Schnelllink zu konkreten Maßnahmen Im Gebäudebestand: Gebäudehülle

Bei energiesparenden Häusern wird die gesamte Gebäudehülle hervorragend wärmegedämmt - vergleichbar einer guten Bettdecke. Die Gebäudehülle besteht aus allen den Bauteilen, welche den Innenraum vom Außenraum trennen. Im Innenraum soll behagliches Klima herrschen - außen bestimmt das Wetter die Bedingungen. Das gilt sowohl für einen Neubau als auch für Modernisierungsmaßnahmen an Altbauten. Und es gilt für kaltes Wetter (Warmhalte-Aufgabe) ebenso wie für Hitzeperioden (Kühlhalte-Aufgabe).

Weil in Mitteleuropa die Wetterverhältnisse von Mitte Oktober bis Ende April meist kalt sind, ist die Temperatur innerhalb der Gebäudehülle dann meist höher als außen. Deshalb fließt über die Hülle Wärme ab²⁾. Wird diese Verlustwärme nicht ersetzt, so wird es innen relativ schnell so kalt wie außen. Es ist daher sinnvoll, den Wärmeabfluss zu begrenzen - genau das ist die Aufgabe des Wärmeschutzes. Korrekt ausgeführter Wärmeschutz ist wirksam, die erreichten Einsparungen in wissenschaftlich begleiteten Projekten entsprechen recht genau den Erwartungen (z.B. aus einer Energiebilanzberechnung; [Bastian 2022]).

→ Bei allen Bauweisen ist ein guter Wärmeschutz möglich und auch bereits erfolgreich eingesetzt worden: Massivbau, Holzbau, Fertigbauteile, Schalungselementetechnik, Stahlbau und alle Formen von Mischbau.

→ Eine sehr gute Wärmedämmung ist auch bei bestehenden Gebäuden nachträglich möglich. Dazu wurde als abgestimmte Gesamtkonzeption "EnerPHit" entwickelt.

Aus den Erfahrungen bei energiesparenden Neubauten kann ein wichtiges Prinzip abgeleitet werden: „Wenn schon, denn schon“ - beim Wärmeschutz nicht an der Dämmdicke sparen. Das wird bei Passivhäusern und bei EnerPHit ernst genommen - denn ein guter Wärmeschutz ist ein sehr wirtschaftlicher Weg, Energie einzusparen - und Dämmstoff kostet nicht viel.

Das wichtigste Prinzip für das energiesparende Bauen: eine ohne Unterbrechungen rund um das Gebäude gelegte wärmedämmende Hülle (gelb) verringert die Wärmeverluste wie ein warmer Mantel. Da die meisten Wärmedämmstoffe nicht luftdicht sind, muss es neben der dämmenden Hülle auch noch eine luftdichte Hülle (rote Linie) geben. Sehr wichtig ist die Vermeidung von Wärmebrücken, für die eine eigene Planungsmethode, das „wärmebrückenfreie Konstruieren“, entwickelt wurde.

Die Hülle eines Passivhauses oder eines EnerPHit-modernisierten Altbaus

Tatsächlich ist die Wärmedämmung wichtig, und nicht die Wärmespeicherung, siehe Dämmen oder Speichern. Dass sich sehr gute Wärmedämmung regelmäßig gut bewährt hat, dazu erfahren Sie mehr auf der folgenden Seite: Wirksamkeit der Wärmedämmung.

Die Wärmeverluste durch Außenwände und Dächer sind in bestehenden Gebäuden für mehr als 70% der gesamten Wärmeverluste verantwortlich³⁾. Daher ist die Verbesserung der Wärmedämmung die wichtigste Maßnahme zur Energieeinsparung. Sie führt zudem noch zu höherer Behaglichkeit und besserem Bautenschutz. Wie hoch die Verluste in Ihrem Gebäude sind, können Sie mit der interaktiven Gebäudeanalyse "ENBIL" bestimmen. Ein weiterer Vorteil: In Krisenzeiten, wenn es eng wird mit der Energieversorgung aus welchen Gründen auch immer, dann ist das besser geschützte Gebäude gleich doppelt im Vorteil: Erstens, weil es weniger Energie braucht und daher mögliche hohe Preise leichter zu bewältigen sind; noch wichtiger aber zweitens, weil selbst bei einem Komplettausfall der Heizung es bei weitem nicht so kalt wird und die Situation leichter ertragen werden kann.

