Energieeffizienz und Dämmstoffe: Was bringt die Zukunft?

Dünn und effizient

Die steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden brachten in den letzten Jahrzehnten immer leistungsfähigere Dämmstoffe hervor, darunter Vakuum-Isolations-Paneele, Vakuum-Isolierglas oder Aerogele. Diese Innovationen ermöglichen deutlich dünnere und effektivere Dämmungen bei gleichzeitig nur geringen Preissteigerungen.

Text: Andreas Holm und Christoph Sprengard; Fotos: Caparol; BASF; NeptuTherm; FIW

Die erfolgreiche und innovative Geschichte der energieeffizienten Gebäude wäre ohne die Entwicklung und Optimierung von Dämmstoffen und hochwärmedämmenden Mauersteinen nicht möglich gewesen. Die Wärmeverluste über die Außenbauteile infolge von Transmission (Wärmedurchgang) sind seit den Bauten der Nachkriegszeit um 80 % gesunken. Bis in die 60er und 70er Jahre bestand eine Außenwand aus 36,5 cm Ziegel- oder Leichtbetonmauerwerk mit etwas Putz auf der Außen- und Innenseite sowie vielleicht noch ein wenig Farbe zur Verschönerung. In Zeiten scheinbar unendlich verfügbarer Energie war an eine Dämmung der Gebäudehülle nicht zu denken. Die niedrigen Energiepreise sorgten selbst in einem strengen Winter für mollig warme Häuser. Der in den 50er Jahren eingeführte Mindestwärmeschutz diente nicht der Energieeinsparung, sondern stellte die Tauwasser- und Schimmelfreiheit der Oberflächen der Außenbauteile sicher. Mit dem Ölpreisschock Mitte der 70er Jahre begann dann der Umdenkprozess. Man erkannte, dass über eine ungedämmte Gebäudehülle ein großer Teil dieser Heizwärme wieder verloren geht und durch den Einsatz von Dämmstoffen bzw. wärmedämmenden Baustoffen eine wesentliche Minderung dieser Verluste erreicht werden kann. Daraufhin wurden erste Anforderungen an den Wärmeschutz neu zu errichtender Gebäude eingeführt. Die Einführung der ersten Wärmeschutzverordnung 1978 und die in den späteren Jahren erfolgten Anpassungen sowie die Einführung der EnEV 2002 sparen jährlich etwa 250 Terrawattstunden an Endenergie für Heizung allein im Wohnungsbau ein. Ohne das energiesparende Bauen wäre der Endenergieverbrauch heute um 25 % höher.
UNGEDÄMMT EIN VIERTEL MEHR ENERGIE
Mit den steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden sind in den letzten Jahrzehnten leistungsfähige Bau- und Dämmstoffe entstanden, deren Anwendungsbereiche ausgeweitet und neue Verarbeitungstechniken entwickelt worden. Im Vergleich zu anderen Branchen ließen sich so deutlich größere Steigerungen der Energieeffizienz realisieren.
Die marktgängigen, vielfältigen Dämmstoffarten und -produkte erlauben dem Architekten, Planer, Handwerker und dem Eigentümer, für das jeweilige Bauvorhaben individuell angepasste, wärmetechnisch optimale Lösungen anzubieten. Zur Dämmung von Bauteilen wie Außenwände und Dächer, stehen eine Vielzahl von Dämmstoffen und konstruktiven Möglichkeiten zur Verfügung. In Platten- oder Mattenform eignen sie sich gut zum Dämmen von Dächern, Wänden und Decken oder Böden. Als Granulatschüttungen kommen sie vor allem bei Holzbalkendecken, bestimmten Kerndämmungen von Außenwänden sowie bei der Dämmung von Flachdächern zum Einsatz. Flockenförmige Dämmstoffe werden in größere Hohlräume von Dächern und Wänden eingeblasen.
