Mit Wärmebrücken (im Baukontext) werden Konstruktionen bzw. Konstruktionsdetails bezeichnet, deren Wärmetransportverhalten sich stark von dem benachbarten eindimensionalen Bauteilen/Konstruktionen unterscheidet. Es wird allgemein in geometrische oder materialbedingte Wärmebrücken unterschieden. Aus Modellierungssicht sind beides 2D oder 3D Modelle, ggfs. mit unterschiedlichen Materialien.
Die durch Wärmebrücken entstehenden zusätzlichen Wärmegewinne oder -verluste werden vor allem bei stärker gedämmten Gebäuden wichtig. Zudem ist die lokale Absenkung der Oberflächentemperatur in Hinblick auf Kondensatbildung und Schimmelwachstum kritisch.
Bei Wärmebrückenanalysen werden häufig Sanierungsvarianten problematischer Querschnitte geprüft, Ein Beispiel dafür ist der im Foto abgebildete Fenstersturz.
Für eine gewählte Sanierungsvariante wird nun ein Simulationsmodell erstellt (hier 2D, siehe Screenshot). Im Simulationsmodell ist bereits die innenseitige Dämmung vor der Wand und unterhalb der Stahlträger zu sehen.
Bei der Berechnung werden üblicherweise konstante Randbedingungen angenommen, beispielsweise Außentemperaturen von -10 °C und Innentemperaturen von 20°C. Es können aber auch dynamische Randbedingungen (Realklima) verwendet werden. Damit ergeben sich dann Temperaturverteilungen in der Konstruktion, welche üblicherweise in Falschfarbendiagrammen dargestellt werden.
Für die eigentliche Bewertung sind die Temperaturen an bestimmten Punkten der Konstruktion, beispielsweise im Bereich der Laibung interessant. Damit kann das Risiko von Oberflächenkondensat und damit Schimmelbildung bewertet werden.
Für die korrekte Berechnung solcher Temperaturverteilungen ist primär ein geeignetes Berechnungsraster (siehe Geometriemodell oben) wichtig. Je kleiner die Gitterelemente sind, umso genauer ist in der Regel das Ergebnis. Da ein feineres Gitter jedoch die Berechnungszeit erhöht, gilt es (üblicherweise im Rahmen einer Gittersensitivitätsstudie) einen guten Kompromiss zwischen Gittergenauigkeit und Rechenaufwand zu finden. Simulationsprogramme, welche dem Nutzer keine Möglichkeit zur Gitteranpassung-/verfeinerung geben, sind kritisch zu beurteilen (keine Fehlerprüfmöglichkeit durch den Anwender).
Validierungs- und Testreihen
- DIN EN ISO 10211 (2008) – Norm über Wärmebrücken im Hochbau, enthält einen normativen Anhang A zur Validierung der Berechnungsverfahren mit 4 Testfällen
Literatur
Nachfolgend sind noch einige uns bekannte Bücher/Texte zum Thema aufgeführt und kurz andiskutiert. Wir würden uns über Ihre Anregungen/Beiträge freuen, um diese Liste zu erweitern. Bitte kontaktieren Sie uns über das Kontaktformular.
Bücher zum Thema
- Heinz Tautz, Wärmeleitung und Temperaturausgleich, Akademie Verlag Berlin 1971
Dieses Buch enthält eine Reihe von Näherungslösungen mit Hilfe von Laplace-Transformationen. Diese können für eine Vielzahl geometrischer Formen als Referenzdaten für den Vergleich mit numerischen Ergebnissen eines Wärmebrückenberechnungsprogramms verwendet werden.