Zukunft Bau KURZBERICHT Titel Technologien und Techniken zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden durch Wärmedämmstoffe. Metastudie Wärmedämmstoffe – Produkte – Anwendungen - Innovationen.

Anlass/ Ausgangslage Die energetische Sanierung im Gebäudebereich ist die entscheidende Voraussetzung zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Deutschland. Es fehlt aber eine umfassende und neutrale Beschreibung zu technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Aspekten der dort eingesetzten Dämmstoffe. Weiterhin besteht Unklarheit über die bauteilbezogenen Einsparpotentiale im unsanierten Bestand. Die Investoren sind durch die teils unsachliche Berichterstattung verunsichert.

Gegenstand des Forschungsvorhabens Durch eine Beschreibung des Stands der Technik und aktueller Innovationen in Bezug auf die eingesetzten Dämmstoffe, die Anwendungsbedingungen, die ökologischen und gesundheitlichen Aspekte und qualitätssichernden Maßnahmen sowie einer realistischen und bauteilbezogenen Abschätzung des Einsparpotentials bei Sanierungsmaßnahmen im Bestand, sollen den privaten und öffentlichen Entscheidungsträgern und Investoren von neutraler Stelle aus umfassende Informationen zum Nutzen von Wärmedämmmaßnahmen bereitgestellt werden. Zunächst wird die Struktur des Endenergieverbrauchs nach Verbrauchersektoren und Anwendungsbereichen analysiert. Der Energieverbrauch im Gebäudebereich wird aufgeschlüsselt und die große Bedeutung der Raumwärme der privaten Haushalte für den Endenergieverbrauch in Deutschland gezeigt (Abb.1).

Abbildung 1

Endenergieverbrauch der Gebäude in Deutschland und Aufteilung auf Wohngebäude und Nicht-Wohngebäude

Die Materialdaten typischerweise im Hochbau eingesetzter Dämmstoffe werden in standardisierter, gegliederter Form zusammengestellt und enthalten jeweils Angaben zu den eingesetzten Rohstoffen, Lieferform und Verarbeitung, Eigenschaften, gesundheitlichen und ökologischen Aspekten sowie den Anwendungsbereichen. Normative Regeln werden in die gesetzgebende und ordnungspolitische Umgebung in Deutschland und Europa eingeordnet. Ein Überblick über die Marktentwicklung und die Verteilung der wichtigsten Dämmstoffe am Markt ist in Abb. 2 dargestellt. Darüber hinaus werden in der Studie ausführliche Angaben zum Einsatz der Dämmstoffe nach Einsatzort und Bauteilen gemacht.

Abbildung 2

Absatz der wichtigsten Dämmstoffe in Deutschland in Mio m3 pro Jahr (1989 – 2011)

Die meisten der in der Vergangenheit umgesetzten Innovationen und Entwicklungen im Bereich der Wärmedämmstoffe beruhen auf einer Verminderung der verschiedenen Wärmeübertragungsmechanismen (Abb. 3).

Abbildung 3

Prinzipielle Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von der Rohdichte bei einer bestimmten Temperatur am Beispiel von Mineralwolle

Nach einer Darstellung der physikalischen Grundlagen werden die wichtigsten Innovationen der letzten Jahre im Bereich der Dämmstoffe und Baustoffe zusammengestellt und bewertet. Eine solche Darstellung der Verringerung der Wärmeleitfähigkeit zeigt Abb. 4 am Beispiel der Mineralwolle. Für die verschiedenen Materialgruppen werden potentielle zukünftige Entwicklungsfelder im Bereich der Herstellungsverfahren (Produktionstechnik, Zellgase, etc.), Montagefreundlichkeit und der Substitution funktionaler Additive (Brandschutz) benannt.

Abbildung 4

Exemplarisch die Darstellung der Weiterentwicklung von Mineralwolle hinsichtlich der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit seit 1975

Das Thema der Nachhaltigkeit von Dämmstoffen wird anhand ausgewählter Beispiele für die drei Schutzziele (Ökologie, Ökonomie, Soziokulturelle Aspekte) dargestellt. Dabei wird ausführlich die energetische Amortisation von Dämmstoffen und deren Abhängigkeit von den

Materialcharakteristika diskutiert. Beispiele zur Bewertung von Dämmstoffen auf Basis von Ökobilanzdatensätzen, den Kostenstrukturen (Herstellung, Pflege, Entsorgung/Rückbau), der Nutzungsdauer und den gesundheitlichen und ökotoxikologischen Gefährdungspotentialen durch Additive und Faserstäube helfen dabei, trotz der Komplexität der möglichen Wechselbeziehungen die relevanten Produkteigenschaften zu erkennen. Auf Basis vorhandener Daten zum Gebäudebestand wird eine bauteilbezogene Abschätzung der möglichen Einsparpotentiale im Bereich der energetischen Sanierung erstellt. Aus den Datensätzen können Annahmen zu den erforderlichen Dämmstoffdicken und Abschätzungen zum benötigten Dämmstoffvolumen für unterschiedliche Sanierungsziele abgeleitet werden. Die aufsummierten Heizwärmeverluste je Bauteil des unsanierten bzw. sanierten Wohngebäudebestands bis GAK 2008 zeigt Abb. 5.

