Dämmung

 

Wärmedämmung - Wärmebrückenvermeidung

Die nachfolgenden Betrachtungen und Erläuterungen bilden die Verständnisbasis aller Bereiche, die sich mit Wärme, Wärmedämmung, Niedrigenergiebauweise oder Berechnungen jeglicher Art beschäftigen. Bevor sie sich mit den Grundlagen nicht vertraut gemacht haben sind alle Angaben, die Sie in Prospekten oder Baubeschreibungen lesen nicht zu verstehen. Nachfolgend werden zahlreiche physikalische Grundlagen besprochen jedoch versucht, diese allgemein verständlich darzustellen.

Einleitung

Das Thema Dämmung oder Isolierung und das Thema Wärmebrücke kann nicht isoliert betrachtet werden, da es eigentlich das selbe meint. Eine Wärmebrücke entsteht an einem nicht, falsch oder ungenügend gedämmten   Bauteil. Richtig gedämmte Bauteile haben keine Wärmebrücken. Zur Begriffsdefinition sei noch ausgeführt, dass Wärme gedämmt wird. Dämmen bedeutet, den Wärmestrom zu verringern. Wird der Wärmestrom vollständig unterbunden kann man dies Isolieren nennen, ansonsten ist der Begriff Isolierung in diesem Zusammenhang falsch eingesetzt. Isolierung wird dagegen bei stromführenden Bauteilen verwendet. Oft wird der Begriff trotzdem verwendet (allgemeiner Sprachgebrauch).

Grundlagen und Begriffsdefinitionen

Ich habe versucht, alle Begriffe, die nachfolgend genannt werden im Lexikon nochmals zu erklären. Um die nachfolgende Zusammenhänge verstehen zu können wird ein Denkmodell verwendet.

 

 

Das Denkmodell hat folgenden Aufbau: 

Betrachtet wird eine einfache Außenwand. Das Material der Wand soll Porenbeton (Gasbeton) sein. Die Wand ist 36.5 cm dick und 232.5 cm hoch. 

Im Gebäude ist es 20 Grad warm, außen ist es -5 Grad kalt (Angaben in Celsius, da es keine -5 Grad Kelvin geben kann). 

Der Hersteller gibt einen U-Wert von 0.23 W / m² K in seinem Verkaufsprospekt an. Im Lexikon lesen Sie, daß der U-Wert die neue Bezeichnung des K-Wertes ist. Folglich gibt der Hersteller den Wärmedurchgangskoeffizient an.

Mit den bekannten  Wärmebrückenverlustkoeffizient wird nun mit einer Formel der Wärmebrückenkoeffizent berechnet. 

 Wärmebrückenverlustkoeffizient [W/(mK)]

L2D thermischer Leitwert der zweidimensionalen Wärmebrücke [W/K]

Uj Wärmedurchgangskoeffizient [W/(m2K)]

lj Länge der Wärmebrücke [m]

N Bauteil [-]

 

Um diese Formel zu berechnen, muss L2D ermittelt werden, also der thermische Leitwert.

Der thermische Leitwert berechnet sich nach folgender Formel. Der Wert q nennt man den Wärmestromkoeffizient, welcher eine Materialeigenschaft ist. Dieser muss aus einer Tabelle entnommen werden.

q = 15,44 W/m

dB (delta B) Temperaturdifferenz (25 Grad)

Der thermische Leitwert ist also

L2D = 15.44 W/m / 25 K = 0,617 W/(mK)

 

Nun kann die obige Formel aufgelöst werden. Der außenwandbezogene Wärmebrückenverlustkoeffizient ergibt sich aus der Summe des thermischen Leitwertes abzüglich der Summe aus dem U-Wert der Wand mal deren Länge, also 

0,617 W/(mK) - (0,23 W/(m2K) · 2,325 m = 0,537 W/(mK)) = 0.080 W /mK

Beachtet werden sollte, dass der  Wärmebrückenverlustkoeffizient die selbe Einheit trägt wie der U-Wert aber etwas ganz anderes aussagen möchte.

Der Wärmedurchlasskoeffizient L ist nichts weiter, als die Wärmeleitfähigkeit bezogen auf eine praktische Dicke eines Stoffes. Also kommt ganz einfach unter den Bruchstrich ein m dazu und aus Meter wird m2, weil man 1/(s/lR) rechnet.

Besteht eine Wand aus mehreren Schichten, sind mehrere Einzelwerte auszurechnen und einzubeziehen, dazu benötigt man von jeder einzelnen Schicht die Dicke s in m und den Wärmeleitfähigkeitswert lR in W/(mK). Man rechnet für jede Schicht den Wert s/lR aus (das ist der jeweilige Wärmedurchlasswiderstand 1/L in m2K/W).

