Nennen Sie drei Ziele des Wärmeschutzes in Gebäuden?
Energieeinsparung
Komfortsteigerung
Umweltschutz:
Ordnen Sie die folgenden Materialien nach ihrer Wärmeleitfähigkeit von niedrig bis hoch.
Holz
Metall
Stahlbeton
Mineralwolle
Mineralwolle (geringe Wärmeleitfähigkeit, sehr guter Wärmeschutz)
Holz (geringe bis mittlere Wärmeleitfähigkeit)
Stahlbeton (mittlere bis hohe Wärmeleitfähigkeit)
Metall (hohe Wärmeleitfähigkeit)
Welche Vorschriften sind für den Wärmeschutz und die Energieefizienz von Gebäuden maßgebend und was sind die beiden Hauptanforderungen an ein neu zu errichtendes Wohngebäude?
Energieeinsparverordnung (EnEV):
Gebäudeenergiegesetz (GEG)
DIN V 18599
Niedrigenergiehausstandard (Begrenzung des Primärenergiebedarfs):
Anforderungen an den Wärmeschutz (U-Werte der Bauteile):
Was versteht Unter der Kompaktheit eines Gebäudes und Warum sind große Gebäude i.d.R. kompakter als kleine Gebäude
Die Kompaktheit eines Gebäudes beschreibt das Verhältnis zwischen der Oberfläche der Gebäudehülle (also der Außenflächen wie Wände, Fenster, Dach, Boden) und dem Volumen des Gebäudes.
a/V verhältnis
Form und Effizienz
Reduzierte Wand- und Dachflächen
Praktische Bauformen
. Was versteht man unter einer Wärmebrücke?
Eine Wärmebrücke (auch Kältebrücke genannt) bezeichnet einen Bereich in der Gebäudehülle, an dem die Wärme schneller nach außen abfließt als in den umliegenden Bereichen
Welche Arten von Wärmebrücken gibt es?
Bauliche Wärmebrücken:
Materialbedingte Wärmebrücken:
Geometrische Wärmebrücken:
Welche Auswirkungen hat eine Wärmebrücke?
Energieverlust
Schimmelbildung
Komfortverlust
. Wovon ist der sommerliche Wärmeschutz in einen Raum abhängig?
Orientierung und Fensterflächen:
Verglasung und Sonnenschutzverglasung :Niedriger u- wert bei den fenstern
Sonnenschutzmaßnahmen
Dämmung der Gebäudehülle:
Wärmespeicherfähigkeit der Bauteile:
Lüftungsverhalten:
Interne Wärmequellen:
Klimatisierung und technische Systeme:
Was ist der Taupunkt?
Der Punkt, an dem die Luftfeuchtigkeit zu Wasser kondensiert
Nennen Sie die zwei Hauptbedingungen unter denen Schimmel entsteht?
Hohe Feuchtigkeit:
Warme Temperaturen:
Mangelnde Luftzirkulationen
. Welche Aussagen zum Transport von Wasserdampf sind richtig?
Werden von hohen zu niedrigen Wasserdampfteildrücken transportiert.
5. Welche Aussagen zum bauphysikalischen Verhalten von Kellern sind richtig?
□In Kellerräumen besteht vor allem im Winter die Gefahr der Schimmelbildung
□In Kellerräumen besteht vor allem im Sommer die Gefahr der Schimmelbildung
□Kellerfenster sollten möglichst bei Temperaturen geöfnet werden, wenn die einströmende Luft erwärmt wird
□Keller sind aufgrund der ganzjährig gleichmäßigen Temperaturbedingungen vollkommen unkritisch im Hinblick auf Schimmelbildung zu bewerten.
□ In Kellerräumen besteht vor allem im Sommer die Gefahr der Schimmelbildung.
□ Kellerfenster sollten möglichst bei Temperaturen geöffnet werden, wenn die einströmende Luft erwärmt wird.
Berechne den Wärmedurchgangskoeffizient der Außenwand (U-Wert). Runden Sie den R-Wert auf drei Nachkommastellen und den U-Wert im letzten Schritt auf zwei Nachkommastellen.
Schicht 1: Gipsputz; d=15 mm; λ=0,51 W/mK
Schicht 2: Stahlbeton; d=20 cm; λ=2,3 W/mK
Schicht 3: Wärmedämmung; d=14 cm; λ=0,035 W/mK
Schicht 4: Außenputz; d=10 mm; λ=1,6 W/mK
+ pauschaler U-Wert Zuschlag von 0,02 W/m2K
Rsi = 0,13
Rsi = 0,04
R1 = 0,015 m / 0,51 W/mK ≈ 0,029 m2K/W
R2 = 0,20 m / 2,3 W/mK ≈ 0,087 m2K/W
R3 = 0,14 m / 0,035 W/mK ≈ 4 m2K/W
R4 = 0,01 m / 1,6 W/mK ≈ 0,0063 m2K/W
0,13 + 0,029 + 0,087 + 4 + 0,0063 + 0,04 ≈ 4,29 m2K/W
U = 1 / 4,29 ≈ 0,23 W/m2K + pauschaler U-Wert Zuschlag
U = 0,23 W/m2K + 0,02 = 0,25 W/m2K
Berechnen Sie den Transmissionswärmeverlust in 8 Stunden bei 20°C Innentemperatur und -5°C Außentemperatur, wenn diese Wand 120m2 groß ist. (Uwert : 0,25 w/m^2K)
c. Wie dick muss die Dämmung sein, um den U-Wert zu halbieren?
Q = 0,25 W/m2K ⋅120 m2 ⋅25K ⋅ 8h
Q ≈ 6 kWh
c. Uneu = U / 2 = 0,125 m2K/W
d = (1/0,125 - 8,0)⋅ 0,035
≈ 0,28 m
a. Sie kochen sich einen Tee und erhitzen hierzu 1l Wasser von 20°C auf 99°C. Wieviel Energie benötigen Sie hierzu?
Q = 1000 g ⋅ 4,186 J/gK ⋅ 79K
= 330,69 kJ
Welche Wärmemengen spielen bei der Berechnung des Jahres-Heizwärmebedarfs eine Rolle?
Wärmeverlusten (über Gebäudehülle, Lüftung und technische Anlagen) und den Wärmegewinnen (durch Sonne, Geräte, Abwärme) zusammen
Dämmung und Luftdichtheit
Außentemperarut
Was sind Klassische Themen der Bauphysik
Wärmeschutz und energiebilanz
Schallschutz und Raumakustik
Klimabedingter Feuchteschutz
wofür steht der begriff Bauphysik
Übertragungsphänomene
-der Wärme
-der Feuchte
-des Schalls
-des Lichts
Warum Bauphysik? Was bringt es?
Zum wohle des Menschen und Tiers
Zur erhaltung der Bausubstanz
Zur Schonung von Umwelt und Ressourcen
Zur Energie- und Betriebskosteneinsparung
Was nimmt beim Büro den meisten Energieanteil
Heizung
Was ist mit dem „Spannungsfeld Bauphysik“ im Planungsprozess gemeint?
