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Der größte Wärmeeintrag in einen Raum erfolgt über die Fenster, deren U-Wert immer noch 5x höher ist als der einer Wand. Für ein komfortables Raumklima sollten - vorausgesetzt, die erforderliche außenliegende Verschattung wird genutzt - unterm Jahr nicht mehr als 18 Tage eine Innenraumtemperatur von mehr als 25° C aufweisen.

Zur Beurteilung des sommerlichen Hitzeschutzes dient das

Temperatur-Amplituden-Verhältnis (TAV)

. Ein “gutes” TAV liegt vor, wenn die Temperaturschwankungen im Raum geringer sind als die der Außenluft. Je kleiner das TAV ist, desto besser ist die Dämpfung des Wärmedurchgangs durch das Bauteil, d.h. umso weniger Wärme kommt innen an. Maximal 5% der höchsten Außentemperatur sollte nach innen gelangen (TAV = 0,05). Die nebenstehende Grafik zeigt, wie die große Temperatur-“Welle” außen beim Durchgang durch das Bauteil abgeschwächt (= gedämpft) und dabei zeitlich verzögert wird (= Phasenverschiebung). Die

Phasenverschiebung

sorgt dafür, daß die Mittags- und Nachmittagshitze erst in den späten Abendstunden in den Räumen wirksam wird. Optimale Werte liegen zwischen 8 und 10 Stunden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Außentemperatur bereits wieder niedriger als die Innentemperatur. Die Wärme kann jetzt durch Abend- und Nachtlüftung  herausgelüftet werden.

Fazit 3:
Dämmstoffe mit hohem Wärmespeichervermögen sorgen in Wand- und Dachkonstruktionen für ein niedriges TAV und eine ausreichende Phasen-verschiebung.

Temperatur-Amplituden-Verhältnis (TAV) und Phasenverschiebung
Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.
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Temperatur-Amplitudenverhältnis TAV und Phasenverschiebung - www.soltendiek-architektur.de

Fazit 2:
Dämmstoffe, die den gleichen winterlichen Wärmeschutz gewährleisten, verhalten sich beim sommerlichen Hitzeschutz völlig unterschiedlich. Nur Dämmstoffe mit einer hohen Rohdichte (= hohe Masse) und einer hohen Wärmespeicherfähigkeit geben den besten Schutz gegen Überhitzung im Sommer.

Wärmespeichervermögen von Dämmstoffen in Abhängigkeit von Rohdichte und Wärmespeicherfähigkeit - www.soltendiek-architektur.de
Wärmeleitfähigkeit
4
PUR-Hartschaum-platten
5
Polystyrol-Platten (EPS)
3
Zellulosefaser-Einblasdämmung
6
Mineralwolle-Klemmfilzmatten
Wärmespeichervermögen bei 12 cm Dämmstärke
Temperaturleitfähigkeit
2
Massive Mineraldämmplatte
Rohdichte
1
Holzfaser-Dämmplatte
Wärmespeicherfähigkeit (Spezifische Wärmekapazität)
Beide Wände links haben den gleichen U-Wert von 0,26 W/(m²K).

Wand oben hat 120 mm Polystyrol-Dämmung (EPS) mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,04 W/(m²K).

Wand unten hat eine 40 mm Vakuum-Dämmplatte mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,008 W/(m²K) (= 5x geringer!). Die gesamte Wand ist dadurch 80 mm schlanker.

Verfolgt man Presse und Produktwerbung, so entsteht leicht der Eindruck, daß allein Baustoffe mit geringsten Wärmeleitfähigkeiten und Baukonstruktionen mit niedrigsten U-Werten "das Beste" sind. Diese Diskussion hat ihren derzeitigen Höhepunkt in der Vakuum-Dämmung gefunden mit Wärmeleitfähigkeiten, die nur noch 1/5 des Üblichen betragen, aber 10x mehr kosten.

Fazit 1:
Der winterliche Wärmeschutz ist mit jedem Dämmaterial und einer Vielzahl von Konstruktionen ausreichend herstellbar.



