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Berücksichtigung der Speicherung beim k-Wert
Prof. Dr.-Ing. habil. Claus Meier 
Architekt SRL, Nürnberg 


Die übliche k-Wert-Berechnung gilt nur für den Beharrungszustand, der in Realität nie vorliegt. Nur im Labor oder in der Klimakammer kann ein stationärer Fall simuliert werden, da nur dort gleich bleibende Lufttemperaturen erzeugt werden können. Außerdem ist die Sonneneinstrahlung zu beachten, die ebenfalls nur instationär zu behandeln ist. Der k-Wert beschreibt also nicht die Wirklichkeit, dies ist in [1], [2] und [3] erläutert worden.

Die kostenlose Nutzung der absorbierten Solarstrahlung bei speicherfähigem Material und die damit zusammenhängende k-Wert Reduzierung infolge der eingespeicherten Energie kann durch einen effektiven k-Wert beschrieben werden. Der k-Wert-Bonus (wird vom gemäß DIN 4108 gerechneten k-Wert abgezogen) hängt weitgehend vom Wärmeeindringkoeffizienten b ab. Je größer das Raumgewicht und die Wärmeleitfähigkeit sind, desto größer wird der Wärmeeindringkoeffizient und damit die Speicherfähigkeit des Materials; desto größer wird dann auch der k-Wert-Bonus. Speicherung und Dämmung bilden also zusammen den erforderlichen Wärmeschutz.

Es muss deshalb eine ausgewogene Konstruktion gewählt werden, die zwischen Speicherung und Dämmung ausmittelt. Die Berücksichtigung der Speicherung durch einen effektiven k-Wert wurde in [4] und [5] erläutert. Welche absorbierten Solarstrahlungen sind in etwa dabei anzusetzen? In Anlehnung an die Wärmeschutzverordnung 95 werden als Strahlungsangebot die dort angegebenen Werte übernommen. Es ergeben sich mit einem Absorptionsgrad von 0,6 dann absorbierte Strahlungswerte, die in der Tabelle 1 zusammengestellt sind:

Tabelle 1:
Das Strahlungsangebot unterschiedlicher Himmelsrichtungen

WSchVO 95 für 12 Stunden as = 0,6
1 2 3 4
Südorientierung 400 kWh/m²a 143 W/m² 85 W/m²
Ost- und Westorientierung 275 kWh/m²a 98 W/m² 59 W/m²
Nordorientierung 160 kWh/m²a 57 W/m² 34 W/m²

Die in der Spalte 4 angegebenen Strahlungswerte werden in der Tabelle 2 berücksichtigt.

Die kostenlose Nutzung der absorbierten Solarstrahlung und die damit zusammenhängende k-Wert Reduzierung (Bonus) infolge der eingespeicherten Energie führt zu effektiven k-Werten, die in der Tabelle 2 aufgelistet werden.

Dabei wird auf folgendes aufmerksam gemacht:

Die Tabelle ist in unterschiedliche Raumgewichte rho von 700 bis 2200 kg/m³ untergliedert. Für jeweils eine Gruppe dieser Raumgewichte können durch unterschiedliche Strangpressformen und unterschiedliche Mörtel auch unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten lambda in W/mK in Ansatz gebracht werden. Je nach Raumgewicht und Wärmeleitfähigkeit werden damit bei einer spezifischen Wärmekapazität von 0,28 Wh/kg K bestimmte Wärmeeindringkoeffizienten b erzielt, die von 5,2 bis 27,2 Wh0,5/m3 K reichen. Weiter werden dann 24 cm, 36,5 cm und 49 cm Mauerwerk unterschieden. Für jede dieser Mauerdicken wird der nach DIN 4108 gerechnete k-Wert in W/m2K und dann die je nach Himmelsrichtung Süden (S), Osten/Westen (O/W) oder Norden (N) unterschiedlichen effektiven k-Werte keff in W/m2K tabellarisch gezeigt.

Tabelle 2:
Wärmeeindringkoeffizienten b, stationäre k-Werte und die keff-Werte für verschiedene Himmelsrichtungen von Mauerwerk aus Mauerziegeln u .a. nach DIN 105 Teile 1 bis 4, aufgeführt nach Rohdichte rho und Wärmeleitfähigkeit lambda.


Spalte 1: ρ = Rohdichte, kg/m3
Spalte 2: λ = Wärmeleitfähigkeit, W/mK
Spalte 3: b = Wärmeeindringkoeffizient, Wh0,5/m3
 

