Hygrothermische Bauteilsimulation

Klimadaten und -modelle

© Fraunhofer IBP

Feuchteverhalten exemplarischer Bauteile bei Verwendung des neuen Referenzjahres (rote Kurve ) im Vergleich zu den mehrjährigen Messwerten verschiedener Standorte aus der betrachteten Klimaregion.

Die notwendige Reduzierung des CO2-Ausstoßes im Rahmen eines nachhaltigen Umwelt- und Klimaschutzes sowie der verantwortungsvolle Umgang mit knapper werdenden Energieressourcen machen eine weitere energetische Optimierung von Gebäuden unumgänglich.

Dazu muss unter mitteleuropäischen Klimaverhältnissen vor allem die Dämmung der Gebäudehülle verbessert und eine gezielte Belüftung möglichst unter Ausschluss von unkontrollierten Nebenwegen erreicht werden. Mit einem geringeren Infiltrationsluftwechsel steigt die Feuchtelast in Innenräumen und kann in ungünstigen Fällen zu erhöhten Oberflächenfeuchten mit Schimmelpilzbildung führen. Bei Planungs- oder Ausführungsfehlern kann es zu Feuchteansammlungen innerhalb der Konstruktion kommen. Die steigende Wärmeleitfähigkeit der feuchten Materialien kann wiederum unerwünschte Wärmeverluste verursachen – ein Problem, das beispielsweise auch ohne konstruktive Fehlstellen sowohl bei Dachkonstruktionen (z. B. durch die Migration eingebauter Feuchte) als auch bei der nachträglichen Dämmung von innen auftreten kann.

Auf der Außenoberfläche resultiert die niedrigere Temperatur der gedämmten Bauteile in längeren Betauungszeiten und einem größeren Risiko von mikrobiellem Bewuchs. Die heute noch sehr häufige Bekämpfung dieses Bewuchses mit Bioziden ist aus ökologischer Sicht u. a. wegen der Anreicherung der Substanzen in Boden und Abwasser als kritisch zu bewerten – in der neuen Gefahrstoffverordnung der Europäischen Union wird deren Anwendung weiter eingeschränkt.

 Aufgrund der oben genannten Risiken kommt einer sorgfältigen Planung von Sanierungsmaßnahmen unter Einbeziehung des Feuchteschutzes eine erhöhte Bedeutung zu. Die Ergebnisse der modernen Simulationsverfahren haben sich als sehr zuverlässig erwiesen; in der Regel ist eine relativ genaue Vorhersage der durch eine energetische Sanierung geänderten Temperatur- und Feuchteverhältnisse in der Konstruktion und im Raum möglich. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die erforderlichen Eingabeparameter hinreichend genau vorliegen.

Für das Außenklima werden bisher meist die Testreferenzjahre des Deutschen Wetterdienstes herangezogen, die allerdings ein unter thermischen Aspekten mittleres Klima einer Region repräsentieren und damit aus hygrothermischer Sicht keine kritische Belastung darstellen. Lokale Unterschiede aufgrund verschiedener Ortshöhen, die Lage in Waldnähe, an einem See oder mitten in einer Ortschaft bleiben bei einer solchen Betrachtung meist unberücksichtigt, obwohl sie in vielen Fällen von maßgeblicher Bedeutung wären. Ebenfalls nur unzureichend können gebäudespezifische Besonderheiten wie Schlagregenexposition differenziert werden, Einfluss von hinterlüfteten Fassaden oder Eindeckungen und ähnliches. Auf der Innenseite sind vor allem die Raumklimaverhältnisse in nur temporär genutzten Gebäuden oder unbeheizten Nebenräumen und Garagen weitgehend unbekannt.

Gesamtziel des Projektes ist es, eine belastbare und zuverlässige Klimadatengrundlage für die bauphysikalischen Simulationsverfahren zu schaffen und damit sowohl das energetisch optimierte Bauen zu fördern als auch klimagerechte Sanierungsmaßnahmen an Gebäuden im Bestand zu unterstützen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu dienen, eine weitere Senkung der Bau- und Betriebskosten (Energieeinsparung) zu erreichen, ohne dass dies zu Lasten der Zuverlässigkeit und Schadensfreiheit der Gebäudehülle geht.

Dieses Forschungsprojekt wird gefördert im Rahmen des Programms »EnOB: Forschung für Energieoptimiertes Bauen« durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

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Dr. Daniel Zirkelbach

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