Psi-Wert Berechnung bei bodenberührte Bauteile / Kellerdecke

Da teilweise sehr abenteuerliche Wärmebrückenberechnungen kommen, stellt sich nun die Frage, wie die normgerechte Berechnung mit AnTherm aussieht.

1.  Fußboden erdberührt: Wieviel Erdreich ist „anzuhängen“ oder ist auch zulässig einen Raum Erdreich mit gewisser Temperatur anzuhängen?

Die Modellierung bodenberührter Bauteile ist in der EN ISO 10211:2008 festgelegt. Bei zweidimensionaler Berechnung ist demnach nach innen das halbe Gebäude zu modellieren. Nach außen ist horizontal Erdreich in 2,5-facher Gebäudebreite und auch nach unten das 2,5-fache der Gebäudebreite anzusetzen. Die äußeren, vertikalen Begrenzungen des „Erdreich-Rechtecks“ sind – wie auch die untere, horizontale Begrenzung - adiabatische Schnittlinien. Diese Modellierung gilt für Wärmestrom-, bzw. Leitwert- und psi-Wert Berechnungen. Für die Berechnung von inneren Oberflächentemperaturen genügen kleinere Berechnungsmodelle – siehe EN ISO 10211:2008.

Das Vorsehen eines Raums als untere Begrenzung ist in den Normen nicht vorgesehen. Wenn man dies – bei Beibehaltung des normativ vorgeschriebenen Modells – tut,  ändert dies am Ergebnis dann nicht viel, wenn man richtig mit den Temperaturen umgeht. Im fiktiven Raum unter dem Erdboden ist die Außenlufttemperatur anzusetzen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu wissen, dass als Außenlufttemperatur für die Fälle bodenberührter Bauteile grundsätzlich der Jahresmittelwert der Außenlufttemperatur anzusetzen ist. Der gerne gemachte Fehler, tiefe Temperaturen (z. B. Jänner-Mittel) als äußere Randbedingung anzusetzen, kann zu groben Fehlinterpretationen und unsinnigen Ergebnissen führen!


2. Kellerdecke: Welche Kellerraumtemperatur ist einzugeben bzw. wie geht man bei der Psi-Wert Berechnung mit dem Abminderungsfaktor z.B. 0,7 bei der Kellerecke um?

Das Konzept der Rechnung mit psi-Werten hat zum einen den gravierenden Nachteil, unendlich vieldeutig zu sein. Zum anderen ist es nur für den 2-Raum-Fall sinnvoll anwendbar. Ist ein dritter Raum (mit 3. Innenlufttemperatur) beteiligt, würde der psi-Wert eine Funktion der Temperatur des 3. Raums (Kellerraums) sein; dies zeigt die Grenzen des psi-Wert-Konzepts klar auf. Im Fall des unbeheizten Kellerraums müsste mittels Bilanzierung über den (gesamten) Keller die Kellertemperatur errechnet werden. (Nur) in diesem Spezialfall ließe sich auch ein temperaturunabhängiger psi-Wert angeben - Vielleicht hilft eine Notiz zu diesem Problemkreis zum besseren Verständnis.

Bei den von Ihnen genannten Abminderungsfaktoren handelt es sich um die f-Faktoren der neuen B8110-6. Zu diesen kann ich nur bemerken, dass das Verwenden von f-Faktoren bestenfalls als Grobnäherung bezeichnet werden kann und tunlichst vermieden werden sollte.

Psi-Wert-Berechnungen - Außenluft, Innenraum, Erdreich - Anschluss einer Bodenplatte

Erlauben Sie eine schlagwortartige Antwort:

1. Bei Vorliegen von 3 oder mehr verschiedenen Temperatur-Randbedingungen versagt das indirekte Verfahren der EN ISO 10211. Verwendet man dennoch psi-Werte, so werden diese temperaturabhängig. Das indirekte Verfahren ist somit nur für den 2-Raum-Fall („innen“ und „außen“) geeignet.
    
