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Bachelor thesis
Arcitecture

University, School

Leibniz Universität Hannover

Grade, Teacher, Year

2,0, Prof. Meier, 2012

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Text by Ingolf B. ©
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Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst

Hildesheim, Holzminden, Göttingen

Fakultät Management Soziale Arbeit und Bauen


Bachelor-Thesis

Thema: Die Anwendung und die Effizienz von

Wärmedämmverbundsystemen.

SoSe 2016

Dozent: Prof. und Prof. Dr.

Beginn: 25.01.2016 Abgabe: 07.03.2016


Name:

Studiengang: Wirtschaftsingenieur Infrastruktur

Matrikel-Nr.:


Inhaltsverzeichnis


Abkürzungsverzeichnis I

Tabellenverzeichnis III

Abbildungsverzeichnis IV


Vorwort


In Anbetracht des Klimawandels und den Energieressourcen ist ein umweltbewusstes Handeln immer wichtiger. Da wichtige Energieressourcen wie Erdöl in Zukunft immer weniger vorhanden sein werden, sind subtile Maßnahmen zu ergreifen damit uns die Energie lange erhalten bleibt. Atomkraftwerke sollen in Zukunft immer weniger eingesetzt werden, weil durch die Spaltung der Atomkerne umweltschädliche Strahlungen freigesetzt werden.

Das Thema der Thesis wird sich lediglich auf eine Maßnahme von vielen beziehen. Wem also wichtig ist, einen Beitrag zur Schonung der Umwelt zu leisten, könnte mit diesen Informationen schon mal einiges Anfangen.


  1. Einleitung


Die ersten Anfänge von Außenwanddämmungen durch auf die Wand geklebte Dämmstoffplatten mit einem bestimmten Deck-Putz und darin eingelegtem Fasergewebe liegen Ende der 50er Jahre.1 Zuerst kam der Einsatz der Wärmedämmverbundsysteme im Behälter- und Industriebau.

Nach der Ölkrise im Jahre 1973 fand dieses – anfangs und zum Teil auch heute noch als Thermohaut bezeichnete – System verstärktes Interesse für die Dämmung der Außenbauteile und wurde zunehmend auch im Wohnungsbau eingesetzt. In Anbetracht der Tatsache, dass damals die Befürchtung zu erkennen war, die Rohstoffvorräte zu verlieren und somit auch die drohende Erschöpfung der Energiequellen, hat in den letzten Jahren das Wissen um den Treibhauseffekt durch CO2-Emmision die Notwendigkeit der Energieeinsparung noch deutlicher gemacht.

Nach dem heutigen Erkenntnisstand wird rund 40% des Gesamten Energieverbrauchs lediglich für das Heizen benötigt. Alte freistehende Bauten der 60er Jahre verbrauchen etwa 90% der insgesamt erforderlichen Energie für Raumwärme. Um ein Bild von Haushalten zu gewährleisten sind folgende Daten nicht außeracht zulassen: 76% der Verbrauchanteile wird der Raumwärme zugeschrieben, Warmwasser 11%, Kraft 8%, Kochen 3% und Beleuchtung lediglich 2%.

Es wird also deutlich, dass insbesondere beim Wohnungsbau extremer Einsparungspotential vorhanden ist.

Zur Praxisbewährung liegen mehre Untersuchungen vor, die sich jedoch fast ausschließlich auf Standzeiten von maximal 12-15 Jahren beziehen. Eine Analyse von Wärmedämmverbundsystemen mit 20 Jahren Lebens- bzw. Nutzungsdauer gibt es bislang nicht.


    1. Zielsetzung


Ziel dieser Thesis soll also sein, Wärmedämmverbundsysteme im Detail zu analysieren und die Effizienz zu manifestieren. Auf Basis eines Vorgegeben Wärmedämmsystems einer Firma, wird aufgezeigt ob Verbesserungsbedarf vorliegt.