ρ
λ
b Wandstärke d=36,5cm Wandstärke d=49cm
ueff u ueff
S O/W N S O/W N
700 0,14 5,2 0,36 0,03 0,13 0,23 0,27 0,00 0,07 0,15
0,16 5,6 0,41 0,05 0,16 0,27 0,31 0,00 0,08 0,18
0,20 6,3 0,50 0,09 0,22 0,34 0,38 0,01 0,12 0,23
0,23 6,7 0,57 0,12 0,26 0,39 0,43 0,03 0,15 0,27
0,30 7.7 0,72 0,19 0,35 0,51 0,55 0,08 0,22 0,36
0,36 8,4 0,84 0,25 0,43 0,61 0,65 0,12 0,28 0,44
800 0,16 6,0 0,41 0,04 0,15 0,26 0,31 0,00 0,07 0,17
0,21 6,9 0,52 0,09 0,22 0,35 0,40 0,00 0,12 0,24
0,24 7,3 0,59 0,11 0,26 0,40 0,45 0,02 0,15 0,28
0,26 7,6 0,64 0,13 0,29 0,43 0,49 0,03 0,17 0,30
0,33 8,6 0,78 0,20 0,38 0,55 0,60 0,08 0,24 0,39
0,39 9,3 0,90 0,26 0,46 0,65 0,70 0,12 0,30 0,47
900 0,18 6,7 0,46 0,04 0,17 0,29 0,35 0,00 0,08 0,19
0,24 7,8 0,59 0,10 0,25 0,39 0,45 0,00 0,14 0,27
0,27 8,2 0,66 0,13 0,29 0,45 0,50 0,02 0,17 0,31
0,30 8,7 0,72 0,16 0,33 0,49 0,55 0,04 0,20 0,35
0,36 9,5 0,84 0,21 0,41 0,59 0,65 0,08 0,25 0,42
0,42 10,3 0,96 0,27 0,48 0,68 0,75 0,12  0,31 0,50
1000 0,32 9,5 0,76 0,16 0,34 0,52 0,59 0,03 0,20 0,37
0,39 10,4 0,90 0,22 0,43 0,63 0,70 0,08 0,27 0,45
0,45 11,2 1,02 0,28 0,50 0,72 0,79 0,12 0,32 0,52
1200 0,44 12,2 1,00 0,23 0,47 0,69 0,78 0,07 0,29 0,50
0,50 13,0 1,11 0,28 0,54 0,78 0,87 0,11 0,34 0,57
1400 0,52 14,3 1,15 0,26 0,53 0,79 0,90 0,09 0,34 0,57
0,58 15,1 1,25 0,31 0,60 0,88 0,99 0,12 0,39 0,64
1600 0,55 15,7 1,20 0,26 0,54 0,82 0,94 0,07 0,34 0,59
0,68 17,5 1,41 0,35 0,68 0,99 1,12 0,15 0,44 0,73
1800 0,70 18,8 1,45 0,34 0,68 1,00 1,15 0,12 0,44 0,74
0,81 20,2 1.61 0,41 0,78 1,13 1,29 0,18 0,52 0,85
2000 0,76 20,6 1,54 0,35 0,71 1,06 1,23 0,12 0,46 0,79
0,96 23,2 1,82 0,48 0,89 1,28 1,47 0,23 0,61 0,97
2200 1,2 27,2 2,11 0,58 1,05 1,50 1,73 0,31 0,74 1,16


Die Tabelle 2 zeigt für monolithische Wände effektive k-Werte, die durch den Solarbonus sogar auch gegen Null gehen können.

Dies festzustellen wird besonders wichtig, da die bautechnische Entwicklung der Massivbauweise durch die unzutreffende stationäre Betrachtung nur in Richtung guter Dämmung mit kleinen Wärmeleitzahlen geht. Dies ist falsch, denn aus einem speicherfähigen Material, das besondere Vorzüge im Hinblick auf die Sorptionsfähigkeit und die Feuchte- und Temperaturstabilität aufweist, sollte kein "Dämmstoff" gemacht werden.

Wärmeschutz bedeutet in unseren Breiten Dämmung und Speicherung. Deshalb ist der massive Bau gerade die ideale Kombination für einen hervorragenden Wärmeschutz. Leichthäuser sind bei uns fehl am Platz, die apparative Instrumentierung wäre zu groß und zu kostenträchtig.

Bei Berücksichtigung der Speicherung werden bei Massivbauten die Ziele der Wärmeschutzverordnung dann "durch andere Mittel" erreicht und sogar übertroffen. Die rechnerische Berücksichtigung der absorbierten Sonnenenergie macht dies möglich.

Dies hat für den Altbau deshalb besondere Bedeutung, da z. Zt. die "Notwendigkeit" (?) proklamiert wird, den Bestand infolge "schlechter k-Werte" energetisch "zu sanieren". Dies bedeutet die Verpackung mit Wärmedämmstoff, um niedrige k-Werte gemäß DIN 4108 berechnen zu können. Eine solche Rechnung gilt aber nur für den stationären Zustand, der bei massiven Außenwänden nicht vorliegt; somit stimmt also auch nicht die Berechnung, sie ist schlichtweg falsch. Ein solches Ansinnen würde der Dämmstoff-Scharlatanerie die Krone aufsetzen.

Literatur

[1] Meier, C.: Dämmen oder Speichern? Ist eine nachträgliche Wärmedämmung von Außenwänden erforderlich? k-Wert Berechnung ist falsch. bausubstanz 1999, H. 1, S. 40.

[2] Meier, C.: Entwickelt der Wärmeschutz sich zum Phantom. Deutsches Ingenieurblatt 1999, H. 5, S. 16.

[3] Meier, C.: Praxis-Ratgeber zur Denkmalpflege Nr.7, Januar 1999.

[4] Meier, C. (Hrsg): Wärmeschutzplanung für Architekten und Ingenieure Rudolf Müller Verlag, Köln 1995, 2 Bände mit insgesamt ca. 1800 Seiten (seit Mai 1998 vom Markt genommen).

[5] Meier, C.: Gut gespeichert ist auch gedämmt. deutsche bauzeitung 1999, H. 5, S. 138.
Kurt Weinmann; Handbuch Bautenschutz Bd. 2, Bauphysik und Bauchemie, expert Verlag 1992, Beitrag von Dr. habil. Engin Bagda, Instationärte Wärme- und Feuchteströme durch Baustoffe, S. 53 ff

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