Wärmedämmung

Wärmedämmung (englisch: thermal insulation) bezeichnet die Reduktion des Durchganges von Wärmeenergie durch eine Hülle, um einen Raum oder einen Körper vor Abkühlung oder Erwärmung zu schützen. Sie hat sich im Rahmen der Evolution bei warmblütigen (endothermen) Tieren entwickelt. In vielen technischen Bereichen werden zur Wärmedämmung natürliche oder künstlich hergestellte Dämmstoffe eingesetzt.

Wärmedämmung wird auch als Wärmeisolierung oder Wärmeisolation bezeichnet.[1] Fachsprachlich wird der Begriff Isolierung vornehmlich für den Schutz vor der Übertragung von elektrischem Strom oder von Schwingungen verwendet.

Wärmeübertragung

Wärme wird durch drei Mechanismen übertragen:

  • Wärmeleitung: Die Wärme wird durch die Bewegung von Molekülen weitergegeben. Stoffe mit hoher Dichte leiten Wärme meist besser als Stoffe mit einer geringen Dichte. So leitet Stahl Wärme besser als Holz. Wärmedämmung wird dadurch erreicht, dass die für die Wärmeleitung verantwortlichen Molekülkaskaden durch entsprechend geeignete Materialien sowie deren Anordnung verlängert oder unterbrochen werden.
  • Wärmestrahlung: Die Wärme wird durch elektromagnetische Wellen weitergegeben. Wärmedämmung hinsichtlich der Verhinderung einer Erwärmung wird vor allem durch Reflexion („Spiegelung“) auftreffender Wärmestrahlung erreicht, hinsichtlich der Verhinderung einer Abkühlung durch Verringerung der Oberflächentemperatur des Körpers durch Verringerung der Wärmeleitung in der äußeren Hülle des Körpers, sodass möglichst wenig Wärme abgestrahlt werden kann.
  • Konvektion: Die Wärme wird durch Strömungen in Gasen oder Flüssigkeiten transportiert. Wärmedämmung wird durch Unterbrechung der Wärmeströmungen erreicht.[2] Eine Sonderform dieser Wärmemitführung, die häufig übersehen wird, ist die Wärmebindung durch Wasserdampf, d. h. die Verdampfungsenthalpie des Wasser(dampf)s bindet Wärmeenergie.

Geschichtliches

Im Zuge der Entwicklung von Kältetechnikverfahren wurde auch die Entwicklung der Wärmedämmung vorangetrieben und 1918 das Forschungsheim für Wärmeschutz (heute: Forschungsinstitut für Wärmeschutz e. V. München, Abk. FIW) in München gegründet.[3] Führende Persönlichkeit hierbei war Professor Carl von Linde, der ab 1868 für mehrere Jahrzehnte an der Technischen Hochschule lehrte und 1879 die Gesellschaft für Lindes Eismaschinen Aktiengesellschaft (heute: Linde AG) im Süden Münchens gründete.

Wärmedämmung von Gebäuden

Mineralwolle als Wärmedämmung an einer Gebäudefassade. An den vertikalen Aluminiumprofilen wird die Fassadenbekleidung befestigt.
Steinwolle zur Wärmedämmung innerhalb einer Leichtbauwand in Kanada
Temperaturverlauf in einer außen gedämmten Kalksandsteinwand im WDV-System

Die Wärmedämmung gehört zu den Maßnahmen des (baulichen) Wärmeschutzes und hat das Ziel, die Auskühlung beheizter Gebäude zu minimieren. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts hatte die Wärmedämmung von Gebäuden einen geringen Stellenwert. Man behalf sich durch wärmende Bekleidung und das Zusammenrücken in wenigen, tagsüber mit vorwiegend wärmestrahlenden Einzelöfen beheizten Räumen. Die meisten Menschen arbeiteten körperlich und kühlten dadurch weniger aus, als es bei Schreibtischtätigkeiten der Fall ist.

In den 1960er-Jahren wurde Heizöl erschwinglich und es wurden zahlreiche neue Wohnungen und Häuser mit Öl-Zentralheizungen erbaut. Dabei wurde jedoch selten auf energetische Aspekte geachtet.

Im Zuge der ersten Ölkrise 1973/74 vervierfachte sich der Ölpreis; 1979/80 verdreifachte er sich noch einmal. In den 1970er und 1980er Jahren entstand im Zusammenhang mit der Diskussion um sauren Regen und Waldsterben ein Bewusstsein für die Notwendigkeit der Reduktion saurer Abgase und für die Rationalität von energiesparenden Maßnahmen wie z. B. Wärmedämmung.

