Wärmebrücke

So wirkt eine Wärmebrücke an der Außenecke

Geometrische und materialbedingte Wärmebrücken

Das Gebäudeforum der Deutschen Energie-Agentur unterscheidet zwei Ursachen. Materialbedingte Wärmebrücken entstehen dort, wo Materialien mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften aufeinandertreffen. Geometrische Wärmebrücken entstehen, wo einer kleinen wärmeaufnehmenden Fläche eine größere wärmeabgebende Fläche gegenübersteht, etwa an den Außenecken eines Gebäudes.^[1]

Typische Stellen nennt das Gebäudeforum ausdrücklich: den Anschluss von Fenstern und Rollläden, die Einbindung von Geschossdecken sowie die Außenecken und Kanten eines Gebäudes.^[1] Bauschäden, Schimmel und ein erhöhter Energiebedarf können nach derselben Quelle die Folge sein.^[1]

Das Umweltbundesamt beschreibt Wärmebrücken als örtlich begrenzte Stellen in Wänden, Decken und Fußböden, durch die mehr Wärme nach außen oder zu unbeheizten Räumen abfließt. Als Beispiele für die materialbedingte Form nennt der Leitfaden Tragpfeiler in einer Wand und Holzbalken im ausgebauten Dachgeschoss, für die geometrische Form die Ecken eines Raumes.^[2]

In Außenwandecken kommt nach dem Leitfaden ein zweiter Effekt hinzu: Die freie Luftströmung ist dort behindert, die warme Raumluft erreicht die Ecke schlechter, und die Oberflächentemperatur sinkt zusätzlich. Schimmel wird darum besonders häufig an Außenwandecken beobachtet.^[2]

Was eine Wärmebrücke an der Innenoberfläche bewirkt

In der kühlen Jahreszeit senken Wärmebrücken nach dem Umweltbundesamt die raumseitige Oberflächentemperatur der betroffenen Bauteile. Neben den Heizenergieverlusten steigen dadurch die Oberflächenfeuchte und das Risiko für Kondensation und Schimmelbefall entlang der Wand.^[2]

Wärme fließt dabei nicht nur zur Außenluft ab. Nach dem Leitfaden gilt eine Stelle auch dann als Wärmebrücke, wenn über sie mehr Wärme zu unbeheizten Räumen abfließt, etwa zu einem kalten Keller, einem Treppenhaus oder einem ungedämmten Dachboden.^[2] Die Wand zum Treppenhaus oder die Decke über dem Keller kann darum ebenso Schimmel tragen wie eine Außenwand.

Energetisch wiegen Wärmebrücken umso schwerer, je besser die übrige Hülle gedämmt ist. Bei hochwertig gedämmten Gebäuden kann der Wärmebrückeneinfluss nach dem Gebäudeforum über 30 Prozent des Transmissionswärmeverlusts ausmachen.^[1]

Möbel verstärken die Wirkung an schlecht gedämmten Außenwänden, weil die Wärme kaum hinter sie gelangt. In gut gedämmten Gebäuden tritt nach einem Beispiel des Leitfadens bei 20 °C Raumlufttemperatur und 50 Prozent relativer Raumluftfeuchte selbst in der Außenecke hinter einem Schrank nur eine Oberflächenfeuchte von 73 Prozent auf.^[2] Steigt die Raumluftfeuchte auf 60 Prozent, sind es an derselben Stelle 88 Prozent, genug für Schimmelbefall.^[2] Wer Möbel an eine kalte Außenwand stellt, verschiebt die kälteste Stelle des Raumes hinter den Schrank. Zeigt sich Schimmel hinter dem Schrank, liegt die Ursache darum oft im Zusammenspiel von kalter Wand und fehlender Luftbewegung.

Der Temperaturfaktor und die Grenze für schimmelfreie Wärmebrücken

Ob eine Wärmebrücke schimmelgefährdet ist, wird mit dem Temperaturfaktor fRsi bewertet. Er setzt den Abstand der Innenoberfläche zur Außentemperatur ins Verhältnis zum gesamten Temperaturunterschied zwischen innen und außen: fRsi = (θsi − θe) / (θi − θe).^[3] Dabei steht θsi für die Oberflächentemperatur innen, θi und θe für die Temperatur der Innen- und der Außenluft.

Nach DIN 4108-2 darf die Innenoberfläche an der kältesten Stelle einer Wärmebrücke unter festen Randbedingungen nicht kälter als 12,6 °C werden, das entspricht einem Temperaturfaktor fRsi von mindestens 0,70.^[3] Gerechnet wird mit 20 °C innen, minus 5 °C außen, einer Raumluftfeuchte von 50 Prozent und einem raumseitigen Wärmeübergangswiderstand von 0,25 m²K/W.^[3] Die Norm setzt dabei 80 Prozent Luftfeuchte auf der Bauteiloberfläche als Grenze für Schimmelbildung an.^[3] Der Wärmeübergangswiderstand ist gegenüber dem Standardwert von 0,13 m²K/W der U-Wert-Berechnung fast verdoppelt, um den verminderten Wärmeübergang in Kanten und Ecken und hinter Vorhängen zu berücksichtigen.^[3]

