Kartenstapel

Der U-Wert gibt an, wie viel Wärmemenge Q pro Quadratmeter und Temperaturdifferenz durch ein Bauteil hindurchgeht. Er ist ein Maß für die Wärmedämmeigenschaften: Je niedriger der U-Wert, desto besser die Dämmung.

Rsi​: Wärmeübergangswiderstand innen

R: Summe der Wärmedurchlasswiderstände

Rse​: Wärmeübergangswiderstand außen.

R=s/λ

s: Schichtdicke (m)

λ: Wärmeleitfähigkeit (W/(m⋅K)

Transport von Wasser durch feine Röhrchen oder Spalten (Kapillaren) in einem Baustoff. Dieser Mechanismus tritt bei erdberührten Bauteilen oder bei Wasserausfall innerhalb der Schichten auf.

Transport von Wasserdampf durch ein Bauteil infolge eines Wasserdampfdruckgefälles, z. B. vom wärmeren Inneren eines Gebäudes nach außen im Winter.

Transport von Wasserdampf durch Luftströmung, z. B. durch Lüften. Diese Menge ist in der Regel deutlich größer als die durch Diffusion transportierte.

Bewegung von Wasser durch poröse Bodenschichten unter Einfluss der Schwerkraft. Beispiel: Wasser bewegt sich in Sand abwärts.

Sie gibt den tatsächlichen Wasserdampfgehalt der Luft in g/m³ an.

Sie gibt in Prozent an, wie viel Wasserdampf die Luft im Verhältnis zu ihrer maximalen Aufnahmemenge bei einer bestimmten Temperatur enthält.

Die Fähigkeit der Luft, Wasser zu binden, steigt mit der Temperatur. Kühlt Luft ab, gibt sie Wasser in Form von Kondensat oder Tauwasser ab.

Es ermittelt näherungsweise, ob Tauwasser in einem Bauteil ausfällt und ob dieses während der Verdunstungsperiode vollständig abtrocknen kann.

Der Sättigungsdampfdruck psp_sps​ wird aus den Tabellen der DIN 4108-3 für die jeweilige Temperatur abgelesen.

Der Partialdruck beschreibt den tatsächlich vorhandenen Wasserdampfdruck bei einer bestimmten relativen Luftfeuchte und Temperatur.

Wenn die Tauwassermenge WTWTWT kleiner als die zulässigen Grenzwerte ist und das Wasser in der Verdunstungsperiode vollständig abtrocknet.

Grenzwerte nach DIN 4108-3 (max. 1 [kg/m²] bzw. 0,5 [kg/m²] bei nicht kappilarwasseraufnahmefähigen Materialen; bei Holzwerkstoff 3 [Massen-%] und bei Holz 5 [Massen-%] des eingesetzten Materials) und trocknet über die Verdunstungsperiode im Sommer wieder, kann von einer schadensfreien Konstruktion ausgegangen werden.

Der sd-Wert ist die Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke. Er beeinflusst, wie diffusionsoffen oder -hemmend ein Material ist, was wichtig für den Feuchtetransport ist.

→ Es ist immer der ungünstigere Fall auszuwählen, d.h.:

Wenn für Materialien Bandbreiten für μ-Werte gegeben sind, nimmt man für innenliegende Bauteilschichten bis zum letzten starken Temperaturabfall die niedriegeren Werte, für alle außenliegende Bauteilschichten werden die höheren Werte angenommen.

Je größer µ, desto dichter ist das Material.

Konvektion ist die Wärmeübertragung durch bewegliche Stoffe wie Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten. Sie entsteht durch Dichteunterschiede, die thermischen Auftrieb erzeugen.

Warme Luft steigt durch geringeres spezifisches Gewicht auf. Nach dem Abkühlen sinkt sie wieder ab, wodurch eine Wärmeströmung entsteht.

Wärmestrahlung ist die Wärmeübertragung ohne Medium. Sie funktioniert auch im Vakuum und geht von jedem Körper aus.

Der Emissionsgrad ε\varepsilonε beschreibt die Strahlung eines Körpers im Vergleich zu einem idealen schwarzen Körper.

Der Absorptionsgrad beschreibt, wie gut ein Körper Wärme im Vergleich zu einem idealen schwarzen Körper aufnimmt.

Wärmeleitung ist der Wärmetransport innerhalb eines Festkörpers, bei dem die Wärme durch den Körper wandert, die Teilchen aber an ihrem Platz bleiben.

