Effizienzhaus-Sanierung: Einfacher rechnen mit DIN 4108 Beiblatt 2

­Bislang war es bei Effizienzhaus-Sanierungen mangels passender Vergleichsdetails quasi unmöglich, für massive Altbauten einen Gleichwertigkeitsnachweis durchzuführen. Wollte man das Effizienzhausniveau erreichen, kam man um aufwendige detaillierte Berechnungen nicht herum, weil die pauschalen Zuschläge hierfür zu hoch waren. Das neue Beiblatt 2 der DIN 4108 ermöglicht nun einen reduzierten pauschalen Wärmebrückenzuschlag mit zeichnerischem Gleichwertigkeitsnachweis, weil unter anderem die Dicken von Dämmung und Mauerwerk bei den Außenwänden nicht mehr begrenzt sind.

Der Wärmebrückenzuschlag spielt vor allem bei Effizienzhaus-Sanierungen eine große Rolle. Im alten Beiblatt war ein Gleichwertigkeitsnachweis für die Sanierung massiver Altbauten fast nie möglich, weil die Vergleichsdetails nur für Neubaukonstruktionen anwendbar waren. Der dann anzusetzende pauschale Zuschlag von 0,10 W/(m²a) (bzw. 0,15 W/(m²a) bei Innendämmung mit massiven Geschossdecken) war zu hoch, um die lukrativen Effizienzhausniveaus zu erreichen. Damit blieb immer nur die aufwändige, detaillierte Berechnung als einzige Möglichkeit.

Bisherige Beschränkungen entfallen

Im Beiblatt 2 der DIN 4108 von 2019 sind nun die bisherigen Beschränkungen entfallen, und es ist auch in vielen Fällen für Sanierungen anwendbar. Ein reduzierter pauschaler Wärmebrückenzuschlag ist somit mit einem zeichnerischen Gleichwertigkeitsnachweis möglich – vor allem, weil die Dicken von Dämmung und Mauerwerk der Außenwände nun nicht mehr begrenzt sind und das Beiblatt auch Wärmeleitfähigkeiten von historischen Massivwänden berücksichtigt.

Einzig Innenwände gibt es im WB-Beiblatt nur bis zu einer Mauerwerksdicke von 300 mm, wenn sie im Anschlussdetail an Böden oder Decken der beheizten Hülle angrenzen. Das Material spielt allerdings hierbei keine Rolle.

Ein Mantel für das alte Massivhaus

Ausgehend von der Idee, dass ein altes, massives Gebäude praktisch in ein neues vollgedämmtes Haus wie zum Beispiel ein Holzhaus eingepackt werden könnte (Abb. 1) – was für Außenwände äquivalent zu einem WDVS wäre – stellt sich die Frage: Kann man auch bei Sanierungen mit dem reduzierten pauschalen Zuschlag von 0,03 W/(m²a) rechnen und damit auf die detaillierte Berechnung der vielen Bestandsdetails verzichten?

Es handelt sich dann schließlich nach der Beiblatt-Diktion um ein außengedämmtes Mauerwerk. Zu lösen wäre dabei eigentlich nur das Problem des Sockelanschlusses. Alle anderen üblichen Details wären ausreichend überdämmt und damit vernachlässigbar oder im Beiblatt als Detail verfügbar. Ein saniertes Holzbaudach ist ohnehin von einem Neubau nicht wirklich zu unterscheiden.

Voraussetzung ist natürlich, die Fenster (am besten mittig) in die Dämmung zu schieben, was aus Gründen von Licht, Wärmebrücken, Ästhetik und Nutzbarkeit absolut sinnvoll ist. Das ist im Holzbau besonders gut und zudem vorgefertigt möglich (Abb. 2).

Lösungen für den Sockelpunkt

Für dieses Vorgehen gibt es beim unteren Abschluss die folgenden Varianten:

• ein (weiterhin) unbeheizter,
• ein beheizter Keller oder
• gar kein Keller.