2. Bei dem von Ihnen skizzierten Fall gibt es nur 2 Randbedingungen: die Innen- und die Außenlufttemperatur. Die Temperaturverteilung im Erdreich wird berechnet, nicht vorgegeben. Bezüglich der Modellierung bodenberührter Bauteile siehe EN ISO 10211 (es gehen somit weite Bereiche des das Gebäude umgebenden Erdreichs in das Berechnungsmodell ein).
    
3. Zur Berechnung des psi-Werts für den Anschluss des gedämmten Paneels (Türblatts?) an die Fundamentplatte würde ich wie folgt vorgehen:
   
   
   • a) Berechnung des Modells mit Paneel; Modellierung der Fundamentplatte gemäß EN ISO 10211. Ergebnis: Leitwert zwischen innen und außen: La
      
   • b) Überdecken des Paneels inklusive Anschlussprofil (bis Fußbodenoberkante) durch eine Löschzelle und Wiederholung der Berechnung. Ergebnis: Leitwert Lb.
      
   • c) Berechnung des psi-Werts: psi = La – Lb – Up*hp, wobei Up der U-Wert des Paneels und hp die Höhe des Paneels, gemessen von der Fußbodenoberkante, ist.

Vielleicht hilft eine Notiz zum Problemkreis bodenberührter Bauteile, die vor einigen Jahren fürdie AnTherm-Homepage verfasst wurde, zum besseren Verständnis.

Können 3D Wärmebrücken vernachlässigt werden? NEIN!

Die manchmal geäußerte Aussage, dass die dreidimensionalen Wärmebrücken (3D, Punktförmig) vernachlässigt werden können ist grundlegend falsch und kann auch grobe Fahrlässigkeit bedeuten!

In Anbetracht der großen Zahl und Abmessungen von zweidimensionalen, linearen Wärmebrücken im Vergleich zu den dreidimensional zu betrachtenden wird fälschlicherweise eine generelle Schlussfolgerung gezogen, dass die „punktförmigen Wärmebrücken“ weniger Einfluss auf das Gebäude haben. Tatsächlich ist die „Größe“ der thermisch relevanten Bereiche die als „Wärmebrücken“ betrachtet werden nicht der alleinige Faktor der „Wirksamkeit“ von diesen.

Wenn auch auf die Gesamtgebäudequalität abgezielt wird so triftt sogar das umgekehrte zu: die dreidimensionalen, punktförmigen Wärmebrücken sind die häufigste Ursache an den Bauwerksschäden, und das sowohl im Neubau als auch im Bestand und in der Sanierung.

Speziell für den Fall von Sanierung von Altgebäuden, aber auch im Neubau, treten die niedrigsten Oberflächen und Kerntemperaturen in den Ecken und an diversen Anschlüssen und Durchdringungen die ausschließlich auf dreidimensionale Wärmetransporteffekte zurückzuführen sind.

Die Vermeidung von niedrigen Temperaturen an den inneren Bauteiloberfläche und im Bauteilkern ist bekanntlich unverzichtbarer Bestandteil der Planungsarbeit und bestens in den seit langem bestehenden Regeln der Technik, den Normen und Standards, verankert. Gleichermaßen geht es um Schimmelschutz, Gesundheit und Behaglichkeit und wir mit der Forderung der gesamthaften Nachhaltigkeit  abgerundet.

So ist die detaillierte Betrachtung von dreidimensionalen Wärmebrücken unabdingbar.

Lediglich und nur für die Energieausweis-, Gebäudeenergiepass- oder die Energiebedarfsberechnung ist der Einfluss der zweidimensionalen, linienförmigen Wärmebrücken tatsächlich bedeutsam höher als der der dreidimensionalen – nur und ausschließlich aus diesem Blickwinkel betrachtet.

In allen anderen Aspekten müssen alle Wärmebrücken, und vor allem die dreidimensionalen, genau begutachtet werden.