Zu den sogenannten konventionellen Dämmstoffen gehören Mineralwolle (MIN), expandierte Polystyrolstoffe (EPS), Polyurethan-Dämmstoffe (PU) und extrudiertes Polystyrol (XPS). Das Gesamtvolumen betrug 2010 rund 28 Mio. Kubikmeter. Die Mineralwolle hatte einen Anteil von ca. 54 %, EPS 32 %, PUR 8 %, XPS 6 %. Hinzu kommen noch Natur-Dämmstoffe wie Holzfaser, Holzwolle, Schafwolle, Kokosfasern oder Zellulosefasern sowie Blähton, Perlite, Kalziumsilikat-Platten, geschäumtes Glas. Außerdem gibt es sogenannte physikalische Gesetzesbrecher wie z. B. ›
› Foliensysteme mit IR-Reflexion, die immer wieder Einspareffekte für sich reklamieren.
OPTIMIERUNGSANSÄTZE
Was hat sich in den vergangenen zehn Jahren bei den Dämmstoffen geändert, um den gestiegenen Bedarf der Energieeinsparung zu decken? So hat sich zum Beispiel der maximal zulässige U-Wert für Außenwanddämmung von 0,35 in 2002 auf 0,24 in 2009 um 40 % verändert. Bei den »konventionellen« Dämmstoffen entstand ein erhebliches, bis heute noch erkennbares Optimierungspotenzial. So zielen Weiter- und Neuentwicklungen auf die Verbesserung der bauphysikalischen Eigenschaften, insbesondere die Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit, die Eliminierung indizierter Inhaltsstoffe (Flammschutz) und die Optimierung der Ökobilanz. Letztere gelingt beispielsweise durch den Einsatz von Vorprodukten oder Rohstoffen aus einem Recyclingverfahren, aus nachwachsenden Rohstoffen oder durch Minimierung der zur Herstellung, dem Transport oder dem Einsatz notwendigen Energie.
EFFIZIENT, ABER DÜNN: VIP
Ein gut gedämmtes Haus bietet hohen Wohnkomfort und geringe Energiekosten. Wenn jedoch steigende Ansprüche beim Wärmeschutz zu immer dickeren Wandaufbauten führen, mag nicht mehr jeder Bauherr mitziehen. Neue, hochdämmenden Materialien wie VIP (Vakuum-Isolations-Paneele) oder Dämmstoffe auf Basis von Aerogelen bieten hier eine hocheffiziente Perspektive und können eine platzsparende Lösung sein. Wegen der gegenüber herkömmlichen Dämmstoffen deutlich geringeren Schichtdicke – bei ansonsten vergleichbarem Dämmwert – stellen sie sehr interessante Technologien für die Sanierung dar. Sie kommen heute häufig dann zum Einsatz, wenn für eine konventionelle Dämmung kein ausreichender Raum zur Verfügung steht oder wenn bei der wärmetechnischen Sanierung weitere Maßnahmen eingespart werden können, wie beispielsweise der Versatz von Tür- und Fensteröffnungen oder die Verlängerung des Dachüberstands. Auch wenn es darum geht, aus einer vorgegebenen Grundfläche möglichst viel Nutzfläche zu erzielen, beispielsweise in dicht bebauten Großstädten, kommt man an Hochleistungsdämmstoffen nicht vorbei. Neue Lösungsansätze bieten diese auch aus architektonischen Gesichtspunkten oder wenn nicht genug Platz zur Verfügung steht, etwa bei der Dämmung von Dachterrassen zur Vermeidung von Stufen, bei kleinen Anbauten mit ungünstigem Oberfläche-Volumen-Verhältnis (Dachgauben), bei Fassaden in Elementbauweise sowie bei Pfosten-Riegel-Konstruktionen.
Der Hochleistungsdämmstoff verbindet in idealer Art und Weise die Vorzüge von Sicherheit, Energieeffizienz und Raumgewinn in einem Produkt. Die flachen und evakuierten Vakuum-Isolations-Paneele wurden in den 70er Jahren für den Einsatz in Kühl- und Tiefkühlgeräten entwickelt und inzwischen an die Anforderungen der Baubranche angepasst. Erste bauaufsichtliche Zulassungen gibt es seit 2007. Ihre Wärmedämmwirkung ist rund fünfmal so hoch wie die herkömmlicher Dämmstoffe. Bei richtiger Planung und umsichtiger Verarbeitung ermöglichen sie mit einem schlanken Aufbau einen sehr guten Dämmwert.
