Wärmeleitfähigkeit & Wärmedurchgang: Definition und Grenzwerte am Bau

Wärmebrücken: Entstehung, Auswirkung und typische Beispiele

Die Wärmeleitfähigkeit und der Wärmedurchgang sind die beiden wichtigsten Faktoren zur Bestimmung der Höhe des Wärmetransports durch ein Bauteil. Die Höhe der aus dem Transport resultierenden Wärmeverluste (sog. Transmissionswärmeverlust) hängt von der Art des Bauteils, beziehungsweise von der Dicke, der Beschaffenheit der zu durchdringenden Schichten und der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen ab.

Tipp

Für den EnEV-Nachweis oder die Beantragung von Fördermitteln ist der sogenannte "Bemessungswert" der Wärmeleitfähigkeit entscheidend. Dieser ist zusammen mit dem Anwendungsgebiet, der Brandklasse und dem CE-Zeichen auf dem Produkt-Etikett von Dämmstoffen angegeben.

Wärmedurchgang

Der U-Wert oder Wärmedurchgangskoeffizient gilt als Maßstab für die Wärmedurchlässigkeit des gesamten Bauteils.

  • Der U-Wert wird in Watt pro Quadratmeter und Kelvin - W/(m²K) - ausgedrückt.
  • Dadurch wird angegeben, wie viel Wärmeenergie pro Zeit bei einem Kelvin Temperaturunterschied zwischen innen und außen durch einen Quadratmeter der Fläche der Gebäudehülle fließt.
  • Der Wert hängt hauptsächlich von der Dicke und der Wärmeleitfähigkeit des Bauteils ab.
  • Je geringer der U-Wert, desto kleiner fallen Wärmetransport und Wärmeverluste durch das jeweilige Bauteil (zum Beispiel Fenster oder Wand) aus.
  • Vor allem Dämmstoffe tragen zur Verringerung des U-Werts bei.
  • Auch bei Fenstern und Außentüren spielt der Wärmedurchgang eine wichtige Rolle. Entscheidend beim Fenster ist der Wärmedurchgangswert des kompletten Fensters, also von Glas und Rahmen zusammen, der als Uw-Wert bezeichnet wird.
  • Fenster mit einer Zweifach-Wärmeschutzverglasung weisen Uw-Werte von 1,3 W/(m2K) oder besser auf.
  • Bei Eingangstüren (Haustür) wird der Wert als Ud-Wert bezeichnet. Er sollte maximal 1,8 W/(m2K) betragen.

Wärmeleitfähigkeit

Das wichtigste Kriterium für die wärmedämmende Wirkung eines Dämmstoffs ist seine Wärmeleitfähigkeit.

  • Sie wird als „Lambda-Wert" (λ-Wert) bezeichnet und beschreibt, wie gut der Dämmstoff Wärme transportiert.
  • Die Wärmeleitfähigkeit  λ gibt den Wärmestrom an, der bei einem Temperaturunterschied von 1 Kelvin (K) durch eine 1 m² große und 1 m dicke Schicht eines Stoffs geht.
  • Die Einheit der Wärmeleitfähigkeit ist W/(mK).
  • Je kleiner λ ist, umso besser ist das Dämmvermögen eines Baustoffes.
  • Als Wärmedämmstoffe werden Materialien bezeichnet, deren Lambda-Wert kleiner 0,1 W/(mK) ist. Gebräuchliche Dämmstoffe haben 0,025 bis 0,040 W/(mK).
  • Die Wärmeleitfähigkeit wird als Grundlage für die Einteilung der Dämmstoffe in Wärmeleitfähigkeitsgruppe (WLG) und Wärmeleitfähigkeitsstufe (WLS) herangezogen.
  • Je kleiner die WLG/WLS ist, desto besser die Wärmedämmung.

Wärmebrücken: Entstehung, Auswirkung und typische Beispiele

Wärmebrücken: Mehr zur Entstehung, den Auswirkungen und typische Beispiele. Der Wärmeschutz kann noch so gut gerechnet sein, die Summe der Wärmebrücken kann das gute Ergebnis auf dem Papier in der Praxis zunichtemachen. Wärmebrücken müssen nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) erfasst und in der Energiebedarfsberechnung nachgewiesen werden. Sie entstehen meist ungewollt durch Ausführungsfehler oder schlechte Detailplanung.

