumdecke und bei Seitenlicht die Fensterwand. 12. Wodurch kann man die Lichtverteilung des Tageslichtes in einem Zimmer beeinflussen? Eine Beeinflussung ist in erster Linie mit der Farbgebung von Wänden, Decken, Fußboden und Einrichtungsregenständen möglich.

5.2 Tageslicht

264

13. Was trägt stärker zur Verbesserung der Versorgung mit Tageslicht bei, die Vergrößerung der Fensterhöhe oder der Fensterbreite? Bei unveränderter Verbauung hat eine Vergrößerung der Fensterhöhe einen größeren Einfluss auf die Tageslichtversorgung als die Fensterbreite. Besonders in engen Straßen sollte man dies berücksichtigen. 14. Welche Arten von Oberlichtern gibt es? Oberlichter können einzeln oder in größerer Zahl über die Decke verteilt sein. Sie können auch bandförmig angeordnet werden. Man unterscheidet: •

Einzeloberlichter

•

Lichtkuppel

•

Glassatteldach

•

Pultoberlicht

•

Laternen und Monitoroberlichter

•

Shed- oder Sägedächer

• Lichtdecke Die Verglasung kann mehr oder weniger durchsichtig gewählt werden. Das Oberlicht kann auf ein raumüberspannendes Tragwerk aufgesetzt oder selbsttragend sein. 15. 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. Neue Ansprüche an den mit Computer ausgerüsteten Arbeitsplatz führten in den achtziger Jahren zu neuen Systementwicklungen, wobei besonders auf Blendfreiheit Wert gelegt wurde. 16. Welche Tageslichtsysteme gibt es? Tageslichtsysteme können wie folgt eingeteilt werden: 1. Zentrale Systeme •

Heliosstaten-Systeme

• Himawari 2. Dezentrale Tageslichtlenkung •

Starre Reflektoren

5.2 Tageslicht

•

Laserschnitt-Paneele

•

Prismensysteme

•

Innenliegende Jalousiesysteme

•

Verspiegelte Lamellenprofile in einem Glasverbund

•

Lichtlenkglas

•

Außenliegende Lamellensysteme

265

• Holographisch-optische Systeme 3. Transparente Wärmedämmung 17. Was ist ein Heliostat? Ein Heliostat ist ein zweiachsig nachgeführter Spiegel, der das direkte Sonnenlicht auf einen festen Punkt umlenkt. Damit kann das Licht über weitere fest installierte Umlenkspiegel an lichtarme Arbeitsplätze geleitet werden. Da direktes Sonnenlicht parallel ist, hat man die Möglichkeit, Tageslicht weit ins Innere des Gebäudes zu bringen. Die Nachführung des Heliostatensystems erfolgt rechnergesteuert. Mit Heliostaten beleuchtet man Treppenhäuser und enge Lichthöfe. 18. Was ist ein Himawari? Der Himawari ist ebenfalls ein zweiachsig der Sonne nachgeführtes 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 gewünschten Ort geleitet. 19. Wie funktioniert die Lichtumlenkung bei innenliegenden Lamellen und im Lichtlenkglas? Nach dem physikalischen Prinzip lässt sich die Lichtumlenkung in drei Gruppen einteilen: • • •

Reflexion (spiegelnde Oberfläche) Totalreflexion (Prisma, Lichtleitstrukturen) Lichtbeugung (Nanostrukturen)

266

5.2 Tageslicht

Bild 5.6 Spiegelnde Lamellen im Scheibenzwischenraum als Sonnenschutz und zur Lichtumlenkung

Da spiegelnde Oberflächen leicht verschmutzen, sind sie besonders für den Einbau im Scheibenzwischenraum geeignet. Die Form der Lamellen ist so gestaltet, dass sie sowohl als Sonnenschutz wirken, als auch Licht blendfrei weit in den Raum hinein lenken. Es gibt starr und beweglich eingebaute Lamellen (Jalousien) im Zwischenraum von Mehrscheibenwärmeschutz- und Sonnenschutzglas. Eine Anpassung an unterschiedliche Sonnenstände kann durch automatische Nachführung der Lamellen erfolgen. Lichtlenkgas enthält im Scheibenzwischenraum einen Stapel von starr 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 5.7 Vertikalumlenkung des Lichts durch Totalreflexion in einer einzelnen Acryllamelle von Lichtlenkglas

Tabellen

I

Tabelle 1 Temperaturdehnzahl α (Längenausdehnungskoeffizient) Temperaturdehnzahl α [mm/m⋅⋅K]

Stoff Mauerwerk

Putz

aus porigen Ziegeln

0,006

Vormauerziegeln

0,008

Klinkern

0,01

Kalksandsteinen

0,008

Kalkputz

0,009

Kalkzementputz

0,010

Zementputz

0,010

Gipsputz Beton

0,018...0,025

Normalbeton

0,01

Bimsbeton

0,008

Blähbeton, unbewehrt

0,006

Gasbeton

0,008

Glas

Bauglas

0,008

Steingut

Wandplatten

0,008

Steinzeug

Gehwegplatten

0,008

Metalle

Kunststoffe

Dämmstoffe Holz Asphalt

Stahl

0,011

Aluminium

0,024

Kupfer

0,017

Blei

0,029

Grauguss

0,012

Zink

0,029

PVC

0,08

Polyäthylen

0,2

Acrylglas

0,08

glasfaserverstärktes Polyester

0,02

Leichtbauplatten

0,010

PS- Hartschaum

0,050...0,080

in Faserrichtung

0,009

quer zur Faserrichtung

0,05

harte Asphaltbeläge

0,03

II

Tabellen

Tabelle 2 Wärmekapazität c Stoff

c [J/kgK]

Aluminium

800

sonst. Metalle

400

anorg. Bau- und Dämmstoffe

1000

Schaumkunststoffe

1500

Holz und Holzwerkstoffe

2100

pflanzliche Fasern

1300

Wasser

4200

Luft (Dichte 1,25 kg/m3)

1000

Eis

2100

Tabelle 3 Heizwerte verschiedener Brennstoffe Brennstoff Steinkohle

Mengeneinheit

Heizwert H kJ 29719

kg

kWh 8,26

Braunkohlenbriketts

kg

20097

5,59

Brennholz

kg

14654

4,07

Heizöl, leicht

kg

42705

11,87

Heizöl, schwer

kg

41031

11,41

Stadtgas

m3

15994

4,45

Erdgas

m3

31736

8,82

Tabelle 4 Schmelzpunkt und spezifische Schmelzwärme q Stoff Aluminium Blei

Schmelzpunkt [oC] 659 327

spez. Schmelzwärme q [kJ/kg] 400 25

Eisen

1535

270

Kupfer

1083

205

0

335

Eis

- 259

60

Zink

Wasserstoff

420

110

Zinn

232

60

Tabellen

III

Tabelle 5 Wärmeleitfähigkeit λ und Diffusionswiderstandszahl μ λ [W/m⋅⋅K]

Stoff

μ

Kupfer

380

dicht

Aluminiumlegierungen

160

dicht

Stahl

50

dicht

Granit, Basalt, Marmor

3,5

10000

Sandstein, Muschelkalk

2,3

2/250

Bindiger Boden

2,0

50

Normalbeton (Dichte 2400 kg/m³)

2,0

807130

Zementmörtel (Mauermörtel, Dichte 2000 kg/m³)

1,6

15/35

Kalkzementmörtel, Kalkmörtel (Putzmörtel)

1,0

15/35

Kalkgipsmörtel, Gipsmörtel

0,70

10

Gipsputz ohne Zuschlag (Dichte 1200 kg/m³)

0,51

10

Glas

2,0

dicht

3

Leichtbeton, Dichte 1100 kg/m

0,55

70/150

Leichtbeton, Dichte 1200 kg/m3

0,62

70/150

0,79

15/25

3

Mauerwerk aus Kalksandstein, Dichte 1600 kg/m Vollziegel, Dichte 1800 kg/m3

0,81

5/10

Lochziegel, Dichte 1200 kg/m3

0,50

5/10

Lochziegel, Dichte 1400 kg/m3

0,58

5/10

Leichthochlochziegel, Dichte 700 kg/m3, NM

0,36

5/10

3

Porenbetonblock, Dichte 600 kg/m

0,24

5/10

Porenbetonblock, Dichte 800 kg/m3

0,29

5/10

Gummi

0,17

10000

Holz (Dichte 700 kg/m³)

0,18

50/200

Holz (Dichte 500 kg/m³)

0,13

20/50

Holzwolleleichtbauplatten (Dichte 400 kg/m³)

0,10

5/10

Holzwolleleichtbauplatten (WW; Dichte 250 kg/m³)

0,07

2/5

Gipskartonplatten (Dichte 900 kg/m³)

0,25

8

Korkplatten 055

0,055

5/10

Polystyrol-Hartschaum (EPS) 040

0,040

20/100

Faserdämmstoff 035 (z. B. Mineralwolle)

0,035

1

Polyuretha -Hartschaum 025

0,025

40/200

IV

Tabellen

Tabelle 6 Wärmeübergangswiderstände an Bauteiloberflächen Richtung des Wärmestroms

Wärmeübergangswiderstand innen Rsi [m2K/W]

außen Rse [m2K/W]

Horizontal

0,13

0,04

(±30˚ zur Horizontalen) Aufwärts Abwärts

0,10 0,17

0,04 0,04

Für die Überprüfung eines Bauteils auf Tauwasserbildung ist nach DIN 4108 Teil 3 mit Rsi = 0,17m2K/W zu rechnen.

Tabelle 7 Wärmedurchlasswiderstände von Luftschichten und unbeheizten Dachräumen Tabelle 7a Klassifizierung von Luftschichten Die Querschnittsöffnungen der Verbindungsflächen der Luftschichten zur äußeren Luftschicht dürfen die folgenden Werte nicht übersteigen: ruhende Luftschicht

schwach belüftete Luftschicht

stark belüftete Luftschicht

Vertikal: 500 mm²/m

1500 mm²/m

> 1500 mm²/m

horizontal 500 mm²/m²

1500 mm²/m²

> 1500 mm²/m²

Der Bemessungswert von schwach belüfteten Luftschichten beträgt die Hälfte des entsprechenden Wertes nach Tabelle 7 b. Bei stark belüfteter Luftschicht wird sowohl der Wärmedurchlasswiderstand der Luftschicht als auch der der zwischen ihr und der Umgebung angeordneten Bauteilschichten vernachlässigt. Rse = Rsi des Bauteils zu setzen.

Tabellen

V

Tabelle 7b Ruhende Luftschicht Dicke der Luftschicht [mm]

Richtung des Wärmestromes aufwärts horizontal abwärts Wärmedurchlasswiderstand R [m2K/W]

5

0,11

0,11

0,11

7 10

0,13 0,15

0,13 0,15

0,13 0,15

15

0,16

0,17

0,17

25

0,16

0,18

0,19

50

0,16

0,18

0,21

100

0,16

0,18

0,22

300

0,16

0,18

0,23

Tabelle 7c Wärmedurchlasswiderstände von unbeheizten Dachräumen Ru nach DIN EN ISO 6946 Beschreibung des Daches 1 2 3 4

Ru [m2K/W]

Ziegeldach ohne Pappe, Schalung o. ä. Plattendach oder Ziegeldach mit Pappe oder Schalung oder ähnlichem unter den Ziegeln wie 2, jedoch mit Aluminiumverkleidung oder einer anderen Oberfläche mit geringem Emissionsgrad an der Dachunterseite Dach mit Schalung und Pappe

0,06 0,2 0,3 0,3

Anmerkung: Die Werte in dieser Tabelle enthalten den Wärmedurchlasswiderstand des belüfteten Raums und der (Schräg-)Dachkonstruktion. Sie enthalten nicht den äußeren Wärmedurchlasswiderstand Rse.