Wärmeleitfähigkeit λ\lambdaλ gibt an, wie viel Wärme (in Watt) pro Meter Material und Kelvin Temperaturdifferenz geleitet wird. Einheit: W/mKW

Der Wärmedurchlasswiderstand bezieht sich bereits auf die Schichtdicke und muss daher nicht nochmals dividiert werden.

Keilförmige Bauteile haben eine sich verändernde Dämmdicke, wie z. B. bei Flachdächern mit Gefälledämmung. Die Berechnung des U-Wertes erfordert deshalb eine differenzierte Betrachtung.

Die äquivalente Dämmschichtdicke ist eine konstante Dämmdicke, die denselben Wärmedurchgangskoeffizienten wie ein bestehendes Bauteil hat.

Inhomogene Bauteile bestehen aus unterschiedlichen Materialien innerhalb einer Schicht, z. B. Holzrahmenbau mit Sparren und Wärmedämmung.

Addiere die Wärmedurchlasswiderstände der Schichten an der dünnsten Stelle:

1. Bestimme die maximale Dämmdicke an der dicksten Stelle.

2. Berechne den Wärmedurchlasswiderstand an der dicksten Stelle.

rechteckige Fläche:

dreieckige Fläche, dickste Stelle am Scheitelpunkt:

dreieckige Fläche, dünnste Stelle am Scheitelpunkt:

1. Setze den U-Wert des bestehenden Bauteils und den gewünschten U-Wert gleich:

1. Löse nach der Dämmschichtdicke auf

Zur Bestimmung des oberen Grenzwertes R'T werden die Wärmedurchlasswiderstände  anteiliger Abschnitte (senkrecht zur Oberfläche) berechnet.

oberer Grenzwert R'T - abschnittsweise

mit:

unterer Grenzwert R''T

Zur Bestimmung des unteren Grenzwertes R''T werden die Wärmedurchlasswiderstände einzelner Schichten (parallel zur Oberfläche) berechnet.

unterer Grenzwert R''T - schichtweise

für homogene Bauteilschichten mit:

für inhomogene Bauteilschichten mit:

Gesamt-Wärmedurchlasswiderstand RT

Der Heizwert beschreibt die Wärmeenergie, die bei der Verbrennung eines Brennstoffs entsteht, ohne die Kondensationsenthalpie des Wasserdampfs in den Abgasen zu berücksichtigen.

Der Brennwert ist der Heizwert plus die Kondensationsenthalpie des Wasserdampfs in den Abgasen. Er ist bei Erdgas ca. 11 % und bei Öl ca. 6 % höher als der Heizwert.

Latente Wärme ist die Energie, die bei einem Phasenübergang eines Stoffes aufgenommen oder abgegeben wird, ohne die Temperatur des Stoffes zu ändern.

Eine Wärmepumpe nutzt technische Arbeit, um Wärmeenergie aus einer kalten Umgebung aufzunehmen und diese auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, das zur Beheizung genutzt werden kann.

1. Außenluft

2. Erdreich/Sole

3. Grundwasser

4. Solarspeicher

5. Prozesswärme

1. Kompressionswärmepumpe: Nutzt ein Kältemittel und mechanische Arbeit.

2. Absorptionswärmepumpe: Beruht auf einem chemischen Prozess mit einem Sorptionsmittel und fossiler Energie.

3. Adsorptionswärmepumpe: Beruht auf der Bindung von Kältemittel an ein Sorptionsmittel.

1. Verdampfer: Umweltenergie verdampft das Kältemittel.

2. Kompressor: Verdichtetes Kältemittel erhöht Druck und Temperatur.

3. Kondensator: Wärme wird an das Heizsystem abgegeben, Kältemittel verflüssigt sich.

4. Expansionsventil: Druck wird reduziert, Kältemittel entspannt sich.

1. Konstantemperaturkessel: Konstante Temperatur zwischen 70–90 °C.

2. Niedrigtemperaturkessel: Geringere Betriebstemperatur (35–40 °C), geringere Verluste.

3. Brennwertkessel: Nutzt die latente Wärme des Abgases, Wirkungsgrad über 100 %.

Er nutzt die Kondensationsenthalpie des Wasserdampfs aus den Abgasen, wodurch zusätzliche Wärmeenergie frei wird.

Fernwärme ist die Versorgung von Gebäuden mit Wärme und Warmwasser durch zentrale Heizkraftwerke oder Blockheizkraftwerke über ein Wärmenetz.

1. Vorteile:

   • Hohe Versorgungssicherheit.

   • Geringer Wartungsaufwand.

