Dämmaspekte

Teil 3: Die Eigenschaften von Dämmstoffen und ihre Bedeutung für bestimmte Einbausituationen.

(4)  Umweltdeklarationen: EPD-KRO-2009212-D (2009), EPD-PTX-2009111-D (2009); Institut Bauen und Umwelt e.V., Königswinter

Der deutsche Markt bietet über 100 verschiedene Dämmstoffe, die sich durch ihre Eigenschaften grundlegend unterscheiden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es für jede Situation und für jeden Kundenwunsch den passenden Dämmstoff gibt. Die wichtigste Eigenschaft eines Dämmstoffes ist seine Wärmeleitfähigkeit (oder λ-Wert, Wärmeleitzahl, Wärmeleitstufe). Daneben spielen eine Reihe anderer Charakteristiken eine Rolle: Wärmespeicherkapazität (sommerlicher Wärmeschutz), Wasserdampfdiffusionswiderstand und wasserabweisende Wirkung, Dichte, Baustoffklasse, ökologische Aspekte (Primärenergieinhalt und Entsorgung), Preis und Lieferform.
Wärmeleitfähigkeit
Grundsätzlich gilt bei der Wärmedämmung, dass je schlechter die Wärme geleitet wird, desto effizienter ist die Dämmung. Je kleiner also der λ-Wert ist, desto besser ist der Dämmstoff. Dies wird meist mit dem physikalischen Grundsatz erreicht, dass stehende Luft ein sehr schlechter Wärmeleiter ist. Daher ist der wichtigste Bestandteil der meisten Dämmstoffe Luft in Form von Lufteinschlüssen innerhalb eines schlecht leitenden Materials. Beispielsweise ändert Polystyrol durch den Aufschäumungsprozess seine Wärmeleitfähigkeit von 0,14 auf 0,03 W/mK (siehe Kasten). Je mehr Luftmoleküle pro Volumeneinheit eingeschlossen werden, desto besser ist die Dämmwirkung. Diese wird dadurch optimiert, dass die Porengröße der Lufteinschlüsse reduziert wird. Dadurch kann die Luft nicht zirkulieren, wodurch ein Wärmeaustausch in Gang gesetzt werden würde. Ein Beispiel für die Optimierung der Dämmwirkung sind Produkte aus Aerogel, bei dem sich die Porengröße im Bereich von Nanometern bewegt. Der Aerogel-Einblasdämmstoff erreicht dadurch eine Wärmeleitfähigkeit von 0,021 W/mK und die Aerogel-Matte von bis zu 0,014 W/mK.
Die Verbesserung der Wärmeleitzahl wird bei Vakuum-Paneelen dadurch erreicht, dass keinerlei Molekülbewegungen im luftleeren Raum stattfinden und somit keine Wärme übertragen werden kann. Die einzige Wärmeübertragung ist ein Minimum an Wärmestrahlung. Daher ist dieser Dämmstoff mit 0,007 W/mK aktuell das auf dem Markt verfügbare Produkt mit der geringsten Wärmeleitfähigkeit.
Geringe Wärmeleitfähigkeiten sind immer dann notwendig, wenn die Wärmedämmung aus Platzmangel sehr dünn ausfallen muss. So werden der Aerogel-Einblasdämmstoff bei sehr schmalen Hohlschichten und die Aerogel-Matte bei platzsparender Innendämmung wie der Fensterlaibung als Ergänzung zum WDVS eingesetzt. Vakuum-Paneele eignen sich zur Wärmebrückenreduktion beispielsweise bei Balkonen. Durch die sehr hohen Kosten dieser Dämmstoffe werden sie meist nur punktuell eingesetzt.
Wärmespeicherkapazität
Der sommerliche Wärmeschutz, angegeben als Wärmespeicherkapazität c, ist die Fähigkeit eines Dämmstoffes, Wärme zu speichern und wieder abzugeben. Dadurch können Temperaturspitzen wie die Mittagshitze abgepuffert werden. Die Wärme wird von dem Material aufgenommen und erst zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgegeben. Diese Eigenschaft ist besonders nützlich bei Dämmstoffen, die für den oberen thermischen Abschluss wie die oberste Geschossdecke oder das Dach verwendet werden. Vor allem Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen weisen diese Fähigkeit auf, mineralische Produkte hingegen haben einen eher geringen c-Wert.
Diffusionsoffenheit
Eine weitere wichtige Eigenschaft von Dämmstoffen ist ihr Verhalten gegenüber Wasser in flüssiger oder gasförmiger Form. Dies ist insbesondere bei der Innendämmung von hoher Relevanz, da Material mit den falschen Eigenschaften die Schimmelbildung fördert. Entscheidend sind Diffusionsoffenheit und kapillare Eigenschaften. Es gibt drei Kategorien von Dämmstoffen hinsichtlich dieser Charakteristika:
  • diffusionsoffene, kapillaraktive Dämmstoffe (Kalziumsilikat, Mineraldämmplatten, Zellulose)
  • diffusionsoffene, nicht kapillaraktive Dämmstoffe (Mineralwolle)
  • diffusionsdichte, nicht kapillaraktive Dämmstoffe (Vakuumdämmplatte, Schaumglas)
  • Diffusionsoffene, kapillaraktive Dämmstoffe sind in der Lage, Feuchtigkeit aufzunehmen, zu speichern, zu transportieren und wieder abzugeben. Diese Fähigkeit ermöglicht eine Trocknung des Bauteils im Sommer sowie eine Regulierung des Feuchtehaushalts. Diese Dämmstoffe sind sehr gut für eine Innendämmung geeignet.
