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Baustofftechnik 1 - Wärmeleitung und Wärmedämmung

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Baustofftechnik 1

Wärmeleitung und Wärmedämmung

Nun beschäftigen wir uns mit der Wärmeleitung und der Wärmedämmung. Je nach Anwendung und Zweck kann eine Wärmeleitung gewünscht oder unerwünscht sein. Analog gilt dies auch für die Wärmedämmung.

Wärmeleitung

Die Wärmeleitung kann analog zum 1. Fick'schen Gesetz formal beschrieben werden durch:

Methode

Hier klicken zum AusklappenWärmeleitung: $\dot{Q} = \frac{\Delta Q}{\Delta t} = \frac{\lambda}{d} \cdot A \cdot (T_1 - T_2) $
  • $ \dot{Q} $ = Wärmestrom, bzw. die in einer Zeiteinheit strömende Wärmemenge $ W $
  • $ A $ = durchströmte Fläche [m²]
  • $ d $ = durchströmte Dicke [m]
  • $ T_1 - T_2 $ = Temperaturdifferenz [K]
  • $ \lambda $ = Wärmeleitfähigkeit [$ \frac{W}{mK} $]

Wärmeleitfähigkeit - Übersicht Baustoffe

Die Wärmeleitfähigkeit $ \lambda $ ist das Äquivalent zum Diffusionskoeffizienten. Nachfolgend siehst du einige Werte für ausgewählte Baustoffe.

Baustoff Wärmeleitfähigkeit $ \lambda $ 
Stahl$ 80 \frac{W}{mK} $
Normalbeton$ 1,5 \frac{W}{mK} $
Ziegelmauerwerk$ 0,75 \frac{W}{mK} $
Holz$ 0,15 \frac{W}{mK} $
Polystyrol-Hartschaum$ 0,04 \frac{W}{mK} $

Die Parameter, die einen signifikanten Einfluss auf den Wert der Wärmeleitfähigkeit haben sind:

  • die Zusammensetzung des Baustoffs
  • die Porosität des Baustoffs
  • der Feuchtegehalt im Baustoff
  • die Temperatur des Baustoffs

Im Zusammenhang mit der Wärmeleitung definiert man im Normall immer zwei weitere Kennzahlen:

  1. Wärmekapazität [$ \frac{J}{kg \, \cdot \, K} $]
  2. Temperaturleitfähigkeit [$ \frac{m^2}{h} $]

Wärmedämmung

Unter Wärmedämmung versteht man eine Schicht, die einen Temperturausgleich zwischen zwei unterschiedlichen Temperaturbereichen unterbinden soll. 
Um dies zu gewährleisten, verwendet man Dämmstoffe. Sie sollen die Wärmübertragung durch Bauteile reduzieren. Ihre Struktur kennzeichnet eine geringe Rohdichte oder einen großen Porenanteil (luftgefüllt).
Welcher Dämmstoff sich für einen Einsatzzweck eignet, legen die bauphysikalischen und bautechnischen Eigenschaften fest. 

Kennzahlen für die Wärmedämmung

Wichtige Kennzahlen sind hier:

  • Wärmeleitfähigkeit
  • Feuchteverhalten
  • Brandverhalten und
  • Druckfestigkeit

Anhand der Bausituation entscheidet sich dann, ob der Dämmstoff als

  • Matte, 
  • Platte,
  • Filz,
  • Schüttung oder
  • im Einblasverfahren

eingebaut wird.

Gerade in jüngster Zeit haben zwei weitere Aspekte besonders an Gewicht gewonnen:

  • Umweltverträglichkeit
  • Gesundheitsverträglichkeit für den Menschen

Merke

Hier klicken zum AusklappenBeide Aspekte entscheiden über den Bau oder Nichtbau eines Gebäudes sowie über die Bewohn- und Nichtbewohnbarkeit bestehender Gebäude. Auch der Brandschutz, also die Nichtbrennbarkeit von Dämmstoffen, sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt.

Beispiel Asbest

Beispiel

Hier klicken zum Ausklappen

Lange Zeit wurde Asbest als zuverlässiger Dämmstoff in sehr vielen Gebäuden verbaut. Bis jüngere Studien und Untersuchungen bewiesen haben, dass Asbest schwere Krankheiten wie Lungenleiden und Krebsleiden begünstigt.  $ \rightarrow $ Viele Gebäude müssen aus diesem Grund (Gesetzgebung) kernsaniert und die alten Dämmplatten durch neue, ungefährliche Dämmmaterialien ersetzt werden.

Asbest
Asbest

 

Einsatzstoffe für Dämmmaterial (Auswahl)

Es eignen sich viele Stoffe für den Einsatz als Dämmmaterial. Daher zeigen wir dir an dieser Stelle nur eine kleine Auswahl:

  • Baumwolle
  • Flachs
  • Kokos
  • Lehm
  • Kalziumsilikat
  • Aerogel
  • Mineralfasern (Stein- und Glaswolle)
  • Schaumglas (Platten oder Schotter)
  • Zellulose
  • Kork
  • Blähstoffe (Blähglas, Blähperlit, Blähton)

Anwendungsbereiche für Dämmmaterial (Auswahl)

  1. Mineralwolle
  2. Schaumglas
  3. Polyurethanschaum
  4. Polystyrolhartschaum
  5. Polystyrol-Extruderschaum
  6. Hanf
  7. Holzfaser
  8. Schaumglasschotter
  9. Kalziumsilikatplatten

G = geeignet

Dämmstoff/Einssatzzweck123456789
Dächer (geneigt, flach)GGGG GG  
Umkehrdach    G    
AußendämmungGGGGGGG  
InnendämmungGG G GG G
Wände mit Erdberührung G GG    
unter Bodenplatten (subberührend) G     G 
über Bodenplatten inkl. TrittschalldämmungG  G G