Baurechtliche Anforderung
Wie sind Bauliche Anlagen zu errichten
Bauliche Anlagen sind so zu errichten, zu ändern und instand zu halten, dass sie einer Nutzung und den Klimatischen Verhältnissen den entsprechenden Wärmeschutz haben
DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau
Gesetzliche Anforderungen Beim Neubau
Heizung mir mind. 65% erneuerbare Energie
Anforderungen an:
Baulicher Wärmeschutz
Primärenergiebedarf
Erneuerbare Energie
Weitere Anforderung:
Sommerlicher Wärmeschutz
Dichtheit
Mindestwärmeschutz
Wärmebrücken
Gesetzliche Anforderungen bei Änderung im Baubestand
Änderung:
§48 Ab 10% der jeweiligen Kostengruppen Anlage 7 und ggf erneuerbare Energie
oder nach §50 Primärenergiebedarf
ggf erneuerbare Energie
Anforderung an den Betrieb:
Wärmepumpe Prüfen und optimieren
Heizung prüfen, optimieren (austausch ist nur dann vorgeschrieben wenn sie kaputt ist)
Hydraulischer Abgleich
Gebäudeautomation
Was ist Bedarfsreduktion
Reduzierung von Verbräuchen
(Wärmeverluste, Lüftungsverluste, Warmwasserbedarf weitere Energieverluste)
Was ist Effizienzsteigerung
Erhöhung des Nutzens im Verhältnis zu den eingesetzten Kosten
(mehr wärme bei gleichem Energieeinsatz)
Was ist der Energiemanagement
Bereitstellung der Energie, wenn benötigt und Sinnvoll, sowie Optimierung zur Reduktion von Verbräuchen
(Monitoring, Zeitpläne)
Was bringt der Wärmeschutz
Die Gesundheit der Nutzer (hygienisches Raumklima)
Die Behaglichkeit der Bewohner (angenehmes Raumklima)
Definition von Thermische Behaglichkeit
Thermische Behaglichkeit ist das Gefühl, das Zufriedenheit mit dem Umgebungsklima ausdrückt - nach DIN EN ISO 7730
von was hängt die Thermische Behaglichkeit ab
Aktivitätsgrad
Bekleidungsgrad
Lufttemperatur
Oberflächentemperaturen
Luftfeuchtigkeit
Luftgeschwindigkeit
Was beschreibt der PMV- und der PPD-Wert im Zusammenhang mit thermischer Behaglichkeit nach DIN EN ISO 7730?
Der PMV-Wert sagt, wie angenehm oder unangenehm Menschen die Temperatur im Raum finden. Daraus wird der PPD-Wert berechnet – der zeigt, wie viele Leute sich im Raum wahrscheinlich unwohl fühlen.
Was ist ein akzeptables thermisches Raumklima?
Eine Umgebung die von mind. 80% der Personen, die sich im Raum aufhalten, Thermisch annehmbar empfunden wird. Man schafft nie die 100%
Was beeinflusst alles das Raumklima?
Außenklima (Temperatur,Strahlungbelastung, Luftfeuchte, WInd, Niederschlag und Luftdruck)
Nutzung/Anlagentechnik (Luftwechselrate, Innere Wärme- und Feuchtequellen durch Personen oder Geräten, Gebäudetechn. Einrichtungen, Heizung- Lüftungs- und Klimanlagen)
VErhalten des Bauwerks/ der Bauteile (Wärmetransport und Wärmespeicherverhalten, Feuchtetransport und Feuchtespeicherverhalten)
Wie erfolgt die Energiebilanz
Durch monatliche Bilanzgleichungen und Energiekennwerte
Brauchen Witterungskorrektur
Kühlprozessen, Tageslichnutzung, Solaranlagen, Wärmepumpen nutzen teils Simulationsprogramme mit lokalen Klimadaten
Wetter Definition
beschreibt den aktuellen Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit
umfasst kurzfristige Phänomene wie Tempereatur, Niederschlag, Wind, Luftdruck und Feuchtigkeit
Wetter kann sich von Minute zu Minutze oder von Tag zu Tag ändern
ist kurzfristig und beschreibt akutellen zustand
Witterung Defintion
Beschreibt den allg. Wetterverlauf in einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort. Zb dass es im November in Deutschland meistens Kühler und nässer ist wie im September
beschreibt den wetterverlauf über mehrere Tage oder Wochen
Klima Definition
Bezieht sich auf statistische durchschnittswerte des Wetters über einen Längeren Zeitraum. In der Regel 30 Jahre oder mehr. Gibt an welche Wetterbedingungen typischerweise in welcher Region herrscht
Bezieht sich auf langfristige Wetterverhältnisse in einer Region
Nutzenergie definition
Oberbegriff für Nutzwärmebedarf ( menge an Wärme, die man braucht, damit es im Raum während der heizperiode Warm bleibt), Nutzkältebedarf( ist die Menge an Kühlung, die man braucht, damit es in einem Raum nicht zu warm wird, wenn zu viel Wärme reinkommt.), Nutzenergiebedarf für Trinkwarmwasser, Beleuchtung, Befeuchtung
Tatsächliche Energie die nach Verlusten bei der Umwandlung der Endenergie wirklich wirksam ist (zb. Licht, warmwasser etc)
Endenergie
Endenergie ist die Energie, die ans Gebäude geliefert wird, damit es geheizt, belüftet, beleuchtet und mit Warmwasser versorgt wird. Sie enthält auch den Strom, den die Technik dafür braucht. Diese Energie ist das, was der Nutzer wirklich zum Betrieb des Gebäudes braucht.
Wird ans Gebäude geliefert nach allen Umwandlungen. Kommt im Haus an und kann genutzt werden (zb Gas, Strom)
Primärenergie Defintion
Primärenergie ist die gesamte Energiemenge, die gebraucht wird – nicht nur die Energie im Brennstoff, sondern auch die Energie, die bei der Gewinnung, Verarbeitung und Lieferung des Brennstoffs außerhalb des Gebäudes verbraucht wird.
Rohenergie von der Natur oder aus Energiesystemen, kommt von außen (zb. Fossile Brennstoffe, erneuerbare energie durch wind oder Sonnenstrahlung, Kernenergie)
Erneuerbare Energie definition
Erneuerbare Energie kommt aus Quellen, die nicht leer werden, wenn wir sie nutzen. Zum Beispiel: Sonnenenergie, Wind, Wasser und Biomasse. Diese Energie ist unbegrenzt oder wächst immer wieder nach. Biomasse ist auch erneuerbar, weil Pflanzen nachwachsen, aber sie ist nicht unbegrenz
Wärmequelle Definition
Wärmequelle ist die Wärme, die in einem Raum entsteht oder hineinkommt – aber nur die Wärme, die wärmer ist als die Raumtemperatur. Wärme, die von Heizung oder Lüftung kommt, zählt nicht dazu.
Wärmesenke Definiton
Wärmesenke ist die Wärme, die einem Raum entzogen wird. Dabei zählt nicht die Wärme, die durch Kühlung abgeführt wird.
Energiebedarf Definition
Energiebedarf ist die Menge an Energie, die man theoretisch braucht, um etwas auf einen bestimmten Zustand zu bringen — aber ohne die Verluste, die im echten Betrieb entstehen. Darum ist der Bedarf meistens kleiner als der tatsächliche Verbrauch.
Energieverbrauch Defintion
Energieverbrauch ist die Energie, die im Gebäude wirklich genutzt und dabei auch verloren wird. Diese Menge kann man messen und sie wird zur Abrechnung mit dem Energieversorger genutzt.
Heiz-/Kühlbedarf definiton
Rechnerische Energiemenge, die man theoretisch braucht, um einen Raum warm oder kühl zu halten – ohne Verluste.
Heiz-/Kühlverbrauch: definiton
Die tatsächlich verbrauchte Energiemenge, inklusive Verluste (z. B. durch Leitungen, Technik). Das ist das, was z. B. auf der Heizkostenabrechnung steht.
Heizlast Definition
Heizlast ist die Heizleistung, die ein Raum oder Gebäude braucht, um am kältesten Tag genug warm zu bleiben. Sie wird rechnerisch bestimmt (nach DIN EN 12831) und sagt, wie stark das Heizsystem sein muss. Früher nannte man das „Wärmebedarf“, aber „Heizlast“ ist der richtige Begriff, weil es sich um eine Leistung handelt – nicht um Energie.
Kühllast definition
Kühllast ist die Kühlleistung, die ein Raum oder Gebäude am wärmsten Tag braucht, um nicht zu heiß zu werden. Es ist also die Menge an Wärme, die man an diesem Tag abführen muss, damit die gewünschte Raumtemperatur bleibt. Auch das ist eine Leistung (nicht Energie) – berechnet nach VDI 2078.