Erste Fragestellung ist nun, wie man – ohne zu rechnen – einen Gleichwertigkeitsnachweis erbringen kann. Die Tabelle in Abb. 3 zeigt einige relevante Details des Beiblatts für den unteren Gebäudeabschluss, monolithisch mit außenliegender Dämmung. Es gibt jetzt zwei Nachweismöglichkeiten. Entweder erreicht man die bessere Kategorie B oder, wenn konstruktiv nur Kategorie A geht, kann mit dem erweiterten Nachweis ein Zuschlag auf den Zuschlag gemacht werden (siehe unten, Abschnitt Der „gemischte“ Gleichwertigkeitsnachweis).

Bei genauer Lektüre des Beiblatts ist diesem zu entnehmen, dass in den meisten Fällen des Sockelanschlusses Kategorie B nur mit einem „Wärmedämmstein“ unter dem aufgehenden Mauerwerk zu realisieren ist (siehe Detail Nr. 7 in Tabelle in Abb. 3). Diese Kimmschicht ist allerdings in der nachträglichen Sanierung kaum umsetzbar. Falls also der höhere Zuschlag des erweiterten Nachweises oder der Kategorie A mit 0,05 W/(m²K) nicht ausreicht, bleibt nur eine Berechnung des Details. Dies wurde für das Beispiel in Abb. 4 mit 36,5er Vollziegelmauerwerk und durchgehender Betondecke (im schlechtesten Fall ohne Kopfdämmung) beispielhaft berechnet. Dessen ψ-Wert beträgt 0,15 W/(mK).

Die Ausnahme von der ­Regel: Ein Detail berechnen

Die ehemals mit Schlacke gefüllte Kellerdecke wird stattdessen gedämmt. Die Außenwanddämmung aus nachwachsenden Rohstoffen beträgt 200 mm mit Wärmeleitfähigkeit (WLF) 0,040 W/(mK). Zu empfehlen sind mindestens 30 cm, ab dann bekommt man auch Jalousiekästen gut unter. Die 100 mm dicke Perimeterdämmung hat eine WLF von 0,035 W/(mK) und überdeckt am Sockel 50 cm. Wenn die Dämmung der Hauptwand dicker wird, muss die Perimeterdämmung mindestens im gleichen Maß dicker werden. Falls das nicht reicht, muss noch tiefer als der halbe Meter gegraben werden. Dies gilt für den Vergleich mit Detail Nr. 52 in der Tabelle in Abb. 3 – die berechneten Ergebnisse finden sich in der Tabelle in Abb. 5.

Jetzt gibt es noch eine andere Möglichkeit, in Kategorie B zu rutschen: Man klebt einen Teil der Gesamtdämmdicke unter die Kellerdecke. Damit wird Detail 50 das relevante Vergleichsdetail und man darf fast den doppelten Wärmeverlust haben, um immer noch Kategorie B zu erreichen. Dies ist zwar physikalisch unsinnig, weil ein doppelter Referenzwert eigentlich zu einem höheren ΔU_WB führen müsste, aber die Beiblattlogik betrachtet diesen Wert für das Gesamtgebäude und nicht für einzelne Details.

Wenn bei dem Beispiel in Abb. 4 zusätzlich eine unterseitige HFD-Deckendämmung angebracht wird, verändert sich der rechnerische ψ-Wert kaum. Damit ist es also fast immer möglich, auch ohne Kimmschicht in Kategorie B zu kommen. Und wenn auch das nicht hilft, dann siehe oben bzw. Infokasten (rechnerischer Nachweis des Details mit geringfügigem Aufschlag auf ΔU_WB= 0,03 W/m²K).

Terrassentür und unbeheizter Keller

Für die Terrassentür gibt es im Beiblatt Detail 22 in der Tabelle in Abb. 3 nur eine Variante der Kategorie B. Dieser Anschluss ist relativ leicht einzuhalten, weil er lediglich fordert, dass die Rahmenaufdopplung zum Höhenausgleich zur OK Fertigfußboden mit 60 mm überdämmt werden muss.

Ähnliches gilt für den unbeheizten Keller, den man dann allerdings von außen mit mindestens 100 mm Perimeterdämmung versehen muss – oder wiederum einen rechnerischen Nachweis zu führen hat. Der Einfachheit halber wäre im Falle der konstruktiven Abweichung der rechnerische Nachweis hier mit dem Ersatzmodell für die Fenstertür zu führen, bessere Werte erzielt man jedoch oft mit dem detaillierten Fensterprofil (siehe unten).