Durch die Einführung der Europäischen Richtlinien in diesem Bereich haben die meisten Europäischen Länder die rechtlich verbindlichen Landesrichtlinien erlassen welche die Verpflichtung zur Gesamtgebäudequalität entsprechend dem heutigen Stand der Technik ergeben und diese direkt im Gesetzessystem verankern. Diese Rechtsverbindlichkeit erstreckt sich bekanntlich nicht nur auf die energetische Betrachtung.

Werden nur die Energieverluste betrachtet und alle anderen Qualitätsfaktoren des Bauwerkes, die durch die Wärmebrückenwirkung beeinflusst werden, außer Acht gelassen, so fällt das unter den Begriff der „Groben Fahrlässigkeit“ durch Missachtung der Regeln der Technik und der allgemein bekannten und öffentlich leicht zugänglichen Gesetze!

Wer gegensächliches Behauptet oder Unterrichtet ist eingeladen mit mir oder anderen Fachläuten Kontakt aufzunehmen.

Psi-Value Calculation with AnTherm

As soon as simulation results of a two dimension calculation are available or created in AnTherm the Psi-Value Calculator will pick the value of the coupling coefficient between the two selected spaces automatically.

AnTherm provides the matrix of thermal coupling coefficients resulting from stationary simulation of respective modelled construction. AnTherm shows U-Values for all layered constructs at adiabatic cut-off planes of the modelled component.

The Psi-Value Determination Form is used for automatic calculation of the linear thermal transmittance Psi of the (linear) thermal heat bridge (correction factors Psi (Ψ, LΨ, ) for the currently analysed two dimensional (2D) building component according to the EN ISO 10211 (or EN ISO 10077).

Remark: Psi-Value Determination Form will show disabled if neither automatic nor partly automatic determination is feasible for the particular model.

Psi-Wert Berechnung mit AnTherm

Sobald ein Ergebnis einer zweidimensionalen Simulationsberechung im AnTherm vorliegt bzw. erstellt wird übernimmt der Psi-Wert Rechner den Wert des Leitwertes zwischen den ausgewählten Räumen aus der Lösung automatisch.

Das AnTherm liefert die Matrix der thermischen Leitwerte aus einer stationären Simulation der entsprechend modellierten Beuteilkonstruktion. AnTherm stellt U-Werte aller Schichtaufbauten an den adiabatischen Grenzen des modellierten Bauteils zur Verfügung.

Das Psi-Wert Bestimmung Formular dient zur automatischen Berechnung des Wärmebrücken - "Korrekturfaktors" Psi (Ψ, LΨ, linearer Leitwertzuschlag, linearer Wärmebrückenverlustkoeffizient, Wärmebrückenzuschlag für lineare Wärmebrücken, WBV, Korrekturkoeffizient) aus einer zweidimensionalen Wärmebrückenberechnung entsprechend der EN ISO 10211 (bzw. EN ISO 10077).

Anmerkung: Psi-Wert Bestimmungsformular wird als inaktiv angezeigt wenn weder automatische noch eine teilautomatische Bestimmung für das aktuelle Bauteilmodell möglich ist.

Zur Berechnung von Ψ-Werten für Baukonstruktionen im Bereich bodenberührter Bauteile

Die „indirekte Methode“ zur Berechnung des thermischen Leitwerts der
Gebäudehülle nach EN ISO 10211 basiert auf einem eindimensionalen
Berechnungsansatz, der im Nachhinein durch Aufsummierung sog.
„Leitwertzuschläge“ korrigiert wird. Die Leitwertzuschläge werden jeweils durch
Bildung des Produkts aus dem „Ψ-Wert“ und der zugehörigen Länge errechnet.

