Bauphysik-Kalender 2022. Nabil A. Fouad
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in der Umgebung zu berücksichtigen. Dazu können noch gebäudespezifische Effekte kommen, wie z. B. eine Attika, die bei einem Flachdach zu einer stärkeren Oberflächenunterkühlung durch die Bildung eines „Kaltluftsees“ führen kann. Die Schlagregenbeanspruchung wird z. T. durch Dachüberstände reduziert, sodass der Ansatz ohne diesen Effekt zu Ergebnissen auf der sicheren Seite führt. Das Gegenteil ist der Fall, wenn die Ausrichtung einer Fassade insgesamt oder in Teilbereichen ein paar Grad von der Vertikalen abweicht. Dies ist manchmal bei älteren Gebäuden oder bei Mauerwerk, das sich nach oben verjüngt, der Fall. Hier erhöht sich die Schlagregenbeanspruchung deutlich [3]. Auf den ersten Blick erscheint dies für den Holzbau, mit Ausnahme des Fachwerkbaus, irrelevant zu sein. Die moderne Architektur lebt jedoch auch von Formen, die nicht immer streng orthogonal ausgeführt werden.
Erdberührte Bauteile und Begrünungen
Bei Bauteilen, die nicht direkt mit dem Außenklima in Kontakt stehen, sind ggf. andere Ansätze erforderlich. Bei erdberührten Bauteilen wie Fundamenten, Kellerwänden oder Bodenplatten, kann z. B. auf gemessene Daten oder Modelle für die Erdreichbedingungen zurückgegriffen werden. Auch bei einem begrünten Dach dürfen nicht einfach die Außenklimabedingungen angesetzt werden, sondern die Begrünung sollte mit dem zu bewerteten Bauteil in geeigneter Weise mitsimuliert werden. Ansätze dafür sind u. a. in [74] beschrieben. Eine Besonderheit der erdberührten Bauteile stellt der vertikale Temperaturgradient dar, d. h. ein Wandbauteil ist im oberen Teil der Außenoberfläche einer anderen Temperatur ausgesetzt als im unteren Bereich. Dies kann innerhalb des Bauteils zur diffusions- oder konvektionsbedingten vertikalen Umverteilung der Feuchte vom wärmeren in den kälteren Bereich führen, was gegebenenfalls zu berücksichtigen ist.
Bild 10. Anpassung Klimaverhältnisse auf die lokalen Bedingungen auf Basis des regionalen Referenzklimadatensatzes mithilfe des Lokalklimagenerators gem. [72, 73]
3.2.2.2 Raumklima
Die Auswahl der Randbedingungen für das Raumklima hängen von Art und Betrieb des Gebäudes ab. Im Gegensatz zur Feuchteschutzbemessung nach Stufe 1 und 2 gilt hier keine Einschränkung auf Wohn- oder wohnähnlich genutzte Gebäude. Besonders einfach ist die Sache bei ganzjährig klimatisierten Gebäuden, deren Raumklimabedingungen genau festgelegt sind. Selbstverständlich gibt es auch für Wohngebäude entsprechende Ansätze, mit denen das Bemessungsraumklima aus den Außenklimabedingungen in Abhängigkeit von der erwarteten Belegungsdichte errechnet werden kann. Für besondere Gebäude oder Situationen können auch gemessene Klimabedingungen von ähnlichen Fällen herangezogen werden. Genauso können die zu erwartenden Raumklimaverhältnisse auch mithilfe einer hygrothermischen Gebäudesimulation bestimmt werden [43]. Hierbei lassen sich auch saisonal unterschiedliche Nutzungen, ein intermittierender Betrieb oder der Einfluss von Sondersituationen (z. B. feuchter Estrich nach Umbaumaßnahme, Wasserschäden, längerer Lehrstand usw.) berücksichtigen.
Wohn- und Büroraum oder ähnliche Nutzung
Für das Innenraumklima sind in DIN 4108-3 [31] Modelle beschrieben, die die Bedingungen im Raum für Büro- und Wohngebäude mit verschiedenen Belegungen aber ohne Klimatisierung aus dem Außenklima, genauer der Außenlufttemperatur, ableiten. Auf diese Modelle kann für die meisten Fragestellungen einfach zurückgegriffen werden. Für die Bemessung ist gemäß DIN 4108-3 Anhang D [31] normalerweise das Raumklima mit normaler Belegung + 5 % r. F. anzusetzen. Wie bei den meisten Vorgaben in der Norm darf jedoch mit Begründung von den Standardvorgaben abgewichen werden, was z. B. bei gering belegten oder nur temporär genutzten Räumen möglich wäre.
