Hochleistungsdämmung: Wärme – Reflexionsstoffe als Turbo für den Klimaschutz

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Multifunktionsstoffe definieren Dämmung neu

  • Normmessung im Beharrungszustand verhindert nachhaltige Wärmedämmung
  • 2,5 cm Infrarot-Reflexionsstoffe ersetzen 20 cm Mineralwolldämmung
  • Hohe Isolierleistung der Wärmereflexion steigert Nachfrage nach Mikrohäusern
  • Einstellung und Neuauflage der KfW Förderung für Wohnungsbau kann kompensiert werden

Sollen die Effizienzziele 2030 und die Klimaneutralität bis 2045 erreicht werden, müssen bei der Sanierung und beim Neubau mehr ökologische und nachhaltige Dämmstoffe mit geringerer Treibhausgasemission (TRG) verwendet werden. Alternative Ansätze gibt es bereits mit nachwachsenden Rohstoffen, einer Holz-Aerogel-Fassade und Forschungen für Dämmplatten aus Popcorn. Die Infrarotaktive Wärme – Reflexion wurde bereits vom Bauhausgründer Walter Gropius im Jahr 1931 erfolgreich angewendet.

Nachhaltigkeit und Forschung in der Praxis

Absatzmengen und Treibhausgasemissionen auf dem Dämmstoffmarkt (Quelle: DENA Gebäuderreport 2022/ FNR 2021,Branchenradar 2021a, IBU 2021 eigene Berechnung)

Nach dem DENA Gebäudereport 2022 wurden in den Jahren 2019 und 2020 mit fast 80 Millionen m³ Dämmstoff – Absatz, 5 Mio. Tonnen Treibhausgasemissionen (TRG) pro Jahr erzeugt. Forschungen der Empa – Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungs- anstalt in der Schweiz befassten sich mit der Senkung der durch Dämmstoffe verur- sachten TRG. In einem Projekt wurde ein Wohn- und Gewerbehaus mit einer 14 cm starken Holz-Aerogel-Fassade ertüchtigt. An neuen Herstellungsverfahren für Dämm- platten aus Popcorn, forscht auch die Georg-August-Universität Göttingen.

Seit 2007 definiert die Wärmedämmung mit Reflexionsstoffen mit einer Stärke von nur 2,5 cm und erzielbaren 0,18 W / (m²*K) neue nachhaltige Standards bei der Ertüchtigung der Gebäudehüllen. Anders als klassischer Dämmstoff erfüllt der Wärme – Reflexionsstoff aus einer mehrschichtigen, inhomogenen, reflektierenden Dampfsperre, mit einer Dampf-, Feuchtigkeits-, Wärme- und Temperaturbarriere mehrere Funktionen in einem. Damit kann der Stopp der Bundes- förderung für effiziente Gebäude (BEG) für die energetische Gebäudesanierung finanziell leicht kompensiert werden. Die Stoffe sind recyclingfähig und gehen empirisch über die Mindestanforderungen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) und der KfW Standards hinaus. Sie wirken im Neu- und Bestandsbau mit einem geringeren Anteil an grauer Energie deutlich klimapositiver.

Zum Vergleich: Für Dämmung gegen Kälte, Wärme, Schall u. Erschütterung ermittelte das Statistische Bundesamt bei den steuerpflichtigen Unternehmen und deren Lieferungen und Leistungen im Jahr 2009 16.977 und 2019 9.417.181.

Die Wirkungsquanten der Infrarotreflexion wurden schon vom Bauhausgründer Walter Gropius in der Serienfertigung der „Kupferhäuser“ in Eberswalde bei Berlin umgesetzt. Die aktuelle Weltraumforschung wäre ohne die Vielfachreflexion nicht möglich und mit der terrestrischen Anwendung werden alle drei Wärmeübertragungsmechanismen, wie Leitung, Konvektion, und Strahlung minimiert. Im Vergleich zu traditionellen Dämmstoffen mit Stärken bis teilweise über 20 cm verursachen die innovativen Wärme-Reflexions-Stoffe bei der Herstellung und beim Recycling ca. 95 % weniger CO2 und leisten damit einen signifikanten Beitrag zur EU-Taxonomie im Neubau und bei der thermischen Sanierung aller Bestandsgebäude. Auch die anfallende graue Energie im Herstellungs- prozess ist bei den Reflexionsstoffen mit einem Anteil von 0,75 kg/m² signifikant geringer. Darunter wird vorwiegend jener Energiebedarf zur Herstellung der Materialien und zum Transport an die Baustelle verstanden.

