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Wärmebrücken - Auswirkungen und Vermeidung

Wärmebrücken (umgangssprachlich auch Kältebrücken genannt) sind alle Stellen im Gebäude, über die mehr Wärme von innen nach außen verloren geht als über die Bereiche der Umgebung. Dort geht Wärme also schneller verloren als an anderen Stellen des Gebäudes. In unserem Blogbeitrag beschreiben wir, wie Wärmebrücken energetisch ins Gewicht fallen und welche Folgen sie haben können und was Sie bei Bau und Sanierung dagegen unternehmen können.


In der Ecke des Wohnzimmers tritt auf der weißen Wandfarbe plötzlich eine schwarze Stelle hervor. Schimmel! Wie konnte das passieren?
Nach Hinzuziehen eines Sachverständigen ist die Lage klar. Über dem Wohnzimmer befindet sich ein Laubengang. Die Betondecke des Laubengangs wurde beim Bau des Gebäudes thermisch nicht von den Wohnbereichen getrennt. Dadurch ist die komplette Decke des Wohnzimmers zu einer linearen Wärmebrücke geworden.

Besonders kritisch ist die Raumecke, weil dort auch noch die flächenmäßig kleinere, warme Innenoberfläche auf die flächenmäßig größere kalte Außenoberfläche trifft. Folglich wurde die Raumecke zum kältesten Punkt des Raumes, an dem es zu Tauwasserausfall kommt, wenn warme, feuchte Luft auf diese kalte Oberfläche trifft. Vergeht etwas Zeit, bildet die Feuchtigkeit an der Oberfläche zusammen mit abgelagertem Staub und dem Anstrich den idealen Nährboden für Schimmelsporen.

Definition Wärmebrücken:

Wärmebrücken (umgangssprachlich auch Kältebrücken genannt) sind alle Stellen im Gebäude, über die mehr Wärme von innen nach außen verloren geht als an anderen Stellen des Gebäudes. Es gibt geometrie-, konstruktions- oder materialbedingte Wärmebrücken, und sie können punkt- oder linienförmig sein.

Eine thermografische Aufnahme des Gebäudes im Winter macht die Wärmebrücken sichtbar: Gerade Heizkörpernischen, aber auch Rollokästen, Balkonanschlüsse, Vordächer und (ungedämmte) Dächer sind dann als rote – also warme - Flecken farblich klar zu erkennen. Bei unserem Bild unten ist das Dach gedämmt und die Fenster scheinen bereits ausgetauscht worden zu sein.
Problematisch sind Wärmebrücken vor allem in der Heizperiode, weil es gegenüber den benachbarten Bauteilflächen zu einem erhöhten Wärmeabfluss kommt. Ist die Heizung ausgeschaltet, kühlt sich die dünnere Wand im Bereich der Nische stärker ab, Feuchtigkeit aus der Raumluft kondensiert an der kalten Wand und es bildet sich im schlimmsten Fall Schimmel.

Materialbedingte Wärmebrücken:

Materialbedingte Wärmebrücken entstehen, wo verschiedene Materialien aufeinandertreffen. In einem homogenen Bauteil verlaufen die Isothermen (= Linien gleicher Temperatur) parallel zur Bauteiloberfläche. Bei einem Bauteil aus verschiedenen Materialien verlaufen die Isothermen in den “gestörten” Bereichen als gekrümmte Linien. An den Stoßbereichen treten sie an die Oberfläche, was zu einer raumseitigen Temperaturabsenkung in den Bauteilbereichen mit dem geringeren Wärmedurchlasswiderstand führt. Ein Beispiel für eine materialbedingte Wärmebrücke ist ein Sparrendach.

Geometriebedingte Wärmebrücken:

Geometriebedingte Wärmebrücken entstehen durch unterschiedliche Flächenverhältnisse der wärmeaufnehmenden Innenoberfläche zur wärmeabgebenden Außenoberfläche, zum Beispiel an Gebäudeaußenecken. In diesen Bereichen tritt ein erhöhter Wärmestrom auf, der die Innenkante der Ecke auskühlt.