Wärmebrücken - Entstehung und Auswirkung

  • Eine Wärmebrücke ist eine örtlich begrenzte Fläche eines Außenbauteils, durch die in der Heizperiode mehr Wärme nach außen abfließt als im restlichen Bauwerk. Es kommt zu Wärmeverlusten. Im Alltags-Sprachgebrauch nennt man diese Bauteile deswegen auch "Kältebrücken".
  • Dies ist bedingt durch schlechte Planung der Konstruktion und Gebäudegeometrie oder einer nicht fachgerecht durchgeführten mangelhaften Bauausführung.
  • Bei Wärmebrücken ist das Gebäude undicht. Dies führt besonders im Winter und an kalten Tagen dazu, dass die warme Innenluft nach außen entweicht, und damit ein Wärmeverlust entsteht. Im schlimmsten Fall bildet sich bei diesem Vorgang Kondenswasser (Tauwasser). Über die Kapillarwirkung des Kondenswassers steigt dann gegebenenfalls die Wärmeleitfähigkeit von Bauteilen weiter und es kommt in der Folge zu einer Durchfeuchtung des Bauteils. 
  • Dies kann langfristig zu Bauschäden führen, wie zum Beispiel Schimmelbildung oder eine andere Schädigung der Bausubstanz.
  • Wärmebrücken führen zu einem höheren Transmissionswärmeverlust und damit zu höherem Heizwärmebedarf und steigenden Heizkosten.

Wärmebrücken - Typologie

  • Materialbedingte Wärmebrücken liegen vor, wenn sich in einem Bauteil, zum Beispiel einer Außenwand, Baustoffe mit einer unterschiedlich hohen Wärmeleitfähigkeit abwechseln. Typische Beispiele dafür sind Stahlbetonstützen, Fensterstürze oder Ringanker im Mauerwerk.
  • Konstruktive Wärmebrücken beruhen auf planerischen Zwängen oder baulicher Notwendigkeit, wenn also die Ursachen einer materialbedingten Wärmebrücke mit der Konstruktion zu verbinden sind. Dazu zählen Rollladen oder ein Regenfallrohr innerhalb eines Wärmedämmverbundsystems.
  • Geometrische Wärmebrücken entstehen, wenn die wärmeaufnehmende Innenoberfläche ungleich der wärmeabgebenden Außenoberfläche ist, beispielsweise bei einer Hausaußenecke oder einer auskragenden Stahlbetonplatte bei Balkonen.

Wärmebrücken und energetische Schwachstellen am Haus erkennen und vermeiden

Ganz schön teuer – Unnötige HeizkostenIn unsanierten Gebäuden gibt es verschiedene energetische Schwachstellen, durch die, neben anderen negativen Auswirkungen, unnötig Heizenergie verschwendet wird. Dies betrifft Bauteile mit einer schlechten Wärmedämmqualität, aber auch Luftundichtheiten und veraltete Anlagentechnik.

Der Wärmschutz von Bestandsimmobilien lässt häufig zu wünschen übrig. Die Wärmedämmqualität von Bauteilen wird mit Hilfe des U-Werts ausgedrückt. Er ist ein Maß für den Energieverlust durch das Bauteil. Ein niedriger U-Wert bedeutet geringe Verluste, ein hoher U-Wert kennzeichnet hohe Energieverluste. Vergleicht man beispielsweise den U-Wert der Wand eines üblichen 50er-Jahre-Hauses mit den heutigen Anforderungen ergeben sich, bezogen auf die typische Heizperiode, eine Fläche von 100 m² und einen Gaspreis von 6,5 Cent pro kWh, jährliche Mehrkosten von etwa 500 bis 700 Euro!

Ebenso sorgen nicht bzw. schlecht wärmegedämmte Heiz- und Warmwasserleitungen für unnötige Wärmeverluste. Die aktuelle Energieeinsparverordnung (EnEV) schreibt eine nachträgliche Wärmedämmung nicht wärmegedämmter Rohrleitungen in unbeheizten Gebäudeteilen vor, sofern die Leitungen zugänglich sind. In der Regel trifft dies auf im Keller verlegte Verteilleitungen zu. Ein Verstoß gegen diese Nachrüstverpflichtung kann mit einem Bußgeld von bis zu 25.000 Euro geahndet werden.

Zusätzlich tragen veraltete Heizkessel aufgrund ihrer hohen Wärmeverluste und der schlechten Ausnutzung des Brennstoffs dazu bei, die Heizkosten in die Höhe zu treiben. Wenn ein alter Standardkessel durch einen Brennwertkessel ersetzt wird, können bis zu 30 Prozent Heizkosten eingespart werden.Auch alte Umwälzpumpen tragen durch ihren hohen Stromverbrauch zu hohen Energieverbräuchen bei. Hier lohnt sich ein Austausch gegen neue Hocheffizienzpumpen in der Regel immer. Darüber hinaus kann Heizenergie eingespart werden, indem moderne programmierbare Energiesparregler bei Heizkörpern einbaut und ein hydraulischer Abgleich durchführt wird.