    1. Vorgehensweise


Eine Literaturrecherche und Auswertung nicht nur zu Beginn der Bearbeitung sondern kontinuierlich parallel zur Arbeit war unerlässlich, um Erkenntnisse stets mit aktuellem Stand erbringen zu können. Zunächst werden die wichtigsten Komponenten erklärt, die in der Thesis Anwendung finden. Es werden verschiedene Arten von WDVS aufgezeigt und mit Hilfe der Mathematik auf die Effizienz .....[read full text]



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Generell bestehen Wärmedämmverbundsysteme aus mindestens drei Komponenten:


  1. Einer Wärmedämmschicht in Unterschiedlicher Dicke, wobei der Dämmstoff auf dem Untergrund verklebt und/oder mechanisch befestigt wird,

  2. Einem Armierungsputz mit Armierungsgewebe und

  3. Einem Putz zum Schutz vor Witterungseinflüssen und zur Gestaltung der Oberfläche5.


Der Putz übernimmt in Verbindung mit dem Armierungsputz auch den Witterungsschutz. Das gesamte System ist fein aufeinander abgestimmt, deshalb macht sie nur als Ganzes Sinn. Das bedeutet, wenn das System verändert wird und eine Systemfremde Komponente eingeführt wird, würden zum einen die bauphysikalischen Funktionen darunter leiden und zum anderen die Lebenserwartung.


    1. Brandschutzanforderungen


„Grundsätzlich gelten Brandschutzanforderungen für alle genehmigungspflichtigen Bauvorhaben“6. Es muss also darauf geachtet werden, dass bestimmte Bereiche einer bestimmten Baustoffklasse entsprechen müssen, sie dürfen also nicht brennbar sein. Dies ist aus dem Grund wichtig, weil diese Bereiche zu einer ständig bewohnten Fläche gehören. Das heißt also 0-22m von Fußbodenhöhe bis Geschoss über Gelände muss das Dämmsystem mindestens Baustoffklasse B1, bei Höhen über 22m insgesamt – d.h. auch in den darunterliegenden Bereichen – nicht brennbar, Baustoffklasse A sein7.

Die detaillierten Angaben zum Thema Brandschutz finden im Landesbauordnung (LBO) Anwendung.


    1. Zulassung von Wärmedämmverbundsystemen


In diesem Abschnitt der Thesis geht es um die Frage: Wann sind Wärmedämmverbundsysteme Zugelassen und wir werden sie beurteilt?

„Die neuen Landes Bauordnungen sehen eine Prüfzeichenpflicht für Bauprodukte vor. Die nach altem Recht erteilten Allgemeinen Bauaufsichtlichen Prüfzeichen gelten nach einer Übergangsreglungen für ihre Restlaufzeit als Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung im Sinne von §21 MBO“8. Die Prüfzeichen haben also noch bis zum Ende Ihrer Lebensdauer ihre Wirksamkeit.

Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung beinhaltet technische Regeln von denen nicht abzuweichen ist. Wärmedämmverbundsysteme gehören zu den Bauprodukten die über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung verwendbar sind.


    1. .....

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Doch es gibt nicht nur glatte und ebene Untergründe, sondern auch mal schwierige Untergründe. Die folgende Tabelle wird verschiedene Untergründe visualisieren und dazugehörige Behandlungsmaßnahmen aufzeigen.

Untergrund


Behandlungsmaßnahmen

Durchfeuchtung

Ursache abstellen, Austrocknung abwarten

Staub, Schmutz

Abkehren, abbürsten, dampfstrahlen

Ausblühungen

Abkehren, abbürsten

Moos, Algen, Pilze

Reinigen, mit Biozid behandeln

Mörtelgrate

Abschlagen

Sinterhaut

Mechanisch entfernen, abätzen

Fett, Schalölreste

Dampfstrahlen, Zusatz von Reinigungsmittel

Glatter mineralischer Untergrund

Aufrauen, Spritzbewurf

Kunstharzputz

Reinigen, Kaltwasser, max. 80 bar

Risse

Hohlstellen untersuchen, ggf. abschlagen

Tabelle112

    1. Verarbeitungstemperaturen

Generell sind Dämmplatten kühl, trocken und UV-geschütz zu lagern. Wärmedämmverbundsysteme dürfen in der Regel nicht bei unter +5 °C verarbeitet werden. Bei Witterungseinflüssen wie Schlagregen oder Nachtfrostgefahr sind diesbezüglich Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Grundsätzlich gelten für verschiedene Baustoffe folgende Mindesttemperaturen:


  1. Mineralischer Kleber +5 °C

  2. Kunstharzputze Silikonharzputze +5 °C

  3. Mineralische Putze +5 °C

  4. Silikat-putze +8 °C


Sockelbefestigung

Sockelschienen stellen den unteren Abschluss von WDVS dar. Ungefähr alle 30cm erfolgt die Befestigung mit Schlag- oder Schraubdübeln.