Konstruktionsbedingte Wärmebrücken:

Konstruktionsbedingte Wärmebrücken entstehen durch Querschnittsveränderungen in Bauteilen. Beispiele für konstruktionsbedingte Wärmebrücken sind Rollladenkästen, Fensterlaibungen oder Heizkörpernischen.

Punkt- und linienförmige Wärmebrücken:

Wärmebrücken können punkt- oder linienförmig auftreten. Punktförmige Wärmebrücken werden durch den Wärmedurchgangskoeffizient “χ-Wert" gekennzeichnet und treten lokal begrenzt auf. Der Wärmeverlust durch diese Wärmebrücke ist in der Regel vernachlässigbar, bezogen auf den Gesamtwärmeverlust eines Gebäudes. Ein Beispiel für punktförmige Wärmebrücken sind Befestigungsdübel von Wärmedämmverbundsystemen. Im Gegensatz dazu ist der Wärmeverlust durch linienförmige Wärmebrücken höher, denn sie weisen längenbezogen einen höheren Wärmefluss auf. Linienförmige Wärmebrücken werden durch den Wärmedurchgangskoeffizienten “ψ-Wert” beschrieben und treten beispielsweise bei Balkonanschlüssen auf.

Bedeutung von Wärmebrücken im Hinblick auf das Gebäude-Energie-Gesetz (GEG) und die BEG (Bundesförderung effiziente Gebäude)

Für die Einhaltung des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) und zur Nachweiserbringung für die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) ist es erforderlich, eine Energiebilanz des Gebäudes zu erstellen. Hierfür werden die Verluste durch die Bauteile der thermischen Hülle sowie der Primärenergiebedarf betrachtet. Bei der Verlustberechnung durch die Außenbauteile unterscheidet man zwischen Wohngebäuden und Nicht-Wohngebäuden. Die Verluste durch die thermische Hülle werden bei Wohngebäuden mit den Transmissionswärmeverlusten abgebildet. Dabei gehen u.a. die U-Werte der Bauteile, aber auch die Wärmebrücken in die Berechnung mit ein - nach der Formel:  

HT=∑Ui*Ai*Fxi+UWB*Ai

HT = Transmissionswärmeverlust
U = U-Wert (Ui = U-Wert des jeweiligen Bauteils)
A = Fläche (Ai = Fläche des jeweiligen Bauteils)
Fx = Temperaturkorrekturfaktoren, die abhängig sind von der Art des Bauteils (Fußboden oder Außenwand), der Raumtemperatur, Normaußentemperatur und der angrenzenden Raumtemperatur
UWB = Wärmebrückenzuschlag

Der Wärmebrückenzuschlag berücksichtigt die zusätzlichen Wärmeverluste durch Wärmebrücken, was zu einem größeren Gesamt-Transmissionswärmeverlust durch die Gebäudehülle führt. Der Wärmebrückenzuschlag kann pauschal angenommen, aber auch explizit berechnet werden.
 

Ohne explizite Berechnung beträgt der Wärmebrückenzuschlag 0,1 W/(m2K), bzw. 0,15 bei offensichtlichen Undichtigkeiten. Ein verbesserter Zuschlag kann angesetzt werden, wenn die Wärmebrücken durch einen Gleichwertigkeitsnachweis nach DIN 4108 Beiblatt 2 oder durch die Referenzwertmethode mit Wärmebrückenberechnung geführt werden können. 
Bei Nicht-Wohngebäuden gilt es, die Verluste durch die Außenbauteile als mittlere U-Werte abzubilden. Somit spielt der Wärmebrückenzuschlag nur beim Primärenergiebedarf eine Rolle.
Da bei der Energiebilanz eines Wohngebäudes Grenzwerte sowohl bei den Verlusten durch die Außenbauteile als auch beim Primärenergiebedarf eingehalten werden müssen, fallen Wärmebrücken bei Wohngebäuden rechnerisch stärker ins Gewicht als bei Nicht-Wohngebäuden.

Vermeidung von Wärmebrücken

Es ist stets darauf zu achten, Wärmebrücken zu vermeiden. Dazu hat der Gesetzgeber mit der DIN 4108 Beiblatt 2 ein praxisnahes Regelwerk geschaffen, in dem zahlreiche Wärmebrücken abgebildet werden. Damit können im Neubau Wärmebrücken bereits sehr gut minimiert werden.

