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The U-Value-Theory

The U-Value-Theory

Der U-Wert ist eine Formel zur Einstufung von Dämmmaterialien. ThermoShield ist aber keine Dämmung oder Dämmstoff, dadurch lässt es sich auch nicht wie ein Dämmmaterial beurteilen. Das die Energiebeschichtung von ThermoShield dennoch wirkt, und wie es auch mit einer modifizierten U-Wert-Formel Energie-Einsparungseffekte im VORFELD sehr gut berechnen kann, das sehen Sie in diesem Video.

Der U-Wert

Der U-Wert ist, wenn es um Energieverbrauch und Energieeffizienz im Gebäudebereich geht, in Aller Munde. Über die Jahre ist es gelungen, dass die meisten mit Energie- einsparung einen niedrigen U-Wert assoziieren. Egal, ob Dächer, Wände, Fenster oder Sohlen – der U-Wert scheint das Maß aller Dinge zu sein. Das Gebäude als technisches Gebilde hat eine Heizung und eine Gebäudehülle. Die Heizung erzeugt die Wärme, welche über die Gebäudehülle verloren geht. Den Zusammenhang mit der Witterung erkennt man unschwer daran, dass im Februar der Heizwärmeverbrauch höher ist als im August

Betrachten wir nun die Fassade. Die U-Wert-Theorie beschreibt ein Modell, wo es im Inneren warm ist (z.B. 20°C) und außen kalt (-5°C Lufttemperatur). Dazwischen liegt die Außenwand. Aus dem Temperatur-unterschied zwischen innen und außen ergibt der so genannte Temperaturgradient, der die Triebfeder für den Wärmestrom darstellt. Mit ihrem Wärmewiderstand beeinflusst die Außenwand die Stärke des Wärmestroms.

Aus dieser modellhaften Betrachtung wird eine scheinbar simple und plausible Regel abgeleitet: Ist der U-Wert groß, ist der Heizenergieverbrauch hoch - ist der U-Wert klein, ist der Heizenergieverbrauch niedrig. Um niedrige U-Werte zu erzielen, muss also der Wärmewiderstand der Wand erhöht werden, damit daraufhin der Verbrauch sinkt. Hierfür gibt es zwei Ansätze, die kombinierbar sind: es werden immer dickere Dämmstärken realisiert oder es werden Baustoffe mit immer höherer Dämmleistung eingesetzt. Beim Ansatz mit immer dickeren Dämmstärken begegnet man dem so genannten Hyperbel-Problem: eine Verdoppelung der Dämmstärke erbringt keine Halbierung des U-Wertes.

Was genau ist der U-Wert? Es handelt sich mit dem Wärmedurchgangskoeffizienten um das Maß für den Wärmedurchgang von der Raumluft über die Außenwand zur Außenluft aufgrund des Lufttemperaturunterschiedes. Der U-Wert ist das Reziproke (der Kehrwert) des Wärmedurchgangswiderstandes, des R-Wertes: U = 1 / ∑ Ri

Der Wärmedurchgangswiderstand der Wand setzt sich zusammen aus den sogenannten Übergangswiderständen für innen und für außen. Diese sind nach DIN genormt und als konstant deklariert: Rsi + Rse = 0,13 + 0,04 = 0,17 m²K/W

Der Widerstand der Wand ergibt sich aus den einzelnen Baustoffschichten, welche durch ihre Dicke und den Wert der Wärmeleitfähigkeit gekennzeichnet sind: R = d / λ

Für die meisten Außenwände von Bestandsgebäuden sind U-Werte um 1,2 W/m²K bekannt. Dies entspricht einem Wärmedurchgangswiderstand von
R = 1 / U = 1 / 1,2 = 0,833 m²K/W. Die Kehrwertfunktion erkennen wir bei den Einheiten: U-Wert in W/m²K und R-Wert in m²K/W.

Eng verbunden mit dem U-Wert ist der λ-Wert als Maß der Wärmeleitfähigkeit. Wir wissen, dass Metall Wärme besser leitet als Holz. Baustoffe haben sehr unterschiedliche λ-Werte: Beton kann statisch sehr viel tragen, ist aber mit λ = 2,3 W/mK ein guter Wärmeleiter und somit schlechter Dämmstoff. Der λ-Wert von EPS (Polystyrol) wurde über die Jahre von 0,040 über 0,035 und 0,032 zu 0,028 W/mK entwickelt.

Der λ-Wert als bauphysikalische Größe wird im Labor unter stationären Bedingungen gemessen: im Plattengerät wird der vorgelagerte Probekörper zwischen eine heiße und eine kalte Platte gegeben und es wird der Wärmestrom gemessen. Stationär bedeutet hier: Temperatur und Luftfeuchte sind konstant, Einflüsse von z.B. Sonne oder Regen gibt es nicht.

