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Gebäudehülle
Der Energiebedarf eines Wohnhauses wird durch Heizung, Warmwasseraufbereitung, Lüftung, Kühlung und den Betrieb elektrischer Geräte bestimmt. Damit der Energiebedarf zum Halten der gewünschten Wohntemperatur im Sommer und Winter möglichst gering ist, ist eine hochwertige Gebäudehülle nötig. Die Gebäudehülle setzt sich aus allen das Wohnhaus nach außen abschließenden Bauteilen zusammen. Sie sorgt dafür, dass im Gebäudeinneren eine möglichst konstante Temperatur gehalten und wenig Energie für Heizung, Kühlung etc. benötigt wird. Luftaustausche durch die Gebäudehülle haben eine Temperaturangleichung zwischen Gebäudeinnerem und -äußeren zur Folge, der durch einen erhöhten Energiebedarf für Heizung, Kühlung etc. ausgeglichen werden muss.
Ein Mindestluftwechsel zwischen Gebäudeinnerem und -äußeren (z.B. Fensterdichtung) ist für das gesunde Bewohnen eines Hauses unverzichtbar, da bspw. zu hohe Feuchtigkeit mit Schimmelbildung eine Folge mangelnden Luftaustausches sind. Ist der Luftaustausch durch die Gebäudehülle zu hoch, wirkt sich das nicht nur negativ auf die Gesundheit, weil bspw. das Gebäude als zugig, im Winter als kalt oder im Sommer als heiß empfunden wird, sondern auch auf den Energiebedarf des Hauses aus, weil permanent geheizt bzw. gekühlt werden muss.
Aus energetischen Gesichtspunkten sollte der Luftaustausch durch die Gebäudehülle so gering wie möglich gehalten werden. Wärmeverluste durch Lüftung und Transmission sowie Wärmeverluste über Wärmebrücken sollten sich aber in einem angemessenen Rahmen bewegen. Die EnEV gibt hierbei den Rahmen vor, bspw. mit Richtwerten für den Transmissionswärmeverlust von Bauteilen.
Wärmeverlust
Wärmeverluste tragen dazu bei, dass der Heizwärmebedarf eines Wohnhauses steigt. Die zwei wesentlichen Bausteine sind mit dem Lüftungswärmeverlust und dem Transmissionswärmeverlust bei der energetisch erforderlichen Reduzierung von Wärmeverlusten zu bedenken.
Lüftungswärmeverluste entstehen durch einen absichtlich hervorgerufenen Luftaustausch zwischen dem Gebäudeinneren und -äußeren. Das ist bspw. beim Öffnen eines Fensters oder der Eingangstür der Fall. Diese Verluste entstehen aber auch bei Luftströmungen durch die Gebäudehülle (z.B. Dichtung zwischen Zarge und Türblatt), die den für ein energieoptimiertes Gebäude ebenfalls erforderlichen Mindestluftwechsel gewährleisten. Durch ein Lüftungskonzept, bei dem beispielsweise durch Wärmerückgewinnungsanlagen ein Teil der Wärme aus der Abluft zurückgeführt wird, wird der Lüftungswärmeverlust erheblich reduziert.
Beim Transmissionswärmeverlust wird die Wärme aus dem Gebäudeinneren durch geschlossene Bauteile hindurch nach draußen transportiert, denn die Temperaturen im Gebäudeinneren und außerhalb des Gebäudes gleichen sich durch die Gebäudehülle hindurch aus. Wird umgekehrt Sonnenwärme ins Gebäudeinnere transportiert, liegt ein solarer Wärmegewinn vor.
Der Transmissionswärmeverlust wird mit dem Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) berechnet. U = W / (m²·K) also Wärmedurchgangskoeffizient gleich Watt pro Quadratmeter und Kelvin. Je kleiner der Wärmestromdurchgang durch eine Materialschicht ist, umso besser ist seine Wärmedämmeigenschaft und die Gebäudehülle kann die Innentemperatur besser halten. Jedes Bauteil hat einen spezifischen U-Wert. Beispielsweise beträgt der geforderte U-Wert eines Fensters in der EnEV 2009 1,3 W / (m²·K). Ein Fenster im Passivhaus-Standard hat einen Wärmedurchgangskoeffizienten von nur 0,8 W / (m²·K). Im Bauantragsverfahren ist der Transmissionswärmeverlust eines Wohngebäudes entsprechend nachzuweisen.
Wärmebrücken
Über Wärmebrücken in der Gebäudehülle findet ein erhöhter Temperaturausgleich statt, der einer energetisch optimierten Bauweise nicht gerecht wird. Wärmebrücken sind geometrisch bedingt, konstruktiv bedingt oder ausführungsbedingt. Um sicher zugehen, dass eine klimagerechte Bauweise im Baugebiet realisiert wurde, kann der Nachweis einer sachgerechten Bauausführung durch Dichtigkeitsprüfungen oder Infrarotaufnahmen vorgenommen werden.
Geometrisch bedingte Wärmebrücken entstehen, wenn die wärmeaufnehmende Innenoberfläche kleiner ist, als die wärmeabgebende Außenoberfläche. Dies kann bspw. bei Gebäudekanten und Gebäudedecken der Fall sein. Durch eine gute Wärmedämmung der Außenwand können die Auswirkungen von Wärmebrücken reduziert werden.
Konstruktiv bedingte Wärmebrücken entstehen, wenn ein Außenbauteil mit einem guten Wärmeschutz von einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit durchstoßen wird. Stahlbetonstützen oder Ringanker, die das Außenmauerwerk durchbrechen, ein unzureichend gedämmter Fenstersturz, auskragende Stahlbetonplatte (z.B. Balkon) oder Stahlbetondeckenauflager sind oft konstruktiv bedingte Wärmebrücken.
Ausführungsbedingte Wärmebrücken liegen bei einer lückenhaften Dämmung vor. Typische ausführungsbedingte Wärmebrücken sind Dachdämmungen, die nicht das gesamte Gefach füllen oder mangelhafte Anschlüsse z.B. zwischen Außenwand und Fenster.
Bei einer Dichtheitsprüfung (z.B. mittels Bloower-Door-Test) wird in einer Öffnung der Gebäudehülle (z.B. Tür oder Fenster) eine Folie eingespannt, an der sich das Testgerät befindet. Mit dem Gerät wird ein Unter- bzw. Überdruck erzeugt, der die gleiche Kraft wie Wind der Stärke 5 Beaufort hat. Ergibt der gemessene Wert, dass innerhalb einer Stunde mehr als drei Mal die Luft des Raumvolumens ausgetauscht wird, ist der Richtwert der DIN 13829 nicht erfüllt und ein Baumangel liegt vor.
Auf einer Infrarotaufnahme wird die Infrarotenergie eines Objektes sichtbar. Die Temperaturunterschiede (z.B. auf der Gebäudehülle) werden in unterschiedlichen Färbungen dargestellt. Rote Färbungen zeigen an, dass die dargestellte Fläche sehr warm ist. Bei einer Außenaufnahmen zeigt sie, dass hier in erhöhtem Maß Wärme aus dem Gebäudeinneren entweicht. Blaue Färbungen hingegen zeigen an, dass die dargestellte Fläche sehr kalt ist. Bei einer Innenaufnahme zeigt sie an, dass an diesen Stellen in erhöhtem Maß Kälte in das Gebäudeinnere eindringt.
