Innen- und Außendämmung - bauphysikalische Unterschiede und baukonstruktive Umsetzung

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis II

Abkürzungsverzeichnis III

Abbildungsverzeichnis IV

Tabellenverzeichnis V

1. Einleitung 1

2. Grundlagen der Dämmung 1

2.1 Definition und Aufgaben der Wärmedämmung 1

2.2 Geschichtlicher Hintergrund 2

2.3 Arten der Wärmedämmung 2

2.3.1 Organisch 3

2.3.2 Anorganisch 3

2.4 Nachhaltigkeit 4

3. Bauphysikalische Unterschiede 5

3.1 Wärmeleitfähigkeit 5

3.2 Feuchteschutz 6

3.3 Brandschutz 7

3.4 Schallschutz 9

4. Baukonstruktive Umsetzung 9

4.1 Innen dämmung 10

4.1.1 Kapillaraktive Innendämmung 10

4.1.2 Innendämmsysteme mit Dampfbremse 11

4.1.3 Innendämmung durch Wärmedämmputz 12

4.2 Außendämmung 12

4.2.1 Einschalige Außenwand 12

4.2.2 Zweischallige Außenwand 13

4.2.3 Wärmedämmverbundsysteme 14

5. Zusammenfassung 15

6. Literaturverzeichnis 17

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Übersicht der Wärmeleitfähigkeiten von dämmenden Baustoffen

Abbildung 2: Veränderlichkeit der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl p mit der rela­ tiven Luftfeuchte (Beispiele Betone und Putze)

Abbildung 3: Schalldämmung und Schalldämpfung am Beispiel einer Wand

Abbildung 4: Funktionsweise der kapillaraktiven Innendämmung 1

Abbildung 5: Innendämmung mit einer eingebauten Dampfbremse 1

Abbildung 6: Vereinfachter Wandaufbau mit dem Wärmedämmputz

Abbildung 7: Einschalige Mauerwerk ohne zusätzliche Dämmung

Abbildung 8: Zweischaliges Mauerwerk mit Kerndämmung

Abbildung 9: Aufbau des Wärmedämm-Verbundsystems

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Gegenüberstellung der bauaufsichtlichen Bennenungen von Baustoffen

1. Einleitung

Bei der Errichtung und Modernisierung von Gebäuden stehen Immobilienbesitzer, Bauher­ren und Mieter vor großen Herausforderungen. Gerade im Zuge aktueller Debatten um Kli­mawandel und Umweltschutz rücken energetische Einsparpotenziale in den Fokus. Im Rahmen eines energieeffizienten Bauens ist besonders die Innen- und Außendämmung ein zentraler Baustein, um den Energieverbrauch zu senken. Durch verschiedene Maßnahmen der Wärmedämmung können Energieverluste reduziert werden. Gleichzeitig lassen sich durch eine effiziente Wärmedämmung auch Energiekosten einsparen. Wärmedämmstoffe schützen zudem die Bausubstanz vor Feuchtigkeit und Frost, wodurch sie einen wichtigen Beitrag zur Werterhaltung von Gebäuden leisten. Dabei ist wichtig anzumerken, dass sich die verschiedenen Dämmstoffe in bauphysikalischer Hinsicht unterscheiden. Diese Unter­schiede spielen vor allem hinsichtlich der Wärmedämmung von Neubauten auf der einen, und der Sanierung von Altbaubeständen auf der anderen Seite eine zentrale Rolle.