Zugerscheinungen

Wie schon erwähnt kann es durch undichte Bauteile zu deutlichen Zugerscheinungen kommen, die sich sowohl auf die Behaglichkeit als auch auf die Wärmeverluste auswirken. Darüber hinaus besteht die Gefahr von Feuchteschäden in undichten Bauteilen, wenn feuchtwarme Raumluft in die Konstruktion eindringt. Im Extremfall kann das Bauteil hierdurch Schaden nehmen und muss ersetzt werden. Dies tritt vor allem bei alten Fenstern und Türen auf, die oft noch keine oder beschädigten Dichtungen haben. Auch Decken und Dächer sind bei Bestandsgebäuden häufig nicht luftdicht ausgeführt. Das gleiche gilt für Bauteile, die schon vor einiger Zeit saniert wurden, da den luftdichten Anschlüssen früher kein hoher Stellenwert beigemessen wurde. Massive Bauteile wie gemauerte Wände haben in der Regel geringere Probleme mit Luftundichtheiten, sofern sie einen intakten Putz aufweisen. Der sogenannte n50-Wert, also das Maß für die Luftdichtheit ist bei Bestandgebäuden durchschnittlich zweieinhalb Mal so hoch, wie der maximal zulässige Wert für Neubauten. In der Spitze wurde bei Bestandsgebäuden sogar eine fünfzehnfache Überschreitung des maximalen Neubauwerts festgestellt.

Die Luftdichtheit der Gebäudehülle kann einfach durch einen Luftdichtheitstest (Blower-Door-Test) ermitteln werden. Dieser liefert nicht nur den reinen Luftdichtheitswert des Gebäudes, sondern deckt ggfs. eklatante Leckagen auf.

Wärmebrücken

Wärmebrücken stellen eine Störung der normalen Wärmedämmqualität eines Bauteils dar. Übliche Wärmebrücken sind beispielsweise durchlaufende Balkonplatten, Fensteranschlüsse, Rollladenkästen oder Heizkörpernischen. Charakteristisch für Wärmebrücken sind ein erhöhter Wärmeverlust und eine zumeist niedrigere Oberflächentemperatur. Es droht die Bildung von Schimmelpilz. Treten im Gebäude an bestimmten Stellen, wie Raumecken oder Fensteranschlüssen, Feuchteprobleme bzw. Schimmelpilzbildung auf, sollte ein Fachmann den entsprechenden Bereich untersuchen. Er wird Möglichkeiten zur Beseitigung der Wärmebrücke vorschlagen. Eine reine Schimmelpilzsanierung würde nur die Folgen der Wärmebrücke entfernen, an den Ursachen aber nichts ändern.

Schimmelpilzbildung

Ein weiterer gravierender Aspekt bei den energetischen Schwachstellen ist die Gefahr der Schimmelpilzbildung. Die Raumluft enthält immer einen gewissen Grad an Luftfeuchtigkeit. Wenn diese auf kalte Oberflächen trifft, kann es zu Kondensation kommen. Die Feuchtigkeit auf der Oberfläche bietet den überall in der Umwelt vorhandenen Schimmelpilzsporen dann die nötigen Wachstumsbedingungen. Diese sind beispielsweise bei 20 °C Raumtemperatur und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit sowie einer Oberflächentemperatur von 12,6 °C oder niedriger erfüllt. Alte Bauteile, die einen schlechten U-Wert haben, laufen bei niedrigen Außentemperaturen Gefahr, schnell niedrige Oberflächentemperaturen vorzuweisen. Das Risiko von eintretender Kondensation steigt deutlich im Bereich von Wärmebrücken, da auch hier zumeist eine niedrigere Oberflächentemperatur vorliegt. Auch eine verringerte Luftzirkulation, z.B. hinter Schränken, erhöht das Schimmelpilzrisiko.

Schimmelpilze können gesundheitliche Beeinträchtigungen hervorrufen. Es ist bekannt, dass verschiedene Schimmelpilze Allergien oder Asthma auslösen können. Allgemeingültige Grenzwerte für die Belastung der Raumluft mit Schimmelpilzsporen wurden bisher allerdings nicht definiert, da die Risiken einer Gesundheitsgefährdung individuell zu unterschiedlich sind.

