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Wie funktioniert die Wärmedämmung und Beispiel Dämmung einer Decke

Konvektionsstömung
Bild 1: Konvektionsstrom in einer Wärme übertragenden Gasschicht

Die Wärmeisolation hat auf fast allen Gebieten der Technik eine große Bedeutung. Die Aufgabe besteht darin, den Wärmefluss klein zu halten. Bei den Wärmedämmstoffen wird die schlechte Wärmeleitung der Gase λ = 0,01 - 0,2 W/mK ausgenutzt. Bei Gasen nimmt λ mit steigender Temperatur und Druck zu. Es genügt aber nicht, nur eine Gasschicht (Bild 1) vorzusehen.

Die Gasschichtdicke δ überträgt ein Vielfaches der Wärme, die aufgrund ihrer Wärmeleitung hindurchgeht, da sich eine Wärme transportierende Konvektionsströmung einstellt. Das ist auch ein großes Problem bei der Ausführung einer Dämmung, zum Beispiel bei einem Haus, wenn Zwischenräume oder Fugen entstehen. Im rechten Bild 2 werden verschiedene Fehler bei der Verlegung einer Dämmung gezeigt. Bei allen drei Fällen kann sich eine Konvektionsströmung wie im Bild 1 in der Dämmstoffschicht bilden. An diesen Stellen bildet sich Tauwasser, die Mineralwolle verklumpt und es kann sich an den Holzteilen oder Folien Schimmelpilze bilden.
Damit eine niedrige Wärmeleitfähigkeit des Gases zum Tragen kommt, müssen Konvektionsströmungen weitestgehend unterbunden werden. Das wird erreicht, in dem die Gasschicht in viele kleine Gaszellen geteilt wird. Die trennenden Zellwände müssen möglichst dünn, schlecht Wärme leitend und schlecht Wärme strahlend sein. Im Bild 3 ist eine schaum- und watteartige Struktur dargestellt.

Fehler bei Ausführung einer Wärmedämmung
Bild 2: Verschiedene Fehler bei
der Verlegung der Dämmung.
Schaumartige und watteartige Struktur Dämmung
Bild 3: a) schaumartige Struktur,
b) watteartige Struktur
des Wärmeisolierstoffes

In den nachfolgenden Bildern 4a bis wird das Einbringen einer Mineraldämmung in eine Decke gezeigt.

Bild 4a: Als Erstes wird das genaue Maß zwischen den Deckenbalken aufgenommen.Dämmung der Decken

Bild 4b: Die genaue Breite plus 1,5 bis 2 cm werden aufgetragen.
Dämmung der Decken

Bild 4c: Die Streifen auf der Mineralwolle helfen beim genauen Schneiden.
Dämmung der Decken

Bild 4d: Die zugeschnittene Dämmung wird fugendicht zwischen die Deckenbalken eingefügt.
Dämmung der Decken

Bild 4e: Anschließend wird das fugendichte Anliegen der Dämmung kontrolliert.
Dämmung der Decken

Noch die Ausführung der Dämmung im Video.

Wärmeleitfähigkeit von DämmstoffJe feiner die Struktur ist, desto besser ist Eigenschaft der Dämmung. Technisch sind hier Grenzen gesetzt. Im Bild 5 werden einige Dämmstoffe aufgeführt. Mit zunehmender Wärme nimmt auch die Wärmeleitfähigkeit zu beziehungsweise die Dämmeigenschaft verringert sich.