Die Dämmung nach unten

Wenn es die Raumhöhen zulassen, kann in allen Fällen die Dämmung auf Decken am unteren Rand der thermischen Hülle ab 100 mm Dicke ausgeführt werden, um noch den zeichnerischen Gleichwertigkeitsnachweis führen zu können.

Ist auf der Betondecke ein auf Holzbalken verlegter Holzfußboden wie in Abb. 4 vorhanden, kann der Hohlraum oftmals mit Dämmung statt mit Schlacke oder ähnlichen vorgefundenen Baustoffen verfüllt werden. Wenn ein verfügbarer Hohlraum mit einer Höhe von 14 cm mit einem Dämmstoff mit WLF 038 gefüllt wird, ist dies bei 12 % Holzanteil gleichwertig zu einer oberseitigen Dämmung von 100 mm unter einem Estrich. Können zumindest 8 cm verfüllt werden und wird unterseitig eine 5 cm dicke Dämmung mit WLF 043 angebracht, entspricht dies dem, was gemäß Bild 50 in der Tabelle in Abb. 3 für Kategorie B erforderlich ist (siehe Abb. 7).

Bei unteren Abschlüssen gegen Erdreich und bei der Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen ist hierbei auf einen üblichen Aufbau mit unterer und außen hochgezogener Abdichtung im Sockelbereich zu achten. Gegebenenfalls können aus der Ferne auslesbare Feuchtesensoren im Randbereich die dauerhafte Trockenheit von Lagerhölzern überwachen helfen. Im Zweifel sollte man sicherheitshalber eine Bauphysikerin oder einen Bauphysiker um Rat fragen. Nachweise können mit WUFI 2D auf sichere Füße gestellt werden.

Innendämmung historischer Wände

Wenn man bei schützenswerten Fassaden mit Innendämmung arbeiten muss, ist unter Umständen ein einfacher Nachweis möglich – außer bei den Fenstern. Voraussetzung sind Holzbalkendecken, die im Zuge der Sanierung auch in den Deckengefachen gedämmt werden.

Wenn dann auch unten, wie oben beschrieben, eine entsprechende Dämmung eingebaut wird, hat man faktisch ein voll gedämmtes Holzhaus im Inneren einer Mauerwerksschale

(Abb. 6). Es wäre zu fragen, warum das schlechter sein soll als ohne Mauerwerksschale? Faktisch wären überall Anschlüsse gemäß den Holzbaudetails nach Kategorie B möglich, obwohl sie im Katalog des Beiblattes nicht explizit vorkommen.

Innendämmung: Kein Thema im Beiblatt?

Im Beiblatt ist Innendämmung nicht vorgesehen, außer als zweite (Installations- und) Dämmschale beim Holzbau – statt einer Außendämmung z. B. mit Putzträgerplatten. Ein Holzbau hat nach Beiblatt grundsätzlich eine Tragschale ab 100 mm und eine Außen- oder Innendämmung ab 60 mm Dicke (WLS 035).

Wenn also das neue, innere Holzhaus ganz ohne Mauerwerkschale argumentiert werden soll, müsste im Falle einer Holzständerkonstruktion diese zusätzlich überdämmt werden. Falls das Mauerwerk den gleichen Wärmedurchlasswiderstand wie 60 mm Dämmung mit WLS 035 hat, kann die Mauerwerksschale quasi als zusätzliche Außendämmung dienen. Dies kann allerdings höchstens bei Mauerwerksbauweisen mit λ ≤ 0,21 W/mK greifen – also nicht für historische Außenwände, die allenfalls höchstens 3 cm äquivalente Dämmdicke aufweisen.

Die Alternative: Das Holzständerwerk (≥ 100 mm) wird so aufgebaut, dass dessen Abstand von der alten Wand ebenfalls gedämmt wird und zusammen mit der äquivalenten Dämmdicke der alten Wand 60 mm (WLS 035) entspricht.