Neu ist: aus L mach R. (L ist das große L im Lateinischen, Lambda ausgesprochen)

Der Wärmeübergangskoeffizient a bezieht sich auf den Wärmemengenübergang zwischen dem festen Stoff (z.B. die Außenwand) und einem Wärmeträger (flüssig oder gasförmig, in der Regel natürlich gasförmig, nämlich die Raumluft und die Außenluft). Der Wärmeübergangskoeffizient a wird in W/m2K angegeben.

Der Wärmeübergangswiderstand ist 1/a und somit der reziproke Wert des Wärmeübergangskoeffizienten a (man dreht einfach den Bruch um, das lateinische a heißt Alpha).

Die einzelnen Wärmedurchlasswiderstände werden addiert und man rechnet 1/ai + 1/aa hinzu. Nun rechnet man 1 durch diesen Summenwert und erhält den k-Wert in W/m2K.

Der Wärmedurchgangswiderstand ist nichts weiter als der reziproke Wert des Wärmedurchgangskoeffizienten, also 1/k (man dreht einfach den Bruch um).

Beispiel Wd1: Im Dezember 2001 präsentiert Fa. Hebel stolz Ihren neuen Planstein PPW2-0,35 mit dem sagenhaften l-Wert von 0,09 W/(mK). Toll, die Schallmauer von 0,1 ist durchbrochen. Bei einer Wanddicke von 30 cm kommt auf einen Wärmedurchgangskoeffizienten von 0,28 W/(m2K).

Wie rechnet man?

Wärmeleitfähigkeitswert lR = 0,09 W/(mK)
Wandstärke s = 0,30 m
Wärmedurchlasskoeffizient L = 1 / (s / lR) = 1 / (0,30 m / 0,09 W/(mK)) = 0,30 W/m2K
Wärmedurchlasswiderstand 1/L = 1 / 0,30 = 3,33 m2K/W
Wärmeübergangswiderstände 1/ai + 1/aa = 0,13 + 0,04 = 0,17 m2K/W
Wärmedurchgangskoeffizient k = 1 / ( 1/ai + 1/L + 1/aa) = 1 / (0,13 + 3,33 + 0,04) = 1 / 3,50
Wärmedurchgangskoeffizient k = 0,28 W/m2K

Diese Berechnung wird uns durch die DIN 4108 vorgegeben. Neu ist: aus k mach u.

Wie ist das zu werten? Würde ich Geld dafür bekommen, würde ich Ihnen jetzt sagen: je besser bzw. kleiner der Wärmeleitfähigkeitswert lR desto besser bzw. kleiner der Wärmedurchgangskoeffizient k, den wir nun u nennen. Also müssen wir dämmen auf Teufel komm raus, um der Umwelt zuliebe Energie einzusparen. Parallel müssen wir die Gebäude hermetisch machen und zum Ausgleich moderne Lüftungsanlagen einbauen. Damit reduzieren wir den immensen Beitrag der Gebäudebeheizung an der Umweltverschmutzung und retten das Weltklima. Weiterhin würde ich Ihnen erzählen, dass das alles zwar ein bisschen mehr kostet (natürlich ohne konkrete Werte zu nennen) und dass sich trotzdem "alles rechnet".

Da ich nicht gesponsort werde, sage ich Ihnen: Wenn man das Verhalten von Stoffen und Bauteilen so einseitig betrachtet, wie es im Rahmen der EnEV geschieht, entsteht ein Wettkampf um immer bessere l- oder k- oder u-Werte und man lässt solche Grössen wie Zeit und Speichervermögen einfach weg (als wenn es diese Grössen plötzlich nicht mehr gäbe).

Es wird ja in den Definitionen der oben genannten Grössen nach DIN 4108 kein Hehl daraus gemacht, dass es sich um eine Betrachtung im stationären Zustand handelt. Die Formulierungen " ... gibt die Wärmemenge an, die in einer Stunde ... " dürfen nicht hinwegtäuschen, dass dennoch der Faktor Zeit weitgehend ignoriert wird.

Merke: der Faktor Zeit ist berücksichtigt, wenn man das auch an den Einheiten erkennen kann. Auch wenn man für 1 W = 1 N x m/s schreiben kann, ist das nur die halbe Wahrheit. Solange Strahlungsvorgänge und Speicherwirkungen ignoriert werden, ist das nur die halbe Wahrheit.

Irrigerweise beschränken viele Entscheidungsträger bei ihren Vorgaben den heutigen Wärmeschutz eines Gebäudes nur auf den so genannten k-Wert, also auf die Dämmung der Außenwand. Die segensreiche Speicherung wird völlig vernachlässigt. Auch die Solarstrahlung, die wesentliche kostenlose Energieeinsparungen erzielt, wird beim k-Wert unberücksichtigt gelassen. Diese in unseren Breiten so wertvolle Eigenschaft einer Außenwand als Energie-Absorber bleibt also außen vor.