Da die „indirekte Methode“ mehrdeutig und nicht für jeden Spezialfall
normativ geregelt ist, führt sie immer wieder zu Verunsicherung und in der Folge
auch zu – durchaus auch schwerwiegenden – Fehlern. Im Fall bodenberührter
Bauteile, für den ja eine eindimensionale Modellierung von vornherein fragwürdig
erscheint, ist die Verunsicherung besonders ausgeprägt. Daher soll hier ein
Versuch der Klärung anstehender Fragen unternommen werden. Hierbei werden
allgemein gültige, wesentliche Grundsätze untersucht und dargelegt. Die oft
gewünschte kochbuchartige Beschreibung einer einzuhaltenden Vorgangsweise könnte
lediglich Spezialfälle abdecken und wird hier bewusst vermieden.

Von grundsätzlicher Bedeutung ist die Einsicht, dass die „indirekte
Methode“ eine reine Rechenvorschrift zur Korrektur des Fehlers der
eindimensionalen Modellierung ist. Daher ist es in der überwiegenden Zahl der
Fälle auch unzulässig und irreführend, den mittels zweidimensionalen
Wärmebrückenberechnungen ermittelten „Ψ-Werten“ irgendeine physikalische
Bedeutung beizumessen. Zu betonen ist allerdings, dass die „indirekte Methode“
bei richtiger Anwendung zum gleichen Resultat – dem thermischen Leitwert der
Gebäudehülle – führt wie die „direkte Methode“ der EN ISO 10211 oder eine
dreidimensionale Modellierung des gesamten Gebäudes.

Die Mehrdeutigkeit der „indirekten Methode“ wird durch den Umstand
hervorgerufen, dass das verwendete eindimensionale Berechnungsmodell zur
Beantwortung der Problemstellung (Berechnung des Leitwerts der Gebäudehülle,
Heizwärme- und Heizenergiebedarfsberechnung, Sommertauglichkeitsberechnung, …)
grundsätzlich nicht geeignet ist und auf verschiedenste Weise konstruiert werden
kann. Der Fehler der eindimensionalen Berechnung ist somit eng mit der Art des
gewählten eindimensionalen Modells verbunden. Die Korrektur dieses Fehlers
mittels Leitwert-Zu- oder Abschlägen wird dann und nur dann richtige Resultate
liefern, wenn die Berechnung der Ψ-Werte und der Längen unter Zugrundelegung des
exakt gleichen eindimensionalen Modells erfolgt wie die Berechnung des
Gesamtleitwerts.

Die nachfolgende Untersuchung des Spezialfalls bodenberührter Bauteile
fußt auf den normativen Vorgaben der EN ISO 10211, der EN ISO 13370 und der
ÖNorm B8110-6.

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Artikel wurde mit der freundlichen Einwilligung von Klaus Kreč,
Büro für Bauphysik, A-3562 Schönberg am Kamp, Veltlinerstr. 9, Österreich
übernommen.

Compliance with current EN ISO 10211:2007 and EN ISO 10077-2:2003

During the validation session in December 2008 AnTherm has again and easily completed validation tests of current EN ISO 10211:2007 and EN ISO 10077-2:2003. The proof of the conformance is available at the AnTherms website for your reference. All test cases under consideration are available by installing AnTherm (including its demonstrational version) so that external checks are readily possible – see http://www.kornicki.com/antherm/EN/Validierung.htm .

• The software is validated conform all 4 cases of ISO 10211:2007, Annex A, for three-dimensional calculation programs. The testcases are available on http://www.kornicki.com/antherm/EN/Validierung.htm#10211 .
  
• The software is validated conform the ten cases of ISO 10077:2003, Annex D. The testcases are available on http://www.kornicki.com/antherm/EN/Validierung.htm#10077 .

Such validation is mandatory in the framework of the EPBD regulations of the EU Member States.

Note: Some minor errors have been detected within the EN ISO 10211:2007 in the validation case 3 lately (thanks to Antoine Tilmans who has pointed that out to me clearly and supplied updated table). These minor changes have no ramifications regarding the fulfillment of the overall validation test criteria in my opinion!