Auszug: Prinzipien der Dämmung

Dieses Dokument ist ein Auszug (im Wesentlichen Kapitel 3 “Prinzipien der Dämmung”) aus unserem Bericht “Projekt Schwarzwaldhaus”.

 


1. Einführung

Dieser Text beschreibt, wie wir in Eigenarbeit unser gemauertes und verputztes Haus mit Mineralwolle gedämmt und mit einer Fassade von unbehandeltem Holz verkleidet haben. Das unbehandelte Holz wird vermutlich die Farbe typischer Holzhäuser im Schwarzwald annehmen – daher unsere Bezeichnung “Projekt Schwarzwaldhaus”.

Ein kleiner Tipp: am Ende dieses Textes zählen wir einige Bücher und andere Quellen auf, die uns geholfen haben. Im Text verweisen Kürzel in eckigen Klammern, z.B. “[isover]“, auf diese Quellen.

2. Vorgeschichte

– fehlt im Auszug –

3. Prinzipien der Dämmung

Wandtemperatur und Wärmeempfinden

Das menschliche Empfinden von “Behaglichkeit” wird von zwei Faktoren bestimmt (siehe z.B. [ökobuch] und [TKö]):

  • von der Umgebungstemperatur (Temperatur der Raumluft), sowie
  • von der einwirkenden Strahlung (z.B. Temperatur der Wandflächen, die Wärme oder Kälte abstrahlen)

Beispiele:

  • stellt man sich an einem kalten Wintertag ins Freie und lässt sich von der Sonne bescheinen, “fühlt” man sich angenehm warm – auch wenn die Luft relativ kalt ist.
  • Die Abstrahlung eines Kachelofens bzw. die Abstrahlung der vom Kachelofen erwärmten Wände bewirkt ein Gefühl “wohliger Wärme”.

Angenommen, die vom Menschen empfundene Temperatur ist ungefähr der Mittelwert von Raumtemperatur und Temperatur der Wände. Hat dann beispielsweise die Raumluft 22° und die Wandoberfläche 14° (ungedämmte Wand), so liegt die subjektive Wahrnehmung ungefähr in der Mitte, ca. 18°. Wird die Temperatur der Wandoberfläche durch eine Aussendämmung auf 18° erhöht, genügen 18° Raumlufttemperatur, um ungefähr dasselbe Wärmeempfinden hervorzurufen!

Dämmwirkung und Temperaturverlauf in einer Wand

Haben zwei sich berührende Stoffe unterschiedliche Temperaturen, so fließt Wärme vom wärmeren zum kälteren Stoff, um die Temperaturdifferenz auszugleichen. Diese Angleichung der Temperaturen läuft um so langsamer ab, je kleiner die “Wärmeleitung” bzw. je größer die “Dämmwirkung” des Grenzbereiches ist.

Zwischen zwei Stoffen, die dieselbe Temperatur haben, bringt Dämmung also nichts – sie erzeugt ja keine Wärme, wo keine ist!

Wandtemperaturverlauf Wandtemperaturverlauf, nach [M2200]

Ist aber z.B. die Temperatur der Luft in einem geschlossenen Raum höher als die Außentemperatur, dann bestimmt die Dämmwirkung der dazwischen liegenden Außenwand, wieviel Wärme von innen nach außen fließt. Würde die Raumluft nicht “nachgeheizt” (durch eine Heizung oder durch Sonneneinstrahlung in den Raum), so würde die Lufttemperatur nach entsprechend langer Zeit der Außentemperatur angeglichen. Das Heizen gleicht also den Wärmeverlust zur kälteren Außentemperatur hin aus und hält somit die Raumtemperatur höher als die Außentemperatur.

Ist die Außenwand gedämmt, so läuft die Temperaturangleichung langsamer ab, und es muss weniger “nach”-geheizt werden. Bei genügender Dämmung kann schon die Aufheizung der Raumluft durch die Sonneneinstrahlung genügen, den Raum “warm” zu halten.

Die Dämmwirkung steigt gleichermaßen mit der Dicke des Dämmstoffes und mit der Wärmeleitzahl (s.u.).