   • Keine Lagerung von Brennstoffen nötig.

2. Nachteile:

   • Wärmeverluste bis zu 15 %.

   • Hoher Aufwand bei der Erschließung von Bestandsgebieten.

Sie erzeugt Wärme durch den elektrischen Widerstand eines stromdurchflossenen Leiters.

1. Vorteile:

   • Einfache Bedienung, keine baulichen Anforderungen.

   • Keine Wartung, kein Schornstein nötig.

2. Nachteile:

   • Nutzung von Tagstrom führt zu hohen Kosten.

   • Bei nicht nachhaltigem Strom ökologisch bedenklich.

1. Verdampfer: Umweltenergie bringt das Kältemittel zum Verdampfen.

2. Absorption: Das Kältemittel wird von einem Sorptionsmittel aufgesogen. Dabei entsteht Wärme, die für das Heizungssystem genutzt wird.

3. Austreiber: Durch Wärmezufuhr wird das Kältemittel vom Sorptionsmittel getrennt.

4. Kondensation: Das Kältemittel wird wieder flüssig, wobei weitere Wärme abgegeben wird. Der Kreislauf beginnt von vorne.

Besonderheit:

• Nutzt fossile Energie (z. B. Gas) zur Wärmezufuhr im Austreiber.

• Beruht auf einem physikalisch-chemischen Prozess im Lösungsmittelkreislauf.

1. Verdampfer: Umweltenergie bringt das Kältemittel zum Verdampfen.

2. Adsorption: Das gasförmige Kältemittel bindet sich an das Sorptionsmittel, ohne vollständig darin aufzugehen. Dabei entsteht nutzbare Wärme.

3. Desorption: Durch Wärmezufuhr wird das Kältemittel wieder vom Sorptionsmittel getrennt.

4. Kondensation: Das Kältemittel wird flüssig, wobei weitere Wärme abgegeben wird. Der Kreislauf beginnt von vorne.

Besonderheit:

• Beruht auf der Bindung des Kältemittels an ein Sorptionsmittel.

• Nutzt keine fossile Energie, sondern erneuerbare Wärmequellen zur Desorption.

4o

• Hält eine konstante Temperatur zwischen 70 und 90 °C.

• Bei Ölkesseln mindestens 20 °C wegen Korrosionsgefahr.

• Temperatursteuerung erfolgt über zwei Kreisläufe mit Mischmotor.

Nachteile:

• Hohe Verluste durch Abgase und Auskühlung.

• Veraltete Technik, ineffizient.

• Betriebstemperatur: 35–40 °C, führt zu geringeren Verlusten.

• Korrosionsgefahr durch spezielle Kesselformen eingedämmt.

• Kein Absinken des Wirkungsgrades bei geringer Auslastung.

Besonderheiten:

• Ehemals moderne Technik, mittlerweile überholt durch Brennwertkessel.

• Nutzt Abgaswärme über einen Wärmetauscher, wodurch der Wasserdampf kondensiert und latente Wärme freigesetzt wird.

• Wirkungsgrad über 100 %, da die Kondensationsenthalpie genutzt wird.

• Abgastemperaturen sind sehr niedrig, erfordern Gebläse und kondensatbeständige Schornsteine.

Besonderheiten:

• Brennwert ist etwa 11 % (Erdgas) oder 6 % (Öl) höher als der Heizwert.

• Moderne, effiziente Technik.

Funktionsweise:

1. Eine Wärmepumpe entzieht einem System mit niedriger Temperatur (z. B. Außenluft, Erdreich, Grundwasser) Wärme.

2. Sie nutzt technische Arbeit (z. B. elektrisch betriebener Kompressor), um die Temperatur dieser Wärme zu erhöhen.

3. Die Wärme wird an ein System mit höherer Temperatur (z. B. Heizung) abgegeben.

• Wärmedämmung von Außenbauteilen.

• Vermeidung von Wärmebrücken.

• Sicherstellung der Luftdichtheit.

• Zonierung des Gebäudes (z. B. Pufferzonen).

• Verwendung von Rollläden und Dämmung von Leitungen und Schornsteinen.

1. Sicherstellung hinreichend hoher Innenoberflächentemperaturen, um Oberflächenkondensation und Schimmelbildung unter normalen Bedingungen zu vermeiden.

2. Schutz der Baukonstruktion vor klimatisch bedingten Feuchteschäden.

3. Förderung eines hygienischen Wohnklimas und Reduzierung von Energieverbrauch und Bewirtschaftungskosten.

1. Schimmelwachstum beginnt bei einer Innenoberflächentemperatur von 12,6 °C und 80 % relativer Luftfeuchtigkeit unter Normbedingungen.

