Im freien Wandbereich ist die wärmeaufnehmende Fläche und die wärmeabgebende Fläche gleich groß. Dann ist der Wärmestrom im "Gleichgewicht".
Im Bereich von Gebäudekanten oder Gebäudeecken ist dies nicht der Fall. In solchen Bereichen ist die wärmeabgebende Fläche größer als die wärmeaufnehmende Fläche.
Im Extremfall kann es an der Innenseite entweder eine Kante oder ein Punkt sei. Dies führt zu einem "Ungleichgewicht" im Wärmestrom und zu einer Temperaturabsenkung an der Innenseite.
Alle Umfassungsbauteile eines Gebäudes müssen zur Verhinderung von Wärmebrücken einen Mindestwärmeschutz erfüllen. Dieser Mindestwärmeschutz ist vor allem von folgenden Faktoren abhängig:
In DIN 4108, „Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden”, sind die Anforderungen an den Mindestwärmeschutz definiert.
Wärmebrücken-Effekte entstehen unter anderem dann, wenn die Wärmedämmung einer Außenwand lokale bzw. kleinflächige Bereiche mit niedrigerem Wärmedurchgangswiderstand als ihre Umgebung aufweist. Sie können zum Beispiel aufgrund von geringerer Schichtdicke der Wärmedämmung, Fehlstellen der Wärmedämmung oder Durchfeuchtung der Wärmedämmung hervorgerufen werden.
Somit sind Wärmebrücken örtlich begrenzte Schwächungen des Wärmeschutzes in flächigen Außenbauteilen, wodurch Stellen mit einer lokalen Reduzierung der inneren Oberflächentemperatur entstehen. Unter diesen Umständen wird in dem Flächenbereich mit niedrigerem Wärmedurchgangswiderstand mehr Wärme nach außen abgeführt werden als in den Nachbarbereichen. Dies führt dazu, dass die Temperatur an der Innenoberfläche des Bauteils im Bereich mit erhöhter Wärmeabfuhr niedriger sein wird als die Innenoberflächentemperatur an den benachbarten Bereichen. Auf diese Weise kann es an diesen Stellen mit Wärmebrücken zu einer Unterschreitung der Taupunkttemperatur an der Innenoberfläche kommen, wodurch eine Tauwasserbildung und die Ansiedlung von Schimmelpilzen hervorgerufen werden können.
Im Hinblick auf Schimmelpilzbildungen sind prinzipiell die folgenden drei Typen von Wärmebrücken zu unterscheiden, die auch in kombinierter Weise vorliegen können.
Solche Wärmebrücken entstehen durch eine Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche eines Bauteils zwischen Bereichen unterschiedlicher Temperatur.
Auskragende Balkonplatten, wie sie vor allem bei älteren Gebäuden vorkommen, oder auskragende Geschosse sind hierzu ein typisches Beispiel. Aufgrund einer von innen nach außen durchlaufenden Betondecke, entsteht an der Außenseite eine „Kühlrippe”, also eine große wärmeabgebende Fläche. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte Wärmeabgabe von innen nach außen, vergleichbar einer Kühlrippe an einem luftgekühlten Motor. Dies kann zu einer Temperaturabsenkung an der Innenkante zwischen Decke und Außenwand führen. Aufgrund dieser Temperaturabsenkung können sich dort in der Folge dann Schimmelpilzbildungen ansiedeln.
Wärmebrücken aufgrund von Werkstoffen mit deutlich unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten entstehen dann, wenn ein Bauteil sich aus unterschiedlichen Baustoffen zusammensetzt, die sich in der Eigenschaft Wärme zu leiten stark unterscheiden.
Ein Beispiel hierfür sind Holzständerwände mit einer Wärmedämmung in den Gefachen. Hierbei liegen in der Wandebene nebeneinander unterschiedliche Wärmedurchgangskoeffizienten der Baustoffe vor. Im Bereich der Holzständer wird pro Flächeneinheit wesentlich mehr Wärme nach außen transportiert als im Bereich der Gefache, in denen eine Wärmedämmung vorliegt. Somit stellen die Holzständer in diesem Fall Wärmebrücken dar.
Ein deutlich extremerer Fall liegt zum Beispiel dann vor, wenn in einer massiven Außenwand aus wärmedämmenden Steinen eine Betonstütze ohne oder mit zu geringer Wärmedämmung vorhanden ist. In solchen Fällen ist regelmäßig mit Schimmelpilzbildungen an der Innenseite der Außenwand im Bereich der Stütze zu rechnen, da an dieser Stelle sich eine deutliche Temperaturabsenkung im Vergleich zur sonstigen Wandfläche einstellen wird.
Eine Wärmebrücke aufgrund einer Strömung liegt dann vor, wenn ein „Materialtransport” durch die Gebäudehülle auftritt, wobei auch Energie mitübertragen wird.
Zu diesen Wärmebrücken gehören zum Beispiel solche Stellen, an denen Undichtheiten in der Konstruktion vorliegen (warme Luft kann nach außen strömen) oder an denen Durchführungen von Wasserleitungen oder ähnlichem durch Bauteile hindurch vorhanden sind.
An Luftundichtheiten kann warme Luft nach außen strömen, wobei Wärme nach außen transportiert wird und somit für den Raum „verloren” geht. Die nach außen strömende Luft kühlt sich ab und kann deshalb weniger Wasser aufnehmen als die warme Innenluft. Es muss dann mit Tauwasserbildungen im Inneren des Bauteils gerechnet werden, wodurch die Gefahr von Feuchteschäden besteht.
Eine typische Situation aus der Praxis bei älteren Wohngebäuden aus dem letzten Jahrhundert sind auskragende Balkondeckenplatten aus Beton. Solche Wärmebrücken können zu Schimmelpilzbildungen an der Innenseite der Wohnung unterhalb des Balkons führen.
Bei Neubauten ist es am wirkungsvollsten, auskragende Deckenplatten generell mit einer thermischen Trennung ausgeführt werden. Am günstigsten ist es, wenn die Balkonplatte vorgesetzt wird und keinen direkten Kontakt mit dem Gebäude aufweist.