Unbeheizte Nebenräume
Im Kontext des bereits zuvor zitierten Forschungsprojekts [72] konnten auch Modelle für wenig genutzte und meist nicht direkt beheizte Nebenräume wie Dachböden, Kriechkeller oder Treppenhäuser entwickelt werden. Dies war erforderlich, da sich an diese Bereiche angrenzende Bauteile u. U. deutlich anders verhalten als solche, die normalen Wohnraum vom Außenklima abgrenzen. Zur Verwendung eines solchen Nebenraumklimas muss der Planer angeben, welches Dämm- und Luftdichtheitsniveau bei den Bauteilen zum Außenklima vorhanden ist – auf dieser Basis können dann die Raumklimabedingungen ähnlich wie bei den genannten normalen Raumklimamodellen vereinfacht aus dem Außenklima abgeleitet werden.
Exemplarisch zeigt Bild 11 die Ableitungskurven für unbeheizte Dachräume. Diese werden nach Dämm- und Luftdichtheitsniveau der Dachfläche nach außen unterschieden.
Bild 11. Ableitungskurven für Temperatur und Luftfeuchte in unbeheizten Dachräumen aus dem Außenklima für folgende bauliche Bedingungen:
Klasse A1: mit Schalung, Unterspannbahn, Dampfbremse, gedämmt mit U-Wert ≤ 0,7 (> ca. 10 cm WD); winddicht.
Klasse A2: mit Schalung, Unterspannbahn, gedämmt mit U-Wert ≤ 2,5 W/(m2 K), (> ca. 4 cm WD), mäßig winddicht
Klasse B1: mit Schalung und ggf. Unterdeckung, ungedämmt, (U-Wert > 2,5 W/(m2 K), mäßig winddicht
Klasse B2: nur Eindeckung, Lüfterziegel, ungedämmt, (U-Wert > 2,5 W/(m2 K), nicht winddicht
Das resultierende Innenklima bezieht sich auf die Verhältnisse, die sich nach der Sanierung einstellen, da in der Regel nur zu sanierende oder neu zu errichtende Bauteile bemessen werden. Wenn eine Einordnung in die vier Klassen nicht eindeutig möglich ist, sollte die jeweils ungünstigere Klasse gewählt werden. Die in [76] dargestellten Berechnungen zeigen dabei, dass auch die Annahme von nur geringfügig wärmeren Bedingungen im Dachraum im Vergleich zum Außenklima bereits eine deutliche Verbesserung der Feuchteverhältnisse in der Decke zum Dachraum bewirkt und somit die Anforderungen z. B. an den Einbau einer Dampfbremse deutlich reduziert.
Weitere für den Holzbau vermutlich weniger relevante Raumklimamodelle sind in [72] beschrieben.
Andere Nutzungen
Wird das Gebäude anders genutzt, sind die zuvor genannten Raumklimamodelle nicht geeignet. Stattdessen sollte auf Messdaten vergleichbarer Objekte, Raumklimasimulationen oder, falls verfügbar, auf die geplante Konditionierung des Gebäudes zurückgegriffen und diese für die Simulation angesetzt werden. Auch die Euro-Glaser-Norm [36] enthält Modelle für Nutzungen von der Lagerung trockener Güter bis hin zu Wäschereien oder Schwimmbädern. Nachteilig ist hier jedoch, dass die Raumtemperatur das ganze Jahr über mit konstant 20 °C angenommen wird und die Feuchtlast entsprechend der Glaser-Philosophie meist etwas weiter auf der sicheren Seite liegt. Falls mit diesen Daten eine Bemessung möglich ist, stellt dies natürlich kein Problem dar, falls nicht, bleibt immer noch eine genauere Annäherung an das tatsächliche Raumklima.
3.2.2.3 Anfangsbedingungen
Die Anfangsbedingungen in Holzbauteilen werden nach den Vorgaben der DIN 4108 in der Regel mit der Gleichgewichtsfeuchte der Materialien bei 80 % r. F. angenommen, was in etwa der mittleren Außenluftfeuchte in Deutschland bzw. bei Konstruktionsholz dem Mittelwert der Einbaufeuchte nach DIN 68800 [33] von 15 ± 3 M.-% entspricht. Ein solcher Feuchtegehalt stellt sich bei einer längerfristigen Lagerung der Materialien im Freien mit Schutz vor Beregnung ein und liegt gegenüber dem tatsächlichen trockenen Einbauzustand eher etwas auf der sicheren Seite.
Wenn die Materialien vor oder während dem Einbau beregnet wurden, sollte dies bei der Simulation natürlich berücksichtigt werden. Gleiches gilt, wenn die Materialien noch Produktionsfeuchte enthalten