Bild 213

Bei der Montage der Sockelprofile ist ein Abstand zwischen den Sockel von 1 bis 2 mm zur Aufnahme von Temperaturdehnung einzuhalten. Um den Abstand sicherzustellen empfehlen sich Sockelprofilvorbinder. Wird kein Abstand („Verbinder“) eingehalten, können im Stoßbereich der Sockelschienen Risse im Putz entstehen.

Bild 314


    1. Das Verkleben von Dämmplatten


Bei dem Dämmplatten werden meistens die Streifen-Randverklebung oder Punkt-Randverklebung durchgeführt. Wenn zum Beispiel der Kleber auf die Wand gespritzt wird, darf nicht zu viel Fläche vorgelegt werden, um eine Hautbildung zu vermeiden. Hier muss besonders sorgfältig gearbeitet werden. Die Platten müssen pressgestoßen werden. Die Verlegung der Dämmplatt.....

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Bild 418




      1. Verarbeitung

Die Verbreitung dieser platten geht nur dann souverän vonstatten, wenn eine ganzflächige Beklebung der Wann erfolgt. Bretter bieten sich in diesem Konzept als Hilfe an, die auf dem Seitenschutzgerüst aufgesetzt und befestigt werden. „Werksseitig sind gemäß Zulassung zu verkleben (genaue Flächenanteile der Verklebung beachten).“19 Bei diesem Prozess wird der Kleber gleichmäßig auf die Wand aufgetragen und parallel die vorbeschichteten Lamellen in den Kleber eingedrückt.


  1. Tragfähiger/Nicht Tragfähiger Untergrund


Tragfähiger Untergrund

Nicht Tragfähiger Untergrund


WDVS mit Polystyrol-Hartschaumdämmplatten


Verklebung bei tragfähigem Untergrund.












WDVS mit Lamellenplatten


Bei tragfähigen Untergründen ist bis 20m Höhe eine Vollflächige Verklebung ausreichend (siehe Zulassung).


WDVS mit Mineralwolleplatten


In diesem Fall ist eine Verklebung die und die Verdübelung oberste Regel. Auch hier ist die Grenze (8m) einzuhalten. Bei Geschosshöhen darüber hinaus sind bauaufsichtliche Dübel zu verwenden.




WDVS mit Polystyrol-Hartschaumdämmplatten


Der Einsatz von Polystyrol-Hartschaumdämmplatten ist bis zur Hochhausgrenze möglich. Auch wenn eine Dübelung benötigt wird, muss immer noch zusätzlich verklebt werden. Die geschieht auf Grundlage der bauaufsichtlichen Zulassung. Darin wird nämlich eine Höhe von 8 m festgelegt, für die Anbringung der Dübel. Des Weiteren ist die Anzahl der zu verwendeten Dübel aus der Zulassung zu entnehmen.



WDVS mit Lamellenplatten


Im Falle nicht tragfähigen Untergründen muss eine zusätzliche Verklebung erfolgen oder die Verwendung von Großkopfdübeln.


WDVS mit Mineralwolleplatten


In diesem Fall ist eine Verklebung die und die Verdübelung oberste Regel. Auch hier ist die Grenze (8m) einzuhalten. Bei Geschosshöhen darüber hinaus sind bauaufsichtliche Dübel zu verwenden.

Jedoch sind die bauaufsichtlichen Dübel auch unter 8m Höhe zu verwenden.


Tabelle220


Die Firma EG GmbH verwendet Dämmplatten aus Expandiertem Polystyrol (EPS). Diese Dämmplatten sind im Vergleich zu Holzfasern, Kork, Hanf, Schilf oder Gras, aber auch verglichen mit Vakuum-Isolierpaneelen, relativ Kosten günstiger.

