Derzeit sind Gebäude für rund 30 % der Treibhausgasemissionen und über 40 % des Energieverbrauchs weltweit verantwortlich. Die Energieeffizienz eines Gebäudes wird von zwei Faktoren bestimmt: durch den Energieverbrauch im Inneren und den Energieverlust über die Gebäudehülle. Ein ungedämmtes Haus verliert über Fassade, Dach und Keller etwa 70 % der Heizenergie, über die Fenster weitere 15 %. Klimawandel und steigende Energiekosten sind Anlass für Energieeinsparverordnungen, die Gebäude in der Zukunft nur noch als „Fast-Null-Energie-Häuser“ zulassen.
Den gesetzlichen Anforderungen entsprechend soll ein Gebäude mit 100 m² Nutzfläche jährlich nur ca. 350 l Heizöl verbrauchen und der CO2 Ausstoß lediglich bei etwa 800 kg liegen. Das ist etwa ein Zehntel dessen, was ein ungedämmtes Gebäude gleicher Größe aus dem Jahr 1960 verbraucht: rund 3.700 l Heizöl und 9.100 kg CO2.
Hochleistungsdämmstoff Polyurethan-Hartschaum
Um die Vorgaben der Energie-Einsparverordnung (EnEV) erfüllen zu können, empfiehlt sich die Verwendung leistungsfähiger Dämmstoffe. Polyurethan (PU)-Hartschaum verzeichnet zu Recht eine steigende Nachfrage. Vorteil dieses Materials: Verglichen mit konventionellen Dämmwerkstoffen wie expandiertem Polystyrol und Mineralwolle entwickelt es die erforderliche hohe Dämmleistung bereits bei geringen Materialdicken. Unter den Polyurethan-Dämmstoffen gibt es vielfältige Produkte und Lösungen für spezielle Einsatzgebiete und Anforderungen. Bayer MaterialScience ist ein weltweit führender Anbieter der für die Herstellung von PU-Dämmstoffen benötigten Rohstoffe. Darüber hinaus bietet das von Bayer MaterialScience initiierte EcoCommercial Building Programm Architekten, Projektentwicklern, aber auch Bauunternehmern öffentlicher und gewerblicher Gebäude umfassende Unterstützung und Expertise bei der Planung und Umsetzung energieeffizienter Bauprojekte. Mit weltweit mehr als 50 Partnern entwickelt das Netzwerk nachhaltige Gebäudelösungen mit integrierten Energie- und Materialkonzepten – von der Sanierung bis hin zu Nullemissionsgebäuden. Die Experten kennen die zukunftsfähigsten Baulösungen und können so die Energieeffizienz und Klimaverträglichkeit von Gebäuden verbessern und Betriebskosten deutlich reduzieren.
Das erste EcoCommercial Building von Bayer entsteht zurzeit in der Nähe von New Delhi in Indien: Mit Hochleistungs-Dämmstoffen und moderner Technologie wird das Gebäude optimal den lokalen Klimabedingungen angepasst, um eine Null-Emissions-Lösung zu realisieren (Foto: Bayer MaterialScience AG)
Herstellung von Polyurethan-Hartschaum
Hartschaum-Dämmelemente aus Polyurethan entstehen durch die chemische Reaktion flüssiger Rohstoffe, die durch Treibmittel aufgeschäumt werden, wie das FCKW-freie Treibgas Pentan oder CO2. Das Treibmittel sorgt durch seine niedrige Wärmeleitfähigkeit für die hervorragenden Wärmedämmeigenschaften des PU-Schaums. Diese zunächst noch klebfähige Masse geht nach Aushärtung eine feste und dauerhafte Verbindung mit unterschiedlichen Deckschichten ein. Je nach Einsatzzweck als Dampfbremse, Dampfsperre oder auch als Schutz vor mechanischer Beschädigung sind dies Mineral- oder Glasvlies, Aluminium- oder Verbundfolien sowie Stahlbleche – für Metall-Verbundelemente. Die finalen Hartschaumelemente werden in Form von Platten mit individuellen Randausbildungen produziert: glatte Kanten, Nut und Feder oder Stufenfalze. Für die Dämmung von Rohrleitungen gibt es zudem spezielle Formteile.
PU-Wärmedämmung vergrößert Nutzfläche
Die wichtigste Eigenschaft eines Dämmstoffs ist seine Dämmleistung. PU-Dämmstoffe erreichen dank ihrer deutlich niedrigeren Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen eine Wärmeleitfähigkeitsstufe (WLS) von nur 024 bis 026. Sie bieten bei gleicher Dämmstoffdicke einen wesentlich höheren Wärmeschutz im Vergleich zu Mineralwolle oder Polystyrol-Hartschaum. Umgekehrt kann damit die Dämmschicht bis zu 40 % dünner ausfallen, um die gleiche Dämmleistung zu erreichen. Bei vorgegebenen Außenmaßen eines Neubaus vergrößert sich damit die Innenraumfläche signifikant. Um beispielsweise die Dämmleistung einer 21 cm dicken PU-Dämmung mit WLS 026 zu erreichen, muss eine Mineralwolle-Dämmung (WLS 040) 32 cm dick sein. Bei vorgegebener Dicke des Mauerwerks und Grenze der Außenwand wäre eine entsprechend PU-gedämmte Wand daher 11 cm dünner. Gerade in Großstädten mit hohen Quadratmeterpreisen führt der Wohnflächengewinn durch eine PU-Dämmung zu einer Wertsteigerung, die der hochwertigen PU-Dämmung ein überzeugendes Kosten-/Leistungsverhältnis verleiht.
