Groß Dämmen auf kleinem Raum

Egal ob alt oder neu: Spätestens seit Inkrafttreten der EnEV 2009 im Oktober diesen Jahres dreht sich beim Bauen alles um die Energieeffizienz. Der angestrebte Energieverbrauch neuer Gebäude sinkt ständig und damit wächst die Dicke der Wärmedämmung – 30 bis 40 cm sind bei Passivhäusern schon üblich. Besonders unangenehm aber machen sich dicke Dämmschichten dort bemerkbar, wo das Platzangebot gering ist: Bei energetischen Sanierungen können nur selten 30 cm Dämmung aufgebracht werden, ohne gestalterische oder funktionelle Probleme zu verursachen.

Es gibt also Fälle in denen herkömmliche Dämmstoffe nur eine ungenügende oder unwirtschaftliche Lösung bieten. In solchen Fällen können Vakuum-Isolations-Paneelen (VIP) die perfekte Lösung sein, denn sie dämmen so gut, dass mit Schichtdicken von nur wenigen Zentimetern bereits hochwertige Dämmungen realisiert werden können. Vakuumdämmung hat nämlich in eingebautem Zustand und inklusive Randverlusten und Alterung eine Wärmeleitfähigkeit von nur 0,008 W/mK, gegenüber 0,020 bis 0,045 W/mK bei konventionellen Dämmstoffen.

Funktionsprinzip

Im Prinzip funktioniert Vakuumdämmung wie eine Thermoskanne: Ein Raum wird luftleer gepumpt. Dadurch kann kein Wärmetransport mehr über die Bewegung der Luft (Konvektion) stattfinden. Denn Konvektion ist das physikalische Prinzip, durch das sich Wärme am einfachsten und schnellsten in einem Raum verteilt. Auch herkömmliche Dämmstoffe funktionieren durch Unterdrückung von Konvektion – sie reduzieren die Bewegung, indem sie die Luft in kleinen Poren einschließen. Trotzdem findet ein Wärmetransport durch den Dämmstoff statt, unter anderem weil die Luft sich innerhalb der Poren bewegt. Diesen Vorgang nennt man Gaswärmeleitung, und er existiert bei der Vakuumdämmung nicht, da die Luft aus den Poren herausgezogen wurde. Natürlich findet Wärmetransport durch einen Körper auch noch auf anderen Wegen statt: Außer der Gaswärmeleitung gibt es noch Wärmetransport durch Strahlung (beim Grill und der Sonne) und Wärmeleitung im Festkörperanteil (bei der Bratpfanne und der Bodentemperatur). Aber die Gaswärmeleitung macht den Löwenanteil beim Wärmetransport aus, und das Verhältnis von Gasleitung : Wärmestrahlung : Festkörperleitung ist bei einem herkömmlichen Dämmstoff etwa 25 : 13 : 2. Das heißt, es wird fast doppelt so viel Wärme durch Gasleitung wie durch Strahlung transportiert. Wird in der Vakuumdämmung das Feststoffgerüst außerdem noch hinsichtlich der Wärmestrahlung durch ein Trübungsmittel optimiert, so kann ein Verhältnis von 0 : 1 : 3 erzeugt werden. Dadurch wird die Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffs um das zehnfache gegen-über herkömmlichen Dämmstoffen verbessert.

Die Dämmpaneelen sehen aus wie vakuumverpackter Kaffee. Sie bestehen aus einem oft pulverförmigen Stützkern, der mehrlagig mit einer Hülle aus luftdichten Folien ummantelt ist. Das Vakuum wird erzeugt, indem die Folie in einer Vakuumkammer dicht um den Kern verschweißt wird. Genau wie beim Kaffee erhält das Dämmelement durch das Vakuum und den dadurch auf der Folie lastenden atmosphärischen Druck (10 to/m2) seine Festigkeit und Steifigkeit.