Was passiert mit der Temperatur eines Stoffes, wenn ihm Wärme zugeführt oder entzogen wird – und was ist dabei zu beachten?
Die Temperatur steigt, wenn Wärme zugeführt wird, und sinkt, wenn Wärme entzogen wird.Wichtig: Das gilt nur, solange der Stoff im gleichen Aggregatzustand (fest, flüssig, gasförmig) bleibt.
Was ist Wärme?
Wärme als thermische Energie Q (wärmemenge) ist eine Energiemenge, die in der ungeordneten Bewegung von Atomen oder Molekühlen eines Stoffes gespeichert wird
Wärme als Wärmestrom Φ ist die Menge an Wärmeenergie, die pro Zeiteinheit über eine Systemgrenze (zb. Wand, Fenster) übertragen wird. Also eine Leistung
Chemische Energie Definition
Energie die durch Bindugne der Atome und MOleküle vorhanden ist und durch chemische Reaktion (zb Verbrennung) freigesetzt werden kann
Thermische Energie Definiton
Energie, die ein Stoff durch das anheben seiner Temperatur gespeichert hat
Spezifische Wärmekapazität Definiton
Gibt an, welche Wärmemenge einem Stoff pro Kilogramm zugeführt werden muss, um seine Temperatur um ein Kelvin zu erhöhen
Paraffin hat einen Energiegehalt von ca. 10 kWh/kg. Ein Teelicht wiegt 13 g. Welche Leistung hat das Teelicht, wenn es in 3 Stunden herunter brennt?
Arbeit (Ws)= Leistung (W) * Zeit (s)
Was ist Kälte?
Kälte ist ein Subjektives Gefühl großer Wärmeabgaben und kein Physikalischer Begriff. Es handelt sich um Wärmeverlust.
Kälteenergie und Kältebrücke ist im wissenschaftlichen-technischen Bereich falsch und sollte nicht verwendet werden.
Was ist Temperatur
Wärmezustand oder Temperatur eines Stoffes wird gekennzeichet durch die kinetische Energie der Moleküle.
Die Bewegung der Moleküle hört beim absoluten Nullpunkt t0 auf.
also bei t = 0 kelvin oder θ= -273,15 C°
Wann ist der Siedepunkt des Wassers und der Schmelzpunkt des Eises?
wasser 100 C° also 373,15 K
Eises 0 C° also 273,15 K
Wie findet der Wärmetransport der Wärmeleitung statt?
Von Warm zu kalt.
Transport findet von teilchen zu teilchen statt
in einem Feststoff oder ruhendem Fluid
WIe findet der Wämetransport der Konvektion statt?
Transport von Teilchen: von A nach B
In einem Fluid, Gas oder permeablen Feststoff
WIe findet der Wämetransport der Strahlung statt?
In elektromagnetischen Wellen
Ist auch im Vakuum möglich
Leistungsphase 0 - 9
Die Einflussmöglichkeiten am anfang sind groß und am ende gering. Dafür sind die Aufwand und kosten am anfang gering und am Ende hoch
0-3 Bedarfsermittlung und Entwurfsplanung -> Kubatur und Ausrichtung, Fensterflächen, Bauonstruktion, Energiekozept
4-6 Ausführungsplanung und Ausschreibung -> Materialien, Oberflächen, Raumqualität, Detailausführung
7-9 Vergabe, Ausführung und Fertigstellungsplanung -> Ggf. alternative Ausführungsvorschläge
Was beschreibt das „Spannungsfeld der Bauphysik“ in der Planung?
Es geht darum, Wärme-, Schall- und Raumakustikschutz in Einklang zu bringen.Die Bereiche beeinflussen sich gegenseitig, daher ist ein gut abgestimmter Kompromiss nötig – keine perfekte Lösung.
Was ist Energie?
Energie ist eine physikalische Größe, die in allen Teilgebieten der Physik sowie in der Technik, Chemie, Biologie und der Wirtschaft eine zentrale Rolle spielt.
Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten, Wärme abgeben oder Strahlung auszusenden!
Energieformen
Mechanische Energie
KErnenergie
Strahlungsenergie
Elektrische Energie
Thermische Energie
Chemische Energie
Erster Hauptsatz der Thermodynamik und der Mathematische ausdruck
"Die Änderung der inneren Energie eines Systems ist gleich der zugeführten Wärme minus der verrichteten Arbeit’’
Mathematisch ausgedrückt lautet er: ΔU = ΔQ + ΔW
ΔU ist die Änderung der inneren Energie des Systems,
ΔQ ist die zu- oder abgeführte Wärme,
ΔW ist die vom System verrichtete oder zugeführte Arbeit.
Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet werden – nur umgewandelt oder übertragen.Wärme kann zugeführt oder entzogen werden, das System kann Arbeit leisten oder aufnehmen, aber die Gesamtenergie bleibt gleich.
was ist der Carnotwirkungsgrad/ was passiert dabei?
Man hat am anfang viel wärme, dann wird die Wärme in der Maschine in Strom umgewandelt und am ende habe ich weniger Wärme übrig im Kalten Reservoir.
Andersherum geht das auch. Wenn man im WInter weniger kälte hat und diese durch die Wärmekraftmaschine gezogen wird, kann durch den Strom mehr wärme abgegeben werden
Leistungsziffer von Wärmepumpe/ was passiert dabei?
Man hat die Umgebungswärme, die wird durch einen Draht in den damper eingeleitet. Die Flüssigkeit verdampft. In der antriebseneergie bzw im Verdichter wird der Wasserdampf verdichtet. Kommt dann in den Verflüssiger. Von dort geht es dann in das expansionsventil
Wärmeleitfähigkeit λ?
Die Wärmeleitung ist maßgeblich abhängig von der Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes. Diese ist abhängig von Dichte, Struktur und Feuchte.
Stark leitende Materialien sind zb Metall
Wenig leitende Materialien sind Dämmstoff
Nenne die 3 Wärmetransportmechanismen
Leitung
Konvektion
Strahlung
Der Wärmedurchgangswiderstands RT
Was beschreibt der U-Wert und warum ist er für die Gebäudeenergiebilanz wichtig?
Der U-Wert zeigt, wie viel Wärme pro m² und Grad Temperaturunterschied verloren geht.Ein niedriger U-Wert bedeutet bessere Dämmung, geringere Wärmeverluste und damit weniger Heizkosten und CO₂-Ausstoß.
Der Wärmedurchlasswiderstand R einer Schicht
Wärmedurchgangskoeffizient U (U-Wert) durch ein n-schichtiges Bauteil
Was enthält die DIN 6946 für Regelungen und Rechenverfahren?
Gesamt-Wärmedurchlasswiderstand von Bauteilkomponenten aus homogenen und inhomogenen Schichten
Wärmedurchlasswiderstand von Luftschichten
➢ Wärmedurchlasswiderstand unbeheizter Räume
➢ Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten von Komponenten mit keilförmigen Schichten (z.B. Gefälledämmungen)
➢ Korrektur des Wärmedurchgangskoeffizienten z.B. für :
➢ ΔUg die Korrektur für Luftspalte
➢ ΔUf die Korrektur für mechanische Befestigungsteile (z.B. hinterlüftete Fassaden)
➢ ΔUr die Korrektur für Umkehrdächer
Wärmetransport Konvektion Definiton
➢ durch Teilchen in einem Fluid (Gas oder Flüssigkeit)
➢ Freie Konvektion durch Dichte-/Temperaturunterschiede
➢ Erzwungene Konvektion durch z.B. Gebläse oder Pumpen
Die Konvektion ist maßgeblich abhängig vom Stofftransport. Dieser ist von Masse/Volumen und der spezifische Wärmekapazität.
Es gibt einmal die freie Konvektion:
Diese entsteht durch Druck/Dichteunterschiede. Dort entsteht eine Strömung der Raumluft oder eine Strömung des Trinkwassers im Schichtenspeicher.
