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Architekt Dipl.-Ing.(FH) Christoph Schwan
Eine neue Bauphysik
Bauphysikalische Betrachtungen
1

Inhaltsverzeichnis
Vorwort ........................................................................................ 5
Was ist eigentlich Bauphysik? ......................................................... 6
Der Mensch ................................................................................... 8
Das Raumklima ........................................................................... 12
Globale Randbedingungen ........................................................... 14
Die Sonne ................................................................................... 15
Luftmassen ................................................................................. 15
Sonneneinstrahlung ..................................................................... 15
Das Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann ................................. 16
Zur These über eine Gegenstrahlung ............................................ 18
Einstrahlung aus der Umgebung ................................................... 18
Klimakatastrophe und Treibhausthese .......................................... 19
Cui bono? ................................................................................... 21
Was ist nun aber dran an der Treibhausthese? .............................. 22
Physikalische Grundlagen der energetischen Vorgänge .................. 25
Energie ....................................................................................... 25
„Genutzte Energie“ und „ungenutzte Energie“ ............................... 26
Strahlungsenergie (Wärmestrahlung) ............................................ 26
Kinetische Wärmeenergie (Bewegungsenergie) ............................. 27
Energieverlagerungen .................................................................. 29
Energieübergang von Strahlung in feste Stoffe (Absorption) ........... 29
Abstrahlung von Wärmeenergie .................................................... 30
Austausch von Strahlungsenergie zwischen Flächen ...................... 31
Gleichartige Flächen .................................................................... 32
Flächen mit ungleichen Strahlungskoeffizienten (ε) ........................ 32
Mathematische Behandlung von im Strahlungsaustausch stehenden Flächen
.................................................................................................. 33
Wärmestrahlung und menschlicher Körper .................................... 35
Wärmeleitung, Ursachen und Einflüsse ......................................... 36
Wärmeleitung in mineralischen Baustoffen .................................... 38
Dämmstoffe ................................................................................ 39
Was kann ein Dämmstoff eigentlich leisten? .................................. 40
Bauphysikalische Vorgänge in und an Dämmstoffen ...................... 44
Das Absaufen von Dämmstoffen ................................................... 45
Tauwasser .................................................................................. 46
Nützliche Wirkungen der Kondensation ......................................... 47
Schädliche Wirkungen der Kondensation ....................................... 47
Tauwasser und Massivwände ....................................................... 48
Tauwasser auf Außenwänden mit dünnen Dämmschichten ............ 49
Dicke Dämmschichten auf Außenwänden ...................................... 50
Veralgung von gedämmten Fassadenoberflächen .......................... 51
Das Absaufen dicker Dämmstoffe ................................................. 53
Tauwasserbildung im Sommer ...................................................... 57
Die Energiebilanz ......................................................................... 58
Energieabtrag ............................................................................. 58
Abstrahlung ................................................................................ 59
2

Konvektiver Energieabtrag auf Außenflächen................................. 61
Energieeintrag ............................................................................. 63
Energieeintrag durch die Heizanlage ............................................. 63
Energieeintrag durch Prozesswärme ............................................. 65
Energieabgabe durch die Bewohner .............................................. 65
Kondensationswärme – ein Nullsummenspiel................................. 65
Sonnenenergie ............................................................................ 66
Unmittelbare Einstrahlung ............................................................ 66
Diffuse Einstrahlung .................................................................... 67
Umgebungsstrahlung ................................................................... 67
Die DIN 4108 und die EnEV ......................................................... 68
Die DIN 4108 .............................................................................. 73
Die Wärmeübergangszahl αi („alpha innen“) nach DIN 4108 .......... 77
Die Wärmebergangszahl αa („alpha außen“) nach DIN 4108 .......... 77
Die EnEV, die Folge eines Denkfehlers .......................................... 78
Das neue Modell zum Heizenergieaufwand .................................... 80
Quantifizierung energetischer Vorgänge ........................................ 83
Praktische Schlussfolgerungen ..................................................... 84
Der Gebäudeentwurf ................................................................... 85
Außenwände ............................................................................... 86
Gezimmerte Dächer ..................................................................... 93
Unterspannbahnen ...................................................................... 97
Flachdächer als Warmdach......................................................... 100
Umkehrdächer ........................................................................... 104
Flachdächer mit Kaltdachraum ................................................... 104
Attiken bei Flachdächern ............................................................ 104
Durchgänge bei Flachdächern .................................................... 105
Strömungen in und an Gebäuden ............................................... 105
Geneigte Dächer ....................................................................... 107
Gebäudeecken .......................................................................... 108
Strömungen in Fensterfälzen ...................................................... 108
Türanschläge ............................................................................ 109
Offene Feuerstellen ................................................................... 110
Strömungen im Städtebau ......................................................... 111
Der Coandaeffekt ...................................................................... 111
Kellergeschosse, energetische Betrachtungen ............................. 111
Heiztechnik ............................................................................... 113
Beschreibung und Wirkung konvektiver Heiztechniken ................. 115
Luftdichte Bauweisen und kontrollierte Lüftung ........................... 118
Radon ....................................................................................... 119
Die Temperierung ...................................................................... 120
Die Kosten einer Temperieranlage .............................................. 122
Die Trägheit von Temperieranlagen ............................................ 122
Das erhöhte Temperaturgefälle in der Außenwand ...................... 123
Regelung von Temperieranlagen ................................................ 123
Fehlende Normung und Berechnungen ....................................... 124
Verschattung durch Möbel ......................................................... 125
Temperieranlagen in Altbauten ................................................... 125
3

Die Hypokaustentechnik............................................................. 126
Glas ist ein besondrer Saft ......................................................... 127
Wandheizungen und Einscheibenverglasungen ............................ 129
Anstriche .................................................................................. 135
Der Energiebilanzwert (Φb) ........................................................ 137
Das Wetter als chaotischer Vorgang ........................................... 137
Probleme bei der Ermittlung von (Φb) ........................................ 141
Künftige Bedeutung des U-Wertes .............................................. 141
Technische Folgerungen aus dem Energiebilanzwert (Φb) ............ 141
Die Thermosfassade .................................................................. 142
Weitere Entwicklung energieeinsparender Bauweisen .................. 148
Energieeinsparende Fassadenanstriche ....................................... 151
Schall ....................................................................................... 152
Luft- und Trittschallschutz im Gebäude ....................................... 155
Schallschutz bei Fenstern ........................................................... 158
Raumakustik ............................................................................. 159
Elektrosmog .............................................................................. 159
Schlussbemerkung..................................................................... 160
Glossarium und Personen ........................................................... 161
Verwendete Literatur (Auswahl) ................................................. 173
4

Vorwort
Diese Schrift wendet sich an Fachkollegen aus der Architektenzunft und an Bauherren,
die genauer wissen wollen, warum ihr Architekt bestimmte Konstruktionen
plant und bauen lässt. Architekten sollen angeregt werden, die Bearbeitung
bauphysikalischer Fragen als normale Alltagsarbeit zu begreifen und nicht als
Geheimwissenschaft, die man den Experten überlässt. Der anspruchsvolle Titel
„Eine neue Bauphysik“ wurde gewählt, weil die Normen, die bestimmte
Techniken empfehlen und die irrtümlich für Bauvorschriften 1 gehalten werden,
im Verlaufe der Bauentwicklung seit Ende des II. Weltkrieges mehr und mehr
unter den Einfluss der Industrie geraten sind und unübersehbar geworden ist,
dass naturwissenschaftliche Erkenntnis dann geopfert wird, wenn sie den
wirtschaftlichen Interessen der Industrie im Wege steht. Ein schlagendes
Beispiel für diese unheilvolle Entwicklung ist die im Februar 2002 in Kraft
getretene Energieeinsparverordnung (EnEV). 2 Im Grunde ist bei meinen
Darlegungen kaum etwas neu, auch wenn das manches Mal so erscheinen
sollte. Neu ist allerdings, dass ich mir die Freiheit nehme, die offizielle „alte“
Bauphysik kritisch zu beleuchten und Erkenntnisse zu vermitteln suche, die
manchem, der in alten Gleisen gefahren ist und den Normen vertraut hat,
neuartig und sogar suspekt vorkommen müssen.
Ich werde die übliche Wissenschaftssprache 3 vermeiden. Ich halte sie für eine
Fehlentwicklung der deutschen Sprache. Die weitergehende Forschung mag
den hier behandelten Gegenstand im Einzelnen auszuarbeiten. Ich hoffe, dass
die bisher auf diesem Gebiet tätigen Forschungseinrichtungen sich einer gewissen
Zurückhaltung befleißigen, da auch ihnen zu verdanken ist, dass seit mehr
als dreißig Jahren Irrtümer verbreitet werden, die hätten vermieden werden
können, wenn nicht sachfremde Einflüsse 4 aus Industrie und Politik ein Übergewicht
gewonnen hätten 5 . Der hierdurch angerichtete Schaden kann kaum mehr
wieder gut gemacht werden. Großer Schaden ist auch dadurch entstanden, da
die aus dem Ruder gelaufene Forschung sinnvolle Entwicklungen der Baukunst
verhindert hat.
Mit dieser Schrift verbinde ich die Hoffnung, dass Architekten dazu angeregt
werden, selbstverantwortlich nachzudenken und dass Normen nicht mehr als
Kochbuchrezept angewendet werden.
1 Soweit sie nicht ausdrücklich zum Gegenstand der Bauordnungen gemacht worden sind.
2 Die EnEV ist, berücksichtigt man, dass sie schon in ihren Grundansätzen falsch ist, letztlich nur eine
Verkaufshilfe der Dämmstoffindustrie.
3 Fachausdrücke werden kursiv gedruckt und im Glossar erklärt.
4 Die sog. „Drittmittel“, die heute Grundbedingung der universitären Forschung sind und von der Industrie
kommen, haben im Bauwesen zu einer Abkehr von zweckfreier Forschung geführt.
5 Leider hat es auch die medizinisch – physiologische Forschung bisher versäumt, ihren Beitrag zum Bauwesen
zu leisten, obwohl die Qualität unserer Behausungen von großer Wirkung auf den Gesundheitszustand
des Menschen ist.
5

Was ist eigentlich Bauphysik?
Das wesentlichste Kennzeichen der Bauphysik ist ihre Ungenauigkeit und ihre
Beschränkung auf wenige, physikalisch behandelbare, Vorgänge an Bauwerken,
die allerdings sehr komplex sind.
Das sind:
Energetische Vorgänge an und im Gebäude, der Einfluss des Wassers in allen
Aggregatzuständen, die Ein- und Auswirkungen des Wetters, und hier, als Neuigkeit
eingeführt, die Wärmestrahlung, die bisher kaum Gegenstand bauphysikalischer
Betrachtungen war. Dass Gebäude fast immer dem Aufenthalt von
Menschen dienen, wurde in der „offiziellen Bauphysik„ eher als störend empfunden
und daher kaum berücksichtigt. Ich behandle daher auch die Physiologie
des Menschen.
Behandelt werden auch Strömungsvorgänge an Bauwerken, ein bisher nur stiefmütterlich
behandeltes Gebiet. Es ist erstaunlich, in welch vielfältiger Weise sich
Strömungsvorgänge an Bauwerken auswirken.
Da ich selbst seit 1967 den Beruf des Architekten ausübe, kenne ich die Schwierigkeiten
meiner Kollegen bei der Behandlung bauphysikalischer Fragen. Da
spielen Zeitmangel, Stress und Verunsicherung durch unterschiedlichste Meinungen,
die Industriewerbung, die nur selten sachlich, häufig von den Methoden
der Waschmittelwerbung geprägt ist, eine verhängnisvolle Rolle. Die Misere
beginnt bereits beim Studium der Architektur, wo Vorlesungen über Bauphysik
eine stiefmütterlich behandelte Randerscheinung sind 6 . Mir scheint außerdem,
dass die Architekturlehrer sich auf die Erklärung der geltenden Normen beschränken.
Wie ich von meinen Praktikanten höre, rücken die technischen Fächer
der Baukunst in den Hintergrund, Bauphysik und Baukonstruktion also das
„Gewusst – Wie“, das handwerkliche Fundament der Baukunst, verkümmern zu
Nebenfächern, die in den Entwurfssemestern nicht mehr behandelt werden. 7
Der Architekt, der sich in den vergangenen Jahrzehnten vom Allroundfachmann
zum Verteiler von Spezialaufgaben entwickelt hat, übergibt – seine eigenen
Wissenslücken richtig einschätzend - die bauphysikalischen Probleme dem Spezialisten,
dem hauptamtlichen Bauphysiker. Der wiederum arbeitet streng nach
Norm, denn auch er hat es nicht besser gelernt. Schon zur Vermeidung von
Haftungsrisiken sind die Normen 8 für den hauptberuflichen Bauphysiker die wesentliche
Richtschnur.
6 Daran hat sich auch nach vierzig Jahren offenkundig nichts zum Besseren verändert. In einem mir
vorliegenden Skript der Gesamthochschule Kassel aus dem Jahr 2001 wird das Thema ebenso dilatorisch
behandelt, wie ich es als Student in den späten 50er Jahren erlebt habe. Auch meine Praktikanten
wissen nichts Besseres zu berichten.
7 Daher fallen vom neugebauten Hauptbahnhof in Berlin tonnenschwere Stahlträger, wenn sie vom
8
Wind angeblasen werden.
Allerdings ist auch das eine Fehleinschätzung, da Normen ja nur Empfehlungscharakter haben und
keineswegs den Planer aus der eigenen Verantwortung befreien können. Im „Meersburger Urteil“ hat
dies das Bundesverwaltungsgericht auch ausdrücklich festgestellt und darüber hinaus im Normenwerk
einen übermäßigen Einfluss der betroffenen Industrie erkannt.
6

Ganz schlimm wird es, wenn ein Architekt seine Spezialprobleme einem sog.
„Energieberater“ anvertraut. Diese sind in der Regel Amateure, denen fundierte
physikalische und mathematische Kenntnisse völlig fehlen. Ihre Funktion
besteht nicht etwa darin, einen sinnvollen Rat zu erteilen sondern darin, die
Energieeinsparungsverordnung (EnEV) zu vollstrecken. Verfolgt man die
Karrieren der Energieberater, bietet sich ein ziemlich einheitliches Bild: In der
Regel sind das gescheiterte Existenzen, die entweder ganz oder teilweise von
der „Energieberatung“ leben. Sie absolvieren obskure Kurse, bei denen sie
darauf getrimmt werden, die EnEV umzusetzen. Eine schöpferische
Ingenieurleistung findet da nicht statt. Statt dessen werden vorgefertigte
Programme in den Computer geschoben, der dann nach wenigen Sekunden
zwanzig Seiten bedrucktes Papier ausspuckt und eine Empfehlung, am Gebäude
Aussendämmungen anzubringen.
Verhängnisvoll sind zurzeit auch die Katastrophenszenarien, die zur Ausbildung
einer Klimakatastrophenhysterie geführt haben und die sich nun auch auf das
Bauwesen auswirken. Eine sachliche Erörterung diesbezüglicher Probleme ist
kaum mehr möglich. Skeptiker handeln sich den Titel „Klimaleugner“ 9 ein. Eine
derartige Wortwahl diente in alten Zeiten der Vorbereitung von Pogromen und
Hexenverfolgung. Mit sauberer Wissenschaft hat das nichts mehr zu tun.
„Eine neue Bauphysik“ ist von einem Architekten für Architekten geschrieben.
Daher ist sie kein wissenschaftliches Werk, auch wenn sie sich auf wissenschaftlicher
Grundlage bewegt. Die Erfahrungen aus der Praxis, die in vielen
Fällen erheblich von den normenmässigen Berechnungsergebnissen abweichen,
sind wesentlicher Bestandteil dieser Schrift. Bauphysik ist keine Geheimwissenschaft.
Ein Architekt kann und soll die bauphysikalischen Bedingungen selbst
beherrschen. Der rechnerische Aufwand ist überschaubar und kann auch von
schlechten Mathematikern beherrscht werden. Der Architekt soll auch wieder
Vertrauen in sein eigens und vom Berufsleben geprägtes bauphysikalisches
Gefühl entwickeln. Dann kann er bereits in der Entwurfsarbeit die
bauphysikalischen Forderungen sinnvoll umzusetzen.
Eine der wichtigsten Einsichten, die ich vermitteln will, ist, dass die energetischen
Vorgänge am Gebäude ganz überwiegend vom Wetter und von Strahlungsvorgängen
an und außerhalb der Gebäudeoberfläche bestimmt sind. Hierzu
gehört auch die Erkenntnis, dass Gebäude – wetter- und jahreszeitlich bedingt
– sich in einem Umfeld befinden, das ständigen und manchmal sehr erheblichen
Veränderungen unterworfen ist. Den in den Normen vorausgesetzten
„stationären Zustand“ gibt es nicht. Über diesen leicht einsehbaren Sachverhalt
setzen sich die Normen hinweg, im wesentlichen deshalb, weil bauphysikalische
Vorausberechnungen unter der Annahme eines instationären Zustandes,
der zudem – weil vom Wetter bestimmt – chaotisch ist, nur schwer möglich
sind. Eine Norm, bei der nichts gerechnet werden kann, wäre ein Widerspruch
9 So Prof. Rahmsdorf vom Institut für Klimafolgenforschung in Potsdam.
7

in sich. Daher ist auch nicht zu erwarten, dass es jemals Normen geben wird,
die die wirklichen Randbedingungen berücksichtigen. Insofern haben wir uns
mit der Fehlerhaftigkeit der Normen auch in fernerer Zukunft abzufinden 10 . Dies
ist Grund genug, bei der Anwendung von Normen sich stets zu vergegenwärtigen,
dass sie fehlerhaft sein können. Weil dies so ist, haben die Gerichte auch
entschieden, dass die Einhaltung von Normen den Planer nicht von der eigenen
Verantwortung freistellt. 11 Ebenso sieht das der Deutsche Normenausschuss,
der seine Normen als unverbindliche Handlungsanweisungen bezeichnet, die
den Anwender nicht von der eigenen Verantwortung freistellen. Das erinnert an
die Sprüche der pharmazeutischen Industrie: „wegen Risiken und
Nebenwirkungen......“
Ganz absichtlich handelt es sich hier um kein trockenes Fachbuch. Aus eigener
Erfahrung weiß ich, dass man nach einem anstrengenden Arbeitstag keine Lust
mehr hat, sich mit Berechnungsformeln und hochwissenschaftlichen Texten
abzuplagen. Nach längstens fünf Minuten ist da der Leser sanft entschlummert.
Daher habe ich versucht, das Thema unterhaltsam aufzubereiten. Gelegentliche
Abschweifungen in die Politik halte ich für zulässig und auch für erforderlich.
Bauphysik hat auch mit dem Menschen zu tun. Darin unterscheidet sie sich von
der „klassischen Physik“ grundlegend. Wir müssen uns also von vorneherein
darüber einig sein, dass Gebäude dem Menschen dienen, somit auch bauphysikalische
Überlegungen und die daraus entstehenden Lösungen immer daran
überprüft werden müssen, ob sie dem Menschen nützen oder schaden. Daher
beschäftige ich mich zunächst mit dem Menschen.
Der Mensch
Der Mensch ist das Ergebnis einer millionenjährigen Evolutionsgeschichte, die,
soweit hier von Belang, damit begonnen hat, dass ein Lebewesen aus dem
Wasser gekrochen ist und beschlossen hat, fürderhin sein Dasein auf dem Land
zu fristen. Damit trat ein grundlegender Wandel in den Umweltbedingungen
ein. Von der Kiemenatmung stellte es sich auf Lungenatmung um. Die bis dahin
gleichmäßige Umgebungstemperatur war nun einem ständigen Wechsel unterworfen.
Die Temperatur der Luft wechselte in Abhängigkeit von Tag und Nacht,
10
Immer wieder findet man Versuche von Physikern und aus nicht nachvollziehbaren Gründen auch von
Maschinenbauern, bauphysikalische Berechnungen durchzuführen, die von dem Willen durchdrungen
sind, die Problematik mathematisch in den Griff zu bekommen. Betrachtet man die Ergebnisse genauer,
stellt man fest, dass mit stationären Randbedingungen und unzulässigen Vereinfachungen gerechnet
wird, die der Wirklichkeit nicht entsprechen. Ohne die Spur eines Beweises, der eigentlich zu derartigen
Berechnungen – wenn man sie schon macht – gehört, wird lediglich behauptet, dass auch unter
den falschen Annahmen das Ergebnis richtig und verallgemeinerungsfähig sei. Die etwas ehrlicheren
dieser Rechenkünstler weisen darauf auch hin, wiegeln aber im gleichen Atemzuge damit ab, dass die
Genauigkeit der Rechenergebnisse hinreichend sei.
11 Allerdings sollten die Richter in Bauschadensprozessen endlich auch davon abrücken, dass immer
dann, wenn ein Sachverständiger einen Verstoß gegen Normen feststellt, sie einen Anscheinsbeweis
für das Fehlverhalten des Planers oder Handwerkers für gegeben sehen. Das wäre die konsequente
Schlussfolgerung aus der normenkritischen Rechtsprechung der Bundesgerichte.
8

unser Vorfahr war einer heftigen Sonnenbestrahlung ausgesetzt, in Breiten außerhalb
der äquatorialen Zonen gab es den Jahreszeitenwechsel mit lang anhaltenden
Klimaveränderungen, in langen Zeiträumen wechselten Eis – und Warmzeiten
miteinander ab. Mit all dem mussten nun die Landtiere fertig werden. Die
unbarmherzigen Gesetze der Evolution sorgten dafür, dass schlecht funktionierende
Überlebensstrategien untergingen. Nur gute Lösungen hatten eine Überlebenschance.
Unter den guten Lösungen wurden die weniger guten ausgemerzt.
Die Wassertiere hatten sehr gleichmäßige Umweltbedingungen. Die Temperatur
des Wassers blieb im Wesentlichen immer gleich, Temperaturschwankungen erfolgten
sehr langsam, weil Wasser eine hohe Wärmekapazität hat, die höchste,
die es in der Natur überhaupt gibt. Nennenswerte Temperaturänderungen gab
es nur in den oberen Wasserschichten, die Temperatur des Tiefenwassers blieb
gleich. Daher übernahmen die Wassertiere die Wassertemperatur als eigene
Körpertemperatur, was unter dem Gesichtspunkt des geringstmöglichen Energieverbrauchs
die wirtschaftlichste Lösung war. So ist dies bei den Fischen und
den sonstigen im Wasser lebenden Organismen bis heute geblieben 12 und es
deutet nichts darauf hin, dass die Evolution hier noch einen Verbesserungsbedarf
sieht. 13
An Land teilten sich die Wege der Evolution. Die konservativeren Wirbeltiere
blieben bei der Gewohnheit, ihre Körpertemperatur den Umgebungsbedingungen
anzupassen. Hieraus entstanden die wechselwarmen Tiere, also Lurche und
Reptilien. Dies hatte zur Folge, dass sie in Zeiten hoher Lufttemperaturen und
vor allem der erheblich energiehaltigeren Sonneneinstrahlungen die erforderliche
Aktivitätswärme hatten. Blieb diese Energiezufuhr jedoch aus, verfielen sie
in eine Kältestarre, bei der sie inaktiv waren. Einige entwickelten hierbei die Gewohnheit,
sich rechtzeitig einzugraben, andere lagen starr und unbeweglich in
der Gegend herum, gleichsam als tiefgekühlter Fleischvorrat für auch schon
vorhandene Warmblüter. Damit war eine ökologische Nische gebildet, die
natürlich von Mitbewerbern sofort ausgefüllt wurde.
Gleichzeitig entwickelten sich nämlich Tiere, die ihren Energiehaushalt selbst in
die Hand nahmen und die sich von den Umgebungsenergien unabhängig machten.
Die Evolution beschritt somit gleichzeitig einen zweiten Weg. Die hierbei
betroffenen Tiere entwickelten eine Regeltechnik, die zur Aufrechterhaltung einer
gleich bleibenden Körpertemperatur führte. Die günstigste Körpertemperatur
wurde hierbei gleich mitentwickelt. Sie ermöglichte den höchsten Aktivitätsgrad
und fand ihre Obergrenze dort, wo sich die Körpersubstanz zu zersetzen
begann. 14 So kamen wir zu der bei nahezu allen Warmblütern gleichen Körper-
12 Ausgenommen sind hiervon die ins Wasser zurückgekehrten Warmblüter.
13 Bei der Anpassung an die Wassertemperatur ist die Natur rigoros. So haben Forscher an der Universität
Regensburg herausgefunden, dass es Bakterien gibt, die in kochend heißem Wasser leben.
14 Wenn Sie genügend Zeit haben, legen Sie mal ein Rindersteak in die Pfanne, die nie wärmer als 40 °C
wird. Nach etwa sechs Stunden haben Sie ein zartes, rosa gefärbtes Steak, wie Sie es in einer Gaststät-
9

temperatur von etwa 37 °C, die nicht mehr verändert wurde. Die Regelungsimpulse
führten zu einer Verstärkung oder Verminderung der körpereigenen Verbrennungsprozesse,
mit denen Schwankungen der Umgebungsenergien ausgeglichen
wurden.
Was wirkte nun aber auf die Sensoren 15 der Regelung ein? Da war die Temperatur
der Umgebungsluft, mal wärmer, mal kälter als der Tierkörper, wobei die
kühlende oder wärmende Wirkung sehr erheblich durch die Windgeschwindigkeiten
bestimmt wurde. Die Schwankungen in der Energiezufuhr oder dem
Energieabtrag waren groß. Da war aber vor allem die Einstrahlung aus der Sonne,
deren Energiebetrag bei weitem überwog und die stetig und mit geringfügigen
Schwankungen stattfand. Der Energieumsatz aus der Einstrahlung war im
tages- und jahreszeitlichen Verlauf verlässlich und somit eine Umweltbedingung,
mit der die Evolution etwas anfangen konnte. Das tat sie dann auch. Das
endogene Regelungssystem, das ja zuverlässig und wirtschaftlich sein musste,
wurde prinzipiell auf Strahlungsvorgänge eingestellt, es übernahm also das, was
die Reptilien und Lurche auch betrieben, allerdings im Hinblick auf die sehr vorteilhafte
Daueraktivität gepaart mit einer geregelten Verbrennung zur Aufrechterhaltung
der günstigsten Körpertemperatur. In dieser Phase bildete sich auch
die innere Uhr der Lebewesen aus, die bis heute ein sehr verlässlicher Teil des
Regelungsmechanismus ist. Sie ist genau an den Zeittakt angepasst, der auch
die klimatischen Randbedingungen bestimmt. Der Verbrennungsmechanismus
war jedoch verhältnismäßig träge und daher ungeeignet, plötzliche Änderungen
der Lufttemperatur abzufangen. Daher entwickelten die Warmblüter noch eine
weitere Technik der Temperaturerhaltung mit einfachen mechanischen Verfahren.
Sie entwickelten ein Haar- oder Federkleid, das sie geometrisch verändern
konnten. Wenn sie es sträubten, vergrößerte sich das vom Fell eingeschlossene
Luftpolster, das eine wärmedämmende Wirkung hatte. Wie bei den heutigen
Dämmstoffen auch, führte diese Technik zur Erhaltung des Energieniveaus im
von Auskühlung bedrohten Körper. Die energetische Körperoberfläche, die
Haut, wurde von der schnell strömenden Luft nicht erreicht. Somit verminderte
sich auch der konvektive Energieabtrag an der Hautoberfläche.
Ganz raffiniert und ausgeklügelt ist hierbei das Fell der Eisbären. Es besteht aus
röhrenförmigen Haaren, die das einfallende Sonnenlicht auf die Haut leiten. Die
Haut wiederum ist schwarz und damit ein guter Absorber.
Bei größerem Energieverlust, der Auskühlung bewirkt hätte, erhöhten die Tiere
die körperliche Aktivität, z.B. durch das Kältezittern.
Bei übergroßem Energieeintrag wurde die körperliche Aktivität vermindert. Das
Hecheln wurde erfunden, das zur erhöhten Energieabfuhr führte. Da die Tiere
te nie bekommen werden.
15 Zu jedem Regelungssystem gehört ein System von Messfühlern.
10

eweglich waren, suchten sie schattige und kühle Plätze auf, flüchteten sich ins
Wasser oder in Höhlen, andere gruben sich kurzerhand ein. Da sich das Leben
auf dem Land – wie wir heute wohl richtig vermuten – in den äquatornahen
Breiten entwickelt hat, ist auch erklärlich, dass auch heute noch die Techniken,
die vor Überhitzung schützen sollten, bei weitem besser ausgebildet sind als die
Techniken zur zusätzlichen Energiegewinnung in kalten Zonen.
Durch ihre stets mögliche Aktivität waren die Warmblüter den wechselwarmen
Tieren überlegen. Offensichtlich waren sie auch intelligenter. So führten sie die
Brutpflege ein 16 , entwickelten hierbei soziales Verhalten, das eine höchst nützliche
Gruppenbildung ermöglichte. Die endogene Temperaturregelung befähigte
sie außerdem, für wechselwarme Tiere unwirtliche Zonen zu besiedeln. Als entscheidender
Vorteil stellte sich heraus, dass sie gegenüber Klimaveränderungen
widerstandsfähig waren.
Die wechselwarmen Tiere, die im Wettbewerb mit den Warmblütern standen –
jene hatten damals etwa Rattengröße – lösten das Problem einer möglichst guten
Aktivitätstemperatur durch Massenzuwachs. Grosse Massen haben eine
relativ geringe Oberfläche und können entsprechend viel Energie speichern und
daher auch kurzfristige Kältezeiten überbrücken. So entstanden die Dinosaurier.
Ob nun die Klimaänderung vor etwa 65 Millionen Jahren auf einen
Asteroideneinsturz zurückzuführen ist oder ob es sich um eine normale
periodische Veränderung des Klimas gehandelt hat, kann dahingestellt bleiben.
Jedenfalls war die Klimaänderung, die zu einer Abkühlung des Weltklimas
geführt hat, zu abrupt, als dass sich die Saurier hätten anpassen können. Sie
starben aus. Die Warmblüter hingegen überlebten, ja sie entwickelten sich von
da ab zu einer großen Vielfalt und besiedelten den ganzen Erdball. Die
endogene Energieregelung hatte sich außerordentlich gut bewährt, sodass sie
beibehalten und verfeinert wurde.
Nur die Vögel, eine Seitenlinie der Dinosaurier, haben überlebt. Das zunächst
nur dem Fliegen dienende Federkleid erwies sich wegen seiner
wärmerückhaltenden Wirkung auch sonst als nützlich. 17 Die Vögel nutzten diese
Gelegenheit sinnvoll dadurch, dass auch sie sich zu Warmblütern entwickelten.
Die Lurche zogen sich wieder ins Wasser zurück. Von den Reptilien blieben
wenige, die wärmere Rückzugsgebiete fanden, übrig. Die Dinosaurier erwiesen
sich letztlich als energetische Fehlkonstruktion. Befanden sie sich in
16 Die höchste Stufe dieser Entwicklung erreichten die Säugetiere und der Mensch. Siehe auch: Prof.
Sarah Blaffer Hrdy, Mutter Natur, die weibliche Seite der Evolution, Berliner Taschenbuch Verlag
2002.
17 Das ist meine eigene Hypothese. Die Frage nämlich ob – wie ich vermute – erst das Federkleid da
war, und sich sodann die Warmblütigkeit entwickelt hat, oder ob es umgekehrt war, hat mir die
Fachliteratur noch nicht beantworten können. Wenn es zutrifft, dass sich die Federn aus dem Schuppenkleid
der Reptilien entwickelt haben, dürfte meine These stimmen. Zumindest die Frage, ob nämlich
erst die Henne und dann das Ei da waren, ist zugunsten des Eis gelöst. Denn die Dinosaurier waren
Eierleger oder seltener sogar Lebendgebärer.
11

Kältestarre, wurden sie von den stets aktiven Warmblütern angeknabbert.
Schließlich waren sie so massig geworden, dass der Energieverbrauch auf dem
Weg zu neuen Futterplätzen größer war als die Energie, die sie dort aufnehmen
konnten.
Aus den Warmblütern entwickelte sich schließlich auch der Mensch, dessen
früheste Reste in heute wie damals heißen Gebieten Afrikas gefunden werden.
Er verbesserte die Energieregelung durch zwei Neuerungen. Durch den
aufrechten Gang verkleinerte er die Einstrahlungsfläche und er verlor sein
Haarkleid, als er sah, dass das Schwitzen eine sehr wirksame Methode der
Abkühlung war. Nur das Kopfhaar behielt er bei, weil dieses die Einstrahlung
auf den Schädel verminderte. Aber auch der Mensch behielt die einmal
vorgefundene Energieregelung bei. Auch er richtete sich auf Wärmestrahlung
ein und ebenso glich er Temperaturschwankungen der Umgebungsluft durch
mechanische und zusätzliche Techniken aus. Diese verbesserte er im Laufe der
weiteren zivilisatorischen Entwicklung bis zum heutigen Tage, wo er sich selbst
in seinen Behausungen ein künstliches Raumklima schafft und seine
Bekleidungstechniken dem Wetter anpasst.
Für unser Thema ist bedeutend, dass bauphysikalische Betrachtungen, die den
Menschen nicht mit einbeziehen, weitgehend sinnlos sind. Daran scheitern auch
letztlich alle Versuche, Bauphysik berechenbar zu machen.
Das Raumklima
Die Evolution hat also dazu geführt, dass der Mensch ein bestimmtes
Strahlungsklima benötigt. Empirisch kann gesagt werden, dass dieses
Strahlungsklima dem eines angenehmen Sommertages gleichen soll. Ein
derartiges Klima wird als behaglich und angenehm empfunden, weil es einem
evolutionär entstandenen Grundbedürfnis des Menschen entspricht. Um es
banal auszudrücken: Ein richtiges Strahlungsklima ist gesund. Abweichungen
nach oben und unten empfindet der Mensch als unangenehm bis
lebensbedrohend. Ein solches Klima macht krank. Die Schaffung eines in
diesem Sinne „gesunden“ Raumklimas ist daher von großer Wichtigkeit.
Auch der Mensch hat eine Energiebilanz. Er verliert somit Wärmeenergie an die
Umgebung, wie er auch Energie aus der Umgebung aufnimmt. Im Ruhezustand
verliert der Mensch etwa 120 W/h. Bei körperlicher Aktivität steigt diese
Energieabgabe auf ein Mehrfaches. Die Energieabgabe verteilt sich
folgendermaßen 18 :
über die Atemluft 22 – 32 %
durch Konvektion 26 – 30 %
durch Abstrahlung 40 – 50 %
Die Energieaufnahme verhält sich bei einem guten Raumklima so, dass der
Energieeintrag durch Strahlung den Wert 90% annimmt, der Rest von 10 %
18 Quelle: Friedrich Eichler, Bauphysikalische Entwurfslehre, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin, 1968
12

durch Konvektion, wobei über die Atemluft überhaupt kein Energieeintrag
stattfindet, solange die eingeatmete Luft kühler als die Körpertemperatur ist.
Das Wohlbehagen stellt sich ein, wenn die von den Umgebungsflächen eines
Raumes abgehende Wärmestrahlung etwa 390 W/m² beträgt, wobei dieser
Wert je nach der Größe strahlender Flächen nach oben und unten schwankt.
Dieser Wert wird bei Wandoberflächentemperaturen von 20 bis 21 °C erreicht. 19
Bei konvektiven Heizungssystemen stellt sich diese Wandtemperatur erst bei
Lufttemperaturen von 25 – 27 °C ein. Somit besteht bei derartigen
Heiztechniken das Dilemma, dass das richtige Strahlungsklima mit überhitzter
Raumluft erkauft werden muss. Entschieden besser sieht es bei
Strahlungsheizungen 20 aus, da hier die Lufttemperatur immer deutlich unter der
Wandtemperatur liegt.
Zu einem bekömmlichen Raumklima gehört letztlich auch eine richtige
Luftfeuchte, die empirisch mit 40 – 55 % relativer Luftfeuchte angenommen
werden kann. Bei darüber liegender Luftfeuchte stellt sich ein dumpfes und
muffiges Raumklima ein, die Wärmeregulierung durch Schwitzen ist behindert.
Bei deutlich niedrigeren Luftfeuchten kommt es zur Austrocknung der
Schleimhäute mit allen unangenehmen Begleiterscheinungen, insbesondere
aber auch dazu, dass sie ihre Fähigkeit verlieren, Keime, Staubpartikel,
Kleinstlebewesen wie Staubmilben, deren Exkremente und sonstige
Luftverunreinigungen abzufangen und unschädlich zu machen 21 . Trockene Luft,
wie sie bei konvektiven Heizsystemen unvermeidbar ist, ist daher auch die
Hauptursache der winterlichen Erkältungskrankheiten 22 .
Die „neue Bauphysik“ wird dies berücksichtigen. Dies bedeutet auch eine
vollkommene Veränderung der in den Normen enthaltenen Betrachtungsweise.
Die Norm kennt den Begriff „Raumklima“ nicht. Sie betrachtet ausschließlich die
Temperatur der Raumluft. Das alles entscheidende Strahlungsklima, das, wie
noch gezeigt werden wird, eine richtige Lufttemperatur und Luftfeuchte
selbsttätig bewirkt, ist nicht Gegenstand der Norm. Die DIN 4108 betrachtet ein
Gebäude nur als Warmluftbehälter 23 . Da dies so ist, ist die Norm auch kaum
verbesserungsfähig. Sie muss daher, soweit sie die Raumbeheizung behandelt,
abgeschafft werden. Die Anwendung der DIN 4108 ist nach meiner Auffassung
19
20
21
Dies gilt für Wände mit einem Strahlungskoeffizienten von ca. 95%, wie dies bei normalen verputzten
Innenwänden mit hellen Anstrichen der Fall ist.
Hierzu gehört die Temperiermethode, die der Verfasser selbst anwendet und die in seiner Schrift „Die
Temperierung“, Eigenverlag Berlin, 2001 ausführlich beschrieben und begründet ist.
So unappetitlich dies auch klingen mag: Denken sie bei dieser Gelegenheit einfach mal an den
Nasenrotz.
22 Daher sind diese Erkältungskrankheiten in Wirklichkeit Beheizungskrankheiten.
23 Besonders extrem wird dies bei der sog. „Passivhausbauweise“ sogar absichtlich zum
Konstruktionsprinzip erhoben.
13

ein Verstoß gegen die Regeln der Baukunst und birgt somit ein Haftungsrisiko
für den Planer in sich. Dies ist auch keineswegs neu. Spätestens seit Friedrich
Eichler in den Sechzigerjahren des vergangenen Jahrhunderts die
„Bauphysikalische Entwurfslehre“ veröffentlicht hat, ist dies bekannt. Am Ende
dieses Kapitels soll er daher zitiert werden:
„Der Mensch strahlt nicht nur Wärme ab, er empfängt auch Wärmestrahlung aus der
Umgebung. Sein Körper nimmt Strahlungswärme gern auf. Es entsteht ein ausgesprochenes
Wohlbefinden, wenn die nötige Wärme dem Körper durch Strahlung zugeführt wird und die Luft
kühl genug ist, um einen Wärmestau zu verhüten. (Winterliche Besonnung im Hochgebirge).
Beim „Tanken“ von Sonnenwärme kann die Wärmeabstrahlung des Körpers bis auf Null
sinken 24 .
Ist die zugeführte Wärme dagegen an Luft gebunden, so wird sie weniger vertragen.
Warmfeuchte Luft, die eine Abkühlung des Körpers durch Verdunstung von Schweiß behindert,
wird als ermüdend und unbehaglich empfunden. Ein physiologisch günstiges Raumklima wird
dem Menschen dann geboten, wenn die Raumflächen hohe Oberflächentemperaturen
aufweisen. (Etwa um 17 °C), die Luft selbst kühl ist und ein optimales Strahlungsgleichgewicht
mit Hilfe zusätzlicher Strahlungswärme 25 erzielt wird. Unter diesen Bedingungen kann auch der
geschlossene Raum reichlich gelüftet werden, ohne dass unerwünschte Abkühlungen eintreten.
Ist die Wärme an die Luft selbst gebunden, die ihrerseits erst die Raumflächen langsam
erwärmen muss, so bedeutet jedes Lüften einen fühlbaren Wärmeverlust und ein
Strahlungsgleichgewicht ist nicht erreichbar. Unsere Heizungssysteme, insbesondere die
üblichen Luftkonvektoren, sind weit davon entfernt, physiologisch optimale Bedingungen für
den Menschen im geschlossenen Raum herzustellen.“
Soweit ein in den sechziger Jahren führender Bauphysiker. Es ist kaum
verständlich, dass dennoch die Entwicklung der genormten 26 Bauphysik, der
Bauweisen und der Heizungstechnik bis zum heutigen Tage ihren Irrweg nicht
verlassen hat und dieser sogar mit nahezu fanatischem Eifer durch die staatlich
finanzierten Forschungsinstitute verteidigt wird 27 .
Globale Randbedingungen
Der Planet Erde ist Teil des Sonnensystems. Er umkreist die Sonne auf einer
elliptischen Bahn und dreht sich hierbei um eine gedachte und schräg zur
Umlaufbahn stehenden Achse. Die Schrägstellung der Erdachse ist Ursache des
jahreszeitlichen Klimawechsels. Die Rotation ist Ursache der
Temperaturschwankungen im Tag-Nacht-Rhythmus.
24 Hier irrt Eichler, da Wärmeabstrahlung erst dann aufhört, wenn die Strahlungsoberfläche beim abso-
luten Nullpunkt angekommen ist.
25 Wandheizungstechniken waren Eichler offensichtlich noch nicht bekannt.
26 Normen sind keine Bauvorschriften. Sie haben nach den Veröffentlichungen des Deutschen Instituts
für Normung nur Empfehlungscharakter. Nach einem Urteil des Bundesverwaltungsgerichts sind Normen
von der Interessenlage der Wirtschaft und Industrie beeinflusst. Der Hinweis, man hätte normgemäß
gebaut, ist kein Entlastungsbeweis gegen den Vorwurf einer Fehlplanung.
27 Bei dieser Auseinandersetzung geht es schon längst nicht mehr um die Sache sondern darum, die wissenschaftliche
Reputation zu retten, die bei den Befürwortern der EnEV aufs höchste gefährdet ist.
14

Die Sonne
Die Erde bewegt sich innerhalb der Sonnenwirkung und ist somit den
Einflüssen aus der Sonne unmittelbar ausgesetzt. Der enge Kontakt zur Sonne
wird an verschiedenen Naturerscheinungen sichtbar, so durch das Nordlicht,
elektromagnetische Störungen, die zum Zusammenbruch von
Kommunikationseinrichtungen und der Stromverteilungsnetze führen können,
insbesondere jedoch durch den fortwährenden Empfang von Strahlungsenergie.
Wie entscheidend dieser Einfluss ist, zeigt sich am Temperatursturz bei totalen
Sonnenfinsternissen. Ebenso sind die grundlegenden breitengradabhängigen
Klimaunterschiede ausschließlich eine Folge unterschiedlicher
Einstrahlungsmengen. Mit Ausnahme der durch Kernenergie und Fusionsenergie
bestimmten Prozesse ist der gesamte auf der Erde stattfindende Energieumsatz
auf die eingestrahlte Sonnenenergie zurückzuführen.
Luftmassen
Eine weitere große Rolle für das Wettergeschehen spielen die ständig in
Bewegung befindlichen Luftmassen, die von Zonen hohen in Zonen niedrigen
Luftdrucks fließen. Hierbei wirkt sich die Erdrotation auf die Zugbahn aus. Die
Corioliskraft führt zu gekrümmten Bahnen 28 . Insgesamt bewirkt die ständig in
Bewegung begriffene Luft einen globalen Ausgleichseffekt, der in unseren
Breiten zum „gemäßigten Klima“ führt.
Sonneneinstrahlung
Von ganz außerordentlicher Wirkung bei bauphysikalischen Prozessen ist die
Sonneneinstrahlung. Hierbei haben wir zu unterscheiden zwischen
unmittelbarer Sonneneinstrahlung bei wolkenlosem Himmel, der diffusen
Einstrahlung bei bedecktem Himmel, die an allen Gebäudewänden gleich stark
ankommt und der mittelbaren Strahlung aus der Gebäudeumgebung. Die
Globalstrahlung, die als Durchschnitt aus diffuser und unmittelbarer
Sonnenstrahlung definiert ist, hat folgende Werte, gemessen in W/m²
(Mittelwerte) 29 über einen ganzen Tagesverlauf 30 :
Ja. Feb. März Apr. Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Nov. Dez.
40 70 90 110 130 190 220 175 110 80 60 40
Die in einer Anlage zur EnEV veröffentlichten Werte weichen hiervon
geringfügig ab 31 . Dies sind ganz beachtliche Beträge an Energieeinstrahlung.
28
Wenn Sie auf einem Plattenteller ein Stück Papier auflegen, ihn in Betrieb setzen und sodann einen
Bleistiftstrich in eine gleich bleibende Richtung ziehen, entsteht eine gekrümmte Linie. So etwa
funktioniert die Corioliskraft.
29 Quelle: www.wetterzentrale.de
30 Für die Betrachtung der energetischen Vorgänge am Gebäude muss jedoch der Tag-Nachtrythmus berücksichtigt
werden. Mit Durchschnittswerten kann man daher wenig anfangen.
31 Diese Tabellen aus der DIN 4108 – 6 unterscheiden nach Himmelsrichtung und Neigungswinkel der
bestrahlten Flächen und sind somit eine sehr gute Planungshilfe, wenn es darum geht, ein Gebäude so
15

Ohne diese Einstrahlung befänden sich unsere Bauwerke in einer Umgebung
mit einer Temperatur von 3 K über dem absoluten Nullpunkt, also bei 3 K 32 .
Daran kann ermessen werden, von welch ausschlaggebender Bedeutung das
globale Strahlungsklima ist. Ohne diesen Energieeintrag würden wir jämmerlich
erfrieren 33 .
Wie noch ausführlich dargestellt werden wird, findet der ganz überwiegende
Teil der energetischen Prozesse an einem Gebäude an der Gebäudeoberfläche
statt, so auch die Wärmeeinstrahlungen. Diese sind je nach Himmelsrichtung
der Oberflächen und nach Dachneigung unterschiedlich, so dass sie auch
getrennt ermittelt werden müssen.
Zu berücksichtigen ist weiterhin, dass nicht nur aus dem Weltraum, sondern
auch aus der unmittelbaren Umgebung eines Gebäudes Einstrahlungen
herkommen. Auch hier müssen wir uns klar machen, dass jede Oberfläche,
deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt, Wärmeenergie abstrahlt.
Architekten werden daher künftig die Umgebung eines Gebäudes zu
untersuchen haben, um die Einstrahlungsmengen einigermaßen richtig
einzuschätzen. Dass Umgebungsstrahlung von beachtlicher Bedeutung ist, weiß
ein aufmerksamer Autobesitzer. Stellt er im Winter sein Fahrzeug vor einem
Gebäude ab, sind die dem Gebäude zugewandten Scheiben und Blechflächen
eisfrei, die abgewandten Seiten sind mit Reif beschlagen. Die vom Gebäude
abgestrahlte Energie hat also ausgereicht, das Fahrzeug soweit zu erwärmen,
dass Eisbildung unterdrückt wurde.
Das Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann
Die naturwissenschaftliche Grundlage der Strahlungsprozesse ist das
Strahlungsgesetz von Stefan – Boltzmann 34 . Die Grundformel, nach der die
Strahlungsleistung (Energiestrom) berechnet wird, lautet:
ΦS = 5,67 x ε x (T/100) 4 in Watt/m²
Hierbei bedeuten:
Φs
Strahlungsenergiestrom
ε Spezifischer Strahlungskoeffizient
T Absolute Temperatur in Kelvin (K)
5,67 Stefan-Boltzmann-Konstante
Multipliziert man das gewonnene Ergebnis mit der Größe der Strahlungsfläche
(A), erhält man die Strahlungsleistung der gesamten Wandoberfläche.
zu entwerfen, dass es so gut wie möglich die Sonnenenergie verwertet.
32 Das ist die derzeitige Temperatur der Hintergrundstrahlung im Weltraum.
33 Genau genommen, wäre auf der Erde ohne die Sonneneinstrahlung Leben gar nicht entstanden.
34 Österreichische Physiker, Josef Stefan (1835-1893) und Ludwig Boltzmann (1844-1906); Das Strahlungsgesetz
entstand im Jahr 1878 durch empirische Messungen und wurde 1884 von Boltzmann
theoretisch abgeleitet. Boltzmann war Wegbereiter der Quantenphysik.
16

Zur Berechnung benötigt man also die Oberflächentemperatur, die man messen
kann, und den Strahlungskoeffizienten, der aus Tabellen entnommen werden
kann 35 . Der Strahlungskoeffizient ist ein spezifischer Wert, dessen Basis die
Stefan – Boltzmann – Konstante ist. Dieser Wert ist der Strahlungskoeffizient
des „schwarzen Strahlers“, einem theoretischen Gebilde mit der
höchstmöglichen Strahlungsleistung. Diese Konstante wird mit dem Wert 5,671
angegeben 36 . Alle anderen Strahlungsflächen haben einen geringeren
Strahlungskoeffizienten. Das Diagramm der Strahlungsleistungen im
baupraktischen Bereich zeigt eine mit der Temperaturzunahme flach
ansteigende Kurve.
Will man letztlich den Betrag der abgestrahlten Energie über einen Zeitraum
errechnen und für eine Fläche (A), wird das Ergebnis mit der Zeit (t)
multipliziert. Die Formel für die emittierte Energie lautet sodann
Φs = 5,67 x ε * A * t * (T/100) 4
Das Ergebnis hat dann den Wert in (Ws). Eine Beispielsrechnung sieht so aus:
Gegeben sei eine unverputzte Ziegelwandoberfläche. Aus der Tabelle
entnehmen Sie den Strahlungskoeffizienten zu 5,36. Mit dem
Kontaktthermometer stellen Sie fest, dass die Oberflächentemperatur genau
0 °C beträgt. Die absolute Temperatur beträgt somit 273 °K. Sie wollen nun
wissen, welche Energiemenge diese Wand je 1 m² Fläche in 24 Stunden
abstrahlt. Sie setzen also in die Formel ein und erhalten folgenden Ausdruck:
Φs = 5,36 x 1 x 24 x 2,73 4 = 7,145 kWh/m²
Damit haben Sie, weil es sich um eine baupraktische Annahme handelt, sogleich
auch eine grössenmässige Vorstellung, um welch erhebliche Energiebeträge es
hier geht. Wenn Sie dieses Ergebnis auf die gesamte Wandoberfläche eines
Gebäudes ausdehnen, werden Sie feststellen, dass die abgestrahlte
Energiemenge weit über der Leistungskraft Ihrer Heizanlage liegt. Bereits hier
kündigt sich an, dass die energetischen Vorgänge an Gebäuden anderen
Voraussetzungen unterworfen sind, als diese in der DIN 4108 und der
gleichartigen europäischen Norm EN 832 festgelegt sind.
Zur These über eine Gegenstrahlung
Gelegentlich wird die These verbreitet, es gäbe eine kosmische Gegenstrahlung
in der Größenordnung von 170 – 290 W/m², die rund um die Uhr – auch nachts
einstrahlen würde und sozusagen Energieverluste an Oberflächen ausgleichen
35
36
Ich entnehme die Werte für die Strahlungskoeffizienten dem Buderus-Handbuch für Heizungstechnik,
Beuth-Verlag, Berlin, die auf dem Strahlungskoeffizienten des Schwarzen Strahlers von 5,774 aufgebaut
sind. Im Anhang finden Sie eine Reihe von Werten für Baustoffe.
Pedro Waloschek, Wörterbuch Physik, dtv 1998
17

würde. Es ist nicht nachzuvollziehen, wie es zu dieser Auffassung kommen
konnte. Tatsächlich gibt es eine derart beschriebene Gegenstrahlung jedoch
nicht. Vor allem ist nicht ersichtlich, wo sich die Quelle einer derartigen
Strahlung befinden soll.
Es gibt eine kosmische Hintergrundstrahlung, die eine Leistung von etwa
0,000 000 138 W/m² hat. Diese Strahlungsleistung ist eine Folge der
Durchschnittstemperatur des Universums von ca. 3 K. Gemessen an der
Dimension des Universums und daran, dass es fast leer ist, ist das eine
außerordentlich hohe Temperatur. Sie repräsentiert die gesamte beim Urknall
freigesetzte Energie, die sich wegen der Ausdehnung des Universums
inzwischen verdünnt hat. Für die energetischen Vorgänge an Gebäuden ist die
aus dem Universum eingestrahlte Energie mit Ausnahme der Sonnenenergie
bedeutungslos. Vorausgesetzt, es gäbe keinerlei Energiezufluss auf dem
Planeten Erde aus der Sonne und es fände auch keinerlei radioaktiver Zerfall
mehr statt, würde die Erde durch Abstrahlung auf 3 K abkühlen. Erst dann
stünde sie im energetischen Gleichgewicht zum Universum.
Einstrahlung aus der Umgebung
Von großer Wirkung auf die energetischen Vorgänge am Gebäude ist die aus
der Umgebung des Gebäudes ankommende Wärmestrahlung. Hierbei muss
man sich vergegenwärtigen, dass strahlende Körper nicht nur nach einer
Richtung sondern nach allen freien Richtungen strahlen. Das Naturgesetz,
wonach die Strahlungsstärke mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, gilt nur
für annähernd punktförmige Strahlungsquellen. Baupraktisch kann eine
parallele Bündelung der Einstrahlung angenommen werden. Daher spielt auch
die Entfernung einer Strahlungsquelle keine Rolle. Als Grundregel kann gelten,
dass alle Strahlungsquellen, die im Sichtbereich des Gebäudes liegen,
energetisch auf das Gebäude einwirken. Bei der Einzelermittlung ist der
Strahlungswinkel zwischen Strahlungsquelle und absorbierender
Strahlungsfläche zu berücksichtigen. 37 Von erheblicher Bedeutung sind
Einstrahlungsvorgänge in enger Bebauung und Reflexionen, die vor allem bei
Nordwänden eine beachtliche Größenordnung annehmen können, weil die
gegenüberstehenden Gebäudewände Südwände sind. In Hochgebirgslagen
haben wir es mit schneebedeckten Flächen zu tun, die einmal hervorragende
Reflektoren sind, zum anderen aber auch einen Strahlungskoeffizienten haben,
der dem des schwarzen Strahlers fast gleicht.
Klimakatastrophe und Treibhausthese
Das Folgende ist deshalb von Bedeutung – obwohl mehr politischen Inhalts –
weil die Energieeinsparverordnung und alle daraus entstehenden
Baumaßnahmen ihre Grundlage in der „Treibhausthese“ haben.
Der Mensch neigt dazu – vor allem wenn es ihm zu gut geht- an
37 Hierfür gilt das Lambert`sche Richtungsgesetz, das vorsieht, dass bei schräg eintreffender und schräg
emittierter Strahlung der Cosinus des Strahlungswinkels als Faktor einzusetzen ist.
18