Kostenseite: EPS-Dämmplatten im WDVS gehören zu den kostengünstigsten Möglichkeiten der Fassadendämmung. Bei einfachen Fassaden ohne viele Kanten oder Winkel belaufen sich die Materialkosten auf 15 bis 20 Euro pro Quadratmeter. Das beinhaltet neben den Platten auch Zusatzmaterialien wie Kleber, Sockelprofile oder Fugendichtband.21

Der bauphysikalische Teil wird später behandelt, dennoch ist es wichtig anzudeuten, dass die Wärmeleitfähigkeit dieser Dämmplatten bei 0,0.....

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Bild523

      1. Wärmeströmung – Konvektion

In der Physik wird Konvektion mit mechanischer Bewegung in Äquivalenz gesetzt. Das Bedeutet, dass infolge von Dichteunterschieden in Gasen (Luft) oder in Flüssigkeiten (Wasser) diese Bewegung entsteht.


Bild624


      1. Wärmestrahlung

Die Wärmestrahlung (Sonne) ist nicht an Materie gebunden und auch im Vakuum (z.B. Weltall) möglich. Wenn eine bestimmte Quelle Wärmestrahlungen abgibt, wird von anderen Materien die Strahlungen absorbiert und teilweise reflektiert. Die Aussage wird damit verifiziert, indem wir exemplarisch die Entfernung Sonne-Erde (ca. 150Mio. km) beobachten, und die bei uns ankommende Energie (Wärme) messen.

Im Baubereich ist in Zusammenhang mit der Absorption, die Farben der Außenwände und die Oberflächenstruktur nicht außer Acht zulassen. Dunkele Fassadenflächen absorbieren die Strahlungen und heizen somit die Oberfläche stark auf. Das liegt daran, dass schwarze Körper nicht reflektieren können, somit wird die Energie des Lichtes in Wärme umgewandelt, weswegen dann die Temperatur steigt.


  1. Bemessungsrelevante Parameter

In diesem Abschnitt werden die wichtigsten Parameter zusammengetragen, mit denen im Anschluss die Berechnungen vollzogen werden.


    1. Wärmeleitfähigkeit


      1. Beschreibung

Die Wärmeleitfähigkeit, auch Wärmeleitzahl genannt, ist eine Stoffeigenschaft zur Berechnung des Wärmestroms aufgrund der Wärmeleitung: Die Wärmestromdichte ist direkt proportional zum Temperaturgradienten und der Proportionalitätsfaktor ist die Wärmeleitfähigkeit (Form.....

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Die Herangehensweise wird Schritt für Schritt erklärt.

Beispiel:

Die δ = 400 mm dicke Wand besteht aus gesetzten Schamottesteinen. Die Wärmeleitfähigkeit der Schamotte wird durch die Funktion:

= 0,045 – 0,008+ 0,017 (

beschrieben. Die mittlere Wärmeleitfähigkeit λm soll dabei durch drei verschiedene Verfahren berechnet werden:


  1. λ(ϑm) = λ


λm = 2)


Zu berechnen soll die Wärmestromdichte q (λm) durch die Wand sein, wenn die Innenwandtemperatur ϑW, i = 610  °C und die Außenwandtemperatur ϑW, a = 90  °C betragen.

Wie groß ist die Wärmestromdichte q (λm) durch die Wand wenn auf der Inneren Seite der Wand eine Temperatur ϑi = 610  °C herrscht und die Umgebung eine konstante Temperatur ϑa = 90  °C besitzt? Der Wärmeüberganges-Koeffizient auf der Innenseite ist αi = 150W/(m2 K) und an der Außenseite αa = 25W/(m2 K).26

Berechnungsweg:

Die Wärmestromdichte durch die ebene Wand lässt sich allgemein berechnen:

q=(ϑW,i + ϑW,a)


Ausgehend von den drei Verfahren werden die Wärmestromdichten ermittelt. Dies geschieht auf Grundlage der Ausgangsfunktion= 0,045 – 0,..... (, welcher oben gegeben ist. Durch einfaches Einsetzten ergeben sich für die drei Verfahren folgende zugehörige Funktionen:


0,045 - 0,008+ 0,017

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