Infrarot-Reflexion kann mehr

Aussendämmung mit vorgehängter hinterlüfteter Fassade (Bild: LPS)

Boden- Wand- und Deckenisolation (Bild: LPS)

Dachgeschoßausbau mit Innenisolation (Bild: LPS)

Mit Stärken von bis zu 20 cm wird bisher ein U-Wert von 0,20 W/(m²*K) erreicht. Der Wärmeisolationsgrad des 2,5 cm starken Reflexionsstoffes Lupotherm der LPS GmbH aus Handenberg in Österreich liegt bei für die Branche nicht erzielbaren 0,18 W / (m²*K). Der vom europäischen Büro für Handwerk, Gewerbe und kleine und mittlere Unternehmen für Normung (NORMAPME) ermittelte U-Wert gibt an, mit welcher Leistung die Wärme durch die Wand – also Mauerwerk, Dämmung, Putz usw. – abgegeben wird. Die kaskadenartige IR-Reflexion ist eine vielfach konduktiv und radiativ wechselwirkende Lösung, die aus Luftschichten zwischen einer Vielzahl dünner Alufolien besteht. Sie funktioniert bis heute in den bewohnten und von Walter Gropius gebauten Kupferhäusern in Eberswalde bei Berlin.

Die verbrauchsorientierte Vergleichsmessung, zwischen 20 cm Mineralwolle und einem mehrlagigen IR-reflektierenden Foliendämmstoff mit nur 2,5cm, erzielten im Durchschnitt 11% weniger Heizenergieverbrauch, beim infrarotaktiven Foliendämmstoff.

Die Funktionsweise: „Wärme die reflektiert wird, muss (ja kann) nicht mehr gedämmt werden!“ beschreibt Wilfried Johann Jung, Geschäftsführer der LPS.

„Reflexion ist das fehlende aber sehr bedeutende Wirkungs- quantum, in der bisher nur marginal erfolgreichen Gebäude-Dämm-Praxis. Industriell nach- haltiges Bauen steckt, bis auf wenige Ausnahmen, noch in den Kinderschuhen und bedarf einer ökoeffizienten Renaissance. Investoren, Energieberater, aber auch Bauingenieure und Architekten sind eingeladen die thermoreflektierenden Gebäude- isolierungen ökoeffizient anzuwenden, damit deutlich bessere Ergebnisse für preiswert- eren Wohn- und Nutzraum erzielt werden. Mit dieser seit Generationen existierenden Technik lassen sich Neubau aber auch Sanierungen im Bestand schon heute seriell als Plus-Energie-Haus realisieren“, so das Fazit von Jung.

Für LupoTherm ist keine "Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung" erforderlich, denn die Manufakturfertigung erfolgt:
Mit einem inhomogenen Mehrschichtaufbau von 3 bis 21 Funktionsschichten
Konduktiv und radiativ mit objektbezogener Orientierung
Einzeln und individuell "just in Time"
Rollenbreite 83cm, 150cm und 250cm
Mit allen traditionellen Baustoffen kompatibel

Der Bauhausgründer Walter Gropius leitete ab 1931 das Kupferhausprojekt. Er erhielt auf Messen in Paris und Berlin für diese innovative Baulösung hohe Auszeichnung- en. Historisch betrachtet gab es die kas- kadenartig wirkende Wärmereflexion, als thermische Gebäude- isolation, mindestens ein Jahrzehnt früher, bevor der nur kondu- ktiv wirkende Dämmstoff Mineralwolle (MW) erfunden wurde.
Weitere Jahrzehnte später folgten die Dämmstoffe Polyurethan (PU) und Polystyrol (PS), gleichfalls ohne signifikante Wirkung gegen Infrarotstrahlung. Restriktive Prüfnormen in den Folgejahren, initiiert von den Dämmstoffgiganten MW + PS + PU, führten zur dauerhaften Unter- drückung des dominanten Wirkungsquant- ums Infrarot als hochdynamische Tempe- raturleitfähigkeit und be- bzw. verhindern damit bis heute die naturgesetzlich mögliche Gebäudeeffizienz.

Die Einzigartigkeit, der bei ca. 100 Kupfer- häusern realisierten und patentierten Reflexions-Isolierung, ist nur im Zu- sammenhang mit der Stefan-Boltzmann-Konstante T4 aus 1879 / 1884 [1] und dem wissenschaftlichen Wirken von Max Planck (Strahlungsformel mit Nobelpreis 1918) sowie dem Wilhelm Wien'schen Strahlungsgesetz mit Nobelpreis 1911, zu verstehen. Die physikalisch und mathematischen Berechnungs- grundlagen, für die vielfach kaskadenartig wirkenden Strahlungsschutzschirme, wurden im Jahr 1994, von Prof. Dieter Baehr und Prof. Karl Stephan im Lehrbuch „Wärme- und Stoffübertragung“ [2] veröffentlicht.

