Prof. Dr.-Ing. habil. Claus Meier
Architekt SRL
Neuendettelsauer Straße 39
90449 Nürnberg
Tel.: 0911/6897526 Fax: 0911/6897527
Wohnungsbestand
und Wärmeschutz 2
(veröffentlicht in Wohnen, Zeitschrift der
Wohnungswirtschaft Bayern, 2/2000)
Im Gebäudewärmeschutz ist der k-Wert überall präsent. Dieser wird aus der Fourierschen Wärmeleitungsgleichung, auf die man sich immer beruft, abgeleitet. Die Ursprungsgleichung besteht aus fünf Teilen, die folgende Merkmale beschreiben:
a) die Speicherfähigkeit des Baustoffes,
b) Die Wärmeleitung in den drei Richtungen innen-außen, oben-unten und seitwärts, wobei die beiden letzteren unberücksichtigt bleiben, so daß nur die Richtung innen-außen verbleibt.
c) Die Solarstrahlung als sonstige Wärmequelle.
Diese allgemeine, für den instationären Zustand zutreffende Gleichung wird nun für den stationären Zustand durch die mathematische Operation einer "Nullsetzung" völlig verwandelt. Einzig aus dieser Verwandlung resultiert der dann nur für den Beharrungszustand geltende k-Wert, der bei allen Energiebedarfsberechnungen die Grundlage bildet; hier beruft man sich seltsamerweise auf „europäische Normen“.
Diese Nullsetzung der allgemeinen Gleichung hat jedoch für die Energiebilanz einer Außenwand und damit für die tatsächlichen Transmissionswärmeverluste verheerende Folgen:
Die Speicherfähigkeit wird null; das heißt, der k-Wert berücksichtigt nicht diese in unseren Breiten so wertvolle Eigenschaft einer Außenwand als Energie-Absorber.
Es wird damit eine konstante Wärmestromdichte, die ja bei jeder Temperaturberechnung die Grundlage bildet, angenommen bzw. vorausgesetzt. Die Realität einer massiven Außenwand zeigt jedoch überall in Größe und Richtung unterschiedliche Wärmestromdichten.
Auch die Solarstrahlung wird mit null angenommen. Dies aber kann nur in einer Klimakammer simuliert werden; in der Realität dagegen liegt immer eine Strahlung vor, selbst wenn es nur die diffuse Strahlung ist, die immerhin ca. 40 % der direkten Strahlung ausmacht. Ein Nordfenster liefert ja auch solare Wärmegewinne.
Insofern ist der k-Wert nur eine rechnerische Fiktion. Energieverbrauchsanalysen zeigen deshalb auch die Diskrepanz zwischen Rechnung und Verbrauch. Massive, speicherfähige Wände verbrauchen weniger Energie als gerechnet, Leichtkonstruktionen jedoch mehr als gerechnet. Das Fehlerhafe einer k-Wert-Berechnung wird damit offenbar, die Unzuverlässigkeit unmißverständlich aufgezeigt. Altbauten werden somit benachteiligt. In der Energieeinsparverordnung wird allerdings nur mit dem k-Wert gerechnet.
Wie werden die Transmissionswärmeverluste beschrieben?
Trotz dieser entscheidenden Fehler wird von seiten der Administration und der industriefreundlichen Wissenschaft am nur für den Beharrungszustand geltenden k-Wert dogmatisch festgehalten. Obgleich er logischerweise immer falsche Ergebnisse liefert, wird der k-Wert zum fatalen Symbol des Wärmeschutzes erhoben und in allen Energiebedarfsberechnungen eingesetzt. Der k-Wert gilt nur für den stationären Zustand, für den Beharrungszustand, der im 24stündigen Rhythmus einer Tag/Nachtperiode jedoch nie eintritt.
Warum aber spielt der k-Wert dann eine derart dominierende Rolle?
In der Heiztechnik wird bei der Wärmebedarfsberechnung seit jeher der k-Wert für die Berechnung des Energiebedarfs und damit der Bemessung der Heizkörper und des Heizkessels verwendet. Bei den bisherigen Massivbauten ergibt sich durch die fehlerhafte Berechnung eine Überdimensionierung der Heizungsanlage. Dies ist tolerierbar, da ein gewisser Wärmepuffer damit geschaffen wird und größere Heizkörper mehr Strahlunganteil haben und damit mehr Strahlungswärme abgeben.
Dagegen wird bei den jetzigen Leichtbauten in Schichtenbauweise mit dem k-Wert unterdimensioniert, da der Wärmebrückeneffekt methodisch fehlerhaft berücksichtigt wird.
