Bedeutung der Wärmeleitfähigkeit in der Wärmedämmung

Die Wärmeleitfähigkeit (λ, Lambda), ist eine Materialeigenschaft, die angibt, wie stark ein Material Wärme durch sich hindurch transportiert. Sie wird in der Einheit Watt pro Meter und Kelvin (W/m·K) angegeben. Grundvoraussetzung für eine stattfindende Wärmeleitung ist, dass eine Temperaturdifferenz zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Materials besteht. 1 Kelvin entspricht 1 Grad Celsius Temperaturdifferenz. Dabei fließt die Wärme immer von der warmen zur kalten Seite. Materialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit leiten viel Wärme, während solche mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit wenig Wärme unter sonst gleichen Randbedingungen wie Zeit, Temperaturdifferenz und Fläche leiten.

Welche Bedeutung hat λ ?

Die Wärmeleitfähigkeit λ spielt eine entscheidende Rolle in der Wärmedämmung, da sie ein Maß ist für die Fähigkeit eines Materials Wärme zu leiten. Ein Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit leitet weniger Wärme und ist daher ein guter Wärmeisolator. Ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit leitet hingegen sehr viel Wärme und ist daher ein schlechter Wärmeisolator.

Im Hinblick auf Wärmedämmung ist es das Ziel, Materialien mit einer möglichst niedrigen Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, um Wärmeverluste durch die Gebäudehülle zu minimieren. Dämmmaterialien wie extrudiertes Polystyrol (XPS) oder Mineralwolle (MW) haben eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit, was sie zu effektiven Dämmmaterialien macht. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Wärmeleitfähigkeit nur eine der Eigenschaften ist, die die Leistung eines Dämmmaterials bestimmt. Andere Faktoren, wie schalldämmende Eigenschaften, Brandverhalten, Feuchtebeständigkeit, Verarbeitbarkeit, Umweltverträglichkeit und Langlebigkeit sollten ebenfalls bei der Entscheidung für ein bestimmtes Dämmmaterial berücksichtigt werden.

In der Praxis spielt neben der Wärmeleitfähigkeit λ auch die Dicke der Materialschicht eine Rolle, um die Dämmwirkung zu berechnen. Dazu wird die Dicke der Schicht d in Metern durch den λ-Wert des Materials geteilt. Das Ergebnis ist der sogenannte Wärmedurchlasswiderstand R (m²·K/W) und gibt an, wie viel Wärme pro Quadratmeter und Kelvin durch die Materialschicht fließt. Je größer der R-Wert ist desto besser ist die Dämmwirkung. Bei der Auswahl von Dämmmaterialien sollte also auf einen niedrigen λ-Wert und auf eine möglichst große Dicke geachtet werden.

Wie wird die Wärmeleitfähigkeit λ bestimmt?

Die Wärmeleitfähigkeit (λ), auch als Wärmeleitkoeffizient bezeichnet, wird in Laborversuchen bestimmt, in denen die Wärmeleitung durch ein Material unter definierten Bedingungen gemessen wird.

Die grundsätzliche Methode zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit ist das sogenannte stationäre Verfahren. Bei diesem Prozess wird ein Probekörper zwischen zwei Temperaturplatten eingespannt. Die eine Platte wird beheizt und die andere gekühlt, sodass sich ein konstanter Temperaturgradient durch die Sonde bildet. Die Menge der Wärme, die in einer bestimmten Zeit durch die Sonde fließt, wird gemessen, und aus diesen Daten kann die Wärmeleitfähigkeit berechnet werden.

Die Wärmeleitfähigkeit wird von verschiedenen Faktoren bestimmt, wie der Temperatur, der Dichte des Materials und der Feuchtigkeit.

Welchen Einfluss hat die Wärmeleitfähigkeit λ auf die Wärmedämmung?

Die Wärmeleitfähigkeit λ, hat einen erheblichen Einfluss auf die Wirksamkeit der Wärmedämmung. Wenn die Wärmeleitfähigkeit eines Dämmmaterials niedrig ist bedeutet das, dass das Material wenig Wärme leitet. Es ist daher in der Lage, den Wärmetransport effektiv zurückzuhalten. Das führt dazu, dass die Wärme in einem Gebäude, die erst durch eine Heizungsanlage erzeugt wurde, länger erhalten bleibt und somit die Heizkosten gesenkt werden.

In der Praxis bedeutet dies, dass bei der Auswahl von Dämmmaterialien vor allem auf die Wärmeleitfähigkeit geachtet werden sollte. Materialien mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit bieten eine bessere Dämmung und tragen somit wesentlich zur Energieeinsparung eines Gebäudes bei.

Welche Materialien haben eine niedrige Wärmeleitfähigkeit λ?

