Warum einen Bauphysiker einschalten ?!
Das Fachgebiet der Bauphysik befindet sich stetig im Wandel und hat sich insbesondere im vorangehenden Jahrzehnt zu einer komplexen Fachdisziplin entwickelt.
Die Bedeutung einer frühzeitigen Beteiligung und kontinuierlichen Betreuung von Baumaßnahmen durch einen Bauphysiker ist hierbei immer empfehlenswert. Die verhältnismäßig geringen Planungskosten, dieser in Teilen noch immer unterschätzten Fachdisziplin, können durch frühzeitiges Mitwirken eines Bauphysikers zu massiven Kosteneinsparungen der Bau- und Folgekosten bewirken, Schadenspotentiale reduzieren und Gebäudeplanungen optimieren.
Insbesondere die gestiegenen Nutzeransprüche, die Klimapolitik mit den einhergehenden bauordnungsrechtlichen Anforderungen an die Gebäudequalität, als auch die technischen Fortschritte im Bereich der Bauprodukte und Anlagen führen zu einem stetigen Anstieg der Komplexität der bauphysikalischen Gebäudeplanung.
Aus den v.g. Gründen ist es unabhängig der Größe einer Baumaßnahme immer sinnvoll frühzeitig, vorzugsweise bereits im Rahmen der Entwurfsplanung, einen Bauphysiker hinzu zu ziehen um frühzeitig mögliche Konfliktpunkte zu vermeiden bzw. beheben und Baukosten sowie die Notwendigkeit von Umplanungen zu reduzieren.
Wärmeschutznachweise
Bei allen Baumaßnahmen, bei denen Änderungen der thermischen Gebäudehülle erfolgen, sind bauordnungsrechtliche Anforderungen an den umzusetzenden Mindeststandard zu berücksichtigen.
Als thermische Gebäudehülle wird hierbei die Abgrenzung der wärmeübertragenden Umfassungsfläche beheizter Bereiche bezeichnet.
Aktuell stellt die gesetzliche Grundlage der Anforderung an den Mindestwärmeschutz das Gebäudeenergiegesetz (GEG) dar, welches zum 01.11.2021 die bisher weitläufig bekannte Energieeinsparverordnung (EnEV) und das Erneuerbare Energien Wärmegesetzt (EEWärmeG) abgelöst hat.
In der Regel ist im Rahmen von Bauantragsverfahren ein Nachweis über die Einhaltung der wärmeschutztechnischen Mindestanforderungen durch einen staatlich anerkannten Sachverständigen (saSV) für Schall- und Wärmeschutz beizubringen und zu bestätigen. Weiterhin sind in diesem Fall stichprobenhafte Kontrolle, zur Prüfung der nachweisgemäßen Ausführung, durch einen saSV durchzuführen und abschließend vor Nutzung der Anlage bzw. des Gebäudes anhand eines Formulars zum Bauantragsverfahren zu bestätigen.
sommerlicher Wärmeschutz
Der gebäudeseitige sommerliche Wärmeschutz stellt eine wesentliche Maßnahme zur Reduzierung des Kühlenergiebedarfs dar und ist demzufolge immer auch Teil bauordnungsrechtlicher Wärmeschutznachweise. Hierbei ist insbesondere zu beachten, dass im Rahmen der Nachweisführung nur passive Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz (z.B. Verschattung, mechanische Lüftung) berücksichtigt werden dürfen, so dass aktive Maßnahmen (z.B. Kühlung) regelmäßig nur der Erzielung spezieller Komfortkriterien dienen können.
Die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz, sowie die verschiedenen Nachweismöglichkeiten werden in der DIN 4108-2 geregelt. Der Nachweis muss hierbei stets Raumweise für die ungünstigsten Raumsituationen erfolgen. Bei der Prüfung des sommerlichen Wärmeschutzes sind nachfolgende Nachweisverfahren zu unterscheiden, welche sich in Hinblick auf die Zielstellung und insbesondere dem einher gehenden Aufwand stark unterscheiden.
Nachweisverfahren:
1.Vereinfachtes Tabellenwertverfahren der DIN 4108-2 [bauordnungsrechtliches Standardverfahren], welches auf empirischen Ergebnissen thermischer Gebäudesimulationen unter idealisierten Randbedingungen (z.B. keine genaue Berücksichtigung von Luftwechselraten) basiert.
