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OldBo
03.03.2010

Radtke 12.08.2009
Die Energiekrise der 70er Jahre hat das Bewusstsein des Bauherren nach ausreichender Wärmedämmung und somit Energiekosteneinsparung geschärft.

Die Energiekrise der 70er Jahre hat das Bewusstsein des Bauherren nach ausreichender Wärmedämmung und somit Energiekosteneinsparung geschärft. Der Gesetzgeber hat zwischenzeitlich bis heute mehrere Wärmeschutzverordnungen (WSVO), die letzte im Jahre 1994, erlassen. Sie war anzuwenden auf alle Bauanträge, die ab 01.01.1995 gestellt wurden.

Seit dem 01.02.2002 ist bei der Festlegung der Dämmdicke unter einer Fußbodenheizung, die an unbeheizte Keller, Erdreich und Außenluft angrenzt, die Energie-Einsparverordnung (EnEV) zu beachten. Bis zu diesem Zeitpunkt waren die in der Wärmeschutzverordnung festgelegten k-Zahlen und daraus resultierenden Dämmdicken maßgebend. Das war für den Praktiker recht bequem und übersichtlich.

Die Wärmeschutzverordnung (WSVO) ging davon aus, dass für ein Gebäude zunächst das Verhältnis A/V (Außenhülle / Volumen) gebildet und dafür ein maximaler Wärmeverlust zugelassen wurde. Während sich die WSVO ausschließlich auf die Begrenzung von Wärmeverlusten beschränkte, wird bei der EnEV auch die Anlagentechnik mit einbezogen und abhängig vom A / V- Verhältnis der Primärenergiebedarf begrenzt. Dazu wurden in DIN 4701 Teil 10 für alle gebräuchlichen Anlagenkombinationen die entsprechenden „Aufwandszahlen“ eq festgelegt. 

Das Rechenverfahren ist äußerst kompliziert und nur mit entsprechender Software zu bewältigen. Durch den Einbezug der Anlagentechnik ergibt sich jetzt gegenüber früher eine größere Variationsbreite, im Extrem eine gute Wärmedämmung des Gebäudes in Verbindung mit einer mäßigen Anlagentechnik oder umgekehrt eine Super Anlagentechnik in Verbindung mit einer mäßigen Wärmedämmung des Gebäudes.

Zur Verringerung der CO2-Emission wird jetzt der Begriff „Primärenergie“ eingeführt. Je nach Art der Erzeugung von Heizwärme (Öl, Gas, Elektro …) ist zur Erzeugung einer bestimmten Menge Heizenergie jeweils eine unterschiedliche Menge an Primärenergie erforderlich. 

Der zulässige Primärenergiebedarf wird abhängig vom Gebäude, der Nutzung und der Heiztechnik eingeschränkt. Trotzdem sind an der Gebäudehülle auch weiterhin noch erhebliche Dämmdicken erforderlich, um die Auflagen zu erfüllen. Allerdings besteht jetzt die Möglichkeit, bestimmte Bereiche, z.B. Außenflächen, besser zu dämmen und an anderen Stellen, sofern nicht weitere Vorschriften oder Normen dagegen sprechen, ggfs. zu reduzieren.

Für die Dämmdicke einer an Keller, Außenluft oder Räumen mit wesentlich niedrigerer Temperatur angrenzenden Fußbodenheizung ergibt sich nunmehr folgende Situation. Die europäische Norm für Fußbodenheizungen DIN EN 1264 Teil 4. legt Wärmedurchlasswiderstände für die Wärmedämmung fest. Diese Vorgaben berücksichtigen die in den verschiedenen europäischen Ländern herrschenden Außentemperaturen und das macht Sinn. Diese Mindestdämmdicken entsprechen nicht etwa den in DIN 4108-2 geforderten Mindest-Dämmdicken zur Vermeidung von Feuchteschäden an Bauteilen und sind damit nicht vergleichbar.

Andererseits ist damit noch nicht sichergestellt, dass diese Dämmdicke in Verbindung mit der Anlagentechnik und der Dämmung des Gebäudes die Anforderungen der EnEV erfüllt. Damit ist es dem Handwerker oder Systemanbieter nicht mehr möglich, ohne eine Berechnung nach EnEV die Dämmung für die Fußbodenheizung festzulegen. Das stößt in vielen Fällen auf Unverständnis, ist aber nicht zu ändern.

Im Bilanzierungsverfahren der Energieverluste und Gewinne sind bei einer Fußbodenheizung jetzt auch die Verlustwärmeströme nach unten zu ermitteln und zu berücksichtigen. Diese sind jedoch bei heutiger Bauweise und der dadurch geringeren erforderlichen Wärmeleistung und somit geringeren Wassertemperaturen in den Heizrohren erheblich geringer als früher. Entsprechende Vorgaben findet man in DIN 4108-6, Ziffer 6.4.1. Inzwischen hat das Deutsche Institut für Bautechnik DIBT eine ergänzende Vorschrift erlassen, wonach auf das Berechnungsverfahren zur Ermittlung der Wärmeverluste nach unten verzichtet werden kann, wenn eine 80mm dicke Dämmung mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,04 W/ (m K) eingebaut wird. Die Gestaltung des Baukörpers muss zukünftig bereits in einer sehr frühen Planungsphase die vorgesehene Heizungsanlage mit einbeziehen.

