Kühl berechnet

I Bis zu 50 % der Wärmeverluste von Gebäuden können durch Wärmebrücken verursacht werden. Die damit verbundenen lokalen Oberflächentemperatur-Absenkungen können auf der Bauteil-Innenseite durch Feuchtigkeit bedingte Bauschäden hervorrufen und beispielsweise eine Schimmelpilzbildung begünstigen sowie die Behaglichkeit der Bewohner beeinträchtigen.

Vor dem Austausch von Fenstern und Türen im Bestand bzw. der Auswahl des Materials und der Montage im Neubau ist es daher wichtig, die neuralgischen Punkte an Fensteranschlüssen oder Holzbaukonstruktionen zu überprüfen, um bauphysikalische Schwachstellen zu vermeiden – hier kommen Wärmebrücken-Analyseprogramme zum Einsatz, die ihre Vorteile in unterschiedlichen Bereichen ausspielen können.

Wärmebrücken sind Bauteile oder Bauteilbereiche, über die mehr Wärme als über angrenzende Bereiche abfließt. Daraus resultiert im Wärmebrücken-Umfeld eine Absenkung der raumseitigen Oberflächentemperaturen, was als unangenehme „Zugerscheinung“ empfunden wird und die Behaglichkeit von Räumen beeinträchtigt.

Der über die Bauteilbereiche abfließende Wärmestrom (daher „Wärmebrücke“ und nicht, wie häufig fälschlich „Kältebrücke“) ist umso größer, je höher die Temperaturdifferenz zwischen der Raumluft und der Außenluft ist.

Sinkt die Außentemperatur in den Wintermonaten stark ab und werden die Räume nicht genügend beheizt, kann die Taupunkttemperatur im Wärmebrückenbereich unterschritten werden, sodass sich dort die in der Raumluft enthaltene Feuchtigkeit niederschlägt.

Kann diese nicht wieder abgegeben werden, nimmt die Oberflächenfeuchte lokal zu und es können Schäden entstehen. Feuchte Stellen sind zudem ein Nährboden für Schimmelpilze. Sie erzeugen weitere Schäden an Bauteilen und Mobiliar, beeinträchtigen außerdem durch in die Raumluft abgegebene Pilzsporen die Raumhygiene und die Gesundheit der Bewohner. Wärmebrücken können an verschiedenen Stellen eines Gebäudes auftreten: an Auflagern, konstruktiven Verbindungen, Fensterlaibungen, Fensterstürzen, Rollladenkästen, Heizkörpernischen, Deckenanschlüssen, Gebäudeecken und so weiter. Unterschieden werden ein-, zwei- und dreidimensionale, ferner geometrisch-, konstruktions- und materialbedingte Wärmebrücken sowie Kombinationen daraus.

Wärmebrücken-Software berechnet Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) für die energetische Beurteilung von Bauteilen, längen- und punktbezogene Wärmedurchgangskoeffizienten (sogenannte Psi- und Chi-Werte) für detaillierte Untersuchungen, Oberflächentemperaturfaktoren (F-Werte) für Feuchteanalysen und die Schimmelpilzbetrachtung, ferner Temperaturverteilungen, Isothermen und Wärmeströme in Baukonstruktionen beliebiger Form und Materialzusammensetzung. Gegenüber der Berechnung mit Taschenrechner, Katalogen, Tabellen und Formularen bieten Wärmebrücken-Berechnungsprogramme diverse Vorteile:

Datenbanken erübrigen die Tabellenrecherche, Rechenalgorithmen machen manuelle Berechnungen überflüssig, Automatismen beschleunigen Abläufe,Vorgabewerte vereinfachen die Eingabe.

Änderungen eines Wandaufbaus, des Materials oder der Dämmstoffdicke werden per Mausklick neu berechnet, sodass Material- oder Wärmedämm-Alternativen schnell überprüft werden können. Vor der Berechnung müssen Wärmebrücken alphanumerisch und grafisch erfasst werden.

Liegen digitale CAD-Pläne vor, lässt sich die Geometrie der Wärmebrücke per DXF-/DWG-Schnittstelle importieren.

Andernfalls müssen die Wärmebrückendetails per integriertem 2D-/3D-Editor zweidimensional gezeichnet oder dreidimensional konstruiert werden.

Anschließend werden den Flächen Materialien aus der Materialdatenbank zugewiesen und alle Randbedingungen definiert.

Für die Berechnung wird das zu untersuchende Wärmebrücken-Detail in ein imaginäres Netz (ein sogenanntes FDM- oder FEM-Netz) unterteilt, das die Berechnung auch komplexer Strukturen und Zusammenhänge ermöglicht. Danach wird die Wärmebrücke berechnet.

Die meisten Programme (siehe Infokasten) unterstützen die detaillierte Nachweisführung von Wärmebrücken im Rahmen von EnEV- bzw. KfW-Nachweisen (Energieeinsparverordnung, Kreditanstalt für Wiederaufbau). Unterschiede gibt es in der Berechnung ein-, zwei- oder dreidimensionaler Wärmebrücken (z. B. in Raumecken), der Netzausbildung (FDM oder FEM) sowie der maximalen Netzknotenanzahl.

Geht es rein um die Analyse von Tür- und Fensteranschlüssen eignen sich im Grunde alle Programme.

Für die detaillierte Berechnung von Wärmeströmen innerhalb von Tür-, Fenster- oder auch Fassadenprofilen werden Programme mit einer hohen Detailauflösung, d. h. Netzknotenanzahl vorausgesetzt, wie etwa Flixo oder WinIso.

Während sich die meisten angebotenen Lösungen für die Bauteilanalyse, die Bauteiloptimierung, die Darstellung der Temperaturverteilung und der Wärmeströme eignen, berechnen nur einige Programme auch die Wasserdampf-Diffusion und den Tauwasseranfall (z. B.: Psi-Therm, BKI Wärmebrückenplaner oder WinIso).

Alle Berechnungen von Psi- und F-Werten erfolgen normgerecht gemäß DIN EN ISO 10211 (Wärmebrücken im Hochbau), DIN 4108 (Wärmeschutz und Energie-Einsparungen in Gebäuden), DIN EN ISO 10077 (Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Anschlüssen) sowie weiteren Regelwerken.

Preislich liegen die Programme zur Berechnung von Wärmebrücken zwischen null (z. B. das englischsprachige Therm) und mehreren 1000 Euro, wie das auf den Fenster-/Fassadenbau spezialisierte WinIso. I

Programme und Anbieter *

* Auswahl, ohne Anspruch auf Vollständigkeit!

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Dipl.-Ing. Marian Behaneck ist freier Journalist mit den Schwerpunkten Software, Hardware und IT im Baubereich.