Kurz gefragt – Kurz geantwortet: Wofür brauche ich einen Bauphysiker

Einen Bauphysiker brauchst du in verschiedenen Situationen:

– Für den Bauantrag: Er erstellt den Wärmeschutz- und den Schallschutznachweis und überprüft und bestätigt die Ausführung für die Fertigbauabnahme.

Fachberatung: Er ist Experte für Wärme, Feuchte und Schall und berät bei Fragen, die vor oder während der Bauausführung auftreten.

Detailplanung von Wärmebrücken oder des Feuchteschutzes.

– Analyse und Gutachten von klimabedingten Bauschäden und Schimmel.

– Finanzielle Förderung von energieeffizienten Bauvorhaben wie z.B. KfW-Förderung, BAFA oder Passivhäuser.

Wärmebrücken Teil 1 – Was ist eine Wärmebrücke?

Jeder hat schonmal in den verschiedensten Kontexten davon gehört: Wärmebrücken. Umgangssprachlich werden diese oft Kältebrücken genannt, weil es an diesen Stellen eben kalt ist. Der Fachbegriff Wärmebrücken leitet sich allerdings davon ab, dass an solchen Stellen die Wärme besser aus dem Raum abfließen kann. An diesen Stellen bilden sich oft Schimmelpilze oder Stockflecken. Um zu verstehen, wie Wärmebrücken entstehen, wie man einer Problematik mit eben diesen umgehen kann, und was das Ganze für die Energiebilanz des Gebäudes zu tun hat, möchte ich euch in der folgenden Themenreihe einen kleinen Einblick in die spannende Welt der Wärmebrücken geben. In Teil 1 geht es um das generelle Verständnis von Wärmebrücken und wie sie entstehen. Teil 2 widmet sich der besonderen Problematik von Schimmelpilzen und warum sie hauptsächlich an Wärmebrücken entstehen. Teil 3 wird auf die Wärmebrücken im EnEV-Nachweis eingehen und zeigen, wie sich Wärmebrücken auf die benötigte Heizenergie auswirken. Teil 4 wird einige Praxisbeispiele und gute Lösungen für Wärmebrückenprobleme beinhalten.

Jedes Gebäude hat Wärmebrücken. Die Aufgabe des Fachplaners besteht darin, unnötige Wärmebrücken zu vermeiden und notwendige bestmöglich zu planen. Es wird unterschieden in 3 verschiedene Wärmebrückenarten:

  • Konstruktionsbedingte Wärmebrücke
    • Tritt überall auf, wo das betroffene Bauteil keine ebene Fläche mehr bildet oder sich verschiedene Bauteile treffen.
    • Beispiele: Außenecke, Dachtraufe, Sockel
  • Materialbedingte Wärmebrücke
    • Triff auf, wenn in einem gleichen Bauteil die Materialien wechseln
    • Beispiele: Stütze in einer Wand, Fachwerk, Sockeldämmung
  • Alle Mischformen
    • Oft sind die Wärmebrücken Mischformen der ersten beiden Arten
Verschiedene Typen von Wärmebrücken

Wärmestrom – mal mehr, mal weniger

Zu Beginn ein kleines bisschen Bauphysik*, damit ihr versteht, wie Wärmebrücken entstehen: Wir stellen uns eine Außenwand vor. Auf der warmen Seite heizen wir munter so weit, sodass die Temperatur gleichbleibt. Die kalte Seite wärmt sich auch bei unendlich großer Heizung nicht auf. Das nennt man einen stationären Zustand. Es passiert dabei folgendes: Zwischen den beiden Wandseiten stellt sich ein Gefälle des Wärmestroms ein. Da die Bedingungen an beiden Seiten immer gleichbleiben, ist auch das Temperaturgefälle in der Wand stationär – quasi „unbeweglich“. Wäre die Außenwand nun unendlich groß und völlig gleichmäßig, wäre der Wärmestrom an jeder Stelle gleich groß – denn Strom (auch Wärmestrom) sucht sich immer den kürzesten Weg zwischen viel Energie (warm) zu wenig Energie (kalt).

gleichmäßiger Temperaturverlauf im Regelbauteil

Jetzt knicken wir unsere Außenwand und erzeugen eine Außenecke. Im Bereich des normalen Bauteils ist der Wärmestrom unverändert. Durch die Ecke ist aber das Verhältnis von Innenfläche zu Außenfläche des Bauteils nicht mehr 1:1. Durch die größere Außenoberfläche kann mehr Wärme abgenommen werden. Das Bauteil kühlt an dieser Stelle ab, was man dann ebenfalls auf der warmen Seite spürt.

Temperaturverlauf in einer Außenecke

Machen wir es genau andersrum und erzeugen eine Innenecke: Dort verändern wir das Oberflächenverhältnis zugunsten der Innenwand. Es steht nun mehr Fläche auf der warmen Seite zur Verfügung, daher sind Innenecken auch wärmer als die Flächen der umgebenden Bauteile.

