Einschätzen und Berechnen von Wärmebrücken

Kampf den Kühlrippen

Je besser der energetische Standard eines Gebäudes, umso gravierender wirken sich Wärmebrücken – etwa durch Balkone – nachteilig auf die Energiebilanz aus. Da es rechnerisch sehr aufwendig ist, den negativen Einfluss einzelner Wärmebrücken detailliert nachzuweisen, bietet die EnEV für den Wärmeschutznachweis einen pauschalen Wärmebrückenzuschlag an. Bei einer Sanierung ist kritisch abzuwägen, ob jede auskragende Stahlbetonplatte tatsächlich ein potenzielles Risiko darstellt – anhand einer Wärmebrückensimulation lässt sich schnell klären, ob der Mindestwärmeschutz infrage steht.

Text: Klaus Siegele; Fotos: Schöck Bauteile

Das Diktat des energieeffizienten Bauens lastet oft schwer auf dem 6B-Stift des Entwurfsarchitekten – wer traut sich heutzutage noch, ein Passivhaus mit einem auskragenden Balkon zu versehen?
Die Furcht vor der Wärmebrücke gebärt sowohl bei Neubauten als auch im Sanierungsfall oft seltsame Stilblüten – v. a. weil der energetische Effekt einer Wärmebrücke zwar mit einem gewissen Aufwand berechenbar, aber für den Planer insbesondere im frühen Entwurfsstadium nur schwer abzuschätzen ist. Die Vermeidung von Wärmebrücken ist in Planung und Ausführung zwar oberstes Gebot, aber auf der Baustelle nicht immer ohne Weiteres kontrollierbar. Ähnlich wie beim Schallschutz braucht es entweder eine Menge Erfahrung oder ein sicheres Gefühl dafür, wann sich bei einem Baudetail durch stark wärmeleitende Materialien große Wärmeverluste einstellen. Gleiches gilt für die Frage, welcher wirtschaftliche Aufwand vonnöten ist, um die Wärmebrücke konstruktiv oder materialtechnisch zu umgehen – gerade bei der Sanierung sollte man sich diesen Aspekt genau anschauen.
ALLES BERECHNUNG?
Je nachdem, ob man die Wärmebrücken gemäß Energieeinsparverordnung (EnEV) [1] pauschaliert in Ansatz bringt, die Möglichkeit eines reduzierten Wärmebrückenzuschlags auf der Basis des Beiblatt 2 der DIN 4108 nutzt oder sich die Mühe einer detaillierten Wärmebrückenberechnung mit entsprechenden Programmen macht, können sich ganz unterschiedliche Vor- und Nachteile ergeben. Ob es nun sinnvoller ist, einfach oder komplex zu rechnen, hängt von mehreren Faktoren ab: Welchen energetischen Standard hat das Gebäude, ist es ein Altbau oder ein Neubau? Und: Über wie viele Wärmebrücken sprechen wir im Verhältnis zur Gebäudegröße, welche hygienische Gefährdung geht von ihnen aus?
Die Standardpauschale im EnEV-Nachweis
Der Wärmebrückennachweis nach den Regularien der EnEV gilt sozusagen als gängigstes Berechnungsmodell, das zu jedem Gebäude mehr oder weniger gut passt. Über den Wärmebrückenzuschlag ΔUWB= 0,10 W(m²K) wird im Prinzip der mittlere U-Wert der thermischen Gebäudehülle, der sogenannte Transmissionswärmeverlust H´T eines Gebäudes, pauschal verschlechtert. Allerdings ist dieser am wenigsten steinige Berechnungsweg mit einem entscheidenden Nachteil verbunden: Der negative energetische Einfluss der Wärmebrücken wird mit dieser Pauschale bei den heutzutage gut gedämmten Neubauten i. d. R. weit überschätzt [2]. Das verschlechtert nicht nur wesentlich das Ergebnis bei der Nebenanforderung für H´T, sondern wirkt sich auch negativ auf den Primärenergiekennwert aus. V. a. bei besonders energieeffizienten Gebäuden wie z. B. Passivhäusern kann diese pauschale Verschlechterung nur durch teils unverhältnismäßig hohe Dämmstoffdicken oder durch Fenster mit extrem hohen Dämmqualitäten ausgeglichen werden. Bei einem KfW-Effizienzhaus 70 würde die Pauschale ΔUWB= 0,10 W(m²K) beispielsweise einen durchschnittlichen Zuschlag von 30 % auf den Transmissionswärmeverlust H´T bewirken [2].
Reduzierter Wärmebrückenzuschlag
Wer die Nachteile des pauschalen Ansatzes gemäß EnEV nicht in Kauf nehmen möchte, dem steht die Möglichkeit eines reduzierten Wärmebrückenzuschlags mit ΔUWB= 0,05 W(m²K) offen. Wer diesen in Ansatz bringt, muss dafür sorgen, dass sämtliche Wärmebrückendetails denen des Beiblatts 2 der DIN 4108 entsprechen oder ihnen gleichwertig sind – und dies ist anhand eines Gleichwertigkeitsnachweises zu dokumentieren. Gemäß § 7 Absatz (3) der seit 1. Mai 2014 in Kraft getretenen ›
› EnEV-Novelle ist ein Gleichwertigkeitsnachweis jedoch »für solche Wärmebrücken nicht erforderlich, bei denen die angrenzenden Bauteile kleinere Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen, als in den Musterlösungen der DIN 4108 Beiblatt 2 : 2006-03 zugrunde gelegt sind.«