Es wird demnach eine konstante Wärmestromdichte, die bei jeder Temperaturberechnung die Grundlage bildet, angenommen beziehungsweise. vorausgesetzt. Die Realität einer massiven Außenwand zeigt jedoch überall in Größe und Richtung unterschiedliche Wärmestromdichten.
Auch die Solarstrahlung wird mit null angenommen. Dies aber kann nur in Klimakammern simuliert werden; in der Realität dagegen liegt immer eine Strahlung vor, selbst wenn es nur die diffuse Strahlung ist, die immerhin zirka 40 Prozent der direkten Strahlung ausmacht (ein Nordfenster liefert ja auch schon solare Wärmegewinne).

Trotz dieser entscheidenden Fehler wird von seitens derRegierungen und der einen, sehr industriefreundlichen Seite der Wissenschaft am nur für den Beharrungszustand geltenden k-Wert geradezu dogmatisch festgehalten.

Obgleich der k-Wert in der Realität immer falsche Ergebnisse liefert, immer nur eine rechnerische Fiktion bedeutet, wird er somit fälschlicherweise zum Symbol des Wärmeschutzes erhoben.
Selbst wenn eine Richtigkeit des k-Wertes, was ja nicht stimmt, angenommen werden soll, liefert der k-Wert aus mathematischen Gründen eine Effizienzgrenze, die weit über den jetzt angestrebten und empfohlenen k-Werten liegt.

Superdämmung: eine Fehlentwicklung?

Der k-Wert folgt einem fatalen Naturgesetz: Die Verdoppelung der Dämmung führt zu einer Halbierung des k-Wertes. Das bedeutet im Klartext:

5 cm Dämmstoff ergibt einen k-Wert von 0,8 W/m²K
10 cm Dämmstoff ergibt einen k-Wert von 0,4 W/m²K
20 cm Dämmstoff ergibt einen k-Wert von 0,2 W/m²K

Die Dämmstoffdicke muss also verdoppelt werden, um eine Halbierung des k-Wertes zu erreichen.

Allein das Phänomen, daß man eine Verdoppelung der Dämmschichtdicke benötigt, um den Wärmedurchgangskoeffizienten (k-Wert) zu halbieren, ist auch der Grund, weshalb immer nur von prozentualen Einsparungen gesprochen wird. So ergeben sich erst die "gewaltigen" Energieeinsparungen.

Wie sieht nun der Katalog der Widersprüche aus? Immer wird bei den Wärmeschutzverordnungen als Grund für eine Verschärfung des Anforderungsniveaus die notwendige Energieeinsparung genannt

 

Die für das detaillierte Nachweisverfahren benötigten Wärmebrückenverlustkoeffizienten sind mit einem geeigneten mehrdimensionalen Berechnungsverfahren nach E DIN EN ISO10 211-2 zu berechnen.

Die Höhe des Wärmebrückenverlustkoeffizienten der einzelnen Bauteile gibt keine Aussage über die Qualität der einzelnen Bauelementen. Der Anteil der Wärmebrückenverluste am gesamten Wärmeverlust ergibt sich aus der Summe der Produkte aus der Länge der Wärmebrücke und dem ø-Wert. Je geringer der ø-Wert, desto geringer ist der zusätzlich zu berücksichtigende Wärmeverlust durch die Wärmebrücke.  Ein einfaches fiktives Beispiel soll dies erläutern: Betrachtet werden 2 Außenwände. Variante A mit einem U-Wert von U = 0,4 W/(m2K), Variante B mit einem U-Wert von U = 0,2 W/(m2K). Zur Vereinfachung wird angenommen, dass in beiden Fällen der Wärmeverlust einer existierenden Wärmebrücke gleich groß ist. Im ersten Schritt werden die Wärmeströme über Teilflächen nach DIN 4108 ermittelt. Mit der Konsequenz, dass für Variante A (schlechterer U-Wert) im Bereich der Wärmebrücke ein höherer Wärmestrom errechnet wird. Im zweiten Schritt werden die ø-Werte ermittelt, über die die Differenzen zu den tatsächlichen Wärmeverlusten im Bereich der Wärmebrücken beschrieben werden. Da für die Variante A bereits ein höherer Wärmestrom errechnet wurde, fallen die ø-Werte geringer aus. In der Realität würden die Wärmeverluste im Bereich der Wärmebrücken beider Varianten unterschiedliche Beträge aufweisen. Trotzdem können, wie hier beschrieben, die ø-Werte der energetisch ungünstigeren Variante geringer ausfallen. Fazit: Für eine energetische Bewertung von Konstruktionsdetails ist der tatsächlich vorhandene Wärmestrom im Bereich der Wärmebrücke maßgebend und nicht die Höhe des ø-Wertes.