2.Thermische Gebäudesimulation nach DIN 4108-2 [bauordnungsrechtliche Optimierung], zum Nachweis der zulässigen Übergradtemperaturstunden. Hierdurch wird auf Grundlage der Normrandbedingungen (z.B. Klimarandbedingung und Nutzungszeiten), jedoch den detaillierten räumlichen und anlagentechnischen Gegebenheiten (z.B. reale Luftwechselraten, sowie Steuerung von Verschattungssystemen), eine Optimierung der Maßnahmen zum sommerlichen Wärmeschutz ermöglicht. Dies ermöglicht der Architektur einen größeren Gestaltungsspielraum (Fenstergrößen, etc.).
3.Thermische Gebäudesimulation unter Realbedingungen (Komfortuntersuchung, ohne bauordnungsrechtliche Relevanz). Derartige Untersuchungen dienen der Verbesserung des Raumkomforts und erfolgen vorrangig im Rahmen der Planung von Nichtwohngebäuden. Dies dient insbesondere der Optimierung von Anlagen zur Reduzierung von Kosten für die Kühlung im Betrieb, als auch der Prüfung der Gebäudeausführung in Hinblick auf mögliche Komfortkriterien im Rahmen von Zertifizierungen (z.B. DGNB, LEEED).
Energieausweise
Energieausweise sind Gebäudeweise auszustellen und dienen einer einfachen überschlägigen Vergleichbarkeit energetischer Qualitäten von Wohn- sowie Nicht-Wohngebäuden, insbesondere bei Verkauf sowie Vermietung von Objekten, als auch zum Aushang bei öffentlichen Gebäuden. Es sind zwei Arten von Energieausweisen zu unterscheiden.
Energie-Verbrauchsausweisen liegen lediglich Verbrauchsdaten der letzten drei Jahre zu Grunde. Diese lassen demzufolge nur indirekt und nicht belastbare Rückschlüsse auf die Gebäudequalität zu (Stichworte: Nutzerverhalten und Leerstände). Der einzige Vorteil dieser Ausweise ist der relativ geringe Aufwand zur Erstellung, mit dem ein geringer Kostenfaktor einher geht.
Es ist hierbei zu beachten, das die Erstellung von Verbrauchsausweise nur für spezielle Gebäudetypen zulässig ist. Objekte deren Baujahr vor dem 01.11.1977 erfolgte, deren energetische Qualität nicht der Wärmeschutzverordnung 1977 (WSchVO 1977) entspricht und zugleich eine Anzahl von bis zu vier Wohnungen aufweisen dürfen gemäß GEG nicht als Energie-Verbrauchsausweise ausgestellt werden.
Energie-Bedarfsausweise ermitteln den Energiebedarf anhand eines rechnerischen Nachweises. Es werden die realen Gebäuderandbedingungen (Kubatur, wärmeübertragende Bauteilflächen, wärmeschutztechnische Qualität der einzelnen Bauteile, Anlagentechnik) berücksichtigt. Auf Grundlage von festgelegten Norm-Randbedingungen (Referenzklima) wird der Energiebedarf ermittelt. Die Berücksichtigung der normativen Klimarandbedingungen dient hierbei der landesweiten Vergleichbarkeit von Gebäudequalitäten, so dass der ermittelte Energiebedarf keine direkten Rückschlüsse auf den zu erwartenden Energieverbrauch zulassen. Die Gebäudequalität lässt sich jedoch mit diesem aufwändigeren Rechenverfahren realitätsnäher darstellen und eine relative Energieeinsparung durch potentielle Modernisierungsmaßnahmen beurteilen.
Die Auflistung von Modernisierungsempfehlungen, als Einzelmaßnahmen oder eine zusammenhängende Baumaßnahme, ist hierbei auch ein Kernstück des Energie-Bedarfsausweises.