VI

Tabellen

Tabelle 8 Mindestwerte der Wärmedurchlasswiderstände R für Aufenthaltsräume mit einer flächenbezogenen Masse von ≥ 100 kg/m2 (nach DIN 4108) R [m2K/W]

Bauteile Außenwände, Wände von Aufenthaltsräumen gegen Bodenräume, Durchfahrten, offene Hausflure, Garagen, Erdreich

1,2

Wände zwischen fremdgenutzten Räumen Wohnungstrennwände

0,07

Treppenhauswände zu Treppenräumen mit wesentlich niedrigen Innentemperaturen

0,25

zu Treppenräumen mit θi > 10 0C

0,07

Wohnungstrenndecken und Decken zwischen fremden Arbeitsbereichen im Allgemeinen in zentralbeheizten Bürogebäuden

0,35 0,17

Unterer Abschluss nichtunterkellerter Aufenthaltsräume Decken unter nicht ausgebauten Dachgeschossen Kellerdecken

0,90 0,90 0,90

Decken, die Aufenthaltsräume nach unten gegen die Außenluft abgrenzen

1,75

Decken (auch Dächer), die Aufenthaltsräume nach oben gegen die Außenluft abschließen

1,2

Tabelle 9 Anforderungen an leichte Bauteile Für Außenwände, Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen und Decken mit einer flächenbezogenen Gesamtmasse unter 100 kg/m² gilt die erhöhte Anforderung: Mindestwert des Wärmedurchlasswiderstandes: R ≥ 1,75 m²K/W Bei Rahmen und Skelettbauten gilt diese Forderung nur für den Gefachbereich. Für das gesamte Bauteil ist im Mittel R = 1,0 m²K/W einzuhalten. Gleiches gilt für Rollladenkästen. Für den Deckel von Rollladenkästen ist R ≥ 0,55 m²K/W einzuhalten. Die Wärmebrückenwirkung leichter Metallfassaden ist nach E DIN ISO 10077-2 in Verbindung mit DIN EN ISO 10221-1 und DIN EN ISO 10221-2 zu berechnen.

Bei Fensterfassaden und Fenstertüren mit nichttransparenten Ausfachungen darf der U-Wert des Rahmens den Wert Uf = 0,28W/(m²K) nicht überschreiten

Tabellen

VII

Der nichttransparente Teil der Ausfachungen von Fensterwänden und Fenstertüren, die mehr als 50 % der gesamten Ausfachungsfläche betragen, muss mindestens die Anforderungen nach Tabelle 8 erfüllen. Bei Flächenanteilen von weniger als 50 % muss R ≥ 1,0 m²K/W sein.

Tabelle 10 a Nennwert des Wärmedurchgangskoeffizienten von Fenstern, abhängig vom Nennwert der Verglasung Ug und vom Bemessungswert des Rahmens Uf (Auszug nach DIN EN ISO10077-1)

1,0

1,4

Uw [W/m2K] bei Uf [W/m2K] von 1,8 2,2 2,6 3,0

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

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

VerUg glasungs- [W/m2K] art Einfachglas Zweifachglas

Dreifachglas

3,4

3,8

7,0

Anmerkung: In den UW -Werten ist der Einfluss des Isolierglas-Anbindungssystem enthalten.

VIII

Tabellen

Tabelle 10 b Korrekturwerte ΔUw zur Berechnung des Bemessungswertes Uw Bezeichnung des Korrekturwertes Glasbeiwert

Korrektur für wärmetechnisch verbesserten Randverbund des Glases

Korrekturen für Sprossen Aufgesetzte Sprossen

ΔUw [W/(m²K)] Grundlage 0,1

Verglasung ohne Überwachung nach Anhang B

± 0,0

Verglasung mit Überwachung nach Anhang B

- 0,1

Randverbund erfüllt die Anforderungen nach Anhang C

± 0,0

Randverbund erfüllt die Anforderungen nach Anhang C nicht Abweichungen in den Berechnungsannahmen und bei der Messung

± 0,0

Sprossen im Scheibenzwischenraum (einfaches Sprossenkreuz)

+ 0,1

Sprossen im Scheibenzwischenraum (mehrfache Sprossenkreuze)

+ 0,2

Glasteilende Sprossen

+ 0,3

Tabelle 10 c Anforderungen an die Dichtheit von Fenstern Anzahl der Vollgeschosse des Gebäudes bis zu 2 mehr als 2

Klasse der Fugendurchlässigkeit nach DIN EN 12207-1:2000-06 2 3

Tabelle 10 d Luftdichtheitsklasse in Abhängigkeit von den Konstruktionsmerkmalen von Fenstern und Fenstertüren Konstruktionsmerkmale Holzfenster (auch Doppelfenster) mit Profilen nach DIN 681221-1 ohne Dichtung

Klasse der Fugendurchlässigkeit nach DIN EN 12207 2

Alle Fensterkonstruktionen mit alterungsbeständiger, leicht auswechselbarer, weichfedernder Dichtung, in einer Ebene umlaufend angeordnet

3

Tabellen

IX

Tabelle 11 Sommerlicher Wärmeschutz Tabelle 11 a Grenzwerte des Fensterflächenanteils nach DIN 4108-2: 2003-04 Neigung der Fensterfläche gegenüber der Horizontalen

Orientierung der Fenster

Fensterflächenanteil f AG[%]

60˚ < α ≤ 90˚

West über Süd bis Ost Nordost über Nord bis Nordwest

10 15

0˚ ≤ α ≤ 60˚

alle Orientierungen

7

Den angegebenen Fensterflächenanteilen fAG = AW/AG liegen Werte der Klimaregion B zugrunde.

Tabelle 11 b Abminderungsfaktoren für Sonnenschutzvorrichtungen nach DIN 4108-2: 2003-04 Beschaffenheit der Sonnenschutzvorrichtung

Abminderungsfaktor Fc

Ohne Sonnenschutzvorrichtung Innenliegend bzw. zwischen den Scheiben: Weiß oder reflektierende Oberflächen mit geringer Transparenz Helle Farben und geringe Transparenz Dunkle Farben und höhere Transparenz Außenliegend: Drehbare Lamellen, hinterlüftet Jalousien und Stoff geringer Transparenz, hinterlüftet Jalousien allgemein Rollläden, Fensterläden Vordächer, 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

X

Tabellen

Tabelle 11 c Zuschlagswerte entsprechend der baulichen Gegebenheit nach DIN 4108-2:2003-04 Gebäudelage bzw. -beschaffenheit

anteiliger Sonneneintragskennwert SX

Gebäude in Klimaregion A

+ 0,04

Gebäude in Klimaregion B

+ 0,03

Gebäude in Klimaregion C

+ 0,015

Leichte Bauart: Cwirk AG < 50 Wh/(Km²) bzw. ohne Nachweis von Cwirk

+ 0,06⋅fgew

Mittlere Bauart: 50 Wh/(Km²) ≤ Cwirk /AG ≤ 130 Wh/(Km²)

+ 0,10⋅fgew

Schwere Bauart: Cwirk /AG > 130 Wh/(Km²)

+ 0,115⋅fgew

Sonnenschutzverglasung, g < 0,4

+ 0,03

Erhöhte Nachtlüftung, n ≥ 1,5 h-1 während der zweiten Nachthälfte: leichte und mittlere Bauart

+ 0,02

schwere Bauart

+ 0,03

Fensterneigung 0˚ ≤ α ≤ 60˚ gegenüber der Horizontalen

- 0,12⋅fneig

Nord-, nordost- und nordwestorientierte Fenster mit einer Neigung

+ 0,10⋅ fnord

α > 60˚ und Fenster, die andauernd durch das Gebäude selbst verschattet werden

Tabelle 11 d Gesamtenergiedurchlassgrad Verglasung

g

Einfachverglasung Doppelverglasung aus Klarglas Wärmeschutzverglasung, doppelt Dreifachverglasung aus Klarglas Glasbausteine Sonnenschutzverglasung

0,87 0,75 0,5...0,7 0,6...0,7 0,6 0,2...0,5

Tabellen

XI

Tabelle 12 Wärmedämmung von Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen sowie Armaturen nach der Energieeinsparverordnung Art der Leitungen/Armaturen

Mindestdicke der Dämmschicht bezogen auf λ = 0,035 W/(mK)

1

Innendurchmesser bis 22 mm

20 mm

2

Innendurchmesser über 22 mm bis 35 mm

30 mm

3

Innendurchmesser über 35 mm bis 100 mm

gleich Innendurchmesser

4

Innendurchmesser über 100 mm

100 mm

5

Leitungen und Armaturen nach den Zeilen 1 bis 4 in Wand- und Deckendurchbrüchen, im Kreuzungsbereich von Leitungen, an Leitungsverbindungsstellen, bei zentralen Leitungsnetzverteilern

1/2 der Anforderungen der Zeilen 1 bis 4

6

Leitungen von Zentralheizungen nach den Zeilen 1 bis 4, die nach Inkrafttreten dieser Verordnung in Bauteilen zwischen beheizten Räumen verschiedener Nutzer verlegt werden.

1/2 der Anforderungen der Zeilen 1 bis 4

7

Leitungen nach Zeile 6 im Fußbodenaufbau

6 mm

Soweit sich Leitungen von Zentralheizungen nach den Zeilen 1 bis 4 in beheizten Räumen oder in Bauteilen zwischen beheizten Räumen des Nutzers befinden und ihre Wärmeabgabe durch freiliegende Absperreinrichtungen beeinflusst werden kann, werden keine Anforderungen an die Mindestdicke der Dämmschicht gestellt. Dies gilt auch für Warmwasserleitungen in Wohnungen bis zum Innendurchmesser von 22 mm, die weder in den Zirkulationskreislauf einbezogen, noch mit elektrischer Begleitheizung ausgestattet sind.

XII

Tabellen

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl 1. Niedertemperaturkessel mit gebäudezentraler Trinkwassererwärmung 1. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Übergabe Radiatoren mit Thermostatventilen 1K Verteilung max. Vorlauf-/Rücklauftemperatur 70 ˚ C/50 ˚C horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle vertikale Verteilungsstränge innenliegend, geregelte Pumpen Speicherung keine Erzeugung Trinkwasser- Verteilung erwärmung Speicherung Erzeugung Lüftung

Übergabe Verteilung Erzeugung

Niedertemperaturkessel außerhalb der thermischen Hülle Verteilung außerhalb der thermischen Hülle mit Zirkulation indirekt beheizter Speicher außerhalb der thermischen Hülle zentral, Niedertemperaturkessel keine Lüftungsanlage

1. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 150 200 300 500 750 1000 1500 40 2,29 2,01 1,87 1,73 1,61 1,55 1,51 1,48 50 2,13 1,89 1,77 1,65 1,55 1,49 1,47 1,44 60 2,01 1,80 1,70 1,59 1,50 1,46 1,43 1,41 70 1,92 1,74 1,65 1,55 1,47 1,43 1,40 1,38 80 1,85 1,69 1,60 1,52 1,44 1,40 1,38 1,36 90 1,79 1,64 1,57 1,49 1,42 1,39 1,37 1,35

2500 1,45 1,41 1,38 1,36 1,34 1,33

5000 10000 1,43 1,41 1,39 1,37 1,36 1,35 1,34 1,33 1,33 1,31 1,31 1,30

1. 3. Gesamtendenergie qEW,E (ohne Hilfsenergie qHE,E) in kWh/(m²a) qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 5000 40 98,02 93,06 82,96 77,73 73,36 71,05 69,83 68,73 67,74 66,76 50 109,56 104,54 94,28 88,96 84,49 82,11 80,86 79,70 78,66 77,61 60 121,10 116,02 105,61 100,19 95,62 93,18 91,88 90,67 89,57 88,47 70 132,64 127,50 116,94 111,42 106,75 104,24 102,90 101,64 100,49 99,32 80 144,18 138,97 128,27 122,65 117,88 115,31 113,92 112,61 111,40 110,17 90 155,72 150,45 139,60 133,89 129,01 126,37 124,95 123,58 122,32 121,02 qHE,E 4,12 3,53 2,38 1,79 1,29 1,02 0,88 0,72 0,59 0,47

10000 66,07 76,87 87,67 98,46 109,26 120,06 0.40

Tabellen

XIII

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 2. Brennwertkessel mit gebäudezentraler Trinkwassererwärmung 2. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Übergabe Radiatoren mit Thermostatventilen 1K Verteilung max. Vorlauf-/Rücklauftemperatur 55 ˚ C/45˚C horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle vertikale Verteilungsstränge innenliegend, geregelte Pumpen Speicherung keine Erzeugung Trinkwasser- Verteilung erwärmung Speicherung Erzeugung Lüftung