Abbildung 5

Aufsummierte Heizwärmeverluste je Bauteil, des unsanierten, bzw. des auf die Anforderungen der EnEV 09, eines typischen Niedrigenergiehaus (NEH) und Passivhauses (Potential) sanierten Wohngebäudebestands der GAK bis 2008

Abschließend werden typische Sanierungshemmnisse detektiert. Die in der medialen Aufbereitung teils unscharf verwendeten Begriffe zu den Themenkomplexen Architektur, Energieeinsparung, Kosten und Rentabilität, biologischer Befall, Brandgefahr und Entsorgung werden präzisiert und in Form von fact-sheets aufbereitet. Aus aktuellem Anlass sind auch ausführliche Informationen zur Schädigung von Dämmstoffen nach Hochwasser zusammengestellt. Da die CE-Kennzeichnung und die Gütesicherung durch freiwillige Überwachungen einen wichtigen Beitrag zur Anwendungssicherheit und zum Verbraucherschutz liefern, werden die aktuelle Situation der Kennzeichnungspflicht vorgestellt.

Fazit Eine Sanierung nach den Vorgaben der EnEV 09, spart bauteilbezogen ca. 55 % (Dach, Keller) bis ca. 78 % (Fassade) an Transmissionswärmeverlusten ein. Allein aus diesen Maßnahmen im Bestand bis GAK 1993 leiten sich Einsparpotentiale von ca. 54 % (bezogen auf den aktuellen Bedarf an Endenergie für Raumwärme) ab. Abb. 6 zeigt die große Bedeutung einer Verbesserung der Energieeffizienz durch energieeffizientes Bauen und Sanieren.

Abbildung 6

Bedeutung der Gebäudedämmung (Sanierung aller Wohngebäude auf das Niveau der EnEV 09), im Vergleich zur Endenergiebereitstellung aus regenerativer Energie bzw. aus Kernkraftwerken

Die energiebedingten Mehrkosten einer Sanierung amortisieren sich in angemessenen Zeiträumen. Schäden an Wärmedämmung sind gemessen an der verbauten Menge gering. Bei korrekter Verarbeitung erfüllen die angebotenen Systeme die Anforderungen des Brandschutzes.

Eckdaten Kurztitel:

Metastudie Wärmedämmstoffe – Produkte – Anwendungen Innovationen

Forscher / Projektleitung:

Dipl.-Ing. Christoph Sprengard (Projektleitung) Dr.-Ing. Sebastian Treml (wiss. Mitarbeiter) Prof. Dr.-Ing. Andreas Holm (Institutsleiter)

Gesamtkosten:

108.000,- Euro

Anteil Bundeszuschuss:

70 %

Projektlaufzeit:

28.09.2012 – 29.11.2013

BILDER/ ABBILDUNGEN: Abbildung 1 Dateiname: Bildunterschrift:

Abbildung_1.png Endenergieverbrauch der Gebäude in Deutschland und Aufteilung auf Wohngebäude und Nicht-Wohngebäude

Abbildung 2 Dateiname: Bildunterschrift:

Abbildung_2.png Absatz der wichtigsten Dämmstoffe in Deutschland in Mio m3 pro Jahr (1989 – 2011)

Abbildung 3 Dateiname: Bildunterschrift:

Abbildung_3.tif Prinzipielle Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von der Rohdichte bei einer bestimmten Temperatur am Beispiel von Mineralwolle

Abbildung 4 Dateiname: Bildunterschrift:

Abbildung_4.png Exemplarisch die Darstellung der Weiterentwicklung von Mineralwolle hinsichtlich der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit seit 1975

Abbildung 5 Dateiname: Bildunterschrift:

Abbildung_5.png Aufsummierte Heizwärmeverluste je Bauteil, des unsanierten, bzw. des auf die Anforderungen der EnEV 09, eines typischen Niedrigenergiehaus (NEH) und Passivhauses (Potential) sanierten Wohngebäudebestands der GAK bis 2008

Abbildung 6 Dateiname: Bildunterschrift:

Abbildung_6.tif Bedeutung der Gebäudedämmung (Sanierung aller Wohngebäude auf das Niveau der EnEV 09), im Vergleich zur Endenergiebereitstellung aus regenerativer Energie bzw. aus Kernkraftwerken