2. Höhere Luftfeuchtigkeit oder Temperaturen fördern exponentiell das Schimmelwachstum.

1. Sicherstellung zumutbarer Innenraumtemperaturen.

2. Vermeidung aufwendiger und energieintensiver technischer Maßnahmen zur Raumkühlung.

1. limaregion (Sommerklima).

2. Verhältnis von Fensterfläche zur Grundfläche.

3. Luftwechsel durch Nachtlüftung.

4. Bauart und Wärmespeicherkapazität der Bauteile.

5. Energiedurchlassgrad und Verschattung der Fenster.

6. Orientierung und Neigungswinkel der Fenster.

1. Einsatz von Sonnenschutzverglasung oder Sonnenschutzvorrichtungen.

2. Nutzung passiver Kühlung (z. B. Bauart).

3. Optimierung der Fensterorientierung und -neigung.

4. Nachtlüftung zur Temperaturregulierung.

• Der Temperaturfaktor fRsif beschreibt das Verhältnis der Differenz zwischen Innenoberflächentemperatur und Außentemperatur zur Differenz zwischen Innenraumtemperatur und Außentemperatur.

1. Normbedingungen:

   • Innentemperatur: 20 °C.

   • Außenlufttemperatur: -5 °C.

   • Relative Luftfeuchtigkeit innen: 80 %.

2. Mindestwert: fRsi≥0,7

3. Bei einem fRsif_{Rsi}fRsi​-Wert von 0,7 beträgt die Innenoberflächentemperatur mindestens 12,6 °C, was unter normalen Bedingungen Schimmelwachstum verhindert.

• Wärmebrücken reduzieren die Innenoberflächentemperatur und erhöhen das Risiko von Schimmelbildung und Tauwasser.

• Maßnahmen zur Vermeidung:

  • Optimierung der Geometrie (z. B. Isolierung von Ecken).

  • Verwendung thermisch verbesserter Materialien.

• Θi = 20 [°C] 

• φ = 50 [%]

• φsi ≤ 80 [%]

• Θe = -5 [°C]

• Rsi = 0,25 [m²K/W]

• Rse erdberührt = 0,04 [m²K/W]alle anderen Rse -> s. Tab. 1 DIN EN ISO 6946

• Vermeidung von Schimmelpilzbildung und gesundheitlichen Problemen.

• Reduzierung von Energieverlusten und damit niedrigere Heizkosten.

• Verlängerung der Lebensdauer der Baukonstruktion durch Schutz vor Feuchteschäden.

• Zusätzliche Dämmung an Innen- und Außenecken.

• Reduzierung von Wärmebrücken durch thermisch optimierte Konstruktionen.

• Verwendung von Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit.

• Verbesserung der Luftdichtheit.

Vereinfachtes Verfahren (DIN 4108-02):

• Berechnung des Sonneneintragskennwerts Svorh​.

• Vergleich mit dem zulässigen Sonneneintragskennwert Szul​

• Bedingung: Szul ≥ Svorh → Nachweis erbracht

Svorh = ∑(AW ∙ gtotal) / AG

AW = Fensterflächen des betrachteten Raumes  [m²]

gtotal = gꓕ ∙ Fs ∙ Fc = Gesamtenergiedurchlassgrad

AG = Grundfläche des betrachteten Raumes  [m²]

Szul = ∑Sx = S1+S2+S3+S4+S5+S6 = zulässiger Sonneneintragkennwert

1. S1​: Beitrag der Bauart (z. B. Wärmespeicherkapazität)+ Nachtlüftung.

2. S2​: Grundflächenbezogener Fensteranteil.

3. S3​: Sonnenschutzvorrichtungen.

4. S4​: Fensterneigung.

5. S5: Orientierung.

6. S6:Passivekühlung

1. Der Gesamtenergiedurchlassgrad beschreibt, wie viel der eingestrahlten Sonnenenergie ins Rauminnere gelangt.

2. Maßnahmen zur Reduzierung:

   • Sonnenschutzverglasung (gtot≤0,4g_{\text{tot}} \leq 0,4gtot​≤0,4).

   • Außenliegende Verschattung (z. B. Rollläden, Markisen).

fWG = AW/AG = Fensterflächenanteil 

AW = Fensterflächen des betrachteten Raumes  [m²]

AG = Grundfläche des betrachteten Raumes  [m²]