Gebäudedämmung „out of the box“ neu Denken

„Der EuGH hat die „Abschalteinrichtung bei Autoabgasen“ als illegale „Schummel-Software“ verurteilt, und das ist gut so! Was die verantwortlichen Umwelt- bzw. Energieministerien, gesetzgebende Politik, ausführende Energieberater und auch die effizienzbewussten Verbraucher nicht wissen oder verschweigen: Bei der Gebäude- dämmung werden mehrere Schummel-Normen“ für die Ignorierung bzw. Unterdrückung der primären und dynamischen Temperaturleitfähigkeit, gegen die Wärme- und Infrarot- strahlung angewendet. Damit wird die dogmatische Wärmeleitfähigkeit, „mit dem fiktiven und stationären Beharrungszustand“, zur fortgesetzten Effizienztäuschung bei der Gebäudedämmung bzw. gegen die global erforderliche Heiz- und Kühlenergieeinsparung. Dadurch wird die CO2-Reduktion zur „hochsubventionierten Dauerillusion“, bemängelt Jung den fehlenden Willen den technischen Fortschritt angewandter Technik umzusetzen.

Die Vorteile liegen auf der Hand, so Jung. Mit der Innenisolierung können die Arbeiten witterungsunabhängig und teilweise im bewohnten Zustand durchgeführt werden. Auch die kürzeren Bauzeiten und geringere Kosten für den sozialen und privaten Wohnungsbau überzeugen Wohnungsbaugesellschaften, Genossenschaften und Hotelimmobilien.

Qualitätssanierung mit System „Sunny Therm 2015 V“

Seit 2012 dokumentiert die ENEBS GmbH, Erzgebirge Niedrig Energie Bau Systeme, zehn Altbausanierungen mit 42 Wohneinheiten. Das Ergebnis: Hybride metallisierte Wärmereflexionsfolien erreichen den KfW Effizienzhaus 40 Standard mit Null kg CO2-Emission und niedrigsten Baukosten.

Die in Tabelle 1 aufgeführten Objekte wurden im Zeitraum 2012 bis 2021 nach dem System „Sunny Therm 2015 V“ für eine energetische Komplettsanierung vorbereitet und geplant.
Vorrang hatte dabei die Ausstattung der Gebäudehülle mit hybriden Lupotherm Wärme- reflexionsfolien von LPS. Nach einem Gutachten von Dr. Wolfgang Horn, AlphaRa Ingenieurbüro, weisen die Folien einen λ-Wert‑LamdaÄquiv. von 0,003 W/m·K, entspricht identisch dem NORMAPME – Wert, aus 2007. „Mit der Folie sanierte Gebäude lassen sich ˃ 80 % Heizkostenersparnis realisieren (siehe Rubrik Heizkostenbedarf, Spalte 1 und 2).
Der Einsatz einer (Erd-)Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von ˃ 5,0 könnte diesen Energiebedarf um weitere 80 % mindern. Der verbleibende End- (Heizungs-) energie- bedarf müsste bei ˂ 4 % vom Bestands-Ist Wert liegen. Das ergibt ein Einsparpotential von ˃ 96 %!“, erläutert Wido Kühne, Geschäftsführer ENEBS GmbH.

Die in den Positionen 01 bis 04 aufgeführten Wohnobjekten im Allgäu und im Erzgebirge beweisen im bewohnten Zustand (3, 4, 5 und 8 Jahre) mit abgelesenen tatsächlichen Verbrauchszahlen (siehe Rubrik Heizungsenergieverbrauch, Spalte 3 und 4), dass diese Annahmen im Konzept real erreichbar sind!
Darüber hinaus sind alle aufgeführten zehn Objekte durch die Nutzung einer eigenen Photovoltaikanlage (Pos. 02-09) bzw. dem Bezug von Elektroenergie aus erneuerbaren Quellen klimapositiv und erreichen einen Energieplus Standard. Sie besitzen einen Carbon-Footprint gemessen am CO2-Ausstoß von ˂ 0 (siehe auch Rubrik „CO2-Emission“, Spalte 3).

