Wärmedämmung

Wärmedämmung sind Maßnahmen zur Eindämmung der Abgabe thermischer Energie von Gegenständen oder ganzen Gebäuden an ihre Umgebung durch Einsatz von Dämmstoffen.

Die Umgangssprache spricht in solchen Fällen häufig von Isolierung, doch während diese vollständig trennt, verringert eine Dämmung nur den Austausch von Energie. Beispiele für die Anwendung von Wärmedämmung an Gegenständen oder Anlagen sind Bettdecke, Thermobekleidung, Kühltasche, Kühl- und Heizungsanlagen mitsamt ihren Rohrleitungen oder auch Fahrzeuge.

Wärmedämmung von Gebäudeflächen

Die Wärmedämmung von Gebäuden zur Einsparung von Heizenergie hat im Zuge eines aufkeimenden Bewusstseins für Nachhaltige Entwicklung und der Verteuerung von Energieressourcen in den 1990er einen hohen Stellenwert erhalten.

Baustoffe wie Stahl, Beton und Glas, aber auch Natursteine sind relativ gute Wärmeleiter, so dass die daraus errichteten Außenwände von Gebäuden bei kalter Witterung sehr schnell die Wärme von der Innenseite an die Außenseite abgeben.

Deshalb verkleidet man heute derartig gebaute Wände mit so genannten Dämmstoffen; das sind Materialien mit geringer Wärmeleitung. Im Sommer soll die Dämmung verhindern, daß Wärme von außen in ein Haus eindringt, damit es relativ kühler bleibt. Gebräuchlich sind:

Geschäumte Kunststoffe (wie Polystyrol, Neopor, Polyurethan)
Mineral-, Glaswolle, Schaumglas
mineralische Schäume wie Porenbeton, Bimsstein, Perlite
Schüttungen aus Zelluloseflocken - diese können auch in Hohlräume eingeblasen werden -, Ceralith, Blähglas, Blähton
Holzfaserwerkstoff, Holzwolle, Kork
pflanzliche oder tierische Fasern wie Hanf, Flachs, Kokos, Wolle
Schilfrohrmatten
Kalzium-Silikat-Platten vorzugsweise für Innendämmung von Außenwänden

Man unterscheidet Außen-, Innen- und Kerndämmung. In grossen Teilen Deutschlands ist der einschalige Wandaufbau aus wärmedämmenden Baustoffen wie zum Beispiel Ziegel oder Bims- und Porenbeton gängig. In Norddeutschland ist der zweischalige Wandaufbau mit Kerndämmung häufig.

Für die nachträgliche Verbesserung der Wärmedämmung wird meist eine Außendämmung verwendet (Wärmedämmverbundsystem). Neben der Heizwärmeeinsparung im Winter wird bei dieser Form der Wärmedämmung eine Verbesserung der Behaglichkeit auch im Sommer erreicht, weil die Masse von Wänden, Decken und Boden die Raumtemperatur annimt und Wärme speichert.

In manchen Fällen ist eine Außendämmung nicht möglich oder nicht gewünscht. So kann man bei Lehmaußenwänden in Fachwerkhäusern, Gebäuden, deren Außenfassade erhalten bleiben soll, auch nachträglich eine Innendämmung aufbringen. Innendämmung sind problematischer, da Wärmebrücken berücksichtigt werden müssen, der Taupunkt nach innen wandert und dadurch die Gefahr von Feuchtigkeitsbildung und damit von Gebäudeschäden besteht. Wenn die Konstruktion mit diffusionsoffenen Dämmstoffen ausgeführt wird, lassen sich diese Probleme heute beherrschen. Innendämmung mit Dampfsperren gelten als problematisch, da diese, wenn nicht absolut dicht, die Feuchteprobleme noch verstärken.

Der optimale Dämmstoff besitzt mehrere Eigenschaften: Er ist schlecht wärmeleitend, hat also einen niedrigen U-Wert, aber auch eine hohe Wärmekapazität, die eine Verlangsamung der Gebäudererwärmung im Sommer oder Auskühlung im Winter bewirkt, ist feuchteresistent und ist kapillaraktiv, kann also auftretende Feuchtigkeit schnell verteilen und wieder abgeben. Da Dämmstoffe meist nicht all diese Eigenschaften auf einmal besitzen, werden sie oft kombiniert eingesetzt.

Physikalische Einheit

Der Wärmedurchgang wird angegeben durch den U-Wert (früher K-Wert) des Materials bzw. der gesamten Wandkonstruktion. Die Dämmung von Dächern und Decken (Böden) ist auch notwendig.

Probleme beim nachträglichen Einbau von Wärmedämmungen

Eine Wärmedämmung muss physikalische Gegebenheiten berücksichtigen. Nicht fachgerecht ausgeführte Konstruktionen können für erhebliche Probleme sorgen, meist sind dies Feuchtigkeitsprobleme durch Kondensation (s.a. Taupunkt), einige Beispiele hierzu:

So ist eine einfache und effektive Maßnahme der Austausch von Fenstern. Bei schlecht gedämmten Gebäuden mit schlechtem u-Wert kann dies dazu führen das Feuchtigkeit sich an kalten Stellen (meist Raumecken) niederschlägt, da die modernen Fenster den Luftaustausch unterbinden. Schimmelbildung kann die Folge sein. Bei solchen Gebäuden ist deshalb eine Dämmung der Außenwände mit in Betracht zu ziehen. Alternativ läßt sich das Problem auch mit einer kontrollierten Wohnraumlüftung lösen.

