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Wärmedämmung

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Definition: eine Maßnahme zur Reduktion von Wärmeverlusten

In vielen Situationen kommt es zu einem unerwünschten Wärmefluss (einem Transmissionswärmeverlust) als Folge von Temperaturunterschieden:

Solche unerwünschten Wärmeflüsse können durch Maßnahmen der Wärmedämmung massiv reduziert werden. (Umgangssprachlich ist auch von Isolation oder Isolierung die Rede.) Dies erlaubt dann eine entsprechende Verminderung des Energieaufwands für die Beheizung bzw. Kühlung. Auf diese Weise erhöht Wärmedämmung die Energieeffizienz.

Thermografie-Aufnahme von Häusern mit und ohne Wärmedämmung

Abbildung 1: Eine Thermografie-Aufnahme von Häusern, wo nur rechts (blauer Bereich) eine nachträgliche Wärmedämmung angebracht wurde. Diese äußert sich darin, dass die Oberflächentemperatur (an zwei Stellen in °C angezeigt) kaum mehr oberhalb der Lufttemperatur liegt, so dass entsprechend wenig Wärme an die Außenluft abgegeben wird.
Quelle: Sammlung “Wärmebilder 2007–2010” von André Masson.

Ältere Gebäude verfügen oft über keine oder nur sehr unzureichende Wärmedämmung. Entsprechend erfordert ihre Beheizung einen großen Energieaufwand – meist den Löwenanteil des gesamten Energieverbrauchs des Gebäudes. Moderne Gebäude können dagegen so gut wärmegedämmt werden, dass selbst bei Außentemperaturen von unter 0 °C meistens keine Beheizung nötig ist; man spricht dann von einem Passivhaus. Selbst wenn der Passivhaus-Standard nicht erreicht wird, kann ein Niedrigenergiehaus mit einem Heizwärmebedarf auskommen, welcher nur ein kleiner Bruchteil dessen für ein nicht wärmegedämmtes Haus ist. Typischerweise ist die Dämmwirkung der verwendeten Wärmedämmschichten (Platten oder Matten) weitaus größer als die des Mauerwerks, welches praktisch nur noch eine mechanische (tragende) Funktion hat. Mauern müssten extrem dick sein, um selbst eine ähnliche Wärmedämmwirkung zu haben.

Man beachte, dass die Wärmeverluste eines Gebäudes nicht auf annähernd Null reduziert werden müssen, um den Heizwärmebedarf auf nahe Null zu drücken. Ein gewisser Wärmegewinn wird nämlich praktisch jeden Tag durch Sonneneinstrahlung sowie durch die Bewohner und Geräte erzielt. Erst wenn die Wärmeverluste größer werden als dieser Gewinn, wird zusätzliche Heizwärme benötigt. Ein Passivhaus ist also nicht etwa ein Haus mit vernachlässigbar geringen Wärmeverlusten, sondern vielmehr eines, bei dem die geringen Wärmeverluste weitestgehend durch die genannten Wärmequellen (ohne Heizung) gedeckt werden können. Bei alten, nicht wärmegedämmten Häusern in Mitteleuropa sind die Verluste jedoch weit größer als die natürlichen Wärmegewinne.

Physikalische Prinzipien der Wärmedämmung

Im Zusammenhang mit Wärmedämmung treten etliche wichtige Phänomene auf, die im Rahmen der Bauphysik verstanden werden können.

Meistens wird für die Wärmedämmung ein festes Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit verwendet. Luft hätte zwar im Prinzip eine noch geringere Wärmeleitfähigkeit als die meisten festen Materialien, jedoch kann Luft die Wärme nicht nur durch Wärmeleitung, sondern auch durch Konvektion (Luftumwälzung) transportieren. Solche Konvektion wird häufig gerade durch Temperaturunterschiede verursacht; beispielsweise erwärmt sich Luft an warmen Flächen und steigt dann auf, weil sie sich ausdehnt, also an Dichte verliert.