Seit der Ausgabe 2001-03 der DIN 4108-2 müssen alle linienförmigen Anschlüsse zwischen benachbarten Bauteilen diesen Wert an ihrer ungünstigsten Stelle einhalten.^[3] Fenster, Fenstertüren und Türen sind innerhalb ihrer Außenabmessungen davon ausgenommen, die Einbaufuge zwischen Fenster und Baukörper nach dem ift Rosenheim aber nicht.^[3]

Die Tabelle zeigt, warum die Grenze bei 0,70 liegt: Mit kleinerem Temperaturfaktor steigt die Feuchte an der Oberfläche über 80 Prozent, unterhalb von etwa 0,57 erreicht die Oberfläche den Taupunkt der Raumluft, und es fällt Tauwasser aus.^[3][4]

Ein Rechenbeispiel zeigt, was der Faktor bedeutet. Setzt man die 12,6 °C in die Formel ein, ergibt sich (12,6 + 5) / (20 + 5) = 0,704, gerundet 0,70.^[3] Eine alte Außenecke mit einem angenommenen Temperaturfaktor von 0,55 käme unter denselben Randbedingungen nur auf 8,75 °C an der Oberfläche.^[3] Der Taupunkt von Luft mit 20 °C und 50 Prozent liegt bei 9,3 °C, an dieser Ecke würde sich also Wasser niederschlagen.^[4]

Wärmebrücken im Gesetz und in der Energiebilanz

Für neue Gebäude schreibt das Gebäudemodernisierungsgesetz in § 12 vor, ein Gebäude so zu errichten, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den anerkannten Regeln der Technik und nach den im Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird.^[5]

In der Energiebilanz werden Wärmebrücken über einen Zuschlag auf den Wärmedurchgangskoeffizienten der Hülle erfasst. Das Gebäudeforum nennt nach DIN 4108 Beiblatt 2 einen pauschalen Zuschlag von 0,10 W/(m²K), bei mehr als 50 Prozent Innendämmung mit Massivdecken 0,15 W/(m²K), für Wärmebrücken der Kategorie A 0,05 W/(m²K) und der Kategorie B 0,03 W/(m²K).^[1] Die Zahl der Konstruktionsbeispiele im Beiblatt ist nach derselben Quelle von 95 auf 399 gestiegen.^[1]

Der Zuschlag beschreibt den Wärmeverlust der ganzen Hülle. Für den Schimmelschutz zählt dagegen die Oberflächentemperatur an der einzelnen ungünstigsten Stelle, also der Temperaturfaktor, den der Mindestwärmeschutz dort verlangt.^[3]

Wärmebrücken finden und entschärfen

Wärmebrücken zeigen sich an der Oberfläche vor allem in der kalten Jahreszeit. Nach dem Umweltbundesamt liefert eine einzelne Messung der Oberflächentemperatur nur dann einen Hinweis, wenn es draußen deutlich kälter ist als drinnen, längere Messreihen sagen mehr aus.^[2] Die 12,6 °C der Norm gelten ohnehin nur für den rechnerischen Nachweis unter festen Annahmen, nicht für die Überprüfung bestehender Gebäude mit Kurzzeitmessungen, etwa mit Infrarotthermometer, Oberflächenfühler oder Infrarotkamera.^[3] Eine Thermografie macht die Temperaturverteilung einer ganzen Fläche als Bild sichtbar und zeigt, wo sich kalte Zonen häufen.

Dauerhaft hilft nur eine wärmere Innenoberfläche. Für die Vermeidung von Schimmel sind nach dem Leitfaden die Wärmedämmung der Außenhülle sowie ausreichendes Lüften und Heizen entscheidend.^[2] Heizen hebt die Oberflächentemperatur der Innenwände an und senkt bei gleichem Wassergehalt die relative Luftfeuchte.^[2]

Bis zur baulichen Lösung helfen Abstand und eine niedrigere Raumluftfeuchte. Der Leitfaden rät, Möbel vor schlecht gedämmten Außenwänden mit einigen Zentimetern Luft aufzustellen, damit die warme Raumluft die Wand erreicht.^[2] Wird innen gedämmt, gehört der Aufbau berechnet, weil die Temperatur hinter einer Innendämmung unter den Taupunkt der Raumluft sinken kann.^[2]

Wärmebrücken nach einem Wasserschaden

Nach einem Wasserschaden kann eine durchfeuchtete Dämmung selbst zur Schwachstelle werden. Feuchte in Bauteilen wirkt sich negativ auf ihre Wärmedämmeigenschaften aus, das beschreibt das Umweltbundesamt für Neubauten, deren Beton, Estrich und Putz noch große Mengen Wasser enthalten.^[2] Eine nasse Dämmung in einer Außenwandecke oder unter einem Estrichrand verschärft eine vorhandene Wärmebrücke, und die kalte Stelle trocknet in der Heizperiode schlechter ab.

Solche Stellen messen wir nach der Trocknung erneut, bevor Putz, Tapete oder Bodenbelag wieder aufgebracht werden. Erst wenn Bauteil und Oberfläche trocken sind, ist ausgeschlossen, dass die Ecke weiter Feuchte zieht. Ob eine getrocknete Ecke im nächsten Winter wieder feucht wird, zeigt der Vergleich ihrer Oberflächentemperatur mit dem Taupunkt der Raumluft.