Der atmosphärische Druck auf die Folie ist also enorm und damit auch der Druck, mit dem Sauerstoff, Stickstoff oder Wasserdampfmoleküle versuchen, die Hülle zu durchdringen. Gelänge ihnen das, würde mit steigendem Innendruck auch der Dämmwert und damit die Lebensdauer des Paneels abnehmen. Deshalb besteht die Hülle aus extrem dichten Hochbarrierefolien. Das sind Kunststofffolien, die mit Metallen wie Aluminium bedampft sind, oder Laminate, die aus Metallfolien und Kunststofffolien verschweißt wurden. Die Metalle werden nur hauchdünn verarbeitet, da sie sehr gute Wärmeleiter sind und sonst an den Rändern zu unerwünschten Wärmebrücken führen würden. Aber selbst wenn die Folie extrem dicht und die Verschweißung perfekt ist, gelingt es mit der Zeit immer wieder Gasmolekülen, in die Dämmung einzudringen. Dadurch würde sich der Dämmwert des Paneels verschlechtern, wenn nicht der Stützkern aus dem „Superdämmstoffpulver“ pyrogener Kieselsäure bestehen würde. Pyrogene Kieselsäure ist ein extrem feines (5 bis 50 nm), offenporiges Pulver, dessen Wärmeleitfähigkeit auch bei zunehmendem Innendruck nur sehr langsam steigt, denn selbst ohne Vakuum ist seine Wärmeleitfähigkeit mit 0,02 W/mK sehr niedrig.

Am Bau ist eine Lebensdauer von 30 bis 50 Jahren gefordert, und die wird mit den heutigen Vakuumpaneelen auch erreicht.

Planung und Montage

Am Anfang einer vakuumgedämmten Fassade steht eine sorgfältige Planung, da die handwerkliche Bearbeitung auf der Baustelle durch zurechtschneiden, hobeln oder bohren nicht möglich ist, ohne das Vakuum zu zerstören. Der Umgang mit den Paneelen ähnelt daher eher der Montage von Fertigbauteilen, das heißt: Planung, Aufmaß, vorsichtige Handhabung auf der Baustelle und der sorgfältige Anschluss an angrenzende Bauteile sind die Mittel zum Erfolg.

Um die Dämmelemente an die jeweilige Bausituation anzupassen, werden die Flächen vom Handwerker aufgemessen und dann auf einem Verlegeplan die Lage der Dämmelemente festgelegt. Dabei werden so viele Standardgrößen wie möglich verwendet, weil für die Restflächen an den Rändern die Paneelen extra auf Maß hergestellt werden müssen. Planung, Verlegeplan und Bestellung sollten im Idealfall in enger Zusammenarbeit mit Händlern oder Herstellern der VIPs erfolgen.

Ein kompetenter Händler für die Dämmelemente der Firma va-Q-tec – selber mit handwerklichem Hintergrund und viel Planungserfahrung – ist Dieter Bindel, der auf seiner Webseite www.energie-tib.de anhand von realisierten Projekten über mögliche Anwendungen und die Verarbeitung informiert.

Auch die Befestigung muss präzise geplant werden.  Durchdringungen für die Befestiger müssen eventuell schon als Aussparungen in die Platten eingearbeitet werden. Zu bedenken gilt es weiter, dass mit der Qualität der Dämmung auch die Bedeutung von Wärmebrücken zunimmt – VIPs sind Hochleistungs-Dämmelemente, bei denen ein starkes Temperaturgefälle auf wenigen Zentimetern stattfindet. Wärmebrücken verderben deshalb nicht nur die Wirksamkeit der Dämmung, sondern erhöhen auch die Gefahr von Bauschäden durch Tauwasser.

Die hohen Kosten sind der Grund dafür, warum konventionelle Dämmung nicht einfach durch Vakuumdämmung ersetzt wird. Ein Quadratmeter Isolationspaneele kostet momentan noch zwischen 120 und 130 Euro. Inklusive aller Nebenarbeiten muss mit einem Mehrpreis von etwa 150 Euro gegenüber einer herkömmlichen Polystyroldämmung gerechnet werden. Deshalb bietet sich Vakuumdämmung besonders als Problemlöser für Bausituationen an, die Handwerker mit konventioneller Dämmung nur unbefriedigend lösen können: Alle jene Stellen also, an denen auf kleinstem Raum hocheffizient gedämmt werden soll.