Wird eine Innendämmung mit Mineralwolle ohne Dampfsperre angebracht, dringt Wasserdampf in die Konstruktion und kondensiert zu Wasser und verursacht ernste Schäden wie Schimmel oder irreparable Feuchteschäden im Holz. Es wird deshalb heute empfohlen bei Innendämmungen diffusionsoffene kapillaraktive Baustoffe ohne Dampfsperren einzusetzen.

Das Eindringen von Wasserdampf sollen oft Dampfsperren, wie spezielle Folien, verhindern. Werden diese mangelhaft ausgeführt oder später beschädigt, sind ebenfalls Feuchteschäden die Folge.

Ebenso ist die Einbeziehung von Wärmebrücken bei Wärmedämmmaßnahmen erforderlich.

Wärmedämmung – ein kontroverses Thema

Die Wärmedämmmaßnahmen wurden oft für Bauschäden verantwortlich gemacht, meist Feuchtigkeitsschäden. Tatsächlich sind Entwurfs- und Baufehler oder falsches Verhalten der Bewohner dafür verantwortlich. Als Planungshinweis bezüglich der Feuchtigkeit dienen die Normen DIN 4108-3 bzw. EN ISO 13788, die eine Berechnung nach dem Glaserverfahren benutzen. Hier wird anhand physikalischer Parameter wie Dampfdruck, Temperaturen und Wäremeleitfähigkeit der Konstruktion bestimmt, ob während der kritischen Winterperiode in der Konstruktion Kondensat auftreten kann und wieviel. Aufgabe des Planers ist es, die Konstruktion feuchtigkeitssicher zu wählen. Ob die nach der Norm allgemein als unkritisch geltende Kondensatmenge von 0,5-1 kg/m2 im speziellen Fall auch unkritisch ist, unterliegt dem Fachwissen des Planers - ggf. hat er eine andere Konstruktion zu wählen. In der Regel kann eine geringe Kondensatmenge von der Konstruktion aufgenommen und während der Wärmeperiode wieder abgegeben werden. Wenn der Planer aber nicht berücksichtigt, ob der Konstruktionsaufbau zur Wasseraufnahme überhaupt in der Lage ist, bzw. kapillaraktive Baustoffe das entstehende Kondensat fast sofort ableiten, ist die Berechnung weit von der Realität entfernt. Deshalb gilt das Verfahren als überholt und es gibt ausführlichere Rechenprogramme, die bessere Ergebnisse liefern. In einem neuen Norm-Entwurf soll dies berücksichtigt werden.

Eine Gruppe, die sogenannten Ziegelphysiker, stellt die Wärmedämmung bei Massivkonstruktionen wie z.B. Ziegel fälschlich generell in Frage. Die Wärmekapazität der Baustoffe nutze bei Sonneneinstrahlung angeblich erhebliche solare Gewinne, die die Bauphysik nicht korrekt berücksichtige. Die Ziegelphysiker erfanden deshalb einen neuen "effektiven" U-Wert U_eff. Der wissenschaftliche Nachweis, daß diese Behauptung falsch ist, ist sowohl experimentell als auch theoretisch erbracht. Für den solaren Gewinn ist allein der U-Wert und die Oberflächengestaltung verantwortlich. Bei einer hellen Oberfläche wird z.B. viel Sonnenlicht reflektiert (im Sommer erwünscht - im Winter unerwünscht). Die Masse des Bauteils ist nur für die Zeitdauer der Wärmeausbreitung verantwortlich. Nachfolgend die Erklärung, warum kein Unterschied im Energiegewinn entsteht:

Zunächst nehmen eine leichte sowie eine massereiche Konstruktion aus homogenem Material (z.B Ziegel) bei gleicher Farbe fast die gleiche Solarenergie auf. Eine leichte Konstruktion heizt sich dabei an der Oberfläche und in der Tiefe schneller und stärker auf, gibt aber wegen der hohen Oberflächentemperatur auch schon während der Einstrahlung mehr Wärme ab. Dabei ist ein Großteil der Wärmeenergie in der Tiefe (innen), so daß nach dem Ende der Einstrahlung relativ wenig nach aussen abgegeben wird. Eine massereiche Konstruktion nimmt an der Oberfläche genau so viel Wärme(energie) auf - hat dabei aber eine geringere Temperatur und dementsprechend eine geringere Abstrahlung. Allerdings bleibt die aufgenommene Wärme näher unter der Oberfläche konzentriert, da mehr gespeichert wird. Nach Ende der Einstrahlung wird relativ viel gespeicherte Wärme nach außen abgegeben, da der Weg von der warmen Zone nach innen viel länger ist. Die rechnerische Untersuchung zeigt dabei, daß nach ausreichend langer Zeit der solare Energiegewinn bei gleichen U-Werten der gleiche ist. Auch die eperimentelle Überprüfung (z.B. die EMPA-Untersuchung Nr. 136788 mit Beteiligung eines Ziegelphysikers bestätigte die theoretischen Ergebnisse.

Feuchtetransport: hygroskopische Speicherfähigkeit und Kapillarität

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

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