29. Oktober 2020

Detaillierte Wärmebrückenberechnung bietet Basis für effizientere Gebäudeklassifizierung und TGA-Planung. Neuer Wärmebrückenatlas vereinfacht den Vorgang

Wärmebrücken haben einen großen Einfluss sowohl auf die Energieeffizienz eines Gebäudes als auch auf die bedarfsgerechte Auswahl der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA). Mittels detaillierter Berechnungen der Wärmebrücken lässt sich ein Gebäude meist in eine bessere Energieeffizienzhausklasse einstufen, sodass mitunter ein höherer Tilgungszuschuss erzielt werden kann. Zudem bietet dies einen effizienteren Ansatz für die TAG-Planung.

Sowohl die Transmissionswärmeverluste als auch der Primärenergiebedarf sind die entscheidenden Faktoren, ob ein Gebäude in die gewünschte Effizienzklasse eingestuft werden kann. Die Mindestanforderungen an Wärmeverluste von Wärmebrücken sind in der EnEV (Energieeinsparverordnung) und in dem der EnEV nachfolgenden Gebäudeenergiegesetz (GEG) geregelt. Danach sind Wärmebrücken so zu berücksichtigen, dass der Einfluss auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den Regeln der Technik und den im jeweiligen Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird. Folgende Möglichkeiten werden zur Berücksichtigung von Wärmebrücken eingesetzt:

• Einfache Methode: Ohne Nachweis ΔU_WB = 0,10 bzw. 0,15 W/(m² · K).
• Pauschale Methode: ΔU_WB = 0,03 W/(m² · K) in Kategorie B; ΔU_WB = 0,05 W/(m² · K) in Kategorie A.
• Detaillierte Methode: ΔU_WB wird individuell berechnet.

Detaillierte Berechnung der Wärmebrücken ist wichtig für die TGA

Werden Wärmebrücken pauschal berücksichtigt, fällt die Bewertung der Gebäudehülle generell schlechter aus, als sie es tatsächlich ist. Diese Verschlechterung wird sowohl durch erhöhte Dämmstärken als auch durch die TGA kompensiert.

Je besser der energetische Standard eines Gebäudes ist, umso nachteiliger wirken sich pauschalberechnete Wärmebrücken auf die Energiebilanz aus. Daher ist es nicht denkbar, Wärmebrücken für ein wirtschaftliches KfW-Effizienzhaus mit pauschalen Zuschlägen zu berücksichtigen. Sogar bei einem Gebäude nach EnEV ist es möglich, durch die detaillierte Wärmebrückenberechnung wesentlich bessere energetische Ergebnisse zu erzielen.

Ein Neubau nach EnEV hat einen flächenbezogenen Transmissionswärmeverlust von etwa 0,20 W/(m² · K). Berücksichtigt man die Wärmebrücken gemäß Beiblatt 2 der Kategorie B, so ist auf den mittleren U-Wert ein ΔU_WB-Wert von 0,03 hinzuzurechnen, was einem Zuschlag von etwa 15 % entspricht. Wählt man die Kategorie A anstatt der Kategorie B, erhöhen sich die Wärmeverluste über die Gebäudehülle um 25 %.

Plant man jedoch anstatt des Mindeststandards nach EnEV ein KfW-Effizienzhaus 55, 40 oder ein Passivhaus, bewirken die pauschalen Zuschläge von 0,05 W/ (m² · K) bzw. 0,03 W/(m² · K) eine Verschlechterung um 30 % und mehr.

Um diesen zusätzlichen verfahrensbedingten Transmissionswärmeverlust zu kompensieren, müssen entweder die Dämmdicken erhöht oder Dämmstoffe mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, was in der Regel das Baubudget belastet. Da sich die gesetzlichen Anforderungen auch auf den Primärenergiebedarf beziehen, wird dann häufig zudem in teure und überdimensionierte TGA investiert.

Aufwand für detaillierte Wärmebrückenberechnung

Favorisiert nun ein Fachplaner eine detaillierte Wärmebrückenberechnung, bekommt er häufig zu hören, dass ein solches Vorgehen viel zu teuer sei. Doch ist dem tatsächlich so? Spart eine solche Berechnung nicht im Gegenzug auch Kosten ein? Entsteht tatsächlich ein erhöhter Aufwand bei detaillierten Wärmebrückenberechnungen? Um diese Fragestellungen zu beantworten lohnt es sich, sich eingehend mit einer Ausschreibungskalkulation anhand eines realen Gebäudes zu beschäftigen.

