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Wärmebrücken - Was ist zulässig?

Wärmebrücken sind Teilflächen der Gebäudehülle mit erhöhtem Wärmedurchgang. Wärmebrücken werden oft gleichgesetzt mit schlechter Bauweise. Dies ist eine zu grosse Vereinfachung, denn es gibt bei genauer Betrachtung keine wärmebrückenfreien Gebäude. Im vorliegenden Artikel wird ein Verfahren vorgestellt, das jedem Hausbesitzer erlaubt herauszufinden, wo bei seiner Liegenschaft die Grenzen zwischen Zulässigen und unzulässigen Wärmebrücken liegen und wie in seiner Liegenschaft gelüftet werden muss, um Schimmelpilze an den Wärmebrücken zu vermeiden.

Es wird vorausgesetzt, dass die Liegenschaft nach den Regeln der Baukunde erstellt wurde und insbesondere die Mindestanforderungen an den Wärmeschutz erfüllt.

Unterschiedliche Anforderungen
In der Norm SIA 180, Ausgabe 1988, „Winterlicher Wärmeschutz im Hochbau“ werden Anforderungen an eine Wärmebrücke definiert. Die Oberflächentemperatur einer Wärmebrücke darf bei einer bestimmten Aussentemperatur nicht unter 9,3 °C absinken. Die Innentemperatur wird bei dieser Forderung mit 20 ° C angenommen. Für ein Gebäude in Zürich wird beispielsweise gefordert, dass die Oberflächentemperatur einer Wärmebrücke bei - 14 °C Aussentemperatur nicht unter 9,3 °C liegen darf. In St. Moritz sind die Anforderungen strenger. Die Wärmebrücke muss bei - 20 °C Aussentemperatur noch mindestens 9,3 °C warm sein. In Lugano sind die Anforderungen weniger streng usw. Die Anforderungen an eine Wärmebrücke sind also vom Standort der Liegenschaft abhängig. Dies ist angesichts der grossen klimatischen Unterschiede sinnvoll. Die Regelung gilt für Bauten, die nach Inkrafttreten der Norm SIA 180 im Jahre 1988, erstellt wurden.

Die Tabelle 1 wurde dieser Norm entnommen. Sie gibt für rund 160 Orte der Schweiz an, bei welcher Aussentemperatur die Wärmebrücke mindestens 9,3 °C warm sein muss. Für fehlende Orte kann der nächstgelegene Standort übernommen werden. Allfällige Abweichungen in der Höhenlage sind jedoch mit 0,5 °C pro 100 m Höhenunterschied zu korrigieren.

Bauphysikalische Überlegungen

Bei konstanter Raumtemperatur und konstanten inneren und äusseren Wärmeübergangskoeffizienten, liegen die Temperaturen der Wärmebrücke auf einer Geraden, die mit steigender Aussentemperatur ansteigt. Ein Punkt dieser Geraden ist durch Tabelle 1 für jedes Gebäude aufgrund seines Standorts definiert. Wenn ein weiterer Punkt bekannt ist, kann die „Temperaturgerade“ der Wärmebrücke gezogen werden.

Der zweite Punkt kann berechnet, oder durch eine einfache Überlegung erhalten werden. Wenn die Raumlufttemperatur 20 °C beträgt und die Aussenlufttemperatur ebenfalls 20 °C, dann muss auch die Wärmebrücke 20 °C sein.

Grafische Lösung
Wie warm muss eine Wärmebrücke sein, damit sie den Regeln der Baukunde genügt und welche zulässige Luftfeuchtigkeit ergibt sich daraus für einen Innenraum? Diese Frage kann mit Hilfe des Diagramms Nr. 1 unter Einbeziehung der Anforderungen der Tabelle 1 beantwortet werden.

Textfeld:  Das Diagramm zeigt am unteren Rand die Aussentemperatur, aufgetragen von - 20 °C in der linken Ecke bis zu + 20 °C in der rechten Ecke. Am linken Rand ist die Oberflächentemperatur der Wärmebrücke angegeben.

Sie beginnt in der unteren linken Ecke mit 0 °C und steigt in senkrechter Richtung bis + 20 °C an. Der rechte Rand zeigt die maximal zulässige relative Luftfeuchtigkeit im Gebäudeinnern, die zur Vermeidung von Schimmelpilzen auf der Wämebrücke längerfristig nicht überschritten werden darf. Längerfristig bedeutet in diesem Fall rund drei tage und mehr. Die Skala wurde basierend auf der Erfahrung berechnet, dass die relative Luftfeuchte bei einer Wärmebrücke lokal auf mindestens 85 % ansteigen muss, um einen Schimmelpilzwachstum zu ermöglichen.

Textfeld:  Etwa in der Mitte des Diagramms Nr. 1 befindet sich eine dicke, waagrechte Linie. Sie markiert die Oberflächentemperatur der Wärmebrücke von 9,3 °C, die bei den Aussentemperaturen gemäss Tabelle 1 nicht unterschritten werden darf. In der oberen rechten Ecke des Diagramms ist ein mit A bezeichneter Punkt erkennbar. Es ist jeder Punkt der „Temperaturgeraden“ der Wärmebrücke, der sich bei einer Aussentemperatur von + 20 °C ergibt. Alle Informationen, die mit der grafischen Methode gewonnen werden, gelten für die „normale“ Innentemperatur von + 20 °C.