  • Auskragende Bauteile wie Balkone oder Vordächer sollten stets von der beheizten Umfassungsfläche thermisch entkoppelt werden. Dies ist zum Beispiel durch sogenannte Isokörbe realisierbar, welche durch Stahlträger mit der Fassade verbunden werden. Das tragende Wärmedämmelement hilft, Wärmebrücken an auskragenden Bauteilen zu minimieren.
  • Wenn es die Statik zulässt, können im Neubau die Wärmeverluste zwischen der Bodenplatte und der Fassade durch Kimmsteine reduziert werden. Kimmsteine sind Kalksandsteine mit hoher Druckfestigkeit bei gleichzeitig niedriger Wärmeleitfähigkeit.
  • Bei der Befestigung von Dämmstoffen ist darauf zu achten, dass keine neuen Wärmebrücken entstehen. So sollte beispielsweise auf Edelstahldübel verzichtet werden, da diese eine viel höhere Wärmeleitfähigkeit bzw. höhere Transmissionswärmeverluste aufweisen, als Dämmstoffe und folglich eine Wärmebrücke entsteht. Kunststoffdübel oder geklebte Verbindungen sowie eine zweilagige Verlegung vom Dämmstoffplatten sind wichtige Mittel, um Wärmebrücken in der Ausführung zu vermeiden.
  • Des Weiteren sind kompakte Bauformen zu bevorzugen, wobei das sogenannte A/V-Verhältnis (Verhältnis der wärmeübertragenden Hüllfläche A zum Gebäudevolumen V bzw. zur Nutzfläche) eine wichtige Rolle spielt. Ein kleineres A/V Verhältnis führt zu geringeren Wärmeverlusten durch die Hülle. Man kann es sich gut an einem Iglu vorstellen, bei dem das A/V Verhältnis aufgrund der kugeligen Form gering ist und geometrische Wärmebrücken somit reduziert werden.  

Praxisbeispiel Heizkörpernischen und Rollladenkästen

Heizkörpernischen und Rollladenkästen sind im Altbau besonders häufig anzutreffende Wärmebrücken. Heizkörper wurden früher immer in Nischen unter dem Fenster installiert, da Fenster den dünnsten Teil der Fassade darstellten und die Heizkörper dies ausgleichen sollten. Alte Heizkörper gaben ihre Wärme nur durch Strahlung ab und konnten daher in einer Nische platziert werden. Allerdings stellt die Nische eine Wärmebrücke dar. Werden die Fenster im Zuge einer Sanierung ausgetauscht, verstärkt dies die Schimmelproblematik an Wärmebrücken, da die Feuchtigkeit nicht mehr aus dem Raum weichen kann, wenn nicht richtig gelüftet wird und sich and er kalten Wand absetzt. Daher sollte bei einem Fenstertausch auf jeden Fall eine Dämmung der Heizkörpernische erfolgen, wenn das Gebäude nicht ohnehin eine thermische Haut erhält. 

Zwei Möglichkeiten bieten sich dafür an:

  • Die schnelle und günstige Variante mit einer dünnen Dämmplatte hinter dem Heizkörper, die evtl. eine Aluschicht zur Abstrahlung der Wärme ins Rauminnere aufweist. Diese Variante hat aber auch einige Nachteile: So kann wegen der engen Platzverhältnisse meist nur eine dünne Dämmplatte angebracht werden. Sollte ein Zirkulationsheizkörper installiert sein, ist die Zirkulation durch Nische gestört.
  • Aufwändiger und teurer, aber auch effektiver ist ein Zumauern der Nische oder eine komplette Dämmung der Heizkörpernische von innen, wobei der Heizkörper in den Raum versetzt wird. Nach getaner Arbeit ist die Wärmebrücke entfernt. Dadurch, dass der Heizkörper anschließend frei im Raum steht, kann die warme Luft auch besser im Raum zirkulieren. Allerdings ist diese Variante auch zeitintensiver.

Ein einfacheres DIY-Projekt ist dagegen das Dämmen von Rollladenkästen. Mit einem dünnen Dämmmaterial von zwei bis vier Millimeter kann den Verlust von Wärme etwa um die Hälfte minimiert werden. Im Internet gibt es dazu viele Anleitungen.