NANOPOREN: AEROGELE
Dämmstoffe auf der Basis von Aerogelen und ähnliche Materialien mit außerordentlich kleinen Poren und großer innerer Oberfläche sind weitere Hochleistungsdämmstoffe, die in den letzten Jahren immer häufiger zum Einsatz kommen.
Aerogele bestehen aus einem äußerst fein verästelten, offenporigen Netzwerk winziger Strukturen, bei denen die Poren bis zu 99,98 % des Volumens ausmachen. Die Porengröße von Aerogelen auf Silikatbasis beträgt rund 20 Nanometer, ein Aerogel-Würfel mit 1 mm Kantenlänge verfügt über mehr als 100 Bio. Poren. Dadurch verfügen Aerogele über herausragende Materialeigenschaften wie extreme Wärmedämmung, hohe Schallabsorption und Lichtdurchlässigkeit, um die wichtigsten zu nennen. Aerogele werden zunehmend als ideale Komponente für bestimmte Baustoffe entdeckt. So reicht die Produkt-Bandbreite heute von Aerogelfasermatten, Dämmputzen, Platten für die Innendämmung über Leichtbetone, höchst energieeffiziente Fenster bis hin zu transluzenten Tageslicht-Dachsystemen, die sowohl die Energieeffizienz als auch die Architektur von Gebäuden positiv beeinflussen.
Weitere Stoffe, die sich die physikalischen Prinzipien der Reduzierung der Wärmeübertragung in sehr kleinteiligen Porenstrukturen zunutze machen, sind die sogenannten »advanced porous materials« (APM), die in ähnlicher Art und Weise wie die Dämmstoffe auf Aerogel-Basis funktionieren, aber nicht in einem Sol-Gel-Prozess hergestellt werden. In dieser Stoffgruppe werden beispielweise Dämmplatten auf der Basis pyrogener Kieselsäure und einige neuartige Kunststoffschäume mit kleinen Porenstrukturen erfasst.
DÄMMUNG BEDEUTET KOMFORT
Zusammenfassend kann man sagen, dass mit den heute verfügbaren Dämmstoffen Produkte für alle Detaillösungen zur Wärmedämmung zur Verfügung stehen. Wichtig ist dabei, dass die Dämmung an die jeweilige Gebäudesituation angepasst ist und keine Pauschalforderungen gestellt werden. In geprüfter Qualität produziert, nach den Regeln der Technik und Normen angewendet sowie fachgerecht ausgeführt, tragen diese Produkte nicht nur zur Energieeffizienzsteigerung im Neubaubereich und bei der Bestandssanierung bei, sondern helfen, Bauschäden zu vermeiden, die Behaglichkeit und damit den Wohnkomfort zu verbessern. •

Energie (S. 74)
Andreas H. Holm
Physikstudium an der TU München und den Universitäten in São Paulo (BR) und Porto (P). 1996 wiss. Mitarbeit am Fraunhofer-Institut für Bauphysik in Holzkirchen, 2001-04 als Gruppenleiter in der Abteilung Hygrothermik, 2004-11 Leitung der Abteilung Raumklima. Seit 2009 Professur für Bauphysik und energieeffizientes Bauen an der Hochschule München. Seit 2012 Leitung des des Forschungsinstituts für Wärmeschutz (FIW), München.
Christoph Sprengard
1973 geboren. Studium des Bauingenieurwesens an der Universität Kaiserslautern. Seit 2001 Mitarbeit im FIW, Leitung der Abteilung Forschung und Entwicklung. Forschungen zum baulichen Wärme- und Feuchteschutz, Begleitung des Markteintritts u. a. von Vakuum-Isolations-Paneelen und Aerogel-Dämmstoffen. Außerdem Forschungen zur Energieeffizienz der Gebäudehülle.