In einer außen gedämmten Wand ist die Wand wärmer als in einer innen oder gar nicht gedämmten Wand – der größte Teil des Temperaturunterschiedes liegt in der Außendämmung (siehe Grafik). Das hat mehrere positive Auswirkungen:

  • der Frostpunkt liegt außerhalb der Wand
  • die wärmere Innenoberfläche der Wand kann mehr Luftfeuchtigkeit aufnehmen, so dass es weniger “Schwitzwasser” (und Schimmel) geben kann
  • um ein bestimmtes subjektives Wärmeempfinden zu erreichen, genügt eine niedrigere Raumtemperatur (s. voriger Abschnitt)
  • an der wärmeren Innenoberfläche kühlt die Raumluft weniger ab, so dass kein unangenehmer “Zugluft”-Effekt auftritt

Außen oder innen dämmen?

Die oben genannten positiven Auswirkungen der Aussendämmung gelten für Innendämmung kaum oder gar nicht:

  • die Wand selber wird noch kälter, da an der Innendämmung eine größere Temperaturdifferenz entsteht
  • die Gefahr von “Schwitzwasser” unter der Innendämmung ist größer
  • da die Innendämmung nur dünn sein kann, ist die Dämmwirkung entsprechend schwächer,
  • somit wird der “Zugluft”-Effekt kaum unterdrückt

k-Wert und Wärmeleitzahl

Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes (“λR“; auch “Wärmeleitzahl”, Einheit W/mK): gibt den Wärmestrom an, der pro Meter Dicke und pro Temperaturdifferenz 1K durch 1 m² eines Stoffes fließt (je kleiner der Wert, desto besser die Dämmwirkung). “Wärmestrom” ist Energie pro Zeit(W=J/s).

Wärmeleitgruppe (WLG): definiert einen Bereich der Wärmeleitfähigkeit, z.B. λR=0,04 W/mK entspricht der WLG 040.

Bei einem Stoff der WLG 040 fließen also durch 1 m Dicke und 1 m² Fläche und bei 1K Temperaturdifferenz 0,04W, also 0,04 J pro Sekunde oder 144 J pro Stunde.1

Wärmedurchgangskoeffizient eines konkreten Bauteils (“k-Wert”, Einheit W/m2K): gibt den Wärmestrom an, der bei einer Temperaturdifferenz von 1K durch einen Quadratmeter Fläche eines bestimmten Bauteils fließt (je kleiner der Wert, desto besser die Dämmwirkung). Der k-Wert wird neuerdings “U-Wert” genannt (aufgrund der Harmonisierung europäischer Baunormen). (nach [ÖBR2001] und [ökobuch])

Eine grobe Schätzung für den Ölverbrauch anhand des k-Wertes lautet:

Verbrauch [l Öl/ m² Jahr] = k-Wert * 10

Beispiel: 1 m² Aussenmauer, k=2,0 ergibt 20 l Öl/Jahr.

Energetische und ökonomische Bewertung typischer Baustoffe

Die folgende Tabelle zeigt die Wärmeleitzahlen typischer Baustoffe, den Energieeinsatz zur Herstellung und die ungefähren Kosten, um einen bestimmten Dämmwert zu erreichen (nach [Compact] und [ÖBR2001]):

Stoff λR Schichtdicke für k=0,5 (cm) Primärenergieaufwand (kWh/m3) Kosten für k=0,4 (EUR/m2)
Mineralfaser 0,031 – 0,050 5 – 9 90 – 460 8 – 9
Polyurethan (PUR) 0,020 – 0,035 4 – 6 750 – 1030 18
Polystyrol (= Styropor, EPS) 0,035 – 0,040 5 – 7 390 – 950 6 – 7
Zellulose 0,040 – 0,045 7 – 8 75 10 – 15
Korkdämmstoff 0,040 – 0,050 7 – 9 685 – 1055 17 – 28
Holzfaserdämmplatte 0,065 – 0,090 11 – 16 200 – 330 40 – 50
Porenbeton 0,16 – 0,23 29 – 42
Mauerziegel 0,18 – 0,52 33 – 95
Normalbeton 2,10 384
Natursteinmauer 2,3 – 3,5 420 – 640

k-Werte typischer Wandaufbauten

Die k-Werte typischer Wandaufbauten sind (abhängig von der Dicke und Wärmeleitzahl des Dämmstoffes; siehe [isover]):

Dämmdicke (mm) 0 60 120
Wärmeleitzahl 040 035 040 035
Betonwand 25 cm 3,50 0,56 0,50 0,30 0,27
Vollziegel 24 cm 1,70 0,48 0,44 0,28 0,25
Kalksandstein 24 cm 2,40 0,52 0,47 0,29 0,26

Die k-Werte älterer Häuser ohne Sanierung liegen üblicherweise ([ökobuch])

  • für Wände, Decken und Böden zwischen 1,0 und 2,0 W/m2K, und
  • für Fenster bei 2,5 – 3 W/m2K (Isolier- oder Doppelverglasung) bzw. 5 W/m2K (Einfachverglasung).