Übergabe Verteilung Erzeugung

Brennwertkessel außerhalb der thermischen Hülle Verteilung außerhalb der thermischen Hülle, mit Zirkulation indirekt beheizter Speicher außerhalb der thermischen Hülle zentral, Brennwertkessel keine Lüftungsanlage

2. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 150 200 300 500 750 1000 40 2,11 1,86 1,74 1,61 1,50 1,45 1,42 50 1,96 1,75 1,64 1,53 1,44 1,40 1,37 60 1,85 1,67 1,57 1,48 1,40 1,36 1,34 70 1,76 1,60 1,52 1,44 1,37 1,33 1,31 80 1,70 1,55 1,48 1,41 1,34 1,31 1,29 90 1,64 1,51 1,45 1,38 1,32 1,29 1,27

1500 1,39 1,35 1,32 1,29 1,27 1,26

2500 1,36 1,33 1,30 1,28 1,26 1,25

2. 3. Gesamtendenergie qWE,E (ohne Hilfsenergie qHE,E) in kWh/(m²a) qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 40 89,02 84,78 76,14 71,68 67,98 66,03 65,02 64,13 63,35 50 99,54 95,27 86,55 82,03 78,27 76,29 75,25 74,34 73,53 60 110,06 105,75 96,95 92,39 88,57 86,55 85,49 84,55 83,70 70 120,58 116,24 107,36 102,74 98,87 96,81 95,73 94,75 93,88 80 131,10 126,73 117,76 113,09 109,16 107,07 105,96 104,96 104,06 90 141,63 137,22 128,17 123,44 119,46 117,33 116,20 115,17 114,23 qHE,E 4,27 3,67 2,48 1,87 1,37 1,10 0,95 0,79 0,65

5000 10000 1,34 1,33 1,31 1,29 1,28 1,27 1,26 1,25 1,24 1,23 1,23 1,22

5000 62,58 72,72 82,86 93,00 103,15 113,29 0,53

10000 62,05 72,16 82,27 92,38 102,49 112,60 0,46

XIV

Tabellen

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 3. Brennwertkessel mit gebäudezentraler Trinkwassererwärmung 3. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Übergabe Radiatoren mit Thermostatventilen 1K Verteilung max. Vorlauf-/Rücklauftemperatur 55 ˚C/45 ˚C horizontale Verteilung innerhalb der thermischen Hülle vertikale Verteilungsstränge innenliegend, geregelte Pumpen Speicherung keine Erzeugung Trinkwasser- Verteilung erwärmung Speicherung Erzeugung Lüftung

Übergabe Verteilung Erzeugung

Brennwertkessel, Gas, innerhalb der thermischen Hülle gebäudezentral, Verteilung innerhalb der thermischen Hülle, ohne Zirkulation indirekt beheizter Speicher innerhalb der thermischen Hülle Brennwertkessel mit Solaranlage keine Lüftungsanlage

3. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 150 200 300 500 750 40 1,21 1,16 1,14 1,12 1,08 1,08 50 1,19 1,15 1,14 1,12 1,09 1,09 60 1,18 1,15 1,13 1,12 1,09 1,09 70 1,17 1,14 1,13 1,12 1,09 1,09 80 1,17 1,14 1,13 1,12 1,09 1,09 90 1,16 1,14 1,13 1,12 1,10 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 Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 150 200 300 500 750 1000 1500 2500 40 47,76 48,02 48,65 49,05 48,20 48,79 49,14 49,44 49,81 50 57,89 58,15 58,77 59,17 58,31 58,89 59,24 59,53 59,90 60 68,02 68,27 68,89 69,28 68,42 68,99 69,34 69,63 69,98 70 78,15 78,40 79,01 79,40 78,53 79,10 79,44 79,72 80,07 80 88,28 88,53 89,13 89,51 88,64 89,20 89,54 89,82 90,16 90 98,41 98,66 99,25 99,63 98,74 99,31 99,64 99,91 100,25 qHE,E 3,59 3,10 2,13 1,65 1,23 1,02 0,91 0,79 0,68

3000 50,00 60,10 70,20 80,20 90,30 100,40 0,65

Tabellen

XV

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 4. Brennwertkessel und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung 4. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Übergabe Radiatoren mit Thermostatventilen 1 K Verteilung max. Vorlauf-/Rücklauftemperatur 55 ˚C/45 ˚ C horizontale Verteilung innerhalb der thermischen Hülle vertikale Verteilungsstränge innenliegend geregelte Pumpen Speicherung keine Erzeugung

Brennwertkessel innerhalb der thermischen Hülle

Trinkwasser- Verteilung erwärmung Speicherung Erzeugung

Verteilung innerhalb der thermischen Hülle, mit Zirkulation indirekt beheizter Speicher innerhalb der thermischen Hülle zentral, Brennwertkessel

Lüftung

Lüftungsanlage mit Lufttemperaturen kleiner 20 ˚C zentrale Zu- und Abluftanlage, Luftwechsel n = 0,4 h-1 DC-Ventilatoren Wärmerückgewinnung 80 %

Übergabe Verteilung Erzeugung

4. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 120 150 170 200 250 300 40 1,48 1,41 1,34 1,31 1,28 1,23 1,20 50 1,42 1,37 1,31 1,28 1,25 1,21 1,19 60 1,38 1,33 1,28 1,26 1,23 1,20 1,18 70 1,35 1,30 1,26 1,24 1,22 1,19 1,17 80 1,32 1,28 1,24 1,23 1,21 1,18 1,16 90 1,30 1,27 1,23 1,22 1,20 1,17 1,16

350 1,18 1,17 1,16 1,16 1,15 1,15

400 1,17 1,16 1,15 1,15 1,14 1,14

450 1,16 1,15 1,14 1,14 1,14 1,13

500 1,15 1,14 1,14 1,13 1,13 1,13

4. 3. Gesamtendenergie qWE,E (ohne Hilfsenergie qHE,E) in kWh/(m²a) qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 120 150 170 200 250 300 350 400 40 53,34 51,68 50,00 49,20 48,29 47,26 46,56 46,05 45,67 50 63,47 61,80 60,12 59,32 58,41 57,37 56,67 56,16 55,78 60 73,60 71,93 70,24 69,44 68,53 67,49 66,78 66,28 65,89 70 83,73 82,06 80,37 79,56 78,65 77,61 76,90 76,39 76,00 80 93,86 92,19 90,49 89,69 88,77 87,72 87,01 86,50 86,11 90 103,99 102,31 100,62 99,81 98,89 97,84 97,13 96,61 96,22 qHE,E 6,40 5,80 5,20 4,92 4,61 4,25 4,01 3,83 3,69

450 45,37 55,48 65,59 75,70 85,81 95,92 3,59

500 45,13 55,23 65,34 75,45 85,56 95,67 3,50

XVI

Tabellen

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 5. Wärmepumpe mit gebäudezentraler Trinkwassererwärmung 5. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Übergabe Flächenheizung, Einzelraumregelung 2 K Verteilung max. Vorlauf-/Rücklauftemperatur 35 ˚C/28 ˚C horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle vertikale Verteilungsstränge innenliegend geregelte Pumpen Speicherung Pufferspeicher außerhalb der thermischen Hülle Erzeugung Sole/Wasser-Wärmepumpe außerhalb der thermischen Hülle Trinkwasser- Verteilung

Verteilung innerhalb der thermischen Hülle, ohne Zirkulation

erwärmung

Speicherung Erzeugung

indirekt beheizter Speicher außerhalb der thermischen Hülle zentral, Sole/Wasser-Wärmepumpe

Lüftung

Übergabe Verteilung Erzeugung

keine Lüftungsanlage

5. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 120 150 170 200 250 300 40 1,32 1,26 1,20 1,17 1,13 1,10 1,07 50 1,22 1,17 1,12 109 1,06 1,03 1,01 60 1,15 1,10 1,06 1,04 1,01 0,98 0,97 70 1,09 1,05 1,01 0,99 0,97 0,95 0,93 80 1,05 1,01 0,98 0,96 0,94 0,92 0,91 90 1,01 0,98 0,95 0,93 0,92 0,90 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

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

5. 3. Gesamtendenergie qWE,E (ohne Hilfsenergie qHE,E) in kWh/(m²a) qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 120 150 170 200 250 300 350 400 40 17,30 16,82 16,34 16,11 15,84 15,53 15,32 15,17 15,05 50 19,60 19,12 18,64 18,41 18,14 17,83 17,62 17,47 17,35 60 21,90 21,42 20,94 20,71 20,44 20,13 19,92 19,77 19,65 70 24,20 23,72 23,24 23,01 22,74 22,43 22,22 22,07 21,95 80 26,50 26,02 25,54 25,31 25,04 24,73 24,52 24,37 24,25 90 28,80 28,32 27,84 27,61 27,34 27,03 26,82 26,67 26,55 5,86 5,22 4,60 4,32 4,01 3,66 3,43 3,26 3,14 qHE,E

450 14,96 17,26 19,56 21,86 24,16 26,46 3,04

500 14,88 17,18 19,48 21,78 24,08 26,38 2,96

Tabellen

XVII

Tabelle 13 Ermittelung der Anlagenaufwandszahl - Fortsetzung 6. Dezentrale elektrische Direktheizung mit Lüftungsanlage, dezentrale Trinkwassererwärmung 6. 1. Anlagencharakterisierung Heizung Übergabe Direktheizung Verteilung Speicherung Erzeugung

Dezentrale elektrische Direktheizung

Trinkwasser- Verteilung erwärmung

Speicherung Erzeugung

Lüftung

wohnungszentral, elektrische Durchlauferhitzer

Übergabe Verteilung

Luftauslässe im Außenwandbereich, ohne Einzelraumregelung, mit zentraler Vorregelung innerhalb der thermischen Hülle, zentrale Zu- und Abluftanlage, Luftwechsel n = 0,6 h-1, DC-Ventilatoren

Erzeugung

Abluft/Zuluft-Wärmepumpe mit Wärmeträger innerhalb der thermischen Hülle, Wärmerückgewinnung 60 %

6. 2. Anlagenaufwandszahl ep qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 100 120 150 170 200 250 300 40 1,95 1,94 1,93 1,93 1,93 1,92 1,92 50 1,90 1,90 1,89 1,89 1,89 1,89 1,88 60 1,92 1,91 1,91 1,91 1,90 1,90 1,90 70 1,95 1,95 1,95 1,94 1,94 1,94 1,94 80 2,00 2,00 1,99 1,99 1,99 1,99 1,99 90 2,05 2,05 2,05 2,05 2,04 2,04 2,04

350 192 1,88 1,90 1,94 1,98 2,04

400 1,92 1,88 1,90 1,94 1,98 2,04

450 192 1,88 1,90 1,94 1,98 2,04

500 1,92 1,88 1,90 1,94 1,98 2,04

6. 3. Gesamtendenergie qWE,E (ohne Hilfsenergie qHE,E) in kWh/(m²a) qh[kWh/ beheizte Nutzfläche AN [m2] (m²a)] 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 60 43,02 42,91 42,80 42,75 42,69 42,62 42,58 42,55 42,53 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 90 66,86 66,75 66,64 66,59 66,53 66,47 66,42 66,39 66,37 qHE,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 Höchstwerte des Wärmedurchgangs bei erstmaligem Einbau, Ersatz und Erneuerung von Bauteilen Bauteil

Außenwände, allgemein Außenwände, a) wenn außen Platten, Verschalungen oder Mauerwerksvorsatzschalen angebracht werden oder die Innenseite mit Bekleidungen versehen wird b) wenn Dämmschichten eingebracht oder der Außenputz mit U > 0,9 W/(m²K) erneuert wird außenliegende Fenster, Türen, Fenstertüren, Dachflächenfenster a) bei Ersatz oder Neueinbau des gesamten Fensters oder bei Einbau von zusätzlichen Vor- oder Innenfenstern b) bei Ersatz der Verglasung außenliegende Fenster, Türen, Fenstertüren, Dachflächenfenster mit Sonderverglasungen (Schallschutzverglasung RW ≥ 40 dB, einbruchhemmende Verglasung, Brandschutzverglasung d ≥ 18 mm a) bei Ersatz oder Neueinbau des gesamten Fensters oder bei Einbau von zusätzlichen Vor- oder Innenfenstern b) bei Ersatz der Sonderverglasung Vorhangfassaden, allgemein Vorhangfassaden mit Sonderverglasung Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen sowie Dächer und Dachschrägen, die beheizte Räume nach oben gegen die Außenluft abgrenzen a) bei Neueinbau oder Ersatz von außenseitigen oder innenseitigen Bekleidungen oder Verschalungen und Dämmschichten b) bei Einbau von zusätzlichen Bekleidungen und Dämmschichten in Wände zum unbeheizten Dachraum Flachdächer a) bei Erneuerung von Dachhaut und Dämmschicht b) bei Anbringung von innenseitigen Bekleidungen oder Verschalungen Decken und Wände gegen unbeheizte Räume

