Bauen und Wohnen: Wärmeschutz

Wärmeschutz

Bei der Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Dämmstoffen muss sowohl der winterliche Wärmeschutz als auch der sommerliche Hitzeschutz betrachtet werden.

Winterlicher Wärmeschutz

Hochgedämmte Wände, Dächer und Böden lassen die Wärme nicht nach außen. Das Resultat ist ein geringer Energiebedarf zur Erwärmung der Räumlichkeiten. Zudem garantiert eine hochgedämmte Gebäudehülle eine relativ hohe Oberflächentemperatur auf der Innenseite. Dieser Umstand sowie entsprechende Werte für die relative Luftfeuchte ermöglichen ein Absenken der Raumlufttemperatur, ohne dass dies als unangenehm empfunden wird (s. a. Behaglichkeit).

Der winterliche Wärmeschutz wird mit dem U-Wert beschrieben. Je kleiner der U-Wert ist, um so besser ist die wärmedämmende Eigenschaft des betrachteten Bauteils.

Grenzwerte für zulässige U-Werte (in W/m²K) von Außenbauteilen nach der Energieeinsparverordnung EnEV 2009 sowie Empfehlungen für Niedrigenergie- und Passivhausstandard:

Bauteil	max. U-Wert bei Ersatz u. Sanierung	Niedrigenergiehaus-Standard	Passivhaus-Standard
Außenwände	0,24 - 0,35	0,2	0,1
Dachdecken, -schrägen, Decken gegen Außenluft	0,20 - 0,24	0,15	0,1
Kellerdecken, Bodenplatten, Wände an Erdreich	0,24 - 0,50	0,2	0,1
Fenster, Fenstertüren	1,30 - 1,50	1,2	0,8

Holzhäuser ermöglichen mit der Dämmschicht in den Gefachen und dem Dämmbeitrag der Holzkonstruktion einen hervorragenden Wärmeschutz. Mit äußeren oder inneren (Installationsschicht) Zusatzdämmungen wird die zukunftssichere Niedrigenergiebauweise beim Holzhaus mit U-Werten von 0,20 W/(m²K) oder noch weniger schon heute zum Standard. Eine weitere Minimierung der Wärmeverluste ist leicht möglich und praxiserprobt.

Der U-Wert eines Bauteils hängt im wesentlichen von der Wärmeleitfähigkeit λ (Lambda) der verwendeten Baustoffe und ihrer jeweiligen Schichtdicke d ab. Je kleiner λ, desto besser die Dämmwirkung.

Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen sind mit Wärmeleitfähigkeitswerten von ca. 0,040 W/(m^.K) genauso gut geeignet, den winterlichen Wärmeschutz zu verwirklichen, wie die herkömmlichen Mineralwoll-Produkte.

Sommerlicher Wärmeschutz

Die im Winter notwendige gute Dämmung der Außenhaut kann im Sommer u. U. mit geringer Energiezufuhr von außen durch die Sonne zur Überhitzung führen. Daher ist es bei gut gedämmten Gebäuden notwendig, auf einen ausreichenden sommerlichen Wärmeschutz zu achten.
Aus ökologischen Gesichtspunkten setzt sich der sommerliche Wärmeschutz aus drei Aspekten zusammen:

Gegen die Sonneneinstrahlung durch verglaste Flächen ins Gebäudeinnere - in jeder Bauweise die eigentliche Quelle der Aufheizung - helfen Beschattungsmaßnahmen am besten von außen. In einem Niedrigenergie- oder Passivhaus sollte auf Dachflächenfenster aus Behaglichkeitsgründen ganz verzichtet werden oder – falls nicht zu vermeiden – diese nach Norden ausgerichtet und mit einem zusätzlichen Sonnenschutz versehen werden.
Als zweiter Aspekt entscheidet die Raumlüftung - insbesondere die Nachtkühlung - über eine angenehme Temperatur im Sommer. Über einen Erdkanal kann gekühlte Luft auch während des Tages in die Räume geleitet werden.
Darüber hinaus sollten die Außenbauteile so konzipiert sein, dass eine Phasenverschiebung von 10 - 14 Stunden erreicht wird.

Die Phasenverschiebung gibt die Zeitspanne an, bis die höchste Tagestemperatur ein Bauteil von der Außenseite zur Innenseite durchwandert hat und dort die Wärme – natürlich stark gedämpft (Temperaturamplitudendämpfung) - an den Raum abgibt (Flächenheizung!).

Bei diesem Dachaufbau (Aufsparrendämmung) mit Holzfaserdämmplatten und einem U-Wert von 0,18 W/(m²K) kommen 2 % der Wärme nach 15,9 Stunden im Innenbereich an.
Wird der gleiche Aufbau mit Mineralfaser (Rechenbeispiel mit 30 kg/m³) ausgeführt, so kommen nach 6,9 Stunden 10 % der äußeren Temperaturspitze innen an (Berechnungen mit „Dämmwerk“).

Ein Beispiel, um diesen Sachverhalt zu verdeutlichen:
Angenommen die höchste Temperatur auf einem Dach wird um 14.00 Uhr erreicht und die Dachkonstruktion weist eine Phasenverschiebung von 7 Stunden auf. Dann wird die höchste Innenoberflächentemperatur an der Gipskartonplatte um 21.00 Uhr (14.00 + 7 Std.) erreicht. Um 21.00 Uhr wird das Öffnen der Fenster an Sommertagen keine Abkühlung bringen, weil es draußen noch zu heiß ist.

Würde die Dachkonstruktion eine Phasenverschiebung von über 12 Std. aufweisen, dann würde die höchste Temperatur an der Innenoberfläche der Gipskartonplatte um 02.00 Uhr (14.00 + 12 Std.) nachts/morgens sein. Ein Öffnen der Fenster lässt zu diesem Zeitpunkt kühlere Luft einströmen und kühlt somit die Räumlichkeiten.

Auch die Amplitudendämpfung ist dabei entscheidend: Je weniger nach innen kommt, desto kühler bleibt es.

Grundlage für die Berechnung der Phasenverschiebung ist die Temperaturleitzahl a (m²/h) der verschiedenen Baustoffe, die in Abhängigkeit der Rohdichte (kg/m³), der spezifischen Wärmekapazität eines Materials c_p (J/kgK) und der Wärmeleitfähigkeit λ (W/mK) berechnet wird. Die Temperaturleitzahl a sollte möglichst klein sein. Dies ermöglichen Dämmstoffe mit niedrigen λ-Werten, hoher spezifischer Wärmekapazität und hoher Rohdichte.
Holzprodukte einschließlich Zellulose entsprechen diesen Anforderungen in besonderer Weise.