Wärmedämmung <strong>und</strong> Phasenwechselmaterial in europäischen KlimataWärmedämmung <strong>und</strong> Phasenwechselmaterial in europäischen KlimataNeoporElastopor HStyrodur 3035 CS1,06 €/(cm m²)1,77 €/(cm m²)1,30 €/(cm m²)Diese Kostenansätze können dazu dienen, die ökonomischen Auswirkungenverschiedener Dämmstoffstärken im Neubau zu ermitteln. Es wird alsoangenommen, dass ohnehin eine Wärmedämmung aufgebracht wird; die Kosten <strong>für</strong>Gerüststellen, Befestigung, Verputzen usw. sind dann nahezu unabhängig von derDämmstoffstärke.Auf die Modernisierung von Wand <strong>und</strong> Dach im Altbau lassen sich dieseKostenansätze ebenfalls anwenden, falls ohnehin die Anbringung einerWärmedämmung geplant ist. Auch hier ist der Großteil der Kosten unabhängig vonder Dämmstoffstärke. Die nachfolgend berechneten Kostenunterschiedeverschiedener Dämmstoffstärken dürfen jedoch nicht als Kosten einer energetischenAltbaumodernisierung fehlinterpretiert werden.4.2 Wirtschaftlichkeit der Wärmedämmung in Dach, Wand<strong>und</strong> KellerDie ökonomischen Vorteile der Wärmedämmung werden am besten deutlich, wennman sie am Beispielgebäude selbst betrachtet <strong>und</strong> dabei die Auswirkungen derDämmung an den opaken Bauteilen getrennt von den übrigen Komponentenanalysiert. Mit Hilfe der Simulation wurde zunächst die Energieeinsparung ermittelt,die sich ergibt, wenn man Dach, Wände <strong>und</strong> Keller statt wie im minimal gedämmtenAltbau auf dem Dämmniveau “gut” ausführt. Fenster, Lüftung usw. bleiben dabeiunverändert auf dem jeweils besseren Niveau, so dass nur der Effekt derWärmedämmung ermittelt wird; die Raumtemperatur im Winter beträgt 21 °C.Im zweiten Schritt wurden die zusätzlichen Kosten bestimmt, die sich durch diebessere Wärmedämmung ergeben. Dabei wird vorausgesetzt, dass auch dasGebäude mit minimalem Wärmeschutz bereits über eine Wärmedämmung desgleichen Systems verfügt, wie es im Beispiel verwendet wird, nur mit wesentlichgeringerer Dicke. In diesem Fall werden die zusätzlichen Kosten der besserenDämmung nur durch die oben angegebenen variablen Dämmkosten bestimmt.Die folgende Tabelle zeigt <strong>für</strong> die 6 untersuchten Klimata• die Investitionskosten <strong>für</strong> die bessere Wärmedämmung• die Energiekosteneinsparung pro Jahr bei unveränderten Energiekosten• die statische Amortisationszeit, d.h. die Zeit, nach der sich die Investition beistationärer Betrachtung bezahlt gemacht hätte• den Barwert des Netto-Gewinns durch die verbesserte Dämmung <strong>für</strong> die beidenVarianten der Energiepreisentwicklung.Warschau Frankfurt/M. London Paris Rom SevillaInvestition [€] 5500 5500 5500 5500 2800 2800Einsparung[€/a]1160 940 930 870 470 360statischeAmortisationszeit4.7 5.8 5.9 6.3 5.9 7.8[a]BarwertGewinn 21700 16600 16400 15000 8300 5600Variante 1 [€]BarwertGewinnVariante 2 [€]51600 40900 40500 37600 20000 13200In allen Klimata führt die verbesserte Wärmedämmung im Laufe ihrer Lebensdauerzu Netto-Gewinnen. Erwartungsgemäß ist die Einsparung in den kältesten Klimataam höchsten, doch lassen sich selbst im warmen Klima von Sevilla durch bessereWärmedämmung noch wirtschaftliche Gewinne erzielen. Die statischenAmortisationszeiten liegen in allen Fällen deutlich unter 10 Jahren.- 19 -- 20 -