Das gleiche* passiert auch bei materialbedingten Wärmebrücken: Durch einen Materialwechsel ändert sich der Widerstand im Bauteil und die Wärme kann besser oder schlechter durch das Bauteil nach draußen. Daher wird das Bauteil an dieser Stelle innen wärmer oder kälter gegenüber den umliegenden Flächen.

Da wir nicht in einer idealen Kugel wohnen, sind Wärmebrücken unvermeidbar. Wenn jemand von einem „wärmebrückenfreien“ Haus spricht, ist immer die bilanzielle, bzw. rechnerische Wärmebrückenfreiheit gemeint. Ein Haus ohne Wärmebrücken gibt es nicht, es wird immer eine Ecke mit niedriger Oberflächentemperatur geben. Diese sollte allerdings eine gewisse Temperatur nicht unterschreiten, denn sonst entsteht Schimmel. Dazu erfahrt ihr mehr in Teil 2!

* Die Erklärungen in diesem Blog sind natürlich vereinfacht. Fachlich könnte man viele der Themen deutlich mehr ausarbeiten und komplexer beschreiben. Dazu kann man sich gerne der gängigen Fachliteratur bedienen.

Die Mär vom dichten Haus – Leben in einer Plastiktüte

Wer kennt die Sprüche begeisterter Altbau-Besitzer nicht, wenn ein neues Haus hoch energieeffizient gedämmt wird: „Also in einer Plastiktüte würde ich ja nicht wohnen wollen“. Oder: „Die Wände müssen atmen, sonst habt ihr überall Schimmel“. Wie immer gibt es bei diesem Thema natürlich viele Aspekte die es zu berücksichtigen gilt. Aber, Achtung Spoiler: Dichter ist immer besser! Warum, versuche ich euch in diesem Artikel zu erklären.

Luftdichtheit ist nicht gleich dicht.

Zuerst einmal müssen wir einige Begriffe definieren, damit diese nicht immer durcheinandergebracht werden.

Luftdichtheit: Die Ebene in Wand / Decke / Boden / beliebigem Außenbauteil, wo keine Luft durch geht. Also wo wir nicht durchpusten können, oder auch kein Wind durch geht. In einem Dach kann das auch schonmal eine Papierbahn sein. Als Faustregel gilt, dass man die gesamte Luftdichtheitsebene komplett entlang gehen kann, ohne dass eine Lücke auftaucht.

Diffusion: Diffusion ist der Feuchtetransport durch ein Material. Durch unterschiedlich feuchte Luft innen und außen entsteht ein Feuchtigkeitsgefälle. Ähnlich wie bei Wärme diffundiert Feuchtigkeit von der feuchten, warmen Seite zur trockenen, kalten Seite*. Dies passiert durch das Material, NICHT über den Luftweg!

Lüftung: Luft im Gebäude, die auf Grund verschiedener Gründe wie Hygiene, Gerüche oder Feuchtigkeit, mit frischer Luft von außen ausgetauscht werden muss.

Luftdichtheit Massivbau: Im Massivbau bildet standardmäßig die verputzte Wand die sogenannte luftdichte Ebene. An diese Ebene müssen die anderen Flächen luftdicht angeschlossen werden. Fenster werden angeschlossen, indem ein Folienstreifen in den Putz eingearbeitet wird. Folien aus der Dachfläche werden angeklebt oder ebenfalls eingeputzt. Der Putz wird vor dem Estrich aufgebracht und bis zur Oberkante der Rohdecke geführt.

Luftdichtheit Leichtbau: Im Leichtbau ist es etwas aufwendiger, weil dort mit Holz- oder Gipskartonplatten gearbeitet wird. Daher müssen die Fugen der Platten im inneren luftdicht miteinander verbunden oder verklebt werden.*

Jetzt ist für uns schonmal klar, warum dicht nicht gleich luftdicht ist. Die Vorstellung einer Plastiktüte beinhaltet sowohl die luftdichte, als auch die diffusionsdichte Komponente. Aber denkt an die luftdichte Papierbahn: Dort kann Feuchtigkeit durch diffundieren, aber keine Luft. Aus bauphysikalischer Sicht sind Bauteile im besten Falle luftdicht und diffusionsoffen. Wie passt das nun zusammen?

Warum ist dichter jetzt besser?

Durch die EU-Novelle, auf der die Energie-Einsparverordnung beruht, sollen in naher Zukunft alle Neubauten Null- und Niedrigenergiehäuser sein. Dafür müssen diese Gebäude quasi keine nicht-regenerative Energie mehr verbrauchen. Durch gute Dämmstoffe ist die Gebäudehülle heute kaum noch zu verbessern. U-Werte im Bereich von 0,10W/m²K sind mit normalen Aufbauten zu erreichen und Fenster haben rechnerisch sogar einen negativen U-Wert: Durch Fensterflächen und die eintreffende Sonnenstrahlung wird mehr Energie gewonnen, als an kalten Tagen verloren*. Der größte Batzen im Energieverbrauch ist heutzutage die Lüftungsenergie (damit ist nicht der Energieverbrauch für den Betrieb einer Lüftungsanlage gemeint, sondern die verlorene Raumwärme durch unkontrolliertes, übermäßiges lüften).

