1. Außenwände

Schaltbare Wärmedämmung

Die schaltbare Wärmedämmung (SWD) ist eine ganz neue Entwicklung, welche die Sonnenenergie thermisch nutzen kann. Entwickelt wurde die schaltbare Wärmedämmung am Bayrischen Zentrum für Angewandte Energieforschung ( ZAE Bayern) in Zusammenarbeit mit mehreren Industriepartnern und mit Unterstützung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie.

Bild 1.2.1-18:

Schematische Darstellung einer schaltbaren Wärmedämmung

Bild 1.2.1-18 zeigt den Aufbau der schaltbaren Wärmedämmung. Das Edelstahlpaneel, die eigentliche schaltbare Wärmedämmung, wird direkt an der bestehenden Wand befestigt. Davor wird eine Glasscheibe angebracht. Bild 1.2.1-18 zeigt nur ein einzelnes Paneel. Dies liegt daran, dass die baukonstruktiven Detailpunkte (Verbindung zwischen den einzelnen Paneelen, Anschlusspunkte,...) noch nicht geklärt sind.

Das Paneel ist mit verpressten Glasfasern befüllt und wird evakuiert. Die Schaltung zwischen Wärmeleit- und Dämmbetrieb wird über wenige Gramm Metallhydrid im Inneren des Paneels gesteuert. Diese können kleine Mengen Wasserstoff freisetzen und auch wieder aufnehmen und erhöhen bzw. senken so die Wärmeleitfähigkeit des Paneels. Die Umschaltung ist selbstregelnd und erfolgt ohne mechanische Bauteile. Im Wärme leitenden Zustand wird jedoch eine elektrische Leistung von ca. 5 W pro Quadratmeter Paneelfläche benötigt.
Befindet sich das Paneel im Wärmeleitbetrieb, fungiert dessen Oberfläche als Absorber. Die absorbierte Energie wird auf die bestehende Wand abgegeben, diese gibt die Wärme wiederum − je nach Speicherfähigkeit der Wand − zeitverzögert an die Innenräume weiter.
Wenn nicht genügend Sonneneinstrahlung vorhanden ist, wird die schaltbare Wärmedämmung hoch isolierend geschaltet. Für die gute Wärmedämmung ist dann der sehr geringe U-Wert von ca. 0,2 W/(m2K) verantwortlich. Auch im Sommer kommt der Dämmbetrieb zum Einsatz, um eine Überhitzung der Wand und somit auch der Innenräume zu vermeiden. Befindet sich die schaltbare Wärmedämmung im Dämmbetrieb, wird kein Strom verbraucht.
Sehr gut geeignet ist die schaltbare Wärmedämmung für südlich ausgerichtete Fassaden.

Wärme:
Das SWD-Paneel verbessert den Wärmeschutz der Außenwand erheblich. Der vergleichsweise sehr hohe Wärmedurchlasswiderstand dieser Elemente führt zu einem geringen U-Wert der gesamten Außenwandkonstruktion.
Mit Hilfe des Paneels kann zusätzlich die Solarenergie noch als "Heizung" für die Innenräume genutzt werden. Dies wird durch den großen Gesamtenergiedurchlass im Wärmeleitbetrieb möglich. Durch die Schaltbarkeit zwischen Wärmeleit- und Dämmbetrieb wird eine Überhitzung der Innenräume im Sommer verhindert.

Berechnung des U-Wertes

Berechnung des mittleren U-Wertes

Feuchte:
Durch die außenseitige Anordnung der schaltenden, wärmedämmenden Elemente wird die Temperatur im Wandquerschnitt und somit auch an der Innenoberfläche der Wand erhöht. Die Erhöhung der Bauteiloberflächentemperatur im Innern hat einen besseren Schutz vor → Oberflächentauwasser zur Folge. Durch die Erhöhung der Temperatur im Innern des Bauteils sinkt auch die Gefahr, dass sich dort Tauwasser ansammelt.

Berechnung des Sättigungsdampfdrucks

Durchführung des Glaser-Verfahrens

Schall:
Auch eine schaltbare Wärmedämmung, die aus der transparenten Wärmedämmung entwickelt worden ist, stellt im Zusammenhang mit einer massiven Tragwand akustisch eine zweischalige Konstruktion dar. Wenn die schalltechnischen Prinzipien von → zweischaligen Bauteilen beachtet werden, dann führt die Anwendung dieser Maßnahme zu einer deutlichen Verbesserung der Schalldämmung. Die äußere Schicht, in der Regel eine Glasplatte, stellt eine Masse dar. Die Rolle der Feder im entstehenden Masse-Feder-System übernimmt in diesem Fall jedoch nicht die Wärmedämmung, sondern die Luftschicht. Die Lage der Resonanzfrequenz spielt eine entscheidende Rolle bei der Auslegung und akustischen Wirksamkeit der Konstruktion. Es ist dabei zu beachten, dass die dynamische Steifigkeit von Luftschichten umgekehrt proportional zu ihrer Dicke ist. Eine zu dünne Luftschicht gilt also als steif. Deshalb ist oft mit einem Resonanzeinbruch bei mittleren Frequenzen zu rechnen.

Berechnung der Resonanzfrequenz

Berechnung der Koinzidenzgrenzfrequenz

Berechnung des bewerteten Schalldämm-Maßes

Berechnung des resultierenden Schalldämm-Maßes zusammengesetzter Bauteile

Achtung:

-	SWD-Fassaden müssen nach Süden orientiert sein, jede Abweichung von der Südorientierung reduziert den Ertrag.
-	Fenster und SWD sind in derselben Wand zu planen, da sie sich wirkungsvoll ergänzen.

Normen und Richtlinien:[1]

EnEV
DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen
DIN 4108 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden
DIN 18202 Toleranzen im Hochbau - Bauwerke
DIN 18516 Außenwandbekleidungen, hinterlüftet
DIN 18360 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Metallbauarbeiten
DIN 18361 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Verglasungsarbeiten
DIN EN 13022 Glas im Bauwesen - Geklebte Verglasungen
DIN EN 13116 Vorhangfassaden - Widerstand gegen Windlasten - Leistungsanforderungen
DIN EN 13119 Vorhangfassaden - Terminologie
DIN EN 13830 Vorhangfassaden - Produktnorm
DIN EN 14019 Vorhangfassaden - Stoßfestigkeit - Leistungsanforderungen

[1] ohne Anspruch auf Vollständigkeit

Für Dozent:innen

Für Student:innen

1. Außenwände

Funktionen

Schaltbare Wärmedämmung