Gebäude mit normalen niedrigen Innentemperaturen Umax [W/(m2K)] 0,45 0,35

0,75 0,75

UF = 1,7

UF = 2,8

UG = 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

-

Tabellen

XIX

bei Anbringen von Wand- und Deckenbekleidungen oder Dämmschichten auf der Kaltseite Decken und Wände von beheizten Räumen gegen Erdreich a) bei Anbringen von innenseitigen oder außenseitigen Wandbekleidungen einschließlich Feuchtigkeitssperre oder Drainagen b) bei Anbringen von Fußbodenaufbauten auf der beheizten Seite und Einbau von Dämmschichten Erneuerung von Außentüren (Türfläche)

0,50

-

2,90

-

Tabelle 15a Höchstwerte des Jahres-Primärenergiebedarfs und des spezifischen Transmissionswärmeverlustes bei zu errichtenden Gebäuden mit normalen Innentemperaturen A/Ve

Jahres-Primärenergiebedarf

spezifischer, auf die Wärme übertragende Umfasssungsfläche bezogener Transmissionswärmeverlust QP'' [ kWh/(m²a)] QP' [ kWh/(m3a)] HT' [W/(m²K)] Wohngebäude Wohngebäude andere Nichtwohn- Nichtwohnaußer solchen mit überwiegenGebäude gebäude gebäude nach Spalte 3 der Warmwasserf ≤ 30 % f > 30 % bereitung aus und elektrischem Strom Wohngebäude 1 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 35,21 0,44 0,58 ≥ 1,05 130,00 + 2600/(100 + AN) 152,00 Zwischenwerte sind nach folgenden Formeln zu interpolieren: Spalte 2 Qp'' = 50,94 + 75,29 ⋅ A/Ve + 2600 / (100 + AN)

in kWh/(m²a)

XX

Tabellen

Spalte 3 Qp'' = 72,94 + 75,29 ⋅A/Ve

in kWh/(m²a)

Spalte 4 Qp' = 9,9 + 24,1⋅A/Ve

in kWh/(m3a)

Spalte 5 HT' = 0,3 + 0,15/(A/Ve)

in W/(m²K)

Spalte 6 HT' = 0,35 + 0,24/(A/Ve)

in W/(m²K)

Tabelle 15 b Vereinfachtes Verfahren für Wohngebäude mit f ≤ 30 % Der Jahres-Primärenergiebedarf ist vereinfacht zu ermitteln nach: Op = (Qh + Qw)⋅ep

Der Jahres-Heizwärmebedarf Qh ist zu ermitteln nach: Zu ermittelnde Größe

Gleichung

Randbedingung

Heizwärmebedarf Qh

Qh = 66 (HT +HV) - 0,95 (Qs + Qi)

Spezifischer Transmissionswärmeverlust

HT = Σ(FxiUiAi) + 0,05A

TemperaturKorrekturfaktoren Fxi nach Tabelle 15c

bezogen auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche

HT'= HT/A

Spezifischer Lüftungs-

HV = 0,19Ve

ohne Dichtheitsprüfung

Wärmeverlust HV

HV = 0,163 Ve

mit Dichtheitsprüfung

Solare Gewinne Qs

Interne Gewinne Qi

Qs= Σ(Is)j,HPΣ0,567giAi

Qi = 22AN

Orientierung

Σ(Is)j,HP

Südost bis 270 kWh/(m²a) Südwest Nordwest bis 100 kWh/(m²a) Nordost Übrige Richtungen 155 kWh/(m²a) Dachflächen255 kWh/(m²a) fenster mit Neigung <30˚ AN = 0,32 Ve

Tabellen

XXI

Tabelle 15 c Vereinfachtes Verfahren für bestehende Wohngebäude Der Jahres-Heizwärmebedarf Qh ist zu ermitteln nach: Zu ermittelnde Größe Heizwärmebedarf Qh

Spezifischer Transmissionswärmeverlust

Gleichung

Randbedingung

Qh = FGT (HT + HV) - ȘHP (Qs + Qi)

HT = Σ(FxiUiAi) + 0,05A

FGT ȘHP HT + HV/AN <2 66 0,95 2 bis 4 75 0,9 >4 82 0,82 TemperaturKorrekturfaktoren Fxi nach Tabelle 15c

bezogen auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche

HT' = HT/A

Spezifischer Lüftungs-

HV = 0,19Ve

ohne Dichtheitsprüfung

Wärmeverlust HV

HV = 0,163 Ve

mit Dichtheitsprüfung

Solare Gewinne Qs

Qs= Σ(Is)j,HPΣ0,567giAi Orientierung HT+HV/AN Südost bis Südwest

<2 2 bis 4 >4 Nordwest bis < 2 Nordost 2 bis 4 >4 übrige <2 Richtungen 2 bis 4 >4 Dachflächen<2 fenster mit 2 bis 4 >4 Neigung < 30˚ Interne Gewinne Qi <2 2 bis 4 >4

HT + HV/AN Qi = 22 AN Qi = 29 AN Qi = 36 AN

Σ(Is)j,HP 270 410 584 100 215 400 155 300 480 225 455 745

XXII Tabellen Tabelle 15 d Temperaturkorrekturfaktoren (für das vereinfachte Verfahren) Bauteil Temperatur-Korrekturfaktoren Fxi Außenwände, Fenster, 1,0 Dach (als Systemgrenze) 1,0 Oberste Geschossdecken (Dachräume nicht ausgebaut) 0,8 Abseitenwand (Drempelwand) 0,8 Wände und Decken zu unbeheizten Räumen 0,5 Unterer Gebäudeabschluss 0,6

Tabelle 15e Primärenergiefaktoren Energieträger

Primärenergiefaktor insgesamt nicht erneuerbarer Anteil

Brennstoffe

Heizöl, Erdgas, Flüssiggas, Steinkohl Braunkohle

1,1 1,2

1,1 1,2

Holz

1,2

0,2

Nah-/Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung

Fossiler Brennstoff erneuerbarer Brennstoff

0,7 0,7

0,7 0,0

Nah-/Fernwärme aus Heizwerken

Fossiler Brennstoff erneuerbarer Brennstoff

1,3 1,3

1,3 0,1

Elektrischer Strom Umweltenergie

Strommix Solarenergie

3,0 1,0

2,7 0

Tabelle 16 Höchstwerte des spezifischen Transmissionswärmeverlustes für zu errichtende Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen A/Ve ≤ 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 ≥ 1,00

HT’ [W/(m2K)] 1,03 0,86 0,78 0,73 0,70 0,67 0,66 0,64 0,63

Zwischenwerte können ermittelt werden mit: HT’ = 0,53 + 0,1⋅Ve/A in W/(m2K)

Tabellen

XXIII

Tabelle 17 Sättigungsmenge Ws von Wasserdampf in g/m3 in Luft der Temperatur θ in ˚C θ

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Ws

2,14

2,54

2,99

3,51

4,13

4,8

5,6

6,4

7,3

8,3

9,4

θ

12

14

16

18

20

25

30

Ws

10,7

12,1

13,6

15,4

17,3

23,0

30,3

Tabelle 18 Taupunkttemperatur θs in Abhängigkeit von Temperatur ϑ und relativer Feuchte φ θ

0

Taupunkttemperatur θs in Abhängigkeit von Temperatur θ und relativer Feuchte φ von

C

30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95%

30

10,5 12,9 14,9 16,8 18,4 20,0 21,4 22,7 23,9 25,1 26,2 27,2 28,2 29,1

29

9,7 12,0 14,0 15,9 17,5 19,0 20,4 21,7 23,0 24,1 25,2 26,2 27,2 28,1

28

8,8 11,1 13,1 15,0 16,6 18,1 19,5 20,8 22,0 23,2 24,2 25,2 26,2 27,1

27

8,0 10,2 12,2 14,1 15,7 17,2 18,6 19,9 21,1 22,2 23,3 24,3 25,2 26,1

26

7,1

25

6,2

8,5 10,5 12,2 13,9 15,3 16,7 18,0 19,1 20,3 21,3 22,3 23,2 24,1

24

5,4

7,6

9,6 11,3 12,9 14,4 15,8 17,0 18,2 19,3 20,3 21,3 22,3 23,1

23

4,5

6,7

8,7 10,4 12,0 13,5 14,8 16,1 17,2 18,3 19,4 20,3 21,3 22,2

22

3,6

5,9

7,8

9,5 11,1 12,5 13,9 15,1 16,3 17,4 18,4 19,4 20,3 21,2

21

2,8

5,0

6,9

8,6 10,2 11,6 12,9 14,2 15,3 16,4 17,4 18,4 19,3 20,2

9,4 11,4 13,2 14,8 16,3 17,6 18,9 20,1 21,2 22,3 23,3 24,2 25,1

20

1,9

4,1

6,0

7,7

9,3 10,7 12,0 13,2 14,4 15,4 16,4 17,4 18,3 19,2

19

1,0

3,2

5,1

6,8

8,3

9,8 11,1 12,3 13,4 14,5 15,5 16,4 17,3 18,2

18

0,2

2,3

4,2

5,9

7,4

8,8 10,1 11,3 12,5 13,5 14,5 15,4 16,3 17,2

17

-0,6 1,4

3,3

5,0

6,5

7,9

9,2 10,4 11,5 12,5 13,5 14,5 15,3 16,2

16

-1,4 0,5

2,4

4,1

5,6

7,0

8,2

9,4 10,5 11,6 12,6 13,5 14,4 15,2

15

-2,2 -0,3 1,5

3,2

4,7

6,1

7,3

8,5

9,6 10,6 11,6 12,5 13,4 14,2

14

-2,9 -1,0 0,6

2,3

3,7

5,1

6,4

7,5

8,6

9,6 10,6 11,5 12,4 13,2

13

-3,7 -1,9 -0,1 1,3

2,8

4,2

5,5

6,6

7,7

8,7

9,6 10,5 11,4 12,2

12

-4,5 -2,6 -1,0 0,4

1,9

3,2

4,5

5,7

6,7

7,7

8,7

9,6 10,4 11,2

11

-5,2 -3,4 -1,8 -0,4 1,0

2,3

3,5

4,7

5,8

6,7

7,7

8,6

9,4 10,2

10

-6,0 -4,2 -2,6 -1,2 0,1

1,4

2,6

3,7

4,8

5,8

6,7

7,6

8,4

9,2

XXIV

Tabellen

Tabelle 19 Sättigungsdruck des Wasserdampfes ps bei Temperaturen θ θ 0

Wasserdampfsättigungsdruck über Wasser bzw. über Eis ps in Pa

C

,0

,1

,2

,3

,4

,5

,6

,7

,8

,9

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

3961

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

1963

1976

1988

2001

2014

2027

2039

2052

16

1818

1830

1841

1854

1866

1878

1889

1901

1914

1926

15

1706

1717

1729

1739

1750

1762

1773

1784

1795

1806

14

1599

1610

1621

1631

1642

1653

1663

1674

1684

1695

13

1498

1508

1518

1528

1538

1548

1559

1569

1578

1588

12

1403

1413

1422

1431

1441

1451

1460

1470

1479

1488

11

1312

1321

1330

1340

1349

1358

1367

1375

1385

1394

10

1228

1237

1245

1254

1262

1270

1279

1287

1296

1304

9

1148

1156

1163

1171

1179

1187

1195

1203

1211

1218

8

1073

1081

1088

1096

1103

1110

1117

1125

1133

1140

7

1002

1008

1016

1023

1030

1038

1045

1052

1059

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

Tabellen

XXV

Fortsetzung Tabelle 19 θ 0

Wasserdampfsättigungsdruck über Wasser bzw. über Eis ps in Pa

C

,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

XXVI

Tabellen

Tabelle 20 Überschlägige Abschätzung des Straßenverkehrslärms und Zuordnung in Lärmpegelbereiche nach DIN 4109 VerkehrsBelastung in beiden Richtungen zusammen Fahrzeuge je Std.

