Einteilung und Eigenschaften von Dämmstoffen

Einteilung und Eigenschaften von Dämmstoffen

1. Einteilung 1.1 Einteilung Dämmstoffe können in verschiedene Gruppen, z.B. nach Lieferform (Matte, Schüttung usw.), nach chemischen Aufbau (organisch, anorganisch), nach Herkunft (natürlich, synthetisch) oder Verwenungszweck (Wärmedämmung, Trittschalldämmung), eingeteilt werden. Materialgruppe Matten/Filze Platten Schüttungen Mineralische Dämmstoffe - Perlite Schaumglas Kalzium-Silikat Mineralschaum Perlite Glimmerschiefer Blähglas-Granulat Mineralisch-Synthetische Dämmstoffe Mineralfasern Mineralfasern Mineralfaserflocken Synthetische Dämmstoffe Polyester Polystyrol (EPS/XPS) Polyurethan- Hartschaum (PUR) - Pflanzliche Dämmstoffe Flachs Hanf Kokosfasern Baumwolle Holzfasern Kork Schilf Zellulose Zellulose Kork Baumwolle Holzspäne Holzfasern Tierische Dämmstoffe Schafwolle - Schafwolle 1.2 Bezeichnung und Normung Dämmstoffe werden entweder nach Normen oder aber nach bauaufsichtlichen Zulassungen produziert. Zur Zeit werden die nationalen Stoffnormen im Zuge der europäischen Vereinheitlichung aktualisiert bzw. ersetzt. Die entsprechenden Stoffnormen legen genau fest, welche Angaben in den Bezeichnungen von Dämmstoffen enthalten sein müssen. So wurde zum Beispiel ein Wärmedämmstoff aus Polyurethan-Hartschaum bisher folgendermaßen bezeichnet: Wärmedämmstoff DIN 18 164 - PUR - P - WD - 025 - B2 - 100. P bedeutet hierbei die Lieferform Platte, WD den Anwendungstyp, 025 die Wärmeleitfähigkeitsgruppe, B2 die Baustoffklasse und 100 die Dämmstoffdicke in mm. Trittschalldämmstoffe wurden bisher folgendermaßen bezeichnet: Trittschall-Dämmplatte DIN 18 165-2 - MW - P - T - 3,5 - 10 - 035 - A2 - 25-5. MW bedeutet Mineralwolle, 3,5 ist die max. Verkehrslast in kN, 10 ist die Steifigkeitsgruppe und 25-5 bedeutet die Dämmdicke 25 mm und eine Zusammendrückbarkeit von 5 mm. Nach der neuen europäischen Normung werden die Dämmstoffe aus Material, Wärmeleitfähigkeit und Anwendungstyp wie folgt definiert: EPS 035 DAA dm Bei dieser Flachdachdämmplatte steht EPS für Expandierten Polystyrol-Hartschaum, 035 für die Wärmeleitgruppe, DAA für das Anwendungsgebiet Außendachdämmung unter Abdichtung und dm für die mittlere Druckbelastbarkeit des Dämmstoffes. 1.3 Anwendungsgebiete Um die Dämmstoffe entsprechend dem Einsatzgebiet, Wärmedämmung bzw. Trittschalldämmung, besser zuordnen zu können, unterschied man bisher Anwendungstypen. Im Zuge der Vereinheitlichung der nationalen Normen auf einen einheitlichen europäischen Normenkatalog, wurden auch die Anforderungen an die Wärmedämmstoffe neu definiert. Die neue Normung erlaubt eine bessere Zuordnung der Dämmstoffe zu den jeweiligen Einsatzgebiten und gibt gleichzeitig Eigenschaften an. Anwendungsgebiete nach der neuen DIN 4108-10: Anwendungs- gebiet Kurz- zeichen Anwendungsbeispiel Dach, Decke DAD Außendämmung von Dach oder Decke, witterungsgeschützt, unter Deckung DAA Außendämmung von Dach oder Decke, witterungsgeschützt, unter Abdichtung DUK Außendämmung eines Umkehrdaches, der Bewitterung ausgesetzt DZ Zwischensparrendämmung DI unterseitige Innendämmung der Decke oder des Daches, abgehängte Decke DEO Innendämmung