In Deutschland trat im November 1977 die erste Wärmeschutzverordnung für Gebäude in Kraft; Anfang 2002 wurde sie von der Energieeinsparverordnung (EnEV) abgelöst.

Bauphysikalische Kennwerte

Dies bezeichnet die spezifischen wärmedämmenden Eigenschaften eines Stoffes unter der Annahme, dass kein Luftzug (Konvektion) auftritt. Je kleiner der Wert, desto besser ist die wärmedämmende Wirkung.

Dieser bezeichnet die spezifischen wärmedämmenden Eigenschaften eines Bauteils unter Einbeziehung der Wärmeübergangswiderstände zu den angrenzenden Luftschichten. Das Bauteil kann aus mehreren Stoffen bestehen, die hintereinander oder nebeneinander angeordnet sind. Ein Beispiel wäre die Außenwand eines Gebäudes oder ein Fenster. Je kleiner der Wert, desto besser ist die wärmedämmende Wirkung. Der Kehrwert ist der Wärmedurchgangswiderstand.

  • Wärmedurchlasskoeffizient

Dieser entspricht dem Wärmedurchgangskoeffizienten, jedoch ohne Einbeziehung des Wärmeübergangswiderstands zu den angrenzenden Luftschichten. Der Kehrwert ist der Wärmedurchlasswiderstand.

  • R-Value

In Nordamerika werden Bauteile üblicherweise mit dem R-Value charakterisiert und Baustoffe mit dem R-Value per Inch. Dies entspricht dem Wärmedurchlasswiderstand mit angloamerikanischen Maßeinheiten. Der Wärmedurchlasswiderstand in der metrischen Variante wird dort als RSI oder R(SI) bezeichnet. Ein RSI-Value [m²·K/W] entspricht etwa dem 0,176-fachen Umrechnungsfaktor für R-Value nach RSI-Value beispielsweise bei: eines R-Value [h·ft²·°F/Btu]

Der 0,144-fache Kehrwert des R-Value per Inch [h·ft²·°F/(Btu·in)] bzw. der 0,0254-fache Kehrwert des RSI-Value per Inch [m²·K/(W·in)] eines Stoffes ergibt die Wärmeleitfähigkeit λ [W/(m·K)].
[Der Umrechnungsfaktor 0,144 wird aus dem Faktor 0,176 für den R-Value nach RSI-Value und dem Faktor 0,0254 für Inch nach Meter wie folgt berechnet: 1 / (0,176 / 0,0254) = 0,144]

Wie schnell sich eine Temperaturänderung in einem Material ausbreitet, hängt nicht nur von seiner Wärmeleitfähigkeit, sondern auch von seinem Wärmespeichervermögen ab. Maßgeblich hierfür ist die Temperaturleitfähigkeit.

Arten der Wärmedämmung

Wärmegedämmte Rohrleitungen in einem Heizungskeller. Zur Minimierung der Verluste durch Strahlungsaustausch werden die Rohrleitungen speziell gedämmt, um die Oberflächentemperatur zu senken (wirkt mit der 4. Potenz der Temperaturen an den im Austausch befindlichen Oberflächen). Die Oberflächen werden metallisch glänzend (hier die Rohrleitungen) oder zumindest weiß (auch die Kellerdecke) ausgeführt, um die Emissionsfaktoren des Rohres und der Kellerwand abzusenken.

Bei Gebäuden werden Baustoffe, Bauteile und sonstige konstruktive Methoden eingesetzt, um den Wärmedurchgang aufgrund von Wärmeleitung und Wärmestrahlung durch die Gebäudehülle einzuschränken. In vielen Fällen ist damit auch die Gewährleistung der Luftdichtheit verbunden.

  • Wärmedämmstoffe sind Stoffe, deren spezifische Wärmeleitfähigkeit λ besonders gering ist (kleiner als 0,1 [W/(m·K)]) und deren Hauptzweck die Wärmedämmung ist.
Typische Ausführungsarten der Wärmedämmung in Bezug auf das Gebäudeteil sind: Dachdämmung, Wanddämmung, Fassadendämmung, Perimeterdämmung und Deckendämmung. In Bezug auf die Lage im Gebäudeteil sind typische Ausführungsarten: Innendämmung, Gefachdämmung, Kerndämmung, Außendämmung.

Sonderfall Innendämmung

Innendämmungen werden meistens ausgeführt, um eine historische Fassade erhalten zu können, z. B. bei Fachwerkhäusern. Sie bieten sich ebenso an, wenn aus architektonischen Gründen die tragende Wandschale auch die sichtbare Außenfläche bilden soll und eine zweischalige Wand zu aufwändig wäre, beispielsweise bei Naturstein-, Klinker- oder Sichtbetonwänden, sowie bei Blockhäusern.