Eine gute Kombination der Vorteile von Luft oder anderen Gasen (geringe Wärmeleitfähigkeit) und festen Stoffen (keine Konvektion) kann erzielt werden, wenn viele kleine Luftbläschen in einem festen Material eingeschlossen werden, oder wenn feine Fasern oder Körner eines Granulats die Bewegung der Luft stark behindern. Dieses Prinzip wird bei sehr vielen Dämmstoffen eingesetzt – beispielsweise bei natürlichen Stoffen wie Steinwolle und Glaswolle, aber auch bei Erdöl-basierten Schaumstoffen wie Polystyrol und Polyurethan sowie bei speziellen Materialien für einen Dämmputz. Solche Materialien weisen eine niedrige mittlere Dichte auf, leider aber auch eine geringere mechanische Stabilität als dichtere Baustoffe.

Das Prinzip von Vakuumdämmplatten ist es, Luftkonvektion auf andere Weise zu vermeiden – indem man die Luft entfernt. Dies setzt voraus, dass eine solche Platte dem äußeren Luftdruck widerstehen kann. Die Dämmwirkung von Vakuumdämmplatten ist sehr gut, wenn einerseits Wärmebrücken an den Rändern geeignet minimiert werden und andererseits die Wärmeausbreitung über Wärmestrahlung innerhalb der Platte weitgehend unterbunden wird. Bei Beschädigung einer Vakuum-Dämmplatte kann Luft eindringen, wodurch die Dämmwirkung weitgehend entfällt.

Die Abbildungen 2 und 3 zeigen den Temperaturverlauf in Wänden mit Außen- bzw. Innendämmung. Man erkennt, dass in beiden Fällen die Temperatur in der Betonwand von innen (links) nach außen (rechts) nur geringfügig abfällt, in der Wärmedämmschicht dagegen sehr schnell. Dies liegt an der viel geringeren Wärmeleitfähigkeit (siehe unten) des Dämmmaterials. Die Außenseite erreicht die Außentemperatur (hier −5 °C). Die zugrunde liegenden Rechnungen vernachlässigen die recht kleinen Wirkungen von Putzschichten, Tapeten und dem Wärmeübergang an die Luft.

Der Temperaturgradient (die Steilheit der Linie) in der Wand ist im Falle der Innendämmung größer, da die gesamte Dämmwirkung wegen der dünneren Dämmschicht stark reduziert ist. Der Wärmeverlust ist entsprechend höher. Trotzdem ist die Wärmedämmwirkung der dünnen Dämmschicht immer noch wesentlich höher als die der dicken Betonwand.

Temperaturverlauf in Wandstruktur mit Außendämmung

Abbildung 2: Temperaturverlauf in einer Wand mit Außenwärmedämmung. Die Betonwand (grau) ist 25 cm dick, und die Außendämmung (gelb) besteht aus Polyurethan-Hartschaum mit 20 cm Dicke. Die Wand hat fast Zimmertemperatur.

Temperaturverlauf in Wandstruktur mit Innendämmung

Abbildung 3: Temperaturverlauf in einer Wand mit Innenwärmedämmung. Die Betonwand (grau) ist wieder 25 cm dick, und die Innendämmung (gelb) besteht aus Polyurethan-Hartschaum mit 5 cm Dicke. Die Mauer bleibt hier sehr kalt, aber die gedämmte Oberfläche innen ist trotzdem warm.

Die Wirkung von Wärmedämmungen kann durch Wärmebrücken unterlaufen werden. Beispielsweise entstehen solche Wärmebrücken durch Innenwände, die Wärme an einer Innendämmung vorbei fließen lassen. Auf ähnliche Weise können Kellerwände Wärme ableiten, ohne dass Dämmplatten an der Kellerdecke dies verhindern können.

Die Außendämmung eines Gebäudes (siehe unten) hat die zusätzliche Wirkung, dass die Wärmespeicherung in den Außenwänden besser nutzbar gemacht werden kann, wenn einzelne kühlere Tage auftreten. Bei einer Innendämmung ist das Gegenteil der Fall.

Wärmeleitfähigkeit und Wärmedurchgangskoeffizient

Dämmmaterialien können zunächst durch die Wärmeleitfähigkeit charakterisiert werden. Der λ-Wert (Lambda-Wert) gibt an, welche Wärmeleistung auftritt, wenn bei einem Würfel mit 1 m Kantenlänge aus dem Material zwei entgegengesetzte Flächen auf jeweils homogenen Temperaturen gehalten werden, die sich um 1 Grad (1 Kelvin) unterscheiden. Da der Wärmestrom proportional mit der Kantenlänge des Würfels und zur Temperaturdifferenz ansteigen würde, ist die Grundeinheit der Wärmeleitfähigkeit W / (m K) (Watt pro Meter und Kelvin).