Bessere Wärmedämmung wird heute durch Förderkredite der KfW-Förderbank großzügig gefördert; sie ist aber nicht nur deswegen wirtschaftlich, wie eine sorgfältige Analyse zeigt.

Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) sind das Maß für den Wärmeverlust von Außenwänden, Bodenplatten und Dachflächen für energieeffiziente Gebäude. Sie sollten heute im Bereich von 0,10 bis 0,15 W/(m²K) liegen (Klima in Mitteleuropa). Das sind inzwischen bei allen Bauweisen praktikabel erreichbare Werte und diese sind zugleich bei den heutigen und den künftigen Energiepreisen⁴⁾ die wirtschaftlichsten Werte. Mit den heute am Bau eingesetzten Dämmstoffen „braucht man dafür“ zwischen 16 (WLF 028) und 27 cm (WLF 045) Dicke des Dämmmaterials.

Dadurch wird der Wärmeverlust im Winter vernachlässigbar gering. Zudem ist dann die Temperatur der Innenoberflächen nahezu gleich der Lufttemperatur, und zwar weitgehend unabhängig von der Art der Heizung. Das führt zu sehr guter Behaglichkeit und zur sicheren Vermeidung von luftfeuchtebedingten Bauschäden.

Auch im Sommer bildet eine gute Wärmedämmung einen Schutz gegen Hitze. Für die Behaglichkeit im Sommer sind zusätzlich ein guter Sonnenschutz bei den Fenstern und eine ausreichende Lüftung wichtig.

In Passivhäusern haben sich die gute Wärmedämmung und das luftdichte Bauen hervorragend bewährt. Ein weiteres Grundprinzip ist das "wärmebrückenfreie Konstruieren": Die Dämmung wird ohne Schwachstellen rund um das gesamte Gebäude gelegt. Dadurch verbleiben weder kalte Ecken noch überhöhte Wärmeverluste. Auch dies ist ein Beitrag zum hochwertigen, behaglichen und schadensfreien Bauen.

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Der Wärmeverlust durch ein Regelbauteil, also eine Außenwand, einen Fußboden, eine oberste Geschossdecke oder ein Dach, wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten oder U-Wert⁵⁾ gekennzeichnet⁶⁾. Dieser Wert gibt an, wieviel Wärme pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit des Bauteils nach außen übertragen wird, wenn die Temperaturdifferenz gerade ein Grad (1 K, „Kelvin“) beträgt. Die Maßeinheit des U-Wertes ist daher „W/(m²K)“. Der U-Wert charakterisiert die Güte eines Bauteils bezüglich der Vermeidung von Wärmeverlusten: Niedrige U-Wert sind gut⁷⁾, hohe U-Werte schlecht⁸⁾.

Soll der Wärmeverlust durch eine Wand berechnet werden, so wird der U-Wert mit der Fläche und mit der Temperaturdifferenz multipliziert⁹⁾. Bei strengen winterlichen Temperaturverhältnissen liegen in Mitteleuropa außen -12°C und innen 21°C vor.
Will man den Jahresheizwärmeverlust berechnen, so muss man den U-Wert mal mittlerer Temperaturdifferenz in der Heizzeit mal Dauer der Heizzeit nehmen oder einfacher U-Wert mal Heizgradstunden - das sind 78000 Gradstunden für ein mittleres mitteleuropäisches Klima.

Am Beispiel eines kleinen Einfamilienhaus mit einer Außenwandoberfläche von 100 m² werden folgende Werte für unterschiedliche U-Werte berechnet:

Der Wärmeverlust ist ein entscheidender Teil der Energiebilanz eines Gebäudes. Jeder Wärmeverlust muss durch einen entsprechenden Wärmegewinn ausgeglichen werden - sonst würde die Temperatur im Haus sinken.

Ein typisches kostengünstiges Heizsystem (Kompaktsystem oder auch eine „Raumklimagerät“-Split-Unit) kann problemlos gut 1000 W Heizleistung bereitstellen (Das ist die typische Leistung eines Haartrockners). Wenn nicht allein die Außenwand bereits erhebliche Anteile dieser Leistung aufzehren soll, so muss der U-Wert der Wand wirklich gering sein: der Bereich von 0,10 bis 0,15 W/(m²K) ist im Allgemeinen angemessen und empfehlenswert¹¹⁾.

Was bedeutet das für die wärmedämmende Gebäudehülle?

