Watt, Wärme, Widerstand:
Wie der Ziegel zum perfekten DämmStoff wurde.
Heizen ist mit 1,77 Tonnen CO2 pro Person und pro Jahr neben Konsum und Mobilität noch vor Fleischkonsum eine der drei größten Klimasünden Deutschlands. Das bedeutet im Umkehrschluss: Hier gibt es auch großes Einsparpotenzial. Um Wärmeverlust und dadurch Verschwendung von fossilen Brennstoffen zu verringern, setzt man am besten direkt an der Gebäudehülle an.
Gemessen wird die Wärmeleitfähigkeit mit der Wärmeleitzahl λ (Lambda), gemessen in W/m*K (Watt pro Quadratmeter mal Kelvin): Man denkt sich einen Würfel des Materials, der einen Meter lang und einen Meter breit ist und zwischen dessen Seiten ein Temperaturunterschied von einem Kelvin herrscht. Watt beschreibt die Energie, die pro Sekunde fließt. Innerhalb einer Sekunde fließt also der Wert von Lambda durch diesen Würfel. Die Fließrichtung gibt der Temperaturgradient zwischen den beiden Seiten vor. Je niedriger die Wärmeleitfähigkeit, desto höher ist der Wärmedurchgangswiderstand und desto besser ist die Wärmedämmung.
Immer wieder trifft man auch auf den Wärmedurchgangskoeffizienten, den Wärmedämmwert oder kurz U-Wert. Damit bezeichnet man die Eigenschaft einer Wand samt all ihrer Stoffe. Das heißt die Summe der einzelnen λ-Werte ihrer Bestandteile.
Welche Wärmeleitfähigkeit haben verschiedene Stoffe?
Der beste Wärmeleiter ist Diamant mit 2.300 W/(mK), Luft ist mit 0,026 W/(mK) auf der anderen Seite einer der schlechtesten Wärmeleiter. Auch wenn man keine buchstäblichen Luftschlösser bauen kann, kann man sich diese Eigenschaft zunutze machen: Wenn man Luft in Materialien einbaut, bringt sie ihre schlechten Wärmeleitfähigkeiten mit und erhöht so die Wärmedämmung. Daher bieten sich Lochziegel besonders gut zur Dämmung an. Durch die Optimierung der Ziegellochbildgeometrie wird der Weg des Wärmestroms maximal verlängert, so dass die Ziegel Werte von 0,07 W/mK erreichen. Vulkanisches Gesteinsglas, Obsidian oder Perlit verfüllt in den Ziegel integrieren die Wärmedämmung ohne zusätzliche Dämmung in die Wand. Perlit hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,04 – 0,07 W/mK. Perlitverfüllte Ziegel können so Werte von 0,08 bis 0,065 W/mK erreichen. Die verfüllten Ziegel haben im Vergleich zu den Lochziegeln noch einen weiteren Vorteil: Sie bieten auch eine hohe Schalldämmung. Insbesondere für Mehrfamilienhäuser mit erhöhten Schallschutzanforderungen sind verfüllte Ziegel daher der bevorzugte Baustoff. Auch Ziegel, die mit Mineralwolle oder Holzfasern verfüllt wurden, erreichen ähnliche Werte.
Wärmedämmung in Deutschland
Bereits in den 90ern war der CO2-Verbauch Klimathema Nr. 1. Mit dem steigenden Bewusstsein in Wissenschaft und Gesellschaft wurde auch die Politik aktiv. Seit 2017 arbeitete sie an einer Vereinfachung des Energiegesetzes. Abgelöst wurde es am 1. November 2020 durch das Gebäudeenergiegesetz (GEG), das zum Ziel hat, die verschärften Anforderungen von EU-Ebene zum Niedrigstgebäudestandard durchzusetzen. Bis 2030 sollen die Treibhausgasemissionen im Gebäudesektor um 67 Prozent im Vergleich zu 1990 gesenkt werden.
Die deutsche Ziegelindustrie ist als großer Befürworter des GEG bekannt, denn sie selbst arbeitet seit Jahrzehnten an der eigenen Klimaneutralität: von der Herstellung bis zur Wärmeleitfähigkeit der Produkte (vgl. Leitfaden für Wohngebäude zum GEG 2020 Gebäudeenergiegesetz).
Was ist die Wärmeleitfähigkeit?
Um keine Wärme zu verlieren, benötigen Gebäude eine Wärmedämmung. Die Fähigkeit zur Wärmedämmung eines Materials wird an seiner Wärmeleitfähigkeit gemessen. Je höher die Dichte eines Materials, desto besser ist seine Wärmeleitfähigkeit. Das heißt, Wärme kann schnell von innen nach außen und von außen nach innen gelangen: Die Wärmedämmung ist also schlecht. Das ist ein Effekt, den man bei Hauswänden möglichst verhindern will, denn im Sommer soll die Hitze draußen und im Winter die Heizungswärme drinnen bleiben – um Heizkosten zu sparen und Ressourcen zu schonen. Deswegen nutzt man für Wände Materialien mit schlechter Wärmeleitfähigkeit.
Was bedeutet das fürs Bauen?
Beim Bauen steht man vor einer Reihe von Entscheidungen: z. B. Welchen Baustoff verwenden? Monolithische Bauweise oder Wärmedämmverbundsystem? Als Wärmedämmstoffe bezeichnet man Stoffe, die eine Wärmeleitfähigkeit von λ kleiner als 0,1 W/mK besitzen. Zum Erreichen dieses Wertes hat man die Wahl zwischen Wärmedämmverbundsystemen und Konstruktionsbaustoffen, die bereits wärmedämmende Eigenschaften mitbringen. Zu den wärmedämmenden Mauersteinen gehören Holz und Ziegel. Holz erreicht Wärmedämmwerte von 0,49 bis 0,12 – verfüllte Lochziegel sogar Werte bis 0,065 W/(mK).
Die monolithische Bauweise, das heißt der Verzicht auf mehrere Schalen, bringt eine Reihe von Vorteilen: Die Wände haben kürzere Bauzeiten sowie längere Sanierungszyklen als mehrschalige Wände mit Dämmung, die öfter nachgebessert werden müssen. Außerdem kann man eine Menge Platz sparen durch ein dünneres Mauerwerk: Auf die etwa 10 Zentimeter dicke Dämmschicht kann verzichtet werden. Zu guter Letzt spart eine monolithische Ziegelwand, die durch Verfüllung bereits eine integrierte Wärmedämmung hat, wertvolle Ressourcen.
Faktor Mensch: Der Wärmeeffizienz-Gap
Gebäude können noch so gut saniert sein – am Ende gibt es noch immer den Faktor Mensch, der mit seinem Verhalten und seinen täglichen kleinen Entscheidungen große Unterschiede machen kann. Deshalb ist es auch wichtig, richtig zu heizen: Nie bei offenen Fenstern heizen, nur so weit wie nötig aufdrehen, nur zwischen Oktober und April überhaupt heizen, Wärmeverlust durch Rollläden verhindern, Fenster und Türen abdichten, Heizung nicht verdecken, lieber wärmer anziehen, als zu heizen. Ein Grad weniger reicht schon, um in einem Jahr 200 Kilogramm CO2 zu sparen.
Allerdings hat der Mensch mit seinen Entscheidungen auch in der Hand, wie die Häuser unserer Zukunft aussehen werden. Ein Material, das regional verfügbar ist, energieeffizient verarbeitet und dazu noch gute Wärmedämmeigenschaft – wie der Ziegel – ist Ressourcenschoner Nr. 1.