Neben gestalterischen Gründen können besonders die Folgearbeiten einer konventionellen Dämmung die Vakuumdämmung trotz ihres hohen Preises wirtschaftlicher machen. Wenn zum Beispiel bei einer Fassadensanierung die Dachüberstände verlängert werden müssen, kosten Aufschiebling, Ziegel, neue Dachrinne, Anschluss an das alte Unterdach usw. unter Umständen mehr als die Vakuumdämmung, mit der diese Folgearbeiten hätten vermieden werden können.

Es gibt zudem viele konstruktive, baurechtliche und gestalterische Zwänge, in denen dicke Dämmstoffschichten unmöglich sind:

–    das Gebäude ist denkmalgeschützt oder soll aus gestalterischen Gründen in seinen Proportionen nicht verändert werden

–    Fassadendämmungen ragen bei einer Blockrandbebauung in den öffentlichen Raum hinein

–    Schwellen und Absätze entstehen an Übergängen von innen nach außen

–    Raumhöhen verringern sich so sehr, dass die Stehhöhen nicht mehr gewährleistet sind

–    Fensterlaibungen werden zu tief und vermindern den Lichteinfall in den Räumen

–    Fensterlaibungen und Rollladenkästen lassen sich nicht dämmen, ohne die Fensteröffnungen abzuspitzen. Das verursacht Kosten und Umstände (siehe bauhandwerk 07-08/2009, S. 32 bis 35)

Vorgefertigte Wandelemente

Um der Vakuumdämmung die rauen Baustellenbedingungen nicht zuzumuten, sind manche Handwerker dazu übergegangen, die VIPs gar nicht mehr ungeschützt auf die Baustelle zu bringen, sondern in den Betrieben zu Baufertigteilen in Sandwichbauweise zu verarbeiten. Das VIP liegt dann zwischen Schutzschichten in großformatigen Fassadenelementen aus Beton oder Holz, die mit fertig eingebauten Fenstern und Fassadenverkleidungen an eine sanierungsbedürftige Fassade gehängt werden. Die Schnittstelle zwischen alter Wand und dem Fertigelement wird mit einer Ausgleichsdämmung gepolstert, die Unebenheiten nivelliert und Druckstellen minimiert. Die Herstellung, Befestigung und Montage solcher großen Fertigelemente können Sie sich am Beispiel von drei Zweifamilienhäusern in Hofheim am Taunus in folgendem Videofilm unter der Adresse  http://www.youtube.com/watch?v=fO3nBSI2_jE anschauen.

Widerstandsfähigkeit

Vakuumdämmpaneele haben in puncto Robustheit erfreulich nachgelegt. Die Firma va-Q-tec zum Beispiel hat ihre Vakuumisolationspaneele über der Barrierefolie mit einem zusätzlichen Vlies belegt, dass die Widerstandsfähigkeit der Platte stark erhöht. Andere Hersteller schützen die Folien mit dünnen Deckschichten aus Polystyrol oder für den Einsatz auf dem Boden aus Gummigranulat. Diese Abdeckungen aus starren Materialien haben allerdings den Nachteil, dass die Deckplatten beim Verlegen aneinander stoßen und die herstellungsbedingten Maßungenauigkeiten der Vakuumpakete eine Fuge entstehen lassen. Sind die Platten ohne feste Abdeckung, kann mit konventionellen Dämmstoffen nachgedämmt oder besser noch durch geschicktes Umsortieren die Fuge in den Randbereich verlegt werden.

Befestigung

Im Boden werden VIPs sauber auf einer Dampfsperre verlegt und zusätzlich von beiden Seiten mit einer PE-Schaumfolie gepolstert. Die PE-Schaumfolie ist die gleiche, die auch als Parkettunterlage genutzt wird. An den Rändern muss ein Abstand von 20 mm eingeplant werden, der später mit PUR-Streifen geschlossen wird. Diese Fuge wird benötigt, um die schon erwähnten Maßtole­ranzen der Elemente ausgleichen zu können. Befestigt werden müssen die Platten auf dem Boden nicht.