Innendämmungen sind problematischer, da der Taupunkt sich durch den Einbau der Dämmung nach innen verlagert. Die im Winterhalbjahr in die Dämmschicht diffundierende, feuchte Innenraumluft kondensiert; dies kann zu Schäden am Bauwerk führen, wenn der Feuchtigkeitsgehalt dauerhaft bestimmte Höchstwerte überschreitet.

Häufig wird daher die Innendämmung durch eine Dampfbremse vor eindringendem Wasserdampf geschützt. Die Verwendung einer separaten, dünnen Dampfbremsschicht bringt einige Nachteile mit sich:

  • An Übergängen zu Wänden, Decke, Vor- und Rücksprüngen und Wandöffnungen sowie bei Durchdringungen für Steckdosen, Heizungsrohre usw. sind völlig luftdichte Anschlüsse schwierig herzustellen. Dampfbremsfolien sind anfällig für spätere Beschädigungen. Da eindringende Luftfeuchtigkeit durch die Dampfbremse schlecht zur Innenwandseite hin abtrocknen kann, kann es insbesondere bei der Verwendung von leicht durchströmbarem, nicht-kapillarem Dämmstoff wie Mineralwolle zur Ansammlung von größeren Feuchtigkeitsmengen kommen. Kleinere Feuchtigkeitsmengen können durch die Außenwand abtrocknen, wenn ausschließlich kapillaraktive Baustoffe verwendet werden.
  • Die Dampfbremse behindert die Austrocknung von Außenwänden, die an der Wetterseite häufig von Schlagregen betroffen sind, zur Innenwandseite hin.

Da die Dampfbremse den Feuchtigkeitsaustausch mit der Innenraumluft behindert, sollte vor der Dampfbremse innenraumseitig eine Schicht von wenigstens 2 cm Stärke aus diffusionsoffenem, speicherfähigem Material wie Putz oder Holz vorgesehen werden, um die erwünschte Pufferwirkung der Wandoberfläche zu ermöglichen.

Inzwischen liegen langjährige Erfahrungen mit Innenwanddämmungen vor, die ohne klassische Dampfbremsschicht auskommen. Voraussetzung ist die zügige Ableitung des sich in der Dämmschicht bildenden Tauwassers zur inneren und äußeren Wandoberfläche durch die durchgehende Kapillarität des gesamten Wandaufbaus. Hierzu werden kapillaraktive Dämm- und Wandbaustoffe hohlraumfrei miteinander verbunden. In Feuchträumen und Küchen empfiehlt es sich, die Menge des in die Wand eindringenden Wasserdampfs zu begrenzen, indem beispielsweise ein kunstharzhaltiger Innenputz mit definiertem Diffusionswiderstand verwendet wird. Erhältlich sind auch Holzfaserdämmplatten mit einer speziellen integrierten mineralischen Dampfbremse, welche die Kapillarität kaum einschränkt. Neben Leichtlehm und Holzfaserdämmstoff wurde eine Vielzahl neuartiger Dämmstoffe entwickelt, die sich als Innendämmung eignen. Dazu gehören Wärmedämmputze, Mineralschaumplatten, Calciumsilikatplatten und Verbundmaterialien mit leichten mineralischen Zuschläge wie Perlite und Blähton.

In jedem Fall sollte eine Innendämmung hohlraumfrei und strömungsdicht gegenüber der Raumluft mit der Wandkonstruktion verbunden werden, um sowohl eine Hinterlüftung als auch Konvektionsströmungen innerhalb des Wandaufbaus zu vermeiden, die im Winter zu lokal erhöhter Kondensatbildung führen würden.

Wärmedämmung und Feuchtigkeit

Unzureichender Wärmeschutz kann während der Heizperiode den Anfall von Tauwasser verursachen. Wird eine Baukonstruktion über einen längeren Zeitraum durchfeuchtet, kann dies Pilzwachstum (Schimmelpilz) hervorrufen und Fogging-Effekte fördern, mit entsprechenden Gefahren für die Gesundheit der Bewohner sowie der Funktionstüchtigkeit und Werthaltigkeit der Bausubstanz. Durch geeignete Materialien, Konstruktionsweisen und zusätzliche Maßnahmen können diese unerwünschten Auswirkungen verringert oder vermieden werden.