Ziel dieser Hausarbeit ist es, die bauphysikalischen Unterschiede darzustellen und voneinan­der abzugrenzen. Dabei wird zunächst in Kapitel 2 auf die Grundlagen der Dämmung ein­gegangen. Neben einer Definition und Darstellung der Aufgaben von Wärmedämmung soll ein kurzer geschichtlicher Abriss die Hintergründe der Wärmedämmung skizzieren. An­schließend werden organische und anorganischen Arten der Wärmedämmung beschrieben und das sehr aktuelle Thema der Nachhaltigekeit aufgegriffen. In Kapitel 3 werden die bauphysikalischen Unterschiede anhand von vier verschiedenen Kategorien vorgestellt. Ka­pitel 4 thematisiert anschließend die baukonstruktive Umsetzung der Innen- und Außendäm­mung. Hier werden die bauphysikalischen und -konstruktiven Unterschiede gegenüberges­tellt. Insgesamt kann die These aufgestellt werden, dass nicht per se eine einzelne Bautechnik oder Bauweise die beste ist, sondern verschiedene Voraussetzungen und Bedingungen berücksichtigt werden müssen, um nachhaltige, effiziente und engergetische Lösungen zu finden. Diese Lösungen spielen eine zentrale Rolle für die Zukunft den Bauens bzw. der Modernisierung von Altbauten. Durch ein umfassendes bauphysikalisches Verständnis können Techniken effizient eingesetzt werden und energetische Einsparpotenziale ideal ausgenutzt werden.

2. Grundlagen der Dämmung

2.1 Definition und Aufgaben der Wärmedämmung

Das Substantiv Wärmedämmung definiert gleichzeitig einen Schutz gegen Wärmeverluste und einen Schutz vor Wärme¹. Auch als baulicher Wärmeschutz zu verstehen, werden unter dem Begriff eine Vielzahl von Aufgaben, die sowohl bei Altbauten als auch bei Neubauten eine elementare Rolle spielen, zusammengefasst. Der bauliche Wärmeschutz beschreibt den Schutz von Bauschäden, die durch Feuchtigkeit auf der Innenseite von Außenbauteilen entstehen. Eine weitere Aufgabe ist die Verhinderung in der Schimmelbildung, die auf der einen Seite zu Bauschäden führt und auf der anderen Seite gesundheitliche Risiken birgt. Auf der Innenseite von Außenbauteilen wird durch den baulichen Wärmeschutz für eine ausrei­chende Oberflächentemperatur bzw. eine angenehme Raumtemperatur im Winter gesorgt. Ebenso wird die Wärme im Sommer abgewehrt, sodass es im Sommer nicht zu warm im Innenraum wird. Insgesamt wird so auch zur Reduzierung des Energieverbrauchs beigetra­gen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Schonung von Ressourcen und der damit gefolgte Schutz der Umwelt. Ein baulicher Wärmeschutz verlängert die Lebensdauer der Baukons­truktion. Durch die Reduzierung der Heiz- und Kühlkosten wird zur Wertsteigerung der Immobilie beitragen².

2.2 Geschichtlicher Hintergrund

Bereits vor 3400 Jahren haben unsere Vorfahren ihre Hütten vor eindringender Kälte ges­chützt, indem sie die Dächer mit 20 cm Stroh oder Heu eingedeckt haben. Die Wände bestanden aus einem beidseitigen Flechtwerk und in der Mitte befand sich trockenes Gras. Bis ins 18. Jahrhundert wurden die aus Stroh gedeckten Dächer gebaut und waren populärer als das Ziegeldach. Auch die Bauweise der Außenwand wurde fast 3 Jahrtausende so gebaut. Moose und Flechten wurden zur Abdichtung von Fugen genutzt. Der Baustoff hatte eben­falls die Funktion der Wärmedämmung. Allerdings führte das zu Mängeln wie Feuchtigkeit im Haus oder einer erhöhten Brandgefahr³. Im Zuge der Industrialisierung enstand der Be­darf nach Dämmstoffen bei den Dampfmaschinen mit dem Ziel, die Wärmeverluste der Maschinen und somit auch die Kosten zu senken. Somit wurden die Rohrleitungen und die Kessel mit hitzeunempflindlichen Materialien gedämmt. Zu den damaligen Dämmstoffe gehörten Schlackenwolle, Glaswatte oder auch Asbestwolle⁴. Durch die Industralisierung verschwand beim Hausbau die leichte Holzbauweise. Sie wurde duch massive Baustoffe abgelöst. Neue wärmetechnische Standards wurden nicht festgelegt⁵. Um 1938 waren die Menschen der Meinung, dass dicke Wände auch gleichzeitig dämmen und wärmer sind als eine Wand aus einem Fachwerk⁶. Im Jahre 1952 wurde die erste Norm veröffentlicht, die einen Mindestwärmeschutz für Bauteile festschrieb⁷. Im Laufe der Jahre wurde die Norm immer bekannter und das Ministerium für Wohnunsbau produzierte 1958 einen Trickfilm und eine Broschüre mit dem Titel “Wärmeschutz — aber richtig”⁸. Ab den 60er Jahren wurde der Mindestwärmeschutz durch den Vollwärmeschutz abgelöst⁹. Ab 1977 wurden die Woh­nungsbestände systematsich gedämmt¹⁰.