Allerdings ist diese Ausnahmeregelung kritisch zu bewerten, da die Qualität eines Wärmebrückendetails nicht ausschließlich von der Qualität der flankierenden Bauteile abhängt, sondern maßgeblich von der räumlichen Anordnung der einzelnen Bauteile innerhalb eines Details. Die KfW sieht dies ebenfalls kritisch und behält sich daher das Recht vor, für die Förderzusage von KfW-Effizienzhäusern nach Bedarf entsprechende Gleichwertigkeitsnachweise vom Planer einzufordern.
Nicht immer lässt sich außerdem problemlos ein Gleichwertigkeitsnachweis erstellen, da in dem Beiblatt 2 der DIN 4108 viele Planungsdetails entweder gar nicht aufgeführt sind oder nicht mehr den Stand der Technik wiedergeben. Lässt sich aber der Gleichwertigkeitsnachweis mangels solcher Vorlagen nicht führen, ist auch der öffentlich-rechtliche Nachweis mit der reduzierten Pauschale hinfällig.
Detaillierter Nachweis
Bei Gebäuden mit besonders hohem energetischen Standard – z. B. Effizienzhäuser 55 oder 40, Passiv-, Aktiv- oder Plus-Energiehäuser – dürfte eine detaillierte Wärmebrückenberechnung der sinnvollere Weg zu sein. Da sich alle KfW-Effizienzhäuser bei den technischen Anforderungen an den energetischen bilanzierten Kennwerten Qp und H´T des Referenzgebäudes (gemäß EnEV, Anlage 1, Tabelle 1) orientieren, für das grundsätzlich ein Wärmebrückenzuschlag von 0,05 W/(m²K) angesetzt wird, kann man mit genauen Wärmebrückenberechnungen den baulichen Wärmeschutz projektbezogen optimieren. Dies gilt v. a. für die beiden KfW-Spitzenstandards Effizienzhaus 55 und 40, deren baulicher Wärmeschutz rund 30 beziehungsweise 45 % besser als im Referenzgebäude ausfallen muss. Daher sind hier Wärmebrückendetails anzustreben, mit denen rein theoretisch ein Wärmebrückenzuschlag von etwa 0,035 W/(m²K) beziehungsweise 0,027 W/(m²K) oder besser erreicht wird.
PROBLEM BALKON?
Wer ein Gründerzeithaus nicht gerade in ein Plus-Energiehaus verwandeln will, wird sich im Sanierungsfall weniger mit der dritten Nachkommastelle beim Wärmebrückennachweis beschäftigen wollen als vielmehr mit der Frage, welche Wärmebrücken energetisch, hygienisch und wirtschaftlich noch hinnehmbar sind.
Zu Deutsch: Muss jede auskragende Balkon- oder Vordach-Stahlbetonplatte abgesägt werden? Muss man sie aufwendig mit Dämmstoff einpacken oder kann man derartige Wärmebrücken einfach belassen? Die Antwort ist in der Theorie einfach, in der Praxis aber schwer: Der mehr an der Hygiene als am Wohnkomfort orientierte Mindestwärmeschutz muss auch nach dem Dämmen einer Fassade in jedem Fall gewährleistet bleiben. Es dürfen wegen des nun größeren Einflusses der Wärmebrücken weder Tauwasserausfall noch Schimmelschäden in Kauf genommen werden. Man kann aber davon ausgehen, dass auch nach dem Dämmen der Wandflächen bei auskragenden, thermisch nicht getrennten Stahlbetonbauteilen der Mindestwärmeschutz gegeben ist – zumindest solange es sich dabei um zweidimensionale Wärmebrücken handelt. Eine Wärmebrückensimulation ist aber sicherheitshalber anzuraten.
Wäre da noch die Wirtschaftlichkeit – das energetische Kosteneinsparungspotenzial einer abgeschnittenen Balkonplatte beschränkt sich bei einer Sanierung mit WDVS auf jährlich gerade einmal 3,08 Euro/lfm bei einem angenommenen Energiepreis von 0,08 Euro/kWh [3]. Je weniger Laufmeter ein Gebäude an derlei Kühlrippen aufweist, umso unrentabler wird der Abriss auskragender Stahlbetonplatten – es sei denn, der bauliche Zustand macht dies notwendig. Wobei auch hier die Frage erlaubt sein muss, ob es bei erhaltenswerten Fassaden nicht besser ist, die Balkone zu restaurieren und in diesem Zuge die Wärmebrücke zu entschärfen. Hierfür hat die Bauindustrie entsprechende Produkte im Portfolio – seien es effiziente Dämmstoffe, Beschichtungen oder anwendungsbezogene Bauelemente wie z. B. Isokörbe oder Fertigbalkone, die thermisch getrennt vor die Fassade montiert werden. •
Weitere Informationen und Quellen:
[1] Energieeinsparverordnung 2014, Zweite Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung, vom 18. November 2013, www.bmwi.de
[2] Carsten Herbert, Rainer Feldmann, Wärmebrücken – Problem und Chance (unveröffentlichtes Manuskript)
[3] Zeitler, Friedemann, Wärmebrücken im Gebäudebestand, in: Metamorphose 4/2011, Konradin Medien GmbH, Stuttgart 2011

Energie (S. 74)
Klaus Siegele
s. db 12/2013, S. 129