Soweit zur Theorie und Modellbildung nach Norm. Das Wohnhaus steht frei bewittert in der wechselhaften Umgebung, es ist Regen, Wind und Sonne ausgesetzt. In seinem Inneren leben Menschen, die durch Ausatmen oder Duschen die Luftfeuchte ansteigen lassen. Mithin befindet sich das Haus im Wechsel der Tages- und Jahreszeiten in einer stark instationären Umgebung.

Dass der U-Wert mit seinen genormten Randbedingungen und stationären Rechenwerten hierzu nicht ganz passt, ist zuletzt in der Galvin-Studie umfassend und anschaulich erläutert worden.1 Zitat aus der Studie: „Da der Verbrauch vor Sanierung viel niedriger ist, als die EnEV in ihren Berechnungsmethoden anerkennt, ergeben sich viel niedrigere Einsparungsquoten als in den Berechnungen der EnEV vorgesehen. Die Einsparungen liegen im Schnitt 40% bis 50% niedriger als errechnet,...“. Dennoch, die Karawane zieht weiter. Von 8 cm Dämmung redet schon gar keiner mehr, 16 cm sind als das Normal so gut wie abgelöst, 30 cm werden propagiert.2

  • 1 Warum deutsche Hauseigentümer ungern energetisch sanieren, Ray Galvin, School of Business and Economics/E.ON Energy Research Center, Institute for Future Energy, Consumer Needs and Behavior, RWTH-Aachen University, 05.02.2014
  • 2 vergl. Hinweis vom DIBT vom 27.05.2015: WDVS mit EPS-Dämmstoff, Konstruktive Ausbildung von Maßnahmen zur Verbesserung des Brandverhaltens von als „schwerentflammbar“ einzustufenden Wärmedämmverbundsystemen mit EPS-Dämmstoff

Die errechnete, rein fiktive Einsparung bei 0,3 m Dämmung ist durchaus beeindruckend. Ob man dies angesichts der Fehlerquote (s.o.) als Grundlage für eine Investitions- entscheidung heranzieht, muss sich der Eigentümer eines Bestandsgebäudes selbst überlegen. Stellt man der beachtlichen Dämmstoffdicke von 0,3 m eine Fassadenbe- schichtung mit ThermoShield mit einer Dicke von 0,0003 m (0,3 mm) gegenüber, ergibt sich eine Relation von 1.000 : 1. Nicht so hoch, aber dennoch beeindruckend, ist das Verhältnis der Herstellungskosten.

Rechnet man nach U-Wert-Theorie, kommt man scheinbar auf eine Nullwirkung: R = d / λ = 0,0003 m / 0,035 W/mK = 0,008 ~ 0 W/m²K. Dennoch sind zahlreiche empirische Beispiele (aus der Praxis) belegt, die nennenswerte Energieeinsparungen belegen. Dabei ist ThermoShield weder ein Wandbaustoff noch ein Dämmstoff, sondern eine Farbe, aufgebracht in einer Stärke von 300 μ. Diese oberflächenaktive Beschichtung bezieht Vorgänge mit feuchte und Strahlung ein, die es im genormten U-Wert-Modell nicht gibt.

Dass die Praxis der Energieeinsparung mit ThermoShield wahrer ist als die für Dämmstoffe geschaffene Theorie, muss nicht diskutiert werden. Daher sollte auch die Antwort auf die Frage leicht fallen: Wenn die Theorie nicht zur Praxis passt, müssen wir dann die Praxis korrigieren oder die Theorie anpassen?

Mit Hinblick auf den Stand der Wissenschaft und der Technik von ThermoShield wird klar, dass auch diese Frage bereits beantwortet ist. Nach gefestigter Auswertung auf hinreichender Datengrundlage wurde dann ein Weg gefunden, die Sache zu vereinfachen, um Berechnungsmöglichkeiten mit herkömmlichen EnEV-Programmen zu ermöglichen. Mit dem Uäqu kommt zum Ausdruck: die ThermoShield Technologie ist mit einem Dämmstoff nicht zu vergleichen. Die Wirkung ist jedoch, „als wenn man den U-Wert um einen Betrag 'X' verbessert“. Dazu muss man lediglich den Rechenfaktor fTS benutzen und in die von Wissenschaftlern adaptierte U-Wert-Formel einsetzen.3

  • 3 FHTW Berlin, 2006, Formel und Materialtabelle

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ThermoShield - Paint with a function

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Space technology:

Small hollow ceramic bubbles form a vacuum. Together with dispersion and activators one obtains a "liquid ceramic tile" with interesting features, the so-called endothermal properties.

Advantages:

  •   Better temperature distribution in the paint (thermo ceramic membrane / leveling of temperature differences)
  •   Can store and deliver moisture quickly
  •   Vapor permeable (permanent capillary structure)
Get to know SICC

Get to know SICC

In diesem Film erfahren Sie welche Technologie in den meisten SICC-Produkten zum Einsatz kommt. Die kleinen Keramikhohlkörperchen (Bubbles) haben nichts als ein Vakuum (also garnichts) in sich, und trotzdem schafft es genau diese Kombination, nachweislich Energie einzusparen.