Für den

sommerlichen Hitzeschutz

hingegen ist der U-Wert als statische Berechnungsgröße unter Laborbedingungen allein nicht ausreichend. Außenwände und vor allem Dächer sind einer sommerlichen Aufheizung mit starken Tag-Nacht- schwankungen ausgesetzt. Für die wichtige Dämpfung dieser dynamischen Wärmetransporte muß ein Bauteil eine niedrige

Temperaturleitfähigkeit

haben. Diese ergibt sich aus einer niedrigen

Wärmeleitfähigkeit

, kombiniert mit einer hohen

Wärmespeicherfähigkeit

und einer ebenfalls hohen

Rohdichte

. Je mehr Wärme ein Baustoff speichern kann, um so träger reagiert er bei Aufheizung und Abkühlung.

Das folgende Diagramm zeigt den Zusammenhang zwischen diesen Stoffwerten:



Es wurden Dämmstoffe mit annähernd gleicher Wärmeleitfähigkeit gewählt (Ausnahme Nr.4 = besser). Die Dämmstoffe 1-3 haben wegen der höheren Rohdichte und Wärmespeicherfähigkeit eine niedrige Temperaturleitfähigkeit und ein hohes Wärmespeichervermögen. Dämmstoff 4 hat zwar eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit (= besserer U-Wert), aber die geringe Rohdichte führt zu einer höheren Temperaturleitfähigkeit. Die Dämmstoffe 5 und 6 haben aufgrund ihrer sehr geringen Rohdichte und der niedrigeren Wärmespeicherfähigkeit eine sehr hohe Temperaturleitfähigkeit. Ihr Wärmespeichervermögen ist dementsprechend sehr gering.
Wand mit 4 cm Dämmung - U-Wert ebenfalls 0,26 - www.soltendiek-architektur.de
Wand mit 12 cm Dämmung - U-Wert 0,26 - www.soltendiek-architektur.de
Hierzu ein Beispiel:
Der Wärmeschutz eines Bauteils wird durch seinen Wärmedurchgangskoeffizienten, den

U-Wert,

bestimmt. Das ist der Wärmestrom, der pro m² Bauteilfläche bei einem Temperaturunterschied von einem Grad (Kelvin) von der warmen Seite zu der kalten Seite wandert. Ein niedriger U-Wert bedeutet einen geringen Wärmestrom.

Für alle wärmeübertragenden Teile der Gebäudehülle sind der gesetzlich vorgeschriebene Mindestwärmeschutz und die geltende Energieeinsparverordnung einzuhalten.

Die Höhe des U-Wertes ist abhängig von der Schichtdicke und der Wärmeleitfähigkeit der Baustoffe. Die

Wärmeleitfähigkeit

beschreibt die Dämmwirkung des Materials, je kleiner der Wert, desto besser die Dämmwirkung. Zur Erreichung desselben U-Wertes benötigt man also bei einem Dämmstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit eine geringere Dämmstärke als bei einem Dämmstoff mit höherer Wärmeleitfähigkeit.
Behaglichkeitsdiagramm nach Oberflächentemperaturen
Quelle: Fraunhofer Institut für Bauphysik
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Behaglichkeitsdiagramm nach Oberflächentemperaturen - www.soltendiek-architektur.de
Wärmedämmung muß sowohl dem

winterlichen Wärmeschutz

als auch dem

sommerlichen Hitzeschutz

genügen. Das kann nicht jedes Dämmaterial gleichermaßen. Eine Fixierung nur auf niedrige Wärmeleitfähigkeit und eine Vernachlässigung von hoher Rohdichte führt zu schnell aufgeheizten Räumen im Sommer. Bei einem gut geplanten sommerlichen Hitzeschutz ist der winterliche Wärmeschutz gleich mit enthalten. Aber umgekehrt ist dies nicht der Fall, wie die folgenden Erläuterungen zeigen.
niedrige Wärmeleitfähigkeit
niedrige Temperaturleitfähigkeit
hohe Rohdichte
hohe Wärmespeicherfähigkeit

Vier Bedingungen für den ganzjährigen Wärmeschutz :

Die optimale Wärmedämmung

Clarissa
Soltendiek
Dipl.-Ing. Architektin