Wärmebrücken sind örtlich begrenzte Bereiche mit einer im Vergleich zu anderen Bauteilbereichen erhöhten Wärmestromdichte. Durch den lokal erhöhten Wärmeabfluss sinkt die Oberflächentemperatur auf der Bauteilinnenseite.  Der Effekt von Wärmebrücken wird durch falsche Heiz- und Lüftungsgewohnheiten noch verstärkt. Prinzipiell lassen sich Wärmebrücken in zwei Gruppen einteilen: Geometrisch bedingte Wärmebrücken und stofflich bedingte Wärmebrücken. Es muss also vermieden werden, dass Feuchtigkeit in den Baukörper eindringt. Das Eindringen von Feuchtigkeit unterbinden fachgerecht angebrachte Dampfsperren. Die Vermeidung von eklatanten Wärmebrücken (insbesondere kein durchbetonierter Balkon, Fensterrahmen überdämmt bzw. zumindest die Fensterlaibung gedämmt) ist eine Anforderung an ein gutes Passivhaus. 

Die Nichtbeachtung stellt ebenso wie die Nichteinhaltung der U-Werte einen Förderauschluss dar. Aber nicht nur aus förderungstechnischen Aspekten sollten Wärmebrücken (früher oft auch Kältebrücken genannt) vermieden werden. Wärmebrücken können bei einem Niedrigenergiehaus bis zu 20 % und beim Passivhaus sogar bis zu 40 % des gesamten Heizwärmebedarfes verursachen. Gleichzeitig steigt das Risiko einer Anreicherung von Tauwasser, was unter gewissen Voraussetzungen zur Schimmelbildung führen kann.  Mit einer durchdachten und detaillierten Planung vor Baubeginn lassen sich konstruktive Wärmebrücken meist ohne besondere Mehrkosten vermeiden.

Eine nachträgliche Sanierung von Wärmebrücken ist teuer und in manchen Fällen überhaupt nicht mehr möglich. Wärmebrücken sind sowohl unter energetischen als auch hygienischen Gesichtspunkten Schwachstellen in der Gebäudekonstruktion. Mit zunehmender Verbesserung des baulichen Wärmeschutzes gewinnt der Beitrag von Wärmebrücken am Transmissionswärmeverlust an Bedeutung. Mit ihrem in Kraft treten am 1.2.2002 hat die Energieeinsparverordnung (EnEV) die Wärmeschutzverordnung abgelöst. Damit wurde der Schritt von der Nachweisführung eines ausreichenden Wärmeschutzes hin zu einer gesamtenergetischen Betrachtung vollzogen. Durch die EnEV wird der Energieverbrauch von Neubauten um rund 30% gesenkt und damit das Niedrigenergiehaus zum Standard. Hinzu kommt, dass es erstmalig möglich ist, im Rahmen der Nachweisverfahren Wärmebrückeneffekte in die wärmetechnische Berechnung mit einfließen zu lassen. 

Nach EnEV können Wärmebrücken entweder über pauschale Zuschläge auf den Wärmedurchgangskoeffizienten oder durch einen genauen Nachweis berücksichtigt werden. Die Berechnung von Wärmebrücken ist ohne geeignete Berechnungsprogramme nicht möglich. Dies ist mit einem entsprechenden Zeit- und Kostenaufwand verbunden. 

Die Rauminnenfeuchte darf in einem Passivhaus nicht mehr in die Wand eindringen sondern muss durch die Lüftungsanlage aus dem Gebäude entfernt werden. Bei Fertighäusern in Holzständerbauweise übernehmen PE-Folien diese Aufgabe. Sie werden zwischen Dämmmaterial und Innenbeplankung angebracht. Da die Innenbeplankung durch Schrauben unzählige Male und durch Strom- oder Wasserinstallationen überschaubare Male durchstoßen ist, kann diese Dämmung nicht hundertprozentig funktionieren. Das Schraubenmaterial hat zudem negativen Einfluss auf den Wärmedurchgangskoeffizient. Zwar stoßen die Schrauben nicht vollständig durch das Holz, doch darf dieser Anteil nicht unterschätzt werden. Im Massivbau ist die Anbringung einer dampfundurchlässigen Isolierung an der Innenseite noch schwieriger vorzunehmen, da Folien nicht auf Beton oder Stein haften. Lediglich eine vollflächiges verkleben würde die Folie auf der Wand haften lassen. Dabei stellt sich wiederum das Problem, dass der Innenputz nicht mehr auf der Folie haften wird. 

In der Praxis findet man häufig eine Überlagerung der oben genannten Phänomene. Typischer Vertreter einer geometrischen Wärmebrücke ist eine Außenecke. Im ungestörten Bauteilbereich sind die Flächen der Wärme aufnehmenden Innenoberfläche und der Wärme abgebenden Außenoberfläche gleich groß. Im Gegensatz dazu ist die Wärme abgebende Außenoberfläche im Eckbereich wesentlich größer als die Wärme aufnehmende Innenoberfläche. Das Resultat ist ein erhöhter Wärmestrom im Eckbereich. Stofflich bedingte Wärmebrücken werden charakterisiert durch nebeneinander liegende Bauteilbereiche mit deutlich unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten. Beispiele hierzu sind der Anschluss einer Decke an eine Außenwand, eine durchgehende Stahlbetonplatte im Balkonbereich oder eine Stahlbetonstütze im Mauerwerk bei einer Skelettkonstruktion.