Beipsiel: Wasserkocher
Und die erzwungene Konvektion:
Diese entsetht durch KRafteinwirkung zb durch Ventilator oder Pumpe. Darunter zählt auch Pusten. Im Fachbereich ist es die Strömung des Wassers im Solarkollektorkreislauf oder die Strömung des Wassers im Heizkreislauf
Was beschreibt das allgemeine Gasgesetz
Das allgemeine Gasgesetz beschreibt das Verhalten idealer Gase und verbindet die Zustandsgrößen Druck, Volumen und Temperatur.
Es lautet: p⋅V = m⋅Rs⋅T (ausgedrückt mit der spezifischen Gaskonstante Rs)
Es zeigt dass bei konstantem Druck das Volumen eines Gases direkt proportinal zur Temperatur ist und bei konstantem Volumen der Druck proportinal zur Temperatur Ansteigt .
Was sind Lüftungs- und Infiltrationswärmeverluste und wie können sie minimiert werden?
Lüftungswärmeverluste entstehen durch Luftaustausch (z. B. Fenster, Lüftung), Infiltrationsverluste durch Undichtigkeiten in der Gebäudehülle.Beides lässt sich durch gute Abdichtung und kontrollierte Lüftung verringern.
Wärmetransport Strahlung Definiton
➢ durch elektromagnetische Strahlung
➢ findet auch im Vakuum statt
➢ Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit
Trifft Wärmestrahlung auf feste Stoffe, wird sie reflektiert, absorbiert und/oder hindurch gelassen.
Ein heißer Körper (z. B. Sonne, Heizkörper, warmer Boden) emittiert Wärmestrahlung.
Diese Strahlung trifft auf eine Oberfläche.
Dort wird sie:
Absorbiert (Wärme wird aufgenommen),
Reflektiert (zurückgeworfen),
oder durchgelassen (Transmission).
Hängt von Temperatur, Oberfläche und Emissionsgrad ε ab.
Je heißer ein Körper, desto mehr und kurzwelliger ist die Strahlung.
Schwarze Körper strahlen am meisten, blanke/metallische Oberflächen am wenigsten.
Was besagt das Kirchhoff’sche Gesetz zur Wärmestrahlung und was ist der Unterschied zwischen schwarzem und grauem Strahler?
Das Kirchhoff’sche Gesetz besagt: Emissionsgrad ε = Absorptionsgrad α.Ein schwarzer Strahler hat α = 1 und emittiert maximal.
Technische Oberflächen haben einen kleineren Emissionsgrad – sie werden graue Strahler genannt.
Welche Arten von Körpern gibt es in Bezug auf Strahlung, und wie unterscheiden sie sich?
Weißer Körper: reflektiert alles (Reflexionsgrad ρ = 1)
Schwarzer Körper: absorbiert alles (Absorptionsgrad α = 1)
Grauer Körper: absorbiert gleichmäßig über alle Wellenlängen
Bunter Körper: absorbiert nur bestimmte Wellenlängen stärker
Wie viel beträgt die Solarkonstante der Strahlungsdichte der Sonne auf der Erde?
1.367 W/m²
Das ist die Energiemenge die pro Sek. auf einen Quadratmeter senkrechter Fläche außerhalb der Atmosphäre trifft.
Wie viel einstrahlende Sonnenenergie empfängt die Sonne pro Jahr?
1,5 x 10¹⁸ kWh
entspricht 10000 mal mehr Energie, als die gesamte Menschheit pro Jahr verbraucht
Wie viele bekannte fossile Energiereserven (kohle, Öl oder Erdgas) steht uns noch vollständig zur Verfügung?
1,3 x 10¹⁵ kWh an Energie.
Warum wird die Sonne in der Bauphysik oft als „schwarzer Strahler“ bezeichnet?
Wie hängen Sommerzeit und Winterzeit mit der Erdbewegung zur Sonne zusammen?
Durch die Neigung der Erdachse und die Umlaufbahn der Erde verändert sich der Sonnenstand im Tagesverlauf übers Jahr.
Im Sommer geht die Sonne früher auf und später unter → mehr Tageslicht.
Im Winter ist der Tag kürzer, die Sonne steht niedriger.
Die Sommerzeit wurde eingeführt, um das längere Tageslicht besser zu nutzen (Uhr 1h vor).
Die Winterzeit ist die ursprüngliche „Normalzeit“.
Was für strahlungsarten gitb es?
kurzwellige Strahlung
direkte Strahlung
reflektierte Strahlung
Welche Arten kurzwelliger Solarstrahlung tragen zu solaren Wärmegewinnen bei Gebäuden bei?
Direkte Strahlung (Sonnenstrahlen, die ohne Ablenkung auf das Gebäude treffen)
Diffuse Strahlung (durch Wolken und Atmosphäre gestreut)
Reflektierte Strahlung (z. B. von Boden oder anderen Oberflächen zurückgeworfen)
Was passiert mit der Solarstrahlung beim Durchtritt durch ein Fenster?
Ein Teil wird reflektiert
Ein Teil wird absorbiert vom Glas
Ein Teil wird transmittiert (durchgelassen ins Gebäudeinnere)
Was ist ein sekundärer Wärmestrom im Zusammenhang mit solaren Wärmegewinnen?
Der sekundäre Wärmestrom ist die Wärmeabgabe des Fensterglases nach Absorption der Solarstrahlung – nach innen oder außen, abhängig vom Temperaturgefälle.
Warum ist die kurzwellige Strahlung für solare Wärmegewinne besonders relevant?
Weil kurzwellige Strahlung durch Glas hindurchgeht und somit direkt ins Gebäudeinnere gelangt, wo sie absorbiert und in Wärme umgewandelt wird.
Wann entstehen Strahlungsgewinne in einem Gebäude?
Wenn Sonnenstrahlen durch Fenster oder andere transparente Bauteile ins Gebäudeinnere gelangen und dort in Wärme umgewandelt werden.
Was für Interne Wärmequellen gibt es?
Personenanzahl und deren Aktivitätslevel
Umgebungstemperatur
Bekleidung
Anzahl und anwesenheitsdauer
Beleuchtung und Geräte abhängig von der Leistung
Wirkungsgrad
Anzahl und Nutzungszeit
Wie verteilt sich die Wärmeabgabe eines ruhenden Menschen bei 20 °C Umgebungstemperatur?
46 % Strahlung
33 % Konvektion
19 % Schwitzen
2 % Atmung
Was macht der Hypothalamus bei der Temperaturregelung im Körper?
Der Hypothalamus ist wie ein Thermostat im Gehirn.Er prüft, ob die Körpertemperatur stimmt.Wenn es zu kalt oder zu warm ist, sagt er dem Körper, was zu tun ist – z. B. zittern, schwitzen oder mehr Blut zur Haut schicken.
Wie viel Sonneneinstrahlung empfängt die Erde im Sommerhalbjkahr und wie viel im Winterhalbjahr
60–65 % der jährlichen Sonneneinstrahlung Sommer
35–40 % der jährlichen Gesamtmenge Winter
Was ist das Ziel des Gesetzes zur Einsparung von Energie in Gebäuden (§ 1) Gebäudeenergiegesetzt (geg)?
Energie in Gebäuden sparen
Mehr erneuerbare Energien für Wärme, Kälte und Strom nutzen
Klima schützen und fossile Energie sparen
Abhängigkeit von Energieimporten verringern ➡ Neue Gebäude müssen Niedrigstenergiegebäude sein (auf Englisch: nearly zero-energy building).
Auf welche Gebäude und Anlagen gilt das Energieeinspargesetz (§ 2)?
Gebäude, die mit Energie beheizt oder gekühlt werden
Heizung, Kühlung, Lüftung, Beleuchtung und Warmwasser-Anlagen
❌ Nicht für den Energieeinsatz bei Produktionsprozessen in Gebäuden!