Anhand von einem Musterhausprojekt und vier verschiedenen Berechnungsmethoden von Wärmebrücken soll festgestellt werden, wie sich dies auf die Dämmdicke bei unterschiedlichen Bauteilen und der angepeilten Energieeffizienzklasse KfW 55 auswirkt. Die Berechnung der Wärmebrücken basiert auf den Angaben in Tabelle 1 und erfolgt nach folgenden Methoden:

• Variante 1: pauschal (Kategorie A);
• Variante 2: pauschal (Kategorie B);
• Variante 3: detailliert (Referenzprofile);
• Variante 4: detailliert mit tatsächlichen Produktwerten.

Bei dem Beispielgebäude handelt es sich um ein fünfgeschossiges Mehrfamilienhaus mit 22 Wohneinheiten und unbeheizter Tiefgarage. Die verwendeten Dämmstoffe, Flächen und U-Werte sind in der Bauteilliste in Tabelle 2 zusammengefasst. Auch hier zeigt sich, dass eine detaillierte Wärmebrückenberechnung mit den Referenzprofilen und den tatsächlichen Produktgeometrien und -werten Ersparnisse bei den Dämmdicken ermöglicht.

Da die Berücksichtigung der vernachlässigbaren Wärmebrücken wie Außenecken bei der detaillierten Berechnung erlaubt ist und diese in der Regel negative Psi-Werte aufweisen, konnte der ΔU_WBWert weiterhin reduziert werden. Bei der detaillierten Berechnung mit Ersatzmasken bzw. Referenzprofilen des Beiblatts 2 konnte der U_WB-Wert auf 0,017 W/m² · K reduziert werden. Dieser Zuschlag wurde weiterhin auf 0,012 W/m² · K gesenkt, sobald marktübliche Produkte anstelle der Referenzprofile eingesetzt wurden (Bild 2). Die bauteilbezogenen Ersparnisse sind in Bild 3 mit marktüblichen Einheitspreisen dargestellt.

Ergebnis: Bei den Dämmstärken der Variante 1 kann durch detaillierte Wärmebrückenberechnung eine höhere Effizienzklasse (KfW 40) erzielt werden. Gemäß dem KfW-Programm Energieeffizienz Bauen (Kredit 153) kann der Tilgungszuschuss somit dann von 18 000 Euro pro Wohneinheit (bei KfW 55) auf 24 000 Euro pro Wohneinheit (bei KfW 40) erhöht werden.

Wärmebrückenatlas vereinfacht detaillierte Berechnung

Eine pauschale Berücksichtigung von Wärmebrücken basiert grundsätzlich auf einer bildlichen Übereinstimmung. Stimmen alle Dämmstärken der betroffenen Einbausituationen mit den Kategorien A oder B überein, kann der dazugehörige Zuschlag eingesetzt werden. Dabei sollen die den Referenzwert überschreitenden Wärmebrücken mit einem Korrekturwert (ΔΨ = Ψ – Ψ_ref) versehen werden. Dieser bildliche Vergleich der Wärmebrücken benötigt einen bestimmten Zeitaufwand.

Aufwendiger ist eine detaillierte Wärmebrückenberechnung – bisher. Denn dies soll sich mit der Markteinführung des sogenannten Wärmebrückenatlas ändern. Der Wärmebrückenatlas ist eine Online-Anwendung von technicsatelier GmbH. Dazu hebt Atilla Akarcay, head of civil engineering bei technicsatelier, hervor: „Man kann sogar behaupten, dass eine detaillierte Wärmebrückenberechnung mit dem Wärmebrückenatlas zukünft ig deutlich schneller sein wird, als ein bildlicher Vergleich der einzelnen Wärmebrücken.“ Das Programm wurde im Februar dieses Jahres auf der digital-Bau in Köln vorgestellt und soll kostenfrei zur Anwendung Ende dieses Jahres bzw. Anfang 2021 online gehen.

Nachgefragt

IKZ-FACHPLANER: Warum haben Architekten und Fachplaner vielfach das Potenzial der detaillierten Wärmebrückenberechnung noch nicht erkannt bzw. führen dies nicht immer in detaillierter Berechnung aus?

Atilla Akarcay: Ich denke, dass die Vorteile der detaillierten Wärmebrückenberechnung bei allen Planern bereits bekannt sind. Es ist jedoch so, dass eine detaillierte Wärmebrückenberechnung mit marktüblichen Produkten wie Fenster, Rollladenkästen sowie Dachflächenfenster usw. mithilfe von gängigen Softwares mehrere Stunden dauern kann. Wenn wir davon ausgehen, dass es bei einem MFH ca. 25 Wärmebrücken gibt und jede einzelne Wärmebrücke mit einem ähnlichen Aufwand berechnet werden soll, dann ist die erbrachte Leistung des Planers für den Auftraggeber nur bedingt wirtschaftlich. Zudem benötigt der Planer ein vertieftes bauphysikalisches Wissen, um die Wär me brücken zu erstellen sowie die Ergebnisse auswerten zu können.