Die Energieeinsparverordnung fordert, dass der Einfluss konstruktiver Wärmebrücken auf den Jahres-Heizwärmebedarf nach den Regeln der Technik und den im jeweiligen Einzelfall wirtschaftlich vertretbaren Maßnahmen so gering wie möglich gehalten wird. Der verbleibende Einfluss der Wärmebrücken ist bei der Ermittlung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlustes und des Jahresheizwärmebedarfs zu berücksichtigen. Die EnEV sieht folgende drei Varianten vor, den Einfluss von Wärmebrücken in die wärmetechnische Berechnung einfließen zu lassen:

• Berücksichtigung durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um .UWB = 0,10 W/(m2K) für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche
• Bei Anwendung von Planungsbeispielen nach DIN 4108 Beiblatt 2 Berücksichtigung durch Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten um .UWB = 0,05 W/(m2K) für die gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche
• Durch genauen Nachweis der Wärmebrücken nach DIN V 4108-6 in Verbindung mit weiteren anerkannten Regel der Technik.

Im Zeichen zunehmend höherer Anforderungen an die Wärmedämmung von beheizten Gebäuden reichen konventionelle Baustoffe (Wand) i.d.R. für eine effektive Dämmung nicht mehr aus - zusätzliche Dämmschichten müssen aufgebracht werden. 
Nun hat jedes Material seine spezifischen Eigenschaften, die eine Eignung für eine bestimmte Anwendungsart festlegen.  Die nachfolgende, einfache Gegenüberstellung von verschiedenen Dämm-Materialien repräsentiert die z.Zt. bauüblichen Dämmstoffe.  Es soll demonstriert werden, dass nicht einzelne, für sich betrachtet gute oder sehr gute Einzeleigenschaften die Eignung eines Dämmstoffes bewirken, sondern die Gesamtheit der nachgenannten baurelevanten Faktoren.

Dämmstoff

Dämmart

Dämm- vermögen

Nässe- verhalten

Brand- verhalten

Kosten- faktor

Energiefaktor

Mineralfaser

aussen/innen

gut

mangelhaft

sehr gut

sehr gut

gut

Kork

-------/innen

gut

ungenügend

ungenügend

ungenügend

gut

Blähton

aussen/innen

ausreichend

gut

sehr gut

gut

ausreichend

Schafwolle

-------/innen

gut

mangelhaft

ungenügend

ungenügend

gut

Holz

aussen/innen

ungenügend

ausreichend

mangelhaft

gut

gut

Papierfaser

-------/innen

gut

mangelhaft

ausreichend

gut

sehr gut

Styropor (EPS)

aussen/innen

sehr gut

sehr gut

gut

sehr gut

sehr gut

Zu den einzelnen Bewertungkriterien, aus Sicht der Fa. Isorast (Styropor)

Dämmvermögen: 
Ein z.B. mit isorast erstelltes Passivhaus mit einer Aussenwandstärke von ca. 46 cm besitzt einen k-Wert von 0,11 W(m2K), hingegen mit konventionellen Baustoffen erstellte Häuser müssten zwischen 150 und 180 cm Aussenwandstärke haben, um diese Werte zu erreichen 

Nässeverhalten: 
In Deutschland werden pro Jahr tausende von Häusern konventionell errichtet und danach eine Faserdämmung aufgebracht, die tage- bis wochenlang ungeschützt der Bewitterung (Regen) ausgesetzt wird. Unter Nässeeinwirkung verfilzen die Fasern auf Lebenszeit und besitzen nur mehr einen Bruchteil ihres ursprünglichen Dämmvermögens. Selbst bei ordentlicher Verbringung des Faserdämmstoffes ist es im weiteren Verlauf der Gebäudenutzung möglich bis wahrscheinlich, dass eine Durchfeuchtung der Dämmung mit den vorgenannten negativen Begleiterscheinungen stattfindet. Erwähnt seien hier nur Putzrisse, defekte Maueranschlüsse oder undichte Fugen (aussen), Pfannenbruch (Dach) und Wasserschäden durch Spül- und Waschmaschinen oder defekter Installation (innen); hierbei müsste dann eine Entfernung der beschädigten und Neueinbringung einer intakten Dämmung erfolgen.Styropor kann jahrelang unter Wasser gehalten werden, ohne wesentlich Wasser aufzunehmen. Dieses unter extremsten Bedingungen hineingepresste Wasser verdunstet in kürzester Zeit und der Baustoff gewinnt seine ursprünglichen Dämm- und sonstigen Eigenschaften in vollem Umfang. 

Brandverhalten: 
In Deutschland kommen pro Jahr Tausende von Menschen ums Leben oder werden schwerst verletzt, weil problematische Dämmstoffe einen Brand förderten und/oder sich toxische Rauchgase entwickelten. Das von isorast verwendete Styropor verlöscht selbstständig und entwickelt neben den Dämmstoffen Mineralwolle und Blähton die wenigsten schädlichen Rauchgase. 