Horrorszenarien zu glauben. Hierbei verhält er sich weitgehend irrational. Wie
ein roter Faden zieht sich diese verhängnisvolle Neigung durch die
Menschheitsgeschichte. So kam es zur Inquisition, zur Hexenjagd, zur schon
zweitausend Jahre währenden Judenverfolgung, zur Kommunistenhatz in den
USA, den furchtbaren Auswirkungen des Nationalismus. Die Reihe kann beliebig
fortgesetzt werden. Allen diesen Ereignissen war stets auch ein handfestes
materielles Interesse zugeordnet. Immer wurde hierbei auch prächtig
verdient 38 . Fast immer wurden die Horrorszenarien durch die jeweiligen
Herrschaftsstrukturen unters Volk gebracht.
So lohnt immer, will man diesen Dingen auf den Grund gehen, die berühmte
Frage „cui bono?“ 39 zu stellen. Sie führt zielsicher zu den Hintergründen, die
von Hysterie, Intoleranz, Meinungsunterdrückung und Irrationalismus
gekennzeichnet sind. Wenn wir ergründen, wer hierbei profitiert, haben wir
auch die Urheber des Wahns dingfest gemacht.
Nicht anders verhält es sich bei dem neuesten Horrorszenario, welches mit den
Begriffen „Treibhausklima“ und „Klimakatastrophe“ verbunden ist. Die These,
die dahinter steckt, ist falsch. 40 Ihre Urheber sind Zyniker 41 , die ersichtlich
davon ausgehen, dass man der Menschheit ungestraft baren Unfug auftischen
kann 42 . Was wird also behauptet?
38
39
Das Spurengas CO2 bilde in der Atmosphäre – wo, wird schon nicht mehr
erklärt – eine Schicht aus, durch die Sonnenstrahlung ungehindert zur
Erdoberfläche hindurchgelange, dort absorbiert würde, sodass dort
Wärmestrahlung emittiert wird, vom Kohlendioxid in der Atmosphäre
wiederum absorbiert und remittiert würde, sodass es im Ergebnis zur
Erwärmung der Atmosphäre und damit zu weltweiten Klimakatastrophen
käme.
Um dies zu verhindern, müsse der antropogene – also vom Menschen
bewirkte - CO2 – Eintrag in die Luft drastisch gesenkt werden.
Insbesondere müsse die Verbrennung fossiler Stoffe reduziert werden.
Hierfür müsse vor allen Dingen Energie verteuert werden.
Daneben gälte es, „erneuerbare“ Energie 43 verstärkt einzusetzen, wobei
Die spätmittelalterlichen Judenpogrome in Regensburg dienten z.B. der Entschuldung. Die jüdischen
Grabsteine dienten als Baustoff für die Errichtung einer Kirche am Neupfarrplatz, die – für protestantische
Kirchen ungewöhnlich, der Jungfrau Maria gewidmet war.
Für die Nichtlateiner: Wem nützt das?
40 Siehe auch Wolfgang Thüne, Freispruch für CO2, Edition Steinherz, 2002
41 Siehe auch Sonja Magolina, Die gemütliche Apokalypse, Siedler Verlag Berlin 1995
42 Unser seinerzeitiger Bundesumweltminister Trittin geht sogar soweit, Kohlendioxid als „Klimakiller“
zu bezeichnen. Ihm ist offenbar völlig entgangen, dass diese Kohlenstoffverbindung notwendige
Voraussetzung der gesamten belebten Natur ist.
19

in Deutschland vor allem auf Windenergie gesetzt wird.
Zur Energieeinsparung müssten die Gebäude in dicke
Dämmstoffschichten eingepackt werden.
Zugleich wurde in Deutschland erfolgreich die Nutzung der Kernenergie
tabuisiert und zum Teufelszeug stigmatisiert, obwohl gerade diese
Technik kaum einen CO2 - Ausstoß kennt.
Wer diese Thesen nicht stützt oder gar sich gegen sie wendet, wird als
„Klimaleugner“ diffamiert. 44
Cui bono?
Da gibt es das Fachgebiet der „Globalklimaforschung“ 45 , das sich zum
pseudowissenschaftlichen Helfershelfer gemausert hat, nachdem es jahrelang
ein Randgebiet der Forschung war. Inzwischen wird diesem Gebiet eine saftige
Förderung aus Steuer – und Industriemitteln gewährt, es wird also reichlich
Geld verdient. Nebenher werden feudale Weltreisen unternommen, bei denen
die Forscher ein zehnminütiges Statement abgeben dürfen. Da kostet den
Steuerzahler dann eine Redeminute schlappe € 20.000,--. Wann sonst schon
kann ein Angestellter im öffentlichen Dienst sich derartige Reisen in so
interessante Länder wie Südamerika, Japan oder Afrika leisten?
Da gibt es die politischen Parteien, die schon seit eh und je wissen, dass man
das Wahlvieh am Besten mit Horrorvisionen vor den Karren spannen kann.
Selbst Parteien wie die Liberalen können sich dem nicht mehr entziehen. Die
politische Auseinandersetzung dreht sich daher schon lange nicht mehr um das
„Ob“, sondern darum, wer das eindrucksvollste Szenario bietet.
Da gibt es die universitäre „Bauphysik“, von der sich ein ordentlicher Physiker
mit Grausen abwendet, die inzwischen zum Kostgänger der Politik und der
Industrie geworden ist, ohne deren Drittmittel die Institute geschlossen werden
müssten. Das läuft nach dem Motto: „Wes Brot ich esse, des Lied ich singe.“
Ein einheitliches Merkmal dieser Pseudoforschung besteht darin, dass sie es
ängstlich vermeidet, sich der wissenschaftlichen Disputation zu stellen.
Stattdessen wurde sie zum bestellten Handlanger der Politik, in deren Diensten
sie bereitwillig Verrat am Geist echter wissenschaftlicher Arbeit übt und
mittlerweile so unverfroren geworden ist, dass sie nicht im Traum daran denkt,
43 Dieser Begriff steht im Widerspruch zum Energieerhaltungssatz.
44 So Prof. Stefan Rahmstorf in Bild der Wissenschaft 1/2003. In diesem Artikel finden sich
bemerkenswerte Widersprüche wie z.B. „Vor rund 100 Millionen Jahren betrug der CO2-Gehalt der
Atmosphäre ein Vielfaches des heutigen“. Wenig später wird uns folgendes mitgeteilt: „Die
Klimageschichte zeigt auch, dass der CO2-Gehalt der Atmosphäre niemals auch nur annähernd so
hoch gewesen ist wie jetzt.“ Was soll jetzt nun gelten? (der.Verf.)
45 Der Forschungsgegenstand „Globalklima“ existiert jedoch nicht. Er ist lediglich ein statistisch gewonnenes
Konstrukt, das aus einer willkürlichen Sammlung von Wetterdaten besteht, aus denen sinnlose
Mittelwerte gewonnen werden.
20

ordentliche wissenschaftliche Arbeit zu leisten, die dann aber auch zum eigenen
Untergang führen würde. 46 Inzwischen bemühen sich die Beteiligten nicht
einmal mehr, diese unappetitliche Verquickung von Politik und
Industrieinteressen zu verbergen. Da wurde vor einiger Zeit die DENA GmbH
gegründet, deren einziges Ziel darin besteht, Druck auf den Bürger auszuüben.
Er soll ungeprüft bei der energetischen Gebäudesanierung die Produkte
einkaufen, die nach den Verordnungen vorgeschrieben sind. Tut er das nicht,
verliert er jeden Anspruch auf Förderung durch Zuschüsse und verbilligte
Kredite der KfW. Die Gesellschafter der DENA sind die Bundesregierung und die
KfW.
Da gibt es endlich als Profiteur die Industrie, die auf der Grundlage von
Bauvorschriften, die Umsatz erzwingen, gewaltige Gewinne einfährt, wohl
wissend, dass sie nutzloses Zeug verscherbelt. 47
Die Träger dieses Geschehens stehen in unauflöslicher Wechselwirkung.
Kontrolle und Kritik finden nicht mehr statt. Man kann von teils totalitären, teils
mafiösen Strukturen sprechen. Ich befürchte, dass auch Korruption im Spiele
ist, sodass es mich nicht wundern würde, wenn demnächst die
Staatsanwaltschaft auf den Plan rückt.
Was ist nun aber dran an der Treibhausthese?
Nichts. Die postulierte Gegenstrahlung existiert nicht. Noch niemals konnte sie
gemessen werden. Die Absorptionslinien von CO2 decken ein extrem schmales
Spektrum ab, sodass der Treibhauseffekt, der sich ja über das gesamte
Spektrum der Wärmestrahlung erstrecken müsste, nicht möglich ist. Wahr ist,
dass das Erdklima sich in einem Gleichgewicht befindet und dass hier seit
Anbeginn sich selbst regelnde Prozesse 48 stattfinden, deren Antriebsenergie von
der Sonne kommt 49 und die zur Konstanz der langjährigen Mittelwerte führen.
Die Behauptung, dass sich seit Beginn der Industrialisierung das Weltklima um
0,7 °C erwärmt habe, steht auf unsicheren Füßen. Vor 150 Jahren gab es noch
gar keine, den ganzen Planeten erfassende Messung von Klimadaten. Ebenso
stand die Messtechnik noch in den Kinderschuhen. Legt man dennoch den Wert
0,7 K auf die in der Wissenschaft verwendete Kelvinskala im Bereich von 0 bis
46 Rühmliche Ausnahmen gibt es auch hier, die jedoch einen schweren Stand haben.
47 Auf der BAUTEC 2001 hatte ich ein Gespräch am Stand des bedeutendsten deutschen Dämmstoffherstellers.
Meine Frage, was man von der Aussage von Prof. Gertis (Fraunhoferinstitut Holzkirchen)
hielte, wonach die beste Dämmstärke 40 cm sei, erfuhr die Antwort: „Das ist natürlich Unsinn“. Meine
weitere Frage, warum dann nicht die Industrie im Sinne einer ordentlichen Verbraucherberatung
ihre Meinung hierzu veröffentlichte, wurde damit beantwortet, dass man sich gegen derartige Verkaufshilfen
angesichts der Notwendigkeit zum maximalen Umsatz nicht wehren würde.
48 Einer dieser sich selbstregelnden Prozesse besteht darin, dass bei erhöhter CO2-Gabe Pflanzen mit
verstärktem Wachstum reagieren und hierdurch CO2 in fester Substanz gebunden wird. Der Preisverfall
bei Bauholz wird von der Holzwirtschaft auch darauf zurückgeführt, dass der mit etwa 20% höhere
Holzzuwachs nicht mehr verkauft werden könne.
49 In Abhängigkeit von der Sonnenfleckentätigkeit wechselt allerdings der solare Energieeintrag. Dies ist
eine Ursache für Klimaschwankungen.
21

305 K, bedeutet eine Temperaturerhöhung von 0,7 °C einen prozentualen
Anstieg von 2,29 Promille. Dieser Wert liegt bereits weit unterhalb der
Messbarkeitsgrenze und weit innerhalb der bekannten Schwankungen nach
oben und unten. Das wissen die Klimaforscher auch. Damit das Ganze in ihrem
Sinne etwas eindrucksvoller aussieht, behaupten sie - allerdings ohne die Spur
eines Beweises – dass es eine Tendenz zur weiteren Erwärmung gäbe und zwar
um bis zu 5,7 K. 50 Die Angabe sogar einer Stelle hinter dem Komma zeigt, dass
hier wissenschaftliche Arbeit vorgetäuscht werden soll.
Die Folge sei das Abschmelzen des Polareises. Verschämt mussten sie
einräumen, dass selbst dann, wenn das Nordpoleis schmelzen würde, der
Meeresspiegel nicht um ein Millimeterchen steigen würde. Auch hier gilt nämlich
das Gesetz des Archimedes. Auch bleiben sie die Antwort darauf schuldig,
warum am Südpol entgegen den physikalischen Eigenschaften von Wasser das
Eis schmelzen soll, wenn sich die Polarluft um 5,7 K erhöht, dennoch aber die
Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt von Wasser bleiben werden.
Unbestreitbar zeigt die Klimageschichte, dass es schon immer Veränderungen
gegeben hat. In einem sich selbst regelnden System ist das ein völlig normaler
Vorgang. Dass derartige Veränderungen für den Menschen gelegentlich
unangenehm sind, ist ebenfalls normal und hinzunehmen. Wem das nicht passt,
soll sich gefälligst einen anderen Planeten zur Heimstatt wählen. Jedenfalls
kann man von der Erde nicht erwarten, dass sie bei ihrer Klimageschichte auf
das Bedürfnis des Menschen Rücksicht zu nehmen hätte. Etwas sinnvoller ist
wohl die Überlegung, dass der Planet Erde so wie er einmal ist, optimale
Bedingungen für die Entwicklung menschlichen Lebens geboten hat. Nun daran
herumzunörgeln, dass das Klima nicht immer so ist, wie es manche sich
wünschen, ist kindisch und – weil daran ohnehin nichts zu ändern ist – auch
sinnlos. Unseren Globalklimaforschern ist das aber nicht auszureden. Trotzig
verkünden sie die dräuende Klimakatastrophe. Dass sie bei ihren
Pseudoforschungen gelegentlich auch noch beim Fälschen und Schlampen
erwischt werden, stört sie wenig. So haben jüngste Untersuchungen an fossilen
Bäumen und an Korallen gezeigt, dass in den vergangenen tausend Jahren die
Schwankung der mittleren Lufttemperatur mindestens doppelt so groß war wie
bisher behauptet. Daran zeigt sich – wie nicht anders zu erwarten war – dass
sich die derzeitige Temperaturerhöhung im normalen Schwankungsbereich
befindet und so normal ist wie der Wechsel von Tag und Nacht 51 . Von einer
nahenden Klimakatastrophe also keine Spur.
Die neuere Forschung zeigt nun folgendes:
Untersuchungen an Bohrkernen im Gletschereis machten es möglich, das Klima
der vergangenen 210 000 Jahre zu untersuchen. Demnach sieht es so aus, dass
50 Die Angehörigen dieses Wissenschaftszweiges sind auch für die Wettervorhersagen zuständig. Mit
Mühe schaffen sie es, das Wetter für etwa 3 Tage vorauszusagen. Da muss man sich schon fragen, ob
bei diesen mageren Künsten es nicht eine Frechheit ist, Prognosen für die kommenden hundert Jahre
mit Zehntelgrad Genauigkeit zu veröffentlichen.
51 Veröffentlichung in Science-Online-Ausgabe GRL.Bd.26, S. 759
22

sich Warm- und Eiszeiten gegenseitig abwechseln. Die Warmzeiten gehen
darauf zurück, dass sich die Bahn der Erde um die Sonne verändert. Die
Warmzeiten sind stets von einem höheren CO2-Gehalt der Atmosphäre
begleitet. Dieser ist jedoch Folge und nicht Ursache der Klimaerwärmung. 52
Welch unsinnige Blüten hervorgetrieben werden, zeigen schon ganz einfache,
auch dem Laien verständliche Überlegungen:
Der Anteil des vom Menschen herbeigeführten CO2-Eintrags in die Atmosphäre
wird selbst von den Anhängern der Treibhausthese nicht höher als 3%
eingeschätzt. Nun hat der frühere Umweltminister Trittin als grandiosen Erfolg
gefeiert, dass auf der jüngsten Umweltkonferenz der Völker eine Verringerung
des antropogenen CO2-Eintrags von etwa 5% vereinbart worden sei. Rechnet
man das aus, kommt man zu dem höchst beeindruckenden Ergebnis, dass –
sollte dieses Ziel erreicht werden- aus dem Wert 3 % dann 2,85 % werden. Das
ist praktisch gar nichts. Der Unterschiedsbetrag liegt weit unter der
Messbarkeitsgrenze. Bezogen auf den gesamten CO2-Eintrag sieht´s noch
trauriger aus. Nun könnte man sagen: Lasst sie vor sich hinspinnen, wem
schadet´s schon? Allerdings hat dieser systematisch betriebene Unfug ganz
fatale Folgen. Durch die auf die Treibhausthese gegründete Ökosteuer – der
Begriff trägt die Lüge sichtbar vor sich her – wird der Steuerzahler empfindlich
abgezockt. Wenn die hierbei eingetriebenen Steuern wenigstens für den
Naturschutz eingesetzt würden, könnte man sich damit noch trösten. In
Wirklichkeit soll aber ein untüchtig gewordenes Sozialsystem über die Runden
gerettet werden.
Noch beunruhigender ist jedoch der Gedanke, dass wir uns daran gewöhnen
sollen, dass Regierungen das Volk nach Strich und Faden belügen dürfen. Der
Untersuchungsausschuss im Deutschen Bundestag des Jahres 2003 musste sich
damit beschäftigen. Dabei ging es um Aussagen von Regierungsmitgliedern zur
Haushaltslage der Bundesrepublik Deutschland vor der Wahl im September
2002. Seitens der Regierung wurde erklärt, dass dieser
Untersuchungsausschuss überflüssig war, da man ja gar nicht bestritte, das
Wahlvolk belogen zu haben. Weit haben wir es gebracht. Wir stehen somit am
Ende der demokratischen Staatsverfassung und am Anfang eines
Staatsterrorismus´, der sich nur noch im Vierjahresrythmus eine
Scheinlegitimation besorgt.
Um uns wieder dem eigentlichen Thema zu nähern:
In der Verordnung EnEV finden wir ein erstes Ergebnis dieser Zustände vor.
Diese zwingt sowohl die Hausbesitzer wie auch die Bauherren eines Neubaus zu
Ausgaben, die der Energieeinsparung dienen sollen, in vielfacher
Milliardenhöhe. Das Ziel der EnEV besteht – gemäß Präambel – in der
„Reduktion des CO2-Eintrags zur Minderung des Treibhauseffekts“. Dass die
empfohlenen Maßnahmen nutzlos sind, wird noch gezeigt werden. Das
eigentliche Staatsinteresse besteht jedoch angesichts einer Staatsquote von
52 Veröffentlichung in Science, Bd.310, S. 1313 und 1317.
23

über 50 % darin, große Geldmengen in die Staatskasse zu verfrachten. Eine
gewisse Genialität kann man den Urhebern dieser Gaunerei nicht absprechen.
Würde nämlich tatsächlich eine heizenergiemindernde Bauvorschrift erlassen,
würde sich das Steueraufkommen aus Mineralölsteuern und sonstigen
Energiesteuern mindern. Da dies vermieden werden muss, hat man eine
Verordnung geschaffen, die ganz gewiss das Ziel der Energieeinsparung
verfehlt. Angesichts der geoffenbarten Bereitschaft, das Volk hemmungslos zu
belügen, hat sich bei mir die Überzeugung gefestigt, dass auch die
Verantwortlichen die Nutzlosigkeit der EnEV von Anfang an kannten. Daher ist
es auch erklärbar, dass wissenschaftlich sauber begründete Einwendungen
gegen die EnEV grundsätzlich nicht behandelt werden, weil – wie gezeigt – ein
echtes Interesse an Energieeinsparung gar nicht besteht. Cui bono?
Physikalische Grundlagen der energetischen Vorgänge
Insgesamt sind die physikalischen Vorgänge an und in Gebäuden auch für den
Nichtphysiker erfassbar. Die Schwierigkeiten der Bauphysik liegen darin, dass es
sich bei den bauphysikalischen Vorgängen um nichtstationäre, also um
dynamische Vorgänge handelt. Die Normen behandeln ausschließlich den
stationären Zustand, 53 wie er im Labor simuliert werden kann, der jedoch an
Gebäuden niemals anzutreffen ist. Ein erheblicher Teil der Fehlerhaftigkeit der
Normen ist hierauf zurückzuführen.
Energie
Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu leisten.
Energie zeigt sich in vielen Spielarten. Als Axiom gilt, dass in einem
geschlossenen System Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann. Im
allgemeinen Sinne gilt dies für die durch das Universum verkörperte Energie.
Wir sprechen daher auch vom Energieerhaltungssatz. Energie kann jedoch von
einer Form in eine andere verwandelt werden. Auch hierbei geht prinzipiell
keine Energie verloren. Wenn wir dennoch Begriffe wie Energieerzeugung,
Energieverbrauch oder Energieverlust 54 verwenden, verstoßen wir gegen den
Energieerhaltungssatz. Gemeint sind mit diesen Begriffen die vielfältigen
Vorgänge bei der Energieverwandlung und Energieverlagerung, die zum
Heizenergieverbrauch führen.
Die Grundgröße der Energie ist
1 Joule (J) = 1 Newtonmeter (Nm) = 1 Wattsekunde (Ws)
Im Bauwesen hat sich die Größe (Ws) und hiervon abgeleitet die Kilowattstunde
(kWh) eingebürgert.
Um den Fesseln des Energieerhaltungsatzes zu entkommen, werden wir daher
53 Zur Erklärung: Wenn ein Auto beschleunigt wird, haben wir den nicht stationären Zustand. Fährt danach
das Auto gleichmäßig weiter, ist der Zustand stationär.
54
Diese Begriffe sind anthropozentrisch. Die anthropozentrische Betrachtung der Natur war schon seit
jeher eine Quelle von Irrtümern.
24

künftig folgende Begriffe einführen:
„Genutzte Energie“ und „ungenutzte Energie“
In der Bauphysik haben wir es im Wesentlichen nur mit zwei Energieformen zu
tun: Strahlungsenergie und kinetische Energie. Sie repräsentieren überwiegend
den Begriff „Wärmeenergie“. 55 Im Hinterkopf sollte man auch behalten, dass
Energie stofflos ist.
Strahlungsenergie (Wärmestrahlung)
Strahlungsenergie ist die Energie elektromagnetischer Wellen, wobei wir hier
den Spektralbereich des gesamten Wellenspektrums meinen, der für die
energetischen Vorgänge an Gebäuden von Bedeutung ist. Dieses Spektrum
erstreckt sich vom langwelligen Infrarot bis hin zum Ultraviolett. Hierbei sind die
kurzwelligen Bereiche energiehaltiger als die langwelligen. Wenn wir mit
Wärmestrahlung rechnen, verwenden wir daher Durchschnittswerte mit
ausreichender Genauigkeit. Jedoch sollten wir bedenken, dass die
Sonneneinstrahlung den gesamten Bereich der Wärmestrahlung erfasst,
während die Abstrahlung von Baustoffen immer nur das langwellige infrarote
Spektrum betrifft. Die Arbeit, die diese Energieart leisten kann, besteht im
Wesentlichen darin, dass sie dann, wenn sie von Stoffen absorbiert wird, zur
Temperaturerhöhung führt.
Wärmestrahlung ist die Folge quantenmechanischer Ereignisse im
Teilchenbereich. Das Wirkungsprinzip hierfür wurde durch Max Planck (1858 –
1947) um 1900 erkannt und fand seinen Niederschlag im „Planckschen
Strahlungsgesetz“, das zur Grundlage der Quantentheorie wurde. Vereinfachend
betrachtet geschieht nach dem Atommodell von Niels Bohr folgendes:
Die den Atomkern umgebenden Elektronen umkreisen diesen in geschlossenen
Wellenzügen mit stets gleichen Wellenlängen. Daher können sie nur bestimmte
Bahnen besetzen. 56 Hierbei müssen wir uns vergegenwärtigen, dass nur in der
Elektronenhülle die Wärmeenergie manifestiert ist. Der Atomkern ist hierbei
energetisch neutral. Wird einem Atom Energie zugeführt, wird diese Energie
von der Elektronenhülle aufgenommen. Da die Wellenlänge nicht verkürzt
werden kann, nimmt das Elektron eine höhere Lage ein, die jedoch wiederum
nur ganzzahlig mehrfach länger als eine Wellenlänge sein kann. In diesem
neuen und höheren Energiezustand befindet sich nunmehr das Atom. Das
entropische Prinzip 57 bewirkt, dass das Elektron bestrebt ist, wieder den
55
Der Begriff „Energie“ für sich gesehen ist abstrakt. Die Spielarten, bei denen sich Energie
manifestiert, sind unzählig groß. Mathematisch orientierte Physiker neigen dazu, mit Energie als einer
abstrakten Größe rechnerisch umzugehen und verfallen hierbei häufig in den Fehler, unterschiedliche
Energieformen mathematisch als Einheit zu behandeln und hierbei aber zu übersehen, dass sie in der
Praxis getrennt zu behandeln sind. Zum Beispiel führt eine Gleichbehandlung der Energie, die in Luft
vorhanden ist mit Strahlungsenergie zu fehlerhaften Empfehlungen.
56 Da diese Wellenlängen gemessen werden können, ist es den Astrophysikern möglich, die stoffliche
Zusammensetzung von Sternen zu ermitteln.
25

ursprünglichen niedrigeren Energiezustand einzunehmen. Hierbei muss es aber
die aufgenommene Zusatzenergie wieder absondern. Das erfolgt durch die
Emission eines Lichtquants, also einer Elementarwelle elektromagnetischer
Natur geringster Größe. Diese Elementarwelle hat auch Teilcheneigenschaften,
die dazu geführt haben, dass ihr der Begriff „Photon“ zugeordnet wird, wenn
die Teilcheneigenschaften betrachtet werden. Das Photon ist masselos und
bewegt sich daher mit Lichtgeschwindigkeit 58 . Jede Substanz, die eine
Temperatur über dem absoluten Nullpunkt hat, sondert auf diesem
Wirkungsprinzip gründend, Strahlungsenergie ab. Diese Strahlungsenergie
unterliegt den gleichen Gesetzen wie sichtbares Licht. Trifft diese Energie auf
ein Hindernis, hängt die weitere Energieumwandlung von den Eigenschaften
des Hindernisses ab. An glatten, glänzenden Grenzflächen kommt es zur
Reflexion, in lichtdurchlässigen Körpern kommt es zur Lichtbrechung, an
bestimmten Strukturen kommt es zur Beugung, an undurchsichtigen und nicht
reflektierenden Flächen kommt es zur Absorption. Dazwischen gibt es
gemischte Ereignisse. Für die Bauphysik ist die Absorption der
Strahlungsenergie von großer Bedeutung, da sie zur Erwärmung der bestrahlten
Fläche führt. Das ist also im Wesentlichen die Arbeit, die von Strahlungsenergie
geleistet werden kann. Von ebensolcher Bedeutung ist die Wärmeabstrahlung
von Oberflächen nach dem Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann., da sie im
Wesentlichen den Energieabtrag an Außenwänden bestimmt. Die kleinste
Energieeinheit, die bei dem Zurückfallen eines Elektrons auf eine niedrigere
Umlaufbahn freigesetzt wird, hat die Bezeichnung „Quant“. Daher hat Planck
ausgesagt, dass Energie „gequantelt“ ist und somit eine körnige Struktur habe.
Kinetische Wärmeenergie (Bewegungsenergie)
Wenn wir einen uns warm erscheinenden Gegenstand berühren, haben wir eine
Wärmeempfindung. Die Natur dieser Wärmeempfindung war bis in das erste
Drittel des 19.Jhdts. hinein unbekannt 59 . Bald danach wurde jedoch erkannt,
dass Wärme eine Form der Energie ist. Sie wurde sodann als die
Bewegungsenergie der um einen Ruhepunkt schwingenden Teilchen definiert.
Somit ist die Wärmeempfindung das Spüren der Aufprallenergie schwingender
Teilchen. Die Schwingungsenergie (Ek) wird aus den Bewegungsgesetzen
abgeleitet und hat die Formel
Ek = ½ * m * v²
Hierbei ist (m) die Masse des schwingenden Teilchens, (v) dessen
Geschwindigkeit im Schwingungsvorgang 60 . Die Formel ist auch aus sonstigen
57 Jedes System neigt dazu, den geringstmöglichen Energiezustand einzunehmen.
58 Hierdurch ist die Lichtgeschwindigkeit definiert. Da es etwas Geringeres als Masselosigkeit nicht
gibt, kann die Lichtgeschwindigkeit als nicht weiter erklärbare Naturkonstante auch nicht übertroffen
werden. Die Idee einer Hyperlichtgeschwindigkeit wäre nur dann tragfähig, wenn Naturkonstanten inkonstant
werden könnten. Ein Universum ohne Naturkonstanten ist aber offenbar nicht möglich.
59
Die damaligen Naturforscher und Philosophen glaubten, dass es einen Wärmestoff gäbe, den sie
„Phlogiston“ oder „Caloricum“ nannten.
26

Bereichen, z.B für gleichmäßig beschleunigte oder verzögerte Bewegungen aus
dem Fahrschulunterricht allgemein bekannt.
Wie auch bei der Strahlungsenergie sind die Messgrößen für kinetische Energie
1 Joule (J) = 1 Newtonmeter (Nm) = 1 Wattsekunde (Ws)
Wir können daher Strahlungsenergie und kinetische Energie rechnerisch gleich
behandeln. Von einer gemeinsamen Berechnung ist jedoch dringend abzuraten,
da die physikalischen Vorgänge grundlegend verschieden sind.
Die Formel für (Ek) zeigt, dass nur Masse und Geschwindigkeit behandelt
werden. Da die Masse stets gleich bleibt, können wir unmittelbar aus der
Formel ablesen, dass nur die Schwingungsgeschwindigkeit eine Veränderung
des Energiebetrags bewirkt. 61 Je größer die Schwingungsgeschwindigkeit ist,
umso größer ist daher auch die Energie.
Energiehaltige – also warme – Stoffe bestehen also aus schwingenden Teilchen.
Dies gilt für alle Aggregatzustände, also auch für Luft und Wasser. Und ebenso
gilt dies für Wasserdampf. Wasserdampfteilchen schwingen bei baupraktischen
Temperaturen beispielsweise mit einer Geschwindigkeit (v) von etwa 2000
m/s. 62
Energieverlagerungen
Das entropische Prinzip, das darin besteht, dass in einem geschlossenen
energiehaltigen System sich der niedrigste und gleichmäßigste Energiezustand
einstellt, führt zu Energieverlagerungen, die stets vom höheren zum niedrigeren
Energiezustand gerichtet sind. Volkstümlich: Wärme strömt zur Kälte. Daher
kann „Kälte“ nicht in eine warme Wand einströmen, auch wenn dies so
empfunden wird. Den Dualismus „Wärme – Kälte“ gibt es in der Physik nicht.
Der Begriff „Kälte“ beschreibt daher nur die Empfindung für einen niedrigen
Energiezustand. Die Physik kennt nur unterschiedliche Energiezustände 63 . Das
Phänomen der Energieverlagerung vom höheren zum niedrigen Energiezustand
ist eine der Ursachen für die energetische Problematik an Gebäuden.
Am Bau haben wir es mit einem sehr geringen Temperaturspektrum der nach
60 Hierbei ist zu beachten, dass Schwingungsvorgänge sich aus gleichmäßig beschleunigten und
verzögerten Bewegungszuständen zusammensetzen, woraus folgt, dass die bei Schwingungszuständen
vorhandene kinetische Energie oszilliert.
61 Bei sehr hohen Energiezuständen sind die Schwingungsgeschwindigkeiten so groß, dass auch relativistische
Effekte zu berücksichtigen sind. In der Bauphysik ist dies jedoch ohne Belang.
62 Wir sehen also, dass der Begriff „Wärmeenergie“ am Bauwerk sich aus der Strahlungsenergie im Bereich
der Wärmestrahlung und aus der Bewegungsenergie schwingender Teilchen zusammensetzt.
63 Die Vorstellung, wonach Kälte das Gegenteil von Wärme sei, setzt das Vorhandensein einer negativen
Energie voraus. Stephen Hawkins beschäftigt sich derzeit mit dieser Hypothese.
27

oben offenen Kelvinskala zu tun. Empirisch wissen wir, dass die geringste
Temperatur der Außenluft etwa – 20 °C beträgt. Die baupraktisch relevante
maximale Temperatur der Sommerluft beträgt etwa 30 °C. Absolut ist dies eine
Temperaturspreizung von 50 K die 16,5% der am absoluten Nullpunkt
beginnenden und bei +30 °C endenden Temperaturspanne beträgt 64 . Das ist im
Grunde wenig 65 .
Weil wir es am Bau nur mit Strahlungsenergie und kinetischer Energie zu tun
haben, können wir die Betrachtung der Energieverlagerung hiernach ordnen.
Hierbei werden wir sehen, dass die Strahlungsvorgänge verhältnismäßig präzise
erfasst werden können, während die Verlagerung von kinetischer Energie
kompliziert und vielschichtig ist. Berechnungen der kinetisch bestimmten
Energieverlagerungen sind daher mit Fehlern behaftet, die sich jedoch nicht
gravierend auswirken, weil ihr Anteil an den energetischen Vorgängen
insgesamt gering ist.
Energieübergang von Strahlung in feste Stoffe (Absorption)
Wenn Strahlungsenergie auf feste Körper trifft, geht die Energie des Photons in
kinetische Energie der Teilchen über. Beim hypothetischen Schwarzen Körper
würde die gesamte Strahlungsenergie sich in Bewegungsenergie umwandeln.
Die Photonen heben beim Auftreffen die Elektronenwolke, die um die
Atomkerne herumschwingt, auf eine höhere Ebene, die Schwingungsenergie
nimmt entsprechend zu. Diese Umwandlung von Strahlungsenergie in
kinetische Energie erfolgt nach dem Energieerhaltungssatz verlustlos.
Da jedoch alle Stoffe ein Reflexionsvermögen haben, wird nicht die gesamte
einstrahlende Energie im Stoff aufgenommen. Ein Teil dieser Energie wird
reflektiert, ohne dass sie energetisch irgendetwas im Stoff bewirkt. Wenn wir
etwas sehen, ist dies eine Folge reflektierter elektromagnetischer Wellen. Der
hypothetische Schwarze Strahler, der ja die gesamte Strahlungsenergie
verschluckt (absorbiert), wäre daher für uns unsichtbar. 66
Zwischen Absorption und Reflexionsvermögen besteht daher der
Zusammenhang, dass die Summe aus eingestrahlter Energie gleich der Summe
aus absorbierter und reflektierter Energie ist. Hier gilt daher die Gleichung:
EStrahlung = Ereflektiert + Eabsorbiert
In gleicher Weise sind Strahlungsfähigkeit und Absorptionsfähigkeit miteinander
verbunden. Der spezifische Absorptionskoeffizient ist dem
64 Allerdings können sonnenbestrahlte Oberflächen erheblich wärmer, abstrahlende Flächen erheblich
kälter werden.
65 Diese Schrift behandelt folglich nur die Bauphysik für gemäßigte Breiten. In tropischen oder arktischen
Regionen gelten zwar die physikalischen Grundsätze ebenso, im Hinblick auf die Bedürfnisse
des Menschen führen sie jedoch zu teils gravierend anderen Empfehlungen.
66 Nach diesem Prinzip waren wohl die sagenhaften Tarnkappen gebaut.
28

Strahlungskoeffizienten gleich. Daher kann messtechnisch sowohl der
Absorptionskoeffizient wie der Strahlungskoeffizient aus dem
Reflexionsvermögen einer Stoffoberfläche ermittelt werden. Etwas komplizierter
wird es dann, wenn bei den Strahlungsvorgängen ganz oder teilweise
durchsichtige, durchscheinende oder sonst wie für elektromagnetische Wellen
durchlässige Stoffe, z.B. Glas im Spiele sind. Hier sind zusätzlich auch noch
Durchlässigkeitskoeffizienten zu berücksichtigen. Der Gesamtbetrag der
Strahlungsenergie ändert sich jedoch hierbei nicht.
Abstrahlung von Wärmeenergie
Die am Bau vorherrschenden energetischen Geschehnisse werden in ganz
überwiegendem Maße durch Strahlungsprozesse bestimmt. Hierbei ist zu
bedenken, dass zwischen Luft und festen Stoffen ein Energieaustausch durch
Strahlungsvorgänge so gut wie nicht stattfindet. Luft hat nämlich einen gegen
Null tendierenden Strahlungs- bzw. Absorptionskoeffizienten und ist –
baupraktisch gesehen – für Strahlung vollkommen durchlässig. Luft wird daher
nicht unmittelbar durch die Sonneneinstrahlung erwärmt sondern erst dann,
wenn sie mit erwärmten Stoffen, z.B. der Erdoberfläche in Berührung kommt.
Damit Strahlungsprozesse geschehen können, muss die Schicht einen freien
Strahlungsraum von wenigstens einer Lichtwellenlänge haben. Die
diesbezüglichen Dimensionen bewegen sich im Mikrometerbereich. Im
Normalfall kann sich daher Strahlung ungehindert entfalten.
Von großer Bedeutung ist, dass Abstrahlung völlig unbeeinflusst von sonstigen
äußeren Zuständen in der näheren oder weiteren Umgebung stattfindet. Eine
Wandoberfläche strahlt daher ständig und unaufhaltsam, vollkommen
unbeeindruckt etwa auch von der Zusammensetzung hinter der strahlenden
Oberfläche.
So sind auch Dämmstoffe auf einer Wandoberfläche für das Abstrahlverhalten
einer Wand vollkommen unmaßgeblich. Prinzipiell findet Abstrahlung solange
statt, bis der strahlende Stoff seine gesamte Energie abgegeben hat. Er
befände sich somit in der Temperatur des absoluten Nullpunkts. Dieser
Temperaturzustand kann jedoch in der Praxis nicht erreicht werden, weil auf
jeden Körper auch Wärmeenergie einstrahlt.
Es wird noch gezeigt werden, dass die Summe aus Einstrahlungs- und
Abstrahlungsvorgängen am Gebäude den Energieumsatz im Wesentlichen
bestimmt. Der Einfluss aus konvektiven Vorgängen und
Lüftungswärmeverlusten ist beim Gesamtenergieumsatz gering. Ebenso
geringfügig ist der Anteil von Beheizungsanlagen. Bei der großen Bedeutung,
die der Einsparung von Heizenergie zugemessen wird, muss dies in der neuen
Bauphysik berücksichtigt werden. Die Norm DIN 4108 betrachtet hingegen
Strahlungsprozesse überhaupt nicht. Sie betrachtet lediglich die energetischen
Vorgänge, die dadurch ausgelöst werden, dass zwischen der Raumluft und der
Außenluft ein Temperaturunterschied besteht, der Wärmeleitungsvorgänge
innerhalb des Baustoffs auslöst. Daher verfehlt diese Norm jeglichen
29

Lösungsweg zur Energieeinsparung.
Austausch von Strahlungsenergie zwischen Flächen
Innerhalb eines Gebäudes findet permanent zwischen den strahlenden Stoffen
ein Energieaustausch statt. Zur Vereinfachung der folgenden Betrachtungen
stellen wir uns das Gebäude leer vor, außerdem unterstellen wir zur weiteren
Vereinfachung, das der Entwurf auf rechtwinkliger und senkrechter Geometrie –
wie immer noch vorherrschend – aufgebaut ist. Weiterhin unterstellen wir, dass
die Strahlung senkrecht von der Fläche ausgeht und daher die bestrahlten
Flächen senkrecht trifft. 67 Für baupraktische Überlegungen ist diese Annahme
ausreichend genau. Von jetzt an haben wir es jedoch mit sehr verschiedenen
Möglichkeiten des Strahlungsaustausches zu tun. Ich empfehle dem Leser, zum
besseren Verständnis des Folgenden Skizzen anzufertigen.
Gleichartige Flächen
Parallel gegenüberliegende Flächen mit gleichem Strahlungskoeffizienten, also
z.B. zwei weiß gestrichene verputzte Wände bestrahlen sich gegenseitig
unaufhörlich. Sollte zunächst eine der Wände wärmer sein, wird sie, dem
Gesetz von Stefan-Boltzmann folgend, auch eine höhere Strahlungsenergie
emittieren. Die kältere Wand absorbiert einen Teil der eingestrahlten Energie,
sodass sie ein höheres Energieniveau einnehmen wird. Je nach Wärmekapazität
der beiden Wände wird sich früher oder später das Energieniveau der beiden
Wände angleichen. Der freie Raum zwischen den Wänden ist sodann von
gleicher Strahlungsenergie erfüllt, die sich gegenseitig durchdringt und nicht –
wie in mancher Fachliteratur angegeben ist – sich gegenseitig aufhebt. Dieser
Energiezustand kennzeichnet sodann das Strahlungsklima im Raum.
Flächen mit ungleichen Strahlungskoeffizienten 68 (ε)
Stehen sich Flächen mit ungleichen Strahlungskoeffizienten gegenüber, also
auch mit entsprechend ungleichem Reflexionsvermögen, kommt es zu keinem
Energieabgleich sondern zu einem gerichteten Wärmestrom 69 aus Strahlung
(Φs).
(ε) links kleiner als rechts
Hat nun die beheizte – linke – Wand den geringeren Strahlungskoeffizienten
und damit einhergehend den höheren Reflexionsgrad, wird sie einen
entsprechend geringen Anteil der kinetischen Wärmeenergie als Strahlung
emittieren. Hätten wir es hierbei mit einer hochreflektierenden Oberfläche zu
tun, hätte diese Oberfläche sogar einen wärmerückhaltenden Effekt für die
hinter der Reflexionsschicht befindliche Wärmeenergie. Die abgestrahlte Energie
67 In Wirklichkeit geht von jedem Flächenpunkt Strahlung so aus, dass eine über diesem Punkt gedachte
halbkugelige Schale gleichmäßig von den Photonen getroffen würde.
68 Die nachfolgenden Erörterungen des Strahlungsausgleiches zwischen parallelen Flächen gehen davon
aus, dass links die beheizte, rechts die unbeheizte Außenwandoberfläche ist.
69
Der Begriff „Wärmestrom“ ist metaphorisch und entstammt noch der Vorstellung, dass es einen
Wärmestoff gäbe.
30

trifft auf die stärker absorbierende Wand, wo sie zum größeren Teil in
kinetische Energie umgewandelt wird. Ein Teil dieser Energie wird durch
Wärmeleitungsprozesse abgeführt, der andere Teil wird zur reflektierenden
Schicht zurückgestrahlt, dort wiederum reflektiert und so fort. Da ein Teil dieser
Energie jeweils von der rechten Schicht absorbiert und abgeleitet wird, pendelt
sich im Verlaufe des Prozesses ein nach rechts gerichteter Energiestrom ein,
vorausgesetzt, dass die Energiezufuhr von links aufrecht erhalten bleibt. Diese
schwankt bei instationären Zuständen, wie sie am Bauwerk bestehen,
beträchtlich. Stellen wir uns diese Situation z.B. für eine zweischalige
Außenwandkonstruktion mit innen liegender Luftschicht vor, weiterhin, dass
durch Sonneneinstrahlung die rechte Schicht erwärmt wird und wärmer als die
linke Schicht ist, würde dies dazu führen, dass die von außen kommende
Energie an der linken Reflexionsschicht nach außen zurück gespiegelt würde.
Nachteilig wäre dies für die Energiekosten in der Heizperiode, vorteilhaft jedoch
im Sommer, da die linke Wand kühl bliebe.
(ε) links größer als rechts
Bei einer derartigen Konstellation ändert sich der Ablauf bei sehr guten
Reflektoren und einer beheizten Innenwand dramatisch. Der überwiegende Teil
der abgestrahlten Energie wird nach links reflektiert und bleibt somit der
Konstruktion erhalten. Dies ist das Grundprinzip einer neuen Technik der
Energierückhaltung, die der Verfasser entwickelt hat und die inzwischen
patentiert ist. 70
Der sommerliche Wärmeschutz ist auch bei dieser Konstruktionsweise gegeben,
da die von außen eingestrahlte Energie wegen der geringen Strahlungsfähigkeit
von reflektierenden Schichten in der rechten Wandschicht zurückgehalten
wird 71 .
Mathematische Behandlung von im Strahlungsaustausch stehenden
Flächen
Die Physik von im Strahlungsaustausch stehenden Flächen wird mathematisch
unter der vereinfachenden aber doch zu sehr genauen Ergebnissen führenden
Annahme behandelt, dass die Emission der Flächen sich aus der unmittelbaren
Wärmestrahlung nach dem Strahlungsgesetz von Stefan – Boltzmann und einer
einmaligen Reflexion der von der gegenüberliegenden Fläche kommenden
Wärmestrahlung zusammensetzt. Betrachtet werden somit in getrennter
Berechnung die Strahlungswärmeströme von links (Φli) und von rechts (Φre)
Hierbei bezeichnen wir die unmittelbare Strahlungsenergie von links mit (Φsli),
die von rechts mit (Φsre). Die reflektierte Strahlungsenergie bezeichnen wir an
der linken Seite mit (Φrli) und rechts mit (Φrre). Für die beiden
70 In anderen Bereichen des täglichen Lebens wird dieser Effekt schon sehr lange und auch erfolgreich
genutzt. Denken Sie an die Thermoskanne, an reflektierende Folien im Rettungswesen und auch an
das in Alufolie eingewickelte Wienerwaldhendl.
71 Die konstruktive Umsetzung dieser Technologie wird im anwendungstechnischen Teil unter dem
Begriff „Termosfassade“ behandelt.
31

Teilwärmeströme gilt sodann:
Φli = Φsli + Φrre
Φre = Φsre + Φrli
Der resultierende Wärmestrom aus Strahlungsvorgängen (Φs) ist die Differenz
aus den beiden Teilwärmeströmen nach der Beziehung
Φs = Φli - Φre
Wird das Ergebnis für (Φs) negativ, findet von rechts ein überschießender
Energieeintrag statt. Die Heizanlage kann, falls sich diese physikalischen
Vorgänge in einer zweischaligen Außenwandkonstruktion abspielen,
abgeschaltet werden.
Die vorstehende Berechnung des Wärmestroms aus Strahlungsvorgängen
zwischen parallelen Flächen zeigt in den Ergebnissen sehr anschaulich die
Energiebeträge, die hin und hergeschickt werden. Die jeweiligen Energiebeträge
werden für (Φs) nach dem Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann errechnet,
die Beträge für (Φr) mit Hilfe der Emissionskoeffizienten, also als Bruchteile von
(Φs). Sollten für das Reflexionsvermögen keine Tabellenwerte zur Verfügung
stehen, kann es mit ausreichender Genauigkeit aus den Strahlungskoeffizienten
abgeleitet werden.
Die tatsächlichen Energiebeträge in (W/m²) können durch den Praktiker sehr
einfach mit folgenden Formeln errechnet werden:
Φ = Cli-re * A * (Tli/100) 4 – (Tre/100) 4
Hierbei sind (Tli) und (Tre) die absoluten Temperaturen in (K) der im
Strahlungsaustausch stehenden Flächen. (Cli-re) ist der
Strahlungsaustauschkoeffizient, der nach folgender Formel errechnet wird:
Cli-re = 5,67 / (1/εli + 1/εre – 1)
Hierbei sind (εli) und (εre) die Strahlungskoeffizienten der im
Strahlungsaustausch stehenden Flächen, der Wert 5,67 ist (σ) des Schwarzen
Strahlers. Die obigen Formeln ergeben den tatsächlichen Energiestrom in
W/m². Bei positivem Ergebnis geht der Energiestrom von links nach rechts, bei
negativem Ergebnis ist der Energiestrom von rechts nach links gerichtet. Es
findet sodann ein Energieeintrag von außen nach innen statt 72 .
In der praktischen Anwendung empfiehlt es sich, im ersten Rechengang den
72 Der hier vorgestellte Rechengang folgt Cerbe/Hoffmann, Einführung in die Thermodynamik, Hanser
– Verlag, 1994.
32

Strahlungsaustauschkoeffizienten (C12) 73 zu berechnen, der bei allen weiteren
Berechnungen gleich bleibt. Er kennzeichnet den Strahlungsaustausch innerhalb
der einmal gewählten Konstruktion.
Da eine genauere Berechnung der energetischen Vorgänge dann gegeben ist,
wenn unterschiedliche Klimalagen untersucht werden, dürfte sich eine
stundenweise Berechnung einbürgern. Durch eine entsprechend sinnvolle
Anwendung des mit Hilfe von EXCEL möglichen Rechenverfahrens, können hier
sehr rasch unterschiedliche Wetterbedingungen berechnet werden. Im gleichen
Rechengang kann auch der sommerliche Wärmeschutz einer derartigen
Konstruktion überprüft werden. In der Regel erscheinen im Sommer die Werte
für (Φ) mit negativem Vorzeichen. (Bei dieser Definition von links und rechts) 74
Wärmestrahlung und menschlicher Körper
Betrachten wir unseren Körper genauer, stellen wir fest, dass er an dünnen
Partien durchscheinend ist. Halten wir unsere Hand gegen eine starke
Lichtquelle, sehen wir einen roten Lichtschein. Auch Ohren werden von der
Sonne mühelos durchstrahlt. Kinder nützen diesen Effekt wirkungsvoll zum
Schrecken ihrer Geschwister, indem sie eine Taschenlampe in den Mund
stecken und hierdurch beeindruckende gespenstische Effekte bewirken.
Strahlung dringt also auch in den menschlichen Körper ein. Augenscheinlich
wirkt Strahlung in die Tiefe des menschlichen Körpers durch die Haut hindurch.
Somit wird ein erheblicher Teil der Körpersubstanz unmittelbar von
Wärmestrahlung erreicht. Besonders effektiv ist dieser Vorgang natürlich, wenn
der Körper der unmittelbaren Sonnenstrahlung ausgesetzt ist. Er ist jedoch
auch beim bekleideten Menschen vorhanden, da auch Kleidungsstücke Wärme
abstrahlen. Die „wärmende“ Wirkung der Kleidung besteht weniger in der
Dämmfähigkeit der Stoffe. Diese wirkt sich schon wegen der geringen
Materialstärke nur unwesentlich aus. Von erheblich größerer Wirkung ist das
Strahlungs- und Reflexionsvermögen von Textilien. Auch hier gelten als
überwiegend bedeutender Vorgang die physikalischen Effekte von im
Strahlungsaustausch stehenden Oberflächen. 75
Beim bekleideten Menschen sind daher auch die Umgebungslufttemperaturen
von nur untergeordneter Bedeutung. Der klimatische Zustand der Schicht
zwischen Hautoberfläche und Kleidung wird nahezu ausschließlich durch
Strahlungsprozesse bestimmt. Wir müssen uns daher mit der Einsicht vertraut
machen, dass die Temperatur der Umgebungsluft – vor allem in geschlossenen
Räumen - kein Endziel ist. Die Lufttemperatur ist in geschlossenen Räumen nur
ein Indikator für den Strahlungszustand im Raum. Das Strahlungsklima wird
73 In der DIN EN ISO 6946 wurde dem Strahlungsaustauschkoeffizienten, der dort
„Strahlungsaustauschzahl“ heißt, der Buchstabe (E) zugeordnet.
74 Wer Schwierigkeiten im Verständnis zum Strahlungsaustausch hat, kann sich auch in er Fachliteratur
orientieren. Sehr gut ist das z.B. dargestellt in Cerbe/ Hoffmann, Einführung in die Thermodynamik,
Hanser Verlag, 10.Aufl.1994.
75 Der Siegeszug baumwollener Unterwäsche geht auf das gute Reflexionsvermögen von Baumwolle
zurück.
33

ausschließlich durch die Oberflächentemperaturen und den
Strahlungskoeffizienten bestimmt.
Wärmeleitung, Ursachen und Einflüsse
Wärmeleitung ist Energieverlagerung in festen Stoffen. Der Vorgang der
Wärmeleitung ist grundsätzlich sehr einfach. Es geschieht annähernd das
Gleiche wie auf dem Billardtisch. Energiehaltige Teilchen geben ihre
Bewegungsenergie durch elastische Stöße an andere Teilchen weiter. Aus
statistischen Gründen und wegen des Gesetzes der großen Zahl kommt es im
Ergebnis dazu, dass sich in allen Stoffen die Bewegungsenergie gleichmäßig
durchmischt. Der Übergang von Energie zwischen gasförmigen und festen
Stoffen heißt Konvektion und kann nur dann in nennenswertem Masse
stattfinden, wenn das Gas – in der Physik Fluid genannt – am festen Körper
vorbeistreicht.
Haben wir den am Bau vorherrschenden Fall, dass an einer Grenzschicht
Wärmeenergie durch Strahlung oder Konvektion abgegeben wird und das
Bauwerk verlässt, wird – soweit vorhanden – Energie aus anderen Bereichen
des Bauteils nachgeführt. Wird sehr viel Energie vom Bauwerk abgegeben –
was vorwiegend an der Gebäudehülle geschieht - und ist an anderer Stelle des
Stoffs ein hohes Energieniveau, herrscht ein entsprechend großes
Temperaturgefälle, welches für die Schnelligkeit des Wärmeleitungsvorganges
verantwortlich ist. Das Temperaturgefälle ist es wert, einer gesonderten
Betrachtung unterzogen zu werden.
Ganz ist das Gleichnis vom Billardtisch nämlich nicht richtig. In Wirklichkeit
schwingen natürlich alle Teilchen, während die angestoßenen Billardkugeln ja
still liegen. Nur Teilchen im Energiezustand des absoluten Nullpunkts schwingen
nicht. Sie sind – unter den Einschränkungen des Mößbauereffekts allerdings –
zur Ruhe gekommen.
Ich selbst postuliere außerdem eine „thermische Resonanz“ (T.R.), was besagt,
dass ein Teilchensystem dazu neigt, sozusagen im Gleichschritt zu schwingen.
Der Vergleich mit dem Vorgang in einem Ballsaal, bei dem die Tänzer sich im
gleichen Takt bewegen, vermag zu verdeutlichen, dass hier wie da die
Häufigkeit von Kollisionen mit zunehmender Resonanz abnimmt 76 . Somit
verlangsamt sich bei zunehmender Resonanz die Wärmeleitung ganz erheblich.
Die Resonanz nimmt mit steigendem Temperaturgefälle ab, die
Kollisionshäufigkeit nimmt entsprechend zu. Somit wird auch erklärbar, dass
das Maß der Wärmeleitung progressiv zum Temperaturgefälle zunimmt. Dies
wird allerdings in den Tabellen zu den Wärmeleitzahlen nach DIN 4108 nicht
76 In der Fachliteratur habe ich bis heute nichts über „thermische Resonanz“ gefunden. Zu vermuten ist,
dass die Fähigkeit zur thermischen Resonanz eine spezifische Eigenschaft von Stoffen ist. Damit wäre
auch erklärbar, dass Stoffe mit gleicher Masse unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit haben. (z.B. Vergleich
von Glas mit Aluminium) Gelänge es den Festkörperphysikern, Einfluss auf die spezifische
T.R. zu nehmen, könnte sodann ein Verfahren zur Veränderung der Wärmeleitfähigkeit von Stoffen
entwickelt werden.
34

erücksichtigt. Dort finden wir nur Durchschnittswerte. Dies wäre nun bei den
verhältnismäßig geringen Temperaturstufungen in homogenen Baustoffen recht
unbedeutend.
Von erheblicher Bedeutung ist dieser Effekt jedoch in aussenliegenden
Dämmstoffen, wenn diese nicht nur zur Erhöhung des Temperaturniveaus im
gedämmten Stoff sondern zur Energieeinsparung eingesetzt werden. In den
Dämmstoffen befindet sich nämlich ein sehr großes Temperaturgefälle
innerhalb einer dünnen Schicht, das im baupraktischen Bereich ein Ausmaß
erreichen kann, das zu einem überproportionalen Energiedurchgang führt. Um
diesen Effekt in seiner ganzen Größe zu ermessen, müssen wir uns
vergegenwärtigen, dass vor allem in klaren Winternächten die
Dämmstoffoberfläche durch Abstrahlung weit unter die Lufttemperatur
abkühlen kann. Da die Schicht hinter dem Dämmstoff meistens noch etwa 12 –
15 °C hat, haben wir es somit mit einem großen Temperaturgefälle zu tun und
somit auch mit einem beträchtlichen Energiedurchgang, der erheblich größer
ist, als er nach den Rechenverfahren möglich ist. Dies ist einer der Gründe,
weshalb alle Versuche, mit nachträglich angebrachten Dämmschichten die
Heizkostenrechnung zu senken, fehlgeschlagen sind. Andere Ursachen dieser
Fehlschläge werden noch a.a.O. erörtert werden.
Von weiterem Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit ist die stoffliche Struktur.
Besonders gut erkennbar wird dies beim Vergleich von Aluminium mit Glas.
Die Stoffdichten sind mit 2,56 kg/dm³ bzw. mit 2,40 – 3,00 kg/dm³ angegeben.
Die Stoffdichten – also das spezifische Gewicht – sind also fast gleich groß.
Gewaltig unterschiedlich sind aber die jeweiligen Wärmeleitzahlen (λ) in
(W/mK). Aluminium hat den Wert 229,00, Glas hat den Wert 0,75. Demzufolge
leitet eine Schicht aus Aluminium den 305 – fachen Energiebetrag einer gleich
dicken Glasschicht 77 . Die oft gehörte Ansicht, dass die Stoffdichte die
Wärmeleitzahl bestimmen würde, ist somit falsch. Da sich Aluminium von Glas
strukturell dadurch unterscheidet, dass es ein kristallines wohl geordnetes
Gefüge hat und ausserdem elektrisch leitfähig ist, während Glas ein amorphes
Gemenge von zusammengeschmolzenen Mineralien ist, ist erkennbar, dass
Stoffe mit kristallinem Gefüge die besseren Wärmeleiter sind. Verdeutlicht wird
dies damit, dass Quarzglas, das bereits ein kristallines Gefüge hat, ansonsten
stofflich fast die gleiche Zusammensetzung wie Fensterglas hat, bereits eine
Wärmeleitzahl von 1,36, also immerhin schon doppelt so groß, aufweist.
Von weiterhin erheblichem Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit ist die elektrische
Leitfähigkeit von Stoffen. Bei elektrischen Leitern verlagert sich der
Wärmeenergietransport auf die freien Leitungselektronen, die ihrerseits ihre
Energie an die Stoffteilchen übergeben.
Dieser Effekt wird auch in eigentlichen Nichtleitern wirksam, wenn sie
durchfeuchtet sind. Das in den mineralischen Baustoffen enthaltene Wasser löst
vorhandene Salze und wird somit zum elektrisch leitenden Elektrolyten.
77 Quelle: Buderus, Handbuch der Heizungstechnik.
35

