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Konstruktionen bei Niedrigenergiehäusern
und Niedrigstenergie-Häusern

Der Begriff „Niedrigenergiehaus“ ist griffig und werbewirksam - aber rechtlich nicht eindeutig definiert. Ein NEH (Niedrigenergiehaus) ist ein Haus mit einem besonders niedrigen Energieverbrauch. Wesentliche Voraussetzung dafür ist eine möglichst gute Wärmedämmung. Gebäude, bei denen der gemäß ÖNORM B8110-6 ermittelte Heizwärmebedarf in Abhängigkeit von der charakteris-tischen Länge lc gemäß Tabelle 3-11 erreicht bzw. unterschritten wird, dürfen als Niedrigenergie-Gebäude bezeichnet werden.



Jeder Neubau wird gerne in Niedrigenergiebauweise errichtet, doch auch Altbauten können durch geeignete Umbaumaßnahmen in Niedrigenergiehäuser umgewandelt werden. Die Meisten denken dabei sicherlich an zusätzliche Wärmedämmung. Dies ist aber nur eine Möglichkeit von mehreren. Der angestrebte Standard kann auch durch haustechnische Anlagen mit hoher Energieeffizienz erreicht werden. Das Haus kann somit als Ganzes gesehen und die einzelnen Maßnahmen können miteinander verknüpft werden.

Im Niedrigenergiehaus kann ohne ein aktives Heizsystem ein angenehmes Raumklima im Winter wie im Sommer erreicht werden. Es werden Erdwärme, Solarenergie und die abgegebene Wärme der Bewohner sowie der elektrischen Geräte genutzt.

Der Baukörper eines Niedrigenergiehauses soll kompakt, nach Norden geschlossen, aber nach Süden durch große Fensterflächen geöffnet sein.

Der Anteil der Sonne an der Erwärmung des Hauses macht ca. 20-30 % aus. Diese Wärme kann besonders gut durch massive Betonbauteile gespeichert werden.

Durch Kombination geeigneter Konstruktionsweisen mit Dämmstoffschichten in den entsprechenden Dicken kann praktisch jeder gewünschte Wärmeschutz, auch der so genannte Niedrigenergiestandard, erzielt werden. Die gestiegenen Anforderungen an den Wärmeschutz bedingen häufig neue Systemlösungen. Die Kombination von (Stahl-)Betonbauweise mit Wärmedämm-Verbundbauweisen wird in bewährten und erlernten Arbeitsweisen auch für das Niedrigenergiehaus eingesetzt. Die Betonwand übernimmt die konstruktiven Funktionen, wie Lastabtragung, Ableitung der horizontalen Einwirkungen (Erdbebensicherheit), aber auch die Funktionen, deren Erfüllung eine hohe Flächenmasse bzw. ein hohes Wärmespeichervermögen voraus-setzt, wie Schallschutz und Wärmespeicherung (sommerlicher Wärmeschutz). Weiters gewährleistet die massive Bauweise Brandschutz, Feuchtepuffervermögen und Winddichtheit. Das Wärmedämmverbundsystem erfüllt die Anforderungen des Wärmeschutzes. Dadurch sind flexible Anpassungen an die geforderten U-Werte möglich; das System stellt einen aktiven Beitrag zum Umweltschutz und einen wesentlichen Faktor zur Erreichung des Kyoto-Zieles dar.

Für den Wohnbau im Niedrigenergiehausstandard ist eine der möglichen Lösungen die Kombination einer Wand aus zementgebundenen Baustoffen (in der Regel Stahlbetonbauweise) mit einem Vollwärmeschutzsystem. Beide Komponenten haben sich langjährig bewährt und ergeben in Kombination eine optimierte Gesamtlösung. Das sehr günstige Kosten-Nutzen-Verhältnis des Systems Beton und Vollwärmeschutz gegenüber Leichtbauweisen spielt eine wesentliche Rolle. Das System Beton und Vollwärmeschutz ist damit eine ökologisch und ökonomisch hervorragende Konstruktion. Es bietet variable Lösungen in Bezug auf U-Werte, Mauerstärke, Auswahl der Dämmstoffe sowie der Außen- und Innenputze.

Der Heizwärmebedarf von Häusern lässt sich anhand der Energiekennzahl bzw. des Energieausweises nachvollziehen und vergleichen.

Kellerwände von Wohngebäuden werden häufig als massive Beton- oder Stahlbetonwände mit einer außen liegenden Wärmedämmung ausgeführt. Aus statisch-konstruktiven Gründen können die Wärmedämmebene der Außenwand und die Wärmedämmebene der Kellerdecken keine geschlossene Wärmedämmung bilden. Am Kellerdeckenanschluss an die Außenwand durchdringt der Mauerwerksfuß der aufgehenden Wand über einem unbeheizten Keller die Wärmedämm ebene. Damit entsteht im Sockelbereich eine konstruktionsbedingte Schwachstelle (linienförmige Wärmebrücke; Grafik 3-14).



