Die 8 energierelevanten Faktoren der Aussenwand

- Aufgelistet in absteigender Folge nach ihrer Wichtigkeit - nach Bossert -

Plant ein Architekt eine Aussenwand, so sollte er 24 unterschiedliche Dinge wie Ästhetik, Preis etc. beachten, 8 davon sind energierelevant!

1. Die Wanddicke

Die Wanddicke führt über die Zeitkonstante (Tau) τ x 0,5 log n zur Halbwertszeit. Die Halbwertszeit ist ein qualitativer Wert. Sie gibt an, in welcher Zeit der Wärmeinhalt einer Wand bei "freier" Auskühlung abnimmt.
Weil die Wanddicke im Quadrat über der Temperaturleitzahl in die Formel eingeht, bildet sie einer der wichtigsten Energie-Faktoren einer Aussenwand!
(Dr. habil. Georg Hofbauer, Gesundheitsingenieur, 29. März 1941)

Wanddicke d cm
Wärmeleitung λ W/mK
Raumgewicht ς kg/m3
Wärmespeicherzahl c Wh/m3K

Konstante für Halbwertszeit "k" bei 0°C    k = 0,5 x log. n = 0,347

Die Temperaturleitzahl a = λ / ς x c m2/h
Die Zeitkonstante τ = d2/a h
Die Halbwertszeit τ' = k x d2 / a h

Beispiel:
Zwei Wände mit gleichem Flächengewicht und gleichem U-Wert:
a = λ / ς x c = 0,1 W/mK / 0,03 Wh/kgK x 1500 kg/m3 = 0,002 m2/h (Diese Konstruktionen könnte man sogar "hinbasteln")

Wand W1: d = 25 cm; d2 = 0,0625 m2

Zeitkonstante W1:  τ = 0,0625 m2 / 0,002 m2/h = 31,25 h
Halbwertszeit W1:   τ'= 0,347 x 31.25 h = 10,8 h

Wand W2: d = 50 cm; d2 = 0,25 m2

Zeitkonstante W2: τ = 0,25 m2 / 0,002 m2/h = 125.00 h
Halbwertszeit W2:τ' = 0,347 x 125 h = 43,4 h

Fazit: Bei doppelter Wanddicke ist die Halbwertszeit 4 mal höher!!!

2. Die Wärmespeicherfähigkeit

Anhand von Energie-Verbrauchs-Analysen (EVA) ist beobachtbar, dass ein Flächengewicht von 700 (39 cm Vollziegel verputzt) bis 1'000 kg/m2 (54 cm Vollziegel verputzt) energetisch von Vorteil ist.

Gebäude mit derartigen Wänden haben einen Netto-Energieverbrauch von Qh = 20 kWh/m3a (siehe Gesundheits-Ingenieur 1925 bis 1927).

3. Strahlungsaufnahmefähigkeit / Farbe

Strahlungsabsorptionsmessungen sind zur Zeit nur für den sichtbaren Teil des Lichts erhältlich. Wie die Infrarotstrahlung in einem Bauteil ankommt und wie sie ausgenützt werden kann, weiss niemand. Es ist anzunehmen, dass in der gemessenen Globalstrahlung - bestehend aus direkter und diffuser Strahlung - das IR möglicherweise enthalten ist.
Es ist m.E. aber unzulässig, Strahlungsprozente aus gemessenen Anteilen des sichtbaren Lichtes mit der gemessenen Globalstrahlung zu multiplizieren und so eine Strahlungsabsorptionsmenge zu bestimmen.

Zusammenhänge:
Verputze auf Aussendämmungen müssen - damit sie nicht reissen - einen hellen Farbton aufweisen und meistens handelt es sich um einen sogenannten Kunststoffputz mit einer:

Strahlungsabsorptionszahlµ = 0,30 bis 0,40 und einer
Reflektionszahl vonµ = 0,60 bis 0,70

Auf massiven Wänden hingegen können durchgefärbte Kalkputze mit dunkler Einfärbung appliziert werden:
Strahlungsabsorptionszahlµ = 0.65 bis 0,80 und einer
Reflektionszahl vonµ = 0,35 bis 0,20

4. Die Oberflächenstruktur

Je nach Oberflächenstruktur kann eine Fassadenfläche mehr oder weniger Strahlung aufnehmen. Lisenen, Gewände und Gesimse bilden zwar so genannte geometrische Wärmebrücken. Sie nehmen jedoch auch auf allen Seiten Strahlung auf. Gleiches gilt für Putze. Rohe Putze haben eine grössere Oberfläche als feine Putze und können deshalb mehr Sonnenstrahlung aufnehmen. Bis heute gibt es nur mathematisch ermittelte Wärmebrückenkataloge, beruhend auf stationären Theorien von innen nach aussen. Experimentelle Messungen und instationäre Wärmebrücken-Theorien existieren zur Zeit nicht.

5. Feuchtigkeit / Sorptionsfähigkeit

Die "offizielle" Bauphysik nimmt an, dass im Winter die Raumfeuchtigkeit im innern der Wände kondensiert (Kondensationsperiode) und diese dann im nächsten Sommer wieder austrocknet (Austrocknungsperiode). Aus den experimentellen Untersuchungen von ETH-Prof. und EMPA-Chef Paul Haller aus den Jahren 1953 bis 1958, geht aber eindeutig hervor, dass Aussenwände im Sommer generell nass sind und in den Wintermonaten austrocknen. Die Angaben im Berechnungsprogramm WUFI sind deshalb falsch. Experimente zu WUFI existieren nicht!

