Berechnung von Wärmebrücken: numerische Berechnung und Berechnung mit Wärmebrücken

In diesem Artikel werden wir uns mit dem Thema Wärmebrücken befassen, indem allgemeine Aspekte und Berechnungs-Methoden für Wärmebrücken eingeführt werden.

Wärmebrücken: Allgemeine Aspekte

Eine Wärmebrücke ist ein Bereich, indem Inhomogenitäten von Materialien und/oder Form-Variationen vorhanden sind. Im Bereich der Wärmebrücke erfolgt eine Erhöhung des Wertes der Wärmeströme und eine Variation der inneren Oberflächentemperaturen mit einem daraus folgenden Anstieg des Wärmeverlusts durch die Wände.

Wärmebrücken können unterteilt werden in:

• Wärmebrücken der Struktur (oder des Materials), wo die Anwesenheit von heterogenen Elementen unterschiedlicher Leitfähigkeit den Wärmefluss erhöht
• Geometrische Wärmebrücken, wo das Vorhandensein unterschiedlicher Formen der Materialien (Gebäudekanten, Einschränkungen usw.) eine Verdickung der Strömungsleitungen mit einem daraus folgenden Anstieg des Wärmeflusses verursacht.

Typische Beispiele für Diskontinuität des Materials treten bei Stahlbetonrahmen-Strukturen auf. Bei Ziegel-Ausfachungen ohne Verwendung der entsprechenden Isolationsmaßnahmen, insbesondere in den Berührungspunkten von zwei unterschiedlichen Materialien.

Die Diskontinuitäten des geometrischen Typs beziehen sich auf Probleme die mit Geometrie und Form des Gebäudes verbunden sind. Normalerweise treten geometrische Diskontinuitäten in den folgenden Bereichen auf:

• an Ecken zwischen Wänden;
• zwischen Wand und Decke;
• zwischen Wand und Tür/Fenster;
• im Bereich der Unterbrechungen der Wärmedämmschicht.

Wärmebrücken finden sich normalerweise bei Verbindungen zwischen Bauteilen, oder dort wo die Zusammensetzung der Gebäudestruktur modifiziert wurde und folgende Effekte produziert:

• eine Änderung der thermischen Strömungen (pro Zeiteinheit absorbierte Menge an Wärmeenergie)
• eine Variation der inneren Oberflächentemperatur

Wärmebrücken befinden sich in der Nähe von Stützen, Trägern, Balkonen, Fensterbänken, oder auch im Bereich der Mörtelfugen zwischen Ziegelsteinen, welche die Punkte der Heterogenität der Struktur darstellen.

Auswirkungen der Wärmebrücken auf den Wohnkomfort

Das Vorhandensein von Wärmebrücken in Gebäuden stellt eine Gefahr für eine Reihe von Faktoren dar, wie zum Beispiel:

• Wohnkomfort
• Gesundheit der Wohnung
• Energieeffizienz
• Verbrauch
• Wohnqualität.

Es ist daher bereits in der Entwurfsphase notwendig, mittels entsprechender Berechnungen für die Beseitigung von Wärmebrücken zu sorgen.

Berechnung von Wärmebrücken

Die Normen EN ISO 13789 (Koeffizient des Transmissionswärmeverlusts) und EN ISO 13790 (Berechnung des Energiebedarfs für Heizung) sind Referenznormen für die Berechnung von Wärmebrücken:

• Numerische Berechnung (Finite-Elemente-Analyse) nach EN ISO 10211:2008

Numerische Berechnung (Finite-Elemente-Analyse)

Um eine Berechnung von Wärmebrücken ohne Beschränkungen durchzuführen, ist es notwendig, Finite-Elementen-Solver zu verwenden.

Softwares für Finite-Elemente-Analyse erlauben es Wärmebrücken jeglicher Art und Form zu zeichnen und deren Ergebnisse (Wärmedurchgang, thermischer Kopplungskoeffizient, Wärmefluss, usw.) in numerischer und graphischer Form zu berechnen.

Die numerische Berechnung von Finite-Elementen ist der einzige Modus, um Wärmebrücken jeglicher Art und Form zu bewerten. Die numerische Berechnung ist außerdem die einzige, welche die Analyse einer unendlichen Anzahl von Kombinationen und Möglichkeiten ermöglicht, mit denen sich der Techniker konfrontieren muss.