Materialien wie Mineralwolle, Polystyrol- und Polyurethan-Hartschäume beeindrucken mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit λ. Die wärmedämmende Wirkung dieser Materialien ergibt sich aus den vielen Lufteinschlüssen in kleinen Räumen. Dadurch wird die Dämmwirkung deutlich verbessert. Materialien wie Beton oder Metalle haben dagegen auf Grund ihrer hohen Dichte und weniger Lufteinschlüsse einen hohen λ-Wert und eignen sich daher nicht zur Wärmedämmung.

Wie wird die Wärmeleitfähigkeit λ in der Praxis angewendet?

In der Anwendung dient die Wärmeleitfähigkeit λ als Kalkulationsgrundlage zur Bestimmung der Dämmeigenschaften einer oder mehrerer Materialschichten, bzw. eines gesamten Bauteilaufbaus. Hierbei wird die Dicke jeder einzelnen Schicht durch ihren entsprechenden λ-Wert dividiert, und die Ergebnisse summiert. Hinzu kommen noch die inneren und äußeren Wärmeübergangswiderstände des Bauteils, welche die Einbausituation des Bauteils berücksichtigen, wie z.B. gegen kalte Außenluft oder gegen temperierte Dachräume. Diese sind in Ihren Werten klein, gehören aber in der Berechnung dazu. Das Ergebnis ist der sogenannten U-Wert (W/(m²·K)) oder auch Dämmwert des vollständigen Bauteilaufbaus. Er repräsentiert die Menge an Wärme, die pro Quadratmeter und Kelvin durch das betreffende Bauteil hindurchgeht. Ein kleiner U-Wert stellt eine höhere Dämmwirkung dar. Mit der gezielten Auswahl an Materialien mit kleinem λ-Wert und größerer Dicke kann ich einen kleinen U-Wert des Bauteils problemlos erreichen. Gerade Dämmstoffe können dabei die sonst schlechte Dämmwirkung anderer Bauteilschichten um ein Vielfaches kompensieren.

Wie kann der Energieverlust eines Gebäudes reduziert werden?

Um die Energieverluste eines Gebäudes deutlich zu reduzieren gilt es an erster Stelle das Gebäude warm einzukleiden. Dort wo die Verluste gering sind, muss auch nicht viel neue Energie eingesetzt werden. Das heißt, die gesamte Gebäudehülle möglichst nahtlos, also wärmebrückenfrei zu dämmen, mit Baustoffen niedriger Wärmeleitfähigkeit und möglichst optimaler Dicke. Dafür sind Dämmstoffe bestens geeignet. Außerdem muss auf eine luftdichte Gebäudehülle geachtet werden, um unkontrollierten Wärmeverlusten und Bauschäden vorzubeugen. Die im Ergebnis geringen Energieverluste lassen sich nun mit einer entsprechenden Anlagentechnik ausgleichen, welche in der Lage ist, die notwendige kleine Energiemenge auch auf Basis erneuerbarer Energien bereitzustellen.

Welche Rolle spielt die Wärmeleitfähigkeit λ bei der energetischen Sanierung von Gebäuden?

Die Wärmeleitfähigkeit λ nimmt eine zentrale Stellung ein, wenn es um die energetische Modernisierung von Bauwerken geht. Das Hauptziel dieser Modernisierungsmaßnahmen besteht darin, den Energieverbrauch des Gebäudes zu minimieren und somit auch den Ausstoß von CO2 zu reduzieren. Bestehende Gebäude weisen hier oftmals eine schlechte Bilanz auf. Mit einer entsprechenden Wärmedämmung lassen sich der Energieverbrauch und die CO2-Emissionen deutlich und spürbar reduzieren. In diesem Zusammenhang ist der λ-Wert ein wesentlicher Faktor bei der Wahl der geeigneten Dämmstoffe.

Welche gesetzlichen Vorschriften gibt es zum Wärmestandard eines Gebäudes?

In Deutschland sind vielfältige rechtliche Regelungen zur Wärmedämmung von Gebäuden vorhanden. Die Anforderungen an die energetische Qualität eines Neubaus oder einer Sanierungsmaßnahme sind im Gebäudeenergiegesetz (GEG) verankert. Das Ziel des Gebäudeenergiegesetzes besteht darin, im Interesse des Klimaschutzes, der Schonung fossiler Energieressourcen und der Minderung der Abhängigkeit von Energieimporten einen sparsamen Einsatz von Energie in Gebäuden zu erreichen unter gleichzeitig zunehmender Nutzung erneuerbarer Energien. Eine optimal wärmedämmende Gebäudehülle ist eine solide Basis um diese Ziele zu realisieren.