Transmissionswärmeverluste am unteren Gebäudeabschluss (Wärmeübertragung über das Erdreich)

Die Wärmeübertragung von Bauteilen, die im Erdreich liegen, ist in der Regel geringer, als von Bauteilen, die an die Außenluft grenzen. Deshalb gibt es besondere Regeln für die Berechnung der Wärmeübertragung dieser Bauteile. Grundsätzlich gibt es 2 verschiedene Nachweis-Methoden:

• Berechnung des U-Wertes ohne Berücksichtigung des Erdreichs nach DIN EN ISO 6946 und Berücksichtigung der verringerten Transmissionswärmeverluste über Temperatur-Korrekturfaktoren (F_x-Faktoren) nach DIN V 4108-6 (Nr. 6.1.1.) oder nach DIN V 18599-2 [2011-12] bzw. [2016-10] (Nr. 6.1.4.2).
• Detaillierter Nachweis zur Berücksichtigung der verringerten Wärmeübertragung von Bauteilen im Erdreich über eine detaillierte Berechnung nach DIN EN ISO 13370.

Grundsätzlich beziehen sich auch die Temperatur-Korrekturfaktoren auf das Berechnungsverfahren nach DIN EN ISO 13370. Wesentlich für das Verständnis der Norm ist der Begriff der wirksamen Dicke. Mit der wirksamen Dicke d_t ist immer die Dicke einer vergleichbaren Erdreichschicht gemeint. Die wirksame Dicke einer 10 cm dicken Dämmschicht wäre also:

d_t = d / λ_Dämmstoff * λ_Erdreich = 0,10 m / 0,04 W/(mK) * 2,0 W/(mK) = 5 m

Außerdem werden beziehen sich viele Formeln der Norm auf das charakteristische Bodenplattenmaß B' (»siehe unten).

Für folgende verschiedene Fälle kann nach dieser Norm die Wärmeübertragung von Bauteilen im Erdreich ermittelt werden:

• Bodenplatten auf dem Erdreich (ohne Keller)
• Aufgeständerte Bodenplatten (mit Kriechkeller unter der Bodenplatte)
• Beheizter Keller (Bodenplatte des Kellers und Kellerwände)

Für unbeheizte Kellergeschosse ist zunächst die Wärmeübertragung über den Kellerraum (wie beim beheizten Keller) zu berechnen. Anschließend wird dann die Wärmeübertragung wie zu einem sonstigen unbeheizten Raum berechnet.

Ebenfalls nach DIN EN ISO 13370 können die Wärmebrückenverluste am Rand von Bodenplatten auf dem Erdreich berücksichtigt werden. Hier wird unterschieden zwischen:

• horizontaler Randdämmung und
• vertikaler Randdämmung

Entscheidend für die Berechnung ist, dass die Randdämmung nicht bereits in den U-Wert (bzw. R-Wert) der Bodenplatte oder der Wand eingeht. Es handelt sich hier um eine Zusatzdämmung. Das gilt auch für die Berechnung mit den Temperaturkorrektur-Faktoren.

Hier finden Sie einen »Rechner, mit dem Sie die Wärmeübertragung über das Erdreich nach DIN EN ISO 13370 berechnen können.

Berücksichtigung von Randdämmungen mit Temperatur-Korrekturfaktoren

Das vereinfachte Verfahren unter Verwendung von Temperatur-Korrekturfaktoren soll die Berechnung vereinfachen. Allerdings führt das Verfahren bei nahezu ungedämmten Bodenplatten zu verhältnismäßig hohen Wärmeverlusten. Bei sehr gut gedämmten Bodenplatten wird dagegen ein zu geringer Wärmeverlust berücksichtigt. Für besser gedämmte Bauteile wurde die Tabelle der Temperatur-Korrekturfaktoren deshalb in der Neuausgabe der DIN V 18599-2 [2016-10] erweitert. Die Temperatur-Korrektur-Faktoren ergeben nur für übliche Wohngebäude sinnvolle Werte. Bei großen Gebäuden mit großen B'-Werten über 10 m (z.B. Lagerhallen) möglichst das Nachweisverfahren nach DIN EN ISO 13370 verwendet werden.

Beim vereinfachten Verfahren gibt es 3 verschiedene Arten von Dämmschichten, die durch die F_x-Faktoren berücksichtigt werden und in diesem Fall nicht beim U-Wert der Bauteile zu berücksichtigen sind:

1. Randdämmung von Bodenplatten 5 m breit, waagerecht

2. Randdämmung von Bodenplatten 2 m tief, senkrecht

3. Perimeterdämmung bei Kellerdecken zum unbeheizten Keller

Hinweis: die Perimeterdämmung ist mind. von OK Kellerbodenplatte bis OK Kellerdecke (bei Fassadendämmung bis zur Fassadendämmung) einzubauen.