Beispiele für die Zuordnung

Abstand der Außenwand von der Bahnmitte in m

≤ 50

Wohnstraße (2streifig)

≤ 10 11 ... 25

III II

> 25

I

≤ 10

IV

> 50 ... 200

Wohnsammelstraße (2streifig)

> 200 ... 1000

>1000 ... 3000

Lärmpegelbereich

11 ... 25

III

26 ... 35

II

> 35

I

Landstraße im

≤ 10

IV

Ortsbereich,

11 ... 35

III

Wohnsammelstraße

36 ... 100

II

(2streifig)

101 ... 300

I

Landstraße außerhalb

≤ 10

V

des Ortsbereichs, Straße

11 ... 35

IV

in Industrie - und Gewerbe-

36 ...100

III

gebieten (2streifig)

101 ... 300II

Städtische Hauptverkehrs-

≤ 35

V

straße, Straße in Industrie-

36 ... 100

IV

und Gewerbegebieten

101 ...100

III

(2steifig) >3000 ... 5000

Autobahnzubringer

≤ 100

V

und Hauptverkehrsstraße,

>101 ... 300

VI

Autobahn (4- bis 6streifig)

Tabellen

XXVII

Tabelle 21 Anforderungen an Luft- und Trittschalldämmung in dB zum Schutz gegen Schallübertragung aus fremden Wohn- oder Arbeitsbereich nach DIN 4109

1

Geschosshäuser mit Wohnungen und Arbeitsräumen

1.1 1.1.1

Decken Decken unter allgemein nutzbaren Dachräumen, z. B. Trockenböden, Abstellräumen und ihren Zugängen

1.1.2

erf L’n,w

53

53

54

53

52

53

Wohnungstrenndecken (auch -treppen) und Decken zwischen fremden Arbeitsräumen bzw. vergleichbaren Nutzeinheiten

1.1.3

erf R’w

Decken über Kellern, Hausfluren, Treppenräumen unter Aufenthaltsräumen

1.1.4

Decken über Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen und ähnliches unter Aufenthaltsräumen

55

53

1.1.5

Decken unter / über Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen

55

46

1.1.6

Decken unter Terrassen und Loggien über Aufenthaltsräumen

-

53

1.1.7

Decken unter Laubengängen

-

53

1.1.8

Decken und Treppen innerhalb von Wohnungen, die sich über zwei -

53

Geschosse erstrecken 1.1.9

54

53

1.1.10 Decken unter Hausfluren

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwässerung

-

53

1.2

Treppenläufe und Podeste

-

58

1.3 1.3.1

Wände Wohnungstrennwände und Wände zwischen fremden Arbeitsräumen

53

-

1.3.2

Treppenraumwände und Wände neben Hausfluren

52

-

1.3.3

Wände neben Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen u. ä.

55

-

1.3.4

Wände von Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen

55

-

1.4. 1.4.1

Türen Türen, die von Hausfluren oder Treppenräumen in Flure und Dielen 27

-

1.4.2

Türen, die von Hausfluren oder Treppenräumen unmittelbar in Auf37

-

von Wohnungen und Wohnheimen oder von Arbeitsräumen führen enthaltsräume - außer Flure und Dielen - von Wohnungen führen

XXVIII

Tabellen

Fortsetzung Tabelle 21 2

Einfamilien-Doppelhäuser und Einfamilien-Reihenhäuser

2.1 2.1.1

Decken Decken allgemein

2.1.2

Treppenläufe und -podeste und Decken unter Fluren

2.2

Haustrennwände

3.

Beherbergungsstätten

3.1 3.1.1

Decken Decken allgemein

3.1.2

Decken unter / über Schwimmbädern, Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen zum Schutz gegenüber Schlafräumen

3.1.3

Treppenläufe und -podeste

3.1.4

Decken unter Fluren

3.1.5

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwässerung

3.2

Wände zwischen - Übernachtungsräumen

-

48

-

53

57

54

53

55

46

-

58

-

53

54

53

- Fluren und Übernachtungsräumen

47

-

3.3

Türen zwischen Fluren und Übernachtungsräumen

32

-

4

Krankenanstalten, Sanatorien

4.1 4.1.1

Decken Decken allgemein

54

53

4.1.2

Decken unter / über Schwimmbädern, Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen

55

46

4.1.3

Treppenläufe und -podeste

-.

58

4.1.4

Decken unter Fluren

-

53

4.1.5

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwässerung

54

53

4.2. 4.2.1

Wände Wände zwischen

47

-

- Krankenräumen - Fluren und Krankenräumen - Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Fluren und Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Krankenräumen und Arbeits- und Pflegeräumen

Tabellen

XXIX

Fortsetzung Tabelle 21 4.2.2

Wände zwischen

42

-

37

-

37

-

32

-

- Operations- bzw. Behandlungsräumen - Fluren und Operations- bzw. Behandlungsräumen 4.2.3

Wände zwischen - Räumen der Intensivpflege - Fluren und Räumen der Intensivpflege

4.3 4.3.1

Türen Türen zwischen - Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Fluren und Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern

4.3.2

Türen zwischen - Fluren und Krankenräumen - Operations- bzw. Behandlungsräumen - Fluren und Operations- bzw. Behandlungsräumen

5.

Schulen und vergleichbare Unterrichtsbauten

5.1 5.1.1

Decken Decken zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen

5.1.2

Decken unter Fluren

5.1.3

Decken zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen und

55

53

-

53

55

46

„besonders lauten“ Räumen (z. B. Sporthallen, Musikräume, Werkräume) 5.2. 5.2.1

Wände Wände zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen

47

-

5.2.2

Wände zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen

47

-

52

-

55

-

32

-

und Fluren 5.2.3

Wände zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen

5.2.4

Wände zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen

und Treppenräumen und besonders „lauten Räumen“ 5.3

Türen zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen und Fluren

XXX

Tabellen

Tabelle 22 a Schutz gegen Außenlärm Lärmpegelbereich

MaßgebRaumarten licher AußenBettenräume in Aufenthaltsräume Büroräume lärm Krankenanstalten in Wohnungen und und Sanatorien Übernachtungsräume in ähnliches Beherbergungsstätten Unterrichtsräume

I

[dB] bis 55

35

erf R’w,res des Außenbauteils in [dB] 30

II

56--60

35

30

III

61-65

40

35

30

IV

66-70

45

40

35

30

V

71-75

50

45

40

VI

76-80

*

50

45

VII

> 80

*

*

50

* Die Anforderungen sind entsprechend den örtlichen Gegebenheiten festzulegen

Tabelle 22 b

Korrekturwerte für das erforderliche resultierende Schalldämm-Maß nach Tafel 22a in Abhängigkeit vom Verhältnis S(W+F) /SG

S(w+F) /SG

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) Gesamtfläche des Außenbauteils eines Aufenthaltsraumes in m2 SG) Gesamtfläche eines Aufenthaltsraumes in m3

Tabellen

XXXI

Tabelle 23 Schalldämm-Maße von einschaligen biegesteifen Wänden und Decken in Abhängigkeit vom Flächengewicht m’ [ kg/m2 ] 85

R’w [dB] 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

Gültig für flankierende Bauteile mit einem mittleren Flächengewicht von ≈ 300 kg/m2, sonst gelten die Korrekturwerte nach Tabelle 27

XXXII

Tabellen

Tabelle 24 Schalldämm-Maße von Mauerwerk in Abhängigkeit von Wanddicke und Rohdichte Rohdichteklasse 500

600

700

800

900

1000

1200

1400

Wanddicke [cm] 17,5

bewertetes Schalldämm-Maß R’w [dB]1)2)3) Normalmörtel Leichtmörtel 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

52

51

17,5

45

3)

24,0

48

30,0

51

36,5

53

17,5

47

24,0

50

30,0

52

36,5

54

17,5

47

3)

3)

Tabellen

XXXIII

Fortsetzung Tabelle 24 Rohdichteklasse

1600

1800

Wanddicke [cm]

bewertetes Schalldämm-Maß R’w [dB]1)2)3) Normalmörtel Leichtmörtel

24,0

52

30,0

54

36,5

56

17,5

50

24,0

53

30,0

55

36,5

57

17,5

51

24,0

54

30,0

57

36,5

59

3)

3)

1)

Gültig für flankierende Bauteile mit einem mittleren Flächengewicht von 300 kg/m2.

2)

Für die Putzschichten sind zusammen 40 kg/m 2 berücksichtigt.

3)

Die Rohdichten werden im Allgemeinen nicht mit Leichtmörtel kombiniert.

XXXIV

Tabellen

Tabelle 25 Schalldämm-Maße von zweischaligen Wänden in Abhängigkeit von ausgewählten Rohdichten Rohdichte-

Wanddicke

klasse

[cm]

800

2 ⋅17,5

bewertetes Schalldämm-Maß R’w [dB] 62

900

63

1000

64

1200

66 2 ⋅24

600

62

700

64

800

65

900

67

1000

68

1200

69

1400

71

1600

72

Tabelle 26 Schalldämm-Maße von gemauerten Wänden mit Vorsatzschale in Abhängigkeit vom Flächengewicht der Massivwand m’[kg/m2]

R’w [dB]

100

49

150

49

200

50

250

52

300

54

350

55

400

56

450

57

500

58

Gültig für flankierende Bauteile mit einem mittleren Flächengewicht von ≈ 300 kg/m2. Bei fester Verbindung der beiden Schalen verringern sich die Werte um 1 dB.

Tabellen

XXXV

Tabelle 27 Korrekturwerte in dB für das Schalldämm-Maß R’w von Wänden und Decken als trennende Bauteile bei flankierenden Bauteilen mit einer mittleren flächenbezogenen Masse in kg/m2 KL1, falls m’L,Mittel [kg/m²]

Art des trennenden Bauteils 450 Einschalige, biegesteife Wand Biegesteife Wände mit VorsatzSchalen oder Decken mit schwimmendem Estrich oder / und Unterdeck Wände aus zwei biegeweichen Schalen oder Holzbalkendecke, falls bei m’L,Mittel ≈ 300kg/m2 R’w [dB] 50 +4

400 0

350 0

300 0

250 0

200 -1

150 -1

100 -1

+2

+1

0

-1

-2

-3

-4

-7

+3

+2

0

-2

-4

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

Tabelle 28 Korrekturwerte KL,2 Anzahl der flankierenden, biegeweichen Bauteile oder flankierende Bauteile mit biegeweicher Vorsatzschale KL,2 [dB]

1

2

3

+1

+3

+6

Tabelle 29 Äquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq von Massivdecken ohne und mit biegeweicher Unterlage flächenbezogene Masse 135

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

2

der Massivdecke [kg/m ] Ln,w,eq ohne mit Unterdecke

XXXVI

Tabellen

Tabelle 30 Trittschallverbesserungsmaß ΔLw von schwimmenden Estrichen und schwimmend verlegten Holzfußböden auf Massivdecken Deckenauflagen; schwimmende Böden

ΔLw in dB mit mit Gehhartem belag 1) Gehbelag (Δ ΔLw ≥ 20dB)

1. 1.1

Schwimmende Estriche Gussasphaltestriche nach DIN 18560 Teil 2 mit einer flächenbezogenen Masse ≥ 45 kg/m2 auf Dämmschichten aus Dämmstoffen nach DIN 18164/18165 Teile 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s’ von höchstens

1.1

Estriche nach DIN 18560 Teil 2 mit einer flächenbezogenen Masse ≥ 70 kg/m2 auf Dämmschichten aus Dämmstoffen nach DIN 18164/18165 Teile 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s’ von höchstens

2. 2.1

Schwimmende Holzfußböden Unterböden nach DIN 68771 aus Holzspanplatten auf Lagerhölzern mit Dämmstreifen-Unterlagen aus Dämmstoffen nach DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s’ von höchstens 20 MN/m3. Dicke der mindestens 100 mm breiten Dämmstreifen im eingebauten Zustand mindestens 10 mm; zwischen den Lagerhölzern Dämmstoffe nach DIN 18165 Teil1, Nenndicke ≥ 30 mm, längenbezogener Strömungswiderstand ≥ 5 kNs/m4 Unterböden nach DIN 68771 aus mindestens 22 mm dicken Holzspanplatten nach DIN 68763, vollflächig verlegt auf Dämmstoffen nach DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s’ von höchstens 10 MN/m3

2.2

1)

50 MN/m3 40 MN/m3 30 MN/m3 20 MN/m3 15 MN/m3 10 MN/m3 50 MN/m3 40 MN/m3 30 MN/m3 20 MN/m3 15MN/m3 10 MN/m3

20 22 24 26 27 29 22 24 26 28 29 30

20 22 24 26 29 32 23 25 27 30 33 34

24

-

25

-

Wegen der möglichen Austauschbarkeit von weichfedernden Bodenbelägen, die sowohl dem Verschleiß als auch den Wünschen der Bewohner unterliegen, dürfen diese bei dem Nachweis der Anforderungen nach DIN 4109 in der Regel nicht angerechnet werden.

