F 2909 Christoph Sprengard, Sebastian Treml, Andreas H. Holm Technologien und Techniken zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden durch Wärmedämmstoffe Metastudie Wärmedämmstoffe Produkte Anwendungen Innovationen Fraunhofer IRBVerlag
F 2909 Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um die Kopie des Abschlussberichtes einer vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung -BMVBS- im Rahmen der Forschungsinitiative»Zukunft Bau«geförderten Forschungsarbeit. Die in dieser Forschungsarbeit enthaltenen Darstellungen und Empfehlungen geben die fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diese werden hier unverändert wiedergegeben, sie geben nicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebers oder des Herausgebers wieder. Dieser Forschungsbericht wurde mit modernsten Hochleistungskopierern auf Einzelanfrage hergestellt. Die Originalmanuskripte wurden reprotechnisch, jedoch nicht inhaltlich überarbeitet. Die Druckqualität hängt von der reprotechnischen Eignung des Originalmanuskriptes ab, das uns vom Autor bzw. von der Forschungsstelle zur Verfügung gestellt wurde. by Fraunhofer IRB Verlag 2014 ISBN 978-3-8167-9266-6 Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages. Fraunhofer IRB Verlag Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau Postfach 80 04 69 70504 Stuttgart Nobelstraße 12 70569 Stuttgart Telefon 07 11 9 70-25 00 Telefax 07 11 9 70-25 08 E-Mail irb@irb.fraunhofer.de www.baufachinformation.de www.irb.fraunhofer.de/bauforschung
Bauaufsichtlich anerkannte Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle von Baustoffen und Bauteilen. Forschung, Entwicklung sowie Beratung auf dem Gebiet des Wärme- und Feuchteschutzes Technologien und Techniken zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden durch Wärmedämmstoffe Metastudie Wärmedämmstoffe Produkte Anwendungen Innovationen Dipl.-Ing. Christoph Sprengard Dr.-Ing. Sebastian Treml Prof.-Dr. Ing. Andreas H. Holm Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert. (Aktenzeichen: II 3-F20-12-1-074 / SWD-10.08.18.7-12.39) Die Verantwortung für den Inhalt des Berichtes liegt bei den Autoren. FIW München Bericht FO-12112 Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag 4 1 DE-82166 Gräfelfing Geschäftsführender Institutsleiter: T+49 89 85800-0 1 F +49 89 85800-40 info@fiw-muenchen.de I www.fiw-muenchen.de Prof. Dr.-Ing. Andreas H. Holm
Bauaufsichtlich anerkannte Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle von Baustoffen und Bauteilen. Forschung, Entwicklung sowie Beratung auf dem Gebiet des Wärme- und Feuchteschutzes FIW Bericht FO-12/12 Technologien und Techniken zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden durch Wärmedämmstoffe Metastudie Wärmedämmstoffe Produkte Anwendungen Innovationen Dipl.-Ing. Christoph Sprengard Dr.-Ing. Sebastian Treml Prof.-Dr. Ing. Andreas H. Holm Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau-, Stadt- und Raumforschung gefördert. (Aktenzeichen: II 3-F20-12-1-074 / SWD-10.08.18.7-12.39) Die Verantwortung für den Inhalt des Berichtes liegt bei den Autoren. Der Bericht umfasst 283 Seiten 108 Abbildungen 42 Tabellen Gräfelfing, den 29. November 2013 Institutsleiter Abteilungsleiter Bearbeiter Prof. Dr.