Tauwasseranfall durch Innenluft

Wärmedämmung vergrößert die Temperaturunterschiede innerhalb einer bestimmten Strecke. Falls Innenluft oder Wasserdampf in entsprechend kalte Bereiche eindringt, kann dies zum Anfall von Tauwasser führen. Je niedriger dort die Temperatur und je höher die Raumluftfeuchtigkeit, desto eher wird Kondenswasser anfallen. Mit einer luftdichten Abdichtung, die sogenannte Dampfsperre, kann das unmittelbare Einströmen von Innenluft sowie die Wasserdampfdiffusion erschwert, in der Praxis jedoch kaum gänzlich verhindert werden. In aller Regel werden deshalb zusätzliche Vorkehrungen getroffen, damit die trotzdem eingetretene Feuchtigkeit wieder abtransportiert wird oder bis zu einem gewissen Grad unschädlich aufgenommen werden kann.

Verlagerung des Tauwasseranfalls

Tauwasser fällt vornehmlich an der kältesten Stelle an. Durch wärmedämmende Maßnahmen kann die kälteste Stelle in ungünstigere Bereiche verlagert werden, beispielsweise beim Fenster von der Glasscheibe zur Laibung. Es ist deshalb anzustreben in allen der Innenluft zugänglichen Bereichen eine Oberflächentemperatur oberhalb des Taupunktes zu erreichen, die Luftfeuchtigkeit durch Wohnungslüftung zu vermindern oder an diesen Stellen weniger problematische Baustoffe zu verwenden.

Feuchtetransport, Hygroskopische Speicherfähigkeit und Kapillarität

Jeder Baustoff steht in einem Feuchtegleichgewicht zu seiner Umgebung. Je nach Standort, wo er eingesetzt ist, wird sich das Feuchtegleichgewicht und die Höhe des Wassergehalts anders schnell einstellen.[4]

Die Fähigkeit, Wasser kurzzeitig aufzunehmen und so bei Situationen wie Schlagregen oder Kondensatbildung eine kritische Durchfeuchtung zu vermeiden, wird als hygroskopische Speicherfähigkeit bezeichnet (siehe auch w-Wert, Wasseraufnahmekoeffizient). Kapillaraktive Baustoffe (siehe zum Beispiel kapillaraktive Kleidung) sorgen dann für den Abtransport von Feuchtigkeit innerhalb der Konstruktion. Baustoffe, die beide Eigenschaften vereinen, sind unter anderem Ziegel, Gips, Holzfaserwerkstoffe, Lehm oder Calciumsilikat-Platten. Porenbeton besitzt zwar eine hohe Speicherfähigkeit, ihm fehlt aber die Eigenschaft, das Wasser wieder schnell abzugeben. Wichtig hierbei ist bei den Konstruktionen, dass sie den Wassertransport nicht durch ungeeignete Wandbeschichtungen (Dispersionsfarben, Tapeten, Dampfsperren) behindern.

Neben der Wasserleitung durch Kapillarität gibt es auch Wasserdampfleitung durch Diffusion (siehe dazu auch Wasserdampfdiffusionswiderstand und Atmende Wand).

Feuchtigkeitsschäden

Es ist zu prüfen, ob Wasser durch Kondensation der Innenluft, durch Lecks der Wasserversorgung oder von außen anfällt. Bei Feuchtigkeit im Sommer kann das Lüften an schwülen bzw. heißen Tagen warme Luft an Oberflächen in kalten Räumen (Keller, Kirchen) kondensieren lassen. Bei Feuchtigkeit im Winter können über Messung der Oberflächeninnentemperatur kalte Stellen identifiziert werden (Infrarotthermometer). Ist z. B. eine Fensterlaibung in der Nähe des Rahmens großflächig oder an einzelnen Stellen ungewöhnlich kalt, kann die Rahmendämmung Fehler aufweisen. Gegebenenfalls muss an dieser Stelle die Fuge zwischen Rahmen und Mauerwerk zur Überprüfung der Dämmung geöffnet werden. Bei eingebauter Dampfsperre wie Folien ist zuvor zu überlegen, inwiefern dabei diese beschädigt werden kann und gegen die Auswirkungen der Ursachenklärung des Schimmelbefalls abzuwägen. Bei größeren Fehlern der Rahmendämmung kann zwischen Mauerwerk und Rahmen so viel Wasser kondensieren, dass dies die Luftfeuchtigkeit des Raumes erhöht. Das kondensierte Wasser kann an anderen Stellen des Mauerwerks an der Wand austreten und Schimmel bilden (tieferliegend, auch tieferliegend seitlich). Eine Sanierung durch das Einbringen von Schaum zwischen Rahmen und Mauerwerk kann bei selbst genutztem Eigentum kostensparend versucht werden. Tatsächlich ist aber eine fachgerechte Sanierung des Rahmeneinbaues mit Dampfsperren notwendig. Bei massiven Dämmfehlern ist zu überlegen, ob dabei auch der Aufbau unter Fensterbrettern und ggf. Außentürschwellen untersucht werden soll.