Wer ist laut § 8 für die Einhaltung des Energieeinspargesetzes verantwortlich?
Hauptverantwortlich: der Bauherr oder Eigentümer
Auch verantwortlich: alle, die im Auftrag des Bauherrn oder Eigentümers beim Bau oder bei Änderungen an Gebäuden oder Technik mitarbeiten (z. B. Architekten, Handwerker)
Was ist laut § 10 beim Bau eines neuen Gebäudes zu beachten?
Ein neues Gebäude muss ein Niedrigstenergiegebäude sein. Das heißt:
Energieverbrauch für Heizung, Warmwasser, Lüftung & Kühlung darf bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten
Wärmeverluste müssen durch guten baulichen Wärmeschutz vermieden werden
Ein Teil der Energie muss durch erneuerbare Energien gedeckt werden
Was verlangt § 11 zum Mindestwärmeschutz bei neuen Gebäuden?
Außenbauteile (z. B. Wände, Dach, Boden) müssen so gebaut sein, dass sie den Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 und DIN 4108-3 erfüllen – damit keine Wärme verloren geht und es nicht zu kalt wird.
Was verlangt § 12 in Bezug auf Wärmebrücken bei Gebäuden?
Beim Bauen muss man Wärmebrücken (Stellen, an denen Wärme schneller nach außen entweicht) so gut wie möglich vermeiden – mit technisch richtigen und wirtschaftlich sinnvollen Maßnahmen.
Was steht in § 13 zur Dichtheit eines Gebäudes?
Das Gebäude muss luftdicht gebaut sein – also Fugen und Bauteile dürfen keine warme Luft entweichen lassen. Aber: Es muss trotzdem genug Frischluft für Gesundheit und Heizung möglich sein.
Was verlangt § 14 zum sommerlichen Wärmeschutz?
Ein Gebäude muss so gebaut sein, dass nicht zu viel Sonne reinkommt – also es im Sommer nicht zu heiß wird. Das wird durch baulichen Wärmeschutz (z. B. Sonnenschutz, Fensterplanung) geregelt.
💡 Tageslicht-Vorschriften müssen trotzdem eingehalten werden!
Was regelt § 15 zum Gesamtenergiebedarf bei Wohngebäuden?
Ein neues Wohngebäude darf im Jahr nur 55 % von dem Energiebedarf eines vergleichbaren Referenzgebäudes brauchen. Das gilt für:
Warmwasser
Lüftung
Kühlung
👉 Das Referenzgebäude hat gleiche Form & Ausrichtung, aber eine Standard-Ausstattung laut Gesetz (Anlage 1).
Was verlangt § 16 zum baulichen Wärmeschutz bei Wohngebäuden?
Der Wärmeverlust durch Wände, Fenster, Dach usw. (also die Gebäudehülle) darf nicht höher sein als bei einem Referenzgebäude mit Standardwerten.👉 Der sogenannte Transmissionswärmeverlust darf höchstens 100 % des Vergleichswerts betragen.
Was gehört zur „wärmeübertragenden Umfassungsfläche“ eines Gebäudes?
Alle Flächen, durch die Wärme nach außen verloren geht, z. B.:
Außenwände
Dach
Bodenplatte
Fenster
Außentüren
➡ Die Bilanzgrenze schließt nur beheizte Bereiche ein. Nicht beheizte Zonen (z. B. Keller, Dachboden) zählen nicht zur Hüllfläche.
Welche Anforderung stellt § 15 an den Gesamtenergiebedarf bei Nichtwohngebäuden?
Ein neues Nichtwohngebäude darf maximal 55 % des Energieverbrauchs eines Referenzgebäudes haben. Das gilt für:
eingebaute Beleuchtung
💡 Die technischen Vorgaben aus Anlage 2 gelten nur, wenn diese Systeme auch tatsächlich eingebaut sind.
Was ist ein Referenzgebäude im GEG und wofür wird es verwendet?
Ein Referenzgebäude ist ein virtuelles Vergleichsgebäude, das die gleiche:
Geometrie
Nettogrundfläche
Ausrichtung
Nutzung & Zonierung
hat wie das geplante Gebäude – aber mit Standard-Bauteilen und Technik (nach Anlage 2). 👉 Es dient als Maßstab: Das geplante Gebäude darf nicht mehr Energie verbrauchen als dieses Referenzgebäude!
Was fordert § 19 GEG beim baulichen Wärmeschutz von Nichtwohngebäuden?
Der mittlere Wärmedurchgangskoeffizient (Ū-Wert) der gesamten Gebäudehülle darf die Grenzwerte aus Anlage 3 nicht überschreiten.
🔹 Wärmebrücken zählen nicht in den Ū-Wert rein, wirken sich aber auf den Gesamtenergiebedarf aus!
Was ist der U-Wert und wie hoch darf er laut GEG sein?
🔹 Der U-Wert (Wärmedurchgangskoeffizient) zeigt, wie viel Wärme durch ein Bauteil verloren geht. ➡ Je kleiner, desto besser gedämmt!
Beispiele für zulässige U-Werte (bei Raumtemperatur ≥ 19 °C):
Opake Bauteile (Wand, Dach): max. 0,28 W/(m²·K)
Transparente Bauteile (Fenster): max. 1,5 W/(m²·K)
Vorhangfassade: max. 1,5 W/(m²·K)
Lichtkuppeln, Glasdächer: max. 2,5 W/(m²·K)
Nach welcher Norm wird der Jahres-Primärenergiebedarf für Wohngebäude berechnet?
Für Wohngebäude und das passende Referenzgebäude wird der Jahres-Primärenergiebedarf nach DIN V 18599:2018-09 berechnet.
Was ist bei der Berechnung des Jahres-Primärenergiebedarfs von Nichtwohngebäuden zu beachten?
Auch hier gilt DIN V 18599:2018-09
Bei unterschiedlicher Nutzung oder Ausstattung muss das Gebäude in Zonen aufgeteilt werden
Vereinfachungen (z. B. pauschale Werte, Tageslichtregeln) dürfen laut Anhang D der Norm verwendet werden – wenn die Bedingungen erfüllt sind
Wofür wird die Normreihe DIN V 18599 bei der energetischen Bilanzierung verwendet?
Die DIN V 18599 wird genutzt zur Energiebilanzierung von:
Wohn- & Nichtwohngebäuden
Neubauten & Bestandsbauten
Sie berechnet den Energiebedarf für:
Kühlung & Klimatisierung
Beleuchtung ➡ Inklusive Strom für Technik (Hilfsenergie) 💡 Auch selbst erzeugte Energie (z. B. durch PV-Anlagen) kann einbezogen werden.
Welche Schritte umfasst die energetische Bilanzierung nach DIN V 18599 in Kurzform?
🔹 1. Zonierung & Datenerfassung – Nutzung festlegen, Zonen bilden, alle Gebäudedaten & Technik erfassen
🔹 2. Nutzenergiebedarf berechnen – Wärmequellen & -senken (z. B. Personen, Geräte, Beleuchtung, Lüftung) berücksichtigen
🔹 3. Heizen, Kühlen, Warmwasser berechnen – Energiebedarf & Verluste der Anlagen berechnen (Verteilung, Speicherung usw.)
🔹 4. Iteration & Feinabgleich – Berechnung mehrfach wiederholen, bis stabile Werte erreicht sind
🔹 5. Hilfsenergie & Endenergie berechnen – z. B. Strom für Ventilatoren, Pumpen
🔹 6. Primärenergie bewerten – Umrechnung auf den Primärenergiebedarf für den Vergleich mit dem Referenzgebäude
Wie setzt sich die Wärmebilanz einer Gebäudezone zusammen?