Tabellen

XXXVII

Tabelle 31 Bewertetes Schalldämm-Maß R’ w,R und bewerteter Norm-Trittschallpegel L’n,w,R von Holzbalkendecken in Massivbauten nach DIN 4109 DeckenausBildung

Fußboden auf oberer BalkenAbdeckung

Unterdecke R’w,R L’n,w,R2 Anschluss HolzAnzahl [dB] [dB] latten an Balken der Lagen

1

Spanplatten auf mineralischem Faserdämmstoff

über Federbügel oder Federschiene

2

1

Schwimmender

über Federbügel

Estrich auf mineralischem Faserdämmstoff

oder Federschiene

1

50

56

2

50

53

1

50

51

2

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 Faserdämmstoff nach DIN 18165 Teil 2, Anwendungstyp T, dyn. Steifigkeit s’≤ 15 MN/m3 5 Faserdämmstoff nach DIN 18165 Teil 1, längenbezogener Strömungswiderstand ≥ 5 kNs/m4 6 Holzlatten, Achsabstand ≥ 400 mm, Befestigung über Federbügel 7 Estrich auf Trennlage 1

Bei einer Dicke der eingelegten Dämmschicht von mindestens 100 mm ist ein seitliches Hochziehen nicht erforderlich.

2

Gültig für flankierende Wände mit einer flächenbezogenen Masse m’L,Mittel ≈ 300kg/m2

3

Bei zusätzlicher Verwendung eines weichfedernden Bodenbelags dürfen in Abhängigkeit vom Trittschallverbesserungsmaß des Belags folgende Zuschläge gemacht werden: 2 dB für Δ Lw,R ≥ 20 dB, 6 dB für Δ Lw,R ≥ 25 dB

XXXVIII

Tabellen

Tabelle 32 Empfehlungen für einen erhöhten Schallschutz; Luft- und Trittschall dämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- oder Arbeitsbereich, Auszug aus DIN 4109 Beiblatt 2 Kennwerte für erhöhten Schallschutzstufe von Wohnungen

erf R’w

erf L’n,w

Decken in Einfamilienhäusern

• 55

” 46

Treppen in Einfamilienhäusern

-

” 53

Decken von Fluren in Einfamlienhäusern

-

” 46

Wände ohne Türen zwischen „ lauten“

• 47

-

und „leisen“ Räumen

Tabelle 33 Korrekturfaktoren für die Flankenübertragung nach E DIN EN 12354-2 Flächenbezogene Masse des trennenden Bauteils (Decke) [kg/m²] 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900

Mittlere flächenbezogene Masse der homogenen flankierenden Bauteile, die nicht mit Vorsatzkonstruktionen belegt sind [kg/m²] 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

XXXIX

Tabelle 34 Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen von Geräuschen aus haustechnischen Anlagen und Gewerbebetrieben (DIN 4109/A1 2001-01) Geräuschquelle

Wohn- und Schlafraum Unterrichts- und Arbeitsräume

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 Grundfläche je Wartungswert der Beleuchtungsstärke auf der Nutzebene für Leuchten mit stabförmigen Leuchtstofflampen Beleuchtungsart

spezifische eléktrische Bewertungsleistung [W/(m²lx)] 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

Für Beleuchtungsanlagen, die nicht mit stabförmigen Leuchtstofflampen betrieben werden, ist der Korrekturfaktor für die Lampenart nach Tabelle 36 zu ermitteln.

XL

Tabellen

Tabelle 36 Korrekturfaktor kL für unterschiedliche Lampentypen Lampenart

Korrekturfaktor kL

Glühlampen

6

Halogenglühlampen

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 Berücksichtigung des Einflusses der Raumauslegung in Abhängigkeit vom Raumindex k Beleuchtungsart 0,6 0,7

0,8

0,9

1

1,25

Raumindex k Korrekturfaktor kR 1,5 2 2,5 3

I 1,08

0,97

0,89

0,82

0,77

0,68

0,63

0,58

0,55

II 1,3

1,17

1,06

0,97

0,90

0,79

0,72

0,64

III 1,46

1,25

1,08

0,95

0,85

0,69

0,60

0,52

4

5

0,53

0,51

0,48

0,58

0,56

0,53

0,53

0,47

0,44

0,42

0,39

I direkte Beleuchtung, II direkt/indirekte Beleuchtung, III indirekte Beleuchtung Zwischenwerte für den Raumindex können interpoliert werden.

Tabellen

XLI

Tabelle 38 Fensterkenngrößen nach Tabelle 8 DIN V 18599 Teil4 U [W/(m²K)]

g

τ

τD65,SNA

Einfachverglasung

5,8

0,87

0,85

0,90

Zweifachverglasung

2,9

0,78

0,73

0,82

Dreifachverglasung

2,0

0,70

0,63

0,75

Wärmeschutzverglasung; zweifach

1,7

0,72

0,60

0,74

Wärmeschutzverglasung; zweifach

1,4

0,67

0,58

0,78

Wärmeschutzverglasung; zweifach

1,2

0,65

0,54

0,78

Wärmeschutzverglasung; dreifach

0,8

0,50

0,39

0,69

Wärmeschutzverglasung; dreifach

0,6

0,50

0,39

0,69

Sonnenschutzverglasung, zweifach

1,3

0,48

0,44

0,59

Sonnenschutzverglasung, zweifach

1,2

0,37

0,34

0,67

Sonnenschutzverglasung, zweifach

1,2

0,25

0,21

0,40

Typ

Tabelle 39 Klassifizierung der Tageslichtversorgung (Tabelle 6 DIN V18599)

Tageslichtquotient DRBj

Klassifizierung

DRBj • 6 %

Gut

6 % > DRBj • 4 %

Mittel

4 % > DRBj • 2 %

Gering

DRBj < 2 %

Keine

XLII

Tabellen

Tabelle 40 Tageslichtversorgungsfaktor C TL,Vers,SNA,j in Abhängigkeit des effektiven Transmissionswertes der Fassade, der Klassifizierung der Tageslichtversorgung, des Wartungswertes der Beleuchtungsstärke und der Orientierung (Auszug aus Tabelle 9 der DIN V 18599 Teil 4) τ eff,SNA

C TL,Vers,SNA,j Süd Mittel Gut 500 lx

< 10

0

Ost/West Mittel Gut 500 lx

Nord Mittel Gut 500 lx

0

0

0

0

0

10

0,26

0,39

0,22

0,34

0,20

0,30

20

0,47

0,64

0,41

0,58

0,37

0,53

30

0,61

0,76

0,55

0,72

0,51

0,68

40

0,71

0,84

0,66

0,80

0,61

0,76

50

0,78

0,88

0,73

0,85

0,69

0,82

60

0,82

0,91

0,78

0,89

0,75

0,86

70

0,86

0,93

0,82

0,91

0,79

0,89

80

0,88

0,95

0,85

0,93

0,82

0,91

Tabellen

XLIII

Gegenüberstellung alter und neuer Symbole physikalischer Größen Physikalische Größe

altes Symbol

aktuelles Symbol

Dicke

s

d

Celsius-Temperatur

ϑ

θ

Wärmestrom

 Q

Φ

Wärmedurchlasswiderstand

1/Λ

R

Flächenbezogener Wärmeübergangskoeffizient

α

h

Innerer Wärmeübergangswiderstand

1/αi

Rsi

Äußerer Wärmeübergangswiderstand Wärmedurchgangskoeffizient Wärmedurchgangswiderstand Wandfläche Fensterfläche Abminderungsfaktor einer Sonnenschutzvorrichtung

1/αa k 1/k AW AF

Rse U RT AAW AW

z

FC

Relative Luftfeuchte Tauwassermenge Verdunstungswassermenge

ϕ WT WV

φ mW,T mW,V

Wasserdampf-Diffusionsdurchlasswiderstand Äußerer Wasserdampfteildruck Bruttovolumen

1/Δ pa Ve

Z pe V

Linearer Wärmebrückenverlustkoeffizient

ψ

WBV

XLIV

Literatur

Literatur Bauphysik Ackermann,T.: Wärmeschutzverordnung 1995 Kommentar, B. G. Teubner, Stuttgart 1995 Ackermann,T.: Energieeinsparverordnung, Kommentar, B. G. Teubner, Stuttgart 2003 Bauphysik. Brandschutz, Feuchtigkeitsschutz, Lüftung, Schallschutz, Wärmebedarfsermittelung, DIN Taschenbuch 189, Beuth Verlag GmbH Berlin/Köln, Bauverlag GmbH Wiesbaden/Berlin 1994 Bauphysikkalender, Ernst & Sohn, Berlin 2002…2007 Bauwerksabdichtungen, Dachabdeckungen, Feuchteschutz, DIN Taschenbuch 129, Beuth Verlag GmbH Berlin/Köln, Bauverlag GmbH Wiesbaden/Berlin 1985 Bobran, H: Handbuch der Bauphysik, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig 1995 Brandschutzmaßnahmen DIN-Taschenbuch 120, Beuth Verlag GmbH Berlin/ Köln, Bauverlag GmbH Wiesbaden/Berlin 1994 Buss, H.: Aktuelles Tabellenhandbuch Feuchte, Wärme, Schall, WEKA Fachverlage GmbH & Co, KG, Verlag für Baufachliteratur 1987 Buss, H.: Das Tabellenhandbuch zum Wärme- und Feuchteschutz, WEKA Baufachverlage GmbH & Co, KG, Verlag für Baufachliteratur 2002 Cziesielski, E., Göbelsmann, M., Röder, J.: Einführung in die Energieeinsparverordnung 2002, Ernst + Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin 2002 Das muss ich wissen, Band 3, Baufachliche Informationen für Neubau, Hausmodernisierung und Energieeinsparung, Fassade⋅Mauerwerk⋅Fenster⋅Türen, Frielingsdorf, H., F., TOPOS Verlag + Werbung, Erftstadt 1991 David, R., de Boer, J., Erhorn, H., Reiß, J., Rouvel, L., Schiller, H., Weiß, N., Wenning, M.: Heizen, Kühlen, Belüften & Beleuchten - Bilanzierungsgrundlagen nach DIN V 18599, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2006 Diem, P.: Bauphysik im Zusammenhang, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1987 DIN Mitteilungen 9 (2005) Energetische Bewertung von Gebäuden DIN V 18599 Energetische Bewertung von Gebäuden, 10 Schritte durch die Norm Gebäudeenergieberater 10 (2005) S.26 f. Dürr, A.: Dachbegrünung, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1994 Ehm, H.: Wärmeschutzverordnung ’95 mit Kommentar, Der Weg zu Niedrigenergiehäusern, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1995

