Wärmedämmung von Passivhäusern

Dieser Beitrag wurde uns freundlicherweise vom Passivhaus Institut zur Verfügung gestellt.

Ein guter Wärmeschutz ist ein Schlüssel zur Funktion des Passivhauses. Wärmeverluste durch nicht lichtdurchlässige Bauteile (auch "opake Bauteile" genannt) müssen sehr gering sein. Nur dann kann die Heizlast auch am kältesten Tag so gering sein, dass eine Heizung allein mit der Frischluft möglich wird. Der Wärmeverlust durch ein Regelbauteil, also eine Außenwand, einen Fußboden, eine oberste Geschossdecke oder ein Dach, wird durch den Wärmedurchgangskoeffizienten oder U-Wert gekennzeichnet (früher: k-Wert). Dieser Wert gibt an, wieviel Wärme pro Zeiteinheit durch eine Flächeneinheit des Bauteils nach außen übertragen wird, wenn die Temperaturdifferenz gerade ein Grad (1 Kelvin) beträgt. Die Maßeinheit des U-Wertes ist daher "W/(m²K)". Will man den Wärmeverlust durch eine Wand berechnen, so muss man den U-Wert mit der Fläche und mit der Temperaturdifferenz multiplizieren. Ein typisches Einfamilienhaus hat beispielsweise eine Außenwandoberfläche von 100 m². Bei winterlichen Temperaturverhältnissen liegen in Mitteleuropa außen -12°C und innen 21°C vor. Bei unterschiedlichen U-Werten ergeben sich die folgenden typischen Wärmeverlustleistungen durch die Außenwand:
U-Wert Wärmeverlust
leistung
Jahresheiz
wärmeverlust
Jahresheiz
kosten (2005)
W/m²K W KWh/(m²a) Nur Außenwand € / a
1,00 3300 78 429,-
0,80 2640 62 343,-
0,60 1980 47 257,-
0,40 1320 31 172,-
0,20 660 16 86,-
0,15 495 12 64,-
0,10 330 8 43,-
Ein typisches Passivhaus-Kompaktheizsystem kann problemlos etwa 1000 W Heizleistung bereitstellen. Wenn nicht allein die Außenwand bereits erhebliche Anteile dieser Leistung aufzehren soll, so muss der U-Wert der Wand wirklich sehr gering sein: der Bereich von 0,1 bis 0,15 W/(m²K) ist im Allgemeinen angemessen.
Was bedeutet das für die wärmedämmende Gebäudehülle? Zum einen ist klar, dass derart niedrige U-Werte nur mit wirklich gut wärmedämmenden Materialien hergestellt werden können. 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:
Material Wärmeleitfähigkeit Erforderliche Schichtdicke bei U=0,13 W/8m²K)
  W/mK m
Normalbeton 2,100 15,80
Vollziegel 0,800 6,02
Hochlochziegel 0,400 3,01
Nadelholz 0,130 0,98
Porenziegel 0,110 0,83
Porenbeton 0,110 0,83
Stroh 0,055 0,410
Typischer Dämmstoff 0,040 0,300
Hochwertiger konventioneller Dämmstoff 0,025 0,188
Nanoporöse "Superdämmstoffe" 0,015 0,113
Normaldruck Vakuumdämmstoffe (Kieselsäure) 0,008 0,060
Vakuumdämmstoff (Hochvakuum) 0,002 0,015
Die Tabelle zeigt es ganz eindeutig: Gebäudehüllflächen mit vernünftigen Bauteildicken sind nur möglich, wenn die wesentliche Dämmwirkung von einem guten Wärmedämmstoff herrührt. Dazu können alle Materialien "unter dem Doppelstrich" verwendet werden. Selbstverständlich sind kombinierte Aufbauten mit den 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 (50 cm und mehr) ist die Eignung für das Passivhaus gegeben. Mit typischen konventionellen Dämmstoffen (Mineralwolle, Polystyrol, Zellulose) liegt die Dicke um 30 cm. Mit marktüblichen Polyurethanschaumdämmstoffen kann die Dämmdicke sogar auf um 20 cm reduziert werden. Auch Vakuumdämmstoffe sind in Deutschland bereits im Bauwesen eingesetzt worden.
Mit ihnen ergeben sich richtig schlanke hochgedämmte Bauteile. Ein 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 verringen und einen niedrigen äquivalenten U-Wert zu erreichen.

Wie steht es um die Wirtschaftlichkeit von dichten Dämmungen?

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 dritten Spalte auch die gesamten, über das Jahr auftretenden Jahreswärmeverluste je m² Bauteilfläche angegeben. Die sind ganz einfach zu ermitteln: Nämlich U-Wert mal mittlerer Temperaturdifferenz in der Heizzeit mal Dauer der Heizzeit; oder, einfach U-Wert mal Heizgradstunden - das sind 78000 Gradstunden für ein mittleres mitteleuropäisches Klima. Geheizt wird mit Erdgas, Heizöl, Fernwärme oder Strom - günstiger als für 5,5 €Cent je kWh jedenfalls wird Heizwärme derzeit und in der Zukunft kaum zu bekommen sein. Damit errechnen sich Jahresheizkosten allein zum Ausgleich der Wärmeverluste durch die Außenwand (100 m²), wie sie in der letzten Spalte angegeben sind. Hier noch einmal ein Ausschnitt der Tabelle:
U-Wert Wärmeverlust-
leistung
Jahresheiz-
wärmeverlust
Jahresheiz-
kosten (2005)
W/m²K W KWh/(m²a) Nur Außenwand € / a
1,25 4125 98 536,-
0,125 412 10 54,-
In der ersten Zeile stehen jetzt die Werte für eine typische Altbauwand, und zwar eine noch gar nicht einmal so schlecht gedämmte. Etwa 536 € 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 54 € / a. Das bedeutet: 482 € / a Heizkosteneinsparung. 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 480 € / a an Zins und Tilgung abzahlen können - über 20 Jahre. Das Kreditvolumen wird bei den derzeitigen Zinsen so etwa bei 6300 € liegen. Zusammen mit den 2500 € ohnehin-Verschönerungskosten stehen dann 8800 € für die Maßnahme an der Außenwand zur Verfügung. 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 wahrscheinlich sind die Energiekosten in den nächsten Jahren noch 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.

...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: Der Staat fördert diese Maßnahmen mit einem zinsgünstigen Kredit der KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau); das haben wir bei der obigen Beispielrechnung noch gar nicht einbezogen.