Abgesehen davon, dass das in den Stoffporen enthaltene Wasser die
Schwingungsenergie unmittelbar weiterleitet, führt es dazu, dass es auch in
mineralischen Baustoffen zu zusätzlichen Wärmeleitungsprozessen wie in
Metallen kommt.
In mineralischen Baustoffen eingelagertes Wasser, das besonders in
Altbausubstanzen bis zu 15% des Mauervolumens erreichen kann, verstärkt
dies die Wärmeleitung beträchtlich. Gelingt es, derartige Mauern in einen
dauerhaft trockenen Zustand zu bringen, sinken die Wärmeleitzahlen bis auf ein
Viertel des ursprünglichen Wertes. 78
In porigen Baustoffen bei einer Porengröße im Mikrometerbereich und größer
kommt es zu stoffinternen Strahlungsprozessen. Für diese Strahlungsprozesse
gilt uneingeschränkt das Strahlungsgesetz von Stefan – Boltzmann. Auch hier
wird ein zusätzlicher Wärmestrom in Gang gesetzt, der durch die
unterschiedlichen Porenwandtemperaturen bei gleichem Strahlungskoeffizienten
bestimmt ist. Je größer die Stoffporen sind, umso bedeutender ist diese Art der
Wärmeleitung. Wegen der Großporigkeit von Dämmstoffen insbesondere aus
Polystyrol und wegen des sehr großen Temperaturgefälles innerhalb der
Dämmschicht sind in derartigen Stoffen die Strahlungsprozesse besonders
intensiv und mindern daher die dämmende Wirkung. Verstärkt wird dieser
Effekt durch den nahe beim Schwarzen Strahler liegenden
Strahlungskoeffizienten von Polystyrol. Da die absolute Temperatur bei der
Berechnung von Strahlungsenergie mit der vierten Potenz als Faktor eingeführt
wird, ist auch deshalb die Annahme der DIN 4108, wonach die Wärmeleitung
linear mit dem Temperaturgefälle anstiege, falsch.
Wir sehen also, dass Wärmeleitung in Baustoffen ein äußerst vielschichtiger und
vielseitig beeinflusster Vorgang ist, der mit den in den Normen angegebenen
Wärmeleitzahlen nur unzureichend beschrieben ist. Die fourier´sche
Wärmeleitungsgleichung ist daher eine extreme Vereinfachung und nur
eingeschränkt verwendbar. 79
Wärmeleitung in mineralischen Baustoffen
Hierzu gehören Ziegelbaustoffe, Beton, Porenbeton, Kalksandsteine,
Lehmausfachungen, Gipsbaustoffe, um nur die Wichtigsten zu nennen. Bei
diesen Baustoffen erfolgt Wärmeleitung überwiegend durch die Weitergabe der
Bewegungsenergie der schwingenden Teilchen durch elastische Stöße. Interne
Strahlungsprozesse spielen kaum eine Rolle. Sehr wesentlich wird die
Wärmeleitzahl durch den Feuchtigkeitsgehalt bestimmt. Die Tabellenwerte der
Wärmeleitzahl (λ) gehen von einer mittleren Stofffeuchte aus, die bei
78 Quelle: Messungen von Cammerer, zitiert in Eichler, bauphysikalische Entwurfslehre. Neuerdings
durch Untersuchungen des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik bestätigt.
79 Gemeint ist hier die fourier´sche Wärmeleitungsgleichung in ihrer in der EnEV abgebildeten Form, die
in einer unzulässigen Weise von der Eindimensionalität der Energieverlagerung und davon ausgeht,
dass die Wärmekapazität eliminiert wird. Die fourier´sche Gleichung wurde daher gefälscht.
36

Neubauten gemessen worden ist. Sie können als brauchbare Anhaltswerte
verwendet werden, sind jedoch im Einzelfall zu verbessern. Beachtliche
Verbesserungen – also Verringerungen der Wärmeleitzahl – treten ein, wenn
z.B. durch Wandheizungstechniken der Baustoff seine Haushaltsfeuchte verliert
und restlos austrocknet. Je nach Baustoff und Ausgangsfeuchte kommt es bis
zur Viertelung der Wärmeleitzahl. Von sehr großer Bedeutung für die
Wärmeleitzahl ist die Stofffeuchtigkeit in Ziegelwänden im Altbaubestand mit
Stärken von über 40 cm.
Dämmstoffe
Dämmstoffe sind Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Die dämmende
Wirkung beruht jedoch nicht – wie vielfach geglaubt wird – in den
Eigenschaften des Materials, sondern im Gefüge, in welches das Material
gebracht worden ist 80 . Sowohl die Kunststoffe, aus denen Dämmstoffe
hergestellt werden, z.B. Polystyrol, wie auch die mineralischen Stoffe Glas und
Gestein, aus denen faserige Dämmstoffe hergestellt werden, sind – für sich
gesehen – gute Wärmeleiter. In kompakter Form wären sie daher als
Dämmstoff ungeeignet. Dämmstoffe simulieren stehende Luftschichten, die,
falls sie nicht strömen, die geringste Wärmeleitfähigkeit haben. Geringer
wärmeleitend wäre nur noch das Vakuum, in welchem gar keine Wärmeleitung
mehr möglich ist.
Das Gefüge aller Dämmstoffe ist dadurch gekennzeichnet, das geringe
Materialmengen ein großes Luftvolumen einschließen. Um die dämmende
Wirkung von Dämmstoffen zu verstehen, genügt es, sich mit der Dämmwirkung
stehender Luftschichten zu befassen, die nichts anderes ist als eine
Verminderung des Energieübergangs von dichten in weniger dichte Stoffe.
Eine energiehaltige Wand besteht nach der kinetischen Wärmetheorie aus einer
Ansammlung schwingender Teilchen. Gerät ein derartiges Teilchen in Kontakt
mit einem gasförmigen Teilchen, überträgt es durch einen elastischen Stoß
seine Bewegungsenergie an das Gasteilchen. Je häufiger dies geschieht, umso
intensiver ist der Energieübergang. Da Luft im Verhältnis zu festen Körpern
teilchenarm ist, geschieht die Kontaktnahme zwischen den Teilchen des festen
Stoffs mit den Gasteilchen selten. Hierbei wird auch verständlich, warum
stehende Luft besser dämmt als bewegte Luft, bei welcher – in Abhängigkeit
von der Strömungsgeschwindigkeit – mehr Zusammenstösse stattfinden. Zur
Veranschaulichung: Wenn Sie mit Ihrem Auto schnell durch Regen
hindurchfahren, sehen Sie, dass die Regentropfen sehr häufig gegen die
Windschutzscheibe treffen. Bringen Sie das Auto zum Stillstand, verringert sich
die Häufigkeit der Tropfenkollision.
Ein weiteres kommt hinzu: Steht die Luft, wird sie sich allmählich erwärmen.
Das Temperaturgefälle zwischen festem Stoff und Luft wird somit geringer.
Auch dies führt zur Verminderung der Wärmeenergieübertragung. Strömende
Luft hingegen ist nicht vorgewärmt, das Temperaturgefälle ist somit größer und
80 Der beste Wärmeleiter Gold wäre in schaumigem Zustand ein guter Dämmstoff.
37

der Wärmeübergang ist verstärkt.
Stehende Luftschichten können leider nicht beliebig dick gemacht werden. Die
Praxis hat gezeigt, dass Luftschichtdicken, die stärker als 50 mm sind, zu
zirkulieren beginnen. Ihre dämmende Wirkung nimmt daher ab. Daher werden
in den Normen Luftschichten, die zur „Hinterlüftung“ eingesetzt werden, nicht
als dämmend angesehen.
Da Luftschichten bis 30 – 50 mm Stärke jedoch eine sehr gute Dämmwirkung
haben, genügen diese in aller Regel zur Erreichung des sog.
„Mindestwärmeschutzes“, der dann gegeben ist, wenn Tauwasserbildung auf
der Wandinnenoberfläche ausgeschlossen ist. Voraussetzung ist lediglich, dass
diese Luftschichten stehend und von der Umgebungsluft getrennt sind. Besteht
das Ziel im „Mindestwärmeschutz“, benötigt man daher keine Dämmstoffe. Die
Fehlentwicklung 81 hin zu dickeren Dämmschichten, wobei hier die
Maximalforderung bis zu 45 cm Materialstärke reicht 82 , hat die Entwicklung von
Dämmstoffen begünstigt, die strukturbedingt jede beliebige Luftschichtdicke
simulieren können. Damit erreicht man in etwa die Wirkung stehender Luft,
allerdings vermindert um die erhöhte Wärmeleitung innerhalb der
Dämmstoffmaterialien.
Was kann ein Dämmstoff eigentlich leisten?
Der werbenden Dämmstoffindustrie ist es gelungen, dem Verbraucher, aber
auch den Architekten einzureden, dass Dämmstoffe am Gebäude den
Energieverbrauch einschränken könnten, sie also den Energiedurchgang nahezu
vollständig verhindern könnten. Dieser Irrglaube hat sich so in den Hirnen
festgesetzt, dass sogar durch Bauvorschriften Bauherren gezwungen werden,
extrem verdickte Dämmstoffe zu verbauen. Inzwischen ist rein sprachlich der
Begriff „Dämmung“ sogar zum Synonym für den Begriff „Energieeinsparung“
geworden Es lohnt also, sich mit der tatsächlichen Wirkungsweise von
Dämmstoffen zu beschäftigen.
Der Begriff „Dämmstoff“ ist sehr gut gewählt, steckt in ihm nämlich das Wort
„Damm“. Wählt man die Analogie „Staudamm“, kann man sich recht gut die
Wirkungsweise von Dämmstoffen veranschaulichen. In diesem Zusammenhang
hilft uns auch der sonst physikalisch falsche Ausdruck „Wärmestrom“ weiter.
Wenn wir in einem strömenden Gewässer einen Damm errichten, führt dies
zum Aufstau des Wassers. Für den Begriff „Wasser“ müssen wir uns jetzt nur
noch den Begriff „Energie“ denken. Hierbei steigt der Wasserspiegel, womit die
Energie der Lage zunimmt. Dieser Zustand bleibt sodann erhalten. Erreicht das
Wasser die Dammkrone, fließt es über diese hinweg. Ein flussabwärts stehender
Beobachter würde hierbei feststellen, dass zeitweise der Fluss versiegt ist,
nämlich während der Aufstauzeit, danach aber genau soviel Wasser abfließt wie
81 Diese Fehlentwicklung wird a.a.O. noch ausführlich behandelt werden.
82 Z.B. Prof. Karl Gertis, Fraunhoferinstitut Holzkirchen
38

zuvor.
Übertragen wir diese Analogie auf den Bau:
Wir bringen also auf der Außenseite der Wand einen Dämmstoff an. Die
Fließart des Wärmestroms verändert sich hierdurch. Das Temperaturgefälle
bleibt jedoch erhalten, damit auch die Gesetzmäßigkeit, wonach Wärmeenergie
sich zum Bereich des niedrigeren Energiezustandes hinbewegt. Allerdings bildet
sich in der gedämmten Wand ein Energiestau aus, der dadurch erkennbar wird,
dass sich die Temperatur der gedämmten Wand erhöht.
Diese Temperaturerhöhung der gedämmten Wand ist ein guter Erfolg, weil
hierdurch die Bildung von Tauwasser verhindert wird. Die Dämmung von
Bauteilen zur Verhinderung von Tauwasserbildung war der ursprüngliche
Gegenstand DIN 4108. Dies war sinnvoll, vernünftig und ist auch heute eine
richtige Anwendung von Dämmstoffen.
Der Zweck von außen angebrachten Dämmstoffen besteht also darin, im Bauteil
eine Temperaturerhöhung herbeizuführen, die der Bildung von Tauwasser
entgegenwirkt. Einen anderen Sinn haben Dämmstoffe nicht.
Zur Ehrenrettung im Hinblick auf Energieeinsparung: Durch die Erhöhung der
Wandtemperatur verringert sich bei Konvektionsheizungen das
Temperaturgefälle zwischen Innenraumluft und Innenwandoberfläche, sodass
hierdurch ein kleiner Energiespareffekt eintritt.
Betrachten wir aber nun den weiteren Vorgang der Wärmeleitung im
Dämmstoff:
Wir haben gesehen, dass das Temperaturniveau in der gedämmten Wand
gestiegen ist. Würde man nun zwei Wandquerschnitte aufzeichnen und durch
eine Linie den Temperaturverlauf darstellen, würde sich zeigen, dass im
baupraktischen Bereich in der ungedämmten Wand eine gerade Linie 83 von der
Innenraumtemperatur mit 20 °C bis zur Außenwandoberfläche mit etwa + 3 °C
gezeichnet werden müsste. Bei der gedämmten Wand würde diese Linie flacher
verlaufen, weil dort die Oberflächentemperatur der gedämmten Wand je nach
Dämmstärke mehr oder weniger höher liegt. Messungen im Winter zeigen aber,
dass die Oberflächentemperatur auf der außen liegenden Dämmschicht sich von
der der ungedämmten Wand nicht unterscheidet. 84 Dies zeigt, dass innerhalb
des Dämmstoffs ein sehr großes Temperaturgefälle herrscht. Wir haben nun
also – soweit wir noch „dämmophil“ sein sollten - ein äußerst unangenehmes
Problem am Hals: Wollen wir das Temperaturgefälle, das ja der Motor des
Wärmeleitungsgeschehens ist, verkleinern, müssen wir die Dämmstärke
verkleinern, weil hierdurch das Temperaturniveau in der Wand sinkt und somit
83 Eine gerade Linie stellt den Temperaturverlauf innerhalb einer Wandkonstruktion allerdings nur ungenau
dar. Im Bereich der Tauzone findet nämlich eine erhöhte Wärmeleitung statt, sodass dort die
Linie steiler abfällt.
84 Dieses Phänomen wird a.a.O noch erörtert werden.
39

auch die Oberflächentemperatur der gedämmten Wand. Verstärken wir
hingegen die Dämmstärke, erhöht sich in gewissen Grenzen 85 das
Temperaturniveau der gedämmten Wand, allerdings erhöht sich damit auch das
Temperaturgefälle im Dämmstoff.
Das Ausmaß des „Wärmestroms“ – in Wirklichkeit fließt natürlich nichts
Stoffliches – steht in einem unmittelbaren, linearen Zusammenhang mit dem
Temperaturgefälle. Eine Verdoppelung des Temperaturgefälles führt –
vereinfachend betrachtet – zu einer Verdoppelung des Durchgangs an
Wärmeenergie.
Wir müssen also – ganz gegen unsere jahrelang entwickelten Gewohnheiten –
erkennen, dass eine Verstärkung von Dämmschichten zu keiner Verringerung
des Energiedurchgangs führen kann sondern nur zu einer Veränderung des
zeitlichen Ablaufs. Wir haben bereits im Winter durch Messungen festgestellt,
dass die Oberflächentemperaturen von gedämmten und ungedämmten
Fassaden völlig gleich sind. 86 Da die Dämmstoffindustrie und ihre willfährigen
professoralen Helfer behaupten, dass Dämmstoffe den Energiedurchgang
signifikant behindern, müsste – falls dies stimmen sollte – allerdings die
gedämmte Oberfläche erheblich kälter sein. Sie ist es aber nicht. Allein diese
Beobachtung sollte uns skeptisch stimmen. Nun machen wir aber ein
Gedankenexperiment, dem bei gedämmten und ungedämmten Fassaden
gleiche Oberflächentemperaturen zugrunde liegen. Wir lassen also zunächst
einmal in Gedanken die Dämmstärke beliebig anwachsen und vergessen hierbei
auch die Hyperbeltragik. Die Folge ist – wie wir schon gesehen haben – ein
Ansteigen des Temperaturgefälles im Dämmstoff, dessen unterer Punkt die
Oberflächentemperatur außen ist. Wir sehen also, dass trotz steigender
Dämmwirkung – sichtbar am großen Temperaturgefälle – die Wärmeenergie
ungehindert durch den Dämmstoff hindurch marschiert.
Nun vermindern wir die Dämmstärken. Das Ergebnis ist immer das Gleiche. Der
hindurchgehende Energiebetrag bleibt gleich, weil sich geringer werdender
Dämmeffekt und sinkendes Temperaturgefälle stets die Waage halten 87 . Der
letzte Schritt besteht darin, den Dämmstoff die Dimension Null annehmen zu
lassen. Und auch hier ist keine messbare Veränderung des Wärmedurchgangs
feststellbar. Möglicherweise bildet sich aber jetzt auf der Wandinnenseite
Schimmel, ein Zeichen für Tauwasserbildung. Also bringen wir wieder flugs
Dämmstoff an, denn an der Erhöhung der Stofftemperatur sind wir natürlich
85 Hier spielt die sog. „Hyperbeltragik“ eine ungute Rolle, die darin besteht, dass der Dämmeffekt mit
zunehmender Dämmstärke hyperbolisch abnimmt und sich in der Praxis gezeigt hat, dass bei einer
Dämmstärke von 80 mm das Optimum erreicht ist und darüber hinaus keine signifikanten Erhöhungen
der Dämmfähigkeit mehr eintreten.
86 Dass gedämmte Oberflächen sogar entschieden kälter als die Umgebungsluft werden können, wird
noch a.a.O. behandelt werden.
87 Dies ergibt sich aus der linearen Struktur der Fourier´schen Wärmeleitungsgleichung.
40

interessiert.
Dämmstoffe sind zur Verringerung des Energiedurchgangs durch Außenwände
ungeeignet, soweit sie das Maß überschreiten, das zur Tauwasservermeidung
erforderlich ist.
Wer mir bis hierhin gefolgt ist und es verkraftet hat, dass ich an der
bauphysikalischen Weltordnung gerüttelt habe, kann sich selbst letzte
Gewissheit hierüber mit einer Berechnung nach den Regeln der DIN 4108
verschaffen, wobei er hierbei die Grenzschichttemperaturen zwischen Wand
und Dämmstoff berechnen muss. Die Formeln hierfür stehen alle im
„Wendehorst“ 88 . Hierbei wird er dann zu dem hier geschilderten Ergebnis
kommen. Das Temperaturgefälle, ausgedrückt in (Δ K) geht bei diesen
Berechnungen nämlich als Faktor in die Berechnung ein. Zwischen
Temperaturgefälle und Energiedurchgang besteht ein linearer – also
unmittelbarer – Zusammenhang.
Zum besseren Verständnis eine weitere aus dem Alltag bekannte Analogie:
Jeder kennt das Phänomen des Staus auf Autobahnen. Was nehmen wir hier
wahr? Nach bisher flotter Fahrt merken wir am Geblinke von Warnlichtern
vorausgefahrener Autos: Ein Stau! Wir treten also auf die Bremse. Von da ab
geht es im Kriechgang weiter. Je dichter der Verkehr bisher war, umso größer
ist der Stau. Nach den Verkehrslageberichten oft über 40 km. Irgendwann
kommen wir dann zu der Stelle, die den Stau ausgelöst hat. Meistens ist das
eine Baustelle, bei der nur noch eine Fahrspur freigegeben ist. Kaum sind wir
da vorbei, geht es schneller als zuvor weiter, weil nämlich der Verkehr vor uns
eine ganze Zeit lang sehr dünn ist. Wir können daher einen großen Teil des
eingetretenen Zeitverlustes wieder wettmachen.
Betrachten wird dieses Ereignis für alle betroffenen Autofahrer, stellen wir fest,
dass jeder letztlich sein Ziel erreichen wird. Nicht einer ist übrig geblieben. Bei
einigen ist das Abendessen inzwischen kalt geworden. Nun können wir die
Menge der Autofahrer mit der Energiemenge gleichsetzen, die wegen eines
Temperaturgefälles sich verlagert. Die Engstelle auf der Autobahn setzen wir
mit einer Dämmschicht gleich. Die Analogie stimmt bis ins Detail. Die
Anhäufung der Autos vor dem Stau entspricht dem erhöhten Energieniveau
hinter einem Dämmstoff. Das wichtigste, was uns nun klar wird: Am Ende ist
die Summe der durchgefahrenen Autos genau so hoch, als hätte es die
Engstelle gar nicht gegeben. Übertragen: Ob mit oder ohne Dämmstoff –
letztlich ist die durchgegangene Energiemenge gleich. Nur die Art und Weise,
wie sie sich verlagert hat, der zeitliche Ablauf, war unterschiedlich. Mit dieser
Analogie im Hinterkopf werden wir das weitere besser verstehen.
In den Hirnen der Verbraucher – auch der Architekten – hat sich festgesetzt,
dass Dämmung mit Energieeinsparung faktisch gleichgesetzt werden kann. In
88 Standardtabellensammlung für Architekten und Bauingenieure.
41

Wirklichkeit handelt es sich aber um zwei völlig verschiedene Dinge. Ich halte
es für eine grandiose Meisterleistung der Werbefachleute, dass es ihnen
gelungen ist, für den einfachen Begriff „Dämmung“ einen völligen
Bedeutungswandel hin zum Begriff „Energieeinsparung“ herbeigeführt zu
haben.
Bauphysikalische Vorgänge in und an Dämmstoffen
Dämmstoffe sind ein sehr problematisches Material. Wir wollen nun den außen
angebrachten Dämmstoff betrachten und sehen was da so alles geschieht.
Zunächst jedoch untersuchen wir die strukturellen Eigenschaften der
Dämmstoffe, da diese sehr bedeutsam sowohl im Guten als auch im Bösen sind.
Gemeinsam ist allen Dämmstoffen die geringe auf das Volumen bezogene
Masse. Daher sind sie zur Speicherung absorbierter Energie nennenswert nicht
fähig. Allerdings können sie sich an der Oberfläche bei einstrahlender
Sonnenenergie erstaunlich schnell aufheizen, ebenfalls eine Folge der geringen
Masse.
Von Bedeutung ist weiterhin das schlechte kapillare Leitvermögen für in den
Dämmstoff eingedrungenes oder dort gebildetes tropfbares Wasser. Besonders
schlecht ist dies bei Polystyrolschäumen, die deshalb auch in WC-Spülkästen als
Material für die Schwimmer verwendet werden. Nicht viel besser verhält es sich
bei faserigen Dämmstoffen in Mattenform, die zwar kapillar leitfähig sind, leider
aber nur parallel zur Wand, was auf die Ausrichtung der Fasern zurückzuführen
ist.
Das Absaufen von Dämmstoffen im Winter
Wir haben bereits gesehen, dass die Wirkung von Dämmstoffen dazu führt,
dass Tauwasserbildung auf der Wandinnenseite verhindert wird. Dies allerdings
geht damit einher, dass die Tauzone, also der Bereich, in welchem
Wasserdampf tropfbar wird, sich nun im Dämmstoff selbst befindet. Es ist daher
stets davon auszugehen, dass bei diffusionsoffenen Konstruktionen, die die
Regel sind, sich im Dämmstoff tropfbares Wasser bildet, es also dort zur
Durchfeuchtung kommt. Es ist für die Funktionstüchtigkeit des Dämmstoffs
ganz entscheidend, dass dieses Wasser einen Weg ins Freie findet und dort
schneller abtrocknet als Tauwasser nachgeführt werden kann. Tropfbares
Wasser kann aber nur kapillar bewegt werden, sodass die schlechte kapillare
Leitfähigkeit der Dämmstoffe sich als großer Nachteil herausstellt. Bei dünnen
Dämmschichten reicht sie gerade noch aus, um bleibende Schäden zu
vermeiden. 89 Bei Schichtdicken, wie sie neuerdings nach EnEV und deren
Propagandisten empfohlen werden, findet das Tauwasser keinen Weg mehr
nach außen, es verbleibt daher im Dämmstoff und löst nun eine verhängnisvolle
Entwicklung aus. In der Folge reichert sich nämlich das Tauwasser an, weil der
Taupunkt stetig nach innen wandert. Letztlich kommt es zum „Absaufen“ des
89 Entscheidender dürfte hierbei sein, dass dünne Dämmschichten bei Sonneneinstrahlung vollständig
durchwärmt werden, sodass Tauwasser sich in Dampf umwandelt und in diesem Aggregatzustand ausdiffundieren
kann.
42

Dämmstoffes. Meistens ist hierbei die vordere Dämmschicht noch trocken,
sodass der Bauschaden erst dann bemerkt wird, wenn er sich durch
Durchnässung des Mauerwerks, verbunden mit Schimmelbildung bemerkbar
macht. Dass die dämmende Wirkung des Dämmstoffes hierbei sich in ihr
Gegenteil verkehrt, weil er – nass wie er nun ist – auch noch ein sehr guter
Wärmeleiter geworden ist, sei nur am Rande vermerkt. Die Folge ist
unausweichlich: Das Gebäude muss eingerüstet werden, die gesamte
Dämmschicht mit allem was darauf klebt muss entfernt werden, das Mauerwerk
braucht zur Trocknung Monate, und danach stellt sich die Frage „was nun?“
Sollte das vom Dämmstoff befreite Mauerwerk ausreichend dick sein, z.B. aus
36,5 cm starkem Ziegelmauerwerk bestehen, genügen zu Sanierung ein
normaler Verputz und der Schwur „nie, nie wieder Dämmstoff an die Fassade
kleben!“.
Sollte das Mauerwerk aber so konstruiert sein, dass es ohne Dämmstoff gar
nicht auskommt, ist guter Rat im wortwörtlichen Sinne teuer. Eine der besten
Lösungen dieses Problems besteht darin, eine 40 mm dicke Schaumglasschicht
anzukleben und diese sodann mit einer vorgehängten Fassadenkonstruktion zu
verhüllen. Schaumglas ist nämlich ein Dämmstoff aus geschlossenen
Glasblasen, der vollkommen dampfdicht ist, und sich daher nicht mit Tauwasser
anreichern kann. Es ist es ein hervorragendes Material – leider aber auch
kostspielig. 90
Das „Absaufen“ von Dämmungen ist ein wohlbekannter und häufiger
Bauschaden. Halbwegs aufmerksamen Baumenschen ist er zumindest aus der
Fachliteratur hinlänglich bekannt. Da es nicht nur die „anerkannten Regeln der
Baukunst“ gibt, sondern auch „anerkannte Fehler der Baukunst“, kann sich ein
Planer nicht auf Nichtwissen oder gar auf Normen und Empfehlungen der
Dämmstoffindustrie herausreden. Er ist in vollem Umfang
schadensersatzpflichtig und wir können nur hoffen, dass er ausreichend
berufshaftpflichtversichert ist.
Das Absaufen von Dämmstoffen im Sommer
In der einschlägigen Fachliteratur wurde dieser Vorgang bis heute nicht
behandelt. Ich vermute, dass das sommerliche Absaufen von Dämmstoffen
sogar immer am Anfang der Schadensentwicklung steht. Was geschieht da also
unvermeidbar? Im Sommer haben wir hohe Lufttemperaturen und relative
Luftfeuchtigkeiten von 90% und mehr. Geringe Absenkungen der
Lufttemperatur führen daher sehr schnell zur Wasserdampfsättigung.
Wasserdampf verwandelt sich in tropfbares Wasser. An einem feuchtschwülen
heißen Sommertag diffundiert also Wasserdampf ungehindert in die
Dämmschicht ein. In der Dämmschicht befindet sich allerdings ein
Temperaturgefälle von außen nach innen. In den tieferen Schichten des
Dämmstoffs ist es also kälter. Spätestens an der Grenzschicht zwischen
Dämmstoff und Mauerwerk kommt es zum Ausfall von Tauwasser, das sich
90 Eine weitere sehr gute Möglichkeit ist der Bau einer TERMOSFASSADE, einer Erfindung des
Verfassers.
43

dort anreichert und sodann sowohl das Mauerwerk kapillar durchdringt als auch
sich im Dämmstoff selbst anreichert. Dass das ganz erhebliche Wassermengen
sind, können Sie am gleichen feuchtschwülen Sommertag an der aus dem
Kühlschrank geholten Bierflasche erkennen, die sich in Sekundenschnelle mit
einer Wasserschicht überzieht. Die geringe kapillare Leitfähigkeit der
Dämmstoffe hindert das Wasser daran, nach außen zu wandern. Es verbleibt im
Dämmstoff. Bemerkbar wird dieser Schaden dann, wenn die
Innnenwandoberflächen verschimmeln. Öffnet man sodann den Dämmstoff,
besteht das typische Schadensbild darin, dass in der Tiefe des Dämmstoffs
klatschnasse Feuchtigkeit vorgefunden wird, während die oberen
Dämmstoffschichten noch trocken sind. Während ich diesen Text schreibe,
bearbeite ich einen derartigen Bauschaden als Gutachter. Die hierauf von mir
angeschriebene Bauunternehmung reagierte inzwischen mit dem Einwand, dass
das nicht sein könne, weil die Beschichtung des Dämmstoffs doch wasserdicht
sei. Völlige Ahnungslosigkeit also über die bauphysikalischen Prozesse. Die
Schadensbeseitigung dürfte in diesem Fall etwa € 15.000,-- kosten. Das
Dumme ist nur, dass die bedauernswerte Bauunternehmung etwa einhundert
gleiche Gebäude in der gleichen Siedlung gebaut hat. Die Pleite ist somit
vorprogrammiert.
Tauwasser
Wasserdampf ist ein Gas und unsichtbar. Das, was wir in einer Waschküche
sehen, sind winzige Wassertröpfchen, aber kein Wasserdampf. Wasserdampf ist
stets Bestandteil der Luft. Das Wassergas, Dampf genannt, besteht somit aus
frei schwebenden einzelnen Wassermolekülen der Formel 2H2O.
Wassermoleküle kommen immer nur paarweise vor. Dampf ist dann vorhanden,
wenn die Schwingungen der Teilchen so energiehaltig sind, dass sie die
Adhäsionskräfte der Wasserteilchen überwinden. Diese Adhäsionskräfte sind
eine Folge dessen, dass Wassermoleküle Dipole sind, also prinzipiell sich wie
Magnete mit einem positiven und einem negativen Pol verhalten. Überwiegen
die Adhäsionskräfte, verbinden sich die einzelnen Moleküle zu einer Flüssigkeit.
Verliert diese Flüssigkeit weiter Energie, verfestigt sie sich sogar und wird zu
Eis. Bei Energiezufuhr beginnen die adhäsiv zur Flüssigkeit verbundenen
Teilchen so heftig zu schwingen, dass der Zusammenhalt überwunden wird, die
Moleküle lösen sich aus dem Verband und werden zu Dampf. Die Teilchen
schwingen auch als Dampf weiter. Im baupraktischen Bereich beträgt die
Schwingungsgeschwindigkeit etwa 2000 bis 3000 m/s und liegt somit erheblich
über der Schallgeschwindigkeit. Daher wird auch verständlich, dass die winzig
kleinen Teilchen mühelos in die üblichen Baustoffe eindringen, die aus der
Sichtweise der Teilchen ja mit riesigen Hohlräumen durchsetzt sind.
Geraten die Dampfteilchen in einen Bereich, der kalt ist, übertragen sie ihre
Energie in die kalten Stoffe, werden dadurch selbst energieärmer und ab einer
gewissen Energiearmut überwiegen sodann wieder die Adhäsionskräfte der
Teilchen untereinander. Es bildet sich wieder flüssiges Wasser, dem man die
Bezeichnung „Tauwasser“ verliehen hat. Der morgendliche Tau auf unseren
Wiesen entsteht auf die genau gleiche Art, da auch hier Wasserdampf auf die
während der Nacht ausgekühlten Pflanzen trifft. Der wissenschaftliche Begriff
44

ist „Kondenswasser“ oder ganz einfach „Kondensat“.
Von bauphysikalischem Interesse ist weiterhin, dass bei der Bildung von
Tauwasser diejenige Energie wieder freigesetzt wird, die einst zur Verdampfung
des Wassers geführt hat. Diese Energie nennt man „Kondensationswärme“.
Hierbei handelt es sich um beachtliche Energiemengen. Man sollte hierbei auch
wissen, dass dieser Energieumsatz nicht mit Temperaturänderungen verbunden
ist sondern ausschließlich die Energie verkörpert, die zur Änderung des
Aggregatzustandes aufgewendet ist. 91 Daher ist die Kondensationswärme von
Wasser eine konstante Größe, nämlich 2.558 kJ/kg Wasser. 92
Nützliche Wirkungen der Kondensation
Die bei der Kondensation frei werdende Kondensationswärme kann vielfältig
genutzt werden. Bekannt ist die Brennwerttechnik, bei der durch Kondensation
von Abgasen aus Öl- und Gasfeuerungsanlagen ein großer Anteil der dort
enthaltenen Wärmeenergie zurückgewonnen und dem Heizsystem zugeführt
werden kann.
Ich selbst habe eine Fassadenkonstruktion entwickelt, die inzwischen patentiert
ist, bei der durch die diffusionsoffene Wand Wasserdampf dringt, sich an kalten
Flächen niederschlägt und dort kondensiert. Hierbei bleibt die frei werdende
Kondensationswärme dem Bauwerk erhalten. Erste Messergebnisse zeigen,
dass auch dort beachtliche Energiemengen zurückgewonnen werden können.
Eine weitere Anwendung ist bei Klimaanlagen üblich, wo über Wärmetauscher
die in der Fortluft enthaltene Energie ebenfalls durch Kondensationseffekte
zurückgewonnen wird. Letztlich wird durch Kondensation auch Lufttrocknung
möglich. Hierbei wird warmfeuchte Luft über kalte Flächen geleitet, wodurch
der anteilige Wasserdampf kondensiert und somit der Luft Wasser entzogen
wird. Regelmäßig dient ein derartiges Verfahren der Stabilisierung der relativen
Luftfeuchte z.B. in Schwimmbädern. Auch dieser Effekt wird bei der eben
erwähnten Fassadenkonstruktion genutzt. 93
Schädliche Wirkungen der Kondensation
Tauwasserbildung in Bauteilen ist eine der häufigsten Schadensursachen bei
Bauwerken. Sie führt nämlich zur Durchnässung mit allen nachteiligen Folgen
wie
Korrosion,
Verrottung, insbesondere bei Holz und Gips,
Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit, somit erhöhte Energieverluste,
91 Eine praktische Anwendung dieses Effektes finden wir in der Brennwerttechnik, die in der Rückgewinnung
von Kondensationswärme aus den kondensierenden Abgasen der Heizanlage besteht.
92 Dieser Wert gilt bei normalem Luftdruck.
93 Der gleiche Effekt verursacht bei Konvektionsheizungen ein Absinken der r.L. auf bis zu 25%, also
zu einem gesundheitsgefährdenden Zustand der Raumluft.
45

Auflösung von wasserlöslichen Stoffen, z.B. Klebemittel,
Schimmelbildung mit großen gesundheitlichen Gefahren,
Bei Behinderung der Abtrocknungsvorgänge Blasenbildung und
Abplatzungen, z.B. bei Flachdächern, bei Anstrichen auf Fassaden und
Fenstern etc.,
Frostabsprengungen bei durchnässten Konstruktionen,
Durchnässung von Fassadenoberflächen mit anschließender Algen- und
Moosbildung,
Durchnässung von Dämmschichten mit Verlust der Dämmwirkung und
Durchnässung des gedämmten Mauerwerks.
Dieser Katalog kann endlos fortgesetzt werden. Bausachverständige leben
überwiegend von Tauwasserschäden. Ein verantwortungsvoll planender
Architekt muss bei seinen Konstruktionen – eigentlich in einem besonderen
Arbeitsgang – die Problematik der Tauwasserbildung überprüfen. Setzt er sich
leichtfertig darüber hinweg, gerät er unvermeidbar in die persönliche Haftung,
die er auf niemanden abwälzen kann. Dies kann er nur durch sorgfältige
Planung vermeiden. Notfalls und beim Fehlen der bauphysikalischen Kenntnisse
muss er den Rat von Fachleuten einholen. Ich empfehle hier auch den
kollegialen fachlichen Austausch nach dem Motto „Vier Augen sehen mehr als
zwei.“ Weil es sich hier um einen der problematischsten Sachverhalte handelt,
sollen diese hier etwas genauer beleuchtet werden.
Tauwasser und Massivwände
Betrachten wir eine massive Außenwand, die heutzutage als 36,5 cm dicke
Ziegelwand zu denken ist, innen verputzt, gestrichen oder tapeziert, außen als
Sichtmauerwerk oder verputzt und gestrichen, haben wir es mit einer recht
ordentlichen Konstruktion zu tun, von der wir empirisch wissen, dass es an ihr
keine nennenswerten Tauwasserschäden gibt. Was geschieht in dieser Wand,
wenn Wasserdampf eindringt? Wir haben bereits gesehen, dass die mit großer
Geschwindigkeit schwingenden Wassermoleküle mühelos in die Wand
eindringen. Irgendwo im Wandquerschnitt erreicht jedoch der Wasserdampf
eine vollkommene Sättigung, die relative Luftfeuchte in der Wand beträgt dann
100 %. Diese Zone ist dann erreicht, wenn der Wandquerschnitt entsprechend
abgekühlt ist. Baupraktisch ist dies das vordere Drittel der Wand. Aus dem
Wasserdampf ist nun flüssiges Wasser geworden. Der Weg nach außen ist noch
etwa 12 cm lang. Ist die Tauwasserbildung sehr massiv, was im Wesentlichen
von der Wasserdampfmenge abhängt, also von den Feuchtigkeitszuständen
innerhalb des Raumes, bildet das Tauwasser eine Dampfbremse. Denn
geschlossene Wasserschichten sind eine perfekte Dampfsperre. Hat das
durchfeuchtete Mauerwerk eine ausreichende kapillare Leitfähigkeit, ist alles
bestens geregelt. Bei Ziegelmauerwerk ist das immer der Fall. Das Wasser
wandert kapillar nach allen Seiten weg, auf dem Weg nach innen verwandelt es
sich wieder in Dampf, auf dem Weg nach außen gerät es an die
Mauerwerksoberfläche, wo es nach alter Sitte vom Wind abgetrocknet wird und
dadurch nachrückendem Wasser Platz schafft.
Wichtig ist nur noch, dass dem Wasser auf diesem Weg keinerlei Hindernisse
46

entgegenstehen. Und da wird oft gesündigt. Eine der häufigsten Verfehlungen
sind Anstriche, die eine Haut bilden, z.B. Fassadenanstriche aus
Dispersionsfarben. Die Farbenindustrie versichert zwar, dass sie ausreichend
diffusionsoffen seien. Die hierbei veröffentlichten Werte des
Diffusionswiderstandes sind jedoch Laborwerte und haben mit den
tatsächlichen Verhältnissen am Bau wenig zu tun. Der Diffusionswiderstand
ändert sich nämlich mit der Temperatur gewaltig. Bei abnehmender Temperatur
steigt der Diffusionswiderstand über die Laborwerte hinaus an. Bei bestimmten
Wetterlagen kann die Wandoberfläche erheblich unter die Temperatur der
Außenluft auskühlen, eine Folge von Abstrahlungsvorgängen. Hierbei kann ein
Bereich unmittelbar hinter der Wandfarbe sogar vereisen. Das eingeschlossene
Tauwasser hat keine Möglichkeit mehr, nach außen zu gelangen. Es verbleibt
somit in der Wand und reichert sich dort im Verlaufe des Winters an.
Irgendwann im Frühling erwärmt die Sonne die durchnässte Wand. Geschieht
dies sehr plötzlich, wird das Wasser in der Außenzone dampfförmig, in den
weiter hinten gelegenen Schichten bleibt es flüssig 94 . Wir haben nun den
unheilvollen Zustand einer eingeschlossenen Dampfschicht, die einen
entsprechend hohen Dampfdruck aufbaut. Diesem Druck ist jedoch die
Dispersionsfarbenhaut nicht gewachsen, sodass sich an der Außenfläche, vor
allem an Südseiten, regelrechte Blasen bilden. Das Ergebnis ist eine großflächig
zerstörte Anstrichfläche.
Der mir einzig bekannte Weg, diese Schadensentwicklung zu vermeiden,
besteht darin, Fassadenputze mit Mineralfarben zu streichen oder sie
durchzufärben, da diese Farben keine Häute ausbilden und dampfdurchlässig
bleiben. Noch besser ist es, die Außenfläche als unverputztes Sichtmauerwerk
zu gestalten. Das ist einer der Gründe, warum ich selbst bei meinen Bauwerken
fast immer Sichtmauerwerk verwende.
Tauwasser auf Außenwänden mit dünnen Dämmschichten
Dünne Massivwände, z.B. einschalige Ausfachungen von Fachwerkbauten
kühlen so stark aus, dass sich bei ihnen auf der Innenfläche Tauwasser
niederschlägt. Soweit denkmalpflegerische Belange nicht entgegenstehen 95 ,
kann eine derartige Wand durch eine außen aufgebrachte Dämmschicht
verbessert werden. Die bereits früher erklärte Staudammwirkung führt zu einer
Erhöhung der Wandtemperatur und damit zur Vermeidung der
Tauwasserbildung. Dieser Erfolg wird bereits bei dünnen Dämmschichten
erreicht, die niemals dicker als 40 mm sein müssen. Recht gut hierfür geeignet
ist die gute alte Heraklith-Platte, die auch 50 mm dick sein darf, deren
Grundmaterial Holzspäne sind, die mit einer Zementmasse untereinander
verbunden sind. Sie ist ein sehr guter Putzträger und verbindet sich mit der
94 Die im Frühling stattfindende spontane Erwärmung der Maueroberfläche erreicht in dieser Phase
noch nicht die tiefer gelegenen Schichten.
95 Bei sichtbar belassenem Fachwerk scheidet diese Technik aus. Lösungsmöglichkeiten hierfür werden
unter dem Kapitel „Hypokaustentechnik“ behandelt.
47

Fachwerkwand organisch. Ihre kapillare Leitfähigkeit ist gut, der hohe
Holzanteil ermöglicht die Abspeicherung von eingestrahlter Sonnenenergie. Zur
Vermeidung von Hohlräumen innerhalb der Wand sollte sie vollflächig
angemörtelt sein, eine zusätzliche mechanische Verankerung ist unverzichtbar.
Dieser Konstruktion vermeidet sicher Tauwasserbildung.
Dicke Dämmschichten auf Außenwänden
Ein fehlerhaftes bauphysikalisches Modell 96 , nunmehr in der EnEV
festgeschrieben, geht davon aus, dass der sog. „Transmissionswärmeverlust“
durch möglichst dicke Dämmschichten soweit zu reduzieren sei, dass durch eine
Außenwand rechnerisch der Wärmeenergiedurchgang nur noch so gering ist,
dass er nahezu vollständig unterbunden ist und dass es nur noch darum ginge,
das Gebäude auch luftdicht herzustellen, damit Lüftungswärmeverluste
unmöglich würden. Auf dem Papier ist so das „Nullenergiehaus“ konzipiert
worden. 97 Unter anderem werden bei derartigen Konstruktionen exzessiv
Dämmschichten – meistens aus Polystyrol – eingesetzt, mit Schichtdicken von
20 cm und mehr. Die Dämmstoffindustrie und die Unternehmungen, die die
sog. Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) vertreiben, rechnen ihren
Auftraggebern vor, dass nunmehr der Energieverbrauch dramatisch sinken
würde. Bis heute warte ich allerdings auf zuverlässige Forschungsergebnisse,
die diese Prognosen bestätigen. Der Bundesfachverband für WDVS verfügt über
keine Messergebnisse, die belegen, dass eine nennenswerte Energieeinsparung
erreicht werden kann. Zu vermuten ist allerdings, dass derartige Messungen
vorgenommen worden sind, deren traurige Ergebnisse jedoch zur Werbung für
WDVS ungeeignet sind. Stattdessen häufen sich in neuerer Zeit
Schadensmeldungen, die offensichtlich typisch für derartige
Außenwandbeschichtungen sind. Vorwiegend handelt es sich hierbei um
Veralgung und Verpilzung der Fassadenoberflächen 98
Absaufen der Dämmstoffe
Durchnässung der Außenwände
Schimmelbildung an Fensteröffnungen und bei konstruktiven
Wärmebrücken, z.B. auskragende Betonplatten und Fensterlaibungen.
Was geschieht da also? Warum auch der Energiespareffekt ausbleibt, wird
a.a.O. behandelt werden.
96 Hierauf wird noch sehr ausführlich a.a.O. eingegangen werden. In diesem Kapitel geht es nur darum,
die bauphysikalischen Ereignisse in und am Dämmstoff zu schildern.
97 Von einem echten Nullenergiehaus wäre zu fordern, dass es ein Gebäude ist, dem keinerlei Energie
zugeführt wird. In Wirklichkeit ist das Nullenergiehaus natürlich eine Fiktion. Betrachtet man derartige
Gebäude genauer, findet man Energieversorgungseinrichtungen in Form von Sonnenkollektoren,
photovoltaischen Anlagen, Wärmepumpen, die Umweltenergien ins Gebäude fördern und elektrische
Energie in beachtlicher Menge verbrauchen.
98 Das Fraunhoferinstitut für Bauphysik (IBP) bezeichnet je nach Erscheinungsform diesen Schaden als
Leoparden oder Tigereffekt.
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Veralgung von gedämmten Fassadenoberflächen
Wenn wir versuchshalber eine Schüssel Wasser auf dem Balkon aufstellen,
werden wir, solange das Wasser nicht gefriert, nach wenigen Tagen eine
Grünverfärbung des Wassers feststellen. Hierbei handelt es sich um Algen, also
um eine einfache aber sehr robuste Pflanzenart, die eine fadenförmige Struktur
hat. Nach längstens zwei Wochen hat sich im Wasser ein Algenteppich
entwickelt, der zeigt, dass es sich hier um ein genügsames und wuchsfreudiges
Lebewesen handelt. Lassen wir das Wasser eintrocknen, verfärben sich die
Algen braun und bieten einen traurigen Anblick. Zur Trauer besteht jedoch kein
Grund, denn die Algen sind keineswegs tot. Werden sie wieder nass, erwachen
sie – als wäre nichts geschehen – zu weiterem fröhlichem Wachstum. Da diese
Algenbildung in jeder besseren Wasserpfütze stattfindet, die ebenfalls
austrocknet, verwehen die Algensporen auch und verbreiten sich so über die
Luft überall hin, auch auf Ihren Balkon. Die Luft ist also angefüllt mit herum-
schwebenden Algensporen. Das einzige, was sie zum Gedeihen benötigen, sind
nasse Zonen. Die paar Mineralien, die sie benötigen, werden gleich mit
angeweht, das CO2, das ihre Nahrung ist, findet sich in ausreichender Menge in
der Luft.
Wenn wir am Gebäude Algenwuchs feststellen, deutet dies auf durchnässte
Oberflächen hin. Die finden wir überall, so z.B. an Grundstücksmauern, die
allseitig beregnet werden und im Schatten stehen, an nicht abgedichteten
Stützwänden, die von der Erdseite her durchnässen und nun auch in gehäuftem
Masse an den Oberflächen von Wärmedämmverbundsystemen mit dicken
Dämmschichten.
Woher kommt die Durchnässung der Oberflächen, fragt sich die Fachwelt. Vor
einiger Zeit erhielt ich eine Einladung zu einer Fachtagung der WDVS-Industrie,
die dieses Problem zum Gegenstand haben sollte. Ich bekundete mein
Interesse an dieser Veranstaltung, teilte jedoch zugleich meinen Standpunkt
mit, dass die Veralgung ein Problem der WDVS sei und sehr einfach dadurch
lösbar sei, dass man derartige und ohnehin auch energetisch unwirksame
Bauweisen nicht ausführen sollte. Anscheinend kamen auch von anderen
Eingeladenen ähnliche Kommentare mit der Folge, dass die Veranstaltung sang-
und klanglos abgesagt wurde.
Wir haben bereits gesehen, dass von jedem Stoff Wärmestrahlung emittiert
wird. Das gilt auch für Dämmstoffe und die darüber befindlichen
Kunstharzputze. Nehmen wir einmal an, dass die Wandoberfläche in der
Ausgangsphase noch eine Oberflächentemperatur von 5 °C hat. Dies ist in
Kelvin umgerechnet eine Temperatur von 278 K. Nach dem Strahlungsgesetz
von Stefan – Boltzmann errechnet sich damit unter der Annahme eines
Strahlungskoeffizienten von 0,90 der Stefan – Boltzmann – Konstanten eine
Strahlungsleistung von etwa 300 W/m². Da eine Dämmschicht massearm ist,
hat sie in kürzester Zeit ihre gespeicherte Energie abgegeben und zwar so
lange, bis sich ein Strahlungsgleichgewicht mit der Umgebungsstrahlung und
49

der Strahlung aus dem Weltraum eingestellt hat. Die Temperatur der Außenluft
spielt ebenfalls eine, wenn auch kleine Rolle, da die konvektiv bestimmte
Energieübertragung nur zu einer sehr kleinen Energiezufuhr beiträgt. Geschieht
dies in einer frostklaren Winternacht, bei der die Einstrahlung aus der
Umgebung gering, die Einstrahlung aus dem Weltraum praktisch überhaupt
nicht mehr stattfindet, kann die Oberflächentemperatur weit unter die
Temperatur der Außenluft absinken. Von innen findet wegen der dicken
Dämmschicht die Energiezufuhr zur Oberfläche nur sehr verzögert statt. Obwohl
in dieser Nacht wegen der geringen Lufttemperatur auch der absolute
Wassergehalt der Luft klein ist, haben wir es dennoch mit sehr hohen relativen
Luftfeuchtigkeiten zu tun.
Somit wird nun die Wandoberfläche des WDVS zur Kondensationsebene
gegenüber dem in der Luft enthaltenen Wasserdampf. Liegt die
Oberflächentemperatur noch über dem Gefrierpunkt, wird die Oberfläche nass,
liegt sie darunter, kommt es zur Reifbildung. Tagsüber wird dieser Reif
abgeschmolzen. Das Ergebnis ist in jedem Fall eine Vernässung der
Fassadenoberfläche. 99
Diese Ereignisse finden nun nicht nur etwa nur im Kernwinter statt, wo sie
verhältnismäßig folgenlos bleiben, weil da der Anteil der Algensporen in der Luft
sehr klein ist, sondern schon ab Ende August, wie jedermann von seinem Auto
weiß, dessen Blechkleid bereits in dieser Jahreszeit mit einer Reifschicht
bedeckt sein kann. Dabei können wir auch sehen, dass die Blechoberfläche weit
unter die Aussenlufttemperatur auskühlen kann. In dieser Zeit ist aber bei Algen
noch volle Vegetationsphase. Wir haben also nun alles, was zur Algenbildung
benötigt wird, beisammen, vor allem eine ausreichend nasse Fläche. Bei der
Genügsamkeit der Algen reicht das für ein üppiges Wachstum aus.
Die Sekundärfolge ist sodann eine verhältnismäßig rasch zerstörte
Fassadenoberfläche, da die biochemischen Ereignisse die Fassadenoberfläche
zersetzen. Hinzu kommt, dass der Algenteppich Nährboden für weitere
pflanzliche Lebewesen wird, vorwiegend Moose und Flechten. Dass das Ganze
auch hässlich aussieht, sei nur am Rande vermerkt 100 .
Derzeit sind unsere fleißigen Chemiker dabei, „algizide“ Mittel zu erfinden, die
als Gift auf die Fassaden aufgesprüht werden sollen. Diesen Mitteln kann man
bereits jetzt vorhersagen, dass sie sich alsbald auch als gesundheitsschädlich
99 Ich habe schon eine Reihe derart schadensbetroffener Gebäude besichtigt, bei denen sichtbar ist, dass
im Bereich der wärmeleitenden Verankerungen, dort also, wo das WDV-System unterbrochen ist,
scharf abgegrenzte helle, nicht veralgte Flächen zu sehen sind. Dies ist ein klarer Beweis dafür, dass
die Dämmschicht schadensverursachend ist. Neuerdings heißt diese Erscheinung „Panthereffekt“ wegen
der kreisrunden weißen Flächen auf veralgtem Untergrund.
100 Der BGH hat in einem solchen Schadensfall bereits entschieden, dass selbst dann, wenn strukturelle
Schäden an der Fassade noch nicht eingetreten sind, die Veralgung als schwerer Mangel anzusehen ist
und somit den Besteller berechtigt, Zahlung zu verweigern und Schadensersatzforderungen geltend zu
machen.
50

herausstellen werden – ich erinnere an das traurige Ende der Holzschutzmittel –
und sodann vom Gesundheitsminister wieder verboten werden. Auch ich weiß
keinen Rat, wie WDVS vor Veralgung und nachfolgender Zerstörung geschützt
werden können. 101 Das Problem wird sich von selbst lösen, wenn sich
herumgesprochen haben wird, dass ja ohnehin der beabsichtigte
Energiespareffekt ausbleibt.
Das Absaufen dicker Dämmstoffe
Eigentlich hätte es gar nicht zu diesem Bauschaden kommen dürfen. Bereits in
den frühen sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts hatten wir es schon
einmal mit dem Absaufen von Dämmstoffen zu tun, nämlich auf Flachdächern,
die als sog. „Warmdach“ konstruiert waren. Bereits damals stellten die
Bausachverständigen fest, dass die Dämmschichten in Warmdächern, obwohl
sie von beiden Seiten in wasserdichte Schichten eingepackt waren, vollkommen
nass waren. Die Durchnässung war so vollkommen, dass wegen des Gewichts
der auflastenden Wassermassen die Statik der Dachdecken nicht mehr stimmte.
In dieser Zeit geriet das Warmdach in einen so großen Verruf, dass viele
Architekten kategorisch dem Flachdach abgeschworen haben. Wenn schon
Flachdächer gebaut werden sollten, griff man wieder zum unterlüfteten
Kaltdach. Die Erfindung des Umkehrdaches löste das Problem ebenfalls recht
ordentlich. Ich meine, dass Warmdächer nur dann zu verantworten sind, wenn
entweder die Konstruktionsweise des Umkehrdaches gewählt wird oder als
Dämmstoff dampfdichtes Schaumglas verwendet wird. 102
Die Erfindung der WDVS ist eigentlich nichts anderes, als dass eine am
Flachdach höchst schadensträchtige Konstruktion, die zu Recht vom Markt
verschwunden ist, an den Außenwandoberflächen wieder fröhliche Urständ
feiert. Und damit haben wir uns einen längst für überwunden geglaubten
Bauschaden wieder an den Hals gehängt.
Die Schadensberichte über abgesoffene, also völlig durchnässte Dämmschichten
auf Außenwänden häufen sich in der Fachliteratur, was aber die einschlägige
Industrie nicht im geringsten daran hindert, diese Konstruktion mit massiver
Propaganda und sehr erfolgreich zu vertreiben. Unterstützt wird sie hierbei
101 Einer der Hersteller von WDVS, die Fa.KEIM, Diedorf, empfiehlt neuerdings, statt der bisher
üblichen Kunstharzbeschichtungen eine wasseraufnahmefähige und mindestens 7 mm dicke
mineralische Beschichtung aufzubringen, die das Tauwasser vorübergehend aufsaugt. Damit soll der
Veralgung entgegengewirkt werden. Interessant ist jedenfalls, dass ein bedeutendes Werk mit hohem
Ansehen in der Architektenschaft damit dem „klassischen“ WDVS bescheinigt, dass es
bauschadensträchtig ist.
102 Eines meiner Frühwerke ist ein 1967/68 errichtetes Mehrfamilienhaus in Regensburg. Damals propagierte
man das gefällelose Flachdach. Unerfahren, wie ich damals war, übernahm ich diese Anregung.
Ich ließ jedoch dieses Dach, das nur über Wasserspeier entwässert war, die damals nachgerade mein
Markenzeichen waren, mit einer 60 mm dicken, zweilagig verlegten Schaumglasschicht dämmen.
Dieses nun schon 40 Jahre alte Dach funktioniert bis heute in jeder Hinsicht, obwohl ich das fehlende
Gefälle heute als Mangel betrachte. Kürzlich habe ich von einem Bewohner dieses Hauses, der einer
der noch wenigen übrig gebliebenen Erstbewohner ist, erfahren, dass noch niemals an diesem Dach irgendetwas
gemacht worden ist. Ich habe daher empfohlen, dass man wenigstens einmal die Dachhaut
mit Bitumen tränken sollte, da dieses leider durch UV-Bestrahlung allmählich spröde wird.
51

durch das Fraunhoferinstitut Holzkirchen, durch den prominentesten Promotor
der EnEV, Prof.Dr.-Ing. Gerd Hauser und etliche andere mehr. 103 Letzterer war
wenigstens so anständig, vor einiger Zeit selbst seine Ideen in Zweifel zu
ziehen 104 , - zwar nur verklausuliert -, während der frühere Leiter des
Holzkirchner Instituts, Prof. Karl Gertis 105 , immer noch behauptet, dass die
beste Dämmstärke 40 cm sei. Die Fachwelt wartet bis heute vergeblich auf
einen Widerruf dieses offenkundigen Unsinns. Wir wollen uns nun aber mit den
Vorgängen beschäftigen, die das Absaufen der dicken Dämmschichten
bewirken.
Als „dicke Dämmschichten“ bezeichne ich Dämmmaterialien, die eine Stärke von
100 mm übersteigen. Üblicherweise werden bei WDVS Dämmstoffe aus
Kunststoff, also Polystyrol oder Polyurethan verwendet, da auf diesen wegen
ihrer Festigkeit unmittelbar eine Beschichtung, meist aus kunstharzgebundenen
Dünnputzen aufgebracht wird. Da findet man in der Praxis bereits
Dämmstärken von 200 mm nach dem Motto „Viel hilft viel“. Dahinter steckt
allerdings profunde Unkenntnis über die Wirkungsweise von Dämmstoffen.
Trotz der abweichenden Meinung von Prof. Karl Gertis ist sich die Wissenschaft
darin einig, dass die Dämmwirkung von Dämmstoffen mit zunehmender
Schichtstärke nicht etwa linear zunimmt sondern zusätzliche Schichtdicken nur
einen Zuwachs an Dämmfähigkeit bringen, der wie ein Hyperbelast gegen Null
strebt. Man spricht daher von der „Hyperbeltragik“ bei Dämmstoffen. Daher gibt
es eine Wirtschaftlichkeitsgrenze, die nach allgemeiner Meinung bei einer
Dämmstärke von 80 mm erreicht ist. Bei faserigen Dämmstoffen, deren obere
Schicht durchblasen werden kann, wird die Wirtschaftlichkeitsgrenze bei 100
mm erreicht. Jedes darüber hinausgehende Maß ist baupraktisch unwirksam,
löst konstruktive Probleme aus und bedeutet Geldverschleuderung.
Unser Wasserdampf, dessen aggressives weil energiegeladenes Verhalten wir
bereits kennen gelernt haben, dringt in die gedämmte Wand ein. Da wegen der
Dämmschicht die Wandtemperatur hoch ist, bleibt er hier dampfförmig. Er
wandert also weiter und gelangt nunmehr in die Dämmschicht, die
diffusionsoffen ist und keinerlei nennenswerten Widerstand entgegensetzt. Aber
auch im dicksten Dämmstoff befindet sich irgendwo eine Tauzone, also der
Bereich, in dem die relative Luftfeuchtigkeit wegen der sinkenden Temperatur
auf 100% ansteigt. Der Wasserdampf verwandelt sich somit in Wasser. Diese
Tauzone befindet sich, wie man empirisch festgestellt hat, was aber auch durch
Berechnungen bestätigt wird, stets an der Grenze zum vorderen Drittel der
103 Aber auch beim IBP scheint ein Umdenken zu beginnen. Am 27.März 2007 habe ich mit Vergnügen
vernommen, dass man beim IBP darüber nachzudenken beginnt, die empfohlenen Dämmstärken
wieder zu verkleinern, da der Mindestwärmeschutz ja ausreichen würde. Damit landen wir dann
wieder bei den Früheren Dämmstärken von etwa 40 mm, gegen die nichts einzuwenden ist.
104 Deutsche Bauzeitschrift DBZ 3/1997, Analyse des Heizenergieverbrauchs von Mehrfamilienhäusern
auf der Basis der GEWOS-Erhebung.
105 Inzwischen emeritiert.
52