Nur wenn die zusätzlichen Dämmschichten wie oben abgebildet eingebaut werden, können die reduzierten F_x-Faktoren verwendet werden. Ansonsten, sind die Werte ohne zusätzliche Dämmschichten zu verwenden oder man kann auf das detaillierte Verfahren nach DIN EN ISO 13370 zurückgreifen.  Verwendet man für die Berechnung eine Software, sind für die Berechnung nur wenige Parameter erforderlich.

Hier finden Sie einen »Rechner, mit dem Sie die Wärmeübertragung über das Erdreich nach DIN EN ISO 13370 berechnen können.

Bodenplattenmaß - Aufteilung von Bodenplatten

Das Bodenplattenmaß B' stellt das Verhältnis zwischen der Fläche der Bodenplatte (A - Grundfläche) und den an unbeheizte Flächen grenzenden Umfang (P = Perimeter) dar.

B' = A / (0,5 * P)

Nach DIN EN ISO 13370 ist es, wie im Anhang K beschrieben, auch möglich Bodenplatten in mehrere Bereiche aufzuteilen. Am Beispiel einer Reihenhauszeile kann dabei auch nachgewiesen werden, dass die Wärmeübertragung auch bei einer Aufteilung in mehrere Bereiche etwa der gesamten Reihenhauszeile entspricht:

Bei dieser Reihenhauszeile ergeben sich bei statischer Betrachtung nach DIN EN ISO 13370 folgende stationäre Leitwerte (H_g):

Selbstverständlich funktioniert diese Aufteilung auch, wenn man einzelne Bereiche eines Gebäudes (z.B. unterschiedliche Zonen in einem Nichtwohngebäude oder unterschiedlich gedämmte Bereiche) aufteilt.

Randdämmung oder vollständige Dämmschicht?

Immer wieder wird behauptet, dass im Inneren von Gebäuden überhaupt keine Wärmeübertragung über das Erdreich mehr stattfindet und man deshalb auf eine vollständige Dämmung der Bodenplatte verzichten kann, wenn eine umlaufende Randdämmung ausgeführt wird.

Überprüft man diese These rechnerisch, stellt man aber auch bei großen Gebäuden (Lagerhallen) fest, dass eine vollflächige Dämmschicht regelmäßig wirtschaftlicher ist, als lediglich die Randflächen zu dämmen. Dafür wurde ebenfalls in einer Beispielrechnung die Reihenhauszeile und eine Lagerhalle mit einer Größe von 1.000 m² überprüft. Selbst bei sehr großen Hallen (z.B. 3.000 m²) ergibt sich noch kein deutlicher Vorteil einer Randdämmung gegenüber einer vollflächigen Dämmschicht. Je dicker die vollflächige Dämmschicht ausgeführt wird, desto unwirtschaftlicher ist zudem eine zusätzliche Randdämmung.

»Berechnungsergebnisse Vergleichsrechnung (PDF)

Dämmstoffe für die Perimeterdämmung

Nach DIN 4108-2 Nr. 5.2.2 regelt, dass bei der Berechnung des Wärmedurchlasswiderstandes nur raumseitige Schichten bis zur Abdichtung zu berücksichtigen sind. Ausnahmen gelten für einlagige Perimeterdämmungen aus XPS nach DIN EN 13164 und Schaumglas (CG) nach DIN EN 13167. Diese dürfen jedoch nicht nicht ständig im Grundwasser liegen. Auch im Bereich von langanhaltendem Stauwasser und drückendes Wasser ist zu vermeiden. Unter Gründungen (Fundamente und lastabtragenden Bodenplatten) ist eine Perimeterdämmung nach DIN 4108-2 nicht zulässig. Der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit ist nach DIN 4108-4 zu ermitteln (nach Zulassung oder ohne Zulassung mit dem Nennwert λ_D * 1,2).

Da der Einsatzbereich für Perimeterdämmungen nach DIN 4108-2 eingeschränkt ist, gibt es für weitere Baustoffe (z.B. EPS, PUR, Glasschaumschotter ...) und Einsatzbereiche (im Grundwasser und unter Gründungen) Zulassungen. In diesen Zulassungen ist auch der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit für den jeweiligen Einsatz geregelt, der oft deutlich vom Nennwert (λ_D) und vom Bemessungswert für die allgemeine Verwendung abweicht.