Derart niedrige U-Werte können nur mit wirklich gut wärmedämmenden Materialien hergestellt werden. Übrigens: Hier gibt es mehr Informationen zum Thema Wärmedämmstoff. Die Materialeigenschaft, die darüber Auskunft gibt, ist die Wärmeleitfähigkeit¹²⁾. Die folgende Tabelle zeigt, wie dick ein Außenbauteil sein muss, das allein aus dem aufgeführten Material besteht, um einen typischen Passivhaus-U-Wert von 0,13 W/(m²K) zu erreichen:

Die Tabelle zeigt anschaulich:

• Gebäudehüllflächen mit vernünftigen Bauteildicken sind nur möglich, wenn die wesentliche Dämmwirkung von einem guten Wärmedämmstoff herrührt.

• Dazu eignen sich alle Materialien aus dem unteren Teil der Tabelle. Selbstverständlich sind kombinierte Aufbauten mit anderen Baustoffen möglich und in vielen Fällen notwendig: Z.B. die außen gedämmte Betonwand oder die monolithische Wand aus Porenbeton und Mineralschaum-Dämmplatten. Die Aufbauten werden umso dünner, je niedriger die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Dämmstoffes ist.

→ Bereits mit einer Strohballenwand üblicher Dicke (40 cm und mehr) ist die Eignung für das Passivhaus oder eine EnerPHit-Sanierung gegeben.

→ Mit typischen konventionellen Dämmstoffen (Mineralwolle, EPS, Zellulose) liegt die empfohlenen Dicke heute um 24 cm.

→ Mit marktüblichen Polyurethanschaumdämmstoffen kann die Dämmdicke sogar auf ca. 20 cm reduziert werden.

→ Auch Vakuumdämmstoffe können in Deutschland bereits im Bauwesen eingesetzt werden.
Mit ihnen ergeben sich richtig schlanke hochgedämmte Bauteile.

→ Ein ebenfalls bereits erfolgreich umgesetzter etwas anderer Ansatz besteht in „semitransluzenten Hüllflächen“. Dabei wird die Globalstrahlung ein Stück weit gezielt in die gedämmte Konstruktion hineingeleitet, um so die Temperaturdifferenz zu verringern und einen niedrigen äquivalenten U-Wert zu erreichen.

Beispiele von für das Passivhaus geeigneten besonders gut gedämmten Außenwand-Aufbauten

Eine weit verbreitete Ansicht ist, so dicke Dämmungen, wie sie für Passivhäuser gebraucht werden, würden sich nicht lohnen. Lassen Sie uns nachrechen!

Dazu bitte noch einmal einen Blick auf die Tabelle ganz oben werfen. Dort sind nämlich in der vierten Spalte auch die gesamten, über das Jahr auftretenden Kosten zur Deckung der Wärmeverluste über die Außenwand angegeben.

Geheizt wird mit Erdgas, Heizöl, Fernwärme oder Strom - günstiger als für 6,6 €Cent je kWh¹³⁾ jedenfalls wird Heizwärme derzeit und in der Zukunft kaum zu bekommen sein, 2006 bis 2022 waren die Energiepreise vielmehr generell höher, oft sogar sehr viel höher. Damit errechnen sich Jahresheizkosten allein zum Ausgleich der Wärmeverluste durch die Außenwand (100 m²) mindestens in der Höhe, wie sie in der letzten Spalte angegeben sind. Hier noch einmal ein Ausschnitt der Tabelle:

In der ersten Zeile stehen jetzt die Werte für eine typische Altbauwand, und zwar eine noch gar nicht einmal so schlecht gedämmte. Etwa 644 € müssen die Bewohner jährlich allein dafür ausgeben, den Wärmeverlust durch 100 m² dieser Wand auszugleichen. Mit einer nachträglichen Wärmedämmung auf Passivhausniveau sinkt der Wärmeverlust um einen Faktor 10; die Jahreskosten für den Energieverlust der Außenwand sinken auf unter 64 €/a. Das bedeutet:

Was muss dafür getan werden, diese Einsparung zu erreichen?

Unser Vorschlag:

• Sie warten, bis es soweit ist, dass die Außenwand einmal wieder gestrichen, der Putz ausgebessert werden muss - das kann nicht allzu lange dauern, es sei denn, Sie haben das gerade gemacht. Dann fallen die Kosten für das Gerüst und für den Fassadenanstrich ohnehin an. Das würde Sie etwa 2500 € kosten.