Für die Charakterisierung von Bauelementen (z. B. Dämmplatten oder auch mehrschichtigen Wandkonstruktionen) ist der U-Wert (früher k-Wert) eine besonders einfache und praktisch zu handhabende Größe. Er gibt an, welche Wärmeleistung durch das Bauelement pro Quadratmeter strömt, wenn die Außen- und Innenfläche einem Temperaturunterschied von einem Grad (1 K) ausgesetzt sind. Die Grundeinheit des U-Werts ist also W / (m2 K) (Watt pro Quadratmeter und Kelvin).

Wenn ein flaches Bauteil aus einem einzigen Material besteht, kann sein U-Wert berechnet werden, indem man den λ-Wert durch die Dicke dividiert. Beispielsweise erreicht eine Wärmedämmplatte aus Polyurethan(PU)-Hartschaum mit λ = 0,03 W / (m K) bei einer Dicke von 0,2 m einen U-Wert von 0,15 W / (m2 K). Generell kann ein besserer U-Wert erreicht werden, indem man entweder ein Material mit niedrigerem λ-Wert verwendet oder die Dicke erhöht.

Wärmedämmung in Gebäuden

Die Wärmeverluste eines Gebäudes im Winter entstehen meist zum größeren Teil durch Wärmeleitung in der Außenhülle, zu einem kleineren Teil durch den Austausch von Luft mit der kalten Umgebung. Zur Wärmedämmung gehört vor allem die Reduktion der Wärmeleitung, aber auch die Verbesserung der Dichtigkeit zur Vermeidung unerwünschter Luftströmungen.

Es gibt unterschiedliche Maßnahmen zur Wärmedämmung in Gebäuden:

Eine System für die komplette Außendämmung einer Hausfassade wird als Wärmedämmverbundsystem oder Vollwärmeschutz bezeichnet.

Wirksamkeit und Haltbarkeit der Wärmedämmung

Eine Wärmedämmsystem muss so gebaut werden, dass es auch in der Praxis die Dämmwirkung erzielt, die man davon erwartet, und dass es lange haltbar ist. Dies ist bei sachgemäßer Ausführung sicher der Fall, jedoch müssen diverse technische Aspekte beachtet werden, die von unzureichend ausgebildeten Handwerkern womöglich übersehen werden. Im Folgenden werden hierfür einige Beispiele gegeben:

Schutz vor Problemen mit Feuchtigkeit

Wärmedämmschichten dürfen in der Regel nie durchnässt werden. Deswegen müssen Vorkehrungen getroffen werden, um sowohl das Eindringen von Regenwasser oder Schnee zu verhindern als auch den Eintrag zu großer Feuchtigkeitsmengen über eindringende feuchte Luft. Wie dies zu bewerkstelligen ist, hängt stark von den baulichen Umständen ab.

Außendämmung

Bei einer äußeren Fassadendämmung schützt die verputzte Außenhaut vor Regenwasser. Diese muss nicht unbedingt völlig luftdicht sein, da eindringende Luft ja eher erwärmt wurde, also sicher keine Kondensation auftreten kann. Ein Eindringen feuchter Luft aus dem Innenraum durch die Mauer hindurch dagegen kann nicht in nennenswertem Umfang auftreten, da Mauern wenig luftdurchlässig sind. Es genügt also bereits eine sehr geringe Luftdurchlässigkeit der Außenhaut, um ein Feuchtwerden der Dämmung zu verhindern. Mehr Vorsicht ist geboten bei Holzwänden; hier kann eine entsprechende luftdurchlässigere Dämmschicht notwendig sein.

Innnendämmung

Bei Innendämmungen ist die Situation generell schwieriger: Wenn Raumluft hinter die Dämmung gelangen kann, kühlt sie ab, und dort kann es dann zur Kondensation kommen. Deswegen müssen Innendämmungen unbedingt fachgerecht geplant und durchgeführt werden, um bauliche Probleme zu vermeiden.

Dächer

Bei Dächern ist die Situation wiederum anders. Zunächst sollte von oben kein Regenwasser oder Schnee eindringen können, selbst wenn einmal einige Ziegel defekt sind. Hierfür werden in der Regel Kunststofffolien eingesetzt (z. B. Unterspannbahnen), die als eine zweite Schutzbarriere dienen. Sie sind einerseits regendicht, können aber andererseits aber diffusionsoffen sein, um in trockenen Perioden jegliche Feuchtigkeit entweichen zu lassen.