Berechnung des Wärmeleitwiderstandes

Je größer der Wärmedurchlasswiderstand Rλ eines Bauteiles, desto besser seine Dämmwirkung.  Der Wärmedurchlasswiderstand Rλ eines Bauteiles  errechnet sich aus seiner Schichtdicke s (m) und seiner Wärmeleitfähigkeit λ (W / mK) zu

Rλ = s
         λ                                               (m2 K) / W

Liegen mehrere Bauteilschichten übereinander, können zur Ermittlung des Gesamtwiderstandes die Werte der einzelnen Schichten addiert werden.

Rλ = Rλ1 + Rλ2 + .... Rλn

Die Schichtdicken sind entweder bekannt oder sie müssen im Falle einer zu bemessenden Dämmschicht durch Umstellung

s = R · λ

ermittelt werden.

Angaben zur Wärmeleitfähigkeit λ einzelner Bau- und Dämmstoffe findet man in Normen, Handbüchern oder Produktbeschreibungen der Hersteller. Liegt unterhalb einer Decke mit Fußbodenheizung ein Luftraum, z. B. Keller, Kriechkeller, so existiert für den Wärmeübergang zwischen Deckenunterseite und der Umgebungsluft noch im Übergangswiderstand Rα. Sein Wert ist konstant

Rα = 0,17 (m2 K) / W

Bei Angrenzung an Erdreich entfällt Rα.

Außerdem dürfen nur die Schichten gerechnet werden, die oberhalb der Abdichtung gegen aufsteigende Feuchtigkeit vorhanden sind.

Berechnung eines geforderten Wärmedurchgangskoeffizienten U
Abb. 1. Wärmeleitwiderstände RλD in Abhängigkeit von den Dicken (s) und Wärmeleitfähigkeitsgruppen (WLG)<br />verschiedener Dämmstoffe.
 Abb. 1. Wärmeleitwiderstände RλD in Abhängigkeit von den Dicken (s) und Wärmeleitfähigkeitsgruppen (WLG)
verschiedener Dämmstoffe.

Der Zusammenhang zwischen R und U lautet wie folgt.

U = 1
       R                                           W / (m2K)

oder

R = 1
       U                                         (m2 K) / W

Normalerweise ist mit Ausnahme der erforderlichen Dämmdicke der übrige Fußbodenaufbau bekannt.  Deshalb wird je nach Einbausituation, zunächst  gemäß Anforderung an den maximal zulässigen  Wärmedurchgangskoeffizienten U, der erforderliche  Wärmedurchlasswiderstand berechnet.

Beispiel:
Forderung U ≤ 0,35 W/(m2K) bei einer Fußbodenheizung  gegen unbeheizten Keller, Betondecke 15 cm dick.

Lösung: R = 1  =      1                           = 2,86 (m2 K) / W
                       U       0,35

·/. Übergangswiderst. Rα                     = 0,17 (m2 K) / W
·/. Betondecke 0,15                                = 0,07 (m2 K) / W
                           2,1
 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
= Rest für Dämmung                            = 2,62 (m2 K) / W

Jetzt kommt es darauf an, welcher Dämmstoff eingesetzt werden soll.

Beispiel:
Polystyrol DES, WLG 045
Polystyrol DEO, WLG 040
PUR, WLG 030
PUR, WLG 025

Lösung, gemäß der Formel
s = R · λ

ergäbe sich für die DES-Dämmung

s = 2,62 · 0,045 = 0,1179 m

s = 118 mm.

Hätte man bereits eine 30mm dicke Dämmplatte der Qualität DES zur Verfügung, so würde man dafür den vorhandenen Wärmedurchlasswiderstand mit

R = s–λ  =   0,03
                   0,045

= 0,67 (m2 K) / W

ermitteln, und von R = 2,62 (m2K)/W abziehen.

RRest = 2,62 – 0,67 = 1,95 (m2 K) / W.

Dieser Widerstand wäre noch zusätzlich einzubringen. Steht eine bestimmte Aufbauhöhe zur Verfügung, so kann man zunächst die verfügbare Resthöhe für die Zusatzdämmung und damit die erforderliche Wärmeleitfähigkeit der Zusatzdämmung bestimmen.

Beispiel: Es stehen für eine Zusatzdämmung noch 80 mm zur Verfügung.

Frage: welche Wärmeleitfähigkeit müßte die Zusatzdämmung aufweisen?

Lösung: λ = s–R

= 0,08                         = 0,041 W / (m K) also Polystyrol DEO
   1,95.

In der nachfolgenden Tabelle sind für Dämmstoffe verschiedener Wärmeleitfähigkeiten die Wärmeleitwiderstände Rλ in Abhängigkeit der Dämmdicke s dargestellt.

Welche Dämmstoffe und Dicken ausgewählt werden, ist abhängig von:

• zur Verfügung stehender Aufbauhöhe

• der erforderlichen Druckbelastung

• dem Dämmstoffpreis.

Quellen
Das ABC der Flächenheizung und Flächenkühlung Winnenden: Heizungs-Journal Verlags-GmbH, ISBN 3-924788-16-2
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