• Nun fragen Sie Ihre Bank, wie hoch das Volumen eines Hypothekenkredites ist, den Sie mit einer Jahreszahlung von 580 €/a an Zins und Tilgung abzahlen können - über 20 Jahre. Das Kreditvolumen wird bei den derzeitigen Zinsen so etwa bei 8300 € liegen (berechnet mit ca. 3,5%¹⁴⁾ Zinsen). Diese Finanzierung über die Heizkostenersparnis und die 2500 € ohnehin-Kosten für Gerüst und Anstrich ermöglichen eine Investition bis zu 10.800 €. Dafür wird sich eine Top-Dämmung der Außenwand erreichen lassen; im Neubaufall sicher noch sehr viel günstiger.

Sie meinen, das sei ja nur ein Nullsummenspiel? Das ganze eingesparte Geld stattdessen für Handwerksleistungen ausgegeben? Nicht ganz, denn

• ziemlich sicher sind die Energiekosten in den nächsten Jahren doch deutlich höher als hier geschätzt.

• die Wärmeschutzmaßnahme „hält“ mindestens 40 Jahre, auch wenn man die Fassade nach 15-25 Jahren vielleicht wieder streichen muss - wie eine ungedämmte Wand übrigens auch. Die Dämmung bringt ihren Dienst, die Energiekosteneinsparung, nach Ablauf der 20 Jahre Kreditlaufzeit völlig kostenlos. Bei Investitionen in Kraftwerke u.ä. nennt sich dies „das goldene Ende“.

• Die übrigen Vorteile des besseren Wärmeschutzes bekommen Sie „gratis“ mitgeliefert: Keine kalten Ecken mehr, kein Schimmel hinter dem Schrank, ein behagliches Wohlfühlklima ohne kalte Strahlung und ohne Kaltluftsee am Boden.

• Selbst im Krisenfall bleibt es dann im Gebäude länger warm und selbst bei anhaltender Krise immer noch erträglicher als ohne einen verbesserten Wärmeschutz.

• …und, wenn es sich um einen Neubau handelt oder eine umfassende Modernisierung, kommen Sie auf diesem Weg einen Schritt näher an das Passivhaus, das Ihnen dauerhaft Behaglichkeit garantiert.

• Ganz zuletzt: Einige Regierungen fördern diese Maßnahmen, z.B. gibt es einen zinsgünstigen Kredit der KfW ; das haben wir bei der obigen Beispielrechnung noch gar nicht einbezogen. Diese Förderkredite sind ganz besonders attraktiv: Sie liegen 1-2%-Punkte unter den Marktzinsen. Und einen Förderzuschuss gibt es meist auch noch dazu. Die Gegenwerte dieser Förderung liegen in einem Bereich von 30 bis 50% der Investitionskosten.
  

Die Erfahrung beim Bau von Passivhäusern hat gezeigt, dass die Dämmdicken, die sich bei konventionellen Dämmstoffen ergeben, meist ohne weiteres realisiert werden können:

• Bei den meisten Bauaufgaben ist der Platz für die Dämmung vorhanden. Wenn der Platz fehlt oder teuer erkauft werden muss, kann auf höherwertige Dämmstoffe zurückgegriffen werden; oder mit der dickeren Dämmung erst in den oberen Geschossen begonnen werden.

• Die empfohlenen Dämmdicken (um 25 cm bei den Außenwänden, 32 cm im Dach) sind baupraktisch gut zu handhaben. Richtig angewendet ist der Aufwand für die Ausführung kaum höher als bei geringeren Dämmstärken. Es bleiben die Kosten für die größere Dämmstoffmenge – Dämmstoffe sind jedoch ein vergleichsweise kostengünstiges Material.

• Alle heute in Deutschland bauüblichen Konstruktionen für Gebäudehüllen lassen sich auch als Passivhaus bzw. EnerPHit geeignetes Bauteil ausbilden. Dies ist in bereits gebauten Passivhäusern ausgeführt wurden: Mauerwerksbau (zweischalig oder mit Wärmedämmverbundsystem oder mit vorgehängter Fassade und selbst einschalig mit modernen Porensteinen), Leichtbetonfertigbauteile, Betonfertigbauteile, Holzkonstruktionen (klassisch oder mit Leichtbauträgern oder als Kreuzlagenholz), Schalungselementetechnik, Metallbau-Bauteile und semitransluzente Wandaufbauten.