Kostenfaktor: 
Dieser definiert sich recht einfach: Was kostet´s -> was bringt´s? Hier entscheidet das Preis-/Leistungsverhältnis über die Bewertung, nämlich, wieviel für einen definierten Dämmwert zu zahlen ist. 

Energiefaktor: 
Beschreibt das Verhältnis, wieviel Energie zur Erstellung eines Dämmstoffes aufgewandt werden muß und das wievielfache dieses Energieaufwandes besagter Dämmstoff in der Lage ist, einzusparen. Styropor mit seinem geringen Volumengewicht und den daraus resultierenden hervorragenden Dämmeigenschaften nimmt hier einen herausragenden Platz ein. Dieser herausragende Platz wird durch die Verarbeitung des Rohstoffes bei isorast noch weiter gestärkt, da die Energie, die zur Verarbeitung zum Endprodukt benötigt wird, zu 100 % aus erneuerbaren Quellen (Holzschnitzel) stammt. Wir reden nicht nur von Einsparung und Umweltschutz, wir handeln auch in der Praxis danach! 

Fazit: 
Das von isorast verwendete Styropor nimmt unter den Dämmstoffen mit Abstand den vordersten Platz ein. Mit der Verarbeitung zu isorast-Formsteinen wird aber ein Bausystem geschaffen, das zu Recht als wegweisend bezeichnet werden kann!


Der Einfluß der Wärmedämmung im Passivhaus auf den Jahresheizwärmebedarf ist entscheidend. Das Ziel ist jedoch nicht, die Energieverluste über die Wand vollkommen zu verhindern und damit aus praktischer Sicht schwer realisierbare und nicht mehr kostengünstige Konstruktionen zur Anwendung zu bringen, sondern über eine ganzheitliche Betrachtung zu einer optimalen Dämmstoffdicke zu gelangen. Die Konstruktion eines Gebäudes mit Eigenschaften wie hoher Wärmespeicherung und - dämmung, geringer Wärmeleitung und hoher Feuchtigkeitskapazität spielt eine wichtige Rolle. Aber selbst in Gebäuden, die nicht konsequent nach baubiologischen Kriterien errichtet werden, können zur Verfügung stehende Naturbaustoffe für den Innenausbau und die Auswahl eines geeigneten Heizungssystems wesentlich zu einer behaglichen und gesunden Umgebung beitragen. Dabei ist der Faktor Licht nicht zu vergessen. Licht ist nicht nur Helligkeit. Licht ist vielmehr eine qualitative Größe und hat Auswirkungen auf die Raumatmosphäre und beeinflusst unser Wohlbefinden und die Gesundheit.

Wenn Sie die obigen Ausführungen aufmerksam gelesen haben werden Sie feststellen, daß die reine Anwendung der Regeln eines Lehrbuches nicht zu einem funktionsfähigen Passivhaus führen. Bauherr und Architekt müssen, sollte das Haus hinterher funktionieren eine sinnvolle Kombination der Maßnahmen aufweisen und die bekannten Schwachpunkte eines konventionellen Hauses müssen so verbessert werden, dass die Lösung kostengünstig realisierbar ist.

Die wichtigsten Wärmebrücken, die es gilt auszuschalten sind:

Die folgende Aufzählung stellt keine quantifizierende Gewichtung dar. Die energetische Auswirkung der einzelnen Wärmebrücke steht in Abhängigkeit vom gewählten Bausystem und den eingesetzten Materialien.

 

Sockelanschluß zu beheiztem Keller

Wegen des Umfangs am Bau und dem Ausmaß der Verluste ist der Fußpunkt Außenwände zu Fundament oder Kellermauer eine Wärmebrücke, welche verstärktes Augenmerk verdient.
Die Punkte Attikamauer und Drempelabschluß sind analog zu behandeln, wenn auch von etwas geringerer Auswirkung.

Die übliche Praxis der Perimeterdämmung ist in Kombination mit der Dämmung der Kellerdecke unten (bei einer Sanierung meist die einzig wirtschaftliche Lösung) bei weitem weniger wirksam und wesentlich teurer als die Entkoppelung mit geringer wärmeleitenden Mauersteinen und der Anordnung der Dämmlage in derselben Ebene .

Pro Jahr gehen durch diese Schwachstelle pro m Wand zusätzlich bis zu 30 kWh (Stahlbeton sogar bis 60 kWh) oder mehr als 3 l Heizöl verloren. Für ein Einfamilienhaus mit 40 m Umfang an einem durchschnittlichen  Standort mit 3800 HGT (Heizgradtagen) und 85% Jahresnutzungsgrad der Heizung sind das 141 l Heizöl. Durch thermische Trennung mit einem schlecht Wärme leitenden Stein (z.B. Porenbeton 500 l = 0,12 W/mK oder Schaumglas mit l = 0,045 bis 0,52 W/mK) werden die linearen Verluste um bis zu 95% gesenkt. Die tiefste Temperatur im Eck Mauer zu Fußboden wird je nach Material von ca. 14°C (Da ist Kondensat in Außenecken durchaus noch möglich!) auf 16-19°C angehoben, wodurch Tauwasser auch in Außenecken unwahrscheinlich wird.