2.3 Arten der Wärmedämmung

Wärmedämmstoffe werden je nach ihrer Rohstoffbasis in zwei Kategorien unterteilt. Unter­schieden wird zwischen dem organischen oder dem anorganischen, auch mineralisch ge­nannten, Ursprung des Rohstoffes. Innerhalb der jeweiligen Klassifizierung werden die Dämmstoffe in Abhängigkeit von der weiteren Verarbeitung der originär verwendeten Rohstoffe in natürliche und synthetische Stoffe unterteilt. Bei dem natürlichen Rohstoff ist der Rohstoff nicht verändert worden. Bei dem synthetischen Rohstoff wird der Rohstoff in seiner mineralogischen Zusammensetzung verändert. Das spricht insbesondere die tech­nische Herstellung oder Zusammensetzung an¹¹. Es werden deutschlandweit über 100 ver­schiedene Dämmstoffe angeboten¹². In den folgenden Unterkapiteln werden handelsübliche organische und anorganische Dämmstoffe vorgestellt.

2.3.1 Organisch

Zu den organischen Dämmstoffen gehört unter anderem die EPS-Platte, die aus Erdöl hergestellt wird. Der Anteil des Erdöls ist sehr gering, da der Dämmstoff zu 98 % aus Luft besteht. In dem Herstellungsverfahren wird das Polystyrolgranulat mit dem Treibmittel Pen­tan mit Temperaturen über 90 Grad Celsius ausgedehnt. Geliefert wird der Dämmstoff als Plattendämmstoff. Je nach Plattendämmstoff hat der Dämmstoff eine gute bis mittlere Wärmedämmung. Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei 0,032 — 0,040 W/(m’K). Der Dämmstoff gehört der Baustoffklasse B1-B2 an. EPS-Platten sind druckstabil, alterungsbeständig und feuchteresistent und eigenen sich im Prinzip für alle Anwendungsbereiche von Plat­tendämmstoffen. Öffentliche Gebäude und Hochhäuser dürfen mit dem Dämmstoff nicht gedämmt werden, weil die Baustoffklasse der EPS-Platten nicht ausreicht¹³.

Polyurethanhartschaume bestehen aus synthetischem Material, dem Erdöl, gehören zu den organischen Dämmstoffen und werden im Herstellungsverfahren mit dem Treibmittel Pen­tan gemischt. Im Anschluss wird Methylendiphenyl-diisocyanat zugegeben. Durch das Gem­isch kommt es zu einer Reaktion und es entsteht Polyurethans. Geliefert wird der Dämm­stoff als Plattendämmstoff mit flexiblen Deckschichten. Aufgrund seiner positiven Eigen­schaften wie unter anderem der guten Wärmedämmung, keiner Aufnahme von Feuchtigkeit und der hohen Druckfestigkeit bietet der Dämmstoff viele Anwendungsbereiche wie z. B. Dämmung der Außenwand, Dämmung der Kellerdecke von unten oder Dämmung des Daches. Die Wärmeleitstufe liegt bei 0,023 W/(m’K). Klassifiziert wird der Dämmstoff in die Baustoffklasse B2¹⁴.