Der k-Wert eines Bauteils lässt sich nach folgender Formel berechnen:

k = 1 / (1/ai + ∑(djj) + 1/aa)

wobei ai und aa den Wärmeübergang an der inneren und äußeren Oberfläche beschreiben und dj die Dicke, λj der k-Wert der betreffenden Bauteilschicht sind.

Der k-Wert kann durch folgende Formel grob abgeschätzt werden:

k = 1 / (x + diR)

mit x = 0,17 für Aussenwand; 0,13 ans Erdreich grenzend; 0,21 bei hinterlüfteter Aussenwand oder belüfteter Dachschräge; 0,34 für Kellerdecke.

Beispiel für 25cm Aussenwand Normalbeton (x=0,17; di = 0,25; λR=2,1): k = 1/(0,17+0,25/2,10) = 1/(0,017+0,12) ergibt ungefähr 3,4.

Nach der groben Formel von oben “k-Wert * 10” ergibt sich also

  • bei einer ungedämmten Betonwand als Ölverbrauch: ca. 35 l Öl pro m² und Jahr (3,50 * 10).
  • Bei 2 cm Dämmung mit WLG 035 (z.B. dicke Innendämmung, k-Wert angenommen 1,2) beträgt der Verbrauch ca. 12 l Öl pro m² und Jahr.
  • Bei 12 cm Dämmung mit WLG 035 beträgt der Verbrauch dagegen (unabhängig vom Material der Wand!) unter 3 l Öl pro m² und Jahr.

Diese Schätzwerte gelten nur für den Wandaufbau mit einem bestimmten Material, nicht für ein ganzes Haus, bei dem auch die Dämmwerte von Fenstern, Türen, Keller und Dach eine Rolle spielen.

Spezifische Wärmekapazität

Einer Fotokopie (leider ohne Quellenangabe) entnahm ich folgende Daten:

Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wieviel Wärme pro Masse und Temperaturdifferenz ein Stoff speichern kann (Einheit J/kgK). Je höher dieser Wert, desto später kommt z.B. die Mittagshitze im Innern eines Hauses an. Bei Holzfaserdämmplatten mit 2,7 kJ/kgK beträgt diese “Phasenverschiebung” ca. 15 Stunden, bei Styropor mit 1,5 kJ/kgK ca. 6,3 Stunden und bei Mineralwolle mit 1,0 kJ/kgK ca. 5,9 Stunden.

Diese Angaben halte ich für zweifelhaft. Wieso sollten Holzfaserdämmplatten, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit (d.h. einen geringeren Dämmeffekt) als Mineralwolle haben, aufgrund ihrer angeblich höheren Wärmekapazität die Sommerhitze länger “draußen” halten? Vielleicht ein Werbegag für Holzfaserdämmplatten…

Wind – nicht ganz dicht?

Die Dämmung verlangsamt den Temperaturausgleich zwischen Außen- und Innenluft durch die Wand. Noch schneller als durch eine ungedämmte Wand fliegt die Wärme allerdings mit der Luft davon – beispielsweise durch ein offenes Fenster in der Wand oder durch Zugluft im Dachstuhl!

Deshalb sollten

  • die Fenster wind-dicht sein,
  • die Fenster nicht stundenlang, sondern nur stossweise zum Lüften geöffnet werden,
  • im Dachstuhl eine Dampfbremse wind-dicht angebracht werden

Durchlässigkeit für Wasserdampf

Die Diffusionswiderstandszahl λ eines Stoffes gibt an, wieviel mal größer der Widerstand des Stoffes gegen Wasserdampf ist, verglichen mit einer Luftschicht – je höher also der Wert, desto weniger Wasserdampf lässt der Stoff durch.

Typische Werte sind:

Stoff Diffusionswiderstandszahl µ
Mineralwolle 1 – 5
Holz 40
Polystyrol 20 – 300
Normalbeton 70 – 150
Kunststoff-Folien 10000 – 400000

Unter einer Styropor-Dämmung kann sich also Feuchtigkeit in der Wand stauen, unter Mineralwolle nicht, da sie Wasser fast so gut durchlässt wie Luft.