Noch dringlicher als bei monolithischen Mauern ist die thermische Entkoppelung zu Fundament bzw. Keller bei Mauerwerk mit Wärmedämmverbundsystemen (WDVS). Die Wärmebrücke beim Mauerwerk mit WDVS ist noch ausgeprägter, weil die Leitfähigkeit schwerer Hochlochziegel oder Betonsteine 2-5mal so hoch ist wie bei porosierten Leichtziegeln, Porenbetonsteinen oder Blähtonsteinen. Durch die außen liegende Dämmung liegt praktisch der ganze Wandquerschnitt im warmen Bereich, somit nimmt im Unterschied zum vorigen Beispiel der Wärmefluß zur Mauersohle nach außen hin kaum ab. Je nach erforderlicher Druckfestigkeit ist diese Entkoppelung mit ein bis zwei Scharen Porenbetonsteinen oder einer Lage Schaumglas in Ebene der Dämmung Kellerdecke zu erzielen.

 

Nachfolgende Bilder veranschaulichen die oben genannten Faktoren anhand eines ungedämmten Kellerbodens

Deutlich ist im rechten oberen Bild zu erkennen, daß der ungedämmte Betonboden die Raumwärme ungehindert an das Erdreich abgibt während die besser gedämmte Wand aus Gasbeton an der Außenseite fast kühl beibt. Die zugehörigen Isothermen zeigt das Bild unten rechts. Die Isothermen können auch wie im nachfolgenden Bild farblich dargestellt werden.

Wärmebrücken - unterschiedliche Materialien im Anschluß

Werte siehe Berechnung für unterschiedliche Materialien im Anschluss: Pro Laufmeter Maueraufstandsfläche sind lineare Wärmebrücken-Zuschläge vom Ausmaß des Leitwertes von 0,5-3 m² der ungestörten Bauteile möglich. (Quelle: Wärmebrücken, Luft- und Winddichte)


Nachfolgend wird nur auf Wärmebrücken im Wandbereich eingegangen.

Foto & Schnitt: Fa. Perinsul

(Quelle: Wärmebrücken, Luft- und Winddichte)

Im Passivhaus Darmstadt wurde für die nicht entkoppelte Wand ein Wärmeverlust errechnet, der je nach verwendetem Steinmaterial pro Meter Mauer dem Transmissionsverlust von 2 bis 4 m² ungestörter Wand gleichkommt. Die Entkoppelung mit einem Leichtkalksandstein brachte einen akzeptablen Verlust im Ausmaß der Transmission von 0,3-0,4 m² ungestörter Wand.

Für Ortbetonbauteile, Holzspanmantelsteine und Mantelbetonbauweise ist dieser Bereich über eine Höhe von 30 bis 50 cm als Beton mit Leichtzuschlägen (Blähton etc.) oder Schaumbeton nur mit den unbedingt erforderlichen Bewehrungseisen in Niro-Stahl auszuführen.
Der Leitwert der verwendeten entkoppelnden Materialien sollte möglichst tief - günstigerweise <0,25 W/mK - liegen.

Für mehrschaliges Mauerwerk ist die Entkoppelung je nach Ausführung des Kellers anzuordnen: Beim gedämmten und beheizbaren Keller in der Vormauerung, beim ungedämmten kalten Keller in der inneren, tragenden Schale oder bei unten liegender Dämmung im Mauerwerk unter der Decke.

Wärmestromlinien

Berechnung HTL Bern: Für kalten Keller und auf der Kellerdecke liegender Dämmung wurde die tragende Innenschale des Zweischalenmauerwerks mit Schaumglas entkoppelt. Gut erkennbar ist die Bündelung der Wärmestromlinien im Bereich des bis zur Rohdecke reichenden Innenputzes. Eine Verstärkung der Kerndämmung auf 20-24 cm und der Fußbodendämmung auf ca.20 cm sowie der Ersatz des Innenputzes durch Dämmung in Höhe des Fußbodenaufbaues würde die Optimierung zur Passivhaustauglichkeit bringen.
(Quelle: Wärmebrücken, Luft- und Winddichte)

Nochmals die selbe Betrachtung in einer anderen Darstellung:

 

Eine Zweischalige Wand in der Aufsicht (innen Kerndämmung)

Aufsicht auf einen Wandvorsprung (Erker)