Um mit dem zeichnerischen Nachweis arbeiten zu können, müssten etwa 14 bis 16 cm Innendämmung mit WLG 040 aufgebracht werden, je nach Wärmeschutz der Bestandswand. Der Feuchteschutz kann hierfür nicht vereinfacht nach WTA-Merkblatt 6-4 nachgewiesen werden. Aber mit WUFI-Berechnung nach WTA-MB 6-5 [2+3] ist dies an den meisten Standorten durchaus umsetzbar. Aber ganz ohne Berechnungen geht es demnach nicht.

Einschalige Innendämmung

Es ist verständlich, wenn aufgrund des Raumprogramms und des Verlusts an Wohnfläche nicht so viel gedämmt werden kann. Dann müssten allerdings für die Wärmebrückendetails die Gleichwertigkeit zu den Beiblattdetails berechnet werden – oder gleich ein detaillierter Nachweis erfolgen. Zu bedenken ist allerdings, dass durch die höheren Außenwandtemperaturen der Behaglichkeitsbereich näher an die Außenwand heranrückt und die komfortabel nutzbare Fläche nicht unbedingt kleiner wird.

Hier wäre es empfehlenswert, wenn die Anbieter von Innendämmsystemen, beispielsweise mit Holzfaserdämmplatten oder Fensteranschlussprofilen, entsprechende Wärmebrücken-Kataloge anbieten würden. Diese sollten idealerweise Wärmebrückenverlustkoeffizienten ausweisen, die schon die Referenzwerte des Beiblatts für reine Neubau-Holzbaudetails unterschreiten. Und weiter einen vereinfachten Nachweis der Innendämmung nach WTA-Merkblatt 6-4 erlauben. Das würde den Nachweis-Aufwand deutlich reduzieren und moderate Innendämmungen bei schützenswerten Gebäuden attraktiver machen.

Der Anschluss zum Fenster im alten Mauerwerk

Für diese alte Position ist ganz sicher ein rechnerischer Nachweis zu führen, dazu gibt es kein Detail im aktuellen Beiblatt. Hier hilft auch nicht das vereinfachte Berechnungsverfahren mit dem Ersatzmodell. Ein Nachweis mit detailliertem Rahmenprofil wäre zu führen. Dies wurde beispielhaft für ein Brüstungsdetail in Abb. 8 gemacht.

Da es kein eindeutiges Referenzdetail für eine massive Außenwand mit Innendämmung gibt, sollte auch hier einheitlich mit der Holzbauweise argumentiert werden. Die Referenzwerte betragen für eine Fensterbrüstung in einer Holzbauwand (Detail 224 in der Tabelle in Abb. 3) Ψ_{ref, Ers} ≤ 0,05 / Ψ_{ref, det} ≤ 0,14 W/(mK).

Die berechneten Werte sind für das Ersatzsystem Ψ_Ers = 0,10, für das Referenzholzfenster Ψ_det = 0,11 W/(mK). Man sieht also, dass mit dem Ersatzmodell minimal bessere Werte erzielt werden. Da aber die zulässigen ψ-Werte bei genauer Berechnung deutlich höher sind, kann mit der Rechnung des detaillierten Fensterprofils der Nachweis der Gleichwertigkeit der Kategorie B gut erbracht werden.

Fazit

Mit dem neuen Beiblatt 2 der DIN 4108 ist es durchaus möglich, für engagierte Sanierungen zum Effizienzhausstandard ohne viele detaillierte Wärmebrückenberechnungen den pauschalen, und oft akzeptablen Wärmebrückenzuschlag von 0,03 W/(m²K) zu erreichen. Dem steht natürlich nicht entgegen, doch detailliert zu rechnen und noch bessere Werte zu erzielen. Um dann tatsächlich noch deutlich besser zu werden, erfordert dies meist aber auch höhere bauliche Aufwendungen.

Für Innendämmungen wären für den zeichnerischen Nachweis allerdings erhebliche Dämmdicken erforderlich, die zwar häufig, aber nicht immer möglich sind. Für diese Fälle wäre es sinnvoll, wenn Systemhersteller den Energieberaterinnen und Energieberatern Arbeit abnehmen könnten und Wärmebrückenkataloge für Innendämmungen zur Verfügung stellen würden, die auch über den vereinfachten Feuchteschutz-Nachweis nach WTA-MB 6-4 abbildbar sind. Dies würde Innendämmung im schützenswerten Bestand vereinfachen und damit auch die Akzeptanz erhöhen. Ein waches Auge auf den Zustand der Außenwand und dessen Regenwasseraufnahme ist trotz allem erforderlich.

