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Wärmebrücken

Wärmebrücken sind Bauteile, die es der Wärme ermöglichen, zwischen erheblich besser dämmenden angrenzenden Teilen nach draußen zu kommen. Typischerweise macht jede Wärmebrücke für sich nicht viel aus, alle zusammen schaffen aber ordentlich Wärme weg. In einem Treppenhaus der Uni sprühte jemand an die Wand: "Man muss sich Sisyphus als einen glücklichen Menschen vorstellen." Die Entschärfung von Wärmebrücken ist dem ähnlich, denn sie macht viel Arbeit und man erreicht manchmal nur eine mäßige Verbesserung, aber immerhin hat man sein Schicksal selbst in der Hand.

Leider kann man Wärmebrücken nicht mal eben schnell berechnen. Es gibt vom LBL jedoch eine kostenlose Lizenz für eine Simulationssoftware: Therm. Man spart sich Mühe, wenn man dazu eine deutsche Bibliothek von Baustoffen und Umgebungen lädt. Mit etwas Eingewöhnung kommt man mit der eigenen Bedienung des Programms klar.

Ein Beispiel

Auskragende Bauteile wie Balkons oder Dachüberstände aus verlängerten Betonplatten sind der absolute Klassiker unter den Wärmebrücken. So ein klein bisschen ahnte man das 1970 schon, darum verkleidete der Erbauer unseren Dachüberstand außen mit Heraklithplatten (Dämmplatten aus zementbeschichteter Holzwolle). Ich simulierte in Therm ein Stück der Dachdämmung, der auskragenden Betondecke und der Wand darunter. Um das Problem zu verstehen, ist die Ansicht des Wärmeflusses als Vektorfeld besonders hilfreich:

Wie man sieht, hilft das Heraklith mehr, als ich zunächst annahm. Unglücklicherweise gibt es noch die Verbindung zwischen Klinkern und Betonplatte, welche der Wärme eine kurze Brücke zur Außenluft anbietet.

Wie schlimm ist es denn eigentlich? Für die Antwort muß man die flächenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten in längenbezogene Wärmedurchgangskoeffizienten umrechnen. Dazu stellt man in Therm für die Anzeige der U-Werte "Total length" ein und bekommt den U-Wert der Konstruktion bezogen auf die Länge der Oberflächenschnitte. Das Produkt ist der Psi-Wert der Konstruktion:

1406 mm Gesamt * 0,9469 W/m^2K = 1,3313 W/mK
Davon zieht man die Psi-Werte der Dachdämmung und der Wand ab, denn Dämmung und Wand werden beim Transmissionswärmeverlust schon einzeln berechnet.
341 mm Dach * 0,028 W/m^2K = 0,009548 W/mK
470 mm Wand * 0,71 W/m^2K = 0,33370 W/mK
Psi = 1,3313 W/mK - 0,009548 W/mK - 0,33370 W/mK = 0,9881 W/mK
Das Ergebnis ist der Verlust pro Länge. Der Überstand ist 60 m lang, d.h. diese Bausünde kostet ca. 59 W/K und ist damit richtig teuer!

Kleine Maßnahme, kleine Wirkung

Hätte 1970 jemand 10 mm Styropor in die Fuge eingelegt und sie nur von vorne verschlossen, sähe alles besser aus. Nachträglich kommt man da nicht mehr ohne riesigen Aufwand dran und man kann den Überstand auch nicht endlos nach unten ziehen, um das Problem so zu lösen. Was bleibt, ist eine Verkleidung mit XPS, die am Hausanschluss so weit wie optisch erträglich heruntergezogen wird. Das bringt nicht die Welt, aber alles hilft. In der Realität gibt es natürlich Abweichungen von der Simulation, weil die Platte oben keinen so exakten Rand hat, sondern die Dachdämmung mal bündig endet und mal eben wie gezeigt etwas zurückgesetzt ist. Und so sieht es dann aus:

Ja schade eigentlich, viel ändert sich nicht. In Zahlen:

1445 mm Gesamt * 0,7595 W/m^2K = 1,0975 W/mK
Wieder wird Psi von Dachdämmung und Wand berechnet und vom Gesamtwert abgezogen:
341 mm Dach * 0,028 W/m^2K = 0,009548 W/mK
411 mm Wand * 0,71 W/m^2K = 0,2918 W/mK
Psi = 1,1365 W/mK - 0,009548 W/mK - 0,2918 W/mK = 0,7962 W/mK
Der neue Verlust beträgt Psi * 60 m = 48 W/K; die Maßnahme bringt also nur 11 W/K Verbesserung an der Wärmebrücke. Die Wandfläche sinkt um 2%, auch das bringt 1-2 W/K. Weiterhin wird die auskragende Überdachung der Terasse gedämmt, dort sind etwa 10 W/K zu holen. Alles zusammen werden wohl 3-4% Einsparung bezogen auf den gesamten Wärmeverlust sein - dachte ich.

Die alte Holzverkleidung hatte es nach 40 Jahren teilweise hinter sich, was auch der Anlass für die Sanierung war. Hier sieht man die alte Verkleidung, die Heraklithplatten und die neue Dämmung mit der neuen Lattung:

Neben der Energieeinsparung gibt es noch einen Nutzen: Durch die Dämmung hebt sich die Wandtemperatur innen soweit an, dass der Taupunkt nicht mehr erreicht wird. Vorher wurde er hin und wieder knapp erreicht und in einer Ecke schimmelte es im Haus ein klein wenig. Das hörte auf.

Es bleibt festzustellen, dass ein WDVS hier mehr brächte, als vom Wert der Wand her zu vermuten wäre, weil der die Wärmebrücke nicht enthält. Der amerikanische Ansatz, nicht die Flächen isoliert zu betrachten und die Wärmebrücke mit Psi und der Länge extra zu berechnen, sondern die Wärmebrücke als komplettes Bauteil mit seinem U-Wert zu betrachten, vermeidet diesen Denkfehler.

Ein Altbau hat viele Wärmebrücken und wenn man überall ein wenig spart, ist alles zusammen hinterher doch viel. Wie war das mit Sisyphus?

Die Realität

Ich erwartete keine fühlbare Verbesserung und war überrascht, den Unterschied klar zu bemerken, weil die Heizung nicht bei der gewohnten Außentemperatur eingeschaltet werden musste. Die Kontrollrechnung ergab, dass hier wenigstens ein halbes Grad Unterschied zu erwarten war, und angesichts der nachgewiesenen Unsicherheiten bei der Berechnung des Transmissionswärmeverlusts dürfte auch ein ganzes Grad nicht verwundern. Dazu kommt in der Übergangszeit noch ein ausgeprägter Tag-Nacht-Wechsel der Temperaturen, während die Rechnung immer von einem stationären System ausgeht.

Die Erwartungshaltung, subjektiv nichts zu bemerken, war sicher falsch. Dennoch ist die Veränderung klarer, als die Rechnung begründen kann, erfreulicherweise in positiver Richtung.

Wie das Bild des Wärmeflusses zeigt, wird der wärmere Bereich der Klinker nach unten gedrückt. Das verfälschte die Temperatur des Außenfühlers der Heizung um ein paar Grad, so dass sich die Heizkurve scheinbar nicht änderte. Nachdem ich den Fühler durch einen Streifen Styrodur vom Haus thermisch trennte, wurde es etwas besser, aber eigentlich müsste ich ihn verlegen.