Dämmschicht 106 . Bei 200 mm Schichtstärke liegt somit die Tauzone etwa 67
mm vor der Außenwandfläche. Wäre es der Dämmstoffindustrie gelungen,
kapillar leitfähiges Material zu entwickeln, begönne nun der von der
Massivwand her bekannte Prozess der Wasserwanderung nach außen und der
dortigen Abtrocknung. So aber sind sowohl faserige als auch geschäumte
Dämmstoffe von sehr geringer kapillarer Leitfähigkeit quer zur Schicht, sodass
sich in dicken Schichten mehr Kondensat bildet als nach außen wandern kann.
Also kommt es unweigerlich zur Anreicherung von tropfbarem Wasser in der
Dämmschicht.
Dieser Vorgang durchläuft mehrere Phasen:
Mit Beginn der Heizperiode dringt Wasserdampf in die Dämmschicht ein,
der in der Tauzone kondensiert und dort den Dämmstoff mit winzigen
Wassertröpfchen durchsetzt.
In der Tauzone verstärkt sich die Tröpfchenbildung. Es kommt zur
flächigen Benetzung des Materials.
Die Dämmfähigkeit des benetzten Dämmstoffes verringert sich in der
Tauzone, womit sich die dämmende – weil trockene- Schicht verdünnt.
Der nun dünner gewordene Dämmstoff – der feuchte Bereich ist kein
Dämmstoff mehr – verlagert seine Tauzone nach innen. Es kommt somit
zu einer Wanderung der Tauzone nach innen unter Beibehaltung der
Wassermenge in der ursprünglichen Lage der Tauzone. Der vordere
Bereich des Dämmstoffs bleibt hierbei trocken.
In längeren Zeiträumen wandert eine geringere Wassermenge in die
Bereiche vor der Tauzone, die sich dort anlagert bis in einen Bereich, wo
sich Trocknungsvorgänge auswirken, sodass die inzwischen schon
erhebliche Durchnässung des Dämmstoffes an der Außenfläche nicht
sichtbar wird. Die Durchnässung der Konstruktion kann also nur durch
eine Probeöffnung festgestellt werden. Äußerlich sieht alles noch recht
gut aus.
Sobald sich im Dämmstoff geschlossene Wasserschichten gebildet haben,
nehmen diese die Eigenschaft von Dampfsperren an. Die weitere
Tauwasserbildung findet von da ab nur noch an der Grenzschicht
zwischen Mauerwerk und nassem Dämmstoff statt. Allmählich
durchfeuchtet das Mauerwerk von außen her.
Bei bestimmten Wetterlagen und Sonneneinstrahlung kommt es zur
Erwärmung der nassen Dämmschicht von außen, sodass ein Teil des
eingeschlossenen Wassers dampfförmig wird. Dieser Wasserdampf
wandert teilweise nach außen, aber auch nach innen, wo er eine
Tauzone findet, in der er kondensiert. Der Wasserdampfstrom wechselt
also teilweise seine Richtung.
Bei Frostwetter und starker Wärmeabstrahlung kommt es in der
106 In Abhängigkeit von der Temperatur der Fassadenoberfläche und der eindringenden Wasserdampfmengen
wandert die Tauzone hin und her, sodass wir uns die Tauzone als eine verhältnismäßig dicke
Schicht parallel zu Außenwandoberfläche vorstellen müssen, die jedoch an nach außen springenden
Ecken und Vorsprüngen sich beachtlich nach innen verlagert, da diese Bereiche besonders stark von
Auskühlung betroffen sind.
53

Dämmschicht zur Bildung von Eiskristallen und damit zu einer
Volumenvergrößerung des Wassers. In Bereichen, in denen sich diese
Volumenvergrößerung nicht entfalten kann, kommt es zu
Frostaufbrüchen und damit zur mechanischen Zerstörung der Strukturen.
Schichten lösen sich voneinander.
Die Eiskristallbildung zerstört auch die geschlossenzelligen Strukturen
von Dämmstoffen aus Kunststoffen, sodass jetzt der völligen
Durchnässung des Dämmstoffs nichts mehr entgegensteht.
Auf den Innenwandflächen, die feucht geworden sind, kommt es zur
Ablösung wasserlöslicher Konstruktionen, z.B. Tapeten, Anstriche und
zur Bildung von Nährböden für Schimmel. Holzkonstruktionen
durchfeuchten, quellen auf und beginnen zu verrotten.
Bei Sättigung der Dämmstoffe mit Wasser reicht die Sommerperiode zur
Austrocknung nicht mehr aus. Es kommt zu erheblicher Dampfbildung
mit erhöhten Dampfdrücken, sodass jetzt auch die
Fassadenbeschichtungen abgedrückt werden, sichtbar an Blasenbildung
und Ablösung von Farbanstrichen.
Energetisch treten hierbei sogar Verbesserungen ein, da der durchnässte
Dämmstoff zur Speicherung von Wärmeenergie in der Lage ist, sodass
derart durchnässte Fassaden bei Sonneneinstrahlung deutlich höhere
Temperaturen haben.
Insgesamt hat die Wandkonstruktion völlig versagt. Die Sanierung wird
mit der Entfernung des WDVS eröffnet.
Dies ist ein wahres Horrorszenario, das jedoch aus der Praxis durchaus bekannt
ist. Natürlich muss es nicht in jedem Einzelfall zu diesem bitteren Ende
kommen. Wir Architekten leben auch von dem Phänomen, dass nicht jeder
Planungsfehler zum Bauschaden führt. Baukonstruktionen haben auch die
Eigenschaften von sich selbstregelnden Systemen, sie helfen sich daher
gelegentlich selbst. Beispiel: Jeder Gebäuderiss ist eigentlich nichts anderes als
eine vom Planer vergessene Bewegungsfuge, die sich das Bauwerk in seiner
Not selbst herstellt.
Würde es der Dämmstoffindustrie gelingen, Materialien mit wirksamen und quer
zur Dämmschicht gerichteten Kapillaren herzustellen, damit das Wasser zügig
zur Außenhaut geleitet wird, wo allerdings dampfbremsende Beschichtungen
unbedingt zu vermeiden sind, wäre dies ein richtiger Weg zur Verbesserung der
Wärmedämmverbundsysteme, die allerdings nur in der geringeren
Schadensträchtigkeit läge. Dass derartige Konstruktionen nicht zur
Verbesserung der Energiebilanz am Gebäude beitragen können, sie somit
vermieden werden sollten, wird noch a.a.O. ausführlich behandelt werden.
Tauwasserbildung im Sommer
Dass es auch im Sommer Tauwasserbildung gibt, die den Pfarrer Kneipp dazu
angeregt hat, den Gebrechlichen zu raten, früh morgens barfuss im taunassen
Gras herumzustapfen und wir in einem fröhlichen Wanderlied mitteilen, dass wir
im Frühtau zu Berge gehen, hat sich im Bauwesen noch nicht so richtig
54

herumgesprochen. An heißen und schwülen Sommertagen haben wir hohe
relative Luftfeuchtigkeiten mit häufiger Wasserdampfsättigung und
entsprechend hohem Partialdampfdruck. Unvermeidbar ist daher der
Wasserdampfeintritt von außen in die Umschliessungsflächen. Bei den
Superdämmungen nach EnEV diffundiert der Wasserdampf auch in die
Dämmschichten hinein, die im Sommer natürlich innen kühler als außen sind.
Somit kommt es mitten im Sommer zu Tauwasserbildung im Dämmstoff. Der
Wasserdampf dringt hierbei ungebremst in den Dämmstoff ein. Das flüssige
Tauwasser findet aber seinen Weg nicht mehr nach außen- die kapillare
Leitfähigkeit des Dämmstoffs reicht hierzu nicht aus. Befördert wird dieser
Prozess durch die großen sommerlichen Temperaturschwankungen im Tag-
Nacht-Rhythmus. Bei den hohen Lufttemperaturen und der ebenso großen
relativen Luftfeuchte werden da im Sommer entschieden größere
Tauwassermengen gebildet als im Winter. Untersucht wurde das bisher aber
noch nicht, Statt dessen geistert das Gerücht durch die Bauphysikerzunft, dass
im Sommer mehr Wasser aus den Umschliessungshüllen austrocknen würde, als
im Winter eindiffundiert. Das Gegenteil scheint der Fall zu sein.
Die Energiebilanz
Der Energieerhaltungssatz gebietet, dass bei der Betrachtung der energetischen
Ereignisse am Gebäude der Energieeintrag und der Abtrag von Energie gleich
groß sein müssen. Wäre dies nicht so, würde ein Gebäude entweder bis zum
absoluten Nullpunkt auskühlen oder es würde immer energiegeladener – also
heißer - werden. Beides tritt nicht ein, völlig unabhängig davon, ob ein Gebäude
beheizt wird oder nicht. Dass ein nicht beheiztes Gebäude dazu strebt, den
Energiezustand der Umgebung anzunehmen, ist eine Folge des entropischen
Prinzips. Solange ein Temperaturgefälle besteht, verlagert sich die Energie, bis
ein Gleichgewicht eingetreten ist.
Wir wissen, dass im Winter unbeheizte Gebäude im Innern fast immer wärmer
sind als die Umgebung. Das ist bereits ein erster Hinweis darauf, dass
Gebäuden von außen Energie zugeführt wird. Nun wollen wir aber in die
Energiebilanz etwas Ordnung bringen: Wie in jeder ordentlichen Bilanz müssen
Aktiva (Energieeintrag mit dem Vorzeichen „+“) und Passiva (Energieabtrag mit
dem Vorzeichen „-“) sauber getrennt aufgelistet werden.
Energieabtrag
Den Begriff „Energieverlust“ sollte man vermeiden, weil prinzipiell Energie nicht
verloren geht. Im schlechtesten Fall verlagert sie sich in Bereiche, wo sie
unserer Nutzung entzogen ist. Im baupraktischen Bereich haben wir es nur mit
drei Wegen der Energieverlagerung zu tun. Das sind:
Strahlung (quantenphysikalischer Vorgang)
Konvektion (Wärmeübergang zwischen Fluiden und Feststoffen)
Wärmeleitung (Verlagerung von Wärmeenergie in Feststoffen als interner
Prozess)
55

Ich werde noch ausführen, dass Wärmeleitung z.B. in Außenwänden nicht
gleichbedeutend mit Energieabtrag ist, sondern nur zur Energieverlagerung im
Baustoff führt. Um ein behagliches Raumklima zu erzeugen, benötigen wir
erwärmte Baustoffe. Die Baustofferwärmung ist also ausdrückliches Ziel der
Beheizung, hat also mit Energieabtrag nichts zu tun. Die Wärmeleitung im
Baustoff ist daher eine unvermeidbare Begleiterscheinung des
Beheizungsvorgangs. Erst wenn die in den Baustoff eingetragene Energie das
Bauwerk endgültig verlässt, können wir von Energieverlust 107 sprechen.
Führt man diesen Gedanken konsequent zu Ende, stoßen wir auf die –
allerdings normwidrige – Tatsache 108 , dass der Energieverlust nur an der
Gebäudeoberfläche stattfindet. Sieht man einmal davon ab, dass an einem
Gebäude auch kaltes Wasser herablaufen kann, sodass dann auch
Wärmeleitungsprozesse stattfinden würden, kann Wärmeenergie nur konvektiv,
also durch strömende Luft und durch Abstrahlung dem Gebäude entzogen
werden 109 . Dieser Prozess wird aber in der DIN 4108 völlig unzureichend
behandelt.
Abstrahlung
Jeder Körper, der eine Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes bei -
273 °C oder 0 K hat, strahlt fortwährend Energie in Form von
elektromagnetischen Wellen ab. Das Prinzip ist bereits erklärt. Maßgebend für
die Berechnung der Abstrahlungsleistung sind folgende Faktoren:
Stefan-Boltzmann-Konstante (5,671)
Absolute Temperatur der strahlenden Oberfläche in (K)
Strahlungskoeffizient (ε) der strahlenden Fläche als Bruchteil der Stefan-
Boltzmann-Konstanten.
Mit Hilfe dieser Größen lässt sich die Abstrahlungsleistung recht genau
ausrechnen. Die Oberflächentemperatur ist messbar. Der Strahlungskoeffizient
kann ebenfalls über den Umweg der Messung des Reflexionsgrades gemessen
werden. Er ist unabhängig von der Temperatur und kann wie ein konstanter
Wert verwendet werden. Außerdem gibt es Tabellen, denen man für die
gebräuchlichsten Materialien die Strahlungskoeffizienten entnehmen kann. Die
einzige variable Größe bei der Ermittlung der Strahlungsleistung ist somit die
Temperatur der strahlenden Oberfläche. Das ist wörtlich zu nehmen. Die
Beschaffenheit des Materials hinter der Oberfläche ist ohne jeglichen Einfluss.
Ohne jeglichen Einfluss auf die Abstrahlungsleistung sind auch die
107 Da auch ich gerne den Begriff „Energieverlust“ verwende, rege ich zur Vermeidung physikalischer
Ungenauigkeit an, diesen Begriff immer – mindestens gedanklich – mit dem besitzanzeigenden Fürwort
„unser“ zu verbinden, womit dann ausgedrückt ist, dass wir zu Lasten unseres Geldbeutels etwas
eingebüsst haben.
108 Nach Norm beginnt der „Energieverlust“ an der Innenwandoberfläche.
109 Im Bereich der oberirdischen Bauteile.
56

Umgebungsbedingungen gleich welcher Art. Abstrahlung ist also ein autonomer
Vorgang, der, solange die Temperatur der strahlenden Fläche sich nicht
verändert, immer gleich bleibt.
Um uns eine Vorstellung über die Größenordnung zu machen, nochmals ein
Rechenbeispiel: Gegeben sei eine Ziegelwand aus dunkelbraunem Material mit
einem Strahlungskoeffizienten nach Tabelle von 5,36. Die
Oberflächentemperatur im Winter sei 3 °C (276 K).
Nun setzen wir in die Stefan-Boltzmann-Formel ein und erhalten folgenden
Rechenansatz:
ΦAbstrahlung = 5,36 * (276/100) 4 = 311,02 W
Würde man diese Strahlungsleistung auf die Wandoberfläche eines Hauses
umlegen, kämen wir auf einen Energiebetrag, der die Heizleistung des
Heizkessels um etwa das 40-fache überschreiten würde. Bereits jetzt erkennen
wir, dass alleine wegen des Energieabtrages durch Strahlung und des
gewaltigen Defizits zur Leistung des Kessels es auch einen weiteren und im
Verhältnis zur Kesselleistung riesigen exogenen Energieeintrag geben muss. Wir
müssen daher die Vorstellung aufgeben, dass die Aufgabe des Kessels darin
bestünde, im Gebäudeinnern den gesamten Energieabtrag des Gebäudes nach
außen auszugleichen. Das „Warmluftbehältermodell“ der DIN 4108 und der
EnEV ist also nicht haltbar.
Wollen wir die Abstrahlungsleistung eines Gebäudes genau ermitteln, müssen
wir die einzelnen Gebäudeoberflächen oberhalb des Erdreichs gesondert
untersuchen und hierbei die zutreffenden Strahlungskoeffizienten und auch die
abstrahlungsbedingt verschiedenen Oberflächentemperaturen berücksichtigen.
Die Mühe der fortlaufenden Messung der Oberflächentemperaturen können wir
uns weitgehend ersparen, da sich im baupraktischen Bereich die in der
Berechnungsformel enthaltene 4. Potenz nicht gravierend auswirkt. Ich
empfehle, in der Kernheizzeit von einer Wandoberflächentemperatur bei
Mauerwerk von i.M. 5 °C auszugehen. 110 Für die Heizungsübergangszeit schlage
ich den Wert 8 °C vor. Etwas sorgfältiger sollte man bei der
Abstrahlungsleistung von Glasflächen vorgehen, da deren
Oberflächentemperatur sehr stark in Abhängigkeit von der Beheizungstechnik
steht. Bei konvektiven Heiztechniken liegt sie durchwegs um etwa 3 – 5 °C
höher, weil hier ständig auf der Raumseite ein konvektiver Energieübergang
stattfindet. Bei Wandheizungen sieht es erheblich günstiger aus, da wir
raumseitig eine stabile Luftschichtung haben. Darüber später mehr.
Gesondert zu berechnen sind Dachkonstruktionen. Bei Flachdachkonstruktionen
gilt auch hier, dass nur die Oberflächentemperatur maßgebend ist. Bei
belüfteten Steildächern gilt als energetische Oberfläche die Fläche unterhalb der
110 Das ist ein Mittelwert den ich im Winter 2001/2 ermittelt habe.
57

Belüftungszone, also nicht etwa die Dachziegeloberfläche. Diese gilt bereits als
Quelle von Einstrahlung.
Trostreich ist auch, dass für die erdberührten Bauteile die Abstrahlungsleistung
ohne Interesse ist. Hier überwiegen die Wärmeleitungsprozesse ins
angrenzende Erdreich hinein, wobei wir nur noch zu überlegen haben, ob es
eigentlich sinnvoll ist, die Grenzschicht zwischen Außenwand und Erdreich als
Ort des Energieabtrags zu definieren. Hierzu anderswo mehr.
Konvektiver Energieabtrag auf Außenflächen
Berechnungstechnisch haben wir hier ein unlösbares Problem, was auch schon
die DIN 4108 erkannt hat und daher dort keine Rechenverfahren angeboten
werden. Stattdessen schreibt die Norm einen sog.
Wärmeübergangskoeffizienten mit der stets festen Größe von 25 W/m² vor, der
in Wirklichkeit bei Windstille auf etwa 2 W/m² zusammenschrumpft. Er hat also
die Eigenschaft eines pauschalen Zuschlags. Der tatsächliche konvektive
Energieabtrag wird ganz entscheidend von der Strömungsgeschwindigkeit der
Aussenluft bestimmt. Dabei verzehnfacht sich diese Größe z.B. bei
Windgeschwindigkeiten von 6 m/s. 111 Um genauere Werte zu bekommen, muss
im Einzelfall das orografische 112 Wetter ermittelt werden. Wenn man Glück hat,
stehen sogar Daten einer Wetterstation zur Verfügung. Ansonsten ist man nicht
schlecht beraten, Nachbarbefragungen durchzuführen. Auch die vorhandene
natürliche Umwelt gibt Hinweise. Finden wir Windflüchter 113 vor, haben wir es
mit einer windigen Ecke zu tun. Schneeverwehungen, dünenartige Strukturen,
die Struktur von Hecken und Sträuchern geben ebenfalls Hinweise auf eine
besondere Windlage. Auch ein Blick auf vorhandene traditionelle Bauweisen
lohnt immer.
Brett- oder Schindelverkleidungen signalisieren fast immer eine windreiche
Lage. Auch unsere Vorfahren waren schon schlau genug, um zu erkennen, dass
derartige Verkleidungen den Wind von der energetischen Gebäudeoberfläche
abhalten. Haben wir es mit Wind zu tun, können wir in dieser Phase getrost mit
einem Energieabtrag von 300 – 400 W/m² rechnen. In einer windigen Gegend
sind wir, wie unsere Vorfahren bestens beraten, Außenhüllen zu bauen, die den
Energieabtrag durch Wind unterdrücken. Das ist eine der einfachsten
Methoden, Energie in beachtlichen Mengen einzusparen.
Außendämmungen können das nicht leisten. Fegt nämlich kalte Luft über das
WDVS, kühlt auch hier die Oberfläche sehr rasch aus. Hierdurch erhöht sich das
Temperaturgefälle im Dämmstoff, sodass auch hier ein erhöhter Energieabtrag
an der Außenwand stattfindet.
111 Zur Berechnung dienen Faustformeln.
112 Typische Wetterverhältnisse für einen begrenzten geografischen Bereich.
113 Bäume, die auffällig schräg stehen, weil sie dem Wind nachgegeben haben, ähnlich, wie ein Segel-
boot bei Seitenwind krängt.
58

Ist die Gebäudeoberfläche nass, erhöht sich der konvektive Energieabtrag, weil
der Oberfläche nun auch Kondensationswärme entzogen wird.
Der Wärmeübergang von festen Stoffen in die Luft und in Flüssigkeiten – und
auch der umgekehrte Vorgang – wurden schon von Newton überlegt. Zu einer
Lösung ganz praktischer Fragestellungen kam Newton aber nicht. Hierzu fehlte
es ihm an allem, so an Messgeräten und auch an der Mathematik. Heute weiß
man, dass derartiges nur mit sehr komplizierten Differentialgleichungen
behandelt werden kann und auch dann nur für genau messbare und
verhältnismäßig unkomplizierte Einzelfälle. Eine allgemeine Lösung für dieses
Problem gibt es bis heute noch nicht. Daher finden wir in Physikbüchern die
trostreiche Mitteilung, dass die Wärmeübergangszahl, die mit (α) bezeichnet
wird, eine Schwankungsbreite von 2 – 20 000 W/m²K hat. Die entscheidende
Größe an Fassadenaussenflächen ist hierbei die Windgeschwindigkeit (w), die in
m/s angegeben wird. Daher ist bei Windstille und in stehenden Luftschichten
die Wärmeübergangszahl mit etwa 2 W/m²K am geringsten. Es gibt
Faustformeln, bei denen die Windgeschwindigkeit in der Weise berücksichtigt
wird, dass der Wärmeübergangszahl stehender Luft der zwölffache Betrag der
Quadratwurzel aus (w) hinzuaddiert wird. Da wir die Windgeschwindigkeit
messen können haben wir also nun eine näherungsweise Berechnungsformel 114
für den konvektiven Wärmeübergang:
Φ konvektiv = 2 + 12 * (w) ½ * K in (W/m²K)
Ein kleines Rechenbeispiel:
Gegeben ist eine verputzte Wand mit einer Oberflächentemperatur von + 2 °C.
(275 K). Die Windgeschwindigkeit wurde mit 9 m/s bei einer Lufttemperatur
von – 3 °C (270 K) gemessen. Wir wollen den konvektiven Energieabtrag
bestimmen. Also setzen wir in die Formel ein:
Φkonvektiv = 2 + 12 * ( 9 ) ½ * (275 – 270) W/m² = 190 W/m²
Hätten wir Windstille, bliebe es beim Wärmeabtrag von 2 W/m², woraus wir
auch erkennen können, dass hierbei die Lufttemperatur verhältnismäßig
uninteressant ist. Bestimmend für die Wärmeübergangszahl sind aber auch
noch weitere Einflüsse wie
Rauhigkeit der Oberfläche
Windrichtung
Relative Luftfeuchte der Aussenluft
Feuchtigkeitszustand der Wandoberfläche
Der Praktiker muss hier entsprechende Berichtigungen in seiner Berechnung
vornehmen. Schön wäre es, wenn z.B. das Fraunhoferinstitut für Bauphysik
Messungen durchführen würde und diese den Fachleuten zur Verfügung stellen
würde. Der in der Norm DIN 4108 angegebene Pauschalwert für den
114 Entnommen aus Horst Herr, Wärmelehre, Verlag Europa – Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2.Aufl.1994
59

Wärmeübergang jedenfalls ist ein unbrauchbarer Unsinn. Das zeigt sich auch
daran, dass es nach der Norm niemals den Fall des konvektiven oder
strahlenden Energieeintrags gibt. So bleibt unberücksichtigt, dass Außenwände
in der Heizungsübergangszeit nächtens Oberflächentemperaturen unter dem
Gefrierpunkt annehmen können die Frühlingssonne jedoch zu rascher
Erwärmung der Umgebungsluft führt, die sodann an den kalten Wänden
entlangstreicht und somit konvektiver Energieeintrag – und nicht zu knapp –
stattfindet. Ebenso verhält es sich mit der Erwärmung von Außenwänden durch
Sonneneinstrahlung. Nach Norm jedoch findet in der gesamten Heizperiode
rund um die Uhr nur Energieabtrag statt – mit der stets gleichen Größe von 25
W/m². Übrigens auch dann, wenn offensichtlich die Luft am Gebäude wärmer
ist als die Aussenwandoberfläche, eine in der Heizungsübergangszeit häufig
vorkommende Situation.
Energieeintrag
Auch der Eintrag von Energie ins Gebäude ist zu ordnen. In der Reihenfolge
ihrer Bedeutung sind dies:
Einstrahlung aus der Umgebung
Unmittelbare Sonneneinstrahlung
Diffuse Einstrahlung
Konvektiver Energieeintrag
Heizanlage
Prozesswärme aus technischen Aggregaten
Energieabgabe durch die Bewohner
Kondensationswärme
Um uns den wichtigen Anteilen ausführlicher widmen zu können, behandeln wir
zunächst die letzten vier Energieeinträge:
Energieeintrag durch die Heizanlage
Für die Dimensionierung der Heizanlage gibt es ganz ordentliche
Berechnungsverfahren, die allerdings durchwegs zur Überdimensionierung
führen, da sie ja auf die Spitzenlast hin zu bauen sind. Die aber wird nur selten
abgefragt. Bei größeren Bauwerken plant der Fachingenieur normgemäß. Bei
kleinen Bauwerken kommt man mit Faustformeln ganz gut hin, wenn der
Bauherr die Kosten für den Fachingenieur scheut 115 . Interessant bei unserer
Betrachtung ist, welche Wärmeleistung die Anlage bezogen auf die Hüllfläche
abgibt.
Nehmen wir also einmal ein Beispiel, ein kleineres Einfamilienhaus mit einem
Erdgeschoss mit 3,00 m Geschosshöhe, 1,00 m Drempelhöhe, Satteldach mit
54 ° Dachneigung, ausgebaut. Gebäudeumriss 8,50 m x 12,50 m. Der Kosinus
bei 54 ° beträgt 0,59. Der Tangens lautet 1,38. Nun können wir rechnen:
115 Für meine Temperieranlagen rechne ich den beheizten umbauten Raum aus und dimensioniere mit
10W/h m³. Für Warmwasserbereitung gibt es je nach Familiengröße einen Zuschlag von bis zu 30%.
Zuschläge dienen auch zur Berücksichtigung des tatsächlichen Wirkungsgrades.
60

Oberflächen
Dachfläche: 8,50 x 12,50/ 0,59 = 180,08 m²
Giebel: 8,50 x 4,25 x 1,38 = 49,85 m²
Drempel: (8,50 + 12,50) x 2 = 42,00 m²
EG-Wand: (8,50 + 12,50) x 2 x 3,00 = 126,00 m²
Summe Oberfläche 397,93 m²
Umbauter Raum
EG + Drempel: 8,50 x 12,50 x 4,00 = 425,00 m³
Dach: 8,50 x 12,50 x 4,25 x 1,38/2 = 311,58 m³
Bodenkonstruktion: 8,50 x 12,50 x 0,30 = 31,87 m³
Summe umbauter Raum = 768,45 m³
Die erforderliche Heizleistung beträgt somit 768,45 x 13 W = 9.989,85 W =
10 kW.
Folglich wird der Wärmebereiter auf eine Leistung von 14 116 kW bestimmt. Das
ist die Spitzenlast, die jedoch nur ganz selten benötigt wird. Lege ich diese
Heizleistung auf die Gebäudeoberfläche um, erhalten wir
14 000 / 397,93 = 35,18 W/m²
Hiervon können wir 25% auf den konvektiven Energieabtrag umlegen, sodass
zum Ausgleich des Strahlungsverlustes 26,38 W/m² zu Verfügung stehen.
Vorhin haben wir nur den strahlungsbedingten Energieabtrag mit 311 W/m²
berechnet. Dieser Energieabtrag ist naturgesetzlich und es kann nicht daran
gerüttelt werden. Da haben wir das vorausgesagte Ergebnis, dass die nur auf
diesen Energieabtrag bezogene die Heizanlage bei Volllast gerade einmal 7/100
abdecken kann. Und dennoch sind wir ganz frohgemut und zuversichtlich, dass
unsere 14 kW Heizleistung völlig ausreichen und da sogar noch ein
Angstzuschlag nach altem Heizungsbauerbrauch berücksichtigt ist. Schon diese
Rechnung zeigt uns, dass der überwiegende Anteil der ins Gebäude
eingetragenen Energie nicht von der Heizanlage kommen kann sondern von
woanders her.
Energieeintrag durch Prozesswärme
Darunter verstehen wir ein Sammelsurium von Energieeinträgen, z.B. die
Abwärme von Kühlschränken, Herd, ungedämmte Heizleitungen, Glühlampen,
Fernsehgerät, die Abwärme des Heizaggregats und vieles andere mehr. In der
DIN 4108 – 6 ist das recht gut aufgelistet. Viel kommt dabei aber unterm Strich
meistens nicht heraus.
Energieabgabe durch die Bewohner
Auch diese Energiebeträge kann man errechnen. Am einfachsten geschieht
dies, wenn man kurzerhand den Brennwert der täglich aufgenommenen
116 Dieser Wert enthält den sog. „Angstzuschlag“
61

Nahrung ermittelt und gleichzeitig die Aufenthaltsdauer der Bewohner im Haus.
Wer will, kann auch das ausrechnen. Aufregend ist aber auch hier das Ergebnis
nicht. Wer tüchtig Heizenergie einsparen will, sollte regelmäßig Parties
veranstalten. Energiemässig lohnt sich das, vorausgesetzt, die Gäste bringen
Essen und Getränke mit. Fleißiges Tanzen verbessert das Ergebnis beträchtlich.
Zumindest bis zu dem Tage, an dem auch noch die von des Gastkörpern
abgelieferte Energie mit der Ökosteuer belegt wird.
Kondensationswärme – ein Nullsummenspiel
Da haben wir es mit einer Energieart zu tun, an die bisher noch niemand
gedacht hat, obwohl es sich hier um ansehnliche Beträge handelt. Um was geht
es dabei?
Kondensationswärme ist die Energie, die ohne Temperaturänderung beim
Verdampfen von Wasser oder beim umgekehrten Prozess, der Kondensation
umgesetzt wird. Bei normalem Luftdruck beträgt die Kondensationswärme von
einem Kilogramm Wasser bereits 2,26 kWh. Da in einem normalen
Vierpersonenhaushalt täglich bis zu 40 l Wasser verdampft werden, stecken in
diesem Dampf ansehnliche 90 kWh Leistung. Bei den heutigen Strompreisen
entspricht dies einem Gegenwert von etwa € 7,20. Verfolgen wir diese Kosten
über die gesamte Heizperiode von acht Monaten, produziert unser
Vierpersonenhaushalt also latente 117 Energie im Wert von
8 x 30 x 7,20 = € 1.728,--.
Wer hätte das gedacht? Bei unserem Musterhäusle von vorhin hätten unsere
vier Leute bequem Platz. Schon nach erstem Hinsehen merken wir, dass der
Wert der Kondensationswärme die Jahresheizkosten mindestens erreicht wenn
nicht sogar übertrifft. Auch hier bleibt nichts anderes übrig als zu folgern, dass
da noch woanders eine Energiequelle sein muss. Die Energiebilanz muss ja
schließlich aufgehen.
Bei der Kondensationswärme haben wir nun aber eine besondere Situation vor
allem im konventionellen Mauerwerksbau und bei solchen
Hüllflächenkonstruktionen, in denen es zur Kondensation kommt. In der
Tauzone, also noch innerhalb des Wandquerschnitts findet nämlich
bestimmungsgemäß Kondensation statt. Hierbei wird ohne den geringsten
Energieverlust die gesamte Energie, die für das Verdampfen aufgewendet
wurde als Kondensationswärmeenergie wieder freigesetzt und erwärmt somit
den Bereich in der Nähe der Tauzone. Die von uns Architekten so gefürchtete
Tauwasserbildung in den Konstruktionen hat also auch etwas Gutes, sie ist
nämlich eine perfekte Energierückgewinnung. Allerdings handelt es sich bei der
hier vorgeführten Kondensationswärme nicht um einen zusätzlichen
Energieeintrag sondern um eine Energieumsetzung innerhalb des vorhandenen
Energieumsatzes.
117 Die im Wasserdampf enthaltene Energie, zur Änderung des Aggregatzustandes geführt hat, wird als
latente (lat. herumliegend) Energie bezeichnet.
62

Sonnenenergie 118
Die strahlende Sonne ist natürlich eine Hauptenergiequelle am Gebäude. Die
Einstrahlungsleistung auf die Erdoberfläche wurde schon aufgelistet. Die dort
gezeigten Strahlungsmengen kommen leider nicht vollständig dem Gebäude
zugute, sind aber dennoch immer noch im Verhältnis zur Leistungsfähigkeit der
Heizanlage gewaltig. Betrachten wir das nun aus dem Blickwinkel eines
Gebäudes, müssen wir folgendes feststellen:
Unmittelbare Einstrahlung
Unmittelbare Einstrahlung findet nur bei wolkenlosem Himmel statt. Bestrahlt
werden gleichzeitig immer nur zwei Gebäudeseiten. Hierbei sind die Ost- und
Westseiten benachteiligt, da dort die Einstrahlungsdauer im Winter nur 1,5 bis 2
Stunden währt. Ungedämmte Wände nutzen dieses geringe Angebot voll aus,
gedämmte Wände jedoch nicht, da die verminderte Wärmeleitung in der
Dämmschicht dazu führt, dass sich nach dem Ende der Einstrahlung das
Temperaturgefälle dreht und somit der von außen in Gang gesetzte
Wärmestrom das Mauerwerk in der gegebenen kurzen Zeit niemals erreichen
kann.
Auf südlich ausgerichteten Wänden ist der solare Energieeintrag am Größten.
Dort scheint die Sonne ebenso lange wie im Sommer. Allerdings steht die
Sonne dort tiefer – Vor- und Nachteil zugleich. Vorteilhaft ist die annähernd
senkrecht zur Mauerfläche stehende Einstrahlrichtung, nachteilig ist die
erheblich größere Verschattung in Abhängigkeit von der Umgebung und der
längere Weg der Strahlung durch die Atmosphäre, der die Einstrahlungsleistung
mindert.
Hieraus ergeben sich an den Architekten zwei Forderungen:
Bereits beim Entwurf sollte darauf geachtet werden, dass der Baukörper
eine gute Ausrichtung zur Sonne hat.
Zugleich muss der Architekt beim Entwurf auch die mögliche
Verschattung überprüfen 119 .
An die Gartenarchitekten eine Bitte:
Vermeidet Nadelbäume vor den Sonnenseiten von Gebäuden 120 . Sie verhindern
die Einstrahlung der unmittelbaren Sonnenenergie. Laubbäume dagegen sind
erwünscht, da sie im Herbst die Blätter abwerfen und daher Hauswände im
Winter kaum verschattet werden. 121
118 Die Ausführungen betrachten hier nur die Zustände in der Heizperiode.
119 Eine praktische Methode zur Feststellung der Verschattung von Gebäuden stammt von Dr.-Ing. Timo
Born, Bauhausuniversität Weimar. DAB 3/2006.
120 Lärchen werfen im Herbst die Nadeln ab. Sie sind daher erwünscht.
121 Besonders vorteilhaft sind Hausberankungen mit Wildem Wein (Parthenocissus tricuspidata) oder
(quinquefolia). Sie bilden im Sommer einen hervorragenden Wärmeschutz, im Herbst eine letzte Farbenpracht.
Im Winter lassen sie die Sonneneinstrahlung zu.
63

Die unmittelbare Sonneneinstrahlung kann an Gebäuden nur dann ungemindert
angesetzt werden, wenn sie auf die Wände senkrecht auftrifft. In unseren
Breiten findet das also niemals statt, es sei denn, wir würden von dem alten
und bewährten Brauch, senkrechte Wände zu bauen, abweichen. Wir haben es
also stets mit einem mehr oder weniger großen Einfallswinkel zu tun, der von
der geografischen Ausrichtung der Wand und vom ständig wechselnden
Sonnenstand abhängt. Die Einstrahlungsleistung ist, wenn es uns gelungen ist,
den Einfallswinkel zu ermitteln, mit dessen Sinus zu multiplizieren. Mir ist es
inzwischen gelungen, hierfür eine sehr einfache Berechnungsformel mit
stündlichen Werten zu entwickeln, sodass es nun möglich ist, sehr genaue
Werte der Einstrahlungsleistung zu berechnen.
Diffuse Einstrahlung
Hierunter versteht man die Einstrahlungsmengen vom Himmel, die nicht
unmittelbare solare Einstrahlung sind. Das gilt also ganzjährig - auch für die
Nordseiten und außerdem bei bewölktem Himmel. Die diffuse Einstrahlung kann
Tabellenwerten entnommen werden.
Umgebungsstrahlung
Hierbei handelt es sich um die Einstrahlung aus der Umgebung des Gebäudes,
also vorwiegend von in der Nachbarschaft stehenden Gebäuden und von der
umgebenden Erdoberfläche. Diese Einstrahlungsart hat man in der offiziellen
Bauphysik völlig übersehen, obwohl sie von beträchtlicher Größe ist. Sie kann
recht gut nach dem Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann errechnet werden.
Die Oberflächentemperaturen der Erdoberfläche sind in einer Messreihe des
Fraunhoferinstituts für Bauphysik als langjährige Mittelwerte erfasst worden.
Von ganz großer Bedeutung ist, dass die Umgebungsstrahlung rund um die Uhr
wirkt. Die Strahlungsleistung sinkt unter einen Wert von 270 W so gut wie nie
ab. Damit ist die Umgebung die bedeutendste exogene Energielieferantin. Ihre
völlige Missachtung in der offiziellen Bauphysik und in den Normen zeigt
schlagend, wie schludrig unsere aus Steuermitteln bezahlten Wissenschaftler
arbeiten.
Die DIN 4108 und die EnEV
Im Nachfolgenden erkläre ich, weshalb die DIN 4108 als Planungsinstrument für
die Einsparung von Heizenergie ungeeignet ist. Da die
Energieeinsparverordnung (EnEV) nur einen rechnerischen Nachweis der
Energieeinsparung nach der DIN 4108 anerkennt, beruht sie auf schwer
fehlerhafter Grundlage. Die Schlussfolgerung hieraus ist, dass der Staat uns
derzeit zwingt, wissenschaftlichen Unfug zu betreiben, entsprechend unsinnige
Maßnahmen zu planen, das Geld unserer Bauherren nutzlos zu verschleudern
und dann – wenn die dies früher oder später wegen des ausgebliebenen
Energieeinsparungseffektes merken – uns Architekten mit
Schadensersatzklagen überziehen, die uns unweigerlich wirtschaftlich ruinieren.
Hierzu muss man als Architekt wissen, dass wir bei Baumassnahmen, die einem
technisch-wirtschaftlichen Zweck dienen, nicht etwa nur die Planung und
Durchführung schulden, sondern weit darüber hinaus auch den technischen
Erfolg. Tritt dieser nicht ein, werden wir von jedem Gericht in Deutschland
64

ereits nach dem Beweis des „ersten Anscheins“ oder – wie die Rechtsgelehrten
sagen, „prima facie“ - verurteilt werden. Nun geht bereits das Gerücht durchs
Land, dass WDVS noch niemals zu einem signifikanten Minderverbrauch an
Heizenergie geführt haben. Meine eigenen Bemühungen, unmittelbar von der
Dämmstoffindustrie Nachweise über eingetretene Energieeinsparungen zu
bekommen, waren bisher vollkommen erfolglos. Auch in den einschlägigen
Werbeunterlagen für WDVS werden Sie niemals präzise Angaben über eine –
gar planbare – Energieeinsparung vorfinden. Werden Verkäufer von WDVS
aufgefordert, diesbezügliche Aussagen zu machen oder gar Versprechungen
abzugeben, werden diese stets ausweichende Auskünfte geben. Eine der
beliebtesten faulen Ausreden läuft darauf hinaus, „dass man leider, leider auf
das „Nutzerverhalten“ keinen Einfluss hätte, dieses aber meistens – nahezu
böswillig – dem Ziel der Energieeinsparung zuwiderlaufe“.
Es gibt einen Bundesfachverband für die Hersteller von WDVS mit Sitz in
Baden-Baden. Dessen Bundesgeschäftsführer lernte ich im November 2004 bei
einer Veranstaltung der Fraunhofergesellschaft, Institut für Bauphysik kennen.
In einer Diskussionsrunde erklärte ich ihm, dass ein risikoscheuer Architekt
kaum ein WDVS anraten könne, wenn er seinem Bauherrn nicht einen Erfolg
garantieren könne, der in diesem Falle ja nur in Form einer zugesicherten
Energieeinsparung bestehen könne. Leider bekäme man aber derartige
Garantien weder vom Hersteller noch von den Verarbeitern von WDVS. Auch
hier erhielt die Diskussionsrunde nur ausweichende Erklärungen. In einer Pause
trat jedoch der Bundesgeschäftsführer an mich heran und teilte mir mit, dass er
über „tausende von Erfolgsberichten“ verfügen würde, die er mir geben könne.
Ich bat ihn darum. Allerdings wäre ich nur an solchen Unterlagen interessiert,
bei denen ausschließlich die Wirkung von WDVS nachgewiesen sei. Nach
etlichen Wochen und einem Erinnerungsschreiben erhielt ich dann tatsächlich
einen prall gefüllten Umschlag. Ich war gespannt und auch besorgt, da
ankündigungsgemäss ja nun meine eigenen Thesen unmittelbar vor dem
Untergang standen. Der Umschlag enthielt eine Sammlung von grafisch gut
gemachten Prospekten, in denen jedoch nichts über die spezifische
Energieeinsparung durch WDVS stand. Dem Ganzen lag außerdem ein Brief des
Bundesgeschäftsführers bei, dessen wichtigste Passage ich hier wörtlich zitiere,
um mich nicht dem Vorwurf der Fehlinterpretation auszusetzen:
…„Mit den tausendfachen Belegen meinte ich, dass mehr als 600.000.000 qm
funktionierende WDV-Systeme mehr als genug Beweis sind. Selten aber werden
energetische Sanierungsmassnahmen im Einzelverfahren angewendet. Dagegen
sprechen sowohl die EnEV als auch beispielsweise die Förderprogramme der
KfW, die nur Koppelungsmassnahmen berücksichtigen“...
Soso! Die WDVS – Industrie kann also keine Belege darüber vorlegen, dass
allein auf ihre Technik gegründete Maßnahmen zur Energieeinsparung
beitragen. Stattdessen verfügt sie nur über Berechnungen, die auf einem
fehlerhaften bauphysikalischen Modell gegründet sind. Was soll man dazu
sagen?
65

Soll ich wirklich glauben, dass in den dreißig Jahren, in denen nun schon WDVS
verkauft und gebaut werden, noch niemals messtechnische Untersuchungen
vorgenommen worden sind? Soviel Schlamperei traue ich der WDVS-Industrie
eigentlich nicht zu. Daher vermute ich wohl zu Recht, dass Messergebnisse
vorliegen, die jedoch für die WDVS enttäuschend sind und daher in
irgendwelchen Tresoren schlummern. So erging es ja der berühmten GEWOS -
Studie, die nicht mehr zu bekommen ist. Das Ergebnis dieser Studie ist
allerdings bekannt. Bei den dort gemessenen Gebäuden kam es nämlich nach
Montage der WDVS zu einer Erhöhung des Heizenergieverbrauchs um 17%. In
einer Fachzeitschrift wurde das veröffentlicht. (DBZ 1993) Da war natürlich die
Aufregung groß. Um die WDVS-Technik vor dem Zusammenbruch zu retten,
musste daher sofort ein Gegengutachten her. Das wurde dann auch erstellt.
Der Gutachter 122 ermittelte sodann, dass das Ergebnis nicht richtig sein könne.
Er hatte dies nach den Berechnungsverfahren, die sich heute in der EnEV
finden, ermittelt 123 . Gemessen hat er allerdings nichts.
Natürlich wurde bei diesem Gutachten nicht der eigentlich nahe liegende
Gedanke erwogen, dass in der Physik immer dann, wenn Messungen und
Berechnungen nicht zusammenpassen, möglicherweise das
Berechnungsverfahren falsch sein könne. Eine solche Überlegung hätte gutem
altem wissenschaftlichen Brauch entsprochen. So aber zog man die Korf´sche
Verfahrensweise vor, die Teil der deutschen Literaturgeschichte geworden ist
und da lautet:
„Eingehüllt in feuchte Tücher
prüft er die Gesetzesbücher,
um zu schließen messerscharf,
dass nicht sein kann, was nicht sein darf“. 124
Wie wollte man damals den Nachweis der Wirksamkeit von WDVS retten? Da
waren einerseits Messergebnisse, die ordentlich und sauber gewonnen waren.
Außerdem lagen langjährig gewonnene Aufzeichnungen über den früheren
Energieverbrauch vor. Daraus ergab sich eindeutig, dass bei Gebäuden, die
nachträglich mit WDVS ausgerüstet worden waren, der Heizenergieaufwand
beträchtlich gestiegen war. Eine Nachkontrolle hätte sich nun darauf
beschränken können, dass man die Messmethoden und die Auswertungen auf
Stichhaltigkeit hin kontrolliert hätte. Das hat man aber unterlassen. Offenbar
war an den Messmethoden nichts auszusetzen.
Im Gegengutachten wurde stattdessen nicht anderes gemacht, als dass eine
Berechnung nach DIN 4108 und nach den der EnEV dienenden
Berechnungsweisen durchgeführt worden ist. Ob das diesen
122 Prof.Dr.-Ing. Gerd Hauser in DBZ 1993
123 Die Beweisführung erfolgte durch das Verfahren, das bewiesen werden sollte. Ein derart gewonnener
Beweis ist selbstverständlich wertlos und zeigt nur, dass da nicht einmal die Methode einer
wissenschaftlichen Beweisführung beherrscht wird.
124 Aus Christian Morgenstern, Galgenlieder
66

Berechnungsverfahren zugrunde liegende bauphysikalische Modell richtig oder
falsch war, wurde nicht untersucht. Das Modell wurde dogmenartig als fehlerlos
unterstellt. Da aber dieses Modell offenkundig – wie auch hier gezeigt wird –
fehlerhaft ist, konnten natürlich auch die darauf gegründeten
Berechnungsergebnisse nicht richtiger sein.
Spätestens dann, als die gewaltigen Unterschiede zwischen Messergebnissen
und Berechnungsergebnissen sichtbar wurden, hätte es einer wissenschaftlich
sauberen Arbeitsweise entsprochen, die Berechnungsverfahren auf
Stichhaltigkeit hin zu überprüfen. Im Zweifel kommt nämlich einer Messung
eine höhere Zuverlässigkeit als einer Berechnung zu 125 . Genügend Hinweise
lagen dem Gutachter aus den Reihen der Kritiker auch vor, sodass er hier auch
nicht beim Punkte Null hätte anfangen müssen. Eine saubere wissenschaftliche
Vorgehensweise hätte also zumindest Zweifel am bisherigen Werk auslösen
müssen. Die Wissenschaftsgeschichte zeigt, dass sehr oft einer neuen
Erkenntnis der Zweifel am Bisherigen vorangeht.
Ein Hintertürchen hat der Gutachter sich jedoch schlauerweise offen gehalten.
Er wies nämlich darauf hin, dass klimatische Einflüsse und das Nutzerverhalten
in seinem Gutachten nicht berücksichtigt werden konnten. Warum eigentlich
nicht? Wer hindert denn das Fraunhoferinstitut daran, 300 Datenlogger zu
kaufen und sie in Wohnungen unterschiedlicher Größe und mit unterschiedlicher
Bewohnerstruktur aufzuhängen? Nach längstens zwei Heizperioden hätte man
dann aussagekräftige Daten zum Nutzerverhalten. Und – wer hat eigentlich
verboten, die sehr zuverlässigen und nahezu zahllosen Wetterdaten in die
energetischen Berechnungen einzuführen? Ich meine, dass jemand, der mit
dem Anspruch Wissenschaftler zu sein und aus Steuermitteln seinen
Lebensunterhalt bestreitet, die Pflicht hat, dann wenn er auf ein – wie hier –
messtechnisches Problem stößt, dieses auch zu bearbeiten. Ein „richtiger“
Wissenschaftler kann sich nicht damit begnügen, auf ein Problem hinzuweisen.
Von Wissenschaftlern muss man mehr erwarten können, als die Verkündung
von Binsenweisheiten. Stößt ein Wissenschaftler auf ein Problem, hat er die
verdammte Pflicht und Schuldigkeit, die Ärmel hochzukrempeln und zu
forschen.
So wie die Dinge heute liegen, die Unduldsamkeit der Urheber der EnEV im
Umgang mit den Kritikern, die bis zur Verunglimpfung hinreicht, die
Verweigerung der Auseinandersetzung mit der wissenschaftlichen Öffentlichkeit
und nicht zuletzt die unübersehbare wirtschaftliche Interessenlage sind die
einzigen Erklärungen dafür, dass man im Bereich der EnEV den Boden der
wissenschaftlich sauberen Arbeitsweise verlassen hat. Nur so ist die Absurdität
erklärbar, dass Messergebnisse eines anerkannten Instituts deshalb für falsch
erklärt werden, weil sie mit Berechnungen im Widerspruch stehen.
125 In allen anderen wissenschaftlich betriebenen Forschungszweigen wird immer eine auf Berechnungen
aufgebaute These. die durch Messergebnisse nicht bestätigt wird, verworfen. In der sog. „Bauphysik“
scheint das nicht zu gelten.
67

Es spricht also vieles dafür, dass auch bei der WDVS-Industrie Messergebnisse
vorliegen, die allerdings die Wirkungslosigkeit von WDVS zeigen. Und dennoch
werden WDVS mit riesigem Werbeaufwand vertrieben und gebaut. Das Ganze
wird inzwischen durch die EnEV erzwungen. Wer sich verweigert, riskiert ein
Bußgeldverfahren, das sich gewaschen hat und außerdem den Verlust von
Zuschüssen. Die Umlage als Wohnraummodernisierung auf die Mieter kann man
dann auch vergessen. Zugeschlagen wird außerdem mit der Moralkeule, da der
Aufwand ja weniger der Verbilligung der Wohnkosten dienen soll sondern der
Rettung der Menschheit vor der Klimakatastrophe. Ein gigantischer Erfolg aus
dem Zusammenwirken der Werbefachleute, der Industrielobby und einer
drittmittelfianzierten Pseudoforschung und nicht zuletzt einer
spendenbedürftigen Parteienlandschaft.
Betrachtet man das unter rechtlichen Gesichtspunkten, haben wir einen
Tatbestand, bei dem eine ganze Industrie mit staatlicher Unterstützung eine
Technik vertreibt, von der sie genau weiß, dass die zugesagten Eigenschaften
fehlen. Sollte das ein Staatsanwalt zu Ohren bekommen, muss er von Amts
wegen ein Ermittlungsverfahren einleiten, bei dem zu überprüfen wäre, ob hier
nicht der Straftatbestand des Betrugs (§ 263 StGB) vorliegt. Ich jedenfalls
möchte nicht in der Haut der WDVS-Leute stecken.
Unter vertragsrechtlichen Gesichtpunkten haben wir es außerdem dann mit
einem arglistig verschwiegenen Mangel zu tun. Da verjähren aber
Gewährleistungsansprüche und Schadensersatzforderungen erst nach längeren
Zeiträumen. Von Bedeutung ist hierbei, wann der Geschädigte erstmals vom
Bestehen des Mangels erfährt. Ob die einschlägige Industrie über die Mittel
verfügt, das alles zu finanzieren, möchte ich doch stark bezweifeln. Da drohen
also riesige Pleiten. Dennoch werden da keine Arbeitsplätze verloren gehen.
Denn das Abkratzen und Entsorgen von nutzlosen WDVS macht mindestens
genau soviel Arbeit wie die seinerzeitige Montage.
Ich selbst stehe gelegentlich bei Vorträgen vor Kollegen vor einem eigenartigem
Problem: Die meisten von ihnen sind alterprobte Baumenschen, die ihre
Erfahrungen gesammelt haben, dazu neigen, frühere Konstruktionen zu
wiederholen, wenn sie sich bewährt haben und im Übrigen stets die gleichen
Planungsmethoden anwenden. Somit führen sie auch bei ihren Bauanträgen die
altgewohnten U-Wert-Berechnungen vor, um nachzuweisen, dass sie
energieeinsparend geplant haben. Neuerdings füttern sie auch
Computerprogramme, womit sie sogar monatsweise den Nachweis der
energieeinsparenden Bauweise führen. Die allermeisten Kollegen haben auch
ein unerschütterliches Vertrauen in ihre Berechnungen. Dabei übersehen sie
etwas Entscheidendes: Die Berechnungen führen nur zu einem U-Wert und zu
sonst nichts. Der U-Wert zeigt aber nur eine Materialeigenschaft. Die zu den
Heizkosten führenden energetischen Prozesse bleiben dabei unbearbeitet.
Daher stoße ich bei einem Teil meiner Kollegen stets auf spontane Ablehnung
meiner Thesen. Selbst wenn es mir an einem guten Tag gelungen ist, alles
schlüssig und einsichtig vorzutragen, bekomme ich spätestens in der
68