Auch bei den verwendeten dynamischen Simulationsmodellen zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Raumlufttemperatur wird für die Außenwand immer nur der für den Beharrungszustand gültige k-Wert verwendet. Dabei werden die für den Heizungsingenieur so wichtigen Kühllasten berechnet, damit Überheizungen infolge eindringender Solarenergie über die Fenster vermieden werden. Auch eventuelle Nachtabsenkungen werden dabei angesprochen. All diese theoretischen Untersuchungen verwenden den realitätsfernen k-Wert; sie können somit auch nicht als Begründung für die Richtigkeit herangezogen werden. Der Einsatz des k-Wertes in der Energieeinsparungsverordnung ist und bleibt fehlerhaft.
Führt eine k-Wert-Verschärfung zur angestrebten Energieeinsparung?
Die Novellierungen der Wärmeschutzverordnungen zum Zwecke erhöhter Energieeinsparungen bestehen stetig in einer Verschärfung der Anforderungen – sprich der k-Werte. Sollte die Gültigkeit des k-Wertes nun trotz der Fehlerhaftigkeit einmal angenommen werden, dann gibt es zwei Gründe, die dieses ständige Verschärfen, auch jetzt wieder besonders bei der Energieeinsparverordnung, ad absurdum führen: Dies sind der Wärmebrückeneinfluß und die Mathematik.
Bei einer Leichtkonstruktion in Schichtbauweise verstärkt sich vehement der Wärmebrückeneinfluß. Der Wärmebrückenanteil am k-Wert ist kein absoluter Wert, wie in der Energieeinsparverordnung berücksichtigt, sondern abhängig von Konstruktion und „Anforderungsniveau“. Was theoretisch durch „kleinere k-Werte“ gewonnen wird, geht durch erhöhte Wärmebrückenverluste teilweise wieder verloren. Bei der Leichtbauweise sind Wärmebrücken ein Problem. Bei einer monolithischen Massivkonstruktion dagegen spielen die Wärmebrückenverluste kaum eine Rolle: Erstens werden sie durch eine günstigere Temperaturverteilung in der Wand minimiert und zweitens werden sie durch die Absorption solarer Energie vorteilhaft überlagert und eliminiert.
Die Verschärfung des Anforderungsniveaus durch Herunterfahren der k-Werte wird jedoch besonders aus mathematischen Gründen unsinnig. Die Funktion des k-Wertes ist eine Hyperbel, die kleine k-Werte nicht mehr nachhaltig Energie sparen läßt; sie sind nicht mehr effizient; auch die Wirtschaftlichkeit ist dann nicht mehr gegeben.
Dieses fatale Naturgesetz besagt:
5 cm Dämmstoff ergibt einen k-Wert von 0,8 W/m²K
10 cm Dämmstoff ergibt einen k-Wert von 0,4 W/m²K
20 cm Dämmstoff ergibt einen k-Wert von 0,2 W/m²K
40 cm Dämmstoff ergibt einen k-Wert von 0,1 W/m²K
Die Verdoppelung der Dämmung führt lediglich zu einer Halbierung des k-Wertes.
Welch makabres Spielchen beim "Verschärfen des Anforderungsniveaus".
Allein dieser energetisch nutzlose Einbau von Superdämmungen ist der Grund, weshalb immer nur von prozentualen Einsparungen gesprochen wird. Bei den einzelnen oben angeführten Schritten wird der k-Wert jeweils um 50% reduziert, was eine "gewaltige" Energieeinsparung suggeriert. In Wirklichkeit handelt es sich bei den kleineren k-Werten um vernachlässigbare Größen. Von Umweltentlastung kann deshalb überhaupt keine Rede sein.
Wenn dann noch bedacht wird, daß die „Verbesserung“ des k-Wertes um 0,1 W/m²K etwa 0,40 DM/m² (Konstruktionsfläche) ergeben, dann wird klar, daß das grenzenlose Herunterfahren der k-Werte unsinnig ist. Die Machbarkeit ist ein falscher, ein betrügerischer Weg für sinnvolle Energieeinsparmaßnahmen.
Das Energieeinsparungsgesetz fordert im § 5 die Wirtschaftlichkeit. Bei Erfüllung der in der Energieeinsparverordnung geforderten k-Werte wird also auch gegen das Wirtschaftlichkeitsgebot im Energieeinsparungsgesetz verstoßen.
Es ist unverantwortlich, daß der Verordnungsgeber vom Architekten, vom Planer, vom Investor mit der Energieeinsparverordnung de facto Gesetztesverstöße verlangt.
Weiter