Die Verwendung von diffusionsoffenen, nicht kapillaraktiven Dämmstoffen wie Mineralwolle im Innenraum kann unter Umständen dazu führen, dass Wasser an der kalten Seite des Materials kondensiert. Dadurch wird einerseits die Dämmwirkung beeinträchtigt und kann andererseits sogar Schimmelbildung verursachen. Um dies zu verhindern muss eine innenseitige Dampfsperre lückenlos verlegt werden. So kann kein Wasserdampf konvektiv in die Konstruktion eindringen. Bei diffusionsdichten Dämmstoffen ist dies nicht notwendig, da sie selber als Dampfbremsen fungieren.
Kerndämmstoffe dürfen nicht kapillaraktiv, sondern müssen wasserabweisend (hydrophob) sein. Nur so kann verhindert werden, dass die Dämmstoffschicht durchfeuchtet wird und die Feuchtigkeit kapillar nach innen transportiert wird.
Bei einer Perimeterdämmung muss das Material dauerhaft wasserundurchlässig und druckbeständig sein.
Dichte
Die Dichte ist die Eigenschaft mit der geringsten Bedeutung für die Anwendung von Dämmstoffen. Ausnahmen sind Anwendungsfälle, bei denen aus statischen Gründen der Dämmstoff nur eine bestimmte Höchstdichte aufweisen darf.
Baustoffklasse
Die Baustoffklasse bezeichnet die Brennbarkeit von Baumaterialien. Dabei werden rein mineralische Produkte als nicht brennbar (A1) eingestuft, während Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen nur durch die Zugabe von Brandschutzmitteln die Stufe B2 erreichen, die die Mindestanforderung von Baumaterialien ist. Anderenfalls erhalten sie die Stufe B3 (leicht entflammbar) und werden nicht als Baustoff zugelassen. Die Brandschutzvorschriften sind vor allem bei Hochhäusern und öffentlichen Gebäuden streng geregelt, bei denen nur A1-Produkte eingesetzt werden dürfen.
Ökologische Aspekte
Unter ökologischen Eigenschaften von Dämmstoffen sind der Energieverbrauch bei der Herstellung (Primärenergieverbrauch – PEI), die gesundheits- und umweltschädlichen Inhaltsstoffe und die Entsorgung zusammengefasst. Der Vergleich des PEI einiger Dämmstoffe zeigt, dass vor allem die Herstellung von mineralischen und synthetischen Dämmstoffen auf Erdölbasis viel Energie verlangt.
Die Annahme, alle Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen hätten einen geringen Energieaufwand, erweist sich als falsch. Vor allem die Platten aus Holzwolle und Holzweichfasern weisen sehr hohe PEI-Werte auf. Auch Produkte aus Kork und Kokosfasern haben durch den langen Transportweg hohe Primärenergieinhalte. Insgesamt ist der Primärenergieinhalt als Entscheidungskriterium jedoch kaum erheblich, da alle Dämmstoffe während ihres Lebenszyklus’ ein Vielfaches ihrer Herstellungsenergie wieder einsparen.
Mineralwollprodukte sind in der Vergangenheit in die Kritik geraten, gesundheits- und umweltschädliche Materialien zu beinhalten. Beispielsweise gab es lungengängige Fasern, die in Verdacht standen, krebserregend zu sein. Seit 2000 sind diese Inhaltsstoffe auf dem deutschen Markt verboten und die Mineralwollprodukte unbedenklich. Phenolharz und Melaminharzschaum beinhalten Formaldehyde, die in Gasform in hoher Konzentration kanzerogen wirken. Für diesen Inhaltsstoff schreibt das DIBt Grenzwerte vor, die für eine Zulassung des Dämmstoffes nicht überschritten werden dürfen.
Inhaltsstoffe
Auch bei Nawaros (Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen) werden zur Verbesserung der Brandschutzeigenschaften Borate und als Bindemittel Diphenylmethan- Diisocyanat (1) (wandelt sich in den unbedenklichen Polyharnstoff um) eingesetzt. Im Einzelfall werden auch Formaldehydharze angewendet (2). Dabei sind Grenzwerte einzuhalten. Borate gelten nach der Gefahrstoffrichtlinie 2008/58 EG als reproduktionstoxisch und schwach wassergefährdend. Diphenylmethan- Diisocyanat steht im Verdacht, krebserregend zu sein (3). Laut den Herstellern gäbe es nach der Verarbeitung jedoch keinen direkten Kontakt zwischen Verbraucher und Dämmstoff, sodass eine Gefährdung ausgeschlossen sei.