unter Estroch ohne Schallschutzanforderungen DES Innendämmung unter Estrich mit Schallschutzanforderungen Wand WAB Außendämmung der Wand hinter Bekleidung WAA Außendämmung der Wand hinter Abdichtung WAP Außendämmung der Wand unter Putz WZ Dämmung von zweischaligen Wänden WH Dämmung von Holzrahmen- und Holztafelbauweise WI Innendämmung der Wand WTH Dämmung zwischen Haustrennwänden WTR Dämmung von Raumtrennwänden Perimeter PW Außenliegende Wärmedämmung (Perimeterdämmung) von Wänden gegen Erdreich (außerhalb Abdichtung) PB Außenliegende Wärmedämmung unter Bodenplatten gegen Erdreich (außerhalb Abdichtung) Produkt- eigenschaft Kurz- zeichen Beschreibung Beispiel Druckbelast- barkeit dk keine Druckbelastbarkeit Zwischensparrendämmung dg geringe Druckbelastbarkeit unter Estrich im Wohnbereich dm mittlere Druckbelastbarkeit nicht genutzte Dachflächen dh hohe Druckbelastbarkeit genutzte Dachflächen ds sehr hohe Druckbelastbarkeit Parkdeck, Industrieböden dx extrem hohe Druckbelastbarkeit Parkdeck, Industrieböden Wasser- aufnahme wk keine Anforderungen Innendämmung wf Wasseraufnahme durch flüssiges Wasser Außendämmung Wand wd Wasseraufnahme durch flüssiges Wasser und/oder Diffusion Perimeterdämmung, Umkehrdach Zugfestigkeit zk keine Anforderungen Hohlraumdämmung zg geringe Zugfestigkeit Außendämmung Wand hinter Bekleidung zh hohe Zugefestigkeit Außendämmung Wand unter Putz Schall- technische Eigenschaften sk hohe Zusammendrückbarkeit, Trittschalldämmung wenn keine schalltechn. Anforderungen sh hohe Zusammendrückbarkeit, Trittschalldämmung unter schwimmenden Estrich, Haustrennwand sm mittlere Zusammendrückbarkeit, Trittschalldämmung unter schwimmenden Estrich, Haustrennwand sg geringe Zusammendrückbarkeit, Trittschalldämmung unter schwimmenden Estrich, Haustrennwand Verformung tk keine Anforderungen Innendämmung tf Dimensionsstabilität unter Feuchte und Temperatur Außendämmung der Wand unter Putz tl Dimensionsstabilität unter Last und Temperatur Dach mit Abdichtung Die bisher geläufigen alten Bezeichnungen der Anwendungstypen haben größtenteils schon ihre Gültigkeit verloren: Typkurz- zeichen Verwendung des Wärmedämmstoffes W nicht druckbelastbar (z.B. für Wände und Decken) WL nicht druckbelastbar (z.B. für Zwischenparrendämmungen und Balken) WD druckbelastbar (z.B. under druckverteilenden Böden und als Aufsparrendämmung) WS erhöhte Belastbarkeit für Sondereinsatzgebiete WDS erhöhte Belastbarkeit für Sondereinsatzgebiete WDH erhöhte Belastbarkeit unter druckverteilenden Böden WV beanspruchbar auf Zugfestigkeit senkrecht zur Plattenebene (z.B. bei Fassaden mit Putzsystem) bzw. beanspruchbar auf Abreiß- und Scherbeanspruchung WB beanspruchbar auf Biegung Typkurz- zeichen Verwendung des Trittschalldämmstoffes T Trittschalldämmstoffe (z.B. unter schwimmenden Estrichen) TK Trittschalldämmstoffe mit geringerer Zusammendrückbarkeit bzw. Trittschalldämmstoffe mit Anforderungen an den Luft- und Trittschallschutz nach DIN 4109 1.4 Übereinstimmungszeichen Das Übereinstimmungszeichen (Ü-Zeichen als sogenanntes TÜV-Zeichen) gibt an, ob der Dämmstoff den betreffenden technischen Regeln entspricht und einer laufenden Kontrolle und Überwachung unterliegt.