Luftdichtheit und Lüftung

Je umfassender die Wärmedämmung eines Gebäudes, desto größer wird der Anteil der Lüftungswärmeverluste am Energiebedarf eines Gebäudes. Insbesondere bei Niedrigenergiehäusern wird darum Wert auf die Luftdichtheit der Gebäudehülle gelegt, so dass eine kontrollierte Wohnraumlüftung anstelle der traditionellen natürliche Lüftung treten muss.

Um die Dämmung trocken und wirksam zu erhalten, muss diese vor dem Eindringen von Luft mit erhöhtem Feuchtegehalt geschützt werden. Um den Feuchtigkeitseintrag aus der Innenraumluft zu verhindern, werden vorzugsweise der Innenputz oder die innere Wandverkleidung als Luftdichtigkeitsebene gestaltet, indem diese luftdicht an Wände, Decken, Fenster und sonstige Durchbrüche angeschlossen werden.

Durch die Installation einer Kern- oder Außendämmung wird die Luftdichtheit eines Gebäudes in der Regel nicht verändert. Bei einer Installation einer Innendämmung muss hingegen darauf geachtet werden, dass die innere Oberfläche luftdicht ausgeführt wird. Nur in seltenen Fällen wird die Dämmung selber luftdicht oder als Dampfbremse ausgeführt (siehe dazu auch Atmende Wand).

Wärmedämmung und Wirtschaftlichkeit

Es ist äußerst schwierig, eine allgemeine Aussage über die Wirtschaftlichkeit von wärmedämmenden Maßnahmen zu treffen, da es viele Einflussfaktoren gibt. Entscheidend zur Ermittlung des energetischen Einsparpotenzials sind die klimatischen Randbedingungen, das Außen- und Innenklima und der energetische Zustand der Bauteile vor und nach der Sanierung. Aber auch die finanziellen Randbedingungen sind von großer Bedeutung, darunter die tatsächlichen Sanierungskosten, Kreditkosten und Laufzeiten sowie die beabsichtigte Nutzungsdauer. Neben diesen projektspezifischen Angaben sind zudem allgemeingültige, jedoch unstete Parameter wie Energiepreis und Energiepreissteigerung sowie Realzinsentwicklung wichtig.

Aufgrund des starken Einflusses unsicherer Randbedingungen sollte die Amortisationszeit von energetischen Maßnahmen in Zeiträumen angegeben werden. Gemäß einer Studie im Auftrag des Gesamtverbands Dämmstoffindustrie ergeben sich für die an einem Gebäude typischerweise durchgeführten Wärmeschutzmaßnahmen die in der folgenden Tabelle aufgeführten Amortisationszeiten.[5]

Bauteil
Dämmung
Typischer Ausgangs-
U-Wert [W/(m²·K)]
Amortisationszeit [a]
MittelwertBereich mit 95%iger
Wahrscheinlichkeit
Außenwand WDVS (EPS und MW)
energiebedingte Kosten

1,4

06

4 bis 10
Kellerdecke
von unten mit Bekleidung
ohne Bekleidung

1,3
1,3

08
06

6 bis 13
4 bis 10
Steildach (Sanierung von außen inkl. kompletter Neueindeckung)
energiebedingte Kosten