-Ing. Andreas H. Holm Dipl.-Ing. Christoph Sprengard Dr.-Ing. Sebastian Treml Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München Lochhamer Schlag 4 1 DE-82166 Gräfelfing Geschäftsführender Institutsleiter: T+49 89 85800-0 1 F +49 89 85800-40 info@fiw-muenchen.de I www.fiw-muenchen.de Prof. Dr.-Ing. Andreas H. Holm
Bauaufsichtlich anerkannte Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle von Baustoffen und Bauteilen. Forschung, Entwicklung sowie Beratung auf dem Gebiet des Wärme- und Feuchteschutzes Titel: Kurztitel: Gefördert durch: Technologien und Techniken zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden durch Wärmedämmstoffe Metastudie Wärmedämmstoffe Produkte Anwendungen Innovationen Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) am 28. Oktober 2012 Aktenzeichen: II 3-F20-12-1-074 / SWD-10.08.18.7-12.39 Mitfinanzierende Stellen: Gesamtverband Dämmstoffindustrie GDI Berlin Fachverband Wärmedämmverbund-Systeme (FV WDVS) Baden- Baden Die Bearbeitung der Kapitel 3, 4 und 5 wurde vom GdW Bundesverband deutscher Wohnungs- und Immobilienunternehmen e. V. Berlin unterstützt Bericht Nr.: FO-12/12 Ausstellungsdatum: 29. November 2013 Seiten: 283 Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.v. München T+49 89 85800-0 1 F +49 89 85800-40 Lochhamer Schlag 4 1 DE-82166 Gräfelfing www.fiw-muenchen.de München erlaubt. 3/283
FIW München Bericht FO-12/12 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 8 2 HINTERGRUND: STEIGERUNG DER ENERGIEEFFIZIENZ DURCH BAULICHEN WÄRMESCHUTZ 10 2.1 Energiepolitische Ziele 10 2.2 Energieverbrauch im Gebäudebereich 12 3 DÄMMSTOFFE IM HOCHBAU 16 3.1 Grundlagen: bauphysikalische und technische Eigenschaften 16 Wärmeschutz 17 Wärmespeicherfähigkeit 17 Diffusionswiderstand 18 Wasseraufnahmevermögen 18 Schalldämmung 18 Brandverhalten 19 Mechanische Eigenschaften 21 Elastizität 21 Temperaturbeständigkeit 22 Primärenergieverbrauch 22 Langzeitverhalten 22 3.2 Überblick über Dämmstoffmaterialien und Dämmprodukte 22 Aerogel 24 Baumwolle 26 Flachs und Hanf 27 Holzfaser (WF) 29 Holzwolle Platten (WW)/Holzwolle-Mehrschichtplatten (WW-C) 31 Kalziumsilikat 33 Kork 34 Mineralschaum 36 Mineralwolle (MW) 37 Phenolharz (PF) 39 Polystyrol, expandiert (EPS) 40 Polystyrol, extrudiert (XPS) 42 Polyurethan (PU) 44 Pyrogene Kieselsäure 45 Schafwolle 46 Schaumglas (CG) 48 Vakuumisolationspaneele (VIP) 50 München erlaubt. 4/283
FIW München Bericht FO-12/12 Zellulose 52 3.3 Regelung und Normung 54 3.4 Anwendung im Hochbau 60 Anwendungsbereiche und -eigenschaften 61 Anwendungsbeispiele 66 3.5 Marktentwicklung 73 3.6 Verfügbarkeit alternativer Dämmstoffe 76 4 INNOVATIONEN 78 4.1 Physikalischer Hintergrund 78 4.2 Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit bei Dämmstoffen 80 Neue Werte bei der Mineralwolle 80 Verbesserung bei EPS durch Wärmestrahlungsabsorber (graues EPS) 81 XPS 82 Polyurethan-Dämmstoffe 84 4.3 