2.3.2 Anorganisch

Zu den anorganischen Dämmstoffen gehört unter anderem der Dämmstoff Aerogel, auch Nanogel genannt. Um Aerogel herzustellen, wird einem gelartigen Stoff bei hohen Temper­aturen bzw. unter hohem Druck der Flüssigkeitsanteil entzogen. Erhältlich ist der Dämm­stoff in Form von Granulat oder Matten. Aerogel verfügt über eine mechanische Flexibilität, die sich vielfältig im Bereich des Schall-, Wärme-, und Brandschutzes anwenden lässt. Die bis zu 12 mm dicken Matten können zur Außenwanddämmung von Fassaden eingebettet werden. Zum Teil werden die Dämmmatten auch in ein Wärmedämm-Verbundsystem eingearbeitet. Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei Matten zwischen 0,014 bis 0,017 W/(m-K) und ist sehr gering. Das ermöglicht Vorteile, wenn der Dämmstoff bei der Innendämmung zum Einsatz kommt. Zugeordnet wird der Brennstoff der Brandklasse A1¹⁵.

Ein weiterer Dämmstoff ist die Mineralwolle, ein anorganischer Faserdämmstoff bestehend aus Stein- und Glaswolle. Eine Vereinigung der positive Eigenschaften der Stein- und Glas­wolle wird auch als Hybridwolle bezeichnet. Die Rohstoffe für die Stein- und Glaswolle werden in einer Schmelzwanne geschmolzen und mit Hilfe eines Düsenschleuderverfahrens zerfasert. Mineralwolle gibt es als Platten, Rollen oder Matten, die zwischen 12 und 240 mm dick sein können. Die Wärmeleitfähigkeit der Mineralwolle liegt bei 0,032 — 0,048 W/(m’K) und gehört aufgrunddessen ebenfalls zur Brandklasse A1¹⁶.

Perlite, auch Blähperlit genannt, gehören ebenfalls zu der Gruppe der anorganischen, natür­lichen Rohstoffen. Die Rohperlite werden zuerst zerkleinert und anschließend im Ofen bei ca. 1000 Grad Celsius expandiert. Dadurch wird das Kristallwasser verdampft und gleichmäßig aufgebläht. Für hydrophobe Eigenschaften werden die Perlite imprägniert. Per­lite bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten und sind nicht brennbar. Der Rohstoff ist gut verfügbar. Da es sich um ein wasserabweisendes Produkt handelt, ist es unter anderem für die Kerndämmung zugelassen. Die Perlite werden in den Dämmraum eingeblasen. Für die Innendämmung gibt es Perliteplatten. Perlite sind der Baustoffklasse A1 zugehörig. Bei Be­schichtungen gehören sie zur Baustoffklasse B1 bzw. B2. Die Wärmeleitstufe liegt bei 0,045 W/(m-K) und ist somit gering¹⁷.

2.4 Nachhaltigkeit

Ein wichtiger Punkt bei der Innen- und Außendämmung spielt auch der Faktor der Nachhal­tigkeit. Dieser gewinnt vor allem durch aktuelle umweltpolitische Debatten an Bedeutung. Wäermedämmung kann in großem Maße zur Verringerung von Energieverbrauch und - kosten von Gebäuden beitragen und spielt damit eine zentrale Rolle in der Engeriewende. Die von der Bundesregierung beschlossenen Zielvorgaben zur “Reduzierung des Primärengeriebedarfs im Gebäudebereich sind nur erreichbar, wenn die Energieverluste über die Hülle der Gebäude sowohl im Neubau als auch im Bestand konsequent reduziert wer- den”¹⁸. Aus dem Engeriekonzept der Bundesregierung geht hervor, dass bis zum Jahr 2050 der Primärenergiebedarf von Bestandsgebäudem um 80 % reduziert werden muss. Diese Herausforderung führt dazu, dass die bisherigen Technologien und Konzepte weiterentwick­elt werden müssen, um die Engerieeinsparpotenziale weiter auszubauen.

Gerade im Bereich von Bestandsgebäuden werden hier große Einsparpotenziale gesehen. In Deutschland wurden ca. 63 % der Wohngebäude vor dem Inkrafttreten der ersten Wärmeschutzverördnung im Jahr 1979 errichtet. Solche älteren Häuser verbrauchen “bis zu fünf Mal mehr Engerie als Neubauten, die nach 2001 errichtet wurden und einen durchschnittlichen Energieverbrauch von etwa 85 KWh/m2a aufweisen”¹⁹. Hier können ef­fiziente Maßnahmen der Innen- und Außendämmung eingesetzt werden, um die Engeriez- iele zu errreichen.