Bild 5: Wärmeleitfähigkeit ausgewählter Dämmstoffe (Meyer, Schiffner)
1 Kieselgurstein, gebrannt 500 kg/m3
2 Schlackenwolle 400 kg/m3
3 Asbestmatte 300 kg/m3
4 Knitterfolie 3 kg/m3
5 Glaswolle 120 kg/m3
6 Alfol 5 kg/m3
7 Schaumpolystyrol 20 kg/m3
8 Kamilitmatte 100 kg/m3

 

Besonders muss der Dämmstoff vor Feuchtigkeit geschützt werden, da die eingelagerte Feuchte in den Poren die Wärme um ein Vielfaches besser leitet als Gas. Bereits bei einem Feuchtegehalt von 1 % halbiert sich die Dämmwirkung zum Beispiel von Mineralfaser. (Bild 6) Es ist daher sehr wichtig, dass sich der Dämmstoff immer in einem trockenen Zustand befindet. Bei einer unkontrollierten Durchfeuchtung muss daher eine Abtrocknung gewährleistet sein. Bei einer Innendämmung ist der Einbau einer Dampfbremsen erforderlich.

 

Feuchteverhalten von Dämmstoffen
Bild 6: Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von Dämmstoff bei Feuchtigkeitsänderungen (König)
Bild 7: Hier Beispiele einer theoretischen Betrachtung einer nachträglichen Außendämmung (6 cm und 12 cm) auf einer 36.5 cm Außenwand.

Die Kosten für eine Thermohaut werden für 6 cm mit circa 60 Euro/m2 und für 12 cm mit 75 Euro/m2 angeben.(Rötzel) Ob hier die Folgekosten, zum Beispiel für die Errichtung eines größeren Dachüberhanges usw. berücksichtigt wurden, kann nicht genannt werden. Sie sparen theoretisch mit einer 12 cm Dämmung gegenüber einer mit 6 cm Dämmstoffschicht circa 0,2 W/m2 in der Stunde. Da bei diesem kleinen U-Wert unter 0,5 W/m2K der Lüftungswärmeverlust im Verhältnis wesentlich größer ist, ist die Energieeinsparung wesentlich kleiner, als das was die theoretischen Rechenprogramme ausweisen. Siehe hierzu die Ausführungen Wärmeenergiebedarf - Gasgemisch und Erwärmung (Lüftungsaustausch). Zusätzlich gibt es weitere Gründe, warum in der Praxis die Energieeinsparungen geringer ausfallen. Für eine Außendämmung liegt das Optimum einer Dämmung bei circa 8 cm. Eine größere Dämmstoffstärke bringt kaum eine Verbesserung. Eine Sparrendämmung sollte mindestens mit 12 cm Klemmfilz erfolgen, damit die Dämmung gleichmäßig an die Sparren presst (wegen der Konfektion) und nicht herausrutscht. Sinnvoll ist es, wenn zusätzlich unterhalb der Sparren quer noch eine Dämmplatte 4 bis 5 cm angebracht wird, damit die Fugen zwischen Dämmung und Sparren richtig verschlossen sind. Eine nachträgliche Wärmedämmung rechnet sich je nach Ausführung und vorhandenem Gebäudebestand erst nach 15 und mehr Jahre. Ist noch ein Kapitaldienst erforderlich, so verschiebt sich der Beak-Even-Point viele Jahre weiter. Ein Wärmeverbundsystem hält zum Beispiel circa 20 Jahre. Im ungünstigen Fall hat man noch den Kredit für die Dämmung abzuzahlen muss aber bereits die Thermohaut sanieren. Der nachfolgende Beitrag zeigt, welche Fehler bei einer Fassadendämmung gemacht werden können.

Beschreibung der Eigenschaften von Dämmstoffen:
Mineralwolle/Steinwolle
Kork
Schaumglas
XPS-Extrudiertes Polystyrol
PUR-Polyurethan (Hartschaumplatten)

Quelle:
König, Holger; Das Dachgeschoss, 3. Aufl., ökobuch Staufen bei Freiberg, 1996,, S. 51
Meyer, Günter; Schiffner, Erich; Technische Thermodynamik, 2. Aufl., Fachbuchverlag Leipzig, 1983, S.209
Rötzel, Adof; Praxiswissen Umweltfreundliches Bauen, 2005 Verlag W Kohlhammer GmbH Stuttgart, S. 110

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