Diskussionsrunde zu hören, dass es doch nicht sein könne, dass eine ganze
Norm, eine komplette Verordnung und alle darauf gegründeten Techniken
falsch seien und nur ich es besser wüsste. Da gibt es das Phänomen der
spontanen Ablehnung einer These, wenn sie dem Altgewohnten widerspricht –
nicht argumentativ sondern nur gefühlsmäßig – und weil es Unbehagen auslöst,
wenn man bei Zustimmung auch zugeben müsste, dass man geirrt hat und
vielleicht sogar jahrelang etwas Unnützes geplant hat.
Daher meine Bitte an die Kollegen:
Es ist nichts Neues in der Wissenschaftsgeschichte, dass Einzelne ein
althergebrachtes Wissenschaftsgebäude zum Einsturz gebracht haben. Vieles
deutet sogar darauf hin, dass das eher die Regel ist. Die Wahrheit einer These
ist keine Sache der Mehrheitsentscheidung 126 und schon gar nicht des
„gesunden Volksempfindens“. Setzen Sie sich also mit meinen Thesen ernsthaft
auseinander. Ihr Risiko ist gering.
Entweder werden Sie sich Ihrer bisherigen Überzeugung noch sicherer oder Sie
denken – vielleicht erstmalig in Ihrem Berufsleben – über den Sinn einer Norm
und einer Verordnung nach und verbessern hierdurch die Qualität Ihrer
Planung. Beides ist von Vorteil. Der eigentliche Risikoträger bin ich, der das
Wagnis unternimmt, eine eigene Überzeugung zu veröffentlichen, obwohl sie
eine Minderheitenmeinung darstellt und daher todsicher zum Gegenstand
persönlicher Verunglimpfung werden wird.
Die DIN 4108
In ihrer ursprünglichen Fassung und Zielsetzung war die DIN 4108
(Wärmeschutz im Hochbau) aus den fünfziger Jahren des vorigen Jahrhunderts
sinnvoll und auch nützlich. Um was ging es dabei?
Die zunehmende Verwendung des Baustoffs Beton im allgemeinen Hochbau für
Stahlbetondecken statt bisher Balkendecken, auch für Fensterstürze,
Balkonplatten und ähnliche Konstruktionen führte zu signifikanten
Tauwasserschäden an den Gebäudeinnenflächen. Wegen der guten
Wärmeleitung von Beton kühlten diese Bauteile rasch aus, sodass es alsbald zu
Tauwasserschäden auf den Innenflächen kam – gefolgt von
Schwarzschimmelbildung. Noch schlimmer war das bei Außenwänden, die völlig
aus Beton hergestellt waren. Da man die Wirkung von Dämmstoffen bereits
kannte, es im gedämmten Material zu einem Energiestau kam, war es sehr
rasch Vorschrift, derartige Bauteile mit Dämmstoffen zu verkleiden. Uns
Architekturstudenten wurde damals gesagt, dass prinzipiell alle Betonflächen in
einer Außenwand zu dämmen seien. Das übliche Material hierfür waren
Holzwolleleichtbauplatten, unter dem Namen „Heraklith“ schon damals bekannt,
das mit 2 – 3 cm Stärke eingebaut wurde. Die Erfahrung zeigte, dass dies völlig
zur Verhinderung der Tauwasserbildung ausreichte. Das war so üblich, dass die
Poliere auch dann Heraklith einbauen ließen, wenn es in den Werkzeichnungen
gar nicht enthalten war. Die Vorderkanten von Stahlbetondecken wurden so
126 Hierzu der neuere Volksmund: „Millionen Fliegen können nicht irren. Daher fresst Scheiße!“
69

immer verkleidet. Später zeigte sich, dass dort im Fassadenverputz Haarrisse
entstanden sind, eine Folge dessen, dass sich die Putzflächen vor dem Heraklith
stärker erwärmten, wenn die Sonne darauf schien. Diese Haarrisse wurden
damit kaschiert, dass man diese Bereiche farblich absetzte, womit die
„Bauchbindenarchitektur“ erfunden war.
Später wurde es üblich, auch Unterseiten von Kellerdecken mit Heraklith zu
verkleiden, da man festgestellt hatte, dass es auch unter den Estrichen darüber
zu Tauwasserbildung kam. Man legte die Heraklithplatten auf die Betonschalung
und drückte spezielle Drahtanker hinein, die sich dann mit dem Beton
verbunden haben.
Mit derartigen Maßnahmen waren die Anforderungen der DIN 4108 auch
ausreichend erfüllt. Mit der Einsparung von Heizenergie hatte das alles nichts zu
tun. Die war bis in die Mitte der sechziger Jahre überhaupt kein Thema. Es ging
nur um die Verhinderung von Tauwasserbildung auf Wandoberflächen.
Die mathematische Grundlage dieser Konstruktionen war das Fourier´sche 127
Gesetz über die Wärmeleitung. Dieses Gesetz sagt aus, dass das Maß der
Wärmeleitung proportional zur Wärmeleitfähigkeit, zum Temperaturgefälle und
zur Stoffdicke errechnet werden kann. Aus anderen Forschungen war Fourier
gewohnt, komplizierte Vorgänge in ihre Einzelbestandteile zu zerlegen, diese
sodann zu berechnen und die Ergebnisse wieder zu addieren 128 . Genau so ging
er auch vor, als es darum ging, mehrschichtige Bauteile im Hinblick auf
Wärmeleitung zu untersuchen. Der berühmte U-Wert – früher die noch
berühmtere k-Zahl – ist daher nichts anderes als die Addition von Einzelwerten,
die für jede Schicht gesondert errechnet werden.
Allerdings wusste Fourier über seinen Forschungsgegenstand nichts. Zu seiner
Zeit galt noch die Phlogistonlehre, die besagte, dass Wärme eine diskrete
Flüssigkeit sei, die durch Stoffe hindurchströmen würde. Wärme war also etwas
Stoffliches. Aus dieser Zeit stammt auch der Begriff „Wärmestrom“. Die heute
gültige Definition von Wärme als Bewegungsenergie schwingender Teilchen ist
ein Kind des späten 19.Jhdts.
Die Überlegungen Fouriers müssen daher kritisch unter dem Gesichtspunkt
gesehen werden, dass ihnen eine falsche Vorstellung über „Wärme“ zugrunde
liegt. Die hieraus abgeleiteten Wärmeleitungsgleichungen sind starke
Vereinfachungen eines in Wirklichkeit sehr komplexen Geschehens.
Der zeitliche Ablauf der Wärmeleitung war in den fourier´schen Gleichungen
nicht berücksichtigt. Im Übrigen funktionieren diese Gleichungen in ihrer
heutigen Form auch nur für den stationären Zustand, also die ständige
Gleichheit aller Randbedingungen. Dennoch kann gesagt werden: Für die
127 Jean Baptiste Josèphe de Fourier, 1768 – 1830, franz. Physiker
128 Siehe auch die Fourier-Analyse und die Fourier-Synthese
70

damalige Fassung der DIN 4108 war die Berechnung der Wärmeleitung in
festen Stoffen ausreichend genau. Vor allem konnte man auch ausrechnen, zu
welcher Temperaturerhöhung es auf Innenwandoberflächen kam, wenn man
Dämmstoffe anordnete. Da man bereits wusste, wann es bei bestimmten
Wandtemperaturen bei bestimmten Raumlufttemperaturen und relativen
Luftfeuchten zum Tauwasserausfall kam, konnte man somit für jeden beliebigen
Wandaufbau ausrechnen, ob und wie viel man zu dämmen hatte.
Bereits in den späten fünfziger Jahren dachte man auch schon darüber nach,
dass es nicht nur Wärmeleitung innerhalb der Wand gab sondern auch einen
Energieübergang von der Raumluft in die Wand und ebenso auch von der
Außenwandoberfläche ins Freie. Auch hier ist der Übertragungsmechanismus
wie in festen Stoffen. Energiehaltige Luftteilchen führen elastische Stöße gegen
die Wand aus und ebenso kommt es auch zu elastischen Stößen zwischen
Außenwandoberfläche mit den Teilchen der Umgebungsluft. Hier waren die
Ereignisse jedoch sehr kompliziert, da strömende Luft sich der Berechnung
weitgehend entzieht. Bis heute gibt es noch kein zuverlässiges rechnerisches
Verfahren, mit dem der Energieübergang zwischen Luft und festen Stoffen
sicher berechnet werden kann. Da dies so ist, bezeichnet man diesen Vorgang
auch nicht mehr als Wärmeleitung sondern als Konvektion. In der Technik wird
hierbei stets das praktische Experiment angewendet. Im Bauwesen behilft man
sich mit Faustformeln, um wenigsten grobe Anhaltswerte zu erhalten.
Die Schöpfer der DIN 4108 wollten die Konvektion an den Oberflächen von
Wänden wenigstens nicht ganz vernachlässigen. Daher legten sie willkürliche
sog. „Wärmeübergangszahlen“ fest, die als konstante Größen vollkommen
unabhängig von den tatsächlichen Ereignissen in das Rechenergebnis eingefügt
werden müssen. Der Wert für den Wärmeübergang „innen“ (Rsi) ist so klein
bemessen, dass er eigentlich weggelassen werden könnte.
Anders ist es mit dem Wärmeübergang „außen“(Rse), der pauschal mit 25
W/m² verordnet ist. Dieser Wert ist offenkundig falsch, weil, weil bei
instationären Vorgängen die Einführung von konstanten Werten immer falsch
ist. Darüber später noch mehr.
Ich meine, dass es das Beste wäre, die Norm von den Wärmeübergangszahlen
zu befreien, weil sie nämlich in der DIN 4108 nichts zu suchen haben. Würde
man die Norm auf die Berechnung der Wärmeleitung im festen Stoff reduzieren,
wäre sie nach wie vor ein nützliches Instrument zur Untersuchung der
Stofftemperaturen und der Lage der Tauzone in allen Schichten, in denen
Wärmeleitungsvorgänge überwiegen 129 . In den Bereichen die nahe an den
Außenflächen liegen, werden die Wärmeleitungsvorgänge jedoch von anderen
physikalischen Vorgängen überlagert, sodass dort die fourier´sche
Wärmeleitungsgleichung – zumindest an Bauwerken – versagt und uns in die
129 Damit wäre die Berechnung des Wärmestroms auch genauer, da sich die einzusetzende
Temperaturdifferenz aus den Oberflächentemperaturen der untersuchten Konstruktion ergibt.
71

Irre führt.
Die fourier´sche Gleichung gilt nur für Wärmeleitung in festen Stoffen. Zu
einem annähernd richtigen Ergebnis führt sie bei der Annahme des stationären
Zustands bei stets gleichen Randbedingungen Nach der Aufheizungshase und
vor der Auskühlungsphase. Solche Bedingungen herrschen aber nur im Labor.
Nicht anwendbar ist sie für den Energieübergang aus oder in die
Umgebungsluft. Überhaupt nicht berücksichtigt sind Strahlungsvorgänge, die
– wie wir schon gesehen haben – an Außenwänden das energetische
Geschehen beherrschen. Zweifellos kannte auch Fourier schon das Phänomen,
dass Sonnenstrahlung zur Erwärmung führte. Ebenso wusste er empirisch, dass
in der Nähe eines Ofens durch die Luft hindurch Wärme übertragen wurde. Was
aber physikalisch dahinter stand, wusste er nicht. Daher hat er das auch nicht
behandelt. Zu seiner Zeit war ja nicht einmal geklärt, was Energie ist. Die nicht
zu leugnende Erwärmung durch Sonnenstrahlen erklärte man durch das
Vorhandensein eines „Äthers“, der den Wärmetransport bewirkte. Erst Albert
Einstein hat zu Anfang des 20.Jhdts. die Äthertheorie aus der Welt geschafft.
Die fourier´sche Gleichung, die unveränderter Bestandteil der DIN 4108
geworden ist, behandelt daher nur einen kleinen Teilbereich des energetischen
Geschehens, ist aber weit davon entfernt, diese umfassend beschreiben zu
können. In jedem Falle versagt sie völlig bei der Beschreibung von
Energieübergängen an Wandoberflächen. Daran ändern auch die in der Norm
enthaltenen Wärmeübergangszahlen nichts. Diese sind willkürliche und falsche
Festlegungen.
Die Wärmeübergangszahl Rsi nach DIN 4108
Der Wert ist als konstante Größe mit 7,7 W/m²K angegeben. Er soll den
Wärmeübergang von Raumluft in die Wand beschreiben. Da der
Temperaturunterschied bei gleichmäßig beheizten Räumen zwischen Raumluft
und Wandoberfläche gering ist, wird K in aller Regel mit dem Wert (1)
angegeben, sodass es bei 7,7 W/m² bleibt.
Bei Wandheizungstechniken, z.B. bei Temperieranlagen wird der Wert negativ,
da die Wand etwas wärmer als die Raumluft ist. In diesem Falle haben wir es
mit dem Kuriosum zu tun, dass wir in ein und derselben Wand zwei Richtungen
des Wärmestroms haben. Wie gewohnt, gibt es den zur kälteren Seite, im
Winter also nach außen gerichteten Wärmestrom, jedoch aber auch einen
Wärmestrom, der zum Raum hin gerichtet ist. Bereits hier versagen die
Berechnungsweisen nach DIN 4108, da diese nur eine Richtung des
Wärmestroms kennen.
Wie später noch beim Thema „Gebäudeheizung“ ausführlich gezeigt wird,
beträgt die optimale Oberflächentemperatur von Umschließungsflächen etwa 20
- 21 °C. Berechnet man nach Stefan-Boltzmann die damit verbundene
Strahlungsleistung, ergibt sich ein Wert von etwa 390 W/m². Das ist die
Energie, die durch Strahlung permanent von der Wandoberfläche emittiert wird
und durch nichts unterdrückt werden kann. Die Norm bietet uns hierfür den
72

Wert Rsi mit etwa 7,7 W/m². Allein dies zeigt, dass die DIN 4108 zur
Beschreibung der Energieverlagerung außerhalb des festen Materials
ungeeignet ist.
Die Wärmeübergangszahl Rse nach DIN 4108
Auch hier will uns die Norm einreden, dass mit diesem Wert, der mit 25 W/m²
pauschal anzunehmen ist, der Energieübergang von der Wandoberfläche in die
Umgebung ausreichend beschrieben sei. Nicht einmal der konvektive
Energieübergang wird hierbei zutreffend erfasst. Dennoch glauben die
Anwender der Norm, dass der Einbau dieses Werts in die Berechnung des
U-Werts richtig sei. Tatsächlich ist dieser Wert aber nur vorschriftsmäßig und
sonst nichts. Der konvektive Energieübergang wird ganz überwiegend durch die
Windgeschwindigkeit, weniger durch die Lufttemperatur bestimmt. Bereits bei
einem Wind von etwa 6 m/s steigt der konvektive Energieabtrag auf Werte bis
zu 200 W/m² an. Eine Außenwand im Winter mit einer Oberflächentemperatur
von etwa 3 °C 130 emittiert strahlend etwa 300 W/m². Auch dies völlig autonom
und unabhängig von den Umgebungsbedingungen. Auch hier wird die
Fehlerhaftigkeit von (αa) sofort mühelos erkennbar.
Noch unsinniger stellt sich der Wert Rse dar, wenn auf der Außenwand
exogener Energieeintrag stattfindet. Der kann auf einer Südwand die Größe von
650 W/m² annehmen.
Die EnEV, die Folge eines Denkfehlers
Wir haben uns nun mit den meisten physikalischen Ereignissen soweit vertraut
gemacht, dass es nicht mehr schwer sein sollte, meine These, wonach die EnEV
auf einem Denkfehler beruht und daher das Ziel der Einsparung von
Heizenergie verfehlt, nachzuvollziehen. Ich warne jedoch meine Leser: Sollten
Sie meinen Thesen zustimmen, sind sie bis auf weiteres in einer
Außenseiterposition. Sie werden Schwierigkeiten mit Baubehörden bekommen.
Sie werden staunen, dass es auch im 21.Jhdt. wahre Glaubenskriege über einen
naturwissenschaftlichen Gegenstand geben kann. Da hat sich seit Galileis Zeiten
nichts geändert. Es ist ja auch ein starkes Stück, dass es noch Menschen gibt,
die die Autorität des Staates und die Unfehlbarkeit von Normenausschüssen bei
der Herausgabe von Verordnungen bezweifeln.
Bevor wir daher wieder bauphysikalisch werden, ein klein wenig Politik, die mit
unserem Thema eng verknüpft ist. Es wäre blauäugig, das außer Acht zu
lassen. Schnurstracks landen wir also bei einem gesellschaftspolitischen
Zustand, der sich beileibe nicht nur auf die Bauphysik beschränkt.
Insgesamt geht es um Geld, Einfluss und Macht, die sich gegenseitig bedingen.
Da gibt es die Industrie, der jedes Mittel recht ist, wenn es um Gewinne geht,
da gibt es die politische Ebene, die leider gegen die unzähligen Spielarten der
Korruption nicht immun ist. Inzwischen müssen wir auch damit leben, dass
Wirtschaftspolitik nicht auf der politischen Ebene sondern von der Industrie
130 Eine derartige Temperatur stellt einen guten Mittelwert für winterliche Verhältnisse dar.
73

etrieben wird, was im Grundsatz durchaus begrüßenswert wäre, wenn der
Einfluss der Industrie nicht soweit ginge, dass sie die Politik als willfähriges
Werkzeug zur Durchsetzung eigener Interessen nutzen würde. Hierbei wird
dann regelmäßig das Gemeinwohl geopfert.
Irgendwo dazwischen steht die Wissenschaft, die das Ideal der Zweckfreiheit
aufgegeben hat. Auch sie ist käuflich geworden 131 . Da geht es um „Drittmittel“,
die die Industrie hergibt und ohne die die meisten Forschungsinstitute nicht
existenzfähig wären. Von uns Normalbürgern aber kann nicht der Glaube
gefordert werden, dass die finanziellen Wohltaten, die der Wissenschaft
zufließen, von Gutmenschen und absichtslos gegeben werden. Natürlich werden
da Gegenleistungen verlangt und erbracht.
Wie anders ist am Beispiel der EnEV sonst zu erklären, dass in ihrem ersten
Abschnitt, bei dem es um den baulichen Wärmeschutz geht, nicht ein einziges
Mal die Verwendung von Dämmstoffen verlangt wird 132 , dennoch das Ziel der
EnEV ausschließlich durch den exzessiven Verbrauch von Dämmstoffen erreicht
werden kann. 133 Die EnEV, die insofern vermummt daherkommt, ist der
sichtbare Beweis für eine einseitige Begünstigung der Dämmstoffindustrie durch
den Staat. 134 Damit hierbei nichts schief geht, hat man vorgeschrieben, dass
solare Einstrahlungsgewinne auf gedämmte Maueroberflächen nicht gerechnet
werden dürfen, obwohl jedes kleine Kind weiß, wie warm auch im Winter eine
Wandoberfläche werden kann, wenn sie von der Sonne beschienen wird. In
diesem Berechnungsverbot steckt jedoch auch das Eingeständnis dafür, dass
außen angebrachte Dämmstoffe – die als selbstverständlich vorausgesetzt
werden – die solaren Einstrahlungsgewinne zunichte machen. Auf der gleichen
Begünstigungslinie liegt das Verbot, den Einfluss der Wärmespeicherfähigkeit zu
berechnen. Allen Ernstes wird behauptet, dass energetisch kein Unterschied
zwischen einer Leichtkonstruktion, die aus dünnen Häuten und jeder Menge
Dämmstoff besteht, und einer ordentlichen Ziegelmauer gegeben sei. 135
Schließlich beging man den Kardinalfehler, Wärmeleitung betragsmäßig mit
dem Energieverbrauch gleichzusetzen. Folgendes Modell wurde für gültig
erklärt, das an Naivität kaum überbietbar ist:
„Ein Gebäude sei ein Hohlraum, der von wärmeleitenden Hüllen begrenzt ist. Im
Hohlraum befände sich eine Wärmequelle. Diese Wärmequelle erwärme die Luft
im Hohlraum. Die so in der Luft befindliche Energie habe nur noch ein Ziel – so
131 Daher regt sich auch kein Widerstand gegen die unsinnige Treibhausthese, die ja die eigentliche
Grundlage der EnEV ist.
132 Ausnahme: im Drempelbereich von ausgebauten Dächern werden Dämmstoffe verlangt.
133 Dass – wie ich noch zeigen werde – das Ziel der Energieeinsparung durch dämmstofflose
Konstruktionen erreicht werden kann, haben allerdings die Urheber der EnEV nicht gewusst.
134 Wir haben es also nebenher auch noch mit dem Straftatbestand der Begünstigung zu tun.
135 Siehe auch unter Fachtexten des Verfassers das Kapitel 34.
74

schnell wie möglich durch die Gebäudehülle in die Umgebung zu verschwinden.
Die verschwundene Energie müsse durch die Wärmequelle ersetzt werden. So
entstünde also der Heizenergieverbrauch.“
Sodann hat man neue Fachausdrücke erfunden:
Zum einen die „Transmissionswärme“, zum anderen den
„Transmissionswärmeverlust“. Letzteren gälte es, so klein wie möglich zuhalten.
Damit der Planer streng an dieses Modell gebunden bleibt und keinesfalls in die
Versuchung gerät, es zu bezweifeln, zwingt die Verordnung zur Berechnung nur
nach diesem Modell. Alternativen sind streng verboten, selbst dann, wenn sie
sich auf sicherer wissenschaftlicher Grundlage bewegen. Zur Zufriedenheit der
Dämmstoffindustrie hat man sehr geringe U-Werte vorgeschrieben, die fast in
jedem einzelnen Fall zur Verwendung von Dämmstoff zwingen.
Damit jedoch nicht genug: Die Dämmstoffe werden zu solchen Dicken
hochgerechnet, dass rechnerisch eigentlich gar keine nennenswerte Energie
mehr durch Wände hindurchgehen kann. Es bleiben somit nur noch
„Lüftungswärmeverluste“ übrig. Auch dieses Problem wurde im
Verordnungsweg ganz konsequent gelöst. Nunmehr müssen Gebäude luftdicht
sein. Dass dabei der notwendige Luftaustausch zu kurz kommt, interessiert den
Verordnungsgeber nicht. Er kann ja nichts dafür, dass der Mensch
sauerstoffhaltige Luft atmen muss. Soll der sich doch Lüftungsanlagen mit
Wärmerückgewinnung einbauen. Wer sich das nicht leisten kann, soll
„stoßlüften“. Das ist die Lüftungsart der Armen. Was dabei allerdings gespart
werden soll, bleibt unklar. Ob Stoßlüftung oder dauernde Spaltlüftung – an der
vernünftigen Vorschrift eines 0,6-fachen Luftwechsels je Stunde kommt auch
die EnEV nicht vorbei. Energetisch wirken sich beide Lüftungsarten gleich aus.
Nur frage ich mich, ob der Verordnungsgeber allen Ernstes meint, dass die
geplagten Menschen nun auch ihre Nachtruhe stündlich zum Stoßlüften
unterbrechen sollen.
Sei es wie es sei:
Die Gleichsetzung von berechneter Transmissionswärme mit
Heizenergieaufwand ist ein riesiger Denkfehler, der auch leicht durchschaubar
ist. Möglicherweise ist das auch gar kein Denkfehler sondern ein absichtlich
verbreiteter Unsinn.
Ein neues Modell zum Heizenergieaufwand
Spätestens seit der empirischen Erkenntnis, dass ein bekömmliches Raumklima
temperierte Umgebungsflächen benötigt, da nur diese ein richtiges
Strahlungsklima schaffen können, ist der Energieeintrag in die Hüllflächen und
die damit verbundene Wärmeleitung nicht mehr Energieverlust sondern Teil des
Beheizungsvorgangs, plan- und absichtsvoll gewollt. Die Verlagerung der vom
Wärmebereiter erzeugten Energie in die Wand hinein ist vor allem in der
Aufheizphase mit hohem Energieaufwand verbunden, systematisch aber genau
das Gleiche wie der Vorgang im Heizkessel oder am Heizkörper. Findet diese
Energieverlagerung nicht statt, kann es auch zu keinem vernünftigen
Raumklima kommen. Tatsächlich findet durch Wärmeleitung innerhalb der
75

Wand kein Energieverlust statt sondern eine plan- und absichtsvolle
Erwärmung der Wand. Energie, die noch im Bauwerk gespeichert ist, ist
nämlich noch da und nützlich und vor allem nicht „verloren“.
Wenn das aber – wie augenscheinlich – so und nicht anders ist, wir aber vor
der Tatsache stehen, dass im Winter ein Gebäude „durchgeheizt“ werden muss,
muss es auch einen Ort des Energieverlustes geben, trotz des
Energieerhaltungssatzes. Da wir an Naturgesetzen nicht rütteln wollen, müssen
wir den Begriff „Energieverlust“ neu definieren. Verlorene Energie ist daher die
Energie, die sich der Verwendung durch den Menschen entzogen hat, die also
nunmehr in der Umgebung herumvagabundiert. Verloren ist sie keineswegs.
Und nun kommt die entscheidende Erkenntnis:
Der Ort des neu definierten Energieverlustes ist nichts anderes als eine richtig
bestimmte Systemgrenze. Da wir bereits festgestellt haben, dass im Bauwerk
enthaltene Energie keineswegs als verloren angesehen werden kann, dass uns
aber auch die vom Bauwerk entwichene Energie nichts mehr nützt, bleibt nur
noch eine klar definierte Systemgrenze übrig: das ist die Gebäudeoberfläche.
Genau an dieser Stelle enden aber die Berechnungsverfahren der DIN 4108.
Dort finden nämlich nicht Wärmeleitung sondern zwei Wirkungsmechanismen
statt, die beide von der Norm gar nicht behandelt werden:
Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen, Wärmestrahlung genannt,
und
Energieabtrag durch konvektive Ereignisse.
Diese beiden Vorgänge haben aber mit der in der Wand stattfindenden
Wärmeleitung nahezu nichts zu tun. Abstrahlung ist ein autonomer Prozess, der
nur von der Oberflächentemperatur und vom Strahlungskoeffizienten abhängt.
Die Oberflächentemperatur aber ist von den Umgebungsbedingungen abhängig
und nicht vom Beheizungszustand des Gebäudes.
Beim Energieabtrag durch Konvektion sind die entscheidenden Größen die
Windgeschwindigkeit, die Lufttemperatur und ebenfalls die
Oberflächentemperaturen. Auch die Rauhigkeit der Oberfläche ist von großem
Einfluss. Auch diese sind völlig unabhängig von den Vorgängen in der Wand.
Dennoch gibt es eine Verbindung dieser beiden Wirkungen mit der
Wärmeleitung. Dem guten alten Fourier verdanken wir die Einsicht, dass
Wärmeleitung ein Temperaturgefälle benötigt. Auf der Rauminnenseite ist die
Oberflächentemperatur eine Folge der Raumbeheizung. Auf der
Gebäudeoberfläche ist sie eine Folge von strahlendem und konvektivem
Energieabtrag und ebensolchem Energieeintrag. Unterscheiden sich die beiden
Temperaturen, kommt es zur Wärmeleitung. Wir stehen somit vor dem
Mysterium, dass es zwischen den beiden Wandoberflächen einen
Informationsfluss gibt, der den Wärmestrom in Gang setzt.
Eines jedenfalls begreifen wir nun ganz schnell: Die Oberflächentemperatur
einer Außenwandoberfläche ist nicht im Geringsten eine Folge der
76

Wärmeleitung. Im Gegenteil:
Die Wärmeleitung folgt der Oberflächentemperatur.
Die Praxis bestätigt das auch. Ich habe in mehreren Wintern mit einem
Präzisionsgerät Oberflächentemperaturen von Wänden unterschiedlichster
Bauart gemessen. Da waren Oberflächen von WDVS, von
Ziegelsichtmauerwerk, von verputzten Wänden und auch von
Leichtkonstruktionen. Niemals konnte ich einen bauartbedingten signifikanten
Temperaturunterschied messen. Hätten die Dämmtechniker Recht, müssten die
Oberflächen wärmegedämmter Fassaden deutlich kälter sein, weil der
Dämmstoff den Wärmedurchgang zur Fassadenoberfläche behindert. Die
Oberflächentemperaturen sind jedoch mehr oder weniger gleich. Besonders
aufschlussreich waren Messungen an Massivbauten, die unbeheizt waren. Auch
hier waren keine auffälligen Unterschiede zu beheizten Bauten feststellbar. Dies
zeigte, dass die Oberflächentemperaturen nur von den Wetterbedingungen
abhingen, keineswegs jedoch von der Wärmeleitung in der Wand. Weitere
Messungen zeigten, dass bei sich ändernden Außenlufttemperaturen und
Einstrahlungsbedingungen die Wandoberflächentemperaturen bei
ungedämmten Wänden nur sehr langsam veränderten, bei gedämmten
Konstruktionen sehr rasch. Ging die Veränderung der Oberflächentemperatur
auf unmittelbare Sonneneinstrahlung zurück, reagierten gedämmte Wände mit
nahezu verzögerungsfreier Oberflächenerwärmung, ungedämmte Wände waren
auffällig träger.
Die Oberflächentemperaturen von Hüllflächen werden somit nur durch exogene
Ereignisse strahlender und konvektiver Art bestimmt, nicht jedoch von deren
Bauart. Diese Einsicht ist von entscheidender Bedeutung für den
Heizenergieverbrauch und für Konstruktionen, die ihn vermindern sollen.
Hier öffnet sich der Weg zu tatsächlich energieeinsparenden Konstruktionen.
Wir müssen nämlich die Oberflächentemperaturen unserer Gebäude
beeinflussen. Im Winter müssen sie wärmer werden, im Sommer müssen wir
sie kühl halten. Wie das funktioniert, kommt noch.
Wenn wir bis dahin vorgedrungen sind – sie sind jetzt schon ein ganz guter
Ketzer – müssen wir noch einen Blick auf WDVS werfen. Und was sehen wir da?
Die Abstrahlungsleistung ist genau die gleiche wie die einer normalen
Massivwand. Auch der konvektive Energieabtrag ist gleich. Wir wissen schon,
dass alleine die Abstrahlungsleistung bei etwa 300 W/m² liegt und dass gegen
sie kein Kraut gewachsen ist. Der Dämmstoff kann bei weitem nicht –
zumindest zunächst – diese Energie mit ausreichender Schnelligkeit zur
Oberfläche durchlassen. Zugleich wird aber vorne in sternenklaren
Winternächten abgestrahlt - auf Teufel komm raus. Die Dämmstoffoberfläche
wird also ständig abkühlen. Wir wissen, dass derartige Oberflächen von WDVS
weit unter die Lufttemperatur abkühlen können. Nun kommt wieder der alte
Fourier zum Zuge, der ja richtig geweissagt hat, dass das Maß der
Wärmeleitung direkt proportional zum Temperaturgefälle steht. Und siehe da –
77

das entropische Gesetz wirkt wieder einmal – der Wärmestrom, der nun durch
den Dämmstoff geht, ist exakt so groß, wie wenn gar kein Dämmstoff
vorhanden wäre. Das enorm vergrößerte Temperaturgefälle hat das bewirkt.
Fassen wir vorläufig zusammen:
Das der DIN 4108 und der EnEV zugrunde liegende Modell, wonach der
Heizenergieaufwand nur durch die Transmissionswärme bestimmt sei, ist falsch.
Dies liegt daran, dass in diesem Modell nur der Energiegehalt der Raumluft
betrachtet wird und die Systemgrenze, an der der „Energieverlust“ stattfindet,
an der Innenoberfläche der Wand angenommen wird. Es handelt sich um das
„Warmluftbehältermodell“. Falsch ist das Modell vor allem auch deshalb, weil es
keine zutreffende Beschreibung des Energieübergangs an der Außenfläche der
Wand anbietet.
Mein neues Modell geht von folgendem aus:
Der Ort des den Energieaufwand bestimmenden Geschehens ist die
Oberfläche der Außenwand.
Das Wetter bestimmt die Oberflächentemperaturen.
Der Energieabtrag findet bei Windstille und geringen
Windgeschwindigkeiten überwiegend durch Abstrahlung statt.
Bei großen Windgeschwindigkeiten – die allerdings im Winter seltene
Ereignisse sind – erhöht sich auch der konvektive Energieabtrag.
Dem steht ein Energieeintrag von außen gegenüber, der ebenfalls
überwiegend durch Einstrahlung und geringer durch konvektive
Ereignisse bestimmt wird.
Das energetisch zu betrachtende System ist das Bauwerk im Ganzen,
wobei die Systemgrenze mit der oberirdischen Hülloberfläche identisch
ist.
Der Heizenergieaufwand entsteht dadurch, dass in der Energiebilanz aus
Energieeintrag und Energieabtrag an der Gebäudeoberfläche – und nur
dort - durch zugeführte Heizenergie eine ausgeglichene Energiebilanz
erreicht werden muss.
Dieses neue Modell ist so neu gar nicht. Es wird von einem halbwegs
aufmerksamen Beobachter täglich empirisch erfahren. Auf seinen banalsten
Punkt gebracht, bestätigt dieses Modell die Binsenwahrheit, wonach im Winter
geheizt werden muss, im Sommer aber nicht.
Quantifizierung energetischer Vorgänge
Die praktische Nutzanwendung dieser wieder belebten Einsichten ist nur dann
möglich, wenn wir uns den Größenordnungen der energetischen Prozesse
zuwenden. Ich verzichte hier auf eine detaillierte Berechnung. Ich beschränke
mich auf das Ergebnis, das jeder, der mit der Stefan-Boltzmann-Formel, den
Einstrahlungstabellen und mit den Faustformeln zur Berechnung konvektiver
Ereignisse umgehen kann, mühelos selbst herausfinden kann.
Definiere ich die Summe aus Energieabtrag und Energieeintrag als
78

„Energieumsatz“, werden etwa 97% hiervon durch wetterbestimmte Ereignisse,
durch Strahlungsvorgänge und Konvektion an der Gebäudeoberfläche
bestritten. Nur der kleine Rest von maximal 3% ist auf der Seite des
Energieeintrags auf die Heizanlage zurückzuführen. Die Musik spielt also nicht
im Heizraum sondern an der Gebäudeoberfläche.
Die gewohnte Vorstellung, wie sie in der EnEV enthalten ist, wonach es darum
ginge, dass die gesamte Energieproduktion im Heizraum stattfände und es nur
darum ginge, nunmehr die gewonnene Energie am Verlassen des Gebäudes zu
hindern, ist somit falsch. In diesem Sinne ist daher auch der Zentralbegriff
„Transmissionswärmeverlust“ dann, wenn er zur Beschreibung der
energetischen Vorgänge am Gebäude herhalten soll, sinnlos. Der in der EnEV
definierte Transmissionswärmeverlust kann nämlich nicht größer als die
Leistung der Heizanlage sein. Diese Aussage gilt in jedem Falle für ständig und
kontinuierlich beheizte Gebäude.
Praktische Schlussfolgerungen
Unser Thema lautet „Einsparung von Heizenergie“. Wir haben gesehen, dass
Außendämmungen, z.B. in der Form von WDVS nicht zur Einsparung von
Heizenergie führen können. Wir wollen das aber erreichen. Meine bisherigen
Darlegungen wären sinnlos, wenn ich lediglich die Erfolglosigkeit der bisherigen
Techniken nachgewiesen hätte, jedoch die Auskunft darüber verweigerte, was
nun zu tun sei.
Im Grundsätzlichen ist die Lösung erschreckend einfach. Da wir bereits
eingesehen haben, dass die den Energieverbrauch entscheidenden Vorgänge an
der Gebäudeoberfläche stattfinden, ergibt sich folgende Forderung:
Der strahlende Energieabtrag ist gering zu halten.
Der konvektive Energieabtrag ist gering zu halten.
Der strahlende Energieeintrag ist zu ermöglichen.
Der konvektive Energieeintrag ist zu ermöglichen.
Hieraus entwickelte technische Lösungen müssen auch den sommerlichen
Wärmeschutz gewährleisten. Insgesamt kommt es also darauf an, die
Energiebilanz an der Gebäudeoberfläche so zu beeinflussen, dass der ohnehin
sehr geringe Anteil des Energieeintrags aus der Heizanlage noch geringer wird.
Hier ist an drei Fronten anzugreifen:
Gebäudeentwurf im Großen.
sinnvolle Fassadentechnik im Detail.
Sinnvolle Heiztechnik.
Der Gebäudeentwurf
Da wir gesehen haben, dass Einstrahlungsvorgänge den überwiegenden Teil
des Energieeintrags bewerkstelligen, können wir das im Entwurf verarbeiten.
Der Idealfall wäre ein Gebäude das nur eine Sonnenseite, nördlich des Äquators
also nur eine Südseite hätte. Leider hätte ein derartiges Gebäude aber kein
79

Volumen. Folglich müssen unsere Bauwerke nach allen Himmelsrichtungen
ausgerichtet sein. Unter diesem Gesichtspunkt wären Grundrisse auf
dreieckigem Umriss ideal, weil man hierbei die reine Nordseite und im Winter
unbeschienene Wand vermeiden kann. Wahrscheinlich gibt es derartiges schon.
Zu denken ist auch an drehbare Gebäude. Aber welch ein Aufwand? Die
Sonnenblumen führen uns vor, dass aber auch das geht.
Wichtig ist bei energetisch guten Entwürfen, dass die Hauptfensterflächen
südlich orientiert sind. Derartige Fenster sind wahre Energiefallen. Den
sommerlichen Wärmeschutz müssen wir aber auch hinbekommen. Technische
Lösungen hierfür gibt es reichlich. Versuche, derartige Häuser zu bauen,
kennen wir von der „Passivhausbauweise“, die durchaus vernünftige Ansätze
bietet, leider aber gepaart mit einer exzessiven Verwendung von
überdimensionierten Dämmschichten, deren Unwirksamkeit wir inzwischen
kennen gelernt haben.
In eng bebauten Gebieten ist die Stellung des Baukörpers meistens vorgegeben
oder gar in einem Bebauungsplan geregelt. Da muss man sich eben nach der
Decke strecken. Energetisch ist hier aber von Vorteil, dass die Einstrahlung aus
der unmittelbaren Umgebung hoch ist. Nordwände erfahren eine hohe
Umgebungsstrahlung von gegenüberliegenden Südwänden. Gegenüberliegende
Fensterscheiben führen häufig zu reflektierter Sonneneinstrahlung auf
Nordwänden.
Wird in offener Landschaft gebaut, lohnt eine Untersuchung der Umgebung.
Nadelbäume vor Südwänden verschatten und mindern daher die
Sonneneinstrahlung. Sie sollten daher durch Laubbäume ersetzt werden.
Auf der Hand liegt, dass Baukörper bei denen die Oberfläche der Gebäudehülle
im Verhältnis zum Baukörpervolumen klein ist, auch kleinere
Abstrahlungsleistungen haben. Andererseits ist natürlich die
Einstrahlungsleistung ebenfalls verhältnismäßig klein. An einer Tabelle können
wir uns das veranschaulichen. Betrachten wir daher eine einfache
Würfelgeometrie, wobei wir jedoch die Bodenfläche nicht berücksichtigen.
Kantenlänge (K) Volumen (V) Oberfläche (O) Verhältnis V : O
1 1 5 1 : 5,00
2 8 20 1 : 2,50
3 27 45 1 : 1,67
4 64 80 1 : 1,25
Wir sehen also, dass die Bedeutung der energetischen Vorgänge am Gebäude
größenabhängig ist. Bei einem kleinen Einfamilienhaus ist diese Bedeutung
erheblich größer als bei einem großen und massigen Baukörper. Das haben
80

seinerzeit auch schon die Dinosaurier herausgefunden.
Wäre nun das bauphysikalische Modell der EnEV richtig – wie aber nicht –, wäre
der große und möglichst gedrungene Baukörper einem kleinen und
möglicherweise auch noch gegliederten Baukörper energetisch überlegen. Die
beste Hauskörperform wäre daher die Kugel.
Berücksichtigen wir beim Entwurf aber vernünftigerweise die Energiebilanz des
Gebäudes und nicht nur den Transmissionswärmedurchgang, wie das der
Gesetzgeber in seiner unergründlichen Einfalt vorschreibt, erlangen wir eine
große Freiheit beim Entwurf des Baukörpers. Das Verhältnis von Volumen zu
Oberfläche ist keine entscheidende Größe. Hierbei müssen wir den Baukörper
nach den besten Einstrahlungsbedingungen entwerfen. Im
Sonneneinstrahlungswinkel von 135° bis 225° 136 soll die Fassaden- und
Fensterfläche möglichst groß sein, die anderen Richtungen sollen entsprechend
knapp gehalten werden. 137 Dachflächen sollten zu den „guten“ Richtungen hin
möglichst senkrecht zum vertikalen Einstrahlungswinkel der winterlichen Sonne
stehen. Diese Überlegung führt zum Steildach.
Nun kann man einen Entwurf natürlich nicht ausschließlich unter
energetischen Gesichtspunkten ausarbeiten. In der Alltagspraxis genügt es
daher auch, dass man diese Gedankengänge im Hinterkopf hat und zumindest
grobe Verstöße gegen diese Erkenntnisse unterlässt.
Außenwände
Außenwände werden ihrer Bauart nach in Massivkonstruktionen und
Leichtkonstruktionen unterschieden. Die Massivwand hat meistens auch
tragende Funktion, bei der Leichtwand werden die Lasten von einer
gesonderten Konstruktion aus Stützen und Trägern übernommen. Da gibt es
drei grundsätzliche Varianten nach der Stützenstellung, also vor, innerhalb oder
hinter der Wand. Die bevorzugten Baustoffe für die Tragkonstruktionen sind
Holz (z.B. beim traditionellen Fachwerkhaus), Stahl und Stahlbeton. Stahl,
eigentlich ein wundervoller Baustoff, muss, wenn er in oder hinter der Hülle
steht, feuersicher ummantelt werden. Dabei geht die Eleganz dieses Materials
verloren. Bei meinen eigenen Stahlskelettbauten habe ich daher den Stahl
immer vor der Wand angeordnet, weil er dort nur gering feuergefährdet ist und
im Brandfall mit Löschwasser gekühlt werden kann.
Der größte Vorteil der Massivwand besteht in ihrer Fähigkeit, Wärmeenergie zu
speichern. Nachteilig ist der hohe Energieaufwand in der Anheizphase, die
entsprechend lange dauert. Vorteilhaft ist dies wiederum im Sommer, da es
lange dauert, bis ein Massivbau so aufgeheizt ist, dass es ungemütlich wird.
Wenn aber ein Massivbau endlich aufgeheizt ist, dauert es lange, bis der Ausfall
der Heizungsanlage überhaupt bemerkt wird. Die berühmte „Schafskälte“ im
136 Das sind die Himmelsrichtungen SO bis SW.
137 Dieser Regel soll auch die Anordnung der Fensterflächen folgen.
81

Juli wird vom Massivbau mühelos überwunden. Bei Leichtbauweisen muss
dagegen nochmals im Juli die Heizanlage angeworfen werden.
Letztlich muss der Bauherr selbst entscheiden, was er lieber hat. Eine Rolle
spielt hierbei die Nutzung. Haben wir es mit einem nur zeitweise bewohnten
Ferienhaus zu tun, dürfte die Leichtbauweise vorteilhaft sein. Der
Aufheizvorgang ist von kurzer Dauer, die Abkühlungsphase ist ebenfalls kurz.
Die Heizanlage läuft somit im Wesentlichen nur während der Benutzung. Daher
ist der gute alte Zimmerofen bei Ferienhäusern immer noch eine recht gute
Heiztechnik.
Beim dauernd bewohnten Haus ist die Massivbauweise klar überlegen, weil sich
dort die erhöhten Kosten des Aufheizvorgangs auf eine gesamte Heizperiode
verteilen und somit nicht nennenswert ins Gewicht fallen.
Alles entscheidend beim Massivbau ist die Fähigkeit, eingestrahlte Sonnen- und
Umgebungsstrahlung abzuspeichern. Das wird allerdings von den Anhängern
der EnEV und der Dämmtechnik, die ich scherzhaft als die „Dämmophilen“
bezeichne, heftig bestritten. Sie „beweisen“ mit den Rechenmethoden der DIN
4108, dass es auf die Speicherfähigkeit nicht ankäme. Mit dieser Methode kann
auch gar kein anderes Ergebnis herauskommen. Das physikalische Modell geht
hierbei ja von der kindlichen Annahme aus, dass der energetisch
interessierende Vorgang, der letztlich die Heizkosten bestimmt, ausschließlich
darin bestünde, dass die im Hause freigesetzte Energie durch die Außenhülle
verschwände und sonst nichts beachtenswertes geschähe. Wir wissen es aber
inzwischen besser. Vor allem haben wir inzwischen erkannt, dass der
Energieeintrag aus der Heizanlage bestenfalls 3% des Gesamteintrags beträgt,
während der große Rest – auch in der Heizperiode – ein Geschenk der Sonne
ist.
Dieser riesige Energiebetrag nützt uns aber nichts, wenn wir Häuser bauen, die
ihn nicht verwerten – also die eingestrahlte Energie nicht abspeichern können.
Die Dämmophilen sagen nun folgendes:
„Das ist ja gut und schön, dass Wärmeenergie abgespeichert werden kann –
das wollen wir ja gar nicht bestreiten. Allerdings ist das ein Nullsummenspiel,
da die gleiche Energie ja wieder abgestrahlt wird. Einstrahlung und Abstrahlung
sind gleich groß, das Ergebnis ist also Null. Eine Größe Null muss man aber
nicht beachten.“
Diesem Denkfehler unterliegen auch die EnEV und die hierfür grundlegende
DIN 4108. Das wird schon daran erkennbar, dass die energetischen Vorgänge
an der Gebäudeoberfläche in der Norm überhaupt nicht behandelt werden.
Selbst das banale Erfahrungswissen, dass der Heizenergieverbrauch durch das
Wetter bestimmt wird und dieses seine Wirkung natürlich nur an der
Gebäudeoberfläche hat, wird in der Norm nicht verwertet. Nicht im Traume
kommen die Dämmophilen auf die Idee, einmal darüber nachzudenken, warum
man im Winter heizen muss, im Sommer dagegen nicht. Noch viel weniger
82

denken sie darüber nach, dass es zwischen Kernwinter und Hochsommer
Zwischenzustände gibt, die teilweise noch innerhalb der Heizperiode liegen und
zeitlich den längsten Teil der Heizperiode einnehmen, sodass die Höhe der
Heizkostenrechnung nicht im Kernwinter sondern vom Verlauf der
Heizungsübergangszeiten bestimmt wird. Es stört sie nicht im Geringsten, dass
die DIN 4108 all das nicht behandelt und genau dort, wo es interessant wird,
nämlich an der Gebäudeoberfläche, zu rechnen aufhört. Statt dessen erklären
sie den Wärmeleitungsvorgang von innen nach außen zum
„Transmissionswärmeverlust“, was konsequent zur Anordnung von
Dämmschichten von mindestens 15 cm Dicke führt, da rein rechnerisch ja nun
kaum noch Wärmeenergie durch die Gebäudehülle nach außen wandern kann.
Sie hätten ja Recht, wenn die gesamte eingetragene Energie ausschließlich
dem Heizkessel entstammte. So aber sind es – wie wir gesehen haben – nur
3%. 138
Ich gebe zu: Das Modell der EnEV hat den Vorzug der Einfachheit und der
leichten Berechenbarkeit. Eine Betrachtung der energetischen Vorgänge an der
Gebäudeoberfläche ist entschieden komplizierter und vielfältiger und daher –
weil wetterabhängig – auch letztlich nicht berechenbar, weil das Wetter als
bestimmender Einfluss chaotisch ist und chaotische Vorgänge definitionsgemäß
unberechenbar sind. Diese Unberechenbarkeit ist es wohl auch, dass der
Normenausschuss es strikt ablehnt, eine der sparsamen Energieverwendung
dienende Norm zu entwickeln. Heraus käme nämlich eine Norm, bei der man
nichts berechnen könnte – aus dem Blickpunkt des Normenausschusses ein
Unding an sich. 139
Was ist aber nun zum Einwand „Nullsummenspiel“ zu sagen? Betrachten wir
also zunächst nur Strahlungsvorgänge. Das Sonnenspektrum umfasst eine
große Bandbreite von Wellenlängen, darunter auch den energiereichsten Anteil
der Wärmestrahlung, nämlich das Ultraviolett. Dieses hat die interessante
Eigenschaft, dass es auch ungehindert durch Wolken zur Erdoberfläche gelangt.
Daher werden wir auch bei bewölktem Himmel braun. Daher heizt sich ein Auto
auch bei bewölktem Himmel auf, weil auch dann genügend Wärmestrahlung
auf dem Blech ankommt. Ebenso ist es beim Gebäude.
Wir haben bereits gesehen, dass die eingestrahlte Energie – verlustlos –
umgewandelt wird. Da gibt es nur zwei Möglichkeiten auf Wandoberflächen:
Absorption und Reflexion. (Von den Ereignissen bei lichtdurchlässigen Stoffen
wollen wir absehen.) So entsteht beispielsweise auch der Farbeindruck.
Erscheint eine Fläche rot, besagt das, dass die Lichtwellen, die im Rot nicht
enthalten sind, absorbiert worden sind. Gegenüber dem roten Spektrum verhielt
138 Zur Ehrenrettung der EnEV: In Polarregionen mit monatelanger Polarnacht ohne Sonneneinstrahlung
wäre sie annähernd vernünftig.
139 Nun besteht auch noch das – menschlich verständliche – Problem, dass eine derartige Norm mit den
bisherigen Normen und der EnEV vollkommen brechen müsste. Es würde zutage kommen, dass ein
Heer von Professoren und Beamten uns seit etwa dreißig Jahren puren Unsinn aufgezwungen hat. Da
muss also erst eine ganze Generation aussterben, bis es zu einer vernünftigen Normung kommen kann.
83

sich die Wand als Reflektor, alle anderen Spektralfarben wurden absorbiert.
Diese Ereignisse hängen ausschließlich von der Oberflächenbeschaffenheit eines
Stoffes ab. Das reflektierte Licht entschwindet samt seinem Energiegehalt in der
Umgebung, das absorbierte Licht führt zur Erhöhung des Energiegehalts des
Absorbers, der also wärmer wird. Nun können wir auch verstehen, warum
schwarze Flächen sich schneller und mehr erwärmen. Sie absorbieren nämlich
alle Spektren und verwerten daher durch Erwärmung die in der Strahlung
enthaltene Energie am Besten. Am Allerbesten ist hierbei der sog. „Schwarze
Strahler“, der aber nur ein theoretisches Gebilde ist, das in der Natur nicht
vorkommt. Er würde nämlich alles Licht absorbieren und völlig in Wärmeenergie
umsetzen.
Schwarz ist daher auch keine Farbe, auch wenn wir es täglich mit schwarz
gestrichenen Flächen zu tun haben. Genau genommen sind schwarze Flächen
unsichtbar – allerdings nur im Hinblick auf das eingeschränkte
Wahrnehmungsvermögen des menschlichen Auges. Im langwelligen Bereich
kann auch eine schwarze Fläche Licht absondern, das jedoch für den Menschen
unsichtbar ist. Hierbei handelt es sich um Infrarot (IR).
Wir müssen also erkennen, dass eine von Strahlung erreichte Fläche Energie
aufnimmt und durch Strahlung auch wieder abgibt. Das Wellenlängenspektrum
aber der abgegebenen Strahlung ist in aller Regel völlig anders als das der
empfangenen Strahlung. Nur ein perfekter Reflektor ist in der Lage, das
gesamte empfangene Spektrum wieder abzugeben. Den perfekten Reflektor
gibt es aber ebenso wenig wie den Schwarzen Strahler. Daher erwärmt sich
auch ein Spiegel, der in das Sonnenlicht gestellt wird – allerdings weit weniger
als ein daneben befindlicher Backstein.
Nun müssen wir uns nur noch klar machen, dass die einzelnen Spektren einen
unterschiedlichen Energiegehalt haben. Hierbei gilt:
Je kürzer die Wellenlänge, umso höher der Energiegehalt.
Und schon ist es aus mit dem Nullsummenspiel. Im eingestrahlten Sonnenlicht
ist auch sehr kurzwelliges Licht enthalten, vor allem das unsichtbare Ultraviolett
(UV). Dieses UV ist der energiehaltigste Teil des Sonnenlichts. Es wird natürlich
völlig absorbiert, da Gebäudeoberflächen UV nicht reflektieren können. Damit
wird die gesamte im UV enthaltene Energie in Wärmeenergie umgesetzt, die
sich durch die Erhöhung der Temperatur der Wandoberfläche bemerkbar
macht. Aber auch diese Wand strahlt wiederum Wärmeenergie ab. Zu einem
kleinen Teil im sichtbaren Bereich des Wellenspektrums, zu einem größeren Teil
im infraroten Bereich. Diese Spektren sind allerdings insgesamt erheblich
energieärmer, Es wird also erheblich weniger Energie abgestrahlt als durch
Absorption aufgenommen worden ist. Das ist auch ganz offensichtlich. Wäre
das Ganze ein Nullsummenspiel, wie die Dämmophilen zu behaupten pflegen,
könnte es ja gar nicht zur Erwärmung der Wand kommen und ebenso wenig
dazu, dass auch dann, wenn die Sonne hinterm Hauseck verschwunden ist, die
Wand noch stundenlang wärmer ist, als unbeschienene Flächen. Wir sehen
84

also, dass während des Einstrahlvorgangs stets mehr Energie aufgenommen
wird, als abgegeben werden kann.
Damit dieses jedoch unserer Energiebilanz zugute kommen kann, muss die
Energie gespeichert werden. Je massereicher eine Wand ist, umso besser
funktioniert das. 140
Wir wissen aber auch, dass diese Vorgänge nicht den ganzen Tag lang konstant
ablaufen. Sie unterliegen dem von der Drehung der Erde um ihre Achse
vorgegebenen und unabänderlichern zeitlichen Verlauf. Das ist ganz
entscheidend. Erstaunlicherweise wird auch der zeitliche Ablauf des Geschehens
weder von der EnEV noch von der DIN 4108 gewürdigt.
Das Ziel unserer Bemühungen muss aber natürlich darin liegen, dass wir den
exogenen Energieeintrag bestmöglich verwerten. Hierzu sind eigentlich nur zwei
Maßnahmen erforderlich: Wir müssen alles vermeiden was den Energieeintrag
von außen behindert und alles dafür tun, dass die Energie bestmöglich in der
Außenwand so abgespeichert und weiter behandelt wird, dass das winterliche
Energiedefizit so gering wie möglich ausfällt. 141 Wir benötigen also ein
„energetisches Rückschlagventil“.
Nun wird auch die Fehlerhaftigkeit von überdimensionierten und außen
angebrachten Dämmschichten erklärbar. Sie bewirken nämlich, dass die
eingestrahlte Energie zwar vom Dämmstoff absorbiert wird, dessen schlechte
Wärmeleitfähigkeit den Durchgang der Wärmeenergie ins Mauerwerk hinein
jedoch im Verlaufe der zeitlich begrenzten Einstrahlungsdauer verhindert.
Wärmedämmstoffe sind aber auch ganz miserable Wärmespeicher. Daher
kühlen sie mit dem Ende der Einstrahlung in kurzer Zeit auch wieder aus. 142 Ihr
Abstrahlvermögen ist nämlich ebenso groß wie das einer verputzten Mauer.
So ungefähr können wir also nun den Vorteil wärmespeichernder Außenwände
verstehen. Entscheiden wir uns für die Massivbauweise, wissen wir empirisch
und aus jahrhundertelanger Erfahrung, dass eine Ziegelwand von etwa 36 cm
Dicke unter dem Gesichtspunkt der sparsamen Materialverwendung ein
gewisses Optimum darstellt, wohl wissend, dass eine Ziegelwand von 50 cm
Stärke besser, aber leider für den Durchschnittsbauherrn unerschwinglich ist.
Eine gute – jedoch weniger bekannte – Wandkonstruktion ist die massive
Holzwand, die man aus übereinander gelegten Balken errichten kann. Das
140 Aber auch hier sollte man Übertreibungen vermeiden. Eine meterdicke Bruchsteinwand hat eine so
hohe Wärmekapazität, dass sie auch im heißesten Sommer an der Innenoberfläche kalt bleibt. Eicke –
Henning, ebenfalls ein Dämmophiler, kann also mit seinem Burgmauerbeispiel nichts beweisen.
141 Unter dem Kapitel „Thermosfassade“ werde ich zeigen, dass es möglich ist, durch bauliche
Maßnahmen dieses Ziel erheblich erreichbarer zu machen.
142 Wenn man eine 15 cm dicke Platte aus Styropor aus einem geheizten Raum is Freie bringt, dort eine
Aussenlufttemperatur von -10 °C herrscht, dauert es etwa 120 Minuten, bis die Platte die
Außentemperatur angenommen hat.
85