2. Wärmeschutz 2.1 Wärmeleitfähigkeit λ Die spezifische Wärmeleitfähigkeit ist die wichtigste Eigenschaft von Wärmedämmstoffen. Sie gibt an, welche Wärmemenge in einer Stunde bei einem Temperaturunterschied von ΔT = 1 K durch 1 m² einer 1 m dicken Schicht eines Stoffes strömt. Die Wärmeleitfähigkeit eines Dämmstoffen wird u.a. vom Porenvolumen, der Porengröße, dem Gefügeaufbau, der Rohdichte, der Temperatur, Feuchtigkeit und des Luftdruckes beeinflusst. 2.2 Rechnerische Wärmeleitfähigkeit λ(R) Für die praktische Anwendung bei wärmeschutztechnischen Berechnungen wurde der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ(R) eingeführt. Aufgrund der großen Anzahl von nur minimal unterschiedlichen Werten, wurden diese zu Gruppen zusammengefasst. Diese kennzeichnen den Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit, mit dem nach DIN 4108 gerechnet werden muss. Der Wert λ(Z) ergibt sich aus dem Meßwert λ(10,tr) bei 10°C + einem Zuschlag Z nach DIN 52 612-2, DIN V 4108-4:1998-10 bzw. Bauregelliste A Teil 1. Durch Rundung ergibt sich der Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ(R). 2.2 Wärmeleitfähigkeitsgruppe (WLG) Die Einteilung der Dämmstoffe nach Wärmeleitfähigkeitsgruppen (WLG) erfolgt nach dem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit und dient der Vereinfachung bei Berechnung und Anwendung. Die Wärmeleitfähigkeitsgruppe ergibt sich direkt aus dem Bemessungswert λ(R): λ(R) mit 0,040 W/(m·K) = WLG 040.

2.3 Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) Der U-Wert (früher k-Wert) bezeichnet die Wärmemenge, die in 1 Sekunde durch eine Bauteilfläche von 1 m² bei einem Temperaturunterschied von 1 Kelvin hindurchgeht. Zu berücksichtigen sind dabei Dicke, Material und Schichtaufbau des Materials. Je kleiner der Wärmedurchgangskoeffizient eines Bauteils, desto besser ist seine Wärmedämmung. Von der Höhe des U-Wertes hängt die erforderliche Dämmstoffdicke ab.

2.5 spezifische Wärmekapazität c Die spezifische Wärmespeicherkapazität eine Baustoffes gibt an, wieviel Wärme ein Stoff je kg bei einer Temperaturänderung von 1 K aufnahmen kann. Die DIN V 4108-4 enthält Rechenwerte für c. 2.6 Speicherfähigkeit ρ·c Die Wärmespeicherfähigkeit eines Dämmstoffes ist ein wichtiger Faktor für den Sommerlichen Wärmeschutz. Dies spielt vor allem bei Leichtbaukonstruktionen eine große Rolle. Das Produkt aus der Einbaudichte ρ [kg/m³] und der spezifischen Wärmekapazität c [Wh/(kgK)] des Dämmstoffes charakterisiert die gespeicherte Wärme. Holzfaserdämmstoffe besitzen eine relativ hohe Wärmespeicherfähigkeit, während Mineral- und Polyesterfasern die geringsten Werte aufweisen. 2.7 Temperaturleitfähigkeit a Die Temperaturleitfähigkeit ist der Quotient aus der Wärmeleitfähigkeit λ [W/(mK)] und die Speicherfähigkeit ρ·c [Wh/[m³·K] a=λ/(ρ·c) [m²/h]. Dämmstoffe mit einer kleinen Temperaturleitfähigkeit eignen sich besonders gut für den sommerlichen Wärmeschutz. 2.8 Temperaturamplitudendämpfung (TAD) Die Temperaturamplitudendämpfung ist ein Kennwert, der die Temperaturleitfähigkeit aller Baustoffschichten und deren Reihenfolge in der Konstruktion berücksichtigt. Mit Hilfe der TAD kann eine Aussage für den sommerlichen Wärmeschutz getroffen werden. Wenn ein Bauteil vor sommerlicher Hitze schützen soll, so sollte der Wert mindestens 10 betragen. 2.9 Phasenverschiebung Die Phasenverschiebung ist der Zeitraum zwischen dem Auftreten der höchsten Temperatur auf der Außenoberfläche eines Bauteils bis zum Erreichen der höchsten Temperatur auf der Innenseite. Sie ist Abhängig von der Wärmespeicherfähigkeit des Baustoffes.

