Effiziente Innendämmung mit hoher thermischer Speicherfähigkeit

Anlass / Ausgangslage:
Bei der Umsetzung der Energiewende ist die Erhöhung der Energieeffizienz von Bestandsgebäuden ein wichtiger Bestandteil. Marktgängige Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) stellen für Außenfassaden eine effiziente Methode dar, um die Transmissionswärmeverluste der Gebäude zu reduzieren. Für einen großen Anteil der Bestandsgebäude ist der Einsatz von WDVS z.B. aus Gründen des Denkmalschutzes jedoch ausgeschlossen. Etwa 5 Prozent der bis 1978 errichteten Altbauten sind ganz oder teilweise denkmalgeschützt, viele haben erhaltenswerte Fassaden. In diesen Fällen ist eine energetische Optimierung nur mithilfe von Innendämmsystemen (IDS) realisierbar. Aus bauphysikalischer Sicht bringt der Einsatz von Innendämmsystemen jedoch einige Nachteile mit sich. Durch den Einsatz herkömmlicher IDS, die der massiven Baukonstruktion vorgeschaltet sind, bleiben die Energiespeichereffekte der Baukonstruktion ungenutzt. Dieser Zustand fördert die sommerliche Überhitzung in innengedämmten Wohn- und Bürogebäuden.

Zielsetzung:
Im Rahmen dieses Projekts wurde die Möglichkeit untersucht, mittels eingebrachtem Phasenwechselmaterial (Phase Change Material – PCM) den sommerlichen Wärmeschutz zu verbessern und den Wärmeverlust in der Übergangszeit zu reduzieren. In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur sind PCM in der Lage, große Mengen an Wärmeenergie zu speichern und so den Temperaturanstieg zu reduzieren.

Durchführung:
In dem ersten Schritt wurden Simulationen zum Einfluss von PCM auf das Raumklima durchgeführt. Es wurden verschiedene Parameter wie die Lüftungsraten, sowie Schichtdicke, PCM-Gehalt und Materialeigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, Latentwärme) des Putzes untersucht. Es hat sich gezeigt, dass der Verlust der thermischen Speichermasse bei der Benutzung von PCM-haltigen Materialien mit geeigneten Parametern kompensiert werden kann. Um die durchgeführten Simulationen messtechnisch zu verifizieren wurden drei Testwände an der TU Kaiserslautern errichtet. Es wurde eine typische Altbauwand ohne Dämmung, eine Außenwand mit konventionellem Innendämmsystem und eine Außenwand mit dem neu entwickelten Innendämmsystem, d.h. einer Innendämmung mit einem PCM-Putz, erstellt. Im Anschluss wurden die Testwände simuliert und die Ergebnisse abgeglichen.

Ergebnisse:
Bei der Anwendung des neuen Innendämmsystems mit PCM-Putz ist es wichtig, den Phasenwechsel des PCMs zu gewährleisten, d.h. die Temperatur, bei der der Phasenwechsel stattfindet, muss zu den vorliegenden thermischen Bedingungen passen und es muss eine effiziente Nachtlüftung zum Entladen des PCM vorhanden sein. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung des neuen Innendämmsystems mit PCM eine Kompensation des Verlustes von thermischer Speichermasse, der mit dem Einsatz einer Innendämmung einhergeht, erreicht wird. In dem untersuchten Testraum wurde für ein PCM-Putz mit einem Anteil von 30% PCM sogar eine etwas geringere Anzahl an Übertemperaturgradstunden erreicht als im Vergleich zu einer Außendämmung.