• Messungen in gebauten Passivhäusern zeigen, dass die Dämmwirkung der „dicken Dämmschichten“ den Erwartungen entspricht. Die Wärmeverluste sind tatsächlich so gering, wie sie sich nach der Berechnung ergeben und die Häuser bleiben mit den genannten extrem kleinen Heizleistungen warm. Unmittelbar erkennbar ist dies an den hohen inneren Oberflächentemperaturen, die mit thermografischen Aufnahmen sichtbar gemacht werden können (siehe unten). Wärmedämmende Bauteile, wie sie im Passivhaus verwendet werden, haben bedeutende Vorteile gegenüber üblichen schlecht oder mittelmäßig gedämmten Gebäudehüllen.
  

Durch den geringen Wärmeverlust ergeben sich automatisch hohe Innenoberflächentemperaturen im Winter – auch ohne Bauteilheizflächen. Dadurch ist die Differenz zwischen den Strahlungstemperaturen aus verschiedenen Richtungen im Raum gering, eine gute Voraussetzung für eine ausgezeichnete Behaglichkeit. Die hohen Innenoberflächentemperaturen führen zudem zu einer Verringerung der Feuchtigkeit an der Bauteiloberfläche. Im Passivhaus oder bei EnerPHit können bei wohnraumüblicher Nutzung luftfeuchtebedingte Feuchteschäden an Außenbauteilen praktisch ausgeschlossen werden. Das hat sich in der Praxis bestätigt.

Thermographie (Wärmebildaufnahme) am Fußpunkt einer Passivhaus- Außenwand von der Innenseite

Im Sommer liegt die innere Oberflächentemperatur ebenfalls nahe an der Raumlufttemperatur, d.h. sie ist geringer als bei schlecht gedämmten Bauteilen. Bei letzteren wird Wärme in größerem Maß von außen nach innen transportiert. Für das zeitveränderliche Verhalten des Außenbauteils haben hochgedämmte Konstruktionen auch bei nur geringen Massen (z.B. einer doppelten Gipswerkstoffplatte) eine hohe Temperaturamplitudendämpfung. Diese ist so groß, dass allein dadurch ein optimales Sommerverhalten des Bauteils erreicht wird. Wichtiger ist jedoch die lange Gebäudezeitkonstante, die durch die gute Dämmung entsteht und die eine thermisch gut zugängliche innere Gebäudemasse erst richtig nutzbar macht. Dadurch kann ein Passivhaus oder EnerPHit-Gebäude in Mitteleuropa durch Nachtlüftung gut gekühlt werden und die Kälte tagsüber gut halten – vorausgesetzt, die solare Last ist auf ein vernünftiges Maß begrenzt. Der Sommerfall sollte genauso geplant werden wie die Wintersituation: Dazu ist das Passivhaus Projektierungs-Paket ein ausgezeichnetes Instrument. Wird der Klimawandel uns künftig noch mehr Tropennächte auch in Mitteleuropa bringen, so kann die evtl. erforderliche Kühlleistung deutlich kleiner ausfallen als in einem schlecht gedämmten Gebäude.

Gut gedämmte Bauteile verzeihen in einem gewissen Ausmaß noch vorkommende Wärmebrücken eher als mäßig gedämmte - gerade für Altbau-Sanierungen ist das wichtig. Dies widerspricht der landläufigen Auffassung, ist aber immer wieder bestätigt worden und kann leicht verstanden werden: Weil die tragende Konstruktion und die innere Bauteilschicht hinter einer guten Dämmung liegen, sind diese in den ungestörten Bereichen durch und durch warm. Wärmebrücken bis zu einem gewissen Ausmaß können dem nicht schaden. Im anderen Fall: ist ein großer Teil der Konstruktion ohnehin schon kalt, wird mit zusätzlichen Wärmebrücken die Taupunkttemperatur schnell unterschritten. Selbstverständlich führen Wärmebrücken auch im energiesparenden Gebäude zu zusätzlichen Wärmeverlusten. Daher empfehlen wir, trotz der höheren Fehlertoleranz, ein bewusst wärmebrückenfreies Konstruieren.

Wärmeschutz funktioniert

Nicht sparen bei der Wärmedämmung

Grundlegendes zur Innendämmung

[Bastian 2022] Zeno Bastian, Jürgen Schnieders, William Conner, Berthold Kaufmann, Laszlo Lepp, Zack Norwood, Andrew Simmonds, Ingo Theoboldt: Retrofit with Passive House components; Energy Efficiency 1/2022 (online: Experience Retrofit)