Wärmebrücken
Als erstes möchte ich die Gelegenheit nutzen und darüber aufklären, dass sich der Begriff der Wärmebrücke fachlich aus einem örtlich erhöhten Energieabfluss ableitet. Der z.T. umgangssprachlich verwendete Ausdruck der Kältebrücke ist diesbezüglich als fälschlich zu bezeichnen, da dieser Effekt einen Energieabfluss und nicht Kältezufluss beschreibt. Ich hoffe diesbezüglich auf Ihre Unterstützung diesem umgangssprachlichen Irrtum entgegenzuwirken.
Es sind zwei Arten von Wärmebrücken zu unterscheiden. Geometrische Wärmebrücken bei denen die Bauteil-Außenfläche größer der Innenfläche sind (z.B. Außenecken), sowie materialbedingte Wärmebrücken, bei denen schlechter isolierende Bauteilschichten einen homogenen Wärmefluss (Isotherme) des Regelquerschnitts stören. In Beiden Fällen bewirkt die Wärmebrücke einen erhöhten Energieverlust, was mit einer örtlichen Reduzierung der Oberflächentemperatur, als auch einer erhöhten Wahrscheinlichkeit eines Tauwasserausfalls einher geht, was eine Schimmelbildung begünstigen kann.
Weiterhin ist bei der Zielstellung einer Wärmebrückenuntersuchung zu unterscheiden, ob diese
-einer Schadensvermeidung (insbesondere im Bestand) dient, indem die Oberflächentemperatur innen im betroffenen Bereich angehoben wird, oder
-Einsparpotentiale in der Gebäudeplanung aktiviert werden sollen. Dies können reale Energieeinsparungen durch die energetische Optimierung der Wärmebrücken sein, aber auch Einsparungen an erforderlichen Dämmmaßnahmen oder Anlagentechniken im Rahmen der Genehmigungsplanung (oder der Inanspruchnahme von Fördermitteln, z.B. KfW) sein.
Als thermische Gebäudehülle wird hierbei die Abgrenzung der wärmeübertragenden Umfassungsfläche beheizter Bereiche bezeichnet.
Aktuell stellt die gesetzliche Grundlage der Anforderung an den Mindestwärmeschutz das Gebäudeenergiegesetz (GEG) dar, welches zum 01.11.2021 die bisher weitläufig bekannte Energieeinsparverordnung (EnEV) und das Erneuerbare Energien Wärmegesetzt (EEWärmeG) abgelöst hat.
In der Regel ist im Rahmen von Bauantragsverfahren ein Nachweis über die Einhaltung der wärmeschutztechnischen Mindestanforderungen durch einen staatlich anerkannten Sachverständigen (saSV) für Schall- und Wärmeschutz beizubringen und zu bestätigen. Weiterhin sind in diesem Fall stichprobenhafte Kontrolle, zur Prüfung der nachweisgemäßen Ausführung, durch einen saSV durchzuführen und abschließend vor Nutzung der Anlage bzw. des Gebäudes anhand eines Formulars zum Bauantragsverfahren zu bestätigen.
Thermografie
Wärmebildkameras ermöglichen eine farbliche Visualisierung von Wärmeverläufen (Isothermen) an bestehenden Gebäuden. Diese dienen insbesondere der Aufspürung von Wärmebrücken und fehlerhaften luftdichten Anschlüssen (Konvektionswärmeverluste), nicht jedoch der finalen Beurteilung von Schadensursachen.
Voraussetzung zur Durchführung einer thermografischen Untersuchung ist eine hohe Temperaturdifferenz (z.B. Winter) zwischen der Rauminnentemperatur und der Außenlufttemperatur. Weiterhin müssen belastbare Aufnahmen in der Zeit vor dem Sonnenaufgang erfolgen, so dass die Sonnenstrahlung nicht die Ergebnisdarstellung verfälscht.
Lüftungskonzepte - Wohnungsbau
Im Wohnungsbau ist es so, dass für alle Objekte in der Planung die Notwendigkeit der Erstellung von Lüftungskonzepten, zur Prüfung der Nutzbarkeit der Objekte, erforderlich ist. Dies gilt unabhängig ob Neubau oder Sanierung, mit wesentlichem Einfluss auf Gebäudedichtheit und energetische Qualitäten. Zielstellung ist es hierbei dem Nutzer ein Mindestmaß an Werkzeugen für eine entsprechende Nutzer unabhängige Belüftung zur Verfügung zu stellen. Hierbei ist im Rahmen der lüftungstechnischen Auslegung von Maßnahmen auch insbesondere das Zusammenspiel mit potentiellen lärmbelasteten Außenbereichen (Verkehrslärm) zu berücksichtigen.