Energieverluste in einem EFH
Tortendiagramm mit den verschiedenen Verlustarten in einem Einfamilienhaus

Nicht oder weniger lüften führt dabei nicht zum Ziel, sondern zu Schimmel. Ein normaler Haushalt produziert ziemlich viel Feuchtigkeit (über den Tag können beispielsweise bei einem 2-Personenhaushalt mit Kochen, Duschen, etc. bis zu 10kg an die Luft abgegeben werden), die raus muss, um die relative Feuchte im Innenraum bei ca. 40-60% zu halten. Reißen wir hierfür die Fenster auf, gelangt zwar augenblicklich viel Feuchtigkeit nach draußen, aber auch die ganze Wärme, die in der Luft gespeichert ist, ist ebenfalls draußen und muss durch unsere Heizung erstmal wieder erwärmt werden. Noch schlechter sieht es aus, wenn wir die Fenster auf Kipplüftung stellen: Durch den dauerhaften Luftaustausch kühlen auch die Bauteile aus, die zusätzlich zur Luft wieder erwärmt werden müssen*. Und da kommt dann auch die Luftdichtheit ins Spiel: Ist unser Haus nicht luftdicht, wird zwar dauerhaft Feuchtigkeit abgelüftet, aber eben auch viel Energie. Lokal können die Bauteile sehr stark auskühlen, was wiederum Schimmel begünstigen kann. Und zu guter Letzt „zieht es“: wir fühlen uns unbehaglich und heizen dagegen an.
Bauen wir hingegen ein luftdichtes Gebäude, müssen wir uns aktiv um den Abtransport der Feuchtigkeit kümmern, haben damit aber auch die Chance Energie zu sparen, indem wir eine Wärmerückgewinnung einbauen. Damit können über 80% der Wärme zurückgewonnen werden. Die Technik wird als „Kontrollierte Wohnraumlüftung“ bezeichnet und beschreibt sehr gut, welche Idee dahintersteht: Wir stoppen unkontrollierbare Prozesse (die Luftdichtheit, die von Wind, Lage, Material, Verarbeitung, etc. abhängt) und ersetzen diese mit kontrollierter Technik, um die Effizienz zu steigern*.

Und warum ist offener besser?

Als diffusionsoffen bezeichnet man Bauteile, aus denen die Feuchtigkeit die auf verschiedenen Wegen in die Konstruktion eindringt, durch Diffusion wieder austreten kann. Feuchtigkeit kann durch Diffusion eintreten oder auch durch Undichtigkeiten. Wenn Feuchtigkeit in die Konstruktion eingedrungen ist, muss dann darauf geachtet werden, dass diese nicht an einer kalten Stelle durch eine diffusionsdichte Bauweise „gefangen“ ist und zu Tauwasser auskondensiert*. Beispiel gefällig?

  • Beispiel 1: Putz, Kalksandstein-Mauerwerk, Kerndämmung aus Mineralwolle, Luftschicht, Klinker. Feuchtigkeit diffundiert durch die Konstruktion und kann durch die Dämmung hindurch zur Außenluft diffundieren.

 

  • Beispiel 2: Gipskartonplatte, Dampfbremse, Sparren mit Dämmung, OSB-Platte, Bitumendachbahn. Die Feuchtigkeit wird zwar am eindringen in die Konstruktion gehindert, aber durch Lücken in der dampfdichten oder luftdichten Ebene, kann trotzdem Feuchtigkeit in die Konstruktion dringen. Auf Grund des Dampfdruckgefälles diffundiert die Feuchtigkeit durch die Dämmung nach außen und kommt durch die dichte Bitumenbahn nicht nach außen. Dort ist es allerdings kalt und die Feuchtigkeit kondensiert zu Wasser. Verbessern könnte man diese Konstruktion, indem man beispielsweise eine PVC-Dachabdeckung wählt, die weniger dampfdicht ist als eine Bitumenbahn. Oder man baut innen eine feuchtevariable Dampfbremse ein, die die Feuchtigkeit wieder in den Raum ausdiffundieren lässt.*
Flachdachabdichtung
Typische Bitumenabdichtung eines Flachdaches

Nur ein bisschen (Bau)physik

Ihr seht, das Raumklima, der Energieverbrauch und gute Baukonstruktionen hängen stark voneinander ab. Und letztlich steht dahinter nur ein bisschen Verständnis von (Bau)physik. Wo strömt Luft? Wie strömt Feuchtigkeit? Wo verliert das Gebäude Wärmeenergie? Womit erzeuge ich Heizenergie? Darum ist die Bauphysik der Dreh- und Angelpunkt eines guten Gebäudes – in dem sich dann auch der Bewohner rundum wohl fühlt (Es gibt nämlich auch Gebäude, die krank machen – doch dazu ein anderes Mal mehr).

 

* Die Erklärungen in diesem Blog sind natürlich vereinfacht. Fachlich könnte man viele der Themen deutlich mehr ausarbeiten und komplexer beschreiben. Dazu kann man sich gerne der gängigen Fachliteratur bedienen.