Das Diagramm Nr. 2 zeigt eine einfache Anwendung der Methode. Für ein Wohnhaus in Zürich soll für eine gerade noch zulässige Wärmebrücke die „Temperaturgerade“ (gestrichelte Linie) konstruiert werden. Zur Lösung erfolgt der Einstieg am unteren Rand bei der für Zürich massgebenden Aussentemperatur von - 14 °C. Dort wird nach oben eine vertikale Linie gezogen, welche die 9,3 °C-Horizontale im Punkt B schneidet. Punkt B ist der für Zürich ortspezifische Punkt der „Temperaturgeraden“, welche durch die Verbindung der Punkte A und B erstellt wird.Textfeld:

Sobald die „Temperaturgerade“ für eine Liegenschaft gezeichnet ist, können die gewünschten Informationen bezüglich der minimalen Oberflächentemperatur der Wärmebrücke und der maximal zulässigen Luftfeuchtigkeit abgelesen werden. Dies ist im Diagramm Nr. 2 durch die Pfeile exemplarisch gezeigt. Beispielsweise ist ersichtlich, dass bei einer Aussentemperatur von -5 °C  die Wärmebrücke mindestens 12,1 °C warm sein muss. Wenn sie kälter ist, muss sie als unzulässig beurteilt werden. Achtung: Temperaturmessungen an Wärmebrücken erfordern einen Fachmann! Für eine Aussentemperatur von 0 °C ist abzulesen, dass die relative Luftfeuchtigkeit im Gebäude maximal 57 % betragen darf. Wenn sie längere Zeit höher ist, besteht Schimmelpilzgefahr für die Wärmebrücke.

Das Diagramm Nr. 3 zeigt eine weitere Anwendung. für eine Liegenschaft in Genf (massgebende Aussentemperatur nach Tabelle 1 von - 10 °C) soll für den Herbst und den Winter der zulässige Feuchtigkeitsbereich im Gebäudeinnern ermittelt werden. Ergebnis: im Herbst soll die relative Luftfeuchtigkeit zwischen 55 und 60 % liegen, im Winter im Bereich von 45 %. Die Ermittlung solcher Richtwerte ist in der Praxis zur Vermeidung von Feuchteschäden sehr nützlich. Jeder Hausbesitzer ist mit der vorgestellten Methode in der Lage, für seine Liegenschaft individuell solche Richtwerte zu erarbeiten und mit einem Qualitäts-Hygrometer zu überwachen.

Sonderfall Altbauten

Für Gebäude, die vor dem Jahre 1988 erstellt wurden, gilt die Empfehlung SIA 180, Ausgabe 1970. Dort sind die Anforderungen an Wärmebrücken weniger genau definiert und beschränken sich auf die Gebäudeecke, welche eine sogenannte geometrische Wärmebrücke darstellt. Aus der Empfehlung SIA 180 kann für Altbauten die im Diagramm Nr. 4 gestrichelt dargestellte minimale Temperaturkurve abgeleitet werden. Diese Kurve gilt gesamtschweizerisch für Altbauten, unabhängig vom Standort. Das vorgestellte grafische verfahren kann auch für Altbauten angewendet werden. Das Diagramm Nr. 4 zeigt dies am Beispiel des zulässigen Feuchtigkeitsbereichs in Altbauten im Herbst und in einem mässig kalten Winter. Für den Herbst resultieren Werte zwischen 50 und 55 % relativer Feuchte, für den Winter Werte um 45 %. 


Zusammenfassung

Es wurde ein grafisches Verfahren vorgestellt, mit dem, bei Alt-
Textfeld:  und Neubauten mit Mindestwärmeschutz gemäss den SIA-Normen, der Temperaturverlauf einer gerade noch zulässigen Wärmebrücke ermittelt werden kann. Es wurde aufgezeigt, wie für solche Alt- und Neubauten die maximal zulässige Luftfeuchtigkeit zur Vermeidung von Schimmelpilzwachstum bestimmt werden kann. Für Gebäude, deren Wärmebrücken über den Anforderungen des Mindestwärmeschutzes liegen (z.B. Holzhäuser) liegt die zulässige Luftfeuchtigkeit entsprechend höher. Dort wird normalerweise die Kondenswasserbildung auf den Fensterscheiben zum wichtigsten Kriterium. Für die Hausbesitzer ist es wichtig zu wissen, dass die zulässige Feuchtigkeit mit sinkender Aussentemperatur abnimmt. Oft wird auch übersehen, dass die Wärmebrücke als schwächstes Glied die zulässige Feuchtigkeit bestimmt, und nicht der k-Wert, welcher vor allem für die Heizkosten wichtig ist.

Altbauten sind erfahrungsgemäss vor allem im Herbst schimmelpilzgefährdet. Der Grund wird anhand des Diagramms Nr. 4 deutlich. Ohne frühzeitigen Heizbeginn ist es bei Altbauten fast unmöglich, im Herbst auf die geforderten Feuchtigkeitswerte von 50 bis 55 % relativer Feuchte zu kommen.

 

 

 

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