3. Feuchtigkeitsverhalten 3.1 Feuchteschutz Wärme- und Feuchteschutz stehen in einem engen Zusammenhang. Feuchte Dämmstoffe weisen eine schlechtere Wärmedämmung auf, da Wasser eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Luft im Dämmstoff besitzt. In Gebäuden können Baustoffe infole Schlagregen, Dampfdiffusion oder Dampfkonvektion durchfeuchten. Tauwasser entsteht vor allem dann, wenn Wasserdampf nach außen diffudiert und dabei in den kälteren äußeren Bauteilschichten auf einen höheren Wasserdampfdiffusionswiderstand eines bauteils stößt. Dies kann zu Feuchteschäden, wie Schimmelpilzbefall, Korrosion und Frostschäden führen. 3.2 Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl μ Die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl ist eine der wichtigsten Stoffgrößen für das Verhalten von Dämmstoffen. Sie charakterisiert den Widerstand, den ein Baustoff der Dampfdiffusion entgegensetzt. 3.3 Tauwasser Tauwasser entsteht aufgrund der Wanderung von feuchter Luft aufgrund unterschiedlicher Temperaturen und Feuchtegehalte im Innenraum und der Außenluft. Für den Wasserdampftransport sind zwei Mechanismen von Bedeutung: · Wasserdampfdiffusion und · Wasserdampfkonvektion. Durch Wasserdampfkonvektion kann leicht das 10fache an Dampf gegenüber Wasserdampfdiffusion transportiert werden. Bei der Tauwasserbildung in Dachkonstruktionen sind unterschiedliche Vorgänge möglich. Es handelt sich um · Tauwasserausfall im Belüftungsraum infolge zu großer Wasserdampfbelastung und/oder zu geringem Belüftungsstrom (Primärtauwasser) · Tauwasserausfall an der Unterseite der Dachdeckung bei Wärmeabstrahlung der Dachoberfläche in kalten, klaren Nächten (Sekundärtauwasser) · Tauwasser an der raumzugewandten Innenfläche der Dachkonstruktion, vornehmlich an konstruktiven und geometrischen Wärmebrücken · Innerer Tauwasserausfall infolge gestörten Wasserdampftransportes durch die Schichtenfolge. Ein Sonderfall des Primärtauwassers ergibt sich, wenn feuchte Luft aus dem Innenraum durch Fugen und Spalten der wärmedämmenden Schichten in den Belüftungsraum gelangt und dort auskondensiert. Hierdurch kann ein Vielfaches an Wasserdampf in den Belüftungsraum gegenüber dem Transportmechanismus infolge Wasserdampfdiffusion gelangen. Deshalb ist es enorm wichtig, rauminnenseitig eine vollflächige luftdichte Schicht einzubauen.

4. Brandschutz 4.1 Baustoffklassen Bei dem Einsatz von Dämmstoffen ist eine genaue Auswahl entsprechend den brandschutztechnischen Bestimmungen zwingend notwendig. Die Norm DIN 4102 regelt die Prüfung und Beurteilung von Dämmstoffen entsprechend dem Brandverhalten in Baustoffklassen: A 1 nichtbrennbar A 2 nichtbrennbar B 1 schwerentflammbar B 2 normalentflammbar B 3 leichtentflammbar (im Bauwesen seit 1979 nicht mehr zulässig) Das Brandverhalten wird nicht nur vom Dämmstoff selbst, sondern auch von evtl. Bindemitteln, Klebern, Flammschutzmitteln, Beschichtungen usw. positiv oder negativ beeinflußt. 4.2 Temperaturbeständigkeit In der Praxis ist spielt auch die Temperaturbeständigkeit von Dämmstoffen eine wichtige Rolle. Die Grenze der Anwendungstemperatur wird durch unterschiedliche Merkmale gekennzeichnet, wie z.B. der Maßhaltigkeit, Formstabilität und thermischen Zersetzung. Zur Zeit existiert jedoch noch kein gültiges Prüfverfahren zur Bestimmung der oberen Temperaturanwendungsgrenze.