Es kann auch aus den Untersuchungen der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt EMPA entnommen werden, dass sich die von Aussenwänden aufgenommene Feuchtigkeit im Herbst und Frühjahr positiv auf den Energiehaushalt auswirkt, weil die eingedrungene Feuchtigkeit die Wärmespeicherfähigkeit im Aussenbereich von Wänden erhöht und somit die solare Zustrahlung bereits auf niederstem Niveau energiewirksam wird.

Eine Aussenwand kann somit aussen kalt und feucht und bei normaler innerer Beheizung auf 20 °C, innen warm und trocken sein!

Hypothese: Die um die Feuchtigkeit erhöhte Wärmespeicherfähigkeit übertrifft in ihrer Wirkung den negativen Aspekt des angeblich grösseren Wärmeverlustes der Wand infolge besserer Wärmeleitung.

Aus den Experimenten von Haller sind keine quantitativen Energieeinsparungen errechenbar.

6. Wärmeleitung > U-Wert (alt k-Wert)

Der U-Wert bildet bei nicht bestrahlten Bauteilen wie: Kellerdecke, Dachdecke und Rohrdämmungen etc. zweifelsfrei die relevante Energiespargrösse, wobei in zweiter Linie wiederum die Materialdicke und anschliessend die Wärmespeicherfähigkeit zum tragen kommt. Bei Aussenwänden aber, fehlt jedoch bis heute jegliche Korrelation in Bezug zum messbaren Energieverbrauch.

Das stellte auch ETH-Professor Max Hottinger in den 40-er Jahren fest. Die nach ihm benannte Hottinger-Formel lautete:

Q = Wirkungsgrad x Fläche x Temperaturdifferenz x k-Wert x Gleichzeitigkeitsfaktor plus zusätzlich noch ein paar weitere unwichtige Faktoren.

Der Gleichzeitigkeitsfaktor betrug für Bauten mit Wandstärken mit Vollziegeln von 40 bis 50 cm = 0,5 !

Q = µ x F x T x k x 0,5 µ = 0,45 x m2 x K x W/m2K x 0,5

7. Wärmebrücken

Generell gilt die Argumentation von Faktor: 4. "Die Oberflächenstruktur." Im Wesentlichen sind energetisch negative Wärmebrückenwirkungen bei Aussenecken, Wandanschlüssen zu Fassaden, bei Deckenauflagern und auskragenden Bauteilen zu beachten. Das trifft aber nur auf aussengedämmte Konstruktionen mit geringer Innenwandstärke und mit niedrigem Flächengewicht zu. Meistens kommt es bei diesen Schwachstellen zu Kondensatausfall mit Schimmelpilz. Vermutlich spielt auch hier die Wanddicke gemäss Faktor: 1. "Die Wanddicke" die entscheidende Rolle. Unterschreitet die Wanddicke eine bestimmte Grösse, wird die exponentielle Auskühlung beschleunigt.
Bei dicken massiven Wänden von 40 bis 50 cm sind diese Nachteile nicht beobachtbar. Würde man aber bei einem Jugendstil-Haus die Entwärmung nach der aktuellen Wärmebrückentheorie berechnen, so entsteht alleine aus Lisenen, Gewänden und Gesimsen ein derart hoher Energiebedarf, dass mit den Fenster-, Wand-, Boden- und Dachflächen ein um das vielfache höherer Energieverbrauch entsteht, als er in der Wirklichkeit beobachtbar ist. Offizielle, reale Messungen bestehen hierzu nicht.

8. Die Wärmeeindring-Geschwindigkeit

Die Wärmeeindring-Geschwindigkeit leitet sich von der "Eindringzahl" b ab. Wattstunden pro Quadratmeter mal °Celsius mal Wurzel aus der Zeit. Normale Baustoffe haben b-Werte von 700 bis 2000 J/m2 K (Wurzel aus) s

Generell hängt die Wärmeeindring-Geschwindigkeit vom Flächengewicht, der Wanddicke und der Aussenstruktur des Wandbaustoffes ab. Hat die Wand infolge zu hoher Porosität, einem allzu niedrigen Flächengewicht oder zu weit auseinanderliegenden Verbund-Stegen mit geringer Dicke (Schlitzlochsteine) einen zu grossen Wärmeeindring-Widerstand, so lässt sich beispielsweise die eingestrahlte Sonnenenergie nur in geringem Umfang nutzen. Es herrscht eine Wärmedepression! Erstmals wurden diese Zusammenhänge im Februar 1982 bei Messungen am Justus Knecht Gymnasium in Bruchsal beobachtet. Die Ergebnisse wurden in der Folge als "Bruchsaler-Messung" publiziert und baugeschichtlich festgehalten. Grundlagenforschungen dazu bestehen nicht.


Falsch verstandener Reduktionismus führt zum "Schichtendenken"! Die"Trag-, Dämm- und Wetter-Schichten" sind letztendlich wieder ganzheitlich zu betrachten. Vermutlich bildet die einschalige Wand - infolge der besten Temperaturverwaltung - die idealste Wandkonstruktion!

CH-8955 Oetwil a.d. Limmat, 18.06.2003
Arch. & Ing. Paul Bossert   
www.universe-architecture.com
e-mail: paul.bossert@greenmail.ch

Archiv:Catalog-web.de - Wiki | Impressum | 6/2003  
.