0,9

10

6 bis 16
Flachdach
energiebedingte Kosten

0,9

07

5 bis 13
Oberste Geschossdecke
begehbar
nicht begehbar

0,9
0,9

10
03

6 bis 15
2 bis 05

Bei nichttransparenten Gebäudeteilen wird ein Teil der auftreffenden solaren Strahlungsenergie an der außenseitigen Oberfläche reflektiert und ein Teil in Wärmeenergie umgewandelt. Der dadurch bewirkte Temperaturanstieg an der Außenseite verringert den Temperaturunterschied zwischen der (warmen) Innenseite und der (kälteren) Außenseite eines Gebäudes, so dass weniger Wärme aus dem Gebäude abfließt. Kritiker[6] der Wärmedämmung argumentieren hier, dass es energieeffizienter sei, dem solaren Strahlungseintrag einen möglichst geringen Wärmedämm-Widerstand entgegenzusetzen und stattdessen eine ausreichend hohe Wärmekapazität der Außenwand vorzusehen, um genügend solare Energie zu speichern. Es wird auch die Meinung vertreten, der Wärmebedarf eines Hauses könne mit Wärmedämmung sogar höher werden als ohne.[7] Als Beleg hierfür wird eine Erhebung des Hamburger GEWOS-Instituts von 1995[8] angeführt, die jedoch erhebliche Mängel aufweist, beispielsweise die fehlende Überprüfung der Verluste der Heizungssysteme.[9]
In einem Feldtest zur energetischen Sanierung von Wohngebäuden wurden knapp 180 Objekte (Einfamilienhaus/Zweifamilienhaus/Mehrfamilienhaus) untersucht, bei denen nach dem Jahr 2006 der Heizkessel erneuert und/oder die Wärmedämmung verbessert wurde. Im Mittelpunkt stand die Frage, wie groß die Diskrepanz zwischen dem technischen Potenzial von Sanierungsmaßnahmen und den Erfolgen in der Praxis ist und mit welchen Hebeln die Wirksamkeit von Sanierungen gesteigert werden könnte. Bei der Maßnahmenkombination Dach-Außenwand-Fenster konnten Einsparungen zwischen 21 und 48 Prozent nachgewiesen werden. Auffällig war, dass die Dämmung von Verteilleitungen und Armaturen im unbeheizten Bereich in vielen Fällen zu wünschen übrig lässt. Als Ursachen für ausbleibende Sanierungserfolge werden primär Mängel in der Qualitätssicherung vor, während und nach der Sanierung gesehen. So führten beispielsweise nach Dämmmaßnahmen gerade mal 10 Prozent eine Heizungsoptimierung durch. Mit teils einfachen Optimierungen und Nachbesserungen könnte im Bereich Raumwärme und Warmwasserbereitung zusätzlich ca. 25 bis 30 kWh/m²a gespart werden.[10]

Probleme und Kritik

Brandschutz

Zu Brandschutz und entsprechenden Problemen mit Polystyrolschaumstoffen siehe Polystyrol#Brandverhalten und Wärmedämmverbundsystem#Brandverhalten.

Luftdichtheit und Zwangsbelüftung

Mit zunehmender Luftdichtheit der Gebäudehülle zur Vermeidung von Lüftungswärmeverlusten sind sporadisches manuelles Lüften, der vorhandene unkontrollierte Luftaustausch sowie Diffusionsvorgänge kaum mehr ausreichend, um ausreichend Feuchtigkeit aus dem Gebäude abzuführen. Neben dem Aspekt der Frischluftversorgung der Bewohner ist aus diesem Grund eine kontrollierte Wohnraumlüftung ab einer gewissen Höhe des Wärmeschutzes unumgänglich. Da die Erhöhung des Wärmeschutzstandards eine kontinuierliche Entwicklung war, eine kontrollierte Wohnraumbelüftung jedoch eine sprunghafte Veränderung der bisherigen Gebäudetechnologie darstellt, wurde dieser begleitende Entwicklungsschritt nicht immer vollzogen und ist bei nachträglicher Verminderung der Lüftungswärmeverluste meist auch kaum mehr möglich. Auftretende Feuchtigkeitsschäden werden – mangels Kenntnis der Zusammenhänge – der Wärmedämmung zugeschrieben. Kritiker bemängeln hier, dass die Zwangsbelüftung eines Gebäudes ein unnatürlicher Zustand sei, der in der Vergangenheit nie notwendig war. Angeführt wird auch das Argument, dass diffusionsoffene und kapillaraktive Baustoffe eine ansonsten notwendige Zwangsbelüftung entbehrlich machen. Weiterhin, dass Baufehler, wie Undichtigkeiten oder Löcher in der Rahmendämmung, nicht erkannt und Belüftungsfehler verantwortlich gemacht werden.

Algenbefall an Bauteilen im Außenklima

Die biologische Vergrauung oder Schwärzung von Fassaden ist in der Regel immer ein Hinweis auf erhöhte Feuchtigkeitswerte. Bei gedämmten Fassaden bildet sich Feuchte meist als Tauwasser an der Oberfläche. Bei massiven Wandkonstruktionen liegt es eher an aufsteigender Feuchte aus dem Erdreich oder an Regenwasser, das an der Wetterseite oder aufgrund geringer Dachüberstände häufig auf die Wand trifft, von porösen Baustoffen aufgenommen und über eine längere Zeit gespeichert wird.[11]

Je besser die Wärmedämmung, desto geringer sind die Temperaturunterschiede zwischen der äußeren Oberfläche der Außenwand und der Außenluft. Moderne Dünnschichtputze haben zudem eine geringe Wärmespeicherfähigkeit und kühlen somit schnell aus. Wenn die nächtliche Abstrahlung größer ist, als die von innen nachgeführte Wärmemenge, kann die Außenwand-Oberfläche eine Temperatur annehmen, die unterhalb der Außenlufttemperatur liegt.