Der selbe Erker nun mit Zweischaligem Mauerwerk und Dämmung

Zur Lage der Wärmedämmung ober- oder unter Kellerdecke: Zitat Ing. K. H. Schlechter: "Als Alternative zu der seit Jahren ausgeführten Dämmung der Kellerdecke an der Unterseite mittels Einlegen von Mehrschichtplatten wurde die Ausführung der gesamten Dämmung auf der Decke mit Wärmebrücken-Unterbrechung im Wandbereich untersucht. …Dabei ergaben sich sowohl für die Außenwand als auch für die tragenden Mittelmauern Verbesserungen der Oberflächentemperaturen [um 0,2 bis 0,3 K. Gegenüber mitbetonierten Mehrschichtplatten… kostet die Dämmung oben inklusive thermischer Entkoppelung bei ]sonst gleicher thermischer Qualität um 48% weniger…"
(Kürzungen vom Autor mit …gekennzeichnet, Ergänzungen in [ ])

Vergleichende Berechnungen zeigen:
Nach thermischer Entkoppelung im Mauerwerk erzielen zusätzliche Dämmmaßnahmen insbesonders im Perimeterbereich nur mehr geringe Verbesserungen. Die Perimeterdämmung sorgt in dem Fall für Frost- und Kondensatfreiheit des Kellers.

Das Fenster

Die Dämmeigenschaften der marktbesten Verglasungen sind gegenüber den gelegentlich noch im historischen Bestand anzutreffenden Einfachverglasungen um den Faktor 10 und gegenüber den in den 60er bis 80er-Jahren eingebauten Isolierverglasungen ohne Edelgasfüllung und Beschichtung um den Faktor 5 verbessert worden. Die U-Werte (früher k-Werte) liegen für moderne Verglasungen zwischen 1,2 und 0,5 W/m²K im ungestörten Glasbereich.
Der U-Wert nicht überdämmter Standardfensterrahmen stellt mit ca. 1,5-1,9 W/m²K im Vergleich zur restlichen sehr gut gedämmten Hülle schon eine Wärmebrücke dar, selbst im Vergleich zur ungestörten Glasfläche.

 

Passivhaustaugliches Fenster

Passivhaus taugliche Fenster:
Dreischeibenverglasung in Warmrahmen, Blockrahmen außen überdämmt in Leichtbauwand.
Isothermendarstellung Berechnung Ingenieurbüro ebök.

(Quelle: Wärmebrücken, Luft- und Winddichte)

Bestimmend für die Qualität von Fenstern sind neben Funktionsfähigkeit und Haltbarkeit die Faktoren der Glasqualität (U-Werte siehe vorher, g-Werte = Energiedurchlaß und t-Werte = Lichttransparenz) sowie Rahmen-U-Wert, - aber besonders wichtig - Einbausituation und der Einfluß des Glasrandverbundes.

Einbausituation & Fensterrahmen

Ein wichtiges, heute leider noch oft vernachlässigtes Detail ist der Anschluß des Fensters an den Wand-(Dach-) Regelquerschnitt. Da die Länge der Fensterumfänge im allgemeinen recht erheblich ist, muß ihr Einfluß auch bei relativ geringen Y-Werten (linearen WB-Zuschlägen) noch berücksichtigt werden.
Besonders gravierend wirkt sich das Nichtdämmen der Fensterleibung bzw. das Nichtüberdämmen des Fensterrahmens bei Dämmverbundsystemen oder mehrschaligen Konstruktionen aus.
Durch Überdämmung des Fensterstockes können die linearen Zuschläge für die Einbausituation im Vergleich zu nicht überdämmten Konstruktionen um ca. 70% verringert werden. Zielsetzung der Optimierung für Passivhäuser: die linearen Wärmebrückenzuschläge Y auf kleiner 0,01 W/mK zu senken.

Passivhaus Caldonazzi

Passivhaus Caldonazzi, Frastanz-Amerlügen, Fixverglasung mit Stocküberdämmung.
(Quelle: Wärmebrücken, Luft- und Winddichte)

Glaseinstand & Randverbund

Die Auswirkungen von Glasrandverbund und Glaseinstand sind zwar von baulicher Seite nicht beeinflußbar, können jedoch von planerischer Seite über die Auswahl der Fensterkonstruktion beeinflußt werden.
Nur durch den entkoppelten Randverbund ist die Scheibentemperatur außen zur Glasleiste hin schon um 2 bis 3 K kälter bzw. innen am Scheibenrand je nach Eingriff der Scheibe in den Rahmen um mehrere K wärmer als beim Fenster mit Aluminiumrandverbund!
Faustregel: Gegenüber einem entkoppelten Randverbund wird mit Aluminiumrandverbund der gesamte Fenster-U-Wert um durchschnittlich eine Qualitätsstufe der Verglasung herabgestuft (d.h. aus einer "0,9er-Verglasung" wird eine "1,1er-Verglasung").

 

Oben: Wärmeschutzglas mit
konventionellem Abstandhalter aus Aluminium
Unten: Wärmeschutzglas mit thermisch entkoppeltem Glasrandverbund von Thermix

Deutlich sichtbar: Die Randzonen der Scheibe sind innen zur Glasleiste hin um ca. 3°C wämer als mit konventionellen Abstandhaltern. Berechnung Ingenieurbüro ebök.

(Quelle: Wärmebrücken, Luft- und Winddichte)

www.bauweise.net