Genau aus diesem Grund haben wir den Wärmebrückenatlas entwickelt. Damit haben Planer die Möglichkeit, eine detaillierte Wärmebrückenberechnung der gewünschten Einbausituationen in nur wenigen Schritten, ohne externe Software und ohne vertieftes bauphysikalisches Wissen, innerhalb von Sekunden durchzuführen.

IKZ-FACHPLANER: Wäre ein Geschäftsansatz, d.h. Auftragsgrundlage zwischen Fachplaner und Auftraggeber, vielleicht darin gegeben, wenn von dem durch die detaillierte Berechnung erzielten höheren Tilgungszuschuss ein Honorar anteilig vereinbart wird? Schließlich wäre dies eine Win-win-Situation für Auftraggeber und -nehmer.

Atilla Akarcay: Der Einsatz von detaillierten Wärmebrückenberechnungen bietet dem Planer sowie dem Auftraggeber viele wirtschaftliche und ökologische Vorteile. So können meist die ursprünglich geplanten Dämmstärken deutlich reduziert werden. Dies ermöglicht Kostenersparnisse durch reduzierte Materialien und stellt eine ressourcenschonende sowie nachhaltige Bauweise sicher.

Bleiben hingegen die Dämmstärken gleich, dann kann meist das Objekt in eine höhere Effizienzklasse eingestuft werden, da sich der Primärenergiebedarf mittels der effizienten Anlagentechnik und der richtigen Planung verbessert. Die höhere Effizienzklasse und ein damit eventuell verbundener zusätzlicher Tilgungszuschuss machen es durchaus sinnvoll, einen solchen Geschäftsansatz zu verfolgen. Zudem sollten auch alle anderen Vorteile bzw. Argumente mit dem Auftraggeber diskutiert werden, die dann ggf. als Auftragsgrundlage dienen.

Atilla Akarcay, head of civil engineering, technicsatelier GmbH. Atilla Akarcay hat mit seiner Erfahrung als Bauphysiker in Deutschland sowie in der Schweiz und seiner Vision, die Digitalisierung der Baubranche voranzutreiben, das Produkt Wärmebrückenatlas gemeinsam mit technicsatelier entwickelt.

IKZ-FACHPLANER: Der Wärmebrückenatlas steht kurz vor seiner Veröffentlichung. Können Sie den Erscheinungstermin konkretisieren? Und wurden bzw. werden Fachplaner noch in einer Testphase mit einbezogen?

Atilla Akarcay: Es ist geplant, dass der Wärmebrückenatlas noch bis zum Jahresende veröffentlicht werden soll. Die Planer, die sich vorregistriert haben, erhalten kostenfrei den Zugang und werden damit zugleich noch in der Testphase mit einbezogen.

Zum Tool erklärt Atilla Akarcay: „Der Wärmebrückenatlas ist einfach zu bedienen und erfordert kein vertieft es bauphysikalisches Wissen. Sobald die Art der Wärmebrücke aus den 34 Kategorien ausgewählt wurde, können die einzelnen Bauteile beliebig angepasst werden. Externe Produkte wie Fenster und Roll laden kas ten werden aus den Listen ausgewählt. Wenn der Anschluss defi- niert ist, können die Stärken sowie thermische Eigenschaft en einzelner Bauteile beliebig und einfach nach den architektonischen Angaben aktualisiert werden. Zudem ist die Ermittlung des individuellen Wärmebrückenzuschlags mit wenigen Klicks erstellt. Planer haben damit die Möglichkeit, eine detaillierte Wärmebrückenberechnung innerhalb von Sekunden durchzuführen.“ Der Wärmebrückenatlas soll alle Anschlussdetails des Beiblatts 2 der DIN 4108 umfassen und die Anforderungen der DIN EN ISO 10077-2:2018 (Radiosity-Methode) erfüllen. Es ist vorgesehen, dass die Ergebnisse im jeweiligen Benutzerkonto gespeichert und für zukünft ige Projekte aufgerufen werden können.

Der Zugang zum Wärmebrückenatlas ist mit einer Voranmeldung unter waermebrueckenatlas.com/preregister erhältlich.

https://waermebrueckenatlas.technicsatelier.com

Bilder: technicsatelier