Kopplung von dynamischer Wärmebrückenberechnung mit hygrothermischer Gebäudesimulation

Mit steigenden Anforderungen an die thermische Hülle von Gebäuden werden zu deren Design vermehrt dynamische Simulationsverfahren eingesetzt. Im Gegensatz zu Bilanzverfahren werden bei der dynamischen Simulation Wärmebrücken oft nicht berücksichtigt. Gerade eine Kombination von hygrothermischer Gebäudesimulation mit der Simulation von Wärmebrücken würde erlauben, den dynamischen Einfluss von Wärmebrücken auf den Energiebedarf des Gebäudes, aber auch ein mögliches Risiko für Schimmelpilzwachstum zu ermitteln.
Dieser Artikel stellt die Grundlagen der Simulationsverfahren für die dynamische hygrothermische Gebäudesimulation und die Wärmebrückenberechnung sowie die Kopplung beider Module vor. Nach der Validierung des Wärmebrückenmoduls, das die normgerechte Umsetzung der Wärmebrückenberechnung sicherstellt, wird für einen exemplarischen Anwendungsfall das gemeinsame Simulationswerkzeug angewendet. Wenn bei nebeneinander liegenden Wohnungen nachträglich eine der Wohnungen innen gedämmt wird, treten in der Praxis häufig Schimmelpilzprobleme in der nicht gedämmten Wohnung auf, in der vorher keine Schäden zu finden waren. Es wird gezeigt, wie sich die Temperaturverläufe in der Außenwand durch die teilweise Innendämmmaßnahme verändern. Der Einfluss von Raumlufttemperatur, Feuchteproduktion im Raum, Luftwechsel und Dämmstärke auf die relative Feuchte an der kältesten Stelle wird untersucht. Die Teilsanierung verursacht höhere und zum Teil kritische Feuchten an der Anschlussstelle zwischen Wohnungstrennwand und Außenwand.
Zusammenfassend wird eine hygrothermische Gebäudesimulation mit gekoppelter dreidimensionaler dynamischer Wärmebrückenberechnung vorgestellt. Das Wärmebrückenmodell wird erfolgreich validiert und die kombinierte Software für einen Praxisfall angewandt.

Coupling of dynamic thermal bridge and hygrothermal building simulation.
With increasing requirements on the thermal envelope of buildings dynamic building simulation is used more and more often for the design. Contrary to balance methods thermal bridges are often not accounted for in dynamic simulation. Especially the combination of a hygrothermal building simulation with the simulation of thermal bridges would allow assessing the dynamic influence of thermal bridges on the building energy demand, but also allow analyzing a possible risk for mould growth.
This article presents the simulation methods for hygrothermal whole building simulation and thermal bridge simulation as well as their coupling. After validation of the thermal bridge module, which ensures a standard-conform implementation, an exemplary application case for the new simulation software is shown. Mould growth is sometimes found in the non-insulated and before damage free apartment, in cases where one of two side-by-side apartments is retrofitted with interior insulation. It is shown, how the temperature distribution in the exterior wall is changed due to the partial interior insulation measure. The influence of room temperature, moisture production, room ventilation and insulation thickness on the relative humidity on the coldest spot in the corner is analyzed. The partial retrofit causes higher and sometimes critical moisture conditions on the connection between exterior wall and party wall.
In summary a hygrothermal whole building simulation software with coupled three dimensional dynamic thermal bridge simulation is presented. The thermal bridge module is successfully validated and the combined software applied to a practical case.