Verbesserung bei der dämmenden Wand 86 Mauerwerk: Porenbeton 90 Mauerwerk: Ziegel 91 Mauerwerk: Leichtbeton 92 4.4 Sonstige Entwicklungen 93 Vakuum-Isolations-Panele (VIP) 93 Aerogele 96 Phase Change Materials PCM, Phasenwechselmaterialien 98 Multifunktionalität 99 Biologische Dämmstoffe 106 4.5 Umstrittene Entwicklungen 106 Wärmedämmende Anstriche 106 Foliensysteme mit IR-Reflexion 107 4.6 Problemfelder und Ziele für Weiterentwicklungen 107 Anforderungen des Marktes 107 Anforderungen für die Energiewende 109 5 NACHHALTIGKEIT VON DÄMMSTOFFEN 111 5.1 Grundlagen und Bewertungskriterien 112 5.2 Ökologische Qualität 114 München erlaubt. 5/283
FIW München Bericht FO-12/12 Energetische Amortisation 114 Erzeugungsbedingungen von Energie und Rohstoffen zur Herstellung 122 Bewertung von Umweltwirkungen 123 5.3 Ökonomische Qualität 125 Material- und Verarbeitungskosten 126 Wartungs- und Pflegekosten 128 Kosten für den Rückbau 128 Nutzungsdauer 128 Kosten und Rentabilität 130 Wirtschaftlichkeit aus wohnungswirtschaftlicher Sicht 134 5.4 Soziokulturelle Qualität 135 Möglichkeiten der Interaktion zwischen Mensch und Material 135 Fasern und Stäube 135 Raumluftqualität 137 Flammschutzmittel 142 Behaglichkeit 146 Architektur 148 5.5 Aktuell: Rückbau von WDVS 149 5.6 Aktuell: Probleme nach Hochwasser 157 6 BEDEUTUNG DER WÄRMEDÄMMUNG IM KONTEXT DER ENERGIEWENDE: POTENTIALABSCHÄTZUNG 162 6.1 Überblick über den Gebäudebestand 162 Altersstruktur der Gebäude in Deutschland 163 Struktur der Gebäudegrößen und Wohneinheiten 167 6.2 Energieverbrauchskennwerte 170 6.3 Energetischer Zustand der Gebäudehülle 176 Dach und oberste Geschoßdecke 177 Außenwand 181 Fußboden bzw. Kellerdecke 186 6.4 Bauteilbezogene Abschätzung des Einsparpotentials 188 Vorgehensweise 190 Abschätzung der möglichen Verminderung der Transmissionswärmeverluste 191 Abschätzung der zur Sanierung benötigten Mengen an Dämmstoff 196 Effektivitätsvergleich der möglichen Maßnahmen 198 Zusammenfassung 200 7 MOTIVATION UND HEMMNISSE BEI DER SANIERUNG 202 München erlaubt. 6/283
FIW München Bericht FO-12/12 7.1 Sanierungsgründe 202 7.2 Sanierungshemmnisse 205 8 WÄRMEDÄMMUNG IM VISIER DER MEDIEN 210 8.1 Überblick 210 Schlagzeilen und Titel von Berichten in Printmedien, Internet und Fernsehen 211 Verteilung der Vorwürfe 211 Zahlen zum Marktrückgang 212 8.2 Ressentiments potentieller Anwender 212 Architektur und Konflikte mit dem Denkmalschutz 212 Energieeinsparung 216 Schimmel 217 Veralgung und Biozide 220 Dauerhaftigkeit 222 Schäden nach der Sanierung 224 Brandgefahr 229 Entsorgung 235 9 QUALITÄTSSICHERUNG UND VORGESCHRIEBENE BZW. FREIWILLIGE GÜTESIEGEL ODER QUALITÄTSZEICHEN 238 9.1 Kennzeichnung von europäisch harmonisierten Bauprodukten 238 CE-Kennzeichnung 238 Übereinstimmungszeichen (0-Kennzeichnung) 238 Freiwillige Qualitätszeichen 239 Wärmedämmstoffe im Besonderen 239 Folgen für die Praxis 240 9.2 Freiwillige Produktzertifizierung Beispiele für freiwillige Qualitätssicherungssysteme 242 245 10 ZUSAMMENFASSUNG: WÄRMEDÄMMUNG ALS BAUSTEIN DER ENERGIEWENDE 251 11 LITERATUR 261 München erlaubt. 7/283