Der „gemischte“ Gleichwertigkeitsnachweis

Wer mit pauschalen Zuschlägen rechnet, hat beim Gleichwertigkeitsnachweis nach Beiblatt 2 immer wieder das Problem, dass aus bestimmten Gründen nicht alle Details der gewählten Kategorie A oder B entsprechen. Doch hier gibt es seit langem eine bewährte Abhilfe, die nun auch im Beiblatt selbst geregelt ist. Die Differenzen, die sich für einzelne, nicht „gleichwertige“ Wärmebrücken zur vergleichbaren und gleichwertigen Wärmebrücke ergeben, sind entsprechend der Wärmebrückenlänge aufzuschlagen.

Dazu zwei Beispiele für einen Kellersockel, den es sowohl in der Kategorie A und B gibt, siehe Abb. 3, Details 6 und 7. Der Unterschied besteht im Wesentlichen im zusätzlichen Kimmstein in Kategorie B. Dieser muss eine Wärmeleitfähigkeit kleiner 0,33 W/(mK) haben, siehe [1]. Der Kellerumfang beträgt für das Beispiel U_P = 40 m, die Gebäudehülle A = 400 m². Für solche kleine EFH ist der errechnete Zuschlag relativ hoch, für größere Gebäude sinkt dann der Einfluss des Sockels.

Fall 1:

Ziel ist Kategorie B, jedoch ist in der Bestandssanierung der Kimmstein nicht nachrüstbar. Man kann hierfür ohne zu rechnen oder weiter zu recherchieren die Differenz zwischen den Referenzwerten der Kategorien A und B als Zuschlag heranziehen. Der Zuschlag auf ΔU_WB = 0,03 W/(m²K) beträgt:

(ψ_{ref, A} – ψ_{ref, B}) · U_P / A = (0,37 - 0,19) · 40 / 400 = 0,18 / 10 = 0,018 W/(m²K)

Es ergibt sich also ein ΔU_WB = 0,048 W/(m²K).

Mit diesem Ansatz ist der Zuschlag so hoch, dass quasi direkt die höhere Kategorie A und der alte Zuschlag von ΔU_WB = 0,05 W/(m²K) gewählt werden könnte. Ist das Gebäude höher, wird der Nachteil aber kleiner. Und eine weitere Möglichkeit ist der gleiche Ansatz, wie in Fall 2 beschrieben, nur für Kategorie B.

Fall 2:

Ziel ist Kategorie A, wobei hier die äußere Dämmung im Erdreich die vorhandenen 60 mm statt der geforderten 100 mm bleiben sollen.

Nun wird eine Wärmebrückenberechnung für den konkreten Fall durchgeführt und es kommt ein Ergebnis von beispielsweise ψ = 0,42 W/(mK) heraus. Ganz analog zu Fall 1 beträgt nun der Zuschlag auf ΔU_WB = 0,05 W/(m²K):

(ψ_berechnet – ψ_{ref, A}) · U_P / A = (0,42 - 0,37) · 40 / 400 = 0,05 / 10 = 0,005 W/(m²K)

Es ergibt sich also ein ΔU_WB = 0,055 W/(m²K). Statt selbst zu rechnen, können auch Werte aus anderen Wärmebrückenkatalogen genutzt werden.

Und: Hat man (versehentlich) genau nachgerechnet und hält den Referenzwert nicht ein, stellt jedoch fest, dass man doch entsprechend dem im Beiblatt gezeichneten Konstruktionsprinzip gerechnet hat, dann muss man keinen Zuschlag ansetzen. Gemäß Beiblatt hat das zeichnerische Prinzip (= worst case) vor der genauen Berechnung Vorrang.

Dieser Artikel von Friedemann Stelzer erschien zuerst in Gebäude Energieberater-Ausgabe 10/2022. Dipl.-Ing. Friedemann Stelzer ist Sachverständiger für Energieeffizienz von Gebäuden und Qualitätssicherung und hält das Minimieren von Verbräuchen für wichtiger als die effiziente Energiebereitstellung, die natürlich auch bedeutend ist.