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3. Warum ist eine Erhöhung der Oberflächentemperatur in der Wandecke erforderlich?

1. Führt eine geometrische Wärmebrücke zu einem höheren Wärmestrom
2. Die Einflussnahme der Wärmekonvektion auf die Oberflächentemperatur
4. Der Einfluss der Temperaturstrahlung im Gebäude

 
Die vorliegende niedrigere Oberflächentemperatur im Eckbereich führt dazu, dass sich die relative Feuchte der angrenzenden Raumluft erhöht. Der Baustoff steht in einem Feuchtegleichgewicht zur Umgebung, damit erhöht sich auch die Baustofffeuchte, die im ungünstigen Fall den λ-Wert erhöht, siehe hierzu oben trockener und feuchter Sand. 

Um dies zu vermeiden, ist die Oberflächentemperatur  zu erhöhen.  Zweckmäßig ist hier eine Strahlungsheizung, die gleichmäßig alle Bauteiloberflächen temperiert.  Auch eine zusätzliche Dämmung des Eckbereiches führt zu einer Temperaturerhöhung an der inneren Wandoberfläche.  Bei einer höheren Temperatur kann die Luft mehr Feuchte aufnehmen. So kann die Luft mit einer Temperatur von 12ºC   maximal 10,5 g Wasser aufnehmen, was bei 20ºC eine relative Luftfeuchte von 60% entspricht.  Durch die Temperierung der Wandoberflächen wird die Möglichkeit der Tauwasserbildung verringert.

In einer Analyse von Jaroslav Římal, Marcus Hermes [27] zum Verhalten der Temperaturen in den Bereichen der Ecke einer zweischaligen Wand (Außenputz 0,5 cm, Wärmedämmung 12,0 cm, Innenwand aus Beton 17,5 cm und Innenputz 1,0 cm) und einer monolithischen   Wand mit je u= 0,3 W/m2Kund den angepassten Randbedingungen gemäß EN ISO 10211 [26] wird ein Wärmeübergangswiderstand  innen  mit (Rsi = 0,25 m2K/W) berechnet. Es ergibt sich eine Oberflächentemperatur im Eckbereich von   17°C bzw. 15,9°C. Die Raumtemperatur beträgt  20°C   und die Außentemperatur -5°C.    Diese theoretischen Berechnungen zeigen, dass eine Wandkonstruktion mit Wärmedämmverbundsystem nicht zwangsläufig zu einer wesentlich höheren Oberflächentemperatur in der Ecke führt. Es wird deutlich, dass unter Berücksichtigung der geringen Abweichung der Raumtemperatur die am Objekt ermittelten Werte (siehe IR-Aufnahmen weiter unten) annähernd mit den Werten aus den oben genannten theoretischen Berechnungen übereinstimmen.

In der nachfolgenden Infrarotaufnahme wird in der Isotherme LI02 eine Außenwandecke gezeigt.   Es handelt sich hierbei um ein neues Mehrfamilienhaus. Es stand keine Bauzeichnung zur Verfügung, sodass der genaue Wandaufbau nicht bekannt ist. Es ist anzunehmen, dass die Wand aus 24 cm Kalksandstein und mindestens  6 cm  Thermohaut besteht.  Auch Hier treten Temperaturdifferenzen zwischen der Ecke und der Wandfläche von circa 2 K auf, zum Beispiel (LI02 im Bild 2.1.2.9.). Vergleichbare Ergebnisse lieferten die Messungen in zwei anderen Wohnungen an den beiden Außenwandecken.  Diese Differenz entspricht etwa auch der ungedämmten Außenwand, die bereits oben betrachtet wurde. Allerdings ist dort die Temperaturdifferenz zwischen Oberflächentemperatur und Raumtemperatur größer.

 

 
Im folgenden Bild wird die Infrarotaufnahme von außen gezeigt. In der 2. Isotherme LI02  treten Schwankungen von 3,5 K auf den  Styroporplatten auf.  Ein erhöhter Wärmedurchgang im Eckbereich ist nicht zu erkennen. Anzumerken ist, dass zum Zeitpunkt der Messung die Lufttemperatur  bei -5ºC lag und die gedämmte Fassade eine Oberflächentemperatur von ca.  -13ºC hatte.

 

Wärmebrücke

 

Eine Außendämmung führt nicht zwangsmäßig zur vollständigen Beseitigung der niedrigeren Temperaturen im Eckbereich. Ähnliche Feststellungen wurden in einer Analyse zum Verhalten der Temperaturen im Bereich der Ecke einer zweischaligen Wand und einer monolithischen Wand mit gleichem U-Wert gemacht. [12] Für die Erhöhung der Oberflächentemperatur im Eckbereich kann eine Innendämmung eingesetzt werden. Hierfür werden auf dem Markt Kalziumsilikat-Eckprofile angeboten.

Die bessere Lösung für die Temperierung der Innenseiten von weniger warmen Wandecken ist die Wärmestrahlung. 

Bei den oben gezeigten Infrarotaufnahmen von der Fassade und den ermittelten Temperaturwerten wird aber auch deutlich, dass die Berechnung des stationären Wärmestroms nach

Φ = U x ( ϑi - ϑe )

bei einer äußeren Wärmedämmung zu einem falschen Wert führt. Diese Formel ist für die energetische Betrachtung an einer massiven Wand entwickelt worden. Bei dieser Konstruktion hat die äußere Wandoberfläche immer eine höhere Temperatur als die der Außenluft. (Bei der U-Wert-Berechnung wird die Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur gebildet.) Bei der äußeren Wärmedämmung hat die geringe Putzschicht nur ein sehr kleines Wärmespeichervermögen, sodass die äußere Oberfläche einer großen Temperaturschwankung ausgesetzt ist. Gerade im Winterhalbjahr ist die Sonnenscheindauer gering und die nächtliche Abstrahlungszeit mit der starken Abkühlung der Fassadenoberfläche überwiegt. Für ϑe darf nicht die Lufttemperatur von -5ºC, sondern die wesentliche niedrigere Oberflächentemperatur von -13ºC bzw. ein gemittelter Wert aus den Oberflächentemperaturen des gesamten Tages eingesetzt werden. Diese Temperatur ist aber auch niedriger als die Lufttemperatur. Ein Wärmefluss erfolgt vom energiereicheren zum energieärmeren System. Wärme kann nie von selbst von einem Körper niederer Temperatur auf einen Körper höherer Temperatur übergehen (II. Hauptsatz). In diesem Fall liegt die größte Temperaturdifferenz zwischen Innenraumluft und der Fassadenoberfläche vor und nicht zur Außenluft (Bild B). Bei einer massiven Wand ist der Wärmestrom nach außen gerichtet (Bild A), da zwischen der inneren und äußeren Luft die größte Temperaturdifferenz vorliegt. Kann die äußere Wetterschutzschutzschicht zum Beispiel bei einer Kerndämmung genügend Wärme speichern (Bild C), so kommt es nicht zu dieser starken Abkühlung der Oberflächentemperatur unterhalb der Temperatur der Außenluft. Hier liegt der gleiche Fall wie im Bild A vor.

Bild: Gegenüberstellung des Wärmestroms bei unterschiedlichen Wandkonstruktionen.

Bild A
Wärmestrom massive Wand
Wärmestrom durch eine massive Wand
Bild B
Wärmestrom mit Außendämmung
Wärmestrom durch Außenwand mit äußerer Wärmedämmung
Bild C
Wärmestrom mit Kerndämmung
Wärmestrom durch Außenwand mit Kerndämmung

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