In Nächten, in denen entweder die Lufttemperatur stark abfällt (so dass die Luftfeuchte bis auf 100 % ansteigt) oder aufgrund eines wolkenlosen Himmels viel Wärme abgestrahlt wird, bildet sich Tauwasser auf allen Oberflächen, die wegen ihrer geringen Speicherfähigkeit schnell abkühlen (oder aufgrund ihrer Ausrichtung zum Himmel viel Wärme abstrahlen). Neben Blättern, Gras und Autokarosserien kondensiert die Luftfeuchte dann auch an gut gedämmten Fassaden mit dünnschichtigem Putz. Typische Wärmedämmverbundsysteme bestehen aus Materialien, die schlechte Wärmespeicher sind und zusätzlich auch kaum Feuchtigkeit aufnehmen: Dämmschaum oder Mineralwolle mit Kunstharzputz. Im Gegensatz zu traditionellen Wandaufbauten wird das Tauwasser nicht aufgesaugt, sondern verbleibt an der Oberfläche und bildet zusammen mit sich anlagerndem Staub aus der Luft ein Substrat, auf dem sich Algen, Moose, Flechten und insbesondere Schwärzepilze ansiedeln.[11] Die Befestigungsmittel zeichnen sich oft als helle Punkte auf vergrauten WDVS-Fassaden mit Dünnschichtputzen ab, da die Dämmstoffnägel oder -schrauben eine starke Auskühlung des angrenzenden Putzes verhindern, woraufhin sich auch weniger Tauwasser bildet.

Besonders anfällig für Algenwachstum sind zur Hauptwetterseite ausgerichtete oder beschattete Außenwände mit guter Wärmedämmung oder Vorhangfassade und geringer Wärmespeicherfähigkeit. Laut einem Bericht des NDR wären 75 % der wärmegedämmten Häuser davon betroffen, wenn dem Putz nicht Biozide (Algizide, Fungizide) zugemischt würden, die in der Landwirtschaft bereits verboten seien.[12] Wenn diese chemischen Mittel nach einigen Jahren ausgewaschen sind, kann sich dennoch ein Bewuchs ausbilden. Auch nicht gedämmte Außenflächen weisen heute aufgrund der gesunkenen Schwefeldioxid-Belastung der Luft der mehr Bewuchs auf als zuvor.[13] Abhilfe schafft das regelmäßige Abbürsten betroffener Flächen mit Wasser.[14]

Bauschäden

Bei der Installation von Dämmmaterialien muss beachtet werden, dass der Wasserdampfdiffusionswiderstand der inneren Bestandteile der Gebäudehülle größer ist, als der der äußeren Bestandteile. Bauschäden treten vielfach auf, wenn luftdurchlässige Mineralwolle aufgrund von Undichtigkeiten der inneren Bekleidung von feuchter Raumluft durchströmt wird. Mineralwolle ist nicht in der Lage, die dann im Winter in der Dämmschicht kondensierende Luftfeuchtigkeit kapillar abzuführen, so dass unter ungünstigen Umständen eine vollständige Durchnässung erfolgt. Als Folge reduziert sich der Dämmwert der Mineralwolle deutlich; angrenzende Baustoffe können durchfeuchten und es kommt zu Fäulnis und Schimmelbildung. Im Fall einer unsachgemäß ausgeführten Innendämmung kann es auch ohne Durchströmung zu einer Auffeuchtung der Mineralwolle kommen, wenn über längere Zeiträume nicht ausreichend gelüftet wird.

Wärmedämmung in der Technik

Allgemeines

In der Technik wird Wärmedämmung eingesetzt, um technische Prozesse zu ermöglichen oder deren Energiebedarf zu minimieren. Weitere Einsatzgebiete sind beispielsweise die Verhinderung von Frostschäden oder der Schutz von Lebensmitteln, aber auch der Schutz von Raumflugkörpern durch einen Hitzeschild. Besonders effektive Wärmedämmungen werden als Superisolierung bezeichnet.