Wärmesenken Qsink Qsink = 𝑄T + 𝑄V + 𝑄Is,sink + 𝑄S + Δ𝑄C,sink
QT die Transmissionswärmesenken
QV die Lüftungswärmesenken
QIs,sink die internen Wärmesenken in der Gebäudezone
QS die Wärmesenken durch Abstrahlung unter Berücksichtigung der solaren Einstrahlung ∆QC,sink die an Tagen mit normalem Heizbetrieb gespeicherte Wärme, die an Tagen mit reduziertem Betrieb aus den Bauteilen entspeichert wird
Wärmequellen Qsource𝑄source = 𝑄S + 𝑄T + 𝑄V + 𝑄I,source
QS die Wärmequellen aufgrund solarer Einstrahlung
QT die Transmissionswärmequellen
QV die Lüftungswärmequellen
QI,source die internen Wärmequellen in der betrachteten Gebäudezone
In welchen Zeitschritten erfolgt die Bilanzierung nach DIN V 18599?
Die Bilanzierung des End- oder Primärenergiebedarfs erfolgt für ein ganzes Jahr. Dabei kann man:
Monatsweise oder
Tagesweise oder
als Jahresgesamtwert bilanzieren.
👉 Monatswerte (Q<sub>mth</sub>) werden aufs Jahr hochgerechnet zu einem Jahreswert (Q<sub>a</sub>). ➡ Beide Methoden sind laut Norm erlaubt.
Wie wird der Heiz- und Kühlbedarf einer Gebäudezone berechnet?
Man vergleicht die Wärmeverluste (Qₛᵢₙₖ) mit den Wärmequellen (Qₛₒᵤᵣ𝒸ₑ):
👉 Heizbedarf: Q<sub>h,b</sub> = Q<sub>sink</sub> − η · Q<sub>source</sub> (η = wie viel von den Wärmequellen fürs Heizen genutzt werden kann)
👉 Kühlbedarf: Q<sub>c,b</sub> = (1 − η) · Q<sub>source</sub> (= der Anteil der Wärmequellen, der nicht fürs Heizen genutzt werden kann)
💡 Der Ausnutzungsgrad η hängt ab vom Verhältnis Q<sub>source</sub> / Q<sub>sink</sub> und von der Auskühlzeitkonstanten τ des Gebäudes (wie schnell es Wärme verliert).
Wie entstehen Heiz- und Kühlbedarf im Jahresverlauf?
In jedem Monat gibt es Wärmequellen (z. B. Sonne, Personen) und Wärmesenken (z. B. Verluste durch Lüftung, Wände)
Wenn Wärmesenken größer sind → Heizbedarf
Wenn Wärmequellen größer sind → Kühlbedarf
💡 Im Winter (Jan–Apr, Okt–Dez) überwiegen Verluste → Heizen nötig
💡 Im Sommer (Mai–Sep) überwiegen Gewinne → Kühlen nötig
Was zeigt dieses Bild/ Wie wird Wärme in einem technischen System bearbeitet
Wie Wärme in einem technischen System verabeitet wird:
Thermische Energiebilanz
Ein Teilbereich (z. B. eine Heizung) bekommt Energie, um Wärme bereitzustellen
Es wird Energie hineingesteckt (z. B. Gas, Strom)
Ein Teil davon geht verloren (als Abwärme)
Ein Teil kann auch an andere Bereiche weitergegeben werden
Ziel: Den Wärmebedarf des Gebäudes decken
WAs zeigt dieses Bild/ Wie wird Strom in einem technischen System bearbeitet
Wie Strom in einem technischen System verabeitet wird:
Elektrische Energiebilanz
Hier geht’s um elektrische Energie, z. B. in einer Lüftungsanlage
Auch hier gibt es Verbrauch (Aufwand), Verluste und weitergenutzte Energie
Welche Struktur hat die Datenaufnahme?
4 Gruppen mit Untergruppen
Hülle (Wand, Dach Boden und transparente Fläche)
Anlage (Wärme, Kälte, Feuchte, Lüftung)
Nutzung (Art, Tageslichtversorgte Bereiche und Konditionierung)
Beleuchtung ( Installierte Leistung, Sonstige Art der Beleuchtung, Regelung)
Was ist eine „Zone“ in der energetischen Bilanzierung nach DIN V 18599?
Eine Zone ist ein Teilbereich des Gebäudes, bei dem die Nutzung und Technik überall gleich ist.
➡ Eine Zone hat:
gleiche Nutzungsbedingungen (z. B. Büro, Lager)
gleiche Art der Heizung, Lüftung, Kühlung, Beleuchtung, Warmwasser
einheitliche Berechnungsregeln (Zonenkriterien)
📌 Für jede Zone mit Heizung oder Kühlung muss der Energiebedarf einzeln berechnet werden!
Wie funktioniert das Monatsbilanzverfahren zur Ermittlung des Energiebedarfs?
Beim Monatsbilanzverfahren werden Wärmeverluste und -gewinne jeden Monat einzeln betrachtet:
Wärmeverluste (z. B. durch Wände, Fenster, Lüftung)
Wärmegewinne (z. B. durch Sonne, Menschen, Geräte)
Ein Ausnutzungsgrad bestimmt, wie viel der Gewinne zum Heizen genutzt werden kann
Daraus ergibt sich der Heizwärmebedarf
Dann wird gerechnet:
Was braucht die Heizungsanlage wirklich? (wegen Verlusten & Warmwasser)
Daraus folgt der Endenergiebedarf
Und mit dem Primärenergiefaktor wird der Jahresprimärenergiebedarf bestimmt ➡ Dieser wird mit dem Referenzgebäude verglichen (GEG-Vorgabe)
Was ist das Ziel des Sommerlichen Wärmeschutzes
Dass keine Wärme im Sommer ins Gebäude dringt bzw dass keine Überhitzung stattfindet. Somit kann man Energie und Kosten sparen, da somit keine maschinelle und energie intensive Kühlungsmaßnahme stattfinden muss
Was sind die Einflüsse auf den sommerlichen Wärmeschutz?
Die Aufwärmung von Aufenthaltsräumen hängt im wesentlichen ab von:
➢ tageszeitlicher Temperaturgang und Sonneneinstrahlung
➢ Größe und Neigung der transparenten Außenbauteile
➢ Gesamtenergiedurchlassgrad der transparenten Außenbauteile
➢ Wirksamkeit der Sonnenschutzvorrichtung
➢ Speicherfähigkeit der Umfassungsbauteile
➢ Intensität der Raumlüftung
➢ Internen Wärmelaste
Welche Maßnahme wirken sich positiv zur vermeidung sommerlicher Überhitzung von Räumen aus?
➢ Sonnenschutzvorrichtungen
➢ Verwendung massiver und speicherfähiger Bauteile
➢ Außenseitiges Anbringen der Wärmedämmschichten
➢ Planung ausreichender Lüftungsmöglichkeiten (Nachtkühlung)
➢ Räume, die nur nach einer Richtung Fenster aufweisen
➢ Reduktion interner Lasten
Welche Maßnahme wirken sich Negativ zur vermeidung sommerlicher Überhitzung von Räumen aus?
➢ Große Fensterflächen ohne Sonnenschutzvorrichtung
➢ Geringe Speichermasse im Gebäudeinnern
➢ dunkle, unverschattete Außenbauteile
➢ Räume die Fensterflächen nach zwei oder mehr Richtungen aufweisen; besonders ungünstig sind Kombinationen mit Südost- bzw. Südwestorientierung
Wie durchlässig ist normales Fensterglas für verschiedene Strahlungsarten?
🔹 UV-Strahlung:
Meist blockiert, vor allem UV-B und UV-C
Nur 5–10 % der UV-A kommen durch
🔹 Sichtbares Licht:
Sehr gut durchlässig, ca. 85–90 %
🔹 Infrarotstrahlung (IR):
Nahes IR (von der Sonne): kommt teilweise durch
Fernes IR (Wärmestrahlung vom Innenraum): kaum durchlässig, → Glas wirkt wie ein Wärmeschutzschild
Wie funktioniert Wärmeschutzverglasung?