3. Bauphysikalische Unterschiede

Unter Zuhilfenahme von bauphysikalischen Methoden ist es möglich, Wohn- und Zweck bauten zu entwickeln, die unter anderem einen niedrigen Energieverbrauch aufweisen. Sie vermeiden nicht nur Kondensationsprobleme, sondern verfügen auch über eine gute Bau- und Raumakustik. Nach bauphysikalischen Erkenntnissen werden die Grundlagen in vier verschiedene Kategorien wie dem Wärmeschutz/Wärmetransport, den Feuchtetransport, den Schallschutz und den Brandschutz klassifiziert²⁰.

3.1 Wärmeleitfähigkeit

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Wärmedämmstoffes ist die Wärmeleitfähigkeit²¹. Diese bauphysikalische Grundlage beschreibt, wie viel Energie durch einen Dämmstoff hin­durchwandert. Genauer beschrieben gibt die Wärmeleitfähigkeit an, welche Wärmemenge pro Sekunde durch einen Stoff von 1 m Länge bei einem Temperaturunterschied von 1 K an die beiden Enden strömt. Die Einheit des Wärmestroms lautet Watt. Somit ergibt sich eine Einheit für die Wärmeleitfähigkeit von W/(mK). Bezeichnet wird die Wärmeleitfähig­keit mit dem grichischen Buchstaben X. Die Zahl der Wärmeleitfähigkeit ist umso kleiner, je weniger Wärme durch das Dämmmaterial strömt. Der sogenannte Bemessungswert ist eine Grundlage für die Berechnung des U-Wertes²². Bei dem U-Wert, auch Wärmeübergangsko- effzient genannt, wird die Wärmedurchlässigkeit berechnet, die zwischen einer 1 m[2] großen Bauteilfläche und der berührenden Luft ausgetauscht wird. Vorausgesetzt wird dabei, dass der Temperaturunterschied 1 K beträgt. Bezeichnet wir der U-Wert mit W/m2K²³. Dämm­stoffe, bei denen der X- Wert kleiner als 0,1 Watt pro Meter und Grad Kelvin aufweisen, sind geeignet für die Wärmedämmung. Dämmstoffe, deren Wärmeleitfähigeit zwischen 0,04 bis 0,06 W/m2K liegt, werden in der Regel verbaut²⁴. Die nachfolgende Abbildung zeigt einen Vergleich der verschiedenen Dämmstoffarten anhand Ihrer Wärmeleitfähigkeiten.

[...]

¹ Vgl. Sprengard, C. et al. (2014): S. 17

² Vgl. Königstein, T. (2020): S. 63-64

³ Vgl. Eicke-Henning, W. (2011): S. 1

⁴ Vgl. ebd. S. 3

⁵ Vgl. ebd. S. 4

⁶ Vgl. ebd. S. 5

⁷ Vgl. ebd. S. 25

⁸ Vgl. ebd. S. 27

⁹ Vgl. ebd. S. 29

¹⁰ Vgl. ebd. S. 37

¹¹ Vgl. Gellert, R. (2007): S. 17

¹² Vgl. Drewer, A. (2020): S. 100

¹³ Vgl. ebd. S. 132-133

¹⁴ Vgl. ebd. S. 154-155

¹⁵ Vgl. Sprengard, C. et al. (2014): S. 24-25

¹⁶ Vgl. ebd. S. 37-39

¹⁷ Vgl. Drewer, A. (2020): S. 148-149

¹⁸ Vgl. Sprengard, C. et al. (2012): S. 8

¹⁹ Vgl. Deutsche Energie Agentur 2021

²⁰ Vgl. Wosnitza, F. et al. (2012): S. 229

²¹ Vgl. Neroth, G. et al. (2011): S. 1152

²² Vgl. Königstein, T. (2020): S. 28-29

²³ Vgl. Lübbe, E. (1997): S. 18

²⁴ Vgl. König, Holger (2012): S. 79