BAUPHYISIK


Grafik: Energieeffizienzklassen Beleuchtung Energetische Planung von Gebäuden

Die Bauphysik ist eine Anwendung der Physik auf Bauwerke und Gebäude, so die Definition lt. Wikipedia.
Seit den Ölkrisen 1973/74 und 1979/80 hat in den vergangenen Jahrzehnten die Bauphysik und der ökonomische Gedanke zunehmend an Bedeutung gewonnen, vorallem als in den 70er Jahren viele Bauschäden bzw. Baumängel an den Gebäuden der 1950er und 1960er Jahre sichtbar wurden. Viele dieser Schäden, waren nur unter großem Aufwand zu beheben oder führten sogar zum Abriss des Gebäude. Die daraus resultierenden Erkenntnisse hat man in DIN-Normen und Regelwerke eingearbeitet, um wiederkehrende Bauschäden in der Zukunft zu vermeiden.
Ein weitere Anwendung der Bauphysik ist die Umsetzung der Schallschutznorm, um die Schallausbreitung in Wohnungen und ganzen Gebäudekomplexen zu minimieren.

Folgende der wichtigsten technischen Regelwerke, Normen und Gesetze beinhalten bauphysikalische Fragestellungen und Festlegungen und finden heute tägliche Anwendung in der Baukonstruktion.

  • DIN 4108 – Wärmeschutz und Energieeinsparung im Hochbau
  • DIN 4109 – Schallschutz im Hochbau
  • DIN 1946-6 – Lüftung von Wohnungen
  • EN ISO 6946 Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren
  • Energieeinsparverordnung (EnEV); ihre Vorgängerin war die Wärmeschutzverordnung (WSVO)

Kriterien zur Bauphysik

Die heutige Planung von Gebäuden ist vielschichtig zu betrachten.
Um eine nachhaltige Bausubstanz für die Gebäude zu erreichen, spielen die bauphysikalischen Erkenntnisse der vergangenen Jahrzehnte eine große Rolle.

  • Gebäudekonstruktion (Vermeidung von Wärmebrücken)
  • sommerliche Wärmeschutz, Überhitzung der Räume im Sommer (Sonneneintragskennwerte prüfen, Wärmeleitung, Wärmestrahlung, Wärmedämmung)
  • Tageslicht in Wohnräumen
  • winterlicher Kälteschutz (Mindestwärmeschutz, Erfüllung der EnEV)
  • Hygienisch und energetischer Luftaustausch z.B. über eine Lüftungsanlage (Feuchteregulierung gegen Schimmelbefall)
  • Feuchtigkeitsschutz (Feuchtetransport, Kondensation von Wasser)
  • Luftdichtheit von Gebäuden
  • Schallschutz (Schallübertragung in Gebäuden und der Schutz gegenüber Verkehrs-, Gewerbe- und Freizeitlärm)
  • Brandschutz (Bauausführung und Eignung von Baumateralien)
  • Bauchemie (Verhalten von Baustoffen)
  • Einsatz erneuerbarer Energien (Thermische Anlagen, Photovoltaik, Erdwärme etc.)

Zu allerletzt spielt vorallem die wirtschafliche Situation und die Vorlieben des Bauherrn eine entscheidende Rolle, wie ein Gebäude gebaut oder saniert werden kann.

Ziel der Normen ist es, alles auf Machbarkeit zu prüfen und zudem eine schadensfreie Baukonstruktion zu gewährleisten. Denn nicht immer findet man in den DIN-Normen eine klare Antwort auf die Fragen, was die Sache noch erschwert.
Neben der Beachtung aller Gesetzmäßigkeiten in der Bauphysik sind aber immer wieder Irrtümer und Fehldeutungen zu finden, die aber nicht immer gleich zu einem Bauschaden führen müssen.


Wieviel Feuchtigkeit kann Luft aufnehmen?

Eine hohe Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Luftdichtheit und Lüftung bzw. Lüftungsanlage ist für eine hygienisch und energetisch sinnvollen Luftaustausch im Gebäude Voraussetzung.
Jeder Gebäudebewohner produziert pro Tag z. B. durch Atmen, Kochen und Duschen mehrere Liter Feuchtigkeit, die abgeführt werden müssen. Hinzu kommt durch die Atmung gebildetes CO2, Ausdünstungen, Geruchstoffe und Radon.

Grfik: Maximale Aufnahmefähigkeit von Feuchtigkeit in Luft in Abhängigkeit von der TemperaturDie maximale Aufnahmefähigkeit von Feuchtigkeit in der Luft in Abhängigkeit von der Temperatur, bezeichnet man als eine relative Luftfeuchtigkeit von 100%.
100% realtive Luftfeuchitgkeit kann mit kalter Luft, sowohl mit warmer Luft erreicht werden. Kalte Luft kann aber nur weniger Wasser aufnehmen als warme Luft bei einem absoluten Feuchtegehalt (siehe Grafik).
Problematisch wird es wenn warme feuchte Luft abgekühlt wird, dann fällt Tauwasser aus, z.B. an kalten Wandflächen.
Abhilfe kann geschafft werden, die feuchte Luft z.B. durch Querlüften über Fenster nach Aussen zu tranportieren.
Dies kann wiederum, besonders im Winter dazu führen, dass bei einer zu hohen Lüftungsrate die Raumluft ungewollt austrocknet. Außenluft von –8 °C enthält maximal 2 g Wasser pro kg Luft.
Wird diese Luft im Gebäude auf 25 °C erwärmt, könnte sie eigentlich wieder 20 g Wasser aufnehmen. Ihre relative Feuchte beträgt dann nur noch 10 %.
Quelle: Grafik Bayerisches Landesamt für Umwelt

Während früher ein unkontrollierter Luftaustausch durch Gebäuderitzen erfolgen konnte, sind heutige Gebäude, insbesondere nach dem Einbau neuer Fenster so dicht, dass sich vermehrt Schadstoffe und Wasser in der Raumluft anreichern können. Folglich bildet sich in Gebäuden gerade an kalten Stellen (Wärmebrücken) Kondenswasser, mit der Folge einer Schimmelbildung.
Beim Lüften ist immer noch das unsinnige Kippen von Fenstern zu finden, was nur geringen Luftaustausch mit sich bringt, aber zu hohen Energieverlusten führt. Empfehlenswert ist hier das kurzzeitige Querlüftung.
Die Luftfeuchte sollte im Winter bei ca. 35–45 % relativer Feuchte liegen. Die relative Luftfeuchtigkeit drückt aus, wieviel Prozent bei der jeweiligen Temperatur maximal möglichen Wassergehaltes vorhanden ist.