Literatur

XLV

Eichler, F.: Arndt, H.: Bautechnischer Wärme- und Feuchtigkeitsschutz, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin 1989 Ein Vergleich der DIN V 18599 mit der DIN V 4701-10, Gebäudeenergieberater 110 (2005) S.14 f. Eßmanmn, F. Gäßmantel, J. Geburtig, G.: Energetische Sanierung von Fachwerkhäusern - Die richtige Anwendung der EnEV, FraunhofeVerlag 2005 Erhorn, H. Bedarf-Verbrauch: Ein Reizthema ohne Ende oder die Chance für sachliche Energieberatung, Fraunhofer-Institut für Bauphysik, Tagung Bau 2007 Fasold, W.: Sonntag, E., Winkler, H.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Bau- und Raumakustik, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin 1987 Göggel, M.: Bauphysik für Baupraktiker, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1987 Gösele, K., Engel, V.: Körperschalldämmung von Sanitärräumen, Bauforschung für die Praxis, IRB Verlag, Fraunhofer Informationszentrum Raum + Bau 1995 Gösele, K., Schüle, W.: Schall, Wärme, Feuchte, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/ Berlin 1989 Gösele, K.: Verbesserung des Schallschutzes von Holzbalkendecken bei der Modernisierung von Gebäuden, IRB Verlag Stuttgart 1989 Gösele, K, Gießelmann, K.: Berechung des Trittschallschutzes von Rohdecken, Fortschritte der Akustik, DAGA 97, VDI-Verlag Düsseldorf 1976 Hauser, G., Stiegel, H.: Wärmebrückenatlas für den Mauerwerksbau, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1993 Hauser, G., Stiegel, H.: Wärmebrückenatlas für den Holzbau, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1992 Holz Brandschutz Handbuch, Deutsche Gesellschaft für Holzforschung e.V. Hrsg. Ernst + Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin 1994 Hohmann, R., Setzer, M.J.: Bauphysikalische Formeln und Tabellen, Werner-Verlag GmbH, Düsseldorf 1993 Hohmann, R. Materialtechnische Tabellen, in: Baukalender 2004 Ernst + Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften, S.211-301 Kleber, K.: Praktische Bauphysik, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin 1988 Klug, P.: Bauphysik, Vogel Buchverlag, Würzburg 1989 Kruppa, B., Strauß, R.-P., Energieeinsparverordnung - Energetische Bewertung heizund raumlufttechnischer Anlagen, WEKA MEDIA GmbH, Bobingen 2002 Meier, C.: Feuchteschäden vermeiden durch Tauwasserschutz, richtige Wärmedämmung und Luftfeuchte, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1998

XLVI

Literatur

Lohmeyer, G.: Praktische Bauphysik, B. G. Teubner, Stuttgart 1995 Lutz, P., Jenisch, R., Klopfer, H., Freymuth, H., Krampf, L., Petzold, K.: Lehrbuch der Bauphysik B. G. Stuttgart 2002 Musterbauordnung 2002, Jäde, H. (Hrsg.), Verlag C. H. Beck München 2003 Neue energiesparrechtliche Vorschriften, Textausgabe der EnEV, Verlagsgesellschaft, Rudolf Müller GmbH & Co. KG, Köln 2001 Ranft, F.. Haas-Arndt, D.: Energieeffiziente Altbauten, 2004, TÜV-Verlag Köln Sälzer, E.: Schallschutz im Massivbau, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1990 Schallschutz Planung, Berechnung, Prüfung, Normen Taschenbuch 35, Beuth Verlag GmbH, Berlin, Köln, Bauverlag GmbH Wiesbaden/Berlin 1985 Schild, E., Casselmann, H.-F., Dahmen, G., Pohlenz, R.: Bauphysik, Planung und Anwendung, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1990 Schimmelpilze in Innenräumen – Bewerten und Sanieren-, Berufsverband Deutscher Baubiologen, Ergebnisse der 6. Pilztagung des VDB e.V. 2002 Stuttgart Schneider, K., J.: Bautabellen für Ingenieure, Beuth Verlag GmbH, Berlin/Wien/ Zürich 1994 Schulz, P.: Schallschutz, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Brandschutz im Innenausbau, Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart 2002 Schneider, K., J.: Bautabellen für Ingenieure, Beuth Verlag GmbH, Berlin/Wien/ Zürich 1994 Schulz, P.: Schallschutz, Wärmeschutz, Feuchteschutz, Brandschutz im Innenausbau, Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart 2002 Schulze,D. B.: Bauökologie, Bauverlag 1996 Sedelbauer, K.: Vorhersage von Schimmel auf und in Bauteilen, Diss. Stuttgart 2001 Tschegg, E., Heindl, W., Sigmund, A.: Grundzüge der Bauphysik, Springer-Verlag Wien New York 1984 Wärmeschutz DIN-Taschenbuch 158 Beuth Verlag GmbH Berlin/Köln, Bauverlag GmbH, Wiesbaden/Berlin 1994 Wärmeschutzverordnung und Heizungsanlagenverordnung, Zusammenstellung von Rathert, P.: Bundesanzeiger, Köln 1994

Literatur

XLVII

Literatur Lüftungstechnik Agsten, Vortrag bei Solar City Leipzig 2004 Albers, J. Dommel, R., Montataldo-Ventsam, H., Nedo, H. Übelacker, E., Wagner, J.: Zentralheizungs- und Lüftungsbau für Anlagenmechaniker SHK, Verlag Handwerk und Technik, Hamburg 2004 Aschoff, C., Grotjan, H.: Frischlufftechnik im Wohnungsbau, Genter Verlag, Stuttgart, 2004 Bosy, B., Doschko, W., Helbig, K., Hubrich, K.-D., Rothenfelder: Zentralheizungsund Lüftungsbau, Verlag Gehlen 2000 Energieeinsparverordnung: Untersuchung differenzierter Ansätze zur energetischen Bewertung von Gebäuden mit Anlagen zur Raumluftkonditionierung, Band 4, T2943/3, Fraunhofer IRB Verlag 2001 Eu-Kongress „Energie einsparen im Gebäude-mehr Wert“ 2005 Richter, Möglichkeiten für Lüftungsanlagen im Neubau und Gebäudebestand Erhorn, H. Gertis: K. Mindestwärmeschutz oder/und Mindestluftwechsel, In: Gesundheits-Ingenieur-Haustechnik-Bauphysik-Umwelttechnik 107 (1986) Heft 1 S. 12-14 und 71-76 Fanger, Melikov, Hanzawa, Ring: Air Turbulenz and Sensation of Draught, Energy and Buildings (12-1988) Hartmann, T.:Oschatz, B. Richter, W.: Energieeinsparung durch Wohnungslüftungsanlagen? Luft- und Kältetechnik Nr. 12 (1998) S. 562-568 Hausladen, G.: Springl, P.: Heizung und Lüftung im Niedrigenergiehaus, IRB Verlag, Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau, Stuttgart 1994 Hausladen, G.: Mengedoht, G.: Forschungsvorhaben „Energieeinsparverordnung; Untersuchung differenzierter Ansätze zur energetischen Bewertung von Gebäuden mit Anlagen zur Raumluftkonditionierung, Band 4, IRB Verlag, Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau, Stuttgart 2000 Hausladen, G.: Berghofer, Instandhalzung Lüftungstechnischer Anlagen, In: Konzeptioneller Brandschutz, Strategien füe eine ganzheitliche Gebäudeplanung, Heft 6/ 2004 Hausladen, .G.: de Saldanha, Liedl, P.: Climadesign-Stratagien für die ganzheitliche Gebäudeplanung, Bauphysikkalender 2004, Verlag Ernst + Sohn Heinz, E.: Kontrollierte Wohnungslüftung, Verlag Bauwesen Berlin 2000 Heinz, E.: Brasche, S., Bischof, W., Richter: W. Feuchtigkeitsschäden einschließlich Schimmelpilz-Wachstum in Deutschen Wohnungen, Moderne Gebäudetechnik, 11(2004) S.24-26

XLVIII

Literatur

Ihle,C.: Lüftung und Luftheizung, Werner Verlag, Düsseldorf 1997 Lüftungsanlagen im Wohnungsbau, Harmonie Verlag GmbH, 2002 Michael, K.: Eichhorn, S. Lux, S. Schmidt, K. Kramp, M., Niedrig-energieinstitut 2000, Effizienz von Lüftungsanlagen in Niedrigenergiehäusern in NRW Niedrigenergiehäuser – Planung und Baupraxis, Energieleitstelle Bremen, Oktober 1997 Oppermann, J.: Untersuchung der Sensitivität von Heizungs-/Lüftungsanlagen in Niedrigenergiehäusern, Diss. 2003 Pistohl, W.: Handbuch der Gebäudetechnik, Werner Verlag, Düsseldorf 1998 Reinmuth, F.: Raumlufttechnik, Vogel-Buchverlag 1996 Rietschel, R.: Raumlufttechnik, Springer 2004 RL VDI 3881 Olfaktometrie Schimmelpilze in Innenräumen –Bewerten und Sanieren-, Berufsverband Deutscher Baubiologen VDBe.V.Ergebnisse der 6. Pilztagung 2002 Stuttgart Sedelbauer, K: Vorhersage von Schimmel auf und in Bauteilen, Diss. Stuttgart 2001 Schön, M. Hübner, R.: Geruch, Messung und Beseitigung, Vogel Buchverlag 1996 Trogisch, A.: Planungshilfen Lüftungstechnik, C.F. Müller Verlag, Heidelberg 2003 Vill, E.: Lüftungsleitfaden, Lier-Verlag 1996 Wagner, W.: Lufttechnische Anlagen, Vogel-Buchverlag 1997

Gebäudebestand

Sachwortverzeichnis

A/V-Verhältnis 56 Abdichtung von Mauerwerk 163 Abdichtung, waagrechte 163 Abdichtungen 161, 163, 164, 167, 168, 169, 170 Abdichtungen, nachträgliche 164 Abdichtungsarten 166 Abdichtungssystem 162 Abkühlungsphase 228 Abminderungsfaktoren 60; 64, 66, Abschluss 167, 168 Absolute Luftfeuchtigkeit 119 Abtropfen 226 Amplitude 36; 178 Anlagenaufwandszahl 68, 69, 72, 76; 86 Anschluss 167 Anstriche 141, 159 Asphaltmastix 166 Außendämmung 37, 101; 144 Außenhautabdichtungen 166 Außenluft-Volumenstrom 45, Außenwand 14, 37, 41, 58, 59, 70, 88, 91, 94, 95, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 187, 191, 192 Austrittswinkel 250 Bauakustik 177 Bauakustische Messnorm 176 Bauaufsichtliche Benennung 226 241 Baulärmschutzgesetz 213 Bauprodukt 227, 231 Bauschäden 121, 124 Bau-Schalldämm-Maß 190 Baustoffe 7, 8, 96, 105, 131, 225 226, 241 Baustofffeuchte 123 Baustofffeuchte-Messung 123

Baustoffklasse 226, 227 Baustoffverwendungsart 241 Bauteile, belüftete 94 Bauteile, einschalige 195, 196 Bauteile, inhomogene 22 Bauteile, raumabschließende 229, 241 Bauteile, zweischalige 195; 196 Bauwerksabdichtung 160, 167 Befestigungsdübel 174 Beleuchtung 54, 252, 253, 258 Beleuchtungsstärke 248 Beleuchtungstechnischer Bereich 85 Belichtung 249 Bemessungswasserstand 161, 162 Betauung 142 Beurteilungspegel 214 Bezugskurve 191, 206 Biegesteif 195 Biegeweich 195, 196 Bodenart 144 Bodenfeuchte 105, 160, 161, 162, 164 Bodenfeuchte, Abdichtungen 162 Brandablauf 227 Brandabschnitte 225, 229, 240 Brandeigenschaften 235 Brandschutz 225, 229, 240, 242 Brandschutzanforderungen 239 Brandschutzeigenschaften 239 Brandschutzglas 239 Brandverhalten 225, 226, 228, 230, 241 Brandwände 233, 243 Brennwertkessel 76; 115 Bundesimmissionsschutzgesetz 213 Celsius 2 Chemischer Holzschutz 239

Dächer 23, 144 Dachoberlicht 251 Dämmstoff 16, 20, 96 Dampfblasen 173 Dampfbremse 132, 171, 172 Dampfbremse, intelligente 132 Dampfdiffusion 128, 143 Dampfdruckausgleichsschicht 172 Dampfdruckdifferenz 122 Dampfsperre 143, 145, 157, 171 Dichtheit 79, 174 Dichtheitsprüfung 71, 75 Diffusionswiderstand 129, 130, 144 Drainagen 171 Drückendes Wasser 166 Durchdringung 167, 168 Eigenfrequenz 196 Einbauteil 167, 2 Einbauteile für Abdichtungen 167 Einschalige Bauteile 195 Elektrische Bewertungsleistung 251 Elektroosmose 135, 164 Energieausweis 90 Endenergiebedarf 69 Energiebedarf Beleuchtung 258, Energieeinsparverordnung 17, 21, 53, 54, 59, 61, 62, 63, 69, 70, 71, 75, 76, 78, 88, 95 Energieausweis 89, 90, 91 Energiequalität 107 Entflammbarkeit 228, 233, 235 Entzündungstemperatur 228 Erneuerbare Energien 107 Erosion 124 Erwärmungsphase 229 Fenster, 17, 18, 19, 42, 47, 51 ,73, 77, 122, 140, 141, 216, 222 Fensterflächenanteil 28, 58, 62, 73, Feuchteadaptive Dampfbremse 132 Feuchteschäden 124, 174 Feuchteschutz 119, 159, 172