Aufbau verschiedener Dämmstoffe

(siehe [ÖBR2001])

Mineralfaser ist ein Oberbegriff für Glaswolle und Steinwolle. Glaswolle besteht aus Quarzsand, Soda, Dolomit und Kalkstein, mit bis zu 70% Altglas, Steinwolle aus Basalt und Diabas. Die Rohstoffe werden eingeschmolzen, zu Fasern geschleudert und mit Bindemitteln (Phenolformaldehydharzen) stabilisiert. Nach dem Einbau geben die Dämmstoffe keine nennenswerte Menge Formaldehyd an die Raumluft ab. Alte Mineralwolle steht im Verdacht, krebsauslösend zu wirken. Aktuell hergestellte Fasern werden meist mit erhöhter Biolöslichkeit hergestellt: Fasern mit Kanzerogenitäts-Index (KI) von mindestens 40 gelten als nicht krebserregend.

Polyurethanschaum (PUR) wird aus Erdöl hergestellt, verrottet nicht und ist feuchteunempfindlich, die Herstellung ist aber energieaufwändig und wirft toxische Stoffe ab.

Polystyrol wird ebenfalls aus Erdöl hergestellt. Als expandierter Partikelschaum (EPS) ist es nur bedingt wasserfest, verrottet kaum, muss aber vor UV-Licht geschützt werden. Als Extruderschaum (XPS) wird das Polystyrol verflüssigt und mit FCKW, H-FCKW oder Chlorethan aufgeschäumt, nimmt dann kein Wasser auf und wird typischerweise als Perimeterdämmung eingesetzt. Ist das Ausgangsmaterial mit Flammschutzmitteln ausgerüstet, werden diese im Brandfall als hochgiftige Gase freigesetzt.

Zellulosefasern und -flocken werden aus Altpapier hergestellt und mit Borsalzen gegen Brand und Schädlingsbefall imprägniert. Problematisch beim Einbringen ist, dass sich Hohlräume bilden können oder das Material sich nachträglich setzen kann und dann nachgefüllt werden muss.

Holzwolle-Leichtbauplatten (nach dem bekanntesten Hersteller auch “Heraklith” genannt) werden hergestellt aus Fichten- oder Kiefernholzwolle, mit Magnesit oder Zement zu steifen Platten gebunden und mit Bittersalz gegen Verrottung geschützt. Sie sind als Putzträger geeignet.

4. Aufbau unserer hinterlüfteten Fassade mit Mineralwolle

– fehlt im Auszug –

5. Andere Maßnahmen

– fehlt im Auszug –

6. Ergebnis

– fehlt im Auszug –

7. Material

– fehlt im Auszug –

8. Arbeitszeiten

– fehlt im Auszug –

9. Literatur

[Compact] Max Direktor: Dämmungen und Isolierungen, Compact Verlag, 1995/96

[FVHF] “Ökologie – Vorteil für Bauherren: Vorgehängte hinterlüftete Fassaden” (http://www.fvhf.de/archiv/28.html); “VHF – ein System das mehr Wert schafft” (http://www.fvhf.de/system/index.html)

[isover] http://www.gh-isover.de/SEITEN/2/2311.HTM

[M2200] mosaik 2/2000: S. 77f. “Besser dämmen – weniger heizen”

[ÖBR2001] Ökologisch Bauen und Renovieren 2001, S. 62ff.

[ökobuch] Ingo Gabriel, Heinz Ladener (Hrsg.): Vom Altbau zum NiedrigEnergieHaus, ökobuch Freiburg, 3. Auflage 2002

[RW] Prospekt”Dämmung von Schrägdächern” (Hochbau 1.100.2), Rockwool

[TKö] Thomas Königstein: Ratgeber energiesparendes Bauen. Auf den Punkt gebracht: Neutrale Fachinformationen für mehr Energieeffizienz; Eberhard Blottner Verlag Taunusstein / Fraunhofer IRB Verlag Stuttgart, 2003 (sehr informativ!)

10. Impressum

Helmut und Angelika Steeb

Königsberger Str. 11

74372 Sersheim

Kontakt: siehe http://www.jsteeb.de/

Wir übernehmen keine Gewähr für die in diesem Text dargestellten Informationen und Vorgehensweisen.

Auszug 2005-03-19, basiert auf Dokumentversion: 1.3 2005-01-22

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