5. Schallschutz 5.1 Schallschutz Schallschutz soll Belästigungen und Gesundheitsschäden von Benutzern und Bewohnern baulicher Anlagen Lärm und Geräusche verhindern. Maßnahmen zur Verminderung der Schallübertragung zwischen Räumen bezeichnet man als Schalldämmung. Unter Schallabsorption versteht man die Verminderung von Schallwellenfortpflanzung innerhalb eines Raumes. Anforderungen an die Schalldämmung werden in DIN 4109 - Schallschutz im Hochbau festgelegt. Für den Körperschallschutz wird eine elastische Schicht als Trennfläche verwendet. Gute Schalldämmung wird durch massive Bauweise bzw. Entkoppelung von Bauteilen, zum Beispiel durch Dämmstoffe, erreicht. Baustoffe mit guten schalltechnischen Eigenschaften sind z.B. Kokosfasern, Mineralwolle-Dämmstoff und Cellulose-Dämmstoff. Bei der Dämmstoffauswahl sind schalldämmende und wärmedämmende Eigenschaften immer gemeinsam zu betrachten und entsprechend zu bewerten. 5.2 dynamische Steifigkeit s' Die dynaische Steifigkeit von Dämmstoffen beeinfußt die Trittschalldämmung und das dynaische Elastizitätsmodul. Je kleine s', um so größer ist das Trittschallverbeserungsmaß ΔL(w). 5.2 Trittschalldämmung und Steifigkeitsgruppe Dämmstoffe zur Trittschalldämmung müssen einer Steifigkeitsgruppe zugeordnet und entsprechend gekennzeichnet werden. Gruppe 30 bedeutet zum Beispiel s' ≤ 30 MN/m³.

6. Umwelteigenschaften 6.1 Ökologie Eine Wärmedämmung verhindert Wärmeverluste von Gebäuden an die Umgebung. Sie ist eine der effektivsten und wichtigsten Maßnahmen, den Energieverbrauch zu verringern und damit den CO2-Ausstoß und die Energiekosten zu senken. Die ökologischen Eigenschaften eines Dämmstoffes werden jedoch nicht nur aus seiner Dämmwirkung, sondern auch aus dem Energieaufwand bei der Herstellung, den verfügbaren Rohstoffen und evtl. Schadstoffemission bei der Herstellung bzw. gesundheitliche Auswirkungen auf den Menschen bestimmt. Der Energieeinsatz bei der Herstellung von Wärmedämmstoffen muss sich innerhalb der Nutzungszeit amortisieren, d.h. dass bei der Produktion der Dämmstoffe nicht mehr Energie verbraucht werden darf, als später eingespart werden kann (Primärenergiebilanz). Die ist bei Dämmstoffen immer der Fall; die energetische Amortisation tritt meist nach kurzer Zeit ein. 6.2 Primärenergiebedarf Der Primärenergiebedarf bzw. Primärenergieaufwand eines Dämmstoffes gibt an, wieviel Primärenergie zur Herstellung des Produktes aufgewandt werden muss. Die Berechnung des Primärenergiebedarfs für sythetische Hartschaumstoffe beginnt z.B. mit der Förderung des Erdöls, für Zellulosedämmstoffe mit der Sammlung des Altpapiers. Der Energiebedarf für den Einbau, Entsorgung oder Recycling ist im Primärenergiebedarf nicht enthalten. 6.3 Umweltzeichen Umweltzeichen werden für Dämmstoffe und andere Produkte vergeben, die sich gegenüber anderen Produkten durch besonders positive ökologische Eigenschaften hervortun. Die Einteilung erfolgt jedoch nach Unterschiedlichen Kriterien, so dass ein allgemeiner Vergleich nicht möglich ist. Eines der bekanntesten Umweltzeichen ist der "Blaue Engel". Er wird für Dämmstoffe vergeben die zu einem überwiegendem Teil aus Altglas oder Altpapier gewonnen werden. Das Österreichische Umweltzeichen wird nach Bestimmten Kriterien (Schadstoffgehalt usw.) auch für alternative Wärmedämmstoffe vergeben.