Feuchtetransport 131, 135 Feuchtigkeitsbeanspruchungsklasse 166 Feuerlöscher 246 Feuerlöschgeräte 245 Feuermeldeeinrichtung 245 Feuerschutzabschluss 233 Feuerschutzanstriche 238 Feuerübersprung 228 Feuerwiderstandsdauer 229, 237 Feuerwiderstandsklassen 229, 230, 231 Flächenabdichtung 163 Flächenheizungen 60 Flammenmelder 245 Flankenübertragung 182, 183, 188, 194 Flankierende Bauteile 199 Flash over 228 Frequenzen 177, 178, 179, 182, 187, 189, 196 Frostschäden 124, Fugen Typ I und II 169 Fugendurchlasskoeffizient 18 Fundament 162, 163 Gebäudeklassen 240, 241, Gebäudenutzfläche 56, 71 Gebäudevolumen, beheiztes 74 Geräusch 178 Gesamtenergiebewertung 82 Gesamtenergiedurchlassgrad 26, 66, 258 Gesamtenergieeffizienz 86 Gesamtleistungspegel 181 Gesamtschalldämm-Maß 215, 216 Gesamtschallpegel 192 Gewerbegebiete 213 Gewerbeordnung 214 Glasdicke 221 Glaserdiagramm 147, 148, 152, 156 Glaserverfahren 146, 150

Gradtagzahl 69, 77, 111 Grenzfrequenz 193, 194 Haarhygrometer 123 Hammerwerk 207 Heizgrenztemperatur 79 Heizperiodenverfahren 57, 62, 79, 82 Heizsystem 116 Heizungsanlagen 76, 75, 3 Heizungsanlagenverordnung 54 Heizunterbrechungsfaktor 67 Heizwert 5, 55 Heliostat 265 Hellempfindlichkeit 247 Helmholtzresonator 186 Himawari 265 Hinterlüften 135 Hohlraumdämpfung 220 Holzbalkendecke 218 Holzfeuchte 157, 158 Holzfeuchtegehalt 157 Hörbereich 177 hx-Diagramm 126, 127 Hygrometer 123, 141 Infraschall 177 Inhomogene Bauteile 22 Innendämmung 38, 102, 144 Innenhautabdichtungen 166 Interne Wärmegewinne 55, 63, 65, 75 Jahres-Heizwärmebedarf 55, 60, 63, 70 Jahres-Primärenergiebedarf 54, 70, 72, 75 Joule 4 Kanäle 242 Kapillarbrechende Schicht 171 Kapillare 133, 134 Kapillare Wasserwanderung 134, Kapillarwirkung 159 Kelvin 2

Kelvintemperaturskala 3 Kennzeichnungspflicht 213 Kerndämmung 102 Klang 178 Klima 117, 118 Klimaregionen .30, 31 Knall 178 Kohlendioxid 46, 106 Koinzidenz 194 Kompartment-Bauweise 240 Konditionierung 85 Kontrollsystem 251 Körperschall 179 Körperschall-Nachhallzeit 205 Korrosion 125, 143, 145 Lampe 250 Landesbauordnung 214 Längenänderung 2, 3, 6, 11 Längenausdehnung 3 Lärmpegelbereiche 215 Lastfall 161 Latentwärmespeicher 105 Lautstärkeempfinden 182 Leckrate 244 Leuchte 250 Lichtdurchlässigkeit 255 Lichtlenkglas 265, 266 Lichtreflexionsgrad 250 Lichttransmissionsgrad 250 Lichtstärke 248 Lichtstrom 248 Lichttechnische Größen 247 Los- und Festflanschkonstruktionen 168, 169 Löscheinrichtung 245 Luftdichtheit 17, 18 Lüften 41, 45, 122, 126, 136, 140 Luftfeuchtemessung 123 Luftfeuchtigkeit 47, 119, 121, 122, 123, 125, 126, 127, 137, 139, 140, 141, 146

Luftschall 179, 190 Lüftschalldämmung 193, 195 Luftschalldämmwerte 199 Luftschallschutz 190 f. Luftschicht 25, 94, 95, 145 Lüftung, freie 42 Lüftung, natürliche 42 Lüftungsanlage 48, 49, 51, 52 Lüftungsdauer 47, Lüftungsleitungen 49, 229, 244 Lüftungswärme 50, 64, 75 Luftwechselzahl 34, 44 Massengesetzbereich 194 Mauerwerkstrockenlegung 164 Mietminderungsrecht 214 Mindestaußen-Volumenluftstrom 45 Mindestluftwechsel 43 Mindestschallschutz 176 Mindestwärmeschutz 53, 59, 61, 141 Mollier-Diagramm 127 Monatsbilanzverfahren 62, 67, 76, Musterbauordnung 225, 240, Nachhallzeit 189 Nichtwohngebäude 55, 67, 68, 86, 90 Niederschlagskarte 175 Niedrigenergiehaus 100 f Norm-Trittschallpegel 206 Nutzfläche 56, 68, 75 Nutzkältebedarf 85 Nutzungsgrad 66 Nutzungsklasse 167 Nutzwärmebedarf 85 Oberflächenkondensation 139 Oberflächentemperatur 38, 136, 141, 142 Oberlichter 262 Olf 46 Pendellänge 250 Phon 182

Plattenschwinger 186 Plattenschwingungsbereich 194 Plattenwärmetauscher 48 Polymerbitumen 163 Poröse Absorber 185 Primärenergiebedarf 70, 75 Primärenergiefaktoren 69, 79, 84 Primärmaßnahmen 184 Produktwert 252 Prüfparameter 234 Pufferräume 115 Randeinspannung 220 Rauchentwicklung 226 Rauchmelder 245 Raumabschließende Bauteile 229 Raumausstattung 141 Raumorientierung 142 Raumtiefenindex 254 Referenzklima 69 Referenzregionen 77, 78 Reflexionsgrad 250 Relative Feuchte 119, 122 Resonanzabsorber 185 Resonanzfrequenz 196 Salzbildung 125 Sättigungsdampfdruck 121, 122, Sättigungsgehalt 120, 121 Schächte 244 Schallabsorber 185 f. Schallabsorptionsfläche 188 Schallbrücken 219 Schalldämm-Maß 191, 192, 202 Schalldruck 178, 181, 183 Schalldruckpegel 181 Schallempfindung 177Schallintensität 183 Schallfeld 184 Schallgeschwindigkeit 180 Schallleistungspegel 181 Schallschlucksysteme 184 Schallschutz 178, 179

Schallschutzanforderungen 213, 217 Schallschutznachweis 217 Schalltechnisches Paradoxon 192 Schallübertragungswege 190 Scheibenabstand 221 Schimmel 41, 124, 140, 141 Schlagregenbeanspruchung 159 Schlagregenschutz 95, 159, 160 Schmelzen 5, 6 Schmelzwärme 5 Schutzschichten 170 Schwimmbad 137 Schwimmender Estrich 208, 223 Schwingung 177, 181 Sehaufgabe 251 Sekundärmaßnahmen 184 Sickerwasser 160, 161, 162 Skelettbau 201 Solare Wärmegewinne 55, 63, 65, 75, 86 Sommerlicher Wärmeschutz 72, 6 Sonneneintrag 26, 28 Sonnenwand 114 Spektrale Empfindlichkeit 247 Spektrumanpassungswerte 204 Sprinkleranlage 249 Standort 111 Stehende Welle 189 Stoßlüftung 122 Tageslicht 100 Tageslichtquotient 254, 264 Tageslichtsystem 14 Tageslichtversorgung 254 f. Tauperiode 148, 149, 152 Tauwasser 95, 121, 136, 140, 142, 144, 145, 148, 150, 6 Tauwasserausfall 142, 144, 145 Tauwasserbildung 136, 139, 140, 142, 143, 145, 146, 148, 173 Tauwassermenge 142, 144, 145, 146, 148, 150, 173

Tauwassernachweis 143, 145, 148, 150 Technische Gebäudeausrüstung 222 Teilbetriebsfaktor 253, 263 Temperaturfaktor 141 Temperaturleitzahl 30, 32, 39, 40 Temperaturmessung 1, 2 Temperaturverlauf 35, 36, 37, 150 Temperaturwelle 36 Thermometer 1, 2 Tiefe Frequenzen 187 Ton 178 Topographie 111 Transmissionswärmeverlust 55, 70, 73, 83 Transmissionswärmeverlust, spezifischer 63, 70, 74, 85 Transparente Wärmedämmung 87, 114 Transparenzindex 254, 260 Treibhauseffekt 10, 106 Treppen, Schalldämmung 224 Treppenräume 243 Trinkwasserwärmebedarf 67, 68, 75 Trittschall 179 Trittschalldämmung 186, 209 Trittschallschutz 206 f. Trittschallverbesserungs-Maß 207 Türen, Schalldämm-Maß 222 Ultraschall 177 Umfassungsfläche, wärmeübertragende 56Umkehrdach 173 Ummantelung 237 Umweltschutz 106 f. U-Wert 15, 16, 57, 58, 61, 64, 87 96, 98, 99, 103, 104, 105, 104, 140 Vakuumdämmung 105 Verbauung 256 Verbauungshöhenwinkel 255, 256 Verbauungsindex 256 Verbrennungstemperatur 227

Verbundbaustoff 239 Verdunstungsmenge 149, 153, Verdunstungsperiode 148, 149, 153 Versalzung 164 Versorgungsbereich 83 Volumenstrom 44, 45, 46, 79 Vorsatzschale 197, 221 Vorschaltgerät 251 Wandverkleidungen 219 Warmdach 171 Wärme 1, 7, 9 Wärmeabzugsanlagen 246 Wärmebewegung, instationäre 39 Wärmebrücke 21, 22,, 98 Wärmedämmputz 96 Wärmedämmschicht 58, 103 Wärmedämmung 54, 58, 60, 93, 94, 95, 96, 99, 100, 102,136, 138, 144 Wärmedämmung, Flachdach 92 Wärmedämmung, Umkehrdach 92 Wärmedurchgang 11, 15 Wärmedurchlasskoeffizient 13 Wärmedurchlasswiderstand 13, 16, 19, 35, 36, 57, 61, 84, 136, 137, 138, 139, 144 Wärmeeindringkoeffizient 39, 40, Wärmeenergie 4 Wärmekapazität 4, Wärmekonvektion 9 Wärmeleiter 7, 8, Wärmeleitfähigkeit 7, 8 Wärmeleitung 7, 9 Wärmepumpe 76, 118 Wärmerückgewinnung 49, 51, 54 Wärmeschutz 13, 45, 54, 55, 60, 66, 100, 141 Wärmeschutz , beweglicher 112 Wärmesenke 83 Wärmestrahlung 7, 10, 19, 239 Wärmestrom 16, 19, 128

Wärmestromdichte 16,17 Wärmetauscher 48 Wärmeübergang 10, 15, 136, 147 Wärmeübergangskoeffizient 14 Wärmewirkung 11 Wasser, drückendes 166, 167 Wasser, nichtdrückendes 166 Wasserabweisende Anstriche 159 Wasseraufnahme, kapillare 133 Wasseraufnahmekoeffizient 133 Wasserdampfdiffusion 128, 129, 130, 133 Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke 129, 130 Wasserdampf-Diffusionswiderstand 128, 130 Wasserdampfdruck 148, 149, 152 Wasserdampfteildruck 120, Wasserdampfkonvektion 174, Wasserdampfsättigungsdruck 147 Wasserhemmender Putz 160 Wasserundurchlässige Bauteile 166 Weiße Wanne 167 Wellenlänge 178 Zellenbauweise 240 Zonierung 83 Zündtemperatur 227 Zündung 228 Zweischalige Bauteile 195 f. Zweischalige Wand 220