Wärmeschutzglas ist so gebaut, dass es:
✅ Sonnenstrahlung reinlässt → solare Gewinne (g-Wert) ❌ Wärme aus dem Raum nicht rauslässt → kleiner U-Wert
📌 Beispielwerte:
Gesamtenergiedurchlässigkeit (g-Wert): ca. 63 %
Wärmeverlust (U-Wert): z. B. 1,1 W/m²K
🔹 Die Beschichtung (z. B. Thermoplus) reflektiert Wärmestrahlung zurück in den Raum. 🔹 Zwischen den Scheiben ist ein isolierender Zwischenraum.
➡ Ergebnis: Im Winter warm halten, aber Sonnenenergie nutzen.
Welche Eigenschaften haben Low-E-Glas und Sonnenschutzglas?
🔹 Low-E-Glas (Low-Emissivity):
Reflektiert langwellige Wärmestrahlung (IR) zurück in den Raum
Reduziert Wärmeverluste
Hat eine sehr hohe Lichtdurchlässigkeit
Wird oft in Wärmeschutz- und Isolierverglasung verwendet
🔹 Sonnenschutzglas:
Besitzt Metallbeschichtungen, die Infrarotstrahlung blockieren
Verringert den Wärmeeintrag im Sommer
Hat eine variable Lichtdurchlässigkeit (ca. 30–70 %)
Ist oft getönt, um Blendung zu reduzieren
Wie funktionieren Sonnenschutzvorrichtungen an Fenstern?
Sonnenschutzvorrichtungen verringern die Wärmeeinstrahlung durch Fenster, indem sie einen Teil der Sonnenenergie reflektieren oder absorbieren.
Außenliegender Sonnenschutz ist sinniger da die Hitze außen abgefangen wird.
Je näher am Rauminneren, desto höher der Wärmeeintrag – weil die Sonnenenergie bereits im Glas steckt.
Wie beeinflusst die Fensterorientierung den solaren Wärmeeintrag
👉 Südorientierte Fenster haben am meisten Sonnenstrahlung zur Mittagszeit
👉 Ost- und Westfenster verursachen morgens bzw. nachmittags deutliche Wärmeeinträge → besonders kritisch für Sommerlicher Wärmeschutz
Wie kann der sommerliche Wärmeschutz nach DIN 4108-2 nachgewiesen werden?
Es gibt zwei zulässige Verfahren:
1️⃣ Vereinfachtes Verfahren über Sonneneintragskennwerte → Der vorhandene Sonneneintragskennwert muss kleiner oder gleich dem zulässigen Sonneneintragskennwert sein. 📌 Das prüft, wie viel Sonnenenergie durchs Fenster kommt.
Nachweis: Svorh ≤ Szul
Welche zwei Verfahren erlaubt die DIN 4108-2 zum Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes?
1️⃣ Vereinfachtes Verfahren über Sonneneintragskennwerte → Der vorhandene Sonneneintragskennwert muss kleiner oder gleich dem zulässigen Wert sein.
2️⃣ Thermische Gebäudesimulation → Es wird geprüft, ob die zulässigen Übertemperatur-Gradstunden nicht überschritten werden.
💡 Dieses Verfahren wird z. B. nötig, wenn der Fensterflächenanteil zu groß ist und das vereinfachte Verfahren nicht anwendbar ist.
Was sind Übertemperatur-Gradstunden und wie werden sie berechnet?
🔹 Übertemperatur-Gradstunden zeigen, wie lange und wie stark die Raumtemperatur über einem festgelegten Grenzwert liegt.
🔢 Berechnungsschritte:
Simulation der Raumtemperatur über den Sommer
Bezugstemperatur festlegen (je nach Klimaregion z. B. 26 °C)
Pro Stunde: Differenz zur Bezugstemperatur berechnen
Alle Überschreitungen aufsummieren
📌 Beispiel:
Raumtemp. 28 °C, Bezug 26 °C → Differenz: 2 K
Wenn das 3 Stunden so bleibt → 3 × 2 = 6 Übertemperatur-Gradstunden
Welche Randbedingungen sind bei thermischen Gebäudesimulationen nach DIN 4108-2 zu berücksichtigen?
🔹 a) Simulationsumgebung
🔹 b) Nutzung und Nutzungszeiten
🔹 c) Klimadaten (z. B. Münster → TRY-Zone 4 = Potsdam)
🔹 d) Start & Zeitraum der Auswertung
🔹 e) Interne Wärmeeinträge (Nutzer, Geräte etc.)
🔹 f) Solltemperatur Heizung (tagsüber, ohne Nachtabsenkung)
🔹 g) Grundluftwechsel
🔹 h) Erhöhter Tagluftwechsel
🔹 i) Nachtluftwechsel (z. B. durch Fenster)
🔹 j) Sonnenschutzsteuerung (manuell/automatisch)
🔹 k) Wärmeübergangswiderstände
🔹 l) Bauliche Verschattung
🔹 m) Passive Kühlung (z. B. durch Nachtauskühlung)
Wie erfolgt der Nachweis der thermischen Behaglichkeit im Sommer?
Für den Nachweis wird geprüft, ob die Übertemperatur-Gradstunden in einem kritischen Raum (z. B. Dachgeschoss, große Fensterfront) unter dem zulässigen Grenzwert bleiben.
🔹 Dabei gelten je nach Sommer-Klimaregion (A, B oder C) unterschiedliche Bezugstemperaturen (z. B. 25 °C, 26 °C, 27 °C).
🔹 Grundlage ist die operative Raumtemperatur (Mittelwert aus Luft- und Wandtemperatur).
📌 Wichtig: Die zulässige Anzahl an Übertemperatur-Gradstunden darf nicht überschritten werden.
Welche Sonnenschutz ausführungsmöglichkeiten gibt es?
Sonnenschutzglas
Glas mit Bedruckung
Glas mit einlaminierter Bedruckung / Struktur
Mikrolamellen (microshade, Infrashade)
Elektrochromes Glas (E-Control etc.)
Integrierte Systeme (Starr)
Thermochromes Glas (Gesimat)
Integrierte Lamellen (beweglich)
Innenliegende Systeme (Beweglich)
Starre Aussenliegende Systeme (Lamellen)
Starre aussenliegende Lamellen (Brise Soleil)
Starre aussenliegende Systeme (Streckmetall, Lochblech)
Horizontale bewegliche aussenliegende Systeme
Bewegliche aussenl. Systeme in zweischaligen Fassaden
Auf was hat Feuchte Einfluss?
− behagliches und gesundes Raumklima
− Feuchtebeanspruchung von Bauteilen
Was ist das Ziel des Feuchteschutzes
Bauschäden zu vermeiden, die durch:
− Eis
− flüssiges Wasser
− Wasserdampf
hervorgerufen werden.
Welche Aggregatzustände hat wasser?
Fester Zustand -> Eis
Flüssiger Zustand -> Wasser
gasförmiger Zustand -> Dampf
Was passiert mit Wassermolekülen, wenn man Wärme hinzufügt?
Die Molekülbindungen lösen sich schneller.Mit genug Wärme springen Moleküle raus → es entsteht Dampf.
mD,max= 19,4 g/m^3
19,4 x 4 x 5 x 2,6 = 1008g
Was passiert beim Erhitzen von Wasser laut Phasendiagramm?
0 °C: Eis schmilzt (→ flüssig) – braucht Schmelzwärme
Flüssiges Wasser wird wärmer
100 °C: Wasser verdampft – braucht Verdampfungswärme
Danach: gasförmig
Feuchte Definiton
Feuchte ist der Anteil von Wasser (flüssig oder gasförmig) in:
Luft → Luftfeuchtigkeit
Materialien → z. B. Baustoffe
Sie wird z. B. mit Hygrometern oder Feuchtemessgeräten gemessen. 💡 Sie hängt ab von Temperatur und Druck.
Tipps gegen Schimmel?
Regelmäßig Lüften
Bewusst Heizen
Was ist die Sättigungsmenge der Luft?