Alte Dächer verfügen leider oft nicht über einen solchen Regenwasserschutz; hier sollten defekte Ziegel umgehend repariert werden, um ein Eindringen von Wasser in die Dämmung schnellstmöglich zu unterbinden.

Um die Dachdämmung vor Luftfeuchtigkeit von innen zu schützen, wird in aller Regel eine Dampfsperre eingebaut. Es handelt sich um eine luftdichte Folie zwischen der Dämmung und der Innenverkleidung. Es ist wichtig, dass auch alle Nahtstellen zwischen den Folienbahnen luftdicht gemacht werden, z. B. durch Verkleben. Wenn dies nicht fachgerecht durchgeführt wird, kann die Dämmung feucht werden. Dies ist besonders bei biologischen Dämmmaterialien (z. B. aus Holz oder Stroh) problematisch, da diese anders als z. B. Mineralwolle verschimmeln können.

Bei Dachsanierungen an Häusern mit unsachgemäß erstellter Dämmung stellt sich oft die Frage, wie nicht nur eine ausreichende Wärmedämmung erreicht wird, sondern auch ein zuverlässiger Schutz vor Feuchtigkeit. Das Nachrüsten einer soliden Dampfsperre unter der alten Dämmung kann aufwändig sein. Wenn stattdessen nur eine zusätzliche Dämmung auf einer vorhandenen angebracht wird, die keine solide Dampfsperre aufweist, dann muss die zusätzliche Dämmung sehr gut sein: Die Grenze zwischen beiden Dämmungen muss immer warm genug bleiben, um Tauwasserbildung zu vermeiden.

Vorteile von Wärmedämmung

Eine fachgerecht installierte Wärmedämmung eines Gebäudes bringt mehrere wichtige Vorteile mit sich:

Beim Vergleich mit anderen Strategien zur energetischen Verbesserung – etwa mit Pelletheizungen oder Mikro-Blockheizkraftwerken – ist zu beachten, dass die Lebensdauer einer Wärmedämmung in der Regel weitaus höher ist. Während einer Wärmedämmung ohne weiteres 40 Jahre lang wirksam bleiben kann, benötigt man in dieser Zeit rund 2 bis 4 Heizungsanlagen. Allein schon deswegen kann eine Wärmedämmung in Kombination mit einer kostengünstigen Heizungsanlage auf Dauer wesentlich kostengünstiger sein als eine sehr teure Heizungsanlage ohne Wärmedämmung.

Wenn ein Altbau bei der Sanierung eine Außen-Wärmedämmung erhält, entsteht eine sehr günstige Gelegenheit zum Einbau einer Lüftungsanlage (Komfortlüftung) mit Wärmerückgewinnung. Die notwendigen Luftleitungen können dann nämlich unter der Dämmschicht angebracht werden, so dass sich ein aufwändiger Eingriff in das Hausinnere erübrigt. Das gleiche gilt für die Verlegung von elektrischen Leitungen (z. B. für Telefon, Computernetzwerk, Fernsehen und Radio) sowie von Rohrleitungen für eine thermische Solaranlage. Dadurch, dass all diese Leitungen später unter der Dämmschicht verschwinden, können erhebliche Kosten für die sonst nötige Verlegung im Inneren des Hauses eingespart werden.

Nachteile von Wärmedämmung

Andererseits können auch diverse Nachteile auftreten:

Weitgehend unsinnig ist die Behauptung, eine Wärmedämmung auf einer Südfassade reduziere den Gewinn an Sonnenenergie. Ein solcher Gewinn würde nur auftreten, wenn die Fassade außen durch die Sonneneinstrahlung mehr als Zimmertemperatur erreicht. Dies ist kaum je der Fall zu einer Zeit, in der Heizwärme benötigt wird. Der Gewinn an Sonnenenergie für ein Gebäude kann erheblich sein, tritt aber praktisch nur durch die Fenster auf. Insofern könnte allenfalls eine zusätzliche Verschattung durch dicke Dämmschichten den Solargewinn reduzieren.