Bei einem Altbau lassen sich mit einer Wärmedämmung mit PU-Hartschaum Energieeinsparungen von bis zu 50 % erreichen. Sogar ein Niedrigenergiehaus- oder Passivhausstandard ist umsetzbar. Zudem können Zusatzkosten reduziert werden, da aufgrund geringer Dämmdicken zum Beispiel Fensterbänke dünner auslegbar sind und bei einer Dachdämmung häufig keine Dachverlängerung mehr notwendig ist. Langzeituntersuchungen des Forschungsinstituts für Wärmeschutz (FIW), München, haben ergeben, dass das für die geringe Wärmeleitfähigkeit verantwortliche Treibmittel Pentan während der gesamten Nutzungsdauer im Dämmstoff verbleibt. Die Nutzungsdauer von Polyurethan-Hartschaum ist mit etwa 50 Jahren anzusetzen – die Elemente verrotten nicht, sie sind beständig gegen Pilze und Mikroben, sie sind schimmel- und fäulnisfest sowie geruchsneutral und physiologisch unbedenklich.
Integrierter Flammschutz
Bei der Wahl der Dämmung sind auch das Brandverhalten, die Rauchentwicklung und das Abtropfverhalten zu berücksichtigen. Diese sind in der europäischen Norm EN 13501-1 „Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten“ definiert. Moderne PU-Hartschaumelemente weisen eine deutlich verringerte Brennbarkeit auf und gewährleisten einen effizienten Brandschutz. In Abhängigkeit von Rohdichte und Deckschicht können sie dauerhaft Temperaturen zwischen -30 ºC bis 90 ºC vertragen, kurzzeitig halten sie sogar Temperaturbelastungen von bis zu 250 ºC stand. Spezielle Kombinationen mit Mineralvliesdeckschichten eignen sich auch für Flachdächer, die mit Heißbitumen abgedichtet werden. Am Markt gibt es zudem Lösungen, die ohne zusätzlichen Hitzeschutz als Dämmstoff unter Gussasphalt-Estrich verlegt werden können, und solche, die bei bis zu -180 ºC eingesetzt werden können. PU-Hartschaum tropft im Brandfall nicht ab und neigt nicht zum Glimmen, sodass sich kein Brand unbemerkt in der Dämmschicht ausbreiten kann.
Verhalten gegenüber Wasser und Feuchtigkeit
Da Wasser eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit hat, erhöht sich mit der Aufnahme von Wasser auch die Wärmeleitfähigkeit eines Dämmstoffs – und damit verschlechtert sich das Dämmvermögen. Dieser Aspekt steigt signifikant an, wenn das Wasser zu Eis gefriert. Daher spielt bei Dämmstoffen das Verhalten gegenüber Wasser und Feuchtigkeit eine große Rolle. Insbesondere Mineralwolle muss bei Transport, Lagerung und Montage gut geschützt sein. Dämmstoffe aus Polyurethan-Hartschaum nehmen aufgrund ihrer geschlossenen Zellstruktur kein Wasser auf und transportieren dieses auch nicht weiter.
Schalldämmung
Von Haus aus trägt PU-Hartschaum nur wenig zur Schalldämmung bei, jedoch können mit konstruktiven Maßnahmen die erforderlichen Schalldämm-Werte nach DIN 4109 zum „Schallschutz im Hochbau“ erreicht bzw. übertroffen werden.
PU-Sprühschäume – Wärmedämmung und zugleich Luft- und Dampfsperre
Neben PU-Materialien für werkseitig hergestellte Dämmelemente gibt es auch PU-Sprühschaumsysteme für eine „Vor-Ort-Applikation“. Diese bilden etwa bei der Dämmung von Gebäuden in Holzständerbauweise gleichzeitig eine durchgängige Luftsperre, die Wärmeverluste durch das Entweichen erwärmter oder klimatisierter Luft über Undichtigkeiten verhindert. Auf diese Weise lässt sich der Energieverbrauch von Heizungs-, Ventilations- und Klimaanlagen deutlich verringern. Ein weiteres Anwendungsfeld sind Industrie- und Flachdächer. Die PU-Sprühsysteme können auf bereits bestehende Flachdächer zur Verbesserung der Wärmedämmung und Abdichtung aufgebracht werden, sodass keine kostspieligen Abrissarbeiten an den Altdächern anfallen und somit auch keine Entsorgung auf einer Deponie erforderlich ist.
Lebenszyklus-Analyse und Energiebilanz
Für eine Ökobilanz muss ein Wärmedämmstoff hinsichtlich seines gesamten Lebensweges bewertet werden. Neben Energie- und Rohstoffeinsatz sowie Emissionen in der Produktion spielt die lange Lebensdauer eine wesentliche Rolle – sie verbessert die Gesamtbilanz deutlich. Während ihrer Nutzungsphase von mindestens 50 Jahren sparen Polyurethan-Hartschaum-Dämmungen ein Vielfaches der Energie ein, die für die Herstellung verbraucht wird. Untersuchungen zufolge amortisiert sich in der Regel der Energieaufwand für die Produktion bereits nach einer Heizperiode.
Um aus der großen Anzahl an Dämmstoffen den für ein jeweiliges Projekt geeigneten zu finden, bietet Bayer MaterialScience entsprechende Unterstützung bzw. über das EcoCommercial Building Programm Know-how seiner Netzwerkpartner an. Der Planer oder Bauherr hat aber nur einen Ansprechpartner, der alle Kontakte koordiniert. Wichtig ist die Einbindung und Beratung bereits ab der frühen Planungsphase. Gebäudesimulationen im Vorfeld geben Aufschluss über den künftigen Energiebedarf und für eine Amortisationsrechnung. Das EcoCommercial Building Programm begleitet Projekte auf Wunsch bis hin zur Zertifizierung eines fertigen Gebäudes.
Weitere Informationen: eu.ecocommercial-building-network.com