Die Sättigungsmenge ist die maximale Menge an Wasserdampf, die Luft aufnehmen kann.
Abhängig von der Lufttemperatur
Warme Luft kann viel mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte
Wird die Menge überschritten, kondensiert Wasser → z. B. als Tau oder Nebel
💡 Bei 20 °C und 50 % relativer Feuchte enthält Luft nur ca. 0,73 % Wasserdampf
Was ist die relative Luftfeuchte
Die relative Luftfeuchte (φ) gibt an, wie viel Wasserdampf die Luft im Vergleich zur maximal möglichen Menge (Sättigung) enthält.
φ = 1,0 → 100 % = gesättigte Luft
φ = 0,5 → 50 % = halb gesättigt
Was ist schwerer, Trockene Luft oder feuchte Luft?
Trockene Luft
🔹 Trockene Luft enthält vor allem Stickstoff (28 g/mol) und Sauerstoff (32 g/mol) 🔹 Wasserdampf ist leichter (18 g/mol)
💡 Wenn Luft feuchter wird, verdrängt der leichte Wasserdampf schwerere Moleküle → ➡ Die Luft wird insgesamt leichter.
Wann entsteht Tauwasser?
Tauwasser entsteht, wenn:
🔻 Luft abkühlt →
🔼 Relative Luftfeuchte steigt →
❗ Bei 100 % r. F. (Taupunkt): Luft ist gesättigt
❄️ Wird weiter abgekühlt, kann die Luft kein Wasser mehr halten → Wasserdampf wird zu Flüssigkeit (Tau)
💡 Typisch z. B. an kalten Fenstern, Wänden oder Rohren.
Warum ist hohe Luftfeuchte an Bauteiloberflächen kritisch?
➤ Tauwasser kann:
Bauteile schädigen (z. B. Korrosion, Durchfeuchtung)
Schimmelpilze fördern
➤ Schimmelbildung:
möglich ab 80 % r. Luftfeuchte (wenn ≥ 1 Woche)
kein flüssiges Wasser nötig
Baustoffe bieten meist genug Nährstoffe
💡 Ausnahme: kurzzeitiges Tauwasser an Fenstern ist unkritisch, wenn es schnell trocknet.
Welche Mindest-Oberflächentemperaturen gelten laut DIN 4108-3 zur Vermeidung von Feuchteschäden?
Bei Raumklima mit:
20 °C Raumtemperatur
50 % rel. Luftfeuchte
gelten folgende Mindesttemperaturen an Bauteiloberflächen:
≥ 9,3 °C → zur Vermeidung von Tauwasser
≥ 12,6 °C → zur Vermeidung von Schimmel
💡 Wird diese Temperatur unterschritten, steigt lokal die Luftfeuchte → Risiko für Tau oder Schimmel.
Wie erfolgt eine Wasser- bzw. Feuchtetransport?
- Diffusion
− laminare Strömung
− kapillare Wasserwanderung
− Wassertransport durch elektrokinetische Einflüsse (Osmose)
− Luftströmung
− Wasserverdunstung
Was sind Wasserdampfteildruck und Sättigungsdampfdruck?
🔸 Wasserdampfteildruck: → Der Anteil des Luftdrucks, der nur durch den Wasserdampf entsteht → So, als wäre nur Wasserdampf im Raum
🔸 Sättigungsdampfdruck: → Der maximale Teildruck, den Wasserdampf bei einer bestimmten Temperatur haben kann → Wird dieser überschritten → Kondensation (→ Wasser oder Eis)
💡 Je wärmer die Luft, desto höher der Sättigungsdampfdruck.
Was ist die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl μ und wofür steht sie?
Der μ-Wert zeigt, wie stark ein Material den Wasserdampfdurchgang hemmt
Er gibt an, wie viel größer der Diffusionswiderstand eines Stoffs im Vergleich zu ruhender Luft ist (Luft = 1)
Je höher der μ-Wert, desto dampfdichter ist der Stoff
💡 Beispiel: μ = 100 → Der Stoff ist 100× dampfdichter als Luft
Was ist kapillare Wasserwanderung und wo spielt sie im Bauwesen eine Rolle?
Kapillare Wasserwanderung ist der Transport von Wasser durch feine Poren (Kapillaren) – verursacht durch Oberflächenspannung.
💧 Wichtige Anwendungen im Bau:
Aufsteigende Feuchte im Mauerwerk (ohne Horizontalsperre)
Seitlich eindringende Feuchte aus dem Erdreich
Schlagregen dringt durch Außenwand
Tauwasser wird im Bauteil weitergeleitet
Feuchtepufferung von Innenflächen (z. B. Bad, Küche)
Maßnahmen gegen Bodenfeuchtigkeit
➢ Fußbodensperrschicht
➢ waagrechte Sperre
➢ senkrechte Sperre
➢ Sperrschicht im Sockelbereich
Was ist Wasserverdunstung und wovon hängt sie ab?
Verdunstung ist eine langsame Verdampfung von Wasser → flüssig → gasförmig
Dabei wird Verdampfungswärme entzogen → es entsteht Verdunstungskälte 🔹 z. B. bei 20 °C: 2455 kJ/kg
💡 Einflussfaktoren:
Relative Luftfeuchte (niedriger = mehr Verdunstung)
Oberflächentemperatur
Luftbewegung (Strömung)
Diffusionswiderstand der angrenzenden Luftschicht
Nenne Schutzmaßnahmen vor Tauwasser?
➢ Schutz von Konstruktionen gegen Schlagregen
➢ Bewertung zum Schutz vor Tauwasser auf den Bauteilen
➢ Bewertung zum Schutz vor Tauwasser in Konstruktionen
➢ Berechnung der Diffusion zur Ermittlung von Tauwasser- und Verdunstungsmassen
➢ Hinweise zur Luftdichtheit von Wänden und Dächern
➢ Grundlagen für die Nachweisfreiheit zum Tauwasserschutz
➢ Berechnungen zur Dampfdruckverteilung
Maßnahmen gegen schädliche Auswirkungen der Tauwasserbildung
− Absenkung der relativen Luftfeuchte im Raum
− Veränderung der Schichtenfolge („innen dichter als außen“)
− Hinterlüftung einzelner Bauteilschichten
− Wahl geeigneter Baustoffe
− Einbau von Dampfbremsen oder Dampfsperren
− Einbau von Entspannungsschichten oder Entlüftern (Dampfdruckausgleichsschichten)
− Beachtung der Anforderungen an Wärmebrücken
− richtiges Nutzerverhalten (ausreichendes Lüften und Heizen)
Wie wird Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen nach dem Perioden-Bilanzverfahren nachgewiesen?
Im Winter wandert Wasserdampf durch Bauteile → bei Abkühlung kann im Inneren Tauwasser entstehen
Tauwasser entsteht nur, wenn die Bauteilschicht keine Feuchte aufnehmen oder weiterleiten kann
Das Perioden-Bilanzverfahren (nach DIN 4108-3, basierend auf DIN EN ISO 13788) prüft:
Tauperiode (Dez–Feb): Fällt Tauwasser an?
Verdunstungsperiode (Sommer): Kann es wieder vollständig verdunsten?
📐 Nachweis erfolgt über:
Temperatur- und Dampfdruckverläufe im sd-Diagramm
Vergleich Dampfdruckverteilung ↔ Sättigungsdampfdruckkurve
Bei Überschneidung → Tauwasserbildung → Menge wird berechnet
📌 Bauteil gilt als zulässig, wenn:
Kein Tauwasser im Winter oder
Tauwasser vollständig im Sommer verdunstet
Mindestanforderungen im Bereich von Wärmebrücken
➢ Vermeidung extrem niedriger Innenoberflächen-Temperaturen
➢ Maßnahmen zur Vermeidung von Schimmelpilzbildung
➢ Vermeidung erhöhter Transmissionswärmeverluste
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