Im Bereich der Außenecke sind die Wärmeverluste wesentlich höher als in den umliegenden Außenwänden und der Kellerdecke. Die Ableitung der Wärmeenergie an der Außenecke erfolgt hauptsächlich durch die Außenwand und die Kellerdecke.

Besonders problematisch sind Außenecken im Erdgeschoß, wo sich je zwei dieser linienförmigen Wärmebrücken überlagern. Hier sind auch die größten Wärmeverluste zu erwarten. Als Folge treten in den Außenecken, an denen sich je zwei dieser Wärmebrücken und die vertikale Außenecke überlagern, die niedrigsten raumseitigen Oberflächentemperaturen auf. Durch eine Vielzahl von Wärmebrückenberechnungen werden die Konstruktionseigenschaften der angrenzenden ebenen Bauteile herausgearbeitet, welche die minimale, raumseitige Oberflächentemperatur in der Außenecke über einem unbeheizten Keller und damit den Mindestwärmeschutz der Konstruktion bestimmen (Grafik 3-15 - rechts).

Der Wärmeschutz der Außenwand im Erdgeschoß wird maßgeblich vom Wärmedurchlasswiderstand der Wärmedämmung und damit von der Dicke der Dämmschicht beeinflusst. Daher wird nun der Einfluss der Variation der Wärmedämmstoffdicke auf die Wärmeverluste untersucht. Der Ausgangspunkt für die Dicke der Wärmedämmung beträgt (üblicher Wert für NEH-Bauweise) 20 cm (Tabelle 3-12). Eine Kellerwand aus Beton mit einer Rohdichte von 2.400 kg/m³ und einer Wärmeleitfähigkeit von λ = 2,3 W/mK stellt den konstruktiven Teil des Kellerbauwerks dar. Die Kellerwanddicke wurde für diese Berechnungen mit 25cm angesetzt.

Die Temperaturen und die Wärmeübergangszahlen sind in allen Rechnungen gleich:

Außentemperatur:
   T = -10 °C, α = 25 W/m²K
Innentemperatur:
   T = 20 °C, α = 7,69 W/m²K
Kellerraumtemperatur:
   T = 7 °C, α = 7,0 W/m²K

Da der Wärmestrom über die Erdgeschoßwand umgekehrt proportional zur Dicke der Wärmedämmung ist, wird der Effekt einer Erhöhung der Wärmedämmstoffdicke auf die Wärmeverluste und die raumseitige Oberflächentemperatur signifikant. Außerdem wird mit einer Erhöhung der Wärmedämmstoffdicke zwar der Wärmestrom über die Erdgeschoßwand nach außen, nicht aber der Wärmestrom über den Kellerdeckenanschluss in den unbeheizten Keller verringert. Deswegen sollen sowohl die Kellerdecke als auch die Kellerwand mit einer inneren Dämmung versehen werden. Zur Verringerung des Wärmestromes vom Kellerdeckenanschluss in den unbeheizten Keller erscheint es zunächst sinnvoll, unter der Geschoßdecke im Keller eine Wärmedämmung anzubringen (Grafik 3-16).



Eine Wärmedämmung mit einer Gesamtdicke von 16 cm wird teils ober- und teils unterhalb der Kellerdecke vorgesehen. Die minimalen raumseitigen Oberflächentemperaturen in der Außenecke in Abhängigkeit von der Wärmedämmung sind in der Tabelle 3-13 dargestellt. Die Temperaturerhöhung an der Außenecke ist mit stärkeren Dämmschichten verbunden.

Alle durchgeführten Berechnungen zeigen deutlich, dass die größten Wärmeverluste an der Anschlussstelle zwischen der Kellerdecke und der Wand entstehen (entlang der linienförmigen Wärmebrücke). Um diese Verluste zu minimieren, empfiehlt es sich diesen Anschluss mit einem Material, dessen Wärmedämmwerte besser sind als jene der Tragschale, auszuführen. Dieser Anschluss kann z. B. mit einem speziellen „Block“ bewerkstelligt werden. (Grafik 3-17 - rechts)

Der Einbauteil („Warmer Fuß“) muss ausreichende Druckfestigkeit und gleichzeitig gute Wärmedämmeigenschaften besitzen. Mit dieser Lösung könnten sich die Wärmeverluste im Bereich der Außenecke minimieren. Die unterbrochene horizontale Dämmung der Kellerdecke könnte man mit einem solchen „Block“ auch als „warmer Fuß“ bezeichnet, annähernd ersetzen.

 

 

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