Wärmedämmung <strong>und</strong> Phasenwechselmaterial in europäischen KlimataWärmedämmung <strong>und</strong> Phasenwechselmaterial in europäischen Klimata5 Phasenwechselmaterialien5.1 Phasenwechselmaterial: <strong>Micronal</strong>® <strong>PCM</strong>Beim Übergang aus der festen in die flüssige Phase nehmen Materialien oft großeWärmemengen auf, ohne dabei ihre Temperatur bedeutend zu verändern. DieserEffekt lässt sich zur Stabilisierung der Raumtemperatur in Gebäuden nutzen. Da<strong>für</strong>muss der Schmelzpunkt in einem baupraktisch relevanten Bereich liegen, diePhasenwechselmaterialien (Phase Change Materials, <strong>PCM</strong>) müssen vom Raum herthermisch zugänglich sein, <strong>und</strong> das geschmolzene <strong>PCM</strong> darf keine Baustoffedurchfeuchten. Mikroverkapselte Paraffine als Teil von Gipsputzen oderGipsbauplatten erfüllen diese Anforderungen, die fertigen Produkte lassen sich wiekonventionelle Putze bzw. Bauplatten verarbeiten.Nachfolgend wird das Produkt “<strong>Micronal</strong>® <strong>PCM</strong> SmartBoard” in einer Anwendung <strong>für</strong>die Klimatisierungsunterstützung in einem Bürogebäude untersucht. <strong>Micronal</strong>® <strong>PCM</strong>SmartBoard TM ist eine Gipsbauplatte von 15 mm Dicke, die einen Masseanteil von26% microverkapselten Paraffinen enthält.5.2 SimulationsmodellPhasenwechselmaterialien sind besonders wirksam, wenn die Temperaturen imRaum im Laufe des Tages regelmäßig stark anwachsen <strong>und</strong> wieder absinken,beispielsweise aufgr<strong>und</strong> hoher solarer oder interner Gewinne. Ein typisches Beispielhier<strong>für</strong> stellen Büros dar, aber auch in Kindergärten, Schulen <strong>und</strong> Hörsälen, in derGastronomie oder Großküchen gibt es ausgeprägte Tagesgänge, die in bestimmtenPerioden ein tägliches Be- <strong>und</strong> Entladen des Speichers zur Folge haben können.In den Simulationsrechnungen wurde ein Einzelbüro als Ausschnitt aus einemgrößeren Bürogebäude betrachtet (Abbildung 3). Das Gebäude ist komplett inLeichtbauweise erstellt. Die beiden Büros auf der Nord- bzw. Südseite werden alskleine Einzelbüros angenommen, sie sind jeweils 1,80 m breit, 4 m tief <strong>und</strong> 2,80 mhoch (Innenmaße). Die Fenster sind als Bandfassade mit 1,80 m Höhe <strong>und</strong> 1,60 mBreite ausgeführt. Der Flur hat eine Breite von 1,20 m.Die Außenwand ist in Spanien <strong>und</strong> Italien mit 8 cm, nördlich der Alpen mit 15 cmNeopor® gedämmt. Die Fenster besitzen nördlich der Alpen eine Zweifach-Wärmeschutzverglasung, südlich der Alpen wird eine Zweifach-Isolierverglasungverwendet. Das Büro ist Nord-Süd-orientiert, eine außenliegende temporäreVerschattung ist nicht vorhanden.Abbildung 3: Struktur des Beispielobjekts <strong>für</strong> die Simulationsrechnungen mit <strong>Micronal</strong> <strong>PCM</strong>(nicht maßstäblich, Grafik: BASF)Das Büro weist hohe spezifische interne Lasten auf: Es ist mit einer Person belegt,die montags bis freitags von 8 bis 18 Uhr mit einer St<strong>und</strong>e Mittagspause anwesendist. Die Arbeitshilfen (PC, Monitor, Drucker, Fax etc.) benötigen in dieser Zeit eineLeistung von 220 W. Hinzu kommt eine Gr<strong>und</strong>last von 15 W, die kontinuierlich anfällt.Die internen Wärmelasten summieren sich an einem Arbeitstag auf 400 Wh/(m²d).Aufgr<strong>und</strong> der hohen internen Lasten ist in allen untersuchten Klimata eine aktiveKühlung der Büros erforderlich. Diese begrenzt die Lufttemperatur auf 25 °C. ZurEnergieeinsparung wird die Klimaanlage durch ein nächtliches Kippen der Fensterunterstützt, so dass die Oberflächentemperaturen an vielen Tagen des Jahreswährend der Nacht wieder unter den Schmelzpunkt des <strong>Micronal</strong> <strong>PCM</strong> SmartBoardabsinken. Die beiden 1,80 m hohen Fenster in jedem Büro ermöglichen inKippstellung bereits bei einer Temperaturdifferenz von 1 K einen Volumenstrom von40 m³/h. Durch eine geeignete Steuerung werden die Fenster geschlossen, wenn dieRaumtemperatur nachts zu weit absinkt oder zu hohe Luftwechsel (über 200 m³/hpro Büro) entstehen.Die Simulationsrechnungen setzen voraus, dass die thermisch aktivenBauteiloberflächen im Wesentlichen vom Raum her zugänglich sind. GravierendeAbtrennungen der <strong>Micronal</strong>-haltigen Schichten, etwa durch großflächigeSchrankwände, sind nicht berücksichtigt.- 21 -- 22 -