Gelegentlich wird die Sorge geäußert, ein gut wärmegedämmtes Haus würde sich im Sommer stark aufheizen. Dies ist in der Tat der Fall, wenn der Sonnenschutz unzureichend ist. Jedoch ist das Problem auch dann kaum größer als bei einem ungedämmten Gebäude, und natürlich lässt sich das Problem sehr wirksam über besseren Sonnenschutz lösen.

Ebenfalls nicht gerechtfertigt ist die Befürchtung, eine Wärmedämmung mit ihrer luftdichten Dampfsperre verhindere das notwendige “Atmen” des Gebäudes und verschlechtere hierdurch das Wohnklima. Normale Wände haben auch ohne Wärmedämmung eine viel zu geringe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit, um den Feuchtigkeitshaushalt der Wohnräume ausreichend zu regulieren; eine ausreichende Belüftung ist also ohnehin notwendig.

Transparente Wärmedämmung

Ein relativ neues und noch wenig genutztes System ist das der transparenten Wärmedämmung. Hier muss das Dämmmaterial eine gute Durchlässigkeit für Licht und insbesondere für Wärmestrahlung aufweisen, und dahinter wird eine absorbierende Fläche angebracht. Die dort bei Sonneneinstrahlung entstehende Wärme kann dann durch das (nicht weiter gedämmte) Mauerwerk nach innen gelangen. Das Mauerwerk dient gleichzeitig als Wärmeleiter und Wärmespeicher. In diesem Fall ist eine Wand aus Beton sogar besser geeignet als z. B. eine poröse Ziegelwand, weil eine gute Wärmeleitung in der Wand gewünscht ist.

Allerdings sind die Herstellungskosten solcher transparent wärmegedämmten Fassaden relativ hoch, und die Dämmwirkung ist begrenzt. Zudem dürfte dieses System eine andere Heizungsanlage normalerweise nicht völlig ersetzen, da der solare Wärmegewinn genau an den Tagen entfällt oder gering ist, an denen er besonders gebraucht würde. Außerdem müssen Vorkehrungen gegen Überhitzung im Sommer getroffen werden.

Finanzielle Überlegungen

Finanzielle Vorteile von wirksamen Wärmedämmmaßnahmen resultieren zunächst einmal aus den reduzierten Brennstoffkosten für die Heizungsanlage. Jedoch gibt es für den Hausbesitzer zusätzliche Vorteile:

Vor allem der zweite Punkt ist wichtig. Selbst wenn die z. B. über 20 Jahre gesparten Brennstoffkosten die Investition nicht vollkommen amortisieren und das Haus dann verkauft wird, kann die Gesamtrechnung eine positive Rendite bringen.

Oft wird vorgebracht, für die Besitzer von vermieteten Häusern lohne sich die Wärmedämmung nie, da die Heizkosteneinsparung ja den Mietern zugute kommt. Jedoch kann den Mietern eine höhere Miete belastet werden, wenn die Nebenkosten sinken und der Komfort steigt. Kurzfristig mögen Energiekosten Sache der Mieter sein, langfristig ist es jedoch umgekehrt. Spätestens nach dem nächsten Mieterwechsel (mit Vorzeigen des Gebäudeenergieausweises!) dürfte sich das deutlich bemerkbar machen: Die erzielbare Kaltmiete ergibt sich aus der zu rechtfertigenden Warmmiete abzüglich der Nebenkosten, so dass diese langfristig zu Lasten des Besitzers gehen.

Diverse zusätzliche finanzielle Aspekte können ebenfalls eine Rolle spielen:

Grundsätzlich ist zu beachten, dass Investitionen in eine Wärmedämmung eine besonders lange Lebensdauer haben. Während eine neue Heizungsanlage nach 15 Jahren vielleicht schon wieder ersetzt werden muss, kann ein solide gebautes Wärmedämmsystem für viele Jahrzehnte halten.

Literatur

[1]Dicke Mauern bieten gute Wärmedämmung?
[2]Wärmedämmung auf der Südfassade ist nachteilig?
[3]Schlechtes Wohnklima durch nicht atmende Wände?

Siehe auch: Wärme, Wärmeleitung, Wärmeleitfähigkeit, Wärmedurchgangskoeffizient, Transmissionswärmeverlust, Heizungsanlage, Energieeffizienz, energetische Sanierung von Gebäuden, Minergie

Kategorien: Wärme, Energieeffizienz

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