Bei der effizienten Gestaltung eines Eigenheims stehen vor allem zwei Bereiche im Fokus: Zum einen die Erzeugung der Wärme durch eine moderne Heizung und daher mit einem möglichst niedrigen Energieeinsatz, zum anderen die Wärmedämmung des Gebäudes, um die Wärme im Haus zu behalten. Ein oft unterschätzter Faktor im Hausbau und bei der Gebäudemodernisierung ist allerding das Wärmespeichervermögen der eingesetzten Baustoffe. Das Wärmespeichervermögen beschreibt die Fähigkeit eines Materials, Wärme aufzunehmen und diese bei sinkenden Temperaturen langsam wieder abzugeben. Die verwendeten Baumaterialien können daher für eine gleichmäßige Temperatur im Raum sorgen und den Wohnkomfort steigern, wenn sie über ein gutes Wärmespeichervermögen verfügen. Denn in diesem Fall mildern sie eventuelle Temperaturschwankungen ab.
Der physikalische Hintergrund des Wärmespeichervermögens
Die Eigenschaft, Wärme zu speichern und bei Bedarf langsam wieder abzugeben, hängt aus physikalischer Sicht von der spezifischen Wärmekapazität und der Dichte des jeweiligen Materials ab:
- Die spezifische Wärmekapazität gibt an, wie viel Energie in Joule benötigt wird, um ein Kilogramm eines Materials um ein Grad Celsius zu erwärmen. Je höher dieser Wert ist, desto mehr Wärme kann das Material aufnehmen.
- Die Dichte beschreibt die Masse pro Volumen eines Materials. Ein Material mit höherer Dichte kann pro Volumeneinheit mehr Wärme speichern als eines mit geringerer Dichte.
Der Prozess der Wärmespeicherung und -abgabe erfolgt in den folgenden Schritten:
- Steigt die Umgebungstemperatur, kommt es zur Wärmeaufnahme. Das Material nimmt die Wärme auf und gleicht somit die eigene Temperatur der Umgebungstemperatur an. Massive Materialien speichern dabei bereits eine größere Wärmemenge, bevor sie selbst merklich wärmer werden.
- Durch den Temperaturausgleich puffert ein gutes Wärmespeichervermögen Temperaturschwankungen ab. Sinkt oder steigt die Umgebungstemperatur leicht, sorgen Wärmeaufnahme und -abgabe für eine stabilere Raumtemperatur
- Sobald die Umgebungstemperatur kühler ist als die Oberflächentemperatur des Materials, wird die gespeicherte Wärme wieder an den Raum abgegeben. Das Auskühlen eines Raumes wird so eine Zeit lang selbst ohne Heizung verhindert.
Wärmespeicherung durch richtige Materialwahl nutzen
Um die Vorteile des Wärmespeichervermögens optimal auszunutzen, ist die Wahl der richtigen Materialien entscheidend. Unterschiedliche Baustoffe haben eine unterschiedliche Wärmespeicherfähigkeit. Hier einige Beispiele für Materialien mit hoher Speicherfähigkeit:
- Beton: Beton ist schwer und hat eine hohe spezifische Wärmekapazität. Er speichert viel Wärme und wird oft in Wänden und Decken eingesetzt, um Temperaturschwankungen auszugleichen. Die Dichte liegt bei etwa 2.400 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³), die Wärmekapazität bei etwa 0,84 Kilojoule pro Kilogramm und Grad Temperaturunterschied (kJ/(kg·K))
- Ziegel: Ziegelwände speichern Wärme gut und werden häufig im Massivbau für Innen- und Außenwände eingesetzt. Ihre Dichte liegt bei etwa 1.800 bis 2.000 kg/m³ und ihre Wärmekapazität bei etwa 0,84 kJ/(kg·K)
- Kalksandstein: Mit einer hohen Dichte und gutem Speichervermögen eignet sich Kalksandstein besonders für wärmespeichernde Innenwände. Die Dichte liegt bei etwa 1.800–2.200 kg/m³, die Wärmekapazität bei etwa 0,84 kJ/(kg·K)
- Naturstein (z. B. Granit): Naturstein hat eine sehr hohe Dichte und speichert effektiv Wärme. Er eignet sich für Böden und Wände, die Wärme speichern und langsam abgeben sollen. Die Dichte entspricht in etwa 2.700 kg/m³. Dadurch entsteht eine Wärmekapazität von circa 0,79 kJ/(kg·K)
- Lehm: Lehmwände speichern nicht nur Wärme, sondern regulieren auch die Raumfeuchtigkeit, was das Raumklima positiv beeinflusst. Mit einer Dichte von circa 1.600 kg/m³ erzielen sie eine Wärmekapazität von etwa 0,8 bis 1,0 kJ/(kg·K)
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Darauf sollten Bauherren und Modernisierer achten
Die Wärmespeicherkapazitäten der einzelnen Materialien lassen erahnen, dass sich durch die Nutzung dieses Potenzials Energiekosten sparen lassen und der Wohnkomfort steigern lässt. Dafür ist die richtige Wahl der Baustoffe und eine kluge Planung notwendig. Diese Maßnahmen sind Beispiele dafür, wie sich das Ziel erreichen lässt:
- Massive Baustoffe verwenden: Außen- und Innenwände aus Beton, Ziegel oder Kalksandstein speichern Wärme effektiv. Auch massive Trennwände oder Decken aus diesen Materialien verbessern die Wärmespeicherung.
- Schwere Estriche und Fußbodenheizungen: Ein dick ausgelegter Estrich speichert die Wärme der Fußbodenheizung und sorgt für eine gleichmäßige Wärmeabgabe über längere Zeiträume. Eine dickere Estrichschicht kombiniert mit niedrigeren Heiztemperaturen spart Energiekosten und sorgt für ein angenehmes Raumklima.
- Südseitige Fenster nutzen: Fensterflächen auf der Südseite ermöglichen eine passive Wärmespeicherung durch Sonneneinstrahlung. Massive Böden und Wände nahe der Fenster nehmen die Wärme tagsüber auf und geben sie abends ab.
- Dämmung und Wärmespeicherung kombinieren: Eine gute Wärmedämmung verhindert Wärmeverluste, während massive Bauelemente die gespeicherte Wärme länger im Haus halten. Außenwände mit Wärmedämmverbundsystem (WDVS) und einem massiven Kern erzielen diesen Effekt.
- Naturstein oder Lehm im Innenbereich einsetzen: In Räumen, die tagsüber Sonneneinstrahlung erhalten, können massive Böden und Wände aus Naturstein oder Lehm die Wärme speichern und ein ausgeglichenes Klima schaffen.
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