Anders an der Fassade: Dort haben sich in der handwerklichen Verarbeitung zwei Konstruktionen als praktikabel erwiesen, die auch bei herkömmlichen Dämmungen gebraucht werden. Eine Leistenkonstruktion teilt die Fassade in Kassetten ein, die mit den Vakuumdämmelementen gefüllt werden. An den Leisten können Konterlattungen oder Plattenwerkstoffe befestigt werden. Die Konstruktion ist bekannt und wird für alle Platten- und Faserzementfassaden oder Holzschalungen verwendet. Den Unterschied macht nur die Lattung, die nicht aus Holz, sondern aus einem PUR-Recyclingmaterial geschnitten wird. Dieses wird von der Firma Puren unter dem Namen Purenit oder von Linzmeier als Linirec hergestellt. Das Material hat die konstruktiven Eigenschaften von Holz, aber der Dämmwert ist mit λ = 0,06 – 0,10 W/mK viel besser. Bis auf die besondere Lattung ist der Aufbau also eingeführt – mit gebotener Vorsicht bei der Montage der Vakuumdämmelemente sind alle Arbeitsgänge bekannt und damit auch gut kalkulierbar. Diese Leistenkonstruktion kann aber nicht nur mit Konterlattung für hinterlüftete Fassaden genutzt werden, sondern in den Latten kann auch mit Dämmstoffdübeln eine überdeckende PUR-Dämmung befestigt werden, auf der mit den üblichen Wärmedämm-Verbundsystemen (WDVS) weitergearbeitet wird.

Auf die PU-Überdeckung kann aber auch ganz verzichtet werden und die Vakuumdämmpaneele genau wie andere WDV-Systeme direkt mit einem Schaum- oder Dispersionskleber auf dem sauberen Untergrund verklebt werden. So ist eine hochwertige Dämmung mit nur 4 cm dickem Aufbau möglich. Auch für den Oberputz können herkömmliche Putzsysteme genutzt werden. Nur zementfrei muss der Putz sein, denn durch den pH-Wert des Zements werden die Hochbarrierefolien der Vakuumverpackung angegriffen. Sollen Zementprodukte verwendet werden, müssen sie mit geeigneten Grundierungen isoliert werden. Im Süddeutschen Raum wurde bei Projekten erfolgreich mit dem Putzhersteller Hasit zusammengearbeitet. Leider hat die geklebte Variante bisher keine bauaufsichtliche Zulassung und muss im Einzelfall von der örtlichen Baubehörde genehmigt werden. Eine Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung für die Paneele selber und damit für die mechanischen Befestigungen haben die Produkte im Allgemeinen für alle üblichen Anwendungsgebiete. Ein Nachfragen beim Hersteller ist trotzdem ratsam.

Vakuumpaneelen sind eine Hightech-Dämmung die der ideale Problemlöser für alle die Fälle ist, wo es an Platz mangelt. Der hohe Preis macht sie zu einem Werkstoff, der nur nach genauer Kosten-Nutzen-Abwägung Verwendung findet. Längerfristig, mit weiterer Verbreitung, zunehmenden Stückzahlen und vor allem viel Forschung,  könnten die Preise aber fallen und Vakuumdämmung immer öfter zur Alternative werden. Abgesehen vom Preis jedoch haben die Vakuumdämmpaneelen ihre Kinderkrankheiten fast überstanden. Durch die bauaufsichtliche Zulassung und die erfolgreich erprobten und praxisnahen System-aufbauten können sich nun unternehmungslustige Handwerker neue Möglichkeiten und Betätigungsfelder erschließen.

Hier finden Sie den Film, der die Herstellung, Befestigung und Montage von VIPs am Beispiel von drei Zweifamilienhäusern in Hofheim am Taunus zeigt.

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