Die erwähnten Zusatzstoffe in „ökologischen“ Dämmstoffen und die bei vielen Platten aus nachwachsenden Rohstoffen als Stützfasern verwendeten Bikofasern (4) (Erdölprodukt) verhindern ihre Kompostierbarkeit. Meist bleibt nur die thermische Verwertung, wie sie auch bei den meisten synthetischen Dämmstoffen üblich ist.
Bei mineralischen Dämmstoffen kann hingegen in der Regel auf Zusatzstoffe verzichtet werden. Nach der Verwendung und Rückbau können sie als Bodenverbesserer in der Landwirtschaft (Blähton, Perlite, SLS20) oder als Füllstoff im Straßenbau weiterverwendet werden.
Neben der Dämmwirkung bestimmt der Preis bei der Materialauswahl deren Wirtschaftlichkeit. Der Produktpreis muss mit der Dämmwirkung verknüpft werden, um ein aussagekräftiges Bewertungskriterium zu erhalten. Zusatzleistungen, wie z.B. der Kapillareffekt von Kalziumsilikatplatten, erklären den hohen Preis dieser Produkte.
Preis
Auch die Lieferform führt zu deutlichen Preisunterschieden. Plattendämmstoffe sind meist bereits im Materialpreis teurer als Matten-, Einblas- oder Schüttdämmstoffe. Es gilt also unter Umständen zu klären, ob statt eines Plattendämmstoffes ein anderes Produkt verwendet werden kann. Innerhalb einer Produktkategorie lohnt es sich häufig, einen Preisvergleich vorzunehmen. Eine Polystyrol-Einblasdämmung hat etwa den gleichen Kubikmeterpreis wie eine Blähperlitedämmung. Da Polystyrol aber eine geringere Wärmeleitfähigkeit (WLG 033 statt WLG 045) aufweist, wird bei diesem Produkt bei dem gleichen Preis ein besserer Dämmeffekt erreicht. Auch kann es hersteller- oder verarbeiterabhängig deutliche Schwankungen beim Preis geben.
Lieferform
Die Lieferform ist das elementare Kriterium für die Anwendbarkeit von Dämmstoffen. Unterschieden werden als Platten oder Matten gebundene Dämmstoffe von losen Materialien – diese wiederum gibt es für verschiedene Anwendungsfälle als Schüttmaterialien und als Einblasdämmstoffe.
Gebundene Dämmstoffe: Plattendämmstoffe unterscheiden sich von Mattendämmstoffen durch eine höhere Druckfestigkeit bei geringer Flexibilität. Viele sind daher für Wärmedämmverbundsysteme (Außenwanddämmung) geeignet. Aufgrund der geringen Flexibilität sind sie für Zwischensparrendämmungen oder in Gefachen von Holzrahmenbauten nicht geeignet. Bei unebenen Untergründen sind Matten- oder Schütt/Einblasdämmstoffe bestens geeignet.
Zu den losen Dämmstoffen gehören die Einblasdämmstoffe. Diese werden bevorzugt zur Dämmung schwerzugänglicher Hohlräume verwendet, zum Beispiel bei zweischaligem Mauerwerken (Kerndämmung, Holzbalkendecken, ERTEX-Dächer, Gebäudetrennfugen usw.). Die Zulassung von Einblasdämmstoffen ist baurechtlich in der Regel an die Verarbeitung durch einen geschulten und lizensierten Fachbetrieb gebunden.
Eine zweite Gruppe stellen die Schüttdämmstoffe dar, die unter anderem für die Dämmung stark unebener Böden – auch als Ausgleichsschüttung – eingesetzt werden. Bei druckbelastbaren Produkten ist auch ein Einsatz als Dämmung unter Estrichen möglich. Für das Dämmen kleiner, schwer zugänglicher Hohlräume und zur Ergänzung anderer Dämmungen werden Stopfdämmstoffe verwendet.
Fazit
Für jede Einbausituation gibt es einen geeigneten Dämmstoff, wobei die Dämmstoffeigenschaften die Eignung bestimmen. Ökologische Aspekte sind ganzheitlich-kritisch zu berücksichtigen und bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung müssen der Dämmstoffpreis und die Dämmwirkung gemeinsam betrachtet werden.

praxisplus
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Die Wärmeleitfähigkeit – ausgedrückt durch die Wärmeleitzahl λ – gibt den Wärmestrom an, der bei einem Temperaturunterschied von 1 Kelvin (K) durch eine 1 m² große und 1 m dicke Schicht eines Stoffs geht. Die Einheit der Wärmeleitfähigkeit ist W/mK (Watt pro Meter mal Kelvin).
Die spezifische Wärmekapazität c ist eine Stoffkonstante die angibt, wie viel Wärmeenergie 1 kg eines bestimmten Baustoffs aufnehmen muss, damit seine Temperatur um 1 Kelvin ansteigt.