Das Wichtigste in der Zusammenfassung

Energetische Schwachstellen können also bei Bestandsgebäuden an vielen Stellen auftreten. Abhilfe kann in Teilbereichen schon mit einfachen Maßnahmen erzielt werden. Aber Vorsicht! Ohne ein grundlegendes bauphysikalisches Wissen kann man leicht etwas „verschlimmbessern“. Deshalb ist zu empfehlen, immer einen Fachmann für energetische Gebäudesanierung hinzuzuziehen, der mit einem abgestuften, individuellen Konzept Verbesserungsmöglichkeiten für das Gebäude entwirft. Ein qualifizierter Energieberater untersucht auch die Gebäudehülle und die Anlagentechnik und zeigt verschiedene Möglichkeiten der Sanierung auf. Je nach Objekt ist der Untersuchungsaufwand unterschiedlich hoch. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert die sogenannte Vor-Ort-Energieberatung. Qualifizierte Energieberater findet man im Internet unter www.energie-effizienz-experten.de oder beim Bauherren-Schutzbund e.V.Glossar

  • Mindestwärmeschutz Maß für das Minimum an Wärmedämmqualität, welches für hygienische Wohnverhältnisse nötig ist. Bei Unterschreitung besteht die Gefahr von Schimmelpilzbildung.
  • U-Wert Kennzeichnet die Wärmedämmqualität eines Bauteils. Je niedriger der Wert, desto besser ist das Bauteil wärmegedämmt.
  • n50-Wert Maß für die Luftdichtheit der Gebäudehülle. Je niedriger der Wert, desto dichter die Hülle. Der n50-Wert gibt an, wie häufig das Luftvolumen des Gebäudes bei einem Druckunterschied von 50 Pa (Pascal) pro Stunde komplett ausgetauscht wird. So bedeutet ein n50-Wert von 2,5 h-1, dass in einer Stunde das Luftvolumen zweieinhalb Mal ausgetauscht wird.
  • EnEV Abkürzung für Energieeinsparverordnung. In der EnEV sind die energetischen Anforderungen an Neubauten und Bestandsgebäude festgelegt. Die Anforderungen an Bestands-gebäude greifen allerdings immer nur dann, wenn Modernisierungsmaßnahmen, z. B. eine Neueindeckung des Daches, vorgenommen werden. Es besteht also keine generelle Pflicht Bestandsgebäude energetisch zu modernisieren. Eine Ausnahme hiervon sind die Nachrüstverpflichtungen (siehe unten).
  • Nachrüstverpflichtungen der EnEVIn § 10 der EnEV sind verschiedene Nachrüstverpflichtungen definiert. So ist z.B. der Betrieb von Niedertemperatur- oder Brennwert-Heizkesseln, die älter als 30 Jahre sind, untersagt. Andere Kessel dürfen nur in Ausnahmefällen weiterbetrieben werden. Ebenso wird eine Wärmedämmung von Wärmeverteil- und Warmwasserleitungen in nicht wärmegedämmten Bereichen festgeschrieben, sofern die Leitungen zugänglich sind. Auch schreibt die EnEV die Wärmedämmung der obersten Geschossdecken (Decken zu unbeheizten Dachräumen) vor, wenn diese nicht den Mindestwärmeschutz einhalten.
  • Hydraulischer Abgleich Durch den hydraulischen Abgleich wird sichergestellt, dass das Heizleitungsnetz alle Heizkörper mit der erforderlichen Wärmemenge versorgt. Damit ist ein gleichmäßiges Erwärmen der Heizkörper möglich. Bei nicht hydraulisch abgeglichenen Heizsystemen werden häufig entfernt liegende Heizkörper nur lauwarm. Um dies auszugleichen, wird die Heizung mit einer höheren Temperatur gefahren, wodurch es zu erhöhten Energieverbräuchen kommt.
Tipp

Typische Beispiele, wo Sie Wärmebrücken finden:

  • Rollladenkästen
  • Balkone und andere Auskragungen
  • Traufkasten und Giebel: Unter dem Traufkasten wurde die Dämmung an der Drempelaußenseite nicht lückenlos verlegt oder ist nach dem Anbringen wieder abgefallen. Den Zimmermann hat das beim Anbringen seiner Schalung nicht gekümmert.
  • Mauerkrone: Die Mauerkrone ist nicht gedämmt, der Maurer glaubt, dies besorgt der Dachdecker.
  • Bodenplatten: Die Stirnseiten der Bodenplatte sind nicht oder nicht ausreichend gedämmt.
  • Haustür und Fenster: haben einen schlechten U-Wert
  • Neue Fenster: keine Dämmung auf der Außenwand
  • Schornsteine: Der Betonkranz um den Schornstein in der Kehlbalkenebene ist nicht gedämmt. Da der Betonkranz konstruktiv sein muss, wird über Dämmung nicht weiter nachgedacht.
  • Die Einschubtreppe zum Spitzboden ist nicht oder nicht ausreichend gedämmt.
  • Hauswandecken – Außenecke
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