Die DIN 1946 Teil 6 liefert die Auslegungs- und Beurteilungsgrundlage zur Erstellung von Lüftungskonzepten im Wohnungsbau. Hierbei sind unterschiedliche Lüftungsstufen bzw. -qualitäten (Feuchteschutz, Nennlüftung, Reduzierte Lüftung und Intensivlüftung) zu unterscheiden. Höhere Lüftungsqualitäten und Komfortkriterien gehen hierbei zwangsläufig mit höheren Anforderungen an die Lüftungstechnik einher und sind demzufolge wesentlich Kostenrelevant.
Schallschutznachweise
Ein Schallschutznachweis ist bei allen Baumaßnahmen sowie baulichen und nutzungstechnischen Änderungen, bei denen Trennbauteile den Schallschutz zwischen verschiedenen Nutzungsbereichen fremder Nutzer sicherstellen, erforderlich.
Dieser Nachweis erfolgt im Neubau in der Regel rechnerisch auf Grundlage der DIN 4109, in Kombination mit Prüfzeugnissen eingesetzter Bauteile sowie Baustoffe. Im Bestand können ergänzend Messungen zur Auslegung notwendiger Maßnahmen erforderlich werden.
In der Regel ist im Rahmen von Bauantragsverfahren ein Nachweis über die Einhaltung der schalltechnischen Mindestanforderungen durch einen staatlich anerkannten Sachverständigen (saSV) für Schall- und Wärmeschutz beizubringen und zu bestätigen. Weiterhin sind in diesem Fall stichprobenhafte Kontrolle, zur Prüfung der nachweisgemäßen Ausführung, durch einen saSV durchzuführen und abschließend vor Nutzung der Anlage bzw. des Gebäudes anhand eines Formulars zum Bauantragsverfahren zu bestätigen.
Schallschutz gegen Außenlärm
Der Schallschutz gegen Außenlärm für schutzbedürftige Aufenthaltsräume von Wohn- und Nicht-Wohngebäuden stellt immer auch einen Teil des Bauordnungsrechtlichen Schallschutznachweises dar und richtet sich nach der vorliegenden Außenlärmbelastung.
Zielstellung dieses Nachweises ist die Auslegung aller Außenbauteile, so dass keine unzumutbaren Innenpegel in schutzbedürftigen Aufenthaltsräumen auftreten. Als Auslegungsgrundlage dient die DIN 4109. Die Auslegung der in diesem Sinne erforderlichen Maßnahmen schließt jedoch explizit keine Wahrnehmung der Außenlärmbelastung.
Die Außenlärmbelastung ist hierbei entweder dem Bebauungsplan oder ergänzenden schalltechnischen Untersuchungen (Immissionsprognosen) zu entnehmen.
Als potentielle Lärmquellen sind hierbei Verkehrslärm (Straßen-, Bahn-, Luft-, Schiffsverkehr), Gewerbelärm (Gewerbe-, Industriebetriebe einschließlich zulässiger Immissionsrichtwerte nach TA Lärm), als auch Freizeitlärm (z.B. Sportplätze) zu berücksichtigen.
Raumakustik
Die Auslegung raumakustischer Maßnahmen haben vielfältige Gründe, Anwendungsgebiete und Nutzungsrandbedingungen. Als Auslegungsgrundlage dient in den meisten Fällen die DIN 18041, welche das Werkzeug zur Auslegung einer nutzungsspezifischen Raumakustik darstellt. Mögliche Anwendungsgebiete können dem Arbeitsschutz dienen, aber auch einer verbesserten Verständlichkeit dienen und sind z.B.
- Kindertagesstätten,
- Büroräume,
- Behandlungsräume,
- Sport- und Mehrzweckhallen,
- Theater und Musiksäle.
Auch Messungen zur Auslegung von Maßnahmen im Gebäudebestand können ein sinnvolles Planungswerkzeug sein, um den jeweiligen örtlichen sowie Nutzungsgegebenheiten gerecht zu werden.