Fazit:
1. Der KfW-Effizienzhaustyp 40 bzw. 40+ in der Sanierung sowie im Neubau ist schon heute realisierbar.
2. Der Einsatz von Wärmerückgewinnung bzw. analoger Systeme als Energievernichter ist bei den hier erreichten geringen Energieverbräuchen nicht notwendig.
3. Grundlage hierfür ist der Einsatz von hybriden metallisierten Reflexfolien (ähnlich wie bei „Rettungsdecken“) für die Gebäudehüllensanierung.
4. Der unter 3. vorgeschlagene Weg ermöglicht erst einen effizienten Einsatz von Wärmepumpen, Photovoltaikanlagen, E-Speichern, etc.
5. Das Beherzigen der Aussage von Pkt. 1-4, ermöglicht ein weiterhin bezahlbares Bauen und das sichere Erreichen gestellter Klimaziele auf kürzestem Weg.

Mikrohäuser entlasten Wohnungsmarkt

Deutscher Traumhauspreis 2020 und Green Product Award 2021 sind Ansporn und Verpflichtung! 90 Prozent der Tiny House Kunden erreichen ihr Effizienzhausstandard auch ohne Förderung. Auch der KfW-40 ist heute schon machbar.

Mikrohäuser als Appartment liegen voll im Trend. (Bild: Rolling Tiny House GmbH)

Die hohe Isolierkraft der Wärmereflexion wird auch in Mikrohäusern – sogenannte Tiny Houses - der Rolling Tiny House GmbH verwendet. Mikrohäuser liegen voll im Trend und etablieren sich zunehmend als reguläre Wohngebäude. Die PSD Bank hat die Innovationskraft der Rolling Tiny House GmbH aus Neumünster erkannt und unterstützt diesen Trend bereits seit Jahren erfolgreich. Gemeinsam mit Rolling Tiny House wurde ein besonders zinsgünstiges Tiny House-Hypothekendarlehen entwickelt. Damit stuft die PSD Bank Hannover e.G. erstmals Tiny Houses als vollwertige Wohngebäude ein, womit der Weg für individuelle Baufinanzierungslösungen freigemacht werden konnte.

„Gute Fortschritte macht die Entwicklung einer kompletten Tiny House-Siedlung mit insgesamt 22 Baugrundstücken im Biosphärenreservat Elbaue zwischen Dannenberg und Ludwigslust. Seit Ende Dezember 2021 begleitet die PSD Wohnen, der Immobilienmakler der PSD Bank Hannover eG, erstmals die Erschließung eines Tiny House Quartiers“, ergänzt Peter L. Pedersen, Geschäftsführer Rolling Tiny House, die nächsten großen Projekte.
„Wir freuen uns natürlich ganz besonders, dass unsere jahrelange Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Erfolg gekrönt ist. In der Zusammenarbeit mit PSD freuen wir uns vor allem nun auf ein noch breiteres Spektrum an Interessenten.

„Achtung: die KfW-Förderungen wurden gestoppt. Wir haben zwar KfW-55-Effizienz erreicht aber es gibt keine Förderung mehr dafür. Das stört unsere Kunden allerdings keineswegs, da allein der erforderliche Wärmeschutznachweis durch einen staatlich anerkannten Energieberater ca. 10.000 € kostet. Und das in Verbindung mit dem Verwaltungsaufwand, dem Zeitverlust und dem Risiko, dass Fördermaßnahmen wieder kurzfristig gestoppt werden können, lässt das Interesse unserer Tiny House-Kunden an Fördermaßnahmen drastisch schwinden“, so Pedersen.
Gerade da nun mit der Förderung durch die KfW erstmals der konkrete Nachweis erbracht werden konnte, dass unsere Kate ein echtes Haus ist und sich dies für den Besitzer auch in barer Münze auszahlen kann“, führt Pedersen weiter aus.

Mit inzwischen drei Produktionsstandorten in Schleswig-Holstein, Mecklenburg - Vorpommern und Polen überzeugt das Innovationskonzept auch beim Primärendenergiebedarf zwischen 26 kWh (m²a) bis 58,3 kWh (m²a). Mit Angaben zur CO2 Emission, die zwischen 2,98 kg (m²a) - 5,23 kg (m²a) liegt, geht Pedersen noch einen Schritt in der Dokumentation nach dem GEG weiter.

[1] Stefan-Boltzmann-Gesetz
Zwischen der elektromagnetischen Strahlung und der Temperatur besteht ein Zusammenhang. Dieser Zusammenhang wird durch das Stefan-Boltzmann-Gesetz wiedergegeben: W = σ * T4
Hier steht „W“ für die Intensität der Strahlung, „σ“ für die Stefan-Boltzmann-Konstante und „T“ für die gemessene Temperatur in der Kelvin-Einheit.

2] https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-58441-5

Service:

https://rolling-tiny-house.de/

https://lupotherm.org/

 


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