Anlagentechnik

Der Schutz vor Wärmeverlusten bzw. Kälteverlusten durch „Wärmegewinne“ bei Kältemaschinen und ihren Rohrleitungen (Kälteanlagen), ist sowohl für die Energieeffizienz, als auch für die Anlagenfunktion an sich in vielen Fällen betriebsnotwendig. Durch die gestiegenen Kosten fossiler Energieträger kommt ein ökonomischer Anreiz hinzu.

Wärmedämmung bei Tieren

Die Bandbreite körpereigener Wärmedämmung endothermer (warmblütiger) Wirbeltiere reicht von der natürlich vorhandenen Behaarung bzw. Befiederung, bei denen jeweils Luft der Hauptwärmeisolator ist, über das Fettgewebe bis zur Speckschicht (besonders bei polarer oder mariner Lebensweise). Darüber hinaus verwenden viele Tiere beim Nestbau wärmedämmende Materialien.

In Ermangelung einer dichten Behaarung, wie sie die meisten anderen Säugetiere aufweisen, bedienen sich Menschen einer Bekleidung aus pflanzlichen oder synthetischen Fasern sowie Tierfellen, um sich vor Wärmeverlust zu schützen (siehe auch Nacktheit).

Siehe auch

Weblinks

Commons: Wärmedämmung – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Klaus Endrullat, Peter Epinatjeff, Dieter Petzold, Hubertus Protz: Wärmetechnik. Springer-Verlag, 2013, ISBN 3662070278 S. 192 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. Friedrich Tabellenbuch Bautechnik, Ferd. Dümmlers Verlag Bonn, Wärmetechnische Grundlagen.
  3. Hans-Liudger Dienel: Ingenieure zwischen Hochschule und Industrie. Vandenhoeck & Ruprecht, 1995, ISBN 3-525-36047-9, S. 398.
  4. Die Kellertrockenlegung und Mauertrocknung sowie die Ursachen der Feuchtigkeit im Mauerwerk.
  5. FIW München: Bericht FO-2015/02 „Wirtschaftlichkeit von wärmedämmenden Maßnahmen“. April 2015.
  6. Sebastian Knauer: Windige Geschäfte mit dem Klimaschutz. Spiegel Online, 27. Oktober 2006, abgerufen am 10. April 2013.
  7. Richard Haimann: Wärmedämmung kann Heizkosten in Höhe treiben. Die Welt, 8. Oktober 2012, zuletzt abgerufen am 4. September 2014.
  8. GEWOS-Institut für Stadt, Regional- und Wohnungsforschung GmbH: Analyse Heizenergieverbrauch bestehender Mehrfamilienhäuser. Hamburg, November 1995.
  9. G. Hauser, A. Maas und K. Höttges: Analyse des Heizenergieverbrauchs von Mehrfamilienhäusern auf der Basis der GEWOS-Erhebung. Deutsche Bauzeitschrift 3/97.
  10. Studie „Wirksam Sanieren: Chancen für den Klimaschutz – Feldtest zur energetischen Sanierung von Wohngebäuden“. co2online gemeinnützige GmbH, Berlin, August 2015.
  11. a b Gerhard Holzmann: Algen, Flechten und Pilze an der Fassade; 2006–2021. In: Holzmann-Bauberatung.de
  12. Güven Purtul, Jenny Witte: Häuser-Dämmung: Gifte in der Fassade. TV-Reportage vom 9. Oktober 2012, abgerufen am 4. September 2014.
  13. Algen im Alltag, Energieinstitut Hessen. Abgerufen im Dezember 2021. In: Energieinstitut-Hessen.de
  14. Informationsblatt Algen Pilze Flechten auf Oberflächen, Herausgeber: Bundesausschuss Farbe und Sachwertschutz, Bundesverband Farbe Gestaltung Bautenschutz, Bundesverband Ausbau und Fassade, Dezember 2020.

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TemperaturverlaufWDVS.svg
Autor/Urheber: Ulrich Wismann, Brillux, Münster, Germany 2006-08-02, neu gezeichnet durch OttoKrüja 15:41, 22. Jun. 2010 (CEST), Lizenz: GFDL
Temperaturverlauf in einer außen gedämmten Kalksandsteinwand im Wärmedämmverbundsystem (WDV-System).
2006-02-15 Piping.jpg
Autor/Urheber: Roger McLassus, Lizenz: CC-BY-SA-3.0
Rohrleitungen eines Heizungskellers.
Batts firestop.jpg
Rockwool stud cavity insulation inside a drywall assembly under construction, showing the completed firestop (made of stuffed rockwool packing topsealed with self-leveling silicone firestop caulking), together with teck (armoured) cable penetrants leading to an electrical outlet box.
Fachada ventilada lana de roca.JPG
Photography of building insulated with stone wool