Wärmeschutz Das Vakuum hält die Wärme im Haus

In Deutschland grassiert die Dämmwut. Das macht das Gros der eingepackten Altobjekte leider nicht unbedingt attraktiver, etwa wenn aus Fenstern Schießscharten werden. Und mit immer dickeren Isolierschichten werden die Verfremdungen weiter zunehmen. Hatte man noch Ende der neunziger Jahre, gemäß der damals gültigen Wärmeschutzverordnung, Dämmstärken von acht Zentimeter als ausreichend angesehen, werden heute mindestens doppelt so starke Schichten aufgeklebt. Und wenn sich die Brüsseler Energiespar-Strategen damit durchsetzen, bis 2020 alle Neubauten nahe an den Nullenergiestandard heranzubringen, wird man Isolierplatten aus Mineralwolle, Polystyrol, Polyurethan und Zellulose in bis zu 40 Zentimeter Stärke aufbringen müssen.

Vor allem der hohe Platzverbrauch derart voluminöser Hausverpackungen schmälert in Gegenden mit hohen Grundstückspreisen die Bereitschaft zu den aus energetischer Sicht dringend erforderlichen Isolierbemühungen. Denn wenn man den Kohlendioxidausstoß ernsthaft reduzieren will, müssen die für das Heizen benötigten Brennstoffmengen sinken. Mit einem Anteil von rund 40 Prozent liegt der Heizenergieverbrauch nämlich, bezogen auf die insgesamt „verfeuerte“ Primärenergie, deutlich vor der Stromerzeugung und der Mobilität.

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Die größten Einsparerfolge lassen sich nicht bei Neubauten, sondern mit der energetischen Sanierung der sogenannten Bestandsbauten erzielen, schon wegen der schieren Menge. Rund 18 Millionen Gebäude entsprechen nicht mehr den heutigen Vorgaben zum Wärmeschutz. Während man sie heute fast ausschließlich mit Hüllen aus konventionellen Dämmmaterialien versieht, hoffen die Hersteller von Vakuum-Isolationspaneelen (VIP), sich einen stetig wachsenden Anteil von diesem lukrativen Geschäft sichern zu können.

Zunächst in der Raumfahrt

Dabei wurden diese nach dem Thermoskannenprinzip funktionierenden Isolierungen ursprünglich gar nicht für den Hausbau entwickelt. Vielmehr setzte man die ersten Vakuumplatten in der Raumfahrt und später etwa zum Wärme-Isolieren von Hochtemperatur-Batterien ein. Ihre gute Dämmwirkung verdanken sie vor allem zwei Faktoren: dem im Innern der Paneele steckenden „Kernmaterial“ und dem Vakuum.

Heute sind die Kerne der Vakuumisolierungen aus pyrogener Kieselsäure, einem Abfallprodukt der chemischen Industrie. Das Material besteht aus Milliarden kleinster Kugeln (knapp 100 Nanometer). Daher ist die darin ablaufende „Wärmeübertragung durch Festkörperleitung“ gering, da sich die Teilchen nur punktförmig berühren. Zudem kann sich die Luft in den Kügelchen kaum bewegen und nur wenig Wärme übertragen. So wird auch der auf Konvektion beruhende Wärmeübertrag erschwert, wobei dieser Effekt durch das Anlegen eines Vakuums noch deutlich gesteigert wird. Denn mit sinkendem Druck befinden sich immer weniger Luftmoleküle in den Poren, so dass sie immer seltener kollidieren. Ist der Druck schließlich so niedrig, dass ein Luftmolekül die ganze Pore durchquert, ohne auf ein anderes Teilchen zu treffen, findet überhaupt kein Wärmetransport durch Konvektion mehr statt.

Noch immer Seltenheitswert

Bereits ein Unterdruck von rund 10 Millibar (Grobvakuum) reicht, um die Konvektion völlig zu unterbinden. Damit diese Luftleere über Jahre gehalten wird, muss das Kernmaterial gut verpackt sein. Dazu hat man anfangs mit herkömmlichen Aluminiumfolien kaschierte Kunststofffolien verwendet, dann aber erkannt, dass man sich damit an den Stoßkanten der Platten Kältebrücken einhandelt. Daher wird heute das Gros der VIP-Platten in metallisierte „Hochbarrierelaminate“ verpackt. Das sind Polymerfolien, die mit Aluminium, Aluminiumoxid oder Siliziumoxid bedampft werden, wobei die Barriereschichten nicht fehlerfrei aufgetragen werden können. Daher muss man für ein dauerhaftes Vakuum stets mehrere Folien übereinander legen.

Trotz dieses Schichtaufbaus bleiben VIP empfindliche Bauteile, die im rauen Baustellenalltag eine Sonderbehandlung erfordern. Nur Fachkräfte sollten die Platten montieren, die nahtlos nebeneinander stehend verbaut werden, was eine exakte Vorplanung erforderlich macht. Daher werden die VIP auch nicht in Standardgrößen vorgefertigt, sondern nach den Angaben der Planer auf den Millimeter genau zugeschnitten und anschließend verpackt.

Mittlerweile hat man mit diesem lange als exotisch geltenden Dämmstoff mehrjährige Erfahrungen machen können. Wie thermografische Untersuchungen gezeigt haben, waren die Ursachen für „Auffälligkeiten“ zum allergrößten Teil auf eine unsachgemäße Verarbeitung und auf Beschädigungen der Vakuumhülle zurückzuführen. Dennoch haben Vakuumplatten immer noch Seltenheitswert, was vor allem am Preis von rund 100 Euro je Quadratmeter liegen dürfte. Doch bei denkmalgeschützten Bauten und dort, wo aus Platzgründen die Dämmung innen angebracht wird, verbaut man meist nur Thermoskannen-Platten, denn deren Dämmwirkung übersteigt die von konventionellen „Verpackungen“ um das Fünf- bis Zehnfache.