hängt mit den Eigenschaften des Baustoffs Holz zusammen. Gewichtsbezogen
ist nämlich Holz ein außerordentlich guter Wärmespeicher mit einer
Wärmekapazität, die mehr als doppelt so hoch ist als die mineralischer
Baustoffe.
Vergleicht man daher eine Ziegelwand aus Leichthochlochziegeln, die eine
Masse von ca. 700 kg/m³ hat, mit einer Balkenwand, die eine Masse von etwa
650 kg/m³ hat, erreicht man eine ausreichend wärmespeichernde Wand bereits
bei einer Stärke von 20 cm. Der Dämmwert einer derartigen Holzwand liegt
sogar etwas über dem der verglichenen Ziegelwand. Beim derzeitigen (2010)
Holzpreis ist eine Holzbalkenwand daher billiger als eine gemauerte
Konstruktion.
Ähnlich gute Ergebnisse könnte man mit einer Blockrahmenkonstruktion
erreichen, deren meist 20 cm dicker Hohlraum nicht – wie üblich – mit
Dämmstoffen sondern mit gestampften Holzabfällen, mit wieder aufbereitetem
Zeitungspapier oder mit gepresstem Stroh ausgefüllt wäre. Auch hier hätte man
gute wärmespeichernde Eigenschaften, auf die es – wie bereits gezeigt – mehr
ankommt, als auf den U-Wert 143 .
Da wir den Wert wärmespeichernder Konstruktionen nun ausreichend kennen
gelernt haben, nur noch ein kurzer Blick auf Leichtwandkonstruktionen, deren
wesentlicher Bestandteil Dämmstoffe sind und die vorne wie hinten nur noch
dünne Schalen haben, außen als Wetterhaut, innen als Untergrund für
Raufasertapeten.
Da diese Konstruktionen kaum Wärmeenergie so abspeichern können, sodass
die tagsüber eingetragene Energie verwertet werden kann, müssen sie
durchgehend beheizt werden. Die Wandoberflächen kommen dabei sehr rasch
auf eine ausreichende Temperatur, da geringe Massen sehr rasch erwärmt
werden können. Ebenso rasch kühlen diese Wände aber auch wieder aus, wenn
die Heizanlage abschaltet. Exogene Energie kann natürlich nicht gespeichert
werden – sie wird verschenkt. So gebaute Häuser sind also – bauphysikalisch
gesehen – Warmluftbehälter, die zudem luftdicht sein müssen. Erlaubt ist eine
derartige Bauweise als Folge einer unsinnigen Heizungsnorm, die lediglich eine
bestimmte Raumlufttemperatur vorschreibt, die anderen, das Raumklima
bestimmenden Faktoren aber nicht behandelt. Die Bewohnbarkeit im Winter
wird nur durch Dauerbetrieb der Heizanlage ermöglicht. Das energetische
Konzept versagt völlig, will man den vorgeschriebenen 0,6-fachen Luftwechsel
je Stunde durchführen. Kurzerhand erklären die Hersteller derartiger Häuser,
dass ein 0,3-facher Luftwechsel ausreichend sei. Werden derartige
Konstruktionen auch noch mit nachtabgesenkten Heizanlagen betrieben, kommt
es zu einem ständigen Wechsel von Konstruktionstemperaturen. Nachts
verlieren derartige Konstruktionen ihren Energiegehalt, sie kühlen aus, während
zugleich die relative Luftfeuchtigkeit in den Räumen steigt. Tauwasserbildung in
143 Mein Kollege Architekt Dietrich Becker aus Sömmerda hat da ganz konsequent ein Haus entwickelt,
dessen Außenwände aus gepressten Strohballen bestehen.
86

der Konstruktion ist dann unausweichlich.
Zumutbar sind derartige Konstruktionen daher nur für untergeordnete Zwecke.
Für nur zeitweise genutzte Ferienhäuser mögen sie angehen, ebenso taugen sie
als Baubaracken und ähnliches. Ihr Urahn ist ja auch die
Reichsarbeitsdienstbaracke aus der Nazizeit.
Völlig ungelöst bei derartigen Konstruktionen ist der sommerliche Wärmeschutz,
da sie sich im Sommer unerträglich aufheizen. Diese Mängel sind natürlich auch
den Konstrukteuren bekannt. Daher werden derartige Gebilde fast nur noch mit
Anlagen zur „kontrollierten Lüftung“ angeboten. Das sind im Wesentlichen
zusätzliche Klimaanlagen herkömmlicher Bauart, die im Winter den Luftwechsel
über wärmerückgewinnende Kondensationsstrecken ermöglichen und im
Sommer als Luftkühlungsanlage betrieben werden können. Dieser technische
Aufwand, der natürlich zusätzliche Betriebs – und Wartungskosten nach sich
zieht, kostet nicht wenig. Die Unfähigkeit, exogene Energie zu verwerten wird
sodann mit aufwändigen sonstigen Techniken ausgeglichen, als da sind:
Erdwärmespeicher, Solarzellen-und-kollektoren, Energierückgewinnungsanlagen
und vieles andere mehr. Das Ganze nennt sich dann waschmittelwerbeartig
„Passivhaus“ und ist in aller Regel erheblich teurer und störungsanfälliger als
der simple altgewohnte Massivbau.
Technikfreaks mögen sich dafür begeistern. Mich konnte man davon jedoch
bisher nicht überzeugen. Mich schaudert schon der Gedanke daran, dass der
Produzent der technischen Aggregate illiquide wird und daher die
Ersatzteillieferung nicht mehr funktioniert. Dann ist guter Rat teuer. Ich meine,
dass ein Haus auch in Krisenzeiten funktionieren muss. Daher bin ich –
vielleicht ist das auch jahrgangsbedingt 144 – ein großer Freund des Notkamins,
auch wenn er inzwischen aus den Bauordnungen herausgestrichen worden ist.
Gezimmerte Dächer
Dächer bilden einen großen Teil der Hüllfläche. Bei einem Einfamilienhaus mit
Steildach kann es mehr Fläche als die Außenwände einnehmen. Dachräume
waren früher unproblematisch als sie nur Speicher und Trockenböden waren.
Sie übernahmen die Außentemperaturen auch innen. Bauphysikalisch war das
alles unbedenklich. Heute werden Dachräume jedoch ausgebaut, die
Dachkonstruktion ist also zugleich Hüllfläche von bewohnten Räumen.
Technisch wäre es nun möglich, auch Dächer in Massivbauweise zu errichten.
Damit – und wäre dies die Regelkonstruktion – könnten wir das über die
massive Gebäudewand gesagte auch auf die Dachkonstruktion übertragen.
So aber müssen wir uns damit abfinden, dass die traditionelle Tragkonstruktion
eines Steildaches eine gezimmerte Konstruktion ist 145 . Ebenso traditionell ist,
144 Der Verfasser entstammt dem Jahrgang 1938, hat also als Kind Krisenzeiten, bei denen es um das
pure Überleben gegangen ist, noch selbst erlebt.
145 Das gezimmerte Dach ist auch immer noch Ursache von schönen Richtfesten, die ich nicht missen
möchte.
87

dass eine Dachkonstruktion eine Leichtkonstruktion ist, bei der tragende und
hüllende Elemente in Schichten erstellt werden.
Nachteilig hierbei ist die geringe Wärmespeicherfähigkeit von Dächern. Hierbei
kann jedoch einiges verbessert werden. Daher sollte man – analog zu den
Überlegungen zur Holzbalkenwand – möglichst viel Holz einsetzen. Das
Mindeste hierbei ist eine vollflächige Abschalung der Sparren mit wenigstens 22
mm Stärke. Weiteren Verbesserungen steht natürlich nichts im Wege. Sehr
geeignet ist die üppige Verwendung von Holzfasermaterialien statt
überdimensionierter Dämmschichten. Wenn man über der Abschalung
beispielsweise 60 mm dicke Holzfaserplatten verlegt, kann eine etwa noch
erforderliche Dämmschicht mit 40 – 60 mm bemessen werden. Hierbei muss
man wissen, dass auch am Dach die nach EnEV vorgeschriebenen
Dämmstärken maßlos überzogen sind und auch nicht annähernd den
berechneten Erfolg im Hinblick auf Energieeinsparung bringen können. Die
Wirtschaftlichkeitsgrenze von Dämmstärken wird je nach gewähltem Material
bei 80 bis 100 mm erreicht. Hierbei muss man wissen, dass auch hier gilt, dass
die Hauptfunktion eines Dämmstoffes in der Anhebung der Temperatur hinter –
oder beim Dach – unter dem Dämmstoff ist. Der Wärmedurchgang selbst wird
jedoch nicht verhindert sondern nur verzögert.
Bei den von mir konstruierten ausgebauten Dächern hat sich sehr bewährt,
dass die Kantholzkonstruktion auf Sicht konstruiert ist, also wenigstens
Holzbalken der Schnittklasse S und gehobelt verwendet werden und die darüber
liegende Schalung als Sichtschalung mit Sichtseite nach unten verlegt wird.
Wenn diese Schalung aufgeschraubt wird, erkennen die Prüfstatiker an, dass
sodann die Dachkonstruktion als Scheibe angesehen werden kann. Der gesamte
weitere Aufbau des Daches – auch in energetischer Hinsicht – befindet sich
sodann über der Schalung, was auch die Handwerker freut, da die sehr
unangenehme und kräftezehrende Überkopfarbeit vermieden bleibt. Ein großer
Vorteil besteht – energetisch gesehen – darin, dass nun die Sparren und
sonstigen Teile des Dachstuhls samt Schalung als wärmespeichernde Masse
dienen. Bei einem Dachstuhl eines Einfamilienhauses über 100 m² Grundfläche
sind das schon etwa 8 m³ wärmespeicherndes Holz, was etwa der
Speicherkapazität von 12m³ Ziegelmauerwerk entspricht. Das ist nicht viel
weniger als die Mauerwerksmasse im Erdgeschoss.
Wenn wir jetzt noch über der Schalung zusätzliche Weichfaserplatten anordnen,
kommen wir in der Regel zu einer ausreichenden Wärmekapazität der
Dachkonstruktion. Für den winterlichen Wärmeschutz haben wir also das Nötige
getan. Damit der gute Baubeamte zufrieden ist, ordnen wir noch eine
zusätzliche Dämmschicht aus Mineralwolleplatten an, die zwar überflüssig ist
aber zu einer beanstandungsfreien Bauabnahme führt, was ja auch etwas wert
ist.
Nun haben wir also über der Schalung einen mindestens 10 cm dicken Aufbau,
über dem nun die Dachhaut, also irgendein Ziegel- oder Betonsteindach
hergestellt wird. Dieses muss unterlüftet sein. Daher müssen wir die Dachlatten
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entsprechend hoch über der Schalungsfläche anordnen, was zu sog.
„Konterbohlen“ führt, die man im Verlauf der Dachsparren hochkant befestigt.
Der Rest ist wie gewohnt. Noch ist aber die Konstruktion nicht vollständig
beschrieben. Daher zunächst ein paar bauphysikalische Betrachtungen zum
Steildach.
Bauphysikalisch ist ein Dach extrem belastet. Im Sommer heizt sich die
Dachhaut, so sie aus Dachpfannen besteht, zeitweise bis auf 70 °C auf. Damit
haben wir auf dem Dach einen Wärmestrahler mit einer Abstrahlungsleistung
nach unten von bis zu 800 W/m². Diese Strahlung führt im Verlaufe eines
Sommertages zur Erhitzung der gesamten Dachkonstruktion bis hin zur
Unterfläche des Daches und damit zu einem höchst unangenehmen und auch
gesundheitsschädlichen Überangebot von Wärmestrahlung. Derartige
Wohnräume werden im Sommer unbewohnbar. Der Ausdruck „Barackenklima“
ist nachgerade noch milde.
Ich habe hiergegen ein Mittel gefunden, das im Bauwesen bisher unbekannt
war. Die Unbekanntheit dieser Technik ist übrigens auch eine Folge der
Normengläubigkeit meiner Kollegen. Die DIN 4108 bietet nämlich keine Lösung
des Problems an, da sie Strahlungsprozesse nicht behandelt. Ich gebe also nun
eines meiner Betriebsgeheimnisse preis:
Die Energieverlagerung von der Dachhaut bis zur Dachuntersicht fände in dem
tatsächlich erlebten Masse nicht statt, wenn sie nur auf
Wärmeleitungsprozessen beruhen würde. Tatsächlich geschieht die
Energieverlagerung jedoch aus einer Abfolge von Wärmeleitungs- und
Strahlungsprozessen, wobei die Strahlungsprozesse eindeutig überwiegen.
Wärmestrahlung kann jedoch reflektiert werden. Ich ordne daher unmittelbar
über der Abschalung ein reflektierendes Material an. Hierbei handelt es sich um
Aluminiumfolien mit einem Emissionskoeffizienten von 0,04, die gegen
Korrosion mit einer durchsichtigen Kunststoffhaut kaschiert sind. Die auf der
Aluminiumschicht ankommende Wärmestrahlung wird nun zum überwiegenden
Teil in den Dämmstoff zurückgeschickt, was zu dem interessanten Messergebnis
führt, dass die wärmste Zone im Dämmstoff der Bereich unmittelbar über der
Aluminiumhaut ist. Das Ergebnis jedenfalls ist verblüffend. Die Dachräume
bleiben im Sommer kühl und manche meiner Bauherren berichten, dass sie
sogar die kühlsten und angenehmsten Zonen im ganzen Haus seien. Im Grunde
funktioniert das ähnlich wie bei einer Thermoskanne, die ja ebenfalls auf dem
Zusammenwirken von schlechter Wärmeleitung und Reflexion von
Wärmestrahlung beruht und bekanntlich auch zur Kühlhaltung von Getränken
eingesetzt wird.
Ein angenehmer Nebeneffekt dieser Konstruktion besteht während des
Hausbaus darin, dass die Reflexionsschicht 146 auch wasserdicht ist und daher
die frisch aufgeschraubte Schalung vor Durchnässung während der Bauzeit
schützt. Weiterhin erfüllt diese Folie nebenher auch noch die Aufgabe der
146 Das von mir bevorzugte Material kommt aus dem Hause Dörken und heißt „Delta – Reflex“.
89

ohnehin notwendigen Dampfbremse unter den Dämmschichten. Die Kosten
hierfür sind ausgesprochen geringfügig.
Im Winter sieht es in der Dachkonstruktion ebenfalls nicht erfreulich aus. Die in
der Norm zu findende Annahme, dass mit einer Mindesttemperatur von – 15 °C
zu rechnen sei, hat mit der Wirklichkeit nichts gemein. Wir wissen bereits, dass
alle Körper solange Energie abstrahlen, bis sie ihre Energie abgegeben haben,
theoretisch können Dächer daher unbegrenzt auskühlen. Meine eigenen
Messungen an Dächern haben gezeigt, dass in einer sternenklaren Frostnacht
die Dachhaut bis auf etwa – 60 °C abkühlen kann, also weit unter die
Temperatur der Aussenluft. Sichtbar wird das an der Reifbildung auf Dächern,
die ja nur möglich wird, wenn die Dachflächentemperatur deutlich unter die
Lufttemperatur gefallen ist. Geneigte oder flache Dächer werden vor allem von
der Umgebungsstrahlung kaum erreicht.
So nebenher vermerken wir, dass die Temperaturspreizung am Dach somit
zwischen Sommer und Winter bis zu 120 K betragen kann.
Wenn nun die Dachhaut soweit auskühlt, ist natürlich der darunter befindliche
Luftraum annähernd gleich kalt. Das Temperaturgefälle zwischen ausgebautem
Dachraum und Luftraum über der Dämmschicht beträgt somit im Extremfall
etwa 70 K.
Schon wieder macht sich die Reflexionsschicht nützlich. Wir wissen bereits, dass
ein guter Reflektor ein ebenso schlechter Strahler ist. Obwohl die zwischen
Dämmschicht und Oberfläche Schalung eingelagerte Reflexionsschicht ungefähr
die Temperatur der Schalung annimmt, strahlt sie dennoch nur sehr wenig
Strahlungsenergie ab. Ihre energierückhaltende Wirkung beträgt etwa die des
rechnerischen – nicht jedoch tatsächlichen – Wertes nach DIN 4108 von 20 cm
Styropor. Auch hier haben wir wieder den Thermoskanneneffekt. Das
Zusammenwirken von schlechtem Strahler und ordentlicher Dämmung, die auch
noch recht gut Wärme speichert reicht somit zur Bewältigung der großen
winterlichen Temperaturspreizung aus.
Und nun kommen wir zu dem heiß diskutierten Thema:
Unterspannbahnen
Unsere braven Dachdecker bestehen auf dem Einbau von Unterspannbahnen
und bedrohen den Bauherrn, falls er die nicht haben will, mit dem Entzug der
Gewährleistung. Dabei berufen sie sich auch auf die „Regeln des
Dachdeckerhandwerks“, die natürlich – ähnlich wie die Normen des DIN –
nichts anderes sind als unverbindliche Empfehlungen eines Vereins, die den
Verwender nicht von der Pflicht entbinden, den Sinn derartiger Regeln zu
prüfen. Geht daher etwas schief, nützt es dem Architekten gar nichts, wenn er
sich darauf beruft, dass er sich streng an diese Regeln gehalten hätte. Wir
Architekten schulden nämlich nicht die Anwendung von Normen und sonstigen
Regelwerken sondern einen technischen Erfolg. Tritt der nicht ein – sichtbar am
Bauschaden – haften wir nach dem Gesichtspunkt des „ersten Anscheins“.
90

Allein die Entwicklung der „Regeln des Dachdeckerhandwerks“ in den
vergangenen vierzig Jahren zeigt, dass sie richtig – aber auch falsch sein
können. Würden wir heute noch Flachdächer nach den Empfehlungen aus den
60er Jahren des vorigen Jahrhunderts bauen, könnten wir uns am besten gleich
im nächstgelegenen Armenhaus einquartieren. Mit ganz wenigen Ausnahmen
sind die damals gebauten Flachdachkonstruktionen inzwischen abgerissen und
durch andere Konstruktionen ersetzt worden. Soviel also zum Wert der
Dachdeckerregeln.
Unterspannbahnen sind folienartige Häute oder Textilien, die oberhalb der
Dämmschicht und unterhalb der eigentlichen Dacheindeckung eingebaut
werden. Der behauptete Zweck besteht darin, dass für den Fall, dass in der
Dacheindeckung ein Loch entstünde, z.B. weil ein herabgefallener Ast auf dem
Dach aufgeschlagen sei, eine zweite wasserführende Ebene vorhanden sei, die
verhindere, dass Regenwasser von da ab ungehindert in die Konstruktion
eindränge, dort die Dämmschicht durchnässe und sonstigen Schaden anrichte.
Als weiteren Vorteil soll sie das Eindringen von Flugschnee in die
Dachkonstruktion verhindern, ebenso von Sprühwasser, das beim Aufschlagen
von Regentropfen auf dem Dach entsteht und auch von Staub, der sich auf der
Dämmschicht ablagern würde. In der Tat könnten das ganz nützliche
Wirkungen sein. Betrachten wir zunächst einmal die Bedrohungen:
Herabfallende Äste können ein Dach beschädigen. Da gibt es nur ein sinnvolles
Gegenmittel. Der Hausbesitzer muss wenigstens einmal im Jahr die Bäume
darauf hin überprüfen, ob abgestorbene Äste in der Krone vorhanden sind. Die
müssen dann beseitigt werden. Hierfür sind unsere Gartenbaubetriebe
zuständig, die das gerne und preiswert erledigen, weil sie im Winter wenig zu
tun haben.
Die Geschichte mit dem Flugschnee habe ich selbst an nicht ausgebauten
Dächern überprüft und dabei folgendes festgestellt: Fällt Pappschnee,
erkennbar an den großen Schneeflocken, bleibt der auf dem Dach liegen, falls
dieses kalt genug ist oder er schmilzt. Nicht eine einzige Pappschneeflocke habe
ich jemals durch ein Dach hindurchfliegen gesehen. Dieses Phänomen gibt es
also nicht. Fällt Pulverschnee, also ganz kleine Schneeflocken, fliegen die wie
Bettfedern umher. Ist zugleich heftiger Wind, kann es den Pulverschnee
tatsächlich das Dach hinauftreiben. Durch größere Spalten, die allerdings nur
bei Biberschwanzeindeckungen vorkommen, kann es dann – wie ich beobachtet
habe – zum Durchwehen von Pulverschnee kommen. Allerdings dauert dies
höchstens fünf Minuten. Danach hat der Schnee selbst die Spalten verstopft.
Auf dem Dachboden lag sodann ein hauchdünner Schneebelag, dessen
Wassergehalt – grob geschätzt – vielleicht 1 g/m² betragen hat. Bei einem
ausgebauten Dach wäre diese Schneemenge auf der Unterspannbahn liegen
geblieben oder, falls eine solche nicht vorhanden war, auf der Oberseite des
Dämmstoffs. So oder so wäre diese geringe Menge an Schnee entweder ohne
zu schmelzen bei sehr kalter Witterung abgetrocknet, also sublimiert, oder, falls
es unmittelbar nach dem Schneefall zu einem starken Temperaturanstieg der
Aussenluft gekommen wäre, in kurzer Zeit geschmolzen und sodann
91

abgetrocknet. Die Gefährdung der Dachkonstruktion ist also nur sehr
geringfügig.
Den Durchgang von Sprühwasser konnte ich niemals beobachten. Zeichnet man
sich das Deckschema einer Biberschwanzdeckung auf, erkennt man auch, dass
Sprühwasser nicht durchdringen kann. Bei Falzpfannen ist das noch viel
weniger möglich.
Bleibt noch die Verstaubung: Die findet tatsächlich statt. Daher verstauben
entweder die Oberflächen der Unterspannbahnen oder die der Dämmstoffe. Das
mag den Reinlichkeitssinn der deutschen Hausfrau beleidigen. Irgendeinen
Schaden richtet der abgelagerte Staub auf Dämmstoffoberflächen jedoch nicht
an, sehr wohl aber auf Unterspannbahnen, deren Diffusionsfähigkeit nämlich
abnehmen wird.
Da ich selbst in nun vierzigjähriger Berufspraxis noch niemals einen Schaden zu
verzeichnen hatte, der auf eine nicht vorhandene Unterspannbahn
zurückgeführt hätte werden können, behaupte ich, dass Unterspannbahnen den
von den Dachdeckern behaupteten Nutzen nicht haben und daher überflüssig
sind.
Warum dringen dennoch unsere Dachdecker auf den Einbau von
Unterspannbahnen? Da gibt es einen ganz einfachen Grund: Ein ausgebautes
Dach ist dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Schichtbereich ein Dämmstoff
eingebaut wird, der während des Bauens offen liegt und bei Regenwetter
durchnässt würde. Baut der Dachdecker nun eine Unterspannbahn ein, ist
natürlich der Dämmstoff auch dann schon vor Durchnässung geschützt, wenn
die eigentliche Dacheindeckung noch gar nicht verlegt ist. Insgesamt hat der
Dachdecker daher den Vorteil, dass er sein Dach wetterunabhängig bauen
kann. Wird keine Unterspannbahn eingebaut, ist seine Arbeit bei schlechtem
Wetter erschwert. Er muss dann bei Regenwetter provisorische Planen
verlegen, was Zeit beansprucht und den Arbeitsfluss unterbricht. Ganz ärgerlich
wird es, wenn bei Sturm die Planen abgerissen werden. Dann kann er nämlich
mit dem Dachaufbau von vorne beginnen und den abgesoffenen Dämmstoff
wegschmeißen. Sein erhoffter Gewinn ist dann auch dahin. Ein fairer Architekt
weist daher in der Leistungsbeschreibung darauf hin, dass der Dachdecker
provisorische Schutzmaßnahmen einkalkulieren muss.
Warum also keine Unterspannbahnen? Ums Geld geht es dabei beileibe nicht.
Unterspannbahnen sind ein billiger Baustoff. Kalkuliert der Dachdecker in seinen
Preis provisorische Planeneindeckungen ein, kostet das mehr oder weniger
genau so viel wie eine Unterspannbahn.
Wir haben bereits gesehen, dass durch Abstrahlung von Wärmeenergie eine
Dachhaut und ebenso der unmittelbar darunter liegende und möglichst gut
belüftete Hohlraum weit unter die Temperatur der Aussenluft auskühlen
können. Ginge es nur darum, dass in diesen Bereich Wasserdampf aus dem
darunter liegenden Wohnraum eindringen könnte, müssten wir uns keine
92

großen Sorgen machen, da unter dem Dämmstoff ja fast immer
dampfbremsende Schichten sind, die das wirksam verhindern.
Und dennoch dringt in diesen Bereich Wasserdampf in großen Mengen ein und
zwar – wie auch geplant – aus der Aussenluft, weil es ein zwingendes
Erfordernis ist, dass Pfanneneindeckungen unterlüftet sein müssen. Diese
wasserdampfhaltige Luft dringt also in die Zone ein, in der sich die
Unterspannbahn befindet. Ist die Unterspannbahn richtig verlegt, muss auch sie
unterlüftet sein. Daher enden ja auch Unterspannbahnen knapp unterhalb des
Dachfirstes, damit dort die unterhalb der Bahn eingeströmte Luft wieder
entweichen kann.
Und nun geschieht das Unvermeidliche. Die im extrem kalten Bereich liegende
Unterspannbahn ist Kondensationsebene gegen die Aussenluft. Je nach
Temperaturzustand kommt es daher zur Tauwasserbildung auch auf der
Unterseite der Unterspannbahn oder – was bei dieser Schadensentwicklung die
Regel ist – zur Reifbildung. Übrigens völlig unabhängig vom
Dampfdurchlässigkeitsgrad der Bahn, auf den es gar nicht ankommt. Die
Reifschicht – ich habe schon 30 mm dicke Schichten beobachtet – wäre immer
noch harmlos. Da sich dieser Schaden aber vorzugsweise im zeitigen Frühjahr
einstellt, wo es nachts noch zu Strahlungsfrost kommt, am frühen Morgen sich
die Luft rasch erwärmt und daher auch entsprechend viel Wasserdampf
aufnehmen kann, kommt es dort zu besonders intensiver Reifbildung in der
Konstruktion, die ja wegen ihrer größeren Masse die Temperaturänderungen
nicht so schnell mitmachen kann.
Mit fortschreitendem Frühjahr kommt dann der Tag, an dem es erstmalig zur
Sonneneinstrahlung auf die Dachfläche kommt, besonders spannend sind da
nach Osten geneigte Dächer. Das Dach erwärmt sich nahezu schlagartig,
ebenso der darunter liegende Bereich. Und dann taut der Reif auf der
Unterseite der Unterspannbahn in Minutenschnelle ab. Da säuft dann die ganze
Dachfläche ab. In einem Haus erlebte ich das mit. Da regnete es förmlich im
Wohnzimmer – bei strahlendem Frühlingssonnenschein. Den gleichen Schaden
hatte mein älterer Bruder Bernhard, der sich sein zweites Wohnhaus ohne
meine Mithilfe selbst geplant hatte und mich erst dann um Hilfe bat, als es in
die Ehebetten regnete und der brüderliche Haussegen schon beachtlich schief
hing. Der Schaden konnte nur dadurch verhindert werden, dass wir alle
Öffnungen, die der Unterlüftung des Daches dienten, verstopften. Damit war
die Angelegenheit geregelt – allerdings zu Lasten der eigentlich notwendigen
Unterlüftung der Dacheindeckung.
Übrigens – anständige und ehrliche Dachdecker geben ganz freimütig zu, dass
es so – wie ich es hier geschildert habe – tatsächlich ist. Nun warte ich nur
noch darauf, dass wieder einmal die Dachdeckerrichtlinien überarbeitet werden.
Diese Reifbildung haben wir allerdings auch an der Untersicht der Dachhaut,
wenn keine Unterspanbahnen vorhanden sind. Auch dort kommt es zu
Abtauvorgängen. Wohl dem, der sich für eine Ziegeldeckung entschieden hatte.
93

Tondachziegel saugen das Tauwasser einfach auf wie ein Löschblatt und geben
es nach oben ab. Im Frühjahr sieht man daher bei Tonziegeldächern Dampf
aufsteigen. Daher sind Tonziegeldächer der Betonsteineindeckung vorzuziehen,
da die Saugfähigkeit von Betonbaustoffen entschieden geringer ist. Ich meine
aber, dass auch die Betondachsteinindustrie dann, wenn sie dieses Problem
erkennt, in der Lage sein wird, ein saugfähiges Material zu entwickeln.
Dass das tatsächlich so ist, erkennt man auch daran, dass Dacheindeckungen,
die aus nicht frostsicherem Material bestehen, immer an der Unterseite
auffrieren, wo es zu Frostabsprengungen kommt. In diesem Zusammenhang
warne ich auch vor der Verwendung von oberseitig glasierten Tondachziegeln.
Die Glasur verhindert nämlich den Abtrockungsvorgang in der Dachhaut. Sie ist
ebenso nachteilig wie außenliegende Dampfbremsen.
Flachdächer als Warmdach
Unter einem Flachdach in Warmdachbauweise verstehen wir eine
Dachkonstruktion auf einer tragfähigen Unterlage aus Holz oder Stahlbeton mit
geringem Gefälle, bei der verschiedene Schichten klatsch aufeinander liegen. Zu
den Einzelheiten des Aufbaus möchte ich mich hier nicht weiter verbreiten; da
gibt es eine Vielfalt an guter Fachliteratur. Ich möchte mich auf wenige und nur
schwierig lösbare Probleme beschränken. Insgesamt hat das Flachdach keinen
guten Ruf, da in dessen Frühzeit in den sechziger Jahren des vorigen
Jahrhunderts immense Bauschäden vorhanden waren. Von diesen frühen
Flachdachkonstruktionen ist fast nichts mehr vorhanden, da die meisten Dächer
inzwischen neu aufgebaut worden sind.
Ich selbst habe eine Reihe von Flachdächern bauen lassen. Versagt haben bei
mir die Konstruktionen aus meiner beruflichen Anfängerzeit, bei denen ich –
Opfer einer überzeugenden Tätigkeit von Vertretern und der Werbung – statt
bituminöser Dichtungsstoffe Kunststoffbahnen aus PVC oder Gummi habe
verlegen lassen. Vor allem die PVC-Dachhäute – von einem meiner bayerischen
Bauherren verächtlich als „Wurschhaut“ bezeichnet - erwiesen sich als
vollkommene Katastrophe, da sie an den dem Sonnenlicht ausgesetzten
Rändern geschrumpft sind. Das Ergebnis war, dass die Dachhäute sich wie ein
Trommelfell gespannt haben und sogar die Rollkiesschüttungen angehoben
haben. Am Ende sind diese Dachhäute dann gerissen. Die
Flachdachkonstruktion musste völlig erneuert werden. Die Gummihäute waren
gegenüber dem Sonnenlicht widerstandsfähiger. Als Nachteil beider
Konstruktionen hat sich aber herausgestellt, dass Undichtigkeiten in Form
kleiner Löcher, die durch Unachtsamkeit der Handwerker entstanden waren und
die natürlich zur Undichtigkeit geführt haben, nicht auffindbar und damit auch
nicht reparabel waren.
Reumütig bin ich zu den altbewährten bituminösen Dachbahnen zurückgekehrt.
Zum einen waren diese mehrlagig. Damit war die Wahrscheinlichkeit der
Undichtigkeit an ein und derselben Stelle praktisch Null. Zum anderen haben
bituminöse Dachdichtungsstoffe die Eigenschaft, unter Sonneneinstrahlung
aufzuschmelzen, sodass kleine Löcher sich selbst wieder dichten.
94

Bereits in den siebziger Jahren hat Raimund Probst 147 darauf hingewiesen, dass
auf Flachdächern Osmose stattfindet. In jedem ordentlichen Biologiebuch
können Sie nachlesen, was das ist. Voraussetzung für osmotische Vorgänge
sind zwei Sachen:
Halbdurchlässige (semipermeable) Membranen
Unterschiedliche Lösungen mit verschiedenen Lösungsdrücken.
Bituminöse Dachdichtungsbahnen verhalten sich vor allem bei Erweichung, die
im Sommer unvermeidbar und grundsätzlich auch vorteilhaft ist, wie
semipermeable Membranen. Die unterschiedlichen Lösungen entstehen unter
der Dachhaut durch zufällig eingeschlossenes Wasser und auf der Dachhaut
durch Wasserlachen, in denen der angeflogene Dreck und auch Streusalz zu
einer gesättigten Lösung mit hohem Lösungsdruck führen. Das Ergebnis
besteht darin, dass Moleküle der gesättigten Lösung durch die Dachhaut in das
dort eingeschlossene Wasser wandern und dort das Wasservolumen
vergrößern. Im Sommer wird dieses Wasser dampfförmig und führt zur
Blasenbildung auf der Dachhaut. Irgendwann platzt die Blase dann auf und das
Dach ist undicht. Außerdem ist der Dämmstoff unter der Dachhaut nass
geworden. Bei einer Dachbegehung werden solche Blasen aufgestochen. Das
noch unter Druck stehende Wasser bildet dann einen hübschen, aber sehr
unerwünschten Springbrunnen.
Ein weiteres kommt hinzu: Flachdachkonstruktionen werden nach einem
bauphysikalischen Modell gebaut, das davon ausgeht, dass der
eindiffundierende Wasserdampf nur aus den unter dem Flachdach befindlichen
Räumen stammt. Daher werden unter dem Dämmstoff, in welchen der
Wasserdampf unter gar keinen Umständen eindringen darf, Dampfsperren
eingebaut, die auch hervorragend funktionieren, wenn es sich dabei um
Baustoffe mit eingearbeiteten Metallfolien aus Kupfer oder Aluminium handelt.
Bei sorgfältig gearbeiteten Flachdächern ist daher ein Wasserdampfeintritt von
unten in die Dämmschicht nahezu unmöglich. Und dennoch kennen wir
Bauschäden, die auf Tauwasserbildung in der Dämmschicht beruhen. Was
passiert da denn eigentlich?
Ganz einfach. Wenn im Sommer das Flachdach oben heiß wird, 80 °C sind da
keine Seltenheit, werden die oben liegenden Dachhäute weich und damit auch
dampfdurchlässig. Nun kommt ein schweres Sommergewitter bei sehr hoher
relativer Luftfeuchte. Die Luft ist sehr warm und die relative Luftfeuchte ist
nahe am Sättigungspunkt. Damit haben wir ein Dampfdruckgefälle von oben
nach unten. Der Wasserdampf wandert sodann von oben in die Dämmschicht
ein, die bestimmungsgemäß im unteren Bereich natürlich kühl ist. Der
Wasserdampf kondensiert somit im Dämmstoff – mitten im Sommer 148 . Das nun
147 In der Fachwelt bedeutender und anerkannter – aber auch bekämpfter – Analytiker von Bauschäden,
der unnachsichtig den Ursachen von Bauschäden nachgespürt hat.
148 Ebenso besteht an schwül-heißen Sommertagen ein Dampfdruckgefälle von oben nach unten.
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tropfbar gewordene Wasser verbleibt nun für alle Zeiten im Dämmstoff. Dieses
mehrfach sich wiederholende Ereignis führt im Verlaufe einiger Jahre zum
völligen Absaufen des Dämmstoffs. Trotz sorgfältiger und völlig normgerechter
Bauweise ist auch dieses Flachdach zum totalen Sanierungsfall geworden.
Was also tun?
Gegen Osmose auf Flachdächern hilft nur eines. Das Flachdach muss ein
ausreichendes Gefälle haben, sodass Wasserlachenbildung nicht stattfindet und
die Stoffe, die zusammen mit dem Wasser eine Lösung bilden können, ständig
bei Regenwetter abgeschwemmt werden. Unter 5% Gefälle geht da nichts.
Gegen Tauwasserbildung in der Dämmschicht gibt es ein einfaches aber leider
sehr teures Verfahren 149 . Lassen Sie als Dämmstoff nur Schaumglas zu.
Schaumglas ist nämlich völlig dampfdicht und kann keinen Wasserdampf
aufnehmen. Die untere Dampfsperre kann dann weggelassen werden, wodurch
ein Teil der Mehrkosten des Schaumglases aufgefangen wird.
In die Diskussion um die EnEV haben sich nun die Hersteller von Schaumglas
eingeschaltet.. Die Anforderungen an die Dicke von Dämmstoffen auf
Flachdächern sind nämlich so überzogen, dass eine Dämmung mit Schaumglas
für den Normalbauherrn unerschwinglich geworden ist. Bei einer von der
Schaumglasindustrie gesponserten Veranstaltung mit anschließender
Verköstigung habe ich in der Diskussion daher die Frage gestellt, wie die
Schaumglasindustrie zu den verordneten Dämmstoffstärken stünde, da doch
offensichtlich nun massive Absatzprobleme bestünden und welche
Dämmstärken denn aus der Sicht der Schaumglasindustrie zu einem
ausreichenden Wärmeschutz führen würden. Der Referent dieser
Veranstaltung, Prof.Dr.-Ing. Gerd Hauser, der in der Fachwelt bekannteste
Anhänger und Promotor der EnEV, der in seinem Vortrag verkündet hatte, dass
eine richtige Dämmung bei 15 cm Dicke erst begönne, hatte zu diesem
Zeitpunkt die Veranstaltung bereits verlassen. Dies ermutigte den Vertreter der
Dämmstoffindustrie auf meine entsprechende Frage zu der Aussage, dass nach
eigenen Forschungen ein ausreichender Wärmeschutz, der sog.
„Mindestwärmeschutz“, bereits bei 40 mm Dämmstärke erreicht sei.
Schätzungsweise waren bei dieser Veranstaltung rund fünfhundert Architekten
vertreten, die sich alle schon auf die ebenfalls gesponserte Verköstigung
freuten. Die Aussage der Schaumglasindustrie war nun aber das glatte
Gegenteil dessen, was der Hauptreferent des Abends aus professoraler Sicht
verkündet hatte. Das Ergebnis war, dass die versammelte Zuhörerschaft sich in
atemloses Schweigen flüchtete und Trost bei den kulinarischen Genüssen
suchte.
Ich meine, dass unter dem Gesichtspunkt der Tauwasserverhütung 40 mm
Schaumglas völlig ausreichen. Auch unter dem Gesichtspunkt der sparsamen
149
Spätestens hier folgendes: „Es gibt nicht billiges oder teueres Bauen, sondern nur richtiges Bauen“.
(Zitiert nach Raimund Probst)
96

Energieverwendung ist das völlig ausreichend, wenn man sich von dem
Warmluftbehältermodell der DIN 4108 befreit hat. Dennoch würde ich die
Dämmstärke etwas vergrößern, da hierdurch etwas Gutes für den sommerlichen
Wärmeschutz getan wird. Das von mir in den späten sechziger Jahren errichtete
Flachdach, bei dem Schaumglas mit einer Dicke von 60 mm verarbeitet worden
ist, funktioniert bis heute – also nach fast vierzig Jahren – tadellos; auch in
bauphysikalischer Hinsicht. Die unmittelbare Sonneneinstrahlung wird hier
durch eine etwa 60 mm dicke Rollkiesschicht von der Dachhaut offenbar
wirksam abgeblockt. Dieses Flachdach ist übrigens gefällelos und lediglich über
Wasserspeier entwässert. Ein Beweis dafür, dass wir Architekten auch von der
Gnade leben, dass nicht jede leichtsinnige Konstruktion zwangsläufig zum
Bauschaden führt.
Umkehrdächer
Umkehrdächer sind Konstruktionen, bei denen die Dichtungsschicht unmittelbar
auf der Dachdecke aufgebracht wird. Die Dämmstoffe werden hierauf lose
aufgelegt, mit einer Schutzschicht abgedeckt und sodann mit Kies oder
Gehwegplatten beschwert, damit die leichte Dämmschicht nicht vom Wind
weggeblasen wird. Der Witz dieser Bauweise besteht darin, dass hierfür
Dämmstoffe verwendet werden, die Wasser nicht oder nur vermindert
aufnehmen können. Der Vorteil besteht einmal konstruktiv darin, dass die
Dichtungsschicht durch die Dämmung völlig geschützt auf einer massiven
Unterlage liegt, damit größeren Temperaturschwankungen nicht unterworfen ist
und vor allem dem UV-Licht aus der Sonneneinstrahlung entzogen ist. Dies
kommt der Haltbarkeit der Dichtungsschicht zu gute.
Die Konstruktion muss auch nicht dampfdicht sein, da der durch die
Dichtungsschicht wandernde Wasserdampf völlig harmlos ist. Vollkommen
unschädlich ist auch, dass zeitweise zwischen Dämmschicht und Dichtung
Wasser steht.
Ich selbst bevorzuge diese Konstruktion gegenüber dem Warmdach
entschieden, zumal sie auch preiswerter als eine Warmdachkonstruktion ist.
Warum dennoch immer noch Warmdächer gebaut werden, ist mir nicht ganz
erklärbar.
Flachdächer mit Kaltdachraum
Hier handelt es sich um „unechte“ Flachdächer, die nur so aussehen „als ob“.
Bei ihnen sind die Funktionen strikt getrennt. Auf der Dachdecke liegt lediglich
die Dämmschicht, deren Ergänzung ich mit einer reflektierenden Schicht unter
der Dämmschicht empfehle. Dann kommt ein voluminöser, manchmal sogar
bekriechbarer Dachraum. Dieser Dachraum muss wirksam be- und entlüftet
sein, und über dem Ganzen befindet sich dann nur noch die Konstruktion mit
der Dichtungsebene. Bauphysikalisch sind sie narrensicher, wenn die Lüftung
des Dachraums richtig ausgeführt ist. Schlaue Architekten nutzen den
Kaltdachraum zur Verlegung von Installationen aller Art, die aber so rechtzeitig
geplant und ausgeführt werden müssen, dass der sonstige Bauablauf nicht
behindert wird.
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Attiken bei Flachdächern
Das sind hochgehende Mauerstücke oder Betonüberzüge am Flachdachrand, die
deswegen geplant werden, weil es gut aussieht, wenn die Vorderkanten des
Flachdachs abgedeckt sind. Sie verhelfen auch zu konstruktiv leicht
herstellbaren Rändern des Flachdachs. Allerdings sind sie auch Problembauteile,
da sie energetisch wie Kühlrippen wirken. Da hilft auch nicht eine noch so dicke
und allseitige Dämmung. Bei Neukonstruktionen sollte man daher die Attika
energetisch von der darunter liegenden Decke mit einem Dämmstoff trennen.
Hierfür stellt die Schaumglasindustrie druckbelastbare Materialien bereit, die
nicht billig aber wirksam sind.
Durchgänge bei Flachdächern
Rat an meine Kollegen: Machen Sie einen eigenen Werk- und Detailplan nur für
das Dach. Sie werden – wie ich – immer wieder überrascht sein, wie viele
Durchgänge von allen möglichen Bauteilen, die durchwegs auch Wärmebrücken
sind, sorgfältig konstruiert werden müssen. Die Konstruktion dieser Details
verleidet einem regelrecht die Freude am Flachdach. Denken Sie im Interesse
Ihres Bauherrn auch an folgendes:
Flachdächer sind hervorragende und vollständig erschlossene Baugrundstücke.
Planen Sie die Aufstockung über dem Flachdach gleich mit ein. Denken Sie
daran, dass Dachterrassen, die dann meistens gewünscht werden, für eine
Verkehrslast von 3,5 kN/m² ausgelegt werden müssen. Sagen Sie das dem
Statiker. Das alles kostet nicht viel. Auch wenn Sie die Aufstockung des
Flachdachs selbst nicht mehr erleben sollten, sollten Sie sich des späten Danks
der Enkel Ihres Bauherrn versichern. Ein kleines Dankgebet ist auch etwas
Schönes, weil es die Aufenthaltsdauer im Fegefeuer verkürzt.
Hierzu auch ein wichtiger baurechtlicher Hinweis. Wenn Sie eine
Flachdachsanierung vernünftiger Weise durch die Errichtung eines geneigten
Daches durchführen wollen, kann es Ihnen passieren, dass der brave
Baubeamte Ihnen einen Bebauungsplan vorlegt, wonach nur Flachdächer
zulässig seien. Bleiben Sie dennoch freundlich und ganz ruhig. Das
Bundesverwaltungsgericht hat nämlich unter dem Az: 4 C 14.98 am 11.05.2000
ein für allemal entschieden, dass derartige Festsetzungen in Bebauungsplanen
rechtswidrig und nichtig sind. Im § 9(1) BauGB fehlt nämlich im Katalog der
festsetzbaren Gebäudeeigenschaften eine Aussage zu Dachneigungen. Auch bei
Planungen, die nach § 34 BauGB zu beurteilen sind, also in Bereichen ohne
Bebauungsplan, gilt das Gleiche. Das Bundesverwaltungsgericht hat nämlich
den Grundsatz aufgestellt, dass eine Gemeinde durch das Unterlassen eines
Bebauungsplanverfahrens nicht besser gestellt sein darf als sie es wäre, hätte
sie einen Bebauungsplan aufgestellt. Sollte der Baubeamte noch Widerstand
zeigen, kündigen Sie eine Normenkontrollklage an, bei der die Nichtigkeit des
gesamten Bebauungsplans festgestellt werden soll. Das hilft immer.
98

Strömungen in und an Gebäuden
Zunächst sollten wir uns mit dem Gesetz des Bernoulli 150 vertraut machen. Es
ist ganz einfach. Es besagt nämlich, dass die Summe aus statischem und
dynamischem Druck in strömenden Medien stets gleich ist. Nun müssen wir nur
noch wissen, was diese beiden Arten des Drucks bedeuten. Auch das ist nicht
schwer. Nehmen wir ein praktisches Beispiel, den Gartenschlauch. Ist er
zugedreht, fließt nichts. Allerdings steht er unter Druck. Das ist der statische
Druck. Da wir uns hier hauptsächlich mit strömender Luft befassen, ist da der
statische Druck gleichbedeutend mit dem Luftdruck wie ihn uns die
Wetterämter mitteilen oder den uns das Barometer anzeigt. Steht die Luft, hat
sie nur statischen Druck, den Luftdruck eben. Drehen wir nun den
Gartenschlauch auf und halten die Hand gegen den Wasserstrahl. Spüren wir
eine Druckkraft. Das ist der dynamische Druck.
Leiten wir nun – z.B. mittels eines Ventilators – Luft durch ein Rohr, gerät sie in
Bewegung und hat nun auch Bewegungsenergie (kinetische Energie). Halten
wir am Rohrende unsere Hand vor die Öffnung, spüren wir den Druck, den die
bewegte Luft ausübt. Das ist auch hier der dynamische Druck.
Nach dem Gesetz des Bernoulli ist die Summe beider Druckarten stets gleich.
Also muss – wenn die Luft bewegt wird und damit dynamischen Druck erhält,
gleichzeitig der statische Druck abnehmen, der Luftdruck im Rohr wird also
geringer – exakt um das Maß des dynamischen Drucks. Das ist es also im
Grossen und Ganzen. Das widerstrebt allerdings unserem physikalischen Gefühl,
da man eigentlich annehmen müsste, dass sich der Druck im Rohr erhöhen
müsste. Was allerdings – betrachten wir als Ausgangsdruck den
atmosphärischen Luftdruck – nur insoweit stimmt, als der Pumpendruck
natürlich hinzu addiert werden muss. Haben wir es aber mit Vorgängen zu tun,
bei denen keine Zusatzenergien von außen eingetragen werden, vermindert
sich der statische Druck stets um das Maß des dynamischen Drucks, der bei
strömenden Medien gegeben ist. Damit haben wir die Möglichkeit, durch
entsprechende Techniken den statischen Druck zu senken, nicht aber zu
erhöhen.
Nun ein paar Beispiele, die Sie aus dem Alltag kennen und möglicherweise bis
heute nicht weiter darüber nachgedacht haben:
Aus dem Physikunterricht vergangener Tage erinnern Sie sich noch an die
Wasserstrahlpumpe. Das war eigentlich nichts anderes als ein Glasrohr mit
einem seitlichen Abzweig. Wurde auf den Abzweig ein Gummischlauch
aufgesteckt und sodann der Wasserhahn aufgedreht, wurde über den
Gummischlauch Luft angesaugt. Damit konnte man in Glasgefässen die Luft
absaugen. Der hohe dynamische Druck hat hierbei den statischen Druck im
Glasrohr verkleinert, es bestand somit Unterdruck, zu dem die Luft aus dem
Glasgefäss geströmt ist, da Luft stets vom hohen zum niedrigen Druck strömt.
150 Daniel Bernoulli, 1700 – 1782, schweizerischer Mathematiker und Physiker
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100
Als Autofahrer ist Ihnen schon aufgefallen, dass dann, wenn Sie einen LKW
überholen, Ihr Fahrzeug magisch zum LKW hingezogen wird, Sie also
gegensteuern müssen. Haben Sie den LKW schließlich überholt, treibt es Ihr
Fahrzeug wieder stoßartig nach links weg. Auch hier wirkt Bernoulli. Zwischen
den beiden Fahrzeugen befindet sich nämlich eine strömende Luftmasse, die
den statischen Druck senkt. Auf der linken Seite haben Sie allerdings den
normalen Luftdruck. Damit haben wir eine von links wirkende Kraft, der rechts
eine erheblich kleinere Kraft gegenübersteht.
Bleiben wir beim Auto in Verbindung mit Zigarettenrauchen. Der
Zigarettenrauch strömt dann, wenn Sie das Seitenfenster nur einen kleinen
Spalt weit öffnen, zum Spalt hin. Bernoulli sagt, dass die vorbeiströmende
Fahrtluft im Spalt zu einem Unterdruck führt.
Segler nützen das Gesetz des Bernoulli dadurch, dass an gekrümmten Segeln
der Wind an der bauchigen Seite einen längeren Weg zurücklegen muss und
daher schneller wird. Somit entsteht auf der Bauchseite ein Unterdruck. Das
Segel zieht etwa rechtwinklig zur gedachten Segelsehne. Da die dahinter
stehende Kraft eine Vorwärtskomponente hat, nimmt das Boot Fahrt in
Kielrichtung auf 151 . Wegen der Querkomponente legt sich das Boot zu Seite, es
krängt. Nach dem gleichen Prinzip funktionieren auch die Tragflächen eines
Flugzeugs oder der Vögel 152 .
Für Gebäude ist die „Düsenwirkung“ von Bedeutung. Sie besteht darin, dass in
engen Spalten, durch die Luft hindurchgeht, sich diese enorm beschleunigt und
in der beschleunigten Zone der statische Druck fällt. Dorthin strömt Luft, die
unter normalem Druck steht.
Zum Schluss noch ein kleines Experiment: Nehmen Sie zwei aufeinander
liegende Papierblätter und blasen Sie von der Seite. Erwarten würde man, dass
die beiden Blätter auseinander getrieben werden. Das Gegenteil tritt aber ein.
Die Blätter saugen sich regelrecht zusammen. Auch hier ist zwischen den
Blättern der statische Druck abgefallen, sodass sie vom umgebenden Luftdruck
zusammengedrückt werden. Nun aber zu strömungsbedingten Erscheinungen
an Gebäuden.
Geneigte Dächer
Vor allem flachgeneigte Dächer ähneln in Firstnähe einer Tragfläche. Bei
heftigem Wind entsteht auf der Dachoberfläche Unterdruck, der ausreicht, dass
lose aufgelegte Pfannen regelrecht abgesaugt werden. Da der Unterdruck an
der Leeseite 153 besonders groß ist, werden Dächer meistens dort abgedeckt.
151 Damit wird auch erklärbar, weshalb ein Segelboot schneller als der Wind sein kann. Eissegler können
schneller als 100 km/h werden und das bei mäßiger Brise.
152 Das hat der Luftfahrtpionier Otto Lilienthal erforscht und persönlich ausprobiert, was er letztlich mit
dem Leben bezahlen musste.
153 Windabgewandte Seite

101
Sparen Sie also nicht an Sturmklammern. Bei steilen Dächern kommt es hinterm
First zu kräftigen Wirbeln, die ebenfalls zu Unterdruck führen und Dachpfannen
abtragen können.
An Blechdächern mit geringem Reibungswiderstand können sich so große
Unterdrücke aufbauen, dass es die Blecheindeckung samt Unterkonstruktion
abreißt, die sodann hunderte von Metern durch die Gegend segelt.
Gefährdet sind auch geklebte Flachdächer, wenn die Dachhaut nicht ordentlich
mit dem Untergrund verklebt ist oder nicht beschwert ist. Ihr Statiker weiß das
und berücksichtigt bei seinen Lastannahmen auch Windsog. Die
vorgeschriebenen Lastannahmen scheinen mir jedoch zu gering zu sein, da die
Tabellen nur kräftige Winde berücksichtigen, nicht jedoch die Böenstösse, bei
denen die Windstärke 12 weit übertroffen werden kann. Wer schon jemals
selbst eine statische Berechnung für Dachkonstruktionen aufgestellt hat, weiß,
dass die Windkräfte die mit Abstand größten auf die Konstruktion einwirkenden
Kräfte sind. Die Amerikaner scheinen sich einen Dreck um diese Problematik zu
scheren, obwohl sie regelmäßig unter Tornados zu leiden haben. Daher werden
die amerikanischen Billigpfuschhäuser von Tornados einfach aufgesaugt und
ganze Siedlungen bestehen dann nur noch aus Trümmerhaufen, denen man die
mistige Bauweise ansieht.
Gebäudeecken
Pfeift der Wind um ein Gebäude, kommt es tatsächlich zu Pfeifgeräuschen. An
Gebäudeecken, jedoch auch an Traufkanten gerät die Luft in Schwingungen,
die hörbar sind. Die Vorderkanten von Fensterlaibungen sind ebenfalls derartige
Ecken. Das Gebäude wird also zu einer Art Musikinstrument für eine bedrohlich
wirkende Darbietung. Bauphysikalisch von Bedeutung ist, dass sich der Wind an
Gebäudeecken enorm beschleunigt. Damit wird in diesen Zonen der konvektive
Energieabtrag außerordentlich verstärkt. Gebäudeecken werden somit auch
deshalb zur Kühlrippe. Sicherlich ist das einer der Gründe, weshalb sich in
diesen Bereichen verstärkt auch auf den Innenflächen Kondensat bildet – mit
Schimmel im Gefolge. Was ist hiergegen zu tun?
Soweit der Kühlrippeneffekt strömungsbedingt ist, müsste man also die
Gebäudeecken so ausbilden, dass die Strömungsgeschwindigkeit vermindert
wird. Dies lässt sich durch eine Rundung der Ecke bewerkstelligen. Hierdurch
wird auch das Flächenverhältnis von Gebäudeoberfläche zu Innenecke
verbessert 154 .
Denkbar wären aber auch Eckausbildungen, bei denen unmittelbar Einfluss auf
den Strömungsverlauf durch bestimmte Formgebungen genommen wird. Der
Erfinderfreude sind hier keine Grenzen gesetzt.
154 Man spricht hier von der „geometrischen Wärmebrücke“

Strömungen in Fensterfälzen
102
Ich bin felsenfest davon überzeugt, dass luftdichte Fensterkonstruktionen, wie
sie derzeit gefordert werden, ein Verstoß gegen die Regeln der Baukunst sind.
Sie verhindern nämlich den erforderlichen Luftaustausch in Wohnungen, der
noch vor der zur Hysterie entarteten Energiekrise mit dem Wert von 0,6-fach je
Stunde gefordert war. Ein zugiges Fenster ist jedoch auch keine Freude. Wir
benötigen daher Fensterkonstruktionen, die zwar luftdurchlässig sind, bei Wind
jedoch zugfrei sein müssen. Betrachten wir also unter diesem Gesichtspunkt die
Zone zwischen Fensterrahmen und Fensterstock: 155
Bei einem einfach konstruierten Fenster haben wir mindestens zwei Anschläge
und einen quer zur Fensterfläche verlaufenden Spalt von etwa 2 – 3 mm Dicke.
Strömungstechnisch ist dieser Spalt wie eine Düse zu sehen, die dann zu
arbeiten beginnt, wenn sich vor und hinter dem Fenster verschiedene
Luftdrücke aufbauen. Diese entstehen immer bei Wind. Auf der Luvseite des
Gebäudes herrscht der normale Luftdruck, vermehrt durch den dynamischen
Druck der bewegten Luft, der hier recht zutreffend als Staudruck bezeichnet
werden kann. An der Leeseite herrscht entsprechender Unterdruck. Das nun
vorhandene Druckgefälle bildet sich beim luftdurchlässigen Haus auch innen
drin aus. Im Ergebnis entstehen so in den Fälzen Strömungsgeschwindigkeiten,
die bis zu 150 km/h betragen können. Außerhalb der Fälze baut sich diese
Geschwindigkeit sehr rasch ab, wirkt jedoch an der Luvseite des Hauses noch
so weit nach, dass ein unangenehmer Luftzug verspürt wird. An der Leeseite ist
nichts zu spüren, da hier ja die Luft ausströmt.
Die alten Tischlermeister hatten da ein sehr wirksames Gegenmittel. Sie frästen
nämlich im Stock und im Rahmen je Falz halbkreisförmige Hohlkehlen von etwa
5 mm Ø ein, die sich gegenüberstanden. Die im Falz strömende Luft verwirbelt
in diesen Hohlkehlen. Die Verwirbelung entzieht der strömenden Luft soviel
Bewegungsenergie, dass die Zugerscheinungen recht gut vermieden bleiben.
Bei Windstille ist die normale Durchlüftung gewährleistet. Diese alte
Handwerkstechnik sollte wieder belebt werden. Das Rosenheimer
Fensterinstitut sollte sich dieser Sache einmal annehmen. Das sollte spätestens
dann geschehen, wenn der Unfug, dass Fenster luftdicht zu sein hätten,
überwunden ist. Darauf deutet einiges hin. Als neuer triumphaler Erfolg wird ja
schon die Erfindung der perforierten Lippendichtung gefeiert.
Türanschläge
Der gute alte Türanschlag am Fußboden ist aus der Mode gekommen. Noch
weniger beliebt sind Türschwellen, die nun „Stolperschwellen“ heißen. Auch der
Spalt zwischen der Unterkante Tür und Oberkante Bodenbelag ist eine
strömungstechnische Düse mit enormer Vergrößerung der Luftgeschwindigkeit.
Besteht der Bodenbelag aus textilen Stoffen, macht sich die Düsenwirkung in
155 In norddeutschen Regionen wird der Fensterstock „Blendrahmen“ genannt.

103
einem hässlichen Schmutzstreifen unter der Tür bemerkbar. Staub und Dreck
werden dort in den Belag regelrecht hineingeschossen. Wenn schon eine
Türschwelle oder ein Anschlag nicht sein sollen, sollte man dort wenigstens
genau unter dem Türblatt ein schmutzunempfindliches Material einbauen, z.B.
eine Holz- oder Metallleiste, die man oberflächenbündig einsetzen kann. Damit
wäre auch nebenher das Problem des Belagstosses in Türlaibungen
befriedigend gelöst.
Offene Feuerstellen
Sie sind ein beliebtes Spielzeug, bei dem der Mensch nach Herzenslust zündeln
kann. Meine Bauherren, die so etwas haben und dafür auch viel Geld ausgeben,
berichten, dass der Blick ins offene Feuer beruhigend ist und entspannt. Das ist
ein beachtlicher Gesichtspunkt. Der praktische Nutzen eines offenen Kamins
besteht auf jeden Fall darin, dass er eine sehr gute Raumentlüftung auch ohne
Feuer bewirkt. Auch kann er in Krisenzeiten nützlich sein, da man einen
Schornstein im Haus hat, an den ein Kanonenofen angeschlossen werden kann.
Entscheidend für die Freude am offenen Kamin ist jedoch, dass er „zieht“, also
Rauchaustritt in den Raum auch in kleinen Mengen nicht vorkommt. Der
Bauherr sollte sich das garantieren lassen.
Ich plane offene Feuerstellen selber. Nachdem der erste von mir geplante
Kamin ein vollkommenes Fiasko war, hat mich ein Regensburger Ofenbauer
vom altem Schlage in die Geheimnisse seiner Kunst eingeweiht. Bei dieser
Gelegenheit stieß ich auch auf das Gesetz des Bernoulli, das beim Bau eines
offenen Kamins die entscheidende strömungstechnische Grundlage ist. Zuvor ist
jedoch zu berücksichtigen, dass ein offenes Feuer sehr große Mengen an
Rauchgasen produziert, die keine große Temperatur haben. Daher kann ein
offener Kamin nur an einen ausreichend dicken Schornstein mit einer
Mindestöffnung von 25 x 25 cm angeschlossen werden. Runde Querschnitte
sind zu bevorzugen, da sie strömungstechnisch weniger Auftriebsenergie
benötigen. Wichtig ist auch, dass – wenn irgend möglich – die Verbrennungsluft
weniger dem Raum sondern überwiegend der Aussenluft entnommen wird, was
ein wohlgeplantes Luftleitungssystem erforderlich macht. Lässt man die
Verbrennungsluftzufuhr von außen weg, entnimmt der offene Kamin die
Verbrennungsluft dem Raum selbst, was nur bei ausreichender Raumgrösse
möglich ist. Energiewirtschaftlich ist das sehr ungünstig, da die für viel Geld
erwärmte Raumluft zum Schornstein hinausgejagt wird.
Ein kleiner aber wichtiger Tipp an meine Kollegen: Wenn sich im Haus auch
noch mechanische Abluftanlagen, z.B. in Küchen Wrasenabzüge befinden,
dürfen diese nicht in Betrieb sein, wenn zugleich das offene Feuer brennt.
Unsere braven Bezirksschornsteinfegermeister, die über eine unumschränkte
Machtfülle verfügen, sagen nämlich, dass eine mechanische Abluftanlage dazu
führen könnte, dass Abgase vom offenen Feuer in den Raum gesaugt werden
könnten. Ein Verbotsschild am Wrasenabzug reicht leider nicht. Ich könnte mir
eine Lösung vorstellen, dass man beim offenen Feuer einen Thermostaten
einbaut, der bei erhöhter Temperatur den Stromkreis abschaltet, an dem der
Wrasenabzug hängt. Sachen gibt’s!

104
Von entscheidender Bedeutung ist aber die Formgebung des sog.
„Kaminhalses“ oberhalb der Feuerstelle. Dieser muss nämlich einen lang
gezogenen, aber sehr schmalen Spalt enthalten, höchstens 6 – 8 cm eng. In
diesem Spalt kommt es zu einer Düsenwirkung. Die Rauchgase beschleunigen
sich dort auf große Geschwindigkeit. Nach dem Gesetz des Bernoulli über die
Konstanz der Summe von statischem und dynamischen Druck kommt es in der
Düse zur kräftigen Erhöhnung des dynamischen Drucks und somit zum Abfall
des statischen Drucks, der so ausgeprägt sein muss, dass auch noch an der
Feueröffnung Unterdruck gegenüber dem Luftdruck im Raum besteht. Das
erfreuliche Ergebnis ist, dass unter diesen Bedingungen die Raumluft stets zur
Feuerstelle hinströmt und niemals Rauchgase aus der Feueröffnung in den
Raum wandern. Bei einem gut gebauten Kamin hat man diese Wirkung sogar
dann, wenn gar kein Feuer brennt.
Strömungen im Städtebau
Das Gesetz des Bernoulli funktioniert in jedem Maßstab, also auch in
grossräumlichen Strukturen. Daher sollte es auch bei städtebaulichen
Planungen berücksichtigt werden. Enge Straßenzüge wirken wie Luftkanäle. Auf
Plätzen beruhigt sich die Luftströmung. Eine sinnvolle Kombination führt zur
Stadtbelüftung, sie kann Frischluft aus Grünanlagen gezielt verteilen. Bereits
Vitruv 156 hat hierauf bei seinen Anleitungen zum Bau von Städten hingewiesen.
Viel ist daraus aber nicht geworden. Nun sollte es als Lehrfach im Städtebau
erforscht und wenigstens als Nebenfach eingeführt werden.
Der Coandaeffekt
Wenn Warmluft an Wänden aufsteigt, bleibt diese gewissermaßen an der Wand
kleben. Dieser Effekt bleibt an Wandflächen in Abhängigkeit von deren
Rauhigkeit bis zu einer Höhe von etwa 2,00 m wirksam. In diesem Bereich
kommt es daher zu einer gleichmäßigen Wandtemperierung ähnlich wie bei
einem Wandheizungssystem. Der Effekt ist allerdings sehr zugempfindlich. In
Verbindung mit sog. „Fussleistenheizungen“ kommt der Coanda- Effekt sehr gut
zur Wirkung. Auch hier gilt Bernoulli. Die aufströmende Luft bildet Miniwirbel
aus, die wandseitig nach unten gerichtet sind. Zwischen Wirbel und Wand bildet
sich ein Unterdruck aus, der dazu führt, dass der Warmluftschleier an der Wand
haften bleibt.
Kellergeschosse, energetische Betrachtungen
Kellergeschosse unterscheiden sich energetisch beträchtlich von
Obergeschossen. Zum einen werden sie von exogener Energie aus der Sonne
nicht erreicht. Zum anderen grenzen sie unmittelbar an Erdreich an, also an
einen Festkörper. Energieverlagerungen erfolgen daher ausschließlich durch
Wärmeleitung. Der obere Bereich des Erdreichs unterliegt jahreszeitlichen
Temperaturschwankungen. Nach alter Handwerksregel kann das Erdreich bis zu
einer Tiefe von etwa 0,80 m einfrieren. In den tiefer liegenden Schichten
dagegen haben wir recht stabile Temperaturverhältnisse. In eng bebauten
156 Vitruvius, geb.ca. 80 v.Chr., römischer Bauingenieur und Architekt, X libri de architectura.

105
städtischen Bereichen wurden Durchschnittstemperaturen von 14 °C als üblich
gemessen, in offen bebauten Gebieten liegen die Temperaturen bei etwa 11 °C.
In Tiefen unter 8,00 m steigt die Bodentemperatur bereits merklich an, weil
sich dort bereits die Erdwärme bemerkbar macht. Sehr übel ist, dass die
oberflächennahen Bodenschichten durch Wärmeabstrahlung weit unter die
Umgebungslufttemperatur auskühlen können. Ich selbst habe hier bereits
Temperaturen im Bereich von - 40 °C gemessen. Wir haben also im
oberflächennahen Bereich völlig andere bauphysikalische Randbedingungen als
in den tieferen Lagen unter 1,00 m Tiefe.
Dazu eine kurze Erklärung:
Die Auskühlung der oberflächennahen Bodenschichten beruht überwiegend auf
Abstrahlung von Wärmeenergie. Wir wissen bereits, dass hierbei der
Emissionskoeffizient ε eine entscheidende Rolle spielt. Rasenflächen haben
einen kleinen Emissionskoeffizienten von etwa 0,40, Pflasterflächen, Asphalt-
und Betonbeläge von etwa 0,95. Da ist also die Abstrahlung mehr als doppelt
so groß wie bei Rasenflächen. Wir können also dadurch, dass wir auf befestigte
Flächen zugunsten von Rasenflächen am Haus verzichten, die energetischen
Randbedingungen in den oberen Bereichen des Kellermauerwerks erheblich
verbessern.
Betrachten wir zunächst den unbeheizten Keller. Der bleibt eben kühl. Die
Erfahrung zeigt, dass im Winter unbeheizte Keller Raumlufttemperaturen
zwischen 5 – 11 °C haben. Die starke Schwankung hängt davon ab, wie viel
Wärmenergie durch die Kellerdecke vom Erdgeschoss aus immittiert wird.
Problematisch ist die im Sockelbereich gegebene Wärmebrücke, die vor allem
dann sehr groß wird, wenn durch Abstrahlung das angrenzende Bodenmaterial
stark auskühlt. Da sind dann Temperaturgefälle aus dem
Erdgeschossdeckenbereich zum Sockel hin von 50 K völlig normal.
Tauwasserschäden im Sockelbereich gehen hierauf fast immer zurück. Dagegen
hilft nur eine strikte Unterbrechung der Wärmebrücke durch dämmendes
Material, das druckfest und wasserbeständig sein muss. Die
Schaumglasindustrie stellt uns solche Baustoffe zur Verfügung.
Im Baubestand bleibt nichts anderes übrig, als den Sockelbereich nachträglich
zu dämmen. Die Dämmschicht muss natürlich beständig sein. Auch hier ist das
Beste gerade gut genug – Schaumglasplatten also. Wenn´s der Geldbeutel
zulässt, dämmen Sie gleich bis auf eine Tiefe von etwa 1,00 m, weil Sie dann
auch gleich die Wärmebrücke im oberen Bereich des Kellermauerwerks beseitigt
haben. Sollten Sie den Keller nachträglich beheizen wollen, haben Sie dann
schon dämmtechnisch das Nötige getan.
Im beheizten Keller verlangt die EnEV eine üppige Dämmung des
Kellerfussbodens und ebenso natürlich der Kellerumfassungen. Die sind
allerdings zumindest im gleichmäßig beheizten Keller überflüssig. Nach Norm
gilt die Aussenoberfläche eines Kellermauerwerks als Systemgrenze. Dies ist
allerdings reine Willkür. Durch einfachen Willensakt ist es uns erlaubt, die

106
Systemgrenze auch außerhalb der Wandoberfläche festzulegen. Das tun wir
jetzt. Wir legen die Systemgrenze von nun an völlig willkürlich 1,00 m vor der
Kelleraussenwand fest und ebenso unter der Unterkante des Kellerfussbodens.
Nun können wir getrost eine Berechnung des Dämmwerts unserer
Gesamtkonstruktion unter Einschluss eines Erdkörpers von großer Dicke
veranstalten. Uns siehe da, wir haben einen wunderbar kleinen U-Wert
ermittelt. Sie wenden sofort ein, dass das ja bedeutet, dass man nun auch den
Erdkörper aufheizen muss. 157 „Richtig“ lautet da meine Antwort. „Aber das
kostet doch Geld“, sagen Sie. Wiederum richtig. Das können wir aber
ausrechnen. Vor einiger Zeit habe ich das einmal getan. Hierbei bin ich von
einer Ausgangstemperatur des Erdkörpers von 10 °C und einem
Temperaturgefälle von 30 K ausgegangen. Berücksichtigt habe ich weiterhin die
Wärmekapazität von halbtrockenem Erdreich, die ich einer Tabelle entnommen
habe. Das Ergebnis war auch für mich überraschend. Bei den derzeit recht
hohen Preisen für Heizöl kam ich auf einen Betrag von nur € 1,--/qm
Konstruktionshüllfläche. Dieser Betrag liegt weit unter den Kosten einer
Dämmschicht vor Kellermauerwerk oder unter einem Kellerfussboden. Die
Kosten der Aufheizung sind übrigens nur ein einziges Mal aufzubringen, da bei
der Masse des Erdkörpers die sich in kleinem Rahmen abspielenden
Abkühlungsprozesse 158 kaum nennenswert sind, zumal im Sommer eine
ständige Nachheizung des Erdkörpers aus dem Kellergeschoss auch bei
abgestellter Heizung erfolgt. Wenn Sie genügend gesetzesuntreu, zum
Ausgleich hierfür aber vernünftiger als der Gesetzgeber sein wollen, lassen Sie
zukünftig aufwändige Dämmungen im tiefer gelegenen Bereich des
Kellergeschosses weg. Sie sind offenkundig nutzlos und führen zur
Geldverschleuderung.
Heiztechnik
Wir kommen nun zu einem ganz wichtigen Abschnitt dieser bauphysikalischen
Betrachtungen. Zum einen kostet die Gebäudeheizung sehr viel Geld und wird
in Zukunft noch teurer werden. Die Energiepreise sind in einem stetigen
Wachstum begriffen. Heizkosten sind daher ein erheblicher Teil der
Lebenshaltungskosten. Zum anderen ist die Heiztechnik von großer
gesundheitlicher Wirkung. Hierbei müssen wir uns verdeutlichen, dass unsere
Gebäude an acht von zwölf Monaten beheizt werden. Das sind zwei Drittel des
Jahresverlaufes, in denen wir uns ein künstliches Raumklima herstellen, das uns
in dieser Zeit umgibt.
Gemessen daran ist das, was sich die Baukunst hierzu bisher hat einfallen
lassen, kümmerlich und kaum unterbietbar schlecht gelungen. Auch hier wird
wieder einmal sichtbar, dass eine unvernünftige Normung richtigen
Entwicklungen entgegenwirkt. Was fordert denn die Norm zum Nachweis einer
157 Die Aufheizung des Erdkörpers findet auch bei außen gedämmten Konstruktionen statt. Nur dauert es
etwas länger.
158 Steht das Gebäude im Grundwasser, können Sie das eben Gelesene gleich wieder vergessen.
Grundwasser führt die ins Erdreich eingeleitete Energie nahezu verzögerungsfrei ab. Dort müssen Sie
also dämmen und dichten.

107
richtig gebauten Heizanlage? Sie verlangt, dass eine Messung der
Raumlufttemperatur in Raummitte und in etwa 150 cm Höhe einen Wert von 18
– 21 °C zeigen muss. Ist das erreicht, hat der Heizungsbauer den
unwiderlegbaren Beweis dafür geleistet, dass er eine ordentliche Heizanlage
abgeliefert hat. Ebenso kann sich der Fachingenieur für Heizungsanlagenbau
einer tadellosen Ingenieurleistung berühmen.
Wie bereits eingangs dieser Schrift gefordert, muss sich der Bau einer
Behausung an den Bedürfnissen des Menschen orientieren und nicht an einem
Thermometer. Also gilt es jetzt, die Bedürfnisse des Menschen an ein richtiges
Raumklima herauszufinden. Hierbei ist die Raumlufttemperatur ein wenig
bedeutender Teil des Raumklimas. Das Raumklima hat folgende Bestandteile:
Lufttemperatur,
relative Luftfeuchte,
Strahlungsklima.
Bemerkenswert bei diesen Parametern eines ordentlichen Raumklimas ist, wie
noch näher erläutert werden wird, dass Lufttemperatur und Luftfeuchte sich
ohne weiteres Zutun auf die Bestwerte von selbst einstellen, wenn durch ein
richtiges Heizsystem das bestmögliche Strahlungsklima erreicht worden ist.
Empirisch bin ich zu der Auffassung gekommen, dass folgende Werte
Kennzeichen eines guten Raumklimas sind:
Lufttemperatur 20 °C
Wandoberflächentemperatur 21 °C (Strahlungsklima)
Relative Luftfeuchte 40 – 45 %
Konvektive Heiztechniken erreichen zwar mühelos die richtige
Raumlufttemperatur, allerdings verfehlen sie die richtige relative Luftfeuchte
ebenso wie das Strahlungsklima. Hinzu kommt, dass untaugliche Heiztechniken,
allen voran konvektive Heizsysteme – auch noch mit sehr hohen Betriebskosten
verbunden sind. Machen wir also – auch mit den nachfolgenden Erläuterungen
– den konvektiven Heiztechniken den Garaus 159 :
Beschreibung und Wirkung konvektiver Heiztechniken
Konvektionsheizungen erkennt man an den Heizkörpern, die sich vorwiegend
unter Fenstern befinden. Die Heizkörperformen sind vielfältig. Da gibt es den
Standardheizkörper, der aus einzelnen Rippen zusammengeschraubt wird 160 ,
sodann kastenförmige Heizkörper mit glatter Blechoberfläche mit innen
befindlichen Lamellen und auch einfache Heizplatten, die bei geringer
159 Eine sehr detaillierte Darstellung über dieses Thema enthält die Schrift des Verfassers „Die Temperierung“,
die über den Verfasser als Manuskript bezogen werden kann Sie befindet sich neuerdings
auch auf der Homepage www.termosfassade.info .
160 Strömungstechnisch sind sie so geformt, dass Luft sehr schnell zwischen den Heizkörperrippen nach
oben geleitet wird.

108
Heizleistung verwendet werden. Daneben gibt es Sonderformen aus
Rohrregistern, Konvektoren mit eng aneinander gelöteten Lamellen, die
meistens als Unterflurheizkörper eingesetzt werden und vieles anderes mehr.
Designer versuchen erfolglos, derartige Heizkörper zu Kunstwerken
umzuformen. Dennoch ist ein Heizkörper, gleichgültig wo er auch hängt oder
steht, architektonisch immer störend. Reinigungstechnisch sind alle Heizkörper
ein Unding. Die Rückseiten bleiben der tüchtig waltenden Haufrau für immer
verborgen. Dort sammelt sich Staub und Dreck an, der bei hohen
Betriebstemperaturen vor sich hinkokelt und ansonsten im Raum
herumgewirbelt wird. Letztlich vernichten Heizkörper Stellflächen für Möbel.
Die Aufgabe der Heizkörper besteht darin, Luft, die durch sie hindurchströmt,
zu erwärmen. Da die Strömungstechniker und nun auch Sie wissen, dass
konvektiver Energieübergang im Wesentlichen von der
Strömungsgeschwindigkeit abhängt, sind Heizkörper strömungstechnisch so
geformt, dass die Luft innerhalb des Heizkörpers möglichst schnell strömt. Ein
geringerer Teil der Wärmeabgabe erfolgt durch Abstrahlung, je nach
Heizkörperform etwa 20% der Gesamtleistung.
Die Energieabgabe von Heizkörpern wird recht zuverlässig durch
Thermostatventile geregelt, die auf die Raumlufttemperatur reagieren. Die
Basisregelung erfolgt ebenfalls in nicht mehr verbesserungsfähiger Weise durch
die Regelung am Wärmebereiter, die sowohl Einflüsse aus einem im Freien
angebrachten Thermostaten wie auch aus der Messung von Vor- und
Rücklauftemperatur im Heizverteilungssystem verarbeitet. Die Regelung
derartiger Anlagen kann nennenswert nicht mehr verbessert werden, seitdem
moderne Computertechnik bei der Regelung von Heizanlagen Einzug gehalten
hat.
Allerdings endet die Regelung der Heizanlage just dann, wenn sie besonders
notwendig wäre, nämlich dann, wenn die erhitzte Luft den Heizkörper verlassen
hat. Sie bewegt sich unkontrolliert und nach dem Zufallsprinzip und der
Überlegung, dass warme Luft aufsteigt, kalte Luft jedoch absinkt, im Raum
umher. Im Normalfall entsteht hierbei eine Warmluftwalze. Von einer
gleichmäßigen Raumerwärmung ist keine Rede. Besonders in hohen Räumen
stellt sich ein großes Temperaturgefälle von oben nach unten ein.
Deckenuntersichten können so warm werden, dass sie wie eine
Deckenstrahlheizung wirken, von der man weiß, dass sie physiologisch höchst
unbekömmlich ist. Dafür empfinden – vorwiegend die Damen –, dass es am
Fußboden zu kühl sei.
Die erwärmte Luft erwärmt den Menschen natürlich nicht. Das könnte sie erst
dann, wenn sie wärmer als der menschliche Körper wäre. Die erwärmte Luft hat
dennoch eine wichtige Funktion. Sie muss nämlich die Temperatur der
Umgebungsflächen auf den erforderlichen Wert von 21 °C anheben, damit es
zum erforderlichen Strahlungsklima kommt. Geschieht dies nicht, fühlt sich der
Mensch unbehaglich. Da stehen wir nun vor einem Dilemma. Eine Außenwand
kann nur dann die nötige Oberflächentemperatur entwickeln, wenn die

109
vorbeistreichende Warmluft wenigstens 3 – 5 K wärmer ist. Damit befindet sich
jedoch die Lufttemperatur bereits im Unbehaglichkeitsbereich. Belässt man es
bei einer Raumlufttemperatur von 20 – 21 °C, erwärmen sich die Innenflächen
der Außenwände auf höchstens 14 – 17 °C. Dies reicht aber für ein richtiges
Strahlungsklima nicht aus. Bei Konvektionsheizungen ist somit die richtige
Kombination von Wandoberflächentemperatur und Lufttemperatur nicht
möglich. Sie sind daher unbefriedigend und angesichts besserer Techniken, die
noch erklärt werden, Fehlkonstruktionen, die vom Markt verschwinden sollten.
Verschlechtert wird das dadurch, dass durch Kondensationsprozesse an den
kühleren Außenwänden der überhitzten Raumluft Wasser entzogen wird und
daher die relative Luftfeuchtigkeit auf Werte von etwa 20% absinkt. Eine derart
niedrige Luftfeuchte ist gesundheitsschädlich, führt sie doch zur Austrocknung
der Schleimhäute im Nasen – Rachenraum, die damit ihre keimabfangende
Wirkung verlieren. Der sattsam bekannte Anstieg von Erkältungskrankheiten mit
Eintritt der Heizperiode und mit dem damit verbundenen radikalen Wandel des
Umgebungsklimas ist eine Folge der Konvektionsheizungstechnik. Auch die
Körperhaut trocknet aus. Damit wird die Alterung der Haut beschleunigt, ein bei
der Damenwelt höchst unerwünschter Nebenerfolg. Der mit dieser Heiztechnik
verbundene Staubumtrieb verschlechtert die Situation zusätzlich.
Konvektionsheizungen sind zwar immer noch Standard. Fordert man jedoch von
einer Heizung, dass sie auch physiologisch unbedenklich sein müsse und
stattdessen zum Behaglichkeitsgefühl des Menschen beizutragen habe,
entpuppt sich die traditionelle Konvektionstechnik als Fehlkonstruktion.
Auch unter dem Blickpunkt der Beheizungskosten schneidet die
Konvektionsheizung schlecht ab:
Wir wissen, dass der Energieübergang von Luft in feste Körper davon abhängt,
dass die Luft am Festkörper entlangströmt. Steht die Luft oder bewegt sie sich
nur wenig, wird der Energieübergang vernachlässigbar gering, ein Grund dafür,
dass stehende Luft nach Norm sogar als Dämmstoff angesehen wird. Die
Heizkörper stehen fast immer vor Fensterflächen. Damit soll vermieden werden,
dass die Raumluft an den Glasflächen abkühlt und sodann nach unten strömt
und von dort aus sehr unangenehm am Boden entlang kriecht. Die erhitzte Luft
strömt nun mit hoher Geschwindigkeit an den Glasflächen nach oben. Eine
Strömungsgeschwindigkeit von 6 – 10 m/s ist hierbei normal, der
Energieübergang folglich groß. Ein erheblicher Teil der in die Heizluft
eingetragenen Energie geht daher am Fenster gleich wieder verloren. Die Luft
strömt nun zur Raumdecke hoch und führt dort zur kräftigen Erwärmung. In
meiner eigenen Altbauwohnung mit einer Raumhöhe von 3,35 m messe ich
Lufttemperaturen von bis zu 35 °C unter der Decke, in Fußbodenhöhe jedoch
nur 18 °C. Damit liefere ich meinem mir befreundeten Nachbarn Kaminski über
mir eine für ihn kostenlose Fußbodenheizung, der Bewohner unter mir leistet
mir den gleichen Dienst. Arm dran sind somit nur die Bewohner des
Erdgeschosses und des Dachraums. Wegen des hohen Temperaturgefälles in
den oberen Raumpartien zur Aussenluft sind dort die Energieverluste natürlich
auch erheblich größer als in der Norm vorgesehen. Dort sind auch die

110
Kondensationserscheinungen am ausgeprägtesten, sichtbar an der Vergrauung
im Deckenbereich. Nur am Deckenixel 161 zeichnet sich ein blütenweisser
Streifen ab. Das ist der Bereich, der strömungstechnisch von der aufsteigenden
Warmluft nicht erreicht wird. Ebenso ist es in den Wandixeln.
Wir haben bereits gesehen, dass sich ein angenehmes Raumklima erst dann
einstellt, wenn die Oberflächentemperaturen der Umschliessungsflächen
irgendwo zwischen 19 °C bis 21 °C liegen, da sich erst dann ein richtiges
Strahlungsklima einstellt. Es geht also darum, dass Wärmeenergie in die
Umschliessungsflächen eingetragen wird. Von allen Möglichkeiten,
Wärmeenergie in eine Wand einzutragen, ist der durch Konvektionsheizungen
vorgegebene Weg „Heizkörper – Luft – Wand“ die schlechteste – weil
unwirtschaftlichste – Technik. Damit eine Ziegelwand mit Luft erwärmt werden
kann, muss für jedes Grad Temperaturerhöhung etwa das zweitausendfache
Luftvolumen an die Wand herangeführt werden. Da aber nur ein kleiner
Bruchteil des Raumluftvolumens mit der Wand in Berührung kommen kann –
der größte Teil der Luftmassen bewegt sich ja walzenförmig vor den Wänden –
müssen ungeheuere Mengen Warmluft produziert werden, bis es irgendwann zu
ausreichenden Wandtemperaturen kommt. Erkennbar wird dies dann, wenn ein
ausgekühlter Raum – z.B. nach der Rückkehr aus dem Winterurlaub –
aufgeheizt werden soll. Das dauert viele Tage, bis endlich halbwegs
ausreichende Oberflächentemperaturen erreicht werden.
Die alten Römer haben dieses Problem vor mehr als zweitausend Jahren schon
weit intelligenter gelöst, weil sie nämlich die Heizluft unmittelbar in Hohlräume
innerhalb der Umfassungswände eingeleitet haben. Das waren die sog.
„Hypokausten“. Offenbar hatten die alten Römer auch schon eine Ahnung über
die Rückgewinnung von Kondensationswärme, da man nämlich bei
Ausgrabungen Reste von Hypokausten gefunden hat, in denen keinerlei
Rußspuren vorhanden waren. Vermutet wird, dass dort nur mit Wasserdampf
gearbeitet worden ist, der bei der Kondensation Wärmeenergie freigesetzt hat,
ein Wirkungsprinzip, welches nun bei der sog. „Brennwerttechnik“ eingeführt
worden ist 162 .
Wir sehen also, dass trotz einer ausgeklügelten und sehr gut arbeitenden
Regeltechnik Konvektionsheizungen als Gesamtsystem eine schlechte Lösung
sind. Besser sind sie nur im Vergleich zu noch schlechteren Techniken, also der
Ofenheizung.
Luftdichte Bauweisen und kontrollierte Lüftung
Die Notwendigkeit, aus Sparsamkeitsgründen die Warmluft im Raum zu halten,
da sie ja zur Wanderwärmung benötigt wird, hat angesichts der Verteuerung
der Energiepreise den Zwang zum Bau luftdichter Gebäude herbeigeführt. Diese
161 Unter einem Ixel versteht man die einspringende Ecke am Übergang von Wand zur Decke und ähnliche
Geometrien in Räumen. Dieses Wort habe ich erst in Berlin kennen gelernt.
162 Diese Information habe ich von meinem Kollegen Paul Bossert aus der Schweiz.

111
Forderung steht aber in einem unüberbrückbaren Gegensatz zur notwendigen
Frischluftversorgung. Wie hat man sich nun beim Normenausschuss, beim
Verordnungsgeber und in der Gebäudetechnik diesem Problem gestellt?
Zunächst hat man verbreitet, dass die alte Regel, dass für ein gesundes
Raumklima ein stündlich 0,6-facher Luftwechsel erforderlich sei, so nicht mehr
stimme. Ein 0,3-facher Luftwechsel würde völlig genügen. Da aber
geschäftstüchtige Menschen das Wahnbild des „Nullenergiehauses“
propagieren, steht auch ein dreifacher Luftwechsel dem entgegen. Nun wäre es
zwar möglich, durch genetische Manipulationen den Menschen in ein anaerobes
Lebewesen 163 umzubauen. Bei den hierfür zuständigen Biologen scheinen da
aber noch gewisse Bedenken zu bestehen. Daher ist man auf den Ausweg
verfallen, auf die natürliche Lüftung über Fenster zu verzichten und stattdessen
sollen nun Klimaanlagen eingebaut werden, die in Kondensationsstrecken die in
der Raumluft enthaltene Wärmeenergie zurückgewinnen. Das Ganze nennt sich
nun „kontrollierte Lüftung“. Vorsicht aber! Ein einfaches Messgerät kann künftig
die der Umgebung entnommene Frischluft, die mit der rückgewonnenen
Energie wieder aufgeladen wird, messen. So wird es nicht mehr lange dauern,
dass alsbald auch eine Frischluftsteuer erhoben wird. Wollen wir wetten?
Zur Energieeinsparung tragen derartige Anlagen nicht bei. Klimaanlagen sind an
Elektromotoren gebunden, die rund um die Uhr laufen müssen, weil der Mensch
ja dauernd Frischluft benötigt. Bei einer Frischluftbeimengung von nur 20%
führt dies dazu, dass im Tagesverlauf das Raumluftvolumen des gesamten
Hauses etwa achtzehnmal durch die Klimaanlage verfrachtet werden muss. Das
ist energieaufwändig. Da aber diese Elektroenergie nicht dem
Heizenergieverbrauch zugerechnet wird sondern dem sonstigen privaten
Konsum, werden die tatsächlichen Energiekosten verschleiert. Würde man auch
noch den schlechten Wirkungsgrad zwischen Stromerzeugung und
Stromverbrauch am Haus berücksichtigen, käme man ganz schnell zu dem
Ergebnis, dass das Verbot der natürlichen Fensterlüftung und der Zwang zur
kontrollierten Lüftung zu einer erheblichen Primärenergieverschleuderung führt.
Bei sog. „kontrollierenden Lüftungsanlagen“ verbreiten die Verkäufer auch
systematisch falsche Behauptungen wie beispielsweise die, dass die
Wärmerückgewinnung, die nach dem Gegenstromprinzip funktioniert, ein
100%-iger Wirkungsgrad bestünde. Das Gegenstromprinzip funktioniert in der
Weise, dass die aus dem Gebäude abzuführende verbrauchte – aber warme –
Luft in einem wärmedurchlässigen Innenrohr geführt wird, das sich innerhalb
eines Aussenrohrs befindet, über das die Frischluft eingeführt wird. Nach
diesem Prinzip kann es aber im günstigsten Falle nur zu einer Energiemischung
kommen, d.h., dass die Hälfte der Energie, die sich in der Abluft befindet,
verschwindet im Freien, die andere Hälfte wurde zurückgewonnen. Das ist zwar
besser als nichts, von einer vollständigen Wärmerückgewinnung nach diesem
Prinzip können wir bis auf weiteres aber nur träumen. Schamhaft wird auch
163 Anaerobe Lebewesen kommen ohne Sauerstoff aus. Das bekannteste Beispiel hierfür sind Gärungs-
bakterien.

112
verschwiegen, dass sich in den Lüftungsleitungen Bakterienstämme ansiedeln,
die völlig neuartig sind, sodass der Mensch hiergegen noch keine
Abwehrreaktionen ausbilden konnte. Derzeit wird daher an aufwändigen
Entkeimungstechniken gearbeitet, die derartige Anlagen natürlich auch nicht
verbilligen werden.
Radon
Bereits in meiner Schrift „Die Temperierung“ habe ich darauf hingewiesen, dass
in schlecht gelüfteten Räumen der Radongehalt ansteigt. Radon ist ein
Zerfallsprodukt des Elements Uran, das in der Erdrinde entsteht und sich
normalerweise verflüchtigt. In schlecht gelüfteten Räumen sammelt es sich
aber an und erreicht sehr hohe Werte. Durch meine Warnungen vor Radon
habe ich mir den Ruf eines Hysterikers eingehandelt. Während ich dieses
schreibe, häufen sich in den Zeitungen die Berichte über neueste Forschungen,
die aussagen, dass etwa 10% der Lungenkarzinome auf die hohen
Radonbelastungen in schlecht gelüfteten Räumen zurückgeführt werden. Die
Idee des luftdichten Hauses muss also aufgegeben werden. Es bleibt bei der
alten Regel, dass über natürliche Querlüftung ein 0,6-facher Luftwechsel
sichergestellt werden muss.
Die Temperierung
Unter diesem Begriff 164 versteht man Wandheizungstechniken. Die Ursprünge
dieser Heiztechnik gehen auf die alten Römer zurück. Sie hatten für ihre Bäder
eine Heiztechnik entwickelt, bei der durch Hohlräume in Wänden und Fußböden
Heizgase aus Holzfeuern durchgeleitet wurden. Das waren die sog.
„Hypokausten“. Als die Römer den Bereich nördlich der Alpen besetzten,
exportierte die III. Italienische Legion, die überwiegend aus hochzivilisierten
Syrern bestand, diese Technik in den germanisch - alemannischen Raum.
Ausgrabungen zeigen, dass diese Technik weit verbreitet war. Im ebenfalls von
den Römern importierten Steinhausbau war diese Technik Standard. Die
Hypokaustentechnik führte zu einer Erwärmung der Innenwandoberflächen und
damit zu einem angenehmen Strahlungsklima in den Räumen.
Diese Heiztechnik geriet in Vergessenheit. Unsere heutigen Zentralheizungen
sind ein Kind der Industrialisierung und technologisch ein Abkömmling der von
James Watt im 18.Jhdt. erfundenen Dampfmaschine. Die Bausteine der
inzwischen auch veralteten Dampfheizung befanden sich durchwegs auch in
Dampfmaschinen. Das war der Kessel – der heute noch so heißt, obwohl er mit
einem alten Dampfkessel nichts mehr gemein hat – und Röhren, durch die der
Dampf geleitet wurde. Die ersten Heizkörper waren nichts anderes als Röhren,
an die man Rippen angeschweißt hatte.
Das energetische Prinzip bestand mit der Entwicklung der zentralen
Dampfheizung aus einem zentralen Wärmebereiter, einem
Wärmeverteilungssystem aus Röhren und einem Wärmeabgabesystem aus
164 Der Begriff wurde durch Dipl.-Ing.Grosseschmidt, Landesamt für Denkmalpflege in München ge-
prägt.

113
Heizkörpern. An den Heizkörpern wurde Luft erhitzt, die sich unkontrolliert
herumbewegte. Prinzipiell hat sich seit der Mitte des 19. Jhdts. an unseren
Zentralheizungsanlagen nichts mehr verändert. Erst seit etwa fünfzehn Jahren
beginnt sich die Idee durchzusetzen, dass ein angenehmes und bekömmliches
Raumklima temperierte Umschliessungsflächen benötigt und dass dieses sogar
das Wichtigste bei der Raumbeheizung ist. Betrachtet man daher die
Temperierung der Wandoberflächen als eigentliche Aufgabe einer Heiztechnik,
liegt der Gedanke nahe, dass man die Wärmeenergie unmittelbar in die Wände
einleitet. Technisch ist das problemlos möglich. Temperieranlagen bestehen aus
Heizleitungen, die in Schleifen auf den Wänden montiert und eingeputzt
werden. Damit das Ganze funktioniert, muss eine Temperieranlage sorgfältig
geplant werden. Hierbei kommt es darauf an, dass in Abhängigkeit von der
Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks der richtige Leitungsabstand gewählt wird.
Weiterhin ist wichtig, die Länge der einzelnen Heizkreise zu vereinheitlichen,
wobei die Anbindeleitungen der Heizkreise in die Leitungslänge einzurechnen
sind. Mit Wandheizkreisen werden außerdem nur Außenwände belegt. Hierzu
gehören auch Trennwände an nicht beheizten Treppenhäusern. Die Anlagen
sind so zu planen und zu betreiben, dass eine möglichst gleichmäßige
Oberflächentemperatur zwischen 19 – 21 °C erreicht wird. Die optimale
Vorlauftemperatur liegt bei etwa 30 °C. Ist die Anlage richtig eingeregelt, liegt
die Rücklauftemperatur etwa 4 K niedriger 165 .
Nun aber zur Physik von Temperieranlagen. Im Bauwesen hat sich die Unsitte
eingebürgert, dass immer dann, wenn etwas Neues und Ungewohntes
eingeführt wird, sich ein Heer von Kritikern bemüßigt fühlt, daran
herumzumäkeln und dummes Zeug zu verbreiten. Hierbei stelle ich immer
wieder fest, dass diese Kritiker sich niemals ernsthaft mit der neuen Technik
auseinandergesetzt haben sondern mehr ins Blaue hinein ihre oft abstrusen
Kundgebungen in Umlauf setzen. Seit sich im Internet Diskussionsforen 166
gebildet haben, haben diese Leute auch eine Spielwiese, auf der sie sich eifrig
betätigen. Fast immer bleiben sie anonym. Manchmal denke ich, dass das Beste
an diesen Foren darin besteht, dass angehende Psychiater hervorragendes
Anschauungsmaterial darüber vorfinden, dass technische Sachverhalte, die man
eigentlich sachlich erörtern könnte, zum Vorwand massiver persönlicher
Verunglimpfung werden und dass Menschen eine Befriedigung darin suchen,
mit Schaum vor dem Mund hasserfüllte Botschaften zu verbreiten. Da ich mich
selbst gelegentlich in solchen Foren zu Wort melde, weiß ich, von was ich rede.
Da gibt es aber noch ein anderes, bisher noch nicht sehr auffällig gewordenes
Verhalten, das aber beunruhigend ist. Einige der anonymen Hasser haben mir
in persönlichen Botschaften geoffenbart, dass ihre Tätigkeit in den Foren durch
165 Da man mich für einen Experten für Temperieranlagen hält, wurde ich gebeten, eine fachliche Anleitung
zur Planung und zum Bau auszuarbeiten. Dies soll nun auch alsbald in Zusammenarbeit mit der
Kupferindustrie geschehen, die ein für Temperieranlagen sehr gut geeignetes Material herstellt. Es
würde den Rahmen dieses Buches sprengen, wollte ich technische Einzelheiten zum Bau von Temperieranlagen
bekannt geben. Hier sollen daher nur die physikalischen und physiologischen Wirkungen
dieser Heiztechnik behandelt werden.
166 z.B. www.bau.de

114
diejenige Industrie honoriert würde, deren Produkte und Verfahren in Zweifel
gezogen würden. Das ist natürlich ein Übelstand. Dem sollten die Betreiber
derartiger Foren damit entgegenwirken, dass sie anonyme Teilnehmer nicht
mehr zulassen.
Nun aber zu den Einwänden gegen die Temperiermethode:
Temperieranlagen seien teurer als „normale“ Heizanlagen.
Temperieranlagen seien zu träge.
Temperieranlagen führten zu erhöhtem Energieverbrauch wegen des
höheren Temperaturgefälles in der Außenwand.
Temperieranlagen seien schlecht regelbar.
Temperieranlagen seien nicht genormt und nicht berechenbar.
Möbel “verschatten“ die Wärmeabstrahlung
Bei der Behandlung dieser Einwände werden wir nun auch die physikalischen
Ereignisse bei der Temperiermethode kennen lernen.
Die Kosten einer Temperieranlage
Da ich seit vielen Jahren Temperieranlagen bauen lasse, die ganz normal
geplant und ausgeschrieben werden, kann ich heute sagen, dass Mehrkosten
gegenüber einer Konvektionsheizung nicht entstehen. Die Einrichtung des
Heizraumes ist von üblichen Einrichtungen nicht nennenswert unterscheidbar.
Jedoch kann der Wärmebereiter kleiner dimensioniert werden. Erheblich teurer
ist die Verlegung der Wandheizungsleitungen, wo immer mehrere Hundertmeter
zusammenkommen. Je Quadratmeter Außenwand ist da mit etwa 4,50 lfm zu
rechnen. Die Anbindeleitungen sind hierbei enthalten. Geringfügige Mehrkosten
entstehen auch bei den Verputzarbeiten über Wandheizleitungen wegen der
etwa 5 mm Mehrstärke. Dagegen entfallen wiederum Kosten für eine
aufwändige Regelung, da sich eine Temperieranlage nahezu von selbst regelt.
Sodann entfallen alle Heizkörper, die Mehrkosten für Heizkörpernischen, die
Versetzkosten für Heizkörperhalter, die Thermostatventile und die beachtlichen
Kosten der Lackierung von Heizkörpern und der frei liegenden
Anbindeleitungen. Weiterhin müssen im Rohbau keine Leitungsschlitze
hergestellt und wieder verschlossen werden, ebenso entfallen dort die
Rohrdämmungen. Berechnet man spaßeshalber einmal alle mit der Heizanlage
verbundenen und auch gewerkübergreifenden Kosten, scheint sogar eher eine
Kosteneinsparung einzutreten. Die Wirtschaftlichkeit wird dadurch verbessert,
dass Instandsetzungsarbeiten an Heizkörpern völlig entfallen. Die Intervalle für
die Instandsetzung von Wandoberflächen verdreifachen sich, da die sonst
übliche Vergrauung der Wandoberflächen nicht mehr stattfindet. Letztlich liegen
die Betriebskosten einer Temperieranlage etwa 30 – 40% unter denen einer
Konvektionsheizung.
Die Trägheit von Temperieranlagen
Temperieranlagen – insbesondere an massiven Mauerwerksbauten – sind in der
Tat träge, prüft man dies anhand der Raumlufttemperaturen nach. Da es aber
auf die Raumlufttemperatur nicht ankommt sondern auf die

115
Oberflächentemperaturen der Wände, stellt sich eine Temperieranlage sogar als
„flink“ heraus, da nach etwa sechs Stunden Anheizzeit sich die richtige
Temperatur bereits einstellt. Bei Konvektionsheizungen dauert das mehrere
Tage. Richtig ist allerdings, dass eine Temperieranlage auf wechselnde
Aussenlufttemperaturen nur sehr langsam reagiert. Dies ist allerdings kein
Nachteil, zumal die Reaktionszeit, die mehrere Stunden beträgt recht gut zu
dem Zeitraum passt, den eine Wetteränderung benötigt. Weil das so ist, wird
eine Temperieranlage auch nicht über einen Aussenfühler geregelt sondern nur
über Innenraumthermostate.
Das erhöhte Temperaturgefälle in der Außenwand
Das Temperaturgefälle in der Außenwand von innen nach außen ist etwa 3 – 4
K höher als bei einer Konvektionsheizung. Damit erhöht sich – rechnet man
nach DIN 4108 – der Transmissinoswärmestrom unter der Annahme einer
minimalen Aussentempertaur von – 15 °C um etwa 2 %, vorausgesetzt man
rechnet richtig auf der Kelvinskala. Nach den Vorgaben der EnEV würden damit
die Heizkosten im gleichen Masse steigen. Das wäre wenig. Allerdings sieht es
erheblich günstiger aus. Eine Temperieranlage reduziert nämlich die
Stofffeuchte in der Außenwand auf nahezu den Betrag „0“. Das
Fraunhoferinstitut für Bauphysik hat erst jüngst ermittelt, dass hierdurch die
Wärmeleitzahl des Mauerwerks auf ein Viertel des Tabellenwerts verkleinert
wird. Damit viertelt sich nach der bereits bekannten Gleichung von Fourier auch
der Transmissionswärmestrom. Rechnerisch kommt es daher zu einer
drastischen Energieeinsparung trotz des etwas höheren Temperaturgefälles in
der Außenwand.
Weitere – auch tatsächliche – Einsparungen entstehen dadurch, dass an
Fensterflächen wegen der nahezu ruhenden Raumluft der konvektive
Wärmeübergang von Luft in Glas sehr gering ist – so gering, dass bei
temperierten Gebäuden sogar auf die Zweischeibenisolierverglasung verzichtet
werden kann. Das freut die Denkmalpfleger ungemein, weil nun wieder Fenster
mit sehr dünnen Sprossen gebaut werden können. Hinzu kommt, dass die
Raumlufttemperatur etwa 3 – 4 K geringer gehalten werden kann. Auch damit
mindern sich das Temperaturgefälle und die damit verbundenen Heizkosten.
Der unmittelbare Energieeintrag über die Wandheizkreise in der Außenwand
ohne den uneffektiven Weg über erwärmte Raumluft, die sich teilweise ins Freie
verflüchtigt, ohne jemals die Wandflächen erreicht zu haben, ist ein weiterer
Grund für die wirtschaftliche Betriebsweise von Temperieranlagen.
Regelung von Temperieranlagen
Da das Ziel einer Temperieranlage darin besteht, die Wandoberflächen auf eine
bestimmte Temperatur zu bringen, wäre die beste Regelungsmethode über
einen Temperaturmessfühler, der in die Wand eingebaut ist. Leider ist
derartiges jedoch noch nicht auf dem Markt. Mit zunehmender Verbreitung
dieser Heizmethode wird jedoch in hoffentlich nicht allzu ferner Zeit die
Messgeräteindustrie sich dieser Aufgabe stellen. Einstweilen müssen wir uns mit
Raumthermostaten behelfen, die auf Raumlufttemperaturen reagieren. Hierbei

116
wird verwertet, dass die Lufttemperatur – auf die es zwar nicht vorrangig
ankommt – ein recht brauchbarer Indikator für den Strahlungszustand ist.
Hierbei wird die Erfahrung verwertet, dass die Raumlufttemperatur stets um
etwa 2 K unter der Wandoberflächentemperatur liegt.
Von Nachtabsenkungen rate ich ab. Das, was in der Nacht an Heizenergie
eingespart wurde, muss am zeitigen Morgen zusätzlich wieder aufgewendet
werden. Eingespart kann daher hierdurch nichts werden.
Häufig besteht der Wunsch, dass das Schlafzimmer kalt sein soll. Durch
Drosselung der entsprechenden Heizkreise kann das gemacht werden.
Allerdings ist hierbei folgendes zu bedenken: Der Wunsch nach kalten
Schlafzimmern ist eine Folge der Konvektionsheizungen und der bei dieser
Heiztechnik einhergehenden geringen relativen Luftfeuchte, die zur
Austrocknung der Schleimhäute im Nasen-Rachenraum führt. Für den
schlafenden Menschen ist das unangenehm, da eine halbwegs ordentliche
Atmung nur noch bei geöffnetem Mund möglich ist, der jedoch sodann
ebenfalls austrocknet. Von einem ruhigen und erholsamen Schlaf ist dann keine
Rede mehr. In dieser Not haben die geplagten Schläfer empirisch
herausgefunden, dass bei geöffnetem Fenster und hierdurch höherer relativer
Luftfeuchte der Schlaf besser ist. Das hat zu der Überzeugung geführt, dass
man in kalten Räumen besser schlafen könne. Allerdings hat man hierbei
Ursache und Wirkung verwechselt. In einem temperierten Schlafzimmer
bestehen diese Probleme nicht, weil die relative Luftfeuchte sich im optimalen
Bereich von 40 – 45% befindet.
Fehlende Normung und Berechnungen
Normen folgen stets der technischen Entwicklung hinterher. Daher gibt es für
die noch recht junge Temperiermethode noch keine Normung und ebenso
wenig genormte und allgemeinverbindliche Berechnungsverfahren. Dennoch
kann heute – nach etwa 15 Jahren seit der Entwicklung der Temperiermethode
– gesagt werden, dass sie zum „Stand der Technik“ gehört. Hierbei erinnere ich
auch an den rechtlichen Wert von Normen, der keineswegs darin besteht, dass
am Bau nur das erlaubt sei, was genormt sei. Vor allem befreien Normen nicht
aus der Haftung des Planers und des Handwerkers. Daran zu denken ist auch,
dass die Normung dem technischen Fortschritt zwangsläufig hinterherhinkt. Das
dauert. Bei den Grundbauweisen hat das tausende von Jahren benötigt.
Dass es bis heute keine „amtlichen“ Berechnungsverfahren gibt, ist für den
Fachingenieur unbefriedigend. Ich selbst arbeite derzeit an einem
Berechnungsverfahren, dessen Grundlage jedoch nicht in einer Variante der von
Konvektionsheizungen her bekannten Verfahren besteht. Ausgangspunkt
meines Berechnungsverfahrens ist das Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann
und die hiervon abgeleiteten Berechnungen für im Strahlungsaustausch
stehenden Flächen 167 . Einstweilen genügt es jedoch vollauf, Temperieranlagen
nach Erfahrungswerten zu planen. Auch ein einmal gefundenes
167 Z.B. Cerbe- Hoffmann, Einführung in die Thermodynamik, 10.Aufl., Hanser Verlag, S.351 ff.

Berechnungsverfahren wird kaum einen nennenswerten Einfluss auf die
Ausführung haben.
Verschattung durch Möbel
117
Ein häufig gebrachter Einwand. Richtig ist, dass Möbel – aber auch Bilder – vor
temperierten Flächen die abgestrahlte Energie absorbieren. Sie nehmen daher
Energie auf. In einem solchen Fall strahlt also nicht die Wand sondern letztlich
das Möbel Wärmeenergie ab. Daher findet – vom Ergebnis her betrachtet – eine
Verschattung durch Möbel nicht statt. Vorteilhaft ist hierbei, dass es zu
Tauwasser- und Schimmelbildung hinter Möbeln nicht mehr kommen kann, weil
Möbel vor temperierten Wandflächen nicht mehr die Eigenschaften von
Innendämmungen haben, die bei Konvektionsheizungen narrensicher zur
Tauwasserbildung an der Wandoberfläche führen. Daher ist es auch kein
Wunder, dass die ersten Temperieranlagen in Museen 168 gebaut worden sind,
wo es ja bisher nicht möglich war, Exponate an Außenwänden aufzustellen
ohne dass sich Schimmel gebildet hat.
Temperieranlagen in Altbauten
Will man in einem Altbau eine Temperieranlage einbauen, ist das problemlos
möglich. Unangenehm ist nur, dass für die Heizleitungen Schlitze in den alten
Putz gefräst werden müssen. Das ist eine staubige und lärmende
Angelegenheit. Erleichternd ist aber, dass die Temperierleitugen nur an den
Außenwänden verlegt werden. Ist die Altbauwohnung bewohnt, sollte man
daher etwa 150 cm hinter der Wand eine Staubschutzwand aus Latten und
Folien einbauen und aus diesem Bereich alle Möbel entfernen. Bei zügiger
Arbeit und falls es gelingt, die Handwerker zu einigen Überstunden zu
überreden, kann die Sauarbeit an einem Tag erledigt werden. Nach etwa 14
Tagen muss dann die Wand gestrichen oder tapeziert werden.
Besonders in der früheren DDR findet man häufig Altbauten vor, bei denen der
Innenputz aus reinem Zementmörtel hergestellt worden ist. Der ist so hart,
dass das Einfräsen von Leitungsschlitzen nicht mehr funktioniert. Dort ist es
meistens das Beste, die Heizleitungen auf dem alten Putz zu verlegen und das
Ganze neu einzuputzen. Je nach Putzbeschaffenheit müssen Haftbrücken
aufgebracht werden, die erstaunlich gut funktionieren. (z.B. COMPAKTA)
Ich empfehle auch, bei dieser Gelegenheit die alten Heizkörpernischen, die ja
eine Schwachstelle im Mauerwerk sind, auszumauern. Hierfür empfehlen sich
leicht bearbeitungsfähige Gasbetonsteine.
Haben wir es mit Baudenkmälern zu tun, bei denen auf dem Verputz
Wandmalereien gefunden werden, sollen diese natürlich nicht zerstört werden.
Hier sollte man dann die Hypokaustentechnik einsetzen, die jetzt erklärt wird.
168 Erfahrungsberichte des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege (Dr. Grosseschmidt) im Bereich
der nichtstaatlichen Museen.

Die Hypokaustentechnik
118
Bereits die alten Römer hatten eine vorzügliche Heiztechnik, die darin
bestanden hat, dass das Umfassungsmauerwerk unmittelbar beheizt worden ist.
Dies wurde durch Hohlräume oder in die Mauer eingesetzte Tonröhren erreicht,
durch die Heizgase geleitet worden sind, die von offenen Feuerstellen unter
dem Erdgeschossfussboden ausgingen. In den Erdgeschossen wurden zugleich
die Fußböden mit erwärmt. Das war allerhöchster Luxus. Ein Nachteil der
altrömischen Hypokaustentechnik bestand darin, dass mehrere Sklaven –
vergleichbar den heutigen Eineurojobbern – mit der Aufrechterhaltung der
Feuerung beschäftigt waren. Da das Christentum mit der Sklaverei Schluss
machte, verschwand damit auch diese vorzügliche Heiztechnik. Wichtig war bei
der Hypokaustentechnik, dass die Heizgaskreise geschlossen und mit den
Räumen nicht in Verbindung gestanden haben.
Mit modernen Techniken ist es jedoch möglich, das Prinzip der
Hypokaustentechnik wieder zu beleben. Vor allem bei denkmalgeschützten
Fachwerkhäusern bietet sich das an. Die Aussenwandkonstruktionen
historischer Fachwerkhäuser sind energetisch schlecht. Sie bestehen
bekanntlich aus dünnen, 15 bis 18 cm dicken Ausfachungen aus Mauerwerk
oder Lehm, die mit Holzwerk durchsetzt sind. Eine Aussendämmung, die die
Tauwasserbildung an den Innenwandflächen verhindern könnte, kann nicht
angebracht werden, weil hierbei das schöne Fachwerk verschwinden würde.
Folglich bleibt nur eine Innendämmung als Lösung übrig, die aber
bauphysikalisch höchst problematisch ist, da sich regelmäßig an der
Anschlussfuge zwischen Dämmung und Ausfachung Tauwasser bildet. Eine
unter Putz verlegte Wandheizung scheidet ebenfalls aus, weil hier ein
entschieden zu großes Temperaturgefälle in der Aussenwandkonstruktion
entstünde. Um alle diese Probleme zu lösen, habe ich folgende Konstruktion
entwickelt:
Nach Sanierung des Fachwerks und der fast immer erforderlichen
Neuausfachung erfolgt auf der Innenseite folgender Aufbau:
Dämmschicht, z.B. Weichfaserplatten, Holzwolleleichtbauplatten.
Vollflächige Verkleidung mit hochglänzenden Aluminiumfolien mit dichten
Stößen.
Vorsatzschale aus mineralischen oder anderen geeigneten Platten mit ca.
70 mm Abstand zur Aluminiumfolie mit Unterkonstruktion aus Holzlatten
oder aus von Gipskartonständerwänden her bekannten Metallprofilen.
Die Unterkonstruktion ist so zu formen, dass Luftschächte gebildet werden, in
denen Warmluft auf – und absteigen kann. An den Schächten mit aufsteigender
Luft werden Kleinkonvektoren unmittelbar über dem Fußboden eingesetzt, die
Teil eines Einrohrsystems sind. Fertig ist die Hypokaustenheizung.
Die Kleinkonvektoren fördern erwärmte Luft nach oben, die in der
Nachbarkammer wieder absinkt. Es entsteht somit ein geschlossener
Warmluftkreislauf. Die Folge ist eine Erwärmung der Plattenverkleidung auf die

119
gewünschten 21 °C, die zu einem richtigen Strahlungsklima im Raum führt. Da
die Platte aber nach beiden Seiten Wärme abstrahlt, wird nun auch der Sinn der
reflektierenden Schicht erkennbar, weil diese nämlich etwa 80% der Strahlung
reflektiert. Zugleich ist die reflektierende Schicht auch die notwendige
Dampfbremse, die vermeidet, dass aus der Raumseite Wasserdampf in die
Umfassungswand eindringt. Vorteilhaft bei dieser Technik sind die Flinkheit des
Systems und die erheblich geringeren Baukosten wegen des sehr geringen
Materialaufwandes. Auch regelungstechnisch ist diese Heiztechnik sehr einfach
zu handhaben. Wichtig ist auch hier – wie beim altrömischen Vorbild – dass die
Warmluftkreise keine Verbindung zur Raumluft haben.
Glas ist ein besondrer Saft
Glas ist eine Flüssigkeit mit extrem großer Viskosität, sodass es sogar als
Wandbaustoff verwendet werden kann. Bei einem üblichen Gebäude in
Massivbauweise nehmen Glasflächen einen beachtlich großen Flächenanteil für
sich in Anspruch, nämlich 15 – 35% der Fassadenfläche. Daher lohnt es, die
energetischen Eigenschaften von Glas näher zu betrachten.
Die Wärmeleitfähigkeit von Glas ist nur etwa halb so groß wie bei Mauerwerk.
Da es aber nur sehr dünn verarbeitet wird, ist der Dämmwert von Glas herzlich
schlecht. Kommt es zu Konvektion an der Glasscheibe, stellen sich beachtliche
Energieverlagerungen ein, insbesondere dann, wenn – wie üblich – unter den
Fenstern Heizkörper angebracht sind, die dazu führen, dass erhitzte Luft sehr
schnell am Glas vorbeistreicht. Hierbei sollten wir uns daran erinnern, dass die
Strömungsgeschwindigkeit von Fluiden der für konvektiven Wärmeübergang
entscheidende Einfluss ist. Der unter dem Fenster befindliche Heizkörper führt
dazu, dass der konvektive Wärmeübergang an der Glasscheibe etwa 50-mal
größer wird. Das spricht gegen die Konvektionsheizung. Haben wir ein
Wandheizungssystem, gibt es im Raum fast keinen thermischen Umtrieb der
Luft. Damit haben wir auch am Fenster nur noch einen sehr kleinen
Wärmeübergang, der es ermöglicht, auf Einfachverglasungen zurückzugreifen.
Bei Baudenkmälern ist dies sehr erwünscht.
Nun gibt es aber auch die Isolierverglasungen, die aus zwei Glasscheiben
bestehen, deren Hohlraum mit getrockneter Luft gefüllt ist. Hierbei wird
genutzt, dass stehende Luft ein guter Dämmstoff ist. Die Isolierglasscheibe ist
daher ein Kind der Konvektionsheizung und bei derartigen Heiztechniken
unverzichtbar.
Auch gegenüber der Wärmestrahlung hat Glas sehr interessante Eigenschaften.
Es ist nämlich nur für bestimmte Spektren durchlässig. Undurchlässig ist es für
den sehr kurzwelligen UV-Bereich und aber auch für den langwelligen IR-
Bereich. Pflanzen, die UV-Licht benötigen, verkümmern hinter Glasscheiben.
Ebenso funktioniert die Hautbräunung hinter Glasscheiben nicht. Der
Emissionskoeffizient von Glas ist sehr hoch und liegt bei etwa 5,45 W/m²K 4 ,
also recht nahe bei dem des „schwarzen Strahlers“ mit 5,67 W/m²K 4 . Was sind
die Folgen dieser Eigenschaften?

120
Das auf die Scheibe von der Sonne kommende UV-Licht wird absorbiert und
führt zur raschen Temperaturerhöhung des Glases. Dies führt zu einer
Abstrahlung des halben Energiebetrages in den Raum hinein. Die andere Hälfte
wird in die Umgebung zurückgestrahlt. Das ankommende Sonnenlicht ist
verhältnismäßig arm an IR-Strahlung, was folgenlos bleibt. Das übrige
Lichtspektrum erreicht den Raum und führt dort zur Erwärmung der
beschienenen Flächen durch Absorption. Die erwärmten Flächen emittieren
wiederum Wärmestrahlung, nun aber in einem Spektralbereich, der vom Glas
nicht durchgelassen, aber absorbiert wird. Auch davon wird die Hälfte in die
Umgebung abgestrahlt, der Rest geht strahlend in den Raum zurück. Überprüft
man diese Vorgänge genauer und quantifiziert sie einigermaßen sorgfältig,
kommt man zu dem Ergebnis, dass Fenster nach den Sonnenseiten hin
energetisch eine positive Bilanz haben, der Energieeintrag also überwiegt.
Berühren Sie eine Fensterfläche mit der Hand, haben Sie den Eindruck der
Kälte. Misst man jedoch die Glastemperatur, stellt man fest, dass die
Glasscheibe die gleiche Oberflächentemperatur wie die anschließende Wand
hat. Bei Einscheibenverglasungen liegt die Temperatur etwa 4 K niedriger,
wenn es Winter ist. Was Sie gespürt haben, war der Vorgang der Wärmeleitung
von der Hand zum Glas hin. Hierbei haben wir gelernt, dass Stofftemperaturen
mit der Hand nicht sicher beurteilt werden können. Lassen wir das also sein.
Eine weitere Eigenschaft von Glas ist von Bedeutung: Trifft Licht oder
Wärmestrahlung unter flachem Winkel auf – diese Situation trifft vor allem für
die Inneraumsituation überwiegend zu, kommt es zur Totalreflexion. Hierbei ist
zu bedenken, dass auch ein Einscheibenglas zwei reflektierende Grenzschichten
hat, nämlich auf der Innen-und der Außenfläche. Daher wird nur ein geringer
Teil der von den Raumoberflächen ankommenden Strahlung absorbiert sondern
bleibt dem Raum erhalten. Im Ergebnis stimmt daher die manchmal verbreitete
Aussage, dass Glas für Wärmestrahlung undurchlässig sei. Streng physikalisch
betrachtet stimmt das aber nicht. Nebenbei wissen wir nun auch, warum
Fensterflächen in einer Fassade nahezu schwarz erscheinen, andererseits aber
durch Reflektion dazu führen, dass Nordzimmer unerwartet in den Genuss von
Sonneneinstrahlung kommen.
Die Glasindustrie beeinflusst durch aufgedampfte 169 Beschichtungen das
Verhalten von Glas gegenüber Strahlung. Leider sind derartige Gläser, die
erheblich teurer als Normalglas sind, selten wirtschaftlich rentabel. Je nach
Verwendungszweck behindern solche Beschichtungen, die meistens
aufgedampft werden, entweder die Abstrahlung nach außen oder nach innen.
Energetisch ist das aber ein Nullsummenspiel wenn wir die Heizkosten im Blick
haben. Etwas sinnvoller wird das Ganze, wenn wir unsere Entscheidung
darüber, ob wir bedampfte Gläser einsetzen wollen, getrennt nach den
Himmelsrichtungen entscheiden. So kann auf Nordseiten eine reflektierende
Bedampfung nützlich sein, da wir dort nicht überlegen müssen, ob wir da die
Einstrahlung behindern.
169 Bedampfungen entstehen durch Kondensation von Metalldämpfen auf kälteren Flächen.

121
Nach Norm und EnEV ist Glas eine energetische Schwachstelle in der
Gebäudehülle. Tatsächlich ist Glas aber viel besser als sein Ruf. Das wäre auch
rechnerisch belegbar, würde man in den vorgeschriebenen Berechnungen auch
die Eigenschaften von Glas berücksichtigen, die mit dessen Verhalten bei
Strahlungsprozessen zu tun haben. Die Glasindustrie sollte sich im eigenen
Interesse dieses Themas annehmen. Da verhält sie sich ähnlich ungeschickt wie
die Holzindustrie, die es bis heute versäumt hat, auf die hervorragenden
Wärmespeichereigenschaften von Holz hinzuweisen.
Wandheizungen und Einscheibenverglasungen
Die Sanierung von Baudenkmälern aus vergangenen Zeiten hat sich in der
vergangenen Zeit zu einem neuen und umfangreichen Aufgabengebiet für
Architekten entwickelt. Bei Bauwerken, die vor 1920 entstanden sind, war das
übliche Fenster ein Einfachfenster aus Holz mit Einscheibenverglasung aus dem
damals noch gezogenen Bauglas, das man an seiner welligen Form und an den
eingeschlossenen Bläschen erkennt und das man auch nicht wegwerfen sollte,
weil es in der Denkmalpflege ein begehrter Baustoff ist. Da produktionsbedingt
die damaligen Scheibengrössen beschränkt waren, Glas auch teuer war, fanden
die früheren Architekten heraus, dass der Glasverbrauch geringer war, wenn
man die Scheiben klein hielt. Aus geometrischen Gründen war hierbei nämlich
der „Verschnitt“ kleiner. Außerdem hing dem Baustoff Glas schon immer der Ruf
der Zerbrechlichkeit an, sodass man schon beim Bau des Fensters an die
Kosten einer Glasreparatur gedacht hat. Früher war es den Knaben erlaubt, auf
den Strassen Fußball zu spielen und sonstigen Unfug zu treiben, während heute
bei einem derartigen Treiben die Polizei auf den Plan tritt. Jedenfalls war die
zerbrochene Fensterscheibe ein Alltagsereignis mit nachteiligen Folgen für den
Taschengeldetat von uns Lausbuben. Das einfachverglaste Fenster mit
Sprossen war die Normalkonstruktion. Bei Häusern für finanziell besser Gestellte
hat man Kastenfenster eingebaut, die konstruktiv nichts anderes sind als
hintereinander eingebaute Einfachfenster. Der Hauptvorzug der Kastenfenster
besteht in der guten Schalldämmung. Die Vorstellung, wonach in alten Zeiten
es in Städten weniger Lärm gegeben hätte, ist nicht haltbar. Der Transport von
Menschen und Waren erfolgte mit Pferdefuhrwerken, die eisenbeschlagene
Holzspeichenräder hatten. Die Fahrbahnen waren durchwegs mit
Kopfsteinpflaster belegt. Dazu kam das Getrappel der eisenbeschlagenen
Pferdehufe. Diese Mixtur führte zu einem infernalischen Lärm. Wohl dem, der
da zur Straßenseite hin Kastenfenster hatte. Wenn sie daraufhin einmal die
vorgründerzeitlichen Blockrandbebauungen untersuchen, werden Sie sehen,
dass an den Innenhöfen Kastenfenster ganz selten sind. Dort herrschte nämlich
himmlische Ruhe.
Bei beiden Konstruktionen war die winterliche Eisblumenbildung ein
Normalzustand. Der Grund hierfür lag in den anderen Nutzergewohnheiten. Die
Belegungsdichte der Wohnungen war dreimal so hoch wie heute und damit
verbunden auch der freigesetzte Wasserdampf in den Wohnungen. Vor allem
die damalige Küchentechnik führte zu sehr hohen relativen Luftfeuchtigkeiten.
Da wurden in den damals kinderreichen Familien nahezu ganztägig Windeln

122
gekocht. Der holzbefeuerte Kochherd war tagsüber ständig in Betrieb und
bereitete in dem rechts hinten befindlichen Wasserschiff permanent
Heisswasser, wobei natürlich große Mengen Wasserdampf freigesetzt worden
sind. Die „kleine Wäsche“ wurde natürlich in der Wohnung gewaschen und zum
Trocknen aufgehängt.
Das alles hat sich inzwischen grundlegend verändert. Der vor dem Fenster
angeordnete Heizkörper ist Standard. Die dort erzeugte Warmluft streicht mit
großen Geschwindigkeiten am Fenster entlang. Sie hat in dieser Phase eine
hohe Temperatur, sodass das Temperaturgefälle zwischen Heizkörperluft und
Glasscheibe bis zu 25 K beträgt. Damit nimmt die Wärmeübergangszahl (α), die
ja im Wesentlichen durch die Strömungsgeschwindigkeit und den
Temperaturunterschied zwischen Fluid und Festkörper bestimmt wird, sehr
hohe Werte an, sodass in diesem Falle eine Isolierverglasung mit einem
höheren Dämmwert, der durch die eingeschlossene stehende Luftschicht
bewirkt wird, nützlich und richtig ist. Die Isolierglasscheibe ist ein Kind der
moderneren Heiztechnik und hat sich ja auch erst dann im Bauwesen
eingebürgert, als diese Heiztechnik allgemein üblich wurde. Das anfangs am
Markt eingeführte Produkt hieß „Thermopane“, sodass man damals vor etwa
vierzig Jahren ganz allgemein den Begriff „Thermopanescheibe“ als Synonym
für Isolierverglasung verwendet hat. Verschwunden ist zugleich das
Verbundfenster, das wegen eines von einem Tischlermeister Wagner
erfundenen Beschlags „Wagnerfenster“ hieß. Hierbei hat es sich um zwei
Einfachfenster gehandelt, die miteinander verriegelt waren.
Kennzeichnend für alle modernen Fensterkonstruktionen mit Isolierverglasung
sind die großen Holzquerschnitte. Sprossen in Verbindung mit Isolierverglasung
sind wegen der notwendigen Einstandstiefen und der großen Glasgewichte
mindestens 48 mm breit. Die traditionellen Sprossenbreiten aus historischer Zeit
betrugen nur 24 mm. Soll nun ein Sprossenfenster im Sinne der Denkmalpflege
gebaut werden, ist das mit Isolierverglasung nicht möglich. Der Anblick, den
solche Fenster bieten, ist abscheulich, plump und denkmalwidrig. Noch
schlimmer ist die Verzweiflungslösung mit dünnen Kunststoffsprossen im
Glaszwischenraum und keinen Deut besser ist die aufgeklebte oder abklappbare
Fenstersprosse. Bisher blieb es aber ein Wunschtraum der Denkmalpfleger,
dass Sprossenfenster in der historischen Form gebaut würden. Sie stellen ja
auch einen krassen Verstoß gegen die der Energieeinsparung dienenden
Vorschriften dar, obwohl die EnEV Baudenkmäler von der Einhaltung der
Vorschriften befreit hat.
Und trotzdem ist es aber möglich, einfachverglaste Sprossenfenster zu bauen,
wenn diese mit der Temperiermethode (Wandheizungstechnik) vereinigt
werden. Wie kann das begründet werden?
Betrachten wir also die energetischen Ereignisse an Fenstern daher einmal
gründlicher. Der überwiegende Teil des Wärmeübergangs geschieht konvektiv,
weil am Fenster ja nur die erwärmte Raumluft ansteht. Wir wissen auch, dass
der Wärmeübergang, versinnbildlicht durch die Wärmeübergangszahl (α), im

123
Wesentlichen von zwei Dingen abhängt, nämlich von der Temperaturdifferenz
zwischen Glasscheibe und Raumluft und noch entscheidender von der
Strömungsgeschwindigkeit der Raumluft. Diese beiden Größen haben mit der
Fensterkonstruktion nichts und fast alles mit der Heiztechnik zu tun.
Richtig konstruierte Wandheizungen führen dazu, dass alle Umschliessungs -
flächen eines Raumes, also Fußböden, Wände und Decken gleiche
Oberflächentemperaturen von 20 – 23 °C haben. Somit ist auch die
Lufttemperatur in allen Höhenlagen des Raumes gleich. Sie ist außerdem immer
etwa 2 K kühler als die Umschliessungsflächen. Ein thermischer Luftumtrieb,
wie wir ihn von Konvektionsheizungen oder Ofenheizungen her kennen, findet
also nicht statt. Wir haben es also mit stehender Raumluft zu tun. Damit nimmt
die Strömungsgeschwindigkeit am Fenster den kleinstmöglichen Wert „0 m/s“
an. Damit ist es uns erlaubt, mit der kleinsten Wämeübergangszahl (α) für Luft
zu rechnen, nämlich mit 2 W/m². Dennoch kühlt die Luft an der Fensterscheibe
geringfügig ab. Daher hat sie dort die Tendenz abzusinken. Dem wirkt jedoch
der sofort einsetzende Auftrieb aus der umgebenden Luft entgegen, sodass wir
es an der Fensterscheibe tatsächlich mit stehender Luft zu tun haben. Hierbei
fällt uns ein, dass stehende Luft als Dämmstoff angesehen wird, sogar als der
beste von allen.
Könnten wir die Luft am Fenster sehen, würden wir bemerken, dass sich
gelegentlich die Wasserdampfteilchen in der Luft zusammenschließen, also in
sehr kleinen Mengen verklumpen. Das ist nichts anderes als Kondensation in
der frei schwebenden Luft, die vor allem in einer wenige Zentimeter vor der
Scheibe stehenden Grenzschicht stattfindet. Energetisch handelt es sich um ein
Nullsummenspiel, da die geringfügige Abkühlung der Grenzschicht durch
freigesetzte Kondensationswärme kompensiert wird. Überprüft man mit einem
Messgerät die Lufttemperatur im Grenzschichtbereich, stellt man fest, dass dort
die Luft im Winter etwa 2 K kühler ist als die Raumluft.
Bei in dieser Art gebauten Konstruktionen – also der Kombination von
Wandheizungen mit einfach verglasten Fenstern – findet auch keine
Tauwasserbildung auf den Glasscheiben statt. Hierfür gibt es zwei Ursachen,
nämlich eine ausreichend hohe Scheibentemperatur und eine verhältnismäßig
geringe relative Luftfeuchtigkeit der Raumluft. Hierbei stößt man auf ein
Phänomen, für das auch ich noch keine schlüssige Erklärung habe sondern nur
Vermutungen.
Bei der relativen Luftfeuchtigkeit in Räumen mit Wandheizung stellt man immer
fest, dass sich diese ziemlich genau und mit sehr geringer Schwankungsbreite
bei etwa 40% einstellt. Dieses Maß ist ein großer Vorzug von Wandheizungen,
der unter gesundheitlichen Gesichtspunkten ein Optimum darstellt.
Überprüft man nun auch noch die Innenoberflächentemperatur der Scheiben,
stellt man fest, dass diese auf der Innenseite der Scheibe deutlich höher ist als
auf der Außenseite. Auf Wärmeleitungsprozesse kann diese Beobachtung nicht
zurückgeführt werden, da Glas ein recht ordentlicher Wärmeleiter ist und eine

124
Scheibe ja auch außerordentlich dünn ist, sodass eine Glasscheibe einen
ausgesprochen schlechten λ- Wert hat. Würde man daher eine Glasscheibe den
in der DIN 4108 vorgeschriebenen Berechnungsverfahren unterziehen, müsste
danach die Temperatur der Glasscheibe innen und außen gleich sein. Das ist sie
aber nicht. Was steckt da eigentlich dahinter?
Des Rätsels Lösung liegt im Verhalten von Glas gegenüber Strahlungsprozessen.
Betrachten wird das also einmal ganz empirisch.
Wenn wir Baustoffe auf ihr Verhalten gegenüber Strahlungsprozessen
betrachten, ist zunächst der Emissionskoeffizient (ε) von großer Bedeutung. Bei
Glas hat er einen überraschend hohen Wert, den man diesem Baustoff
gefühlsmäßig gar nicht zutraut, nämlich 0,87. Dieser Wert sagt aus, dass die
Absorptionsfähigkeit und die Fähigkeit zur Abstrahlung von Wärmestrahlung bei
87% der des sog. „Schwarzen Strahlers“ liegt. Das ist baupraktisch etwa der
gleiche Wert, wie er z.B. bei Mauerwerk angetroffen wird. Ankommende
Wärmestrahlung mit einem gemischten Wellenlängenspektrum wird von Glas
somit zu 87% absorbiert und in Stoffwärme umgesetzt. Somit wird die
Glasscheibe warm.
Jetzt hat aber eine Glasscheibe noch eine weitere interessante Eigenschaft, Sie
verfügt nämlich über zwei reflektierende Grenzflächen. Das ist einmal die
Innenoberfläche, aber auch – und das ist sehr wichtig bei unserer Betrachtung
– für von innen kommende Strahlung auch die äußere Oberfläche der Scheibe.
Sehen wir uns die Reflexionen an, stellen wir fest, dass wir es sowohl mit
Teilreflektion zu tun haben, wenn die Strahlung annähernd senkrecht auf die
Scheibe trifft und mit Totalreflektion, wenn die Strahlung mit einem Winkel zur
Scheibe steht. Betrachten wir darauf hin die Einstrahlungsrichtungen an
Glasscheiben vor Räumen, wobei wir uns hier mit einer kleinen Systemskizze
helfen können, müssen wir hierbei bedenken, dass von jedem Wandpunkt aus
Strahlung völlig gleichmäßig nach allen Richtungen im sog. „Halbraum“ emittiert
wird, also über einen Winkelbereich von genau 180 °. Die gefühlsmässige
Vorstellung, dass Wärmestrahlung nur senkrecht von der Wand ausgeht, ist
also falsch. Legen wir unsere Systemskizze nach dieser Erkenntnis an und
zeichnen also von beliebig vielen Punkten aus Strahlungen nach allen
Richtungen, stellen wir ganz empirisch fest, dass der überwiegende Teil der auf
die Glasscheibe treffenden Strahlung schräg einfällt, somit sehr stark nach
innen reflektiert wird und damit von der Glasscheibe nicht absorbiert werden
kann. Der dennoch die äußere reflektierende Grenzschicht durchquerende
Strahl wird zunächst in Abhängigkeit vom Brechungswinkel gebrochen, ändert
also seine Richtung so, dass er auf die äußere reflektierende Grenzschicht
etwas steiler auftrifft. Auch dort wird ein Teil der Strahlung reflektiert und nur
ein geringer Rest an Wärmestrahlung – zu der übrigens auch der
Spektralbereich des sichtbaren Lichts gehört – entweicht letztlich
unwiederbringbar in die Umgebung.
Nebenher: Ich vermute, dass diese Vorgänge auch der Grund dafür sind, dass
Fensterflächen tagsüber in einer Fassade schwarz wirken. Schwarz ist ja immer

ein Zeichen für nicht vorhandene Strahlung im sichtbaren Bereich.
125
Die Erwärmung der Glasscheibe durch die Raumluft ist geringfügig, wie wir
bereits gesehen haben. Die beobachtete hohe Scheibentemperatur geht somit
auf die Teilabsorption von Wärmestrahlung zurück. Hierbei wird nun von
Bedeutung, dass diese Wärmestrahlung nicht nur dem Innenraum entstammt
sondern auch der Umgebung. Da wir es nun genauer wissen wollen, eine kleine
Vergleichsrechnung der beiden Strahlungsquellen Innenwände und Umgebung.
Wir betrachten hierbei eine weiß gestrichene Innenwand mit einer
Oberflächentemperatur von 21 °C und eine Umgebung, die hier aus
gegenüberstehenden, grau gestrichenen Hauswänden mit einer
Oberflächentemperatur von 5 °C bestehen soll. Der Emissionskoeffizient (ε) der
Innenwand beträgt 0,87, der der grauen Gebäudewand 0,92. Nach Stefan-
Boltzmann können wir nun die Strahlungsleistung errechnen:
Innenwand: 5,67 x 0,87 x ((273 + 21)/100) 4 = 368,55 W/m²
Gebäude: 5,67 x 0,92 x ((2,73 + 5)/100) 4 = 311,55 W/m²
Wir sehen zu unserer Überraschung und nicht geringen Freude, dass wir also
eine exogene Einstrahlungsleistung haben, die sich gar nicht sehr von der
Strahlungsleistung der Innenwände unterscheidet. Unsere Messungen zeigen
nun Temperaturunterschiede zwischen den äußeren und inneren
Glasoberflächen von 3 – 4 K. Da konvektive Prozesse ausscheiden, können
diese Temperaturunterschiede nur auf die unterschiedlichen
Einstrahlungsleistungen zurückgeführt werden. Vorsichtshalber betrachten wir
in einer weiteren Berechnung nun auch die Abstrahlungsleistungen der Scheibe
nach außen und nach innen. Ein typischer Messwert ist für innen eine
Temperatur von 14 °C, für außen 11 °C. Der Emissionskoeffizient (ε) beträgt
für beide Fälle einheitlich 0,87.
Innenseite: 5,67 x 0,87 x (287/100) 4 = 334,68 W/m²
Außenseite: 5,67 x 0,87 x (284/100) 4 = 320,90 W/m²
Wiederum sehen wir recht Erfreuliches: Die Abstrahlungsleistung ein und
derselben Scheibe ist nach außen geringer als nach innen. Vergleichen wir
hierbei die exogene Einstrahlungsleistung in unserem Beispiel mit der
Abstrahlung nach außen, errechnet sich der Abstrahlungsverlust aus der
Differenz von
320,90 – 311,55 = 9,35 W/m².
Das ist gerade mal ein Drittel des in der DIN 4108 festgesetzten
Wärmeübergangswertes (αa) mit 25 W/m², also äußerst geringfügig.
Betrachten wir nun im Hinblick auf die ganze Heizperiode unsere Energiebilanz
am Fenster und bedenken hierbei, dass eine Einfachverglasung mehr als das

126
Doppelte an unmittelbarer solarer Einstrahlung zulässt, kommen wir an
besonnten Fensterflächen zu einem klaren Energieüberschuss. Keine Angst also
vor Einfachverglasungen, wenn wir zugleich ein Wandheizungssystem gebaut
haben.
Wer hätte gedacht, dass in einer modernen Betrachtung zwei Baugewerke, die
sonst nichts miteinander zu tun haben, im Zusammenspiel Lösungen
ermöglichen, die die Denkmalpfleger begeistern und die noch nebenher zu einer
Baukosteneinsparung führen, die sich aus dem Preisunterschied von einfach
verglasten Fenstern mit Isolierglasfenstern errechnet? Nicht ganz unwichtig ist,
dass hierdurch für die Holzfensterbauer ein neuer Markt erschlossen wird, dem
keine Konkurrenz durch die Kunststofffensterindustrie droht. 170
Anstriche
Im Rahmen dieser bauphysikalischen Betrachtungen ist von Bedeutung, dass
Anstriche fast immer Häute bilden. Befinden sich diese Häute an Stellen, wo
Wasser abdampfen soll – an Gebäudeoberflächen ist das immer so – führen sie
zum Bauschaden, sichtbar durch Blasenbildung und Abplatzungen. Sind
Fassadenanstriche nicht dampfdurchlässig, führen sie sogar zur Zerstörung der
Putzschicht. Manche Farbenhersteller geben Werte für die
Dampfdiffusionsfähigkeit an. Vorsicht aber! Das sind nämlich Laborwerte, die
bei Zimmertemperaturen gewonnen worden sind. Die Diffusionsfähigkeit sinkt
jedoch mit fallender Temperatur stark ab, sodass Anstriche an
Gebäudeoberflächen trotz guter Laborwerte die Eigenschaften von
Dampfbremsen annehmen. Betrachten wir also einmal eine gestrichene
Putzfassade auf Mauerwerk:
Es ist Winter, die Wohnung wird beheizt und auch nicht sonderlich gut gelüftet.
In einem Vierpersonenhaushalt werden da mühelos täglich bis zu 100 l Wasser
verdampft. Der größte Teil dieses Wasserdampfes diffundiert in die
Umfassungswände ein, wo er im vorderen Teil des Mauerquerschnitts
kondensiert, sich also flüssiges Wasser bildet. Nunmehr verlagert sich dieses
Wasser nach außen über die unzähligen Kapillaren. Hätten wir es mit
Sichtziegelmauerwerk zu tun, würde das Wasser an der Maueroberfläche
abtrocknen und nachrückendem Wasser Platz machen. Alles wäre bestens. So
aber verbleibt das Wasser in der Wand. Zunächst passiert da nichts Schlimmes,
sieht man davon ab, dass in der feuchten Zone die Wärmeleitfähigkeit höher
geworden ist.
Gegen Ende der Heizperiode wird die Wand wieder kräftiger von der Sonne
beschienen und wird warm. Das eingesperrte Wasser wird wieder dampfförmig
und drückt mit großer Kraft von innen gegen die Farbschicht. Handelt es sich
um elastische Anstriche, bilden sich Blasen. Unelastische Anstriche werden
abgedrückt. Wenn die Durchfeuchtung größer war, kam es im Verlaufe des
170 Das alles ist nicht nur eine Hypothese sondern inzwischen von mir auch praktisch erprobt. Ich
verweise auf die Sanierung in Leipzig, Lütznerstrasse 77 eines denkmalgeschützten Fabrikgebäudes,
wo dies alles – wie beschrieben – funktioniert. Diese Sanierung wurde außerdem 1.Preisträger im
Hieronymus – Lotter – Wettbewerb.

127
Winters auch zu Frostaufbrüchen im Putz, der das kristalline Gefüge zerstört
hat. Der zerstörte Verputz fällt dann auch gleich ab. Die Putzfassade ist also
großflächig zerstört. Um das zu vermeiden, dürfen Putzfassaden nur mit
solchen Farben gestrichen werden, die auch bei tiefen Temperaturen
dampfdurchlässig bleiben. Gute Mineralfarben ohne Zusatz von Dispersionen
leisten das. Die Verarbeiter müssen nur darauf achten, dass der Untergrund,
der ein reiner Kalkputz sein sollte, ausreichend karbonisiert ist, also durch
Aufnahme von CO2 sich in Kalkstein verwandelt hat. Daher ist es ganz wichtig,
den Kalkputz mindestens sechs Wochen ungestrichen zu lassen. Je länger der
Kalkputz Zeit hat, zu karbonisieren, umso besser ist das. Weiterhin sollte der
Verdünnungsgrad der Wandfarbe möglichst hoch sein. Dagegen sind die
Empfehlungen der Farbenhersteller bezüglich der Verdünnung immer unter dem
Gesichtspunkt zu bewerten, dass diese möglichst viel Material verkaufen wollen.
Bei Fensteranstrichen kennen wir den gleichen Bauschaden. Das Beste wäre
daher, die Außenflächen von Fenstern ungestrichen zu lassen. Bei guten
Holzqualitäten ist das auch möglich. Die Vergrauung des Holzes, die technisch
nicht nachteilig ist, ist aber nicht jedermanns Geschmack. Die Alten
verwendeten für Aussenanstriche auf Fenstern dampfdurchlässiges Bleiweiß.
Das ist aber giftig und daher verboten. Zur optischen Verbesserung bieten sich
Lasuren an, die es in allen möglichen Farben gibt. Wer will, kann seine Fenster
auch mit gekochtem Leinöl behandeln. Das muss er allerdings wenigstens alle
vier Jahre erneuern. Sehr empfehlenswert ist außerdem, die Innenflächen von
Fenstern möglichst dampfdicht mit Lacken zu beschichten, weil hierdurch der
Wasserdampfeintritt in das Holz behindert wird. Wer das nicht beachtet,
verkürzt die Lebenszeit seiner Fenster beträchtlich. Die Blasen, die da im
Außenanstrich entstehen, sind nämlich meistens mit Wasser gefüllt. Dort
beginnt das Fensterholz dann zu verfaulen.
Letztlich ist daran zu denken, dass Anstriche semipermeable (halbdurchlässige)
Membranen sind. Wenn auf derartigen Oberflächen Wasser stehen bleibt, das
im Freien immer als Lösung irgendwelcher Salze angesehen werden muss, kann
es zu osmotischen Vorgängen kommen. Die Folge ist auch hier Blasenbildung
unter der Anstrichschicht mit nachfolgender Verrottung des Holzes. Vor allem
beim Streichen liegender Oberflächen, die bei sorgfältiger Detaillierung
eigentlich gar nicht vorkommen sollten, ist daher dafür zu sorgen, dass die
Anstriche so aufgebaut sind, dass sie osmotische Vorgänge nicht begünstigen.
Der Vorgang der Osmose ist im Glossar genauer erläutert.
Der Energiebilanzwert (Φb)
Dieser Abschnitt hat einen großen Neuigkeitswert. Er behandelt nämlich ein
bauphysikalisches Modell der Vorgänge an der Gebäudeoberfläche, die
einerseits zur Gebäudeheizung führen, andererseits Maßnahmen für den
sommerlichen Wärmeschutz erforderlich machen. Bisher war die Fachwelt der
Meinung, dass diese Vorgänge in der DIN 4108 und in der EnEV ausreichend
behandelt seien und man mit den dort vorhandenen Berechnungsverfahren
richtige Ergebnisse erzielen könne. Das von mir entwickelte bauphysikalische
Modell bricht mit diesem Glauben und ermöglicht zugleich eine genaue und

128
zutreffende Bewertung von Baukonstruktionen im Hinblick auf sparsame
Energieverwendung. Vieles von dem hier dargestellten ist in früheren Kapiteln
schon enthalten. Nun soll das aber im Zusammenhang dargestellt werden.
Das neue bauphysikalische Modell geht auf wenige empirische Erfahrungen
zurück, deren wichtigste sind:
Die Notwendigkeit zur Gebäudeheizung wird durch den Wetterverlauf
verursacht. Im Winter muss man heizen, im Sommer nicht.
Die Wetterereignisse wirken – betrachtet man nur die Außenwände und
nicht die Fenster – nur auf der Oberfläche des Gebäudes.
An der Gebäudeoberfläche gibt es exogenen Energieeintrag.
An der Gebäudeoberfläche wird Energie vom Gebäude abgetragen.
(Energieabtrag)
Überwiegt der Energieabtrag, muss von innen Energie nachgeführt
werden.
Überwiegt der Energieeintrag, muss keine Energie nachgeführt werden.
Energieeintrag und Energieabtrag finden immer gleichzeitig statt. Beide
Vorgänge beruhen nur auf zwei Arten der Energieverlagerung, nämlich
Konvektion und Strahlung. Wärmeleitung in den Wänden selbst ist ein
Sekundärereignis und hat mit der Energiebilanz nichts zu tun.
Das Wetter ein chaotischer Vorgang
Wetterereignisse sind nicht berechenbar, woraus großer Frust bei den
Meteorologen entstanden ist. Sie haben nämlich das Pech, dass ihre
Vorhersagen ständig überprüft werden können und sich hierbei gezeigt hat,
dass zuverlässige Wettervorhersagen nur bei sehr stabilen Wetterlagen möglich
sind. Einige Meteorologen entziehen sich diesem Frust damit, dass sie das
Wetter der künftigen hundert Jahre vorhersagen – die damit verbundenen
Temperaturen sogar auf eine Stelle hinter dem Komma genau. Falls das in
hundert Jahren geprüft werden sollte, sind die Urheber der kühnen Prognosen
schon längst gestorben und man hat sie vergessen.
Wir wollen aber nicht verzagen. Wenigstens kann nämlich das Wetter
beobachtet und gemessen werden. Macht man das viele Jahre lang, ist es
möglich, ein Durchschnittswetter zu ermitteln. Genau das hat man auch getan,
sodass wir heute über ein Durchschnittswetter verfügen. Ich arbeite mit einem
Durchschnittswetter, das die Fraunhofergesellschaft im Institut für Bauphysik
ermittelt hat und in der Fachwelt als „Holzkirchner Wetter“ bekannt ist. 171 Das
Holzkirchner Wetter zeigt langjährig ermittelte Durchschnittsdaten der
wichtigsten Wetterereignisse, also Lufttemperatur, Bodentemperatur, Luftdruck,
Windgeschwindigkeiten, Globalstrahlung, Diffusstrahlung, Regenspenden –
unterschieden nach Schlagregen und leichtem Regen. Weniger wichtiges fehlt,
z.B. Nebel, Schneefall, Windrichtung, Föhneinfluss und Bedeckungsgrad des
171 Holzkirchen liegt südlich von München und beherbergt das Institut der Fraunhofergesellschaft für
Bauphysik.

129
Himmels. Ganz wichtig ist, dass diese Wetterdaten für jede Stunde vorliegen.
Wir verfügen somit für jede dieser Wetterkomponenten über etwa 8.760
Messwerte. Das ist eine schöne Menge. Insgesamt stehen uns etwa 70.000
Messwerte zur Verfügung. Diese große Datenmenge kann nur noch am
Computer – dort aber recht einfach – verarbeitet werden. Wollte man das „zu
Fuß“ machen, würden zehn Jahre Rechenzeit benötigt.
Einige fehlende Wetterdaten kann man überschlägig hinzurechnen. So kann der
Bedeckungsgrad mit dem Luftdruck in Zusammenhang gebracht werden. Bei
Hochdruck haben wir wenige oder gar keine Wolken. Somit ist dann die
Solarstrahlung größer. Bei Tiefdrucklagen ist es umgekehrt. In meinen
Berechnungen ist das berücksichtigt.
Aus der Bodentemperatur kann die dort emittierte Strahlung nach dem
Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann errechnet werden. Bei den
Berechnungen kommt zutage, dass die so ermittelte Umgebungsstrahlung stets
größer als die Diffusstrahlung ist. Die auf ein Gebäude einwirkende Strahlung
besteht somit aus einer sehr gleichmäßigen und ganztägigen
Umgebungsstrahlung, die zeitweise von sehr hoher aber nur kurzeitig
einwirkender Solarstrahlung überlagert wird. Mengenmäßig überwiegt hierbei
die Umgebungsstrahlung ganz eindeutig. Die Bedeutung der Diffusstrahlung
besteht darin, dass sie die Bodentemperaturen beeinflusst, in den
Berechnungen jedoch vernachlässigt werden kann.
Die Windgeschwindigkeit ist von erheblichem Einfluss auf konvektive Ereignisse.
Nach recht brauchbaren Faustformeln erhöht sich nämlich die
Wärmeübergangszahl (α), die bei Windstille mit 2 W/m²K angenommen werden
kann, um den 12-fachen Betrag der Quadratwurzel aus der
Windgeschwindigkeit in (m/s) 172 .
Die auf einer Wand ankommende Solarstrahlung nimmt immer einen
bestimmten Einstrahlungswinkel zur Wandebene ein. Auch dies ist zu
berücksichtigen. Die in Abhängigkeit vom Luftdruck ohnehin schon reduzierte
Solarstrahlung muss außerdem noch mit dem Sinus des Einstrahlungswinkels
(γ) multipliziert werden. Dieser Winkel entsteht aus der Multiplikation der
Sinusse des Horizontalwinkels (α) und des Vertikalwinkels (β) 173 . Die
Vertikalwinkel können aus astronomischen Tabellen entnommen werden. Die
Horizontalwinkel entstehen daraus, dass die Sonne Punkt 6:00 Uhr im Osten
steht und um 18:00 Uhr im Westen. Stündlich rückt die Sonne um 15° von links
nach rechts weiter. Südlich des Äquators verläuft die Bahn von rechts nach
links. Die Sonne steht dann auch im Norden. Die Berechnungen zeigen auch,
dass im Sommer die Einstrahlungsleistung auf Ost- und Westwänden größer ist
als auf Südwänden. 174
172 Horst Herr, Wärmelehre, Europa – Lehrmittelverlag, 2.Aufl. 1994
173 Die Winkelbezeichnungen sind Festlegungen des Autors.
174 Diese Berechnung zur Solarstrahlung erinnert an Berechnungen zur Positionsbestimmung in der

130
Durch eine Umformung der Gleichung zur Ermittlung der Strahlungsleistung
nach dem Gesetz von Stefan-Boltzmann ist es sodann möglich, die
strahlungsabhängige Temperatur einer bestrahlten Fläche zu berechnen.
Ungewohnt ist nach diesen Berechnungen die Erkenntnis, dass auch im Winter
zeitweise erheblicher konvektiver Energieeintrag auf Außenwänden stattfindet.
Entscheidend hierfür ist die Temperaturdifferenz zwischen Aussenluft und
Wandoberfläche.
Es ist also möglich, die energetischen Ereignisse an Außenwänden recht
zuverlässig mit stündlichen Werten zu ermitteln. 175 Trennt man nun die
Rechenergebnisse sauber nach Energieeintrag und Energieabtrag, erhält man
eine Energiebilanz mit stündlichen Werten in der Größe (W/m²h). Diesen Wert
nenne ich (Φb). Das Zeichen (Φ) 176 ist das allgemein übliche Zeichen für
Wärmestrom. Das tiefgestellte (b) zeigt an, dass es sich um einen bilanzierten
Wert handelt, der aus der Verrechnung von Energieein- und - abtrag
zustandegekommen ist. Festgelegt ist weiterhin, dass der so eingeführte
Energiebilanzwert 177 dann, wenn das Vorzeichen negativ ist, überwiegenden
Energieabtrag zeigt, bei positivem Vorzeichen überwiegt der Energieeintrag.
Die Berechnung des Energiebilanzwertes erfolgt in sog. „Simulationen“ zunächst
stündlich 178 . Die gewonnenen Werte können nun vielfältig verwertet werden:
Geht es um die Bestimmung der Spitzenleistung einer Heizanlage, sind die
negativen Extremwerte über einen längeren Zeitraum im Kernwinter zu
ermitteln. Diese zeigen sodann den Energiespitzenbedarf an, soweit er durch
Energieabtrag an der Außenwand verursacht ist. Zeigt sich bei der Betrachtung
der Energiebilanzwerte, dass der Spitzenbedarf nur selten erreicht wird, hat
diese Auswirkung auf die Bauart der Heizanlage. Es kann sich nämlich
herausstellen, dass in der Regel eine kleine Heizanlage ausreicht und der
Spitzenbedarf durch ein Zusatzgerät gedeckt wird, das nur selten arbeitet.
Damit wird der Betrieb der Heizanlage wirtschaftlicher. Die üblichen
Wärmebereiter arbeiten nämlich bei Volllast am wirtschaftlichsten.
Der Energiebilanzwert kann mühelos auch für einzelne Gebäudewände ermittelt
Seefahrt.
175 Im Anhang werden die in der Simulation verwendeten Rechenverfahren im Einzelnen dargestellt.
176 Ausgesprochen „fi“.
177 Diese vielfältigen und für den Heizenergieverbrauch entscheidenden Ereignisse werden in der DIN
4108 nicht behandelt. Bei der Berechnung des U-Werts ist dem errechneten Wärmestrom zwar ein (αa)
hinzufügen. Hierbei handelt es sich allerdings um einen Pauschalwert, der mit den tatsächlichen
Vorgängen des Energieübergangs an Außenwänden nichts zu tun hat.
178 Simulationen sind am Computer nachgestellte Experimente, bei denen es darauf ankommt, die
natürlichen Randbedingungen so genau wie irgend möglich einzugeben.

131
werden. Dies ermöglicht eine Entscheidung darüber, ob einzelne Wände in
unterschiedlicher Bauart errichtet werden sollten. Was auf einer Südwand
richtig ist, kann nämlich an einer Nordwand falsch sein.
Entscheidend ist aber, dass der Energiebilanzwert eine Aussage über die
energetische Güte einer Aussenwandkonstruktion zulässt. Damit ist er dem
U-Wert überlegen. Der U-Wert stellt schließlich nur eine Materialeigenschaft
dar, nämlich die Wärmeleitfähigkeit einer Wand, ohne dass hierbei energetische
Vorgänge behandelt werden. Dagegen beschreibt (Φb) die Folgen eines
wetterbestimmten dynamischen Prozesses mit seinen Auswirkungen auf den
Verbrauch an Heizenergie.
Probleme bei der Ermittlung von (Φb)
Die Simulationen haben gezeigt, dass teilweise Unsicherheiten bei der
Bestimmung der Parameter bestehen. Dies gilt vor allem für die Bestimmung
des Wärmeübergangswertes (α) bei Konvektion. In der gesamten Fachliteratur
findet sich die Aussage, dass dieser Wert nur experimentell bestimmt werden
kann. Auf diese Problematik hat bereits Isaak Newton, der die Gesetzmäßigkeit
des konvektiven Wärmeübergangs entdeckt hat, hingewiesen. Nun ist es aber
hoch an der Zeit, dass die Forschungsinstitute uns Baumenschen endlich
Wärmeübergangszahlen in Tabellen vorlegen, mit denen dann ordentliche
Berechnungen angestellt werden können.
Ebenso wird es Zeit, dass wir zuverlässige Werte für die Emissionskoeffzienten
(ε) bekommen, die für die Berechnung von Strahlung und Absorption
notwendig sind. Die in einem Anhang zur DIN 4108 angegebenen Werte für (ε)
sind nämlich überwiegend falsch. Da der Energiebilanzwert (Φb) künftig den
U-Wert ablösen wird, kann auf derartige Forschungsergebnisse nicht verzichtet
werden.
Künftige Bedeutung des U-Wertes
Der U-Wert beschreibt nur eine Materialeigenschaft von Wandkonstruktionen,
nämlich die Wärmeleitfähigkeit. Dieser Wert wird bei der Bestimmung der
Tauzone und bei Berechnungen zur Vermeidung von Tauwasserschäden seine
Bedeutung beibehalten. Auch bei der mathematischen Behandlung des
zeitlichen Ablaufs von Energieverlagerungen in festen Stoffen ist er weiterhin
von Bedeutung. Über die energetische Güte einer Wandkonstruktion im Hinblick
auf den Verbrauch an Heizenergie vermag der U-Wert aber nichts auszusagen.
Da hat er ausgedient.
Technische Folgerungen aus dem Energiebilanzwert (Φb)
Wir haben gesehen, dass der Heizenergieverbrauch von der Größe des
Energiebilanzwertes abhängt. Wollen wir also den Heizenergieverbrauch
möglichst klein halten, benötigen wir einen günstigen Energiebilanzwert. Je
näher der Energiebilanzwert bei Null liegt, umso besser ist das. Ermitteln wir für
den Sommer einen sehr großen positiven Energiebilanzwert, müssen wir etwas
für den sommerlichen Wärmeschutz tun. Es sind also solche
Fassadenkonstruktionen zu entwickeln, die das gewährleisten. Hierbei sind für

die Heizperiode zwei Forderungen zu erfüllen:
1. Der exogene Energieeintrag darf nicht behindert werden.
2. Der Energieabtrag muss minimiert werden.
132
Nur wenn beide Forderungen erfüllt werden, haben wir es mit einer energetisch
richtigen Fassadenkonstruktion zu tun. Betrachten wir nach diesen Kriterien
WDVS, müssen wir feststellen, dass sie das Gebäude vom exogenen
Energieeintrag abkoppeln. 179 Daher versagen WDVS bei der Reduzierung des
Heizenergieverbrauchs fast immer.
Einen sehr günstigen Energiebilanzwert haben transluzente Fassaden (TWD).
Allerdings ist der sommerliche Wärmeschutz noch ungelöst. Leider sind
derartige Fassaden auch sehr teuer. Im Übrigen empfehlen die Erfinder der
TWD diese Technik nur für Südseiten, womit sie ihre eigentlich sehr gute Idee
ohne Not selbst schlechtreden. Ich empfehle ihnen, sich auch einmal mit den
anderen Einstrahlungsquellen zu beschäftigen.
Die Termosfassade
Bei meinen Untersuchungen zu den energetischen Vorgängen an
Gebäudeoberflächen hatte ich auch eine Idee, wie man den Energiebilanzwert
günstig gestalten könnte. Dabei hat mir geholfen, dass ich auch ein recht
tüchtiger Verwalter meines Junggesellenhaushalts bin. Manchmal packt mich
der Putzteufel. Hierbei kam ich auf den Gedanken, dass man eigentlich auch die
Innereien einer Thermoskanne einer gelegentlichen Reinigung unterziehen
müsse. Bei deren näherer Betrachtung stellte ich fest, dass die
energierückhaltende Wirkung von Thermoskannen auf einer sinnreichen
Kombination von luftleeren Hohlräumen und reflektierenden Oberflächen
beruht. Die luftleeren Räume verhindern Wärmeleitungsvorgänge, die
reflektierenden Flächen behindern die Energieverlagerung von Wärmestrahlung.
Ein Anruf bei einem führenden Hersteller von Thermoskannen hatte zum
Ergebnis, dass man hierüber keine physikalischen Berechnungen anstellen
würde. Man sei damit zufrieden, dass Thermoskannen sehr gut funktionieren.
Meine Frage, was geschähe, wenn versehentlich der eingesetzte doppelwandige
Glasballon über keine reflektierende Beschichtung verfügen würde, wurde damit
beantwortet, dass ich die Kanne einschicken solle, damit ein richtiger Ballon
eingesetzt würde – kostenlos natürlich. Würde es sich allerdings um ein
Fremdfabrikat handeln, solle ich es wegschmeißen, denn es sei funktions- und
wertlos. Die reflektierende Schicht sei nämlich das Wichtigste. „Aha“ dachte ich,
„so ist das also“. Sodann begann ich mich, mit dem Prinzip „Thermosgefäss“ zu
beschäftigen. Das physikalische Prinzip der Reflexion von Wärmestrahlung war
mir bereits geläufig. Hierbei bin ich auch auf die Geschichte des
Thermosgefäßes gestoßen.
Da gab es also in Schottland einen Chemiker Sir James Dewar, (1842 – 1923)
179 Siehe auch Prof.Karl Gertis, ehem. Leiter des Fraunhoferinstituts für Bauphysik. „WDVS koppeln die
Fassade von der exogenen Energiezufuhr ab“.

133
der Ende des 19. Jhdts. mit unterkühlten Flüssigkeiten experimentierte. Zur
gleichen Zeit wurde die Gesetzmäßigkeit der Strahlungsleistung in Abhängigkeit
von absoluter Temperatur und Emissionskoeffizient durch die österreichischen
Physiker Stefan und Boltzmann herausgefunden und in dem nach ihnen
benannten Gesetz berechenbar gemacht. Die Entdeckung des
Strahlungsgesetzes wurde in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht
und hierdurch auch Sir James Dewar bekannt. Der hatte das Problem, dass
seine unterkühlten Flüssigkeiten ständig wärmer und damit für ihn unbrauchbar
wurden. Die Strahlungsgesetze brachten Sir James auf die Idee einer
praktischen Nutzanwendung. Von einem Glasbläser ließ er sich daher Gefäße
herstellen, die aus zwei ineinander steckenden Flaschen bestanden. Die äußere
Flasche ließ er mit Silber beschichten, wie dies damals auch bei normalen
Spiegeln üblich war. Den Hohlraum zwischen den beiden Flaschen pumpte er,
so gut es ging, luftleer. Er hatte jedoch ein Dichtungsproblem dergestalt, dass
sich der Hohlraum immer wieder mit Luft füllte und er daher das Problem der
Eisbildung hatte. Um dem vorzubeugen, legte er Tierkohlebrocken in den
Hohlraum, die die überschüssige Luftfeuchtigkeit aufnehmen sollten. Am Ende
hatte Sir James seinen Zweck erreicht. Seine Experimente waren nun
entscheidend erleichtert. Hätte er seine Erfindung zum Patent angemeldet,
wäre er wohl ein schwerreicher Mann geworden. Daran dachte er jedoch
offensichtlich nicht. Erst erheblich später gründete sich in Deutschland ein
Unternehmen, welches Thermoskannen als Gebrauchsgegenstand herstellte.
Heutzutage ist die Thermoskanne ein Allttagsgegenstand, der tadellos seinen
Zweck erfüllt, also sowohl die Warmhaltung als auch die Kühlhaltung von
Speisen und vorzugsweise von Getränken. In Wissenschaftskreisen spricht man
Sir James zu Ehren immer noch vom „Dewar-Gefäss“.
Unserem Altbundeskanzler Helmut Kohl wird zugeschrieben, dass er die
Thermoskanne für die bedeutendste Erfindung des 20.Jhdts. hielte, weil sie
wüsste, dass sie im Winter den Tee warm halten müsse und im Sommer kalt.
Wie funktioniert aber nun die Thermoskanne? Betrachten wir zunächst die
Warmhaltung. Wir füllen also unsere Thermoskanne mit heißem Kaffee auf,
80 °C. Die innere Glasflasche erwärmt sich ruck-zuck auf die gleiche
Temperatur. Glas hat einen Emissionskoeffizienten von 0,87. Die reflektierende
Beschichtung an der äußeren Glasflasche hat einen Emissionskoefffizienten von
0,02. Nach Stefan-Boltzmann emittiert nun die innere Glasflasche eine
Strahlung von
Qs = 5,67 x 0,87 [(273 + 80)/100] 4 = 765,83 W/m²
Davon werden etwa 90% reflektiert. 10% werden von der reflektierenden
Schicht absorbiert und führen daher zu einer Temperaturerhöhung in der
äußeren Glasflasche. Die reflektierende Schicht ist aber auch nach außen ein
schlechter Strahler, sodass auch dort nur ein geringer Teil auf das Gehäuse der
Kanne gelangt, dort aber wiederum – da auch diese Seite meistens aus einer
polierten Metallschicht besteht, zum überwiegenden Teil reflektiert wird.
Unterm Strich gelingt es etwa 2% der abgestrahlten Energie letztlich in die

134
Umgebung zu entfleuchen. Von den ursprünglichen 765,83 W/m² sind das
runde 15 W/m². Wärmeleitung findet ohnehin wegen des annähernd luftleeren
Hohlraums zwischen den Flaschen kaum statt. Es ist also eine gewaltige
Verminderung des Energiedurchgangs vom Kaffee ins Freie gelungen – ohne
dass auch nur ein Fuzzelchen Dämmstoff benötigt worden ist. Eine wichtige
erste Erkenntnis ist also, dass es nicht unbedingt Dämmstoff sein muss, wenn
es um die Verkleinerung von Energieverlagerungen geht.
Auch die Kühlhaltung funktioniert bei Thermosgefässen. Dabei besteht die
Aufgabe in der Fernhaltung von äußerer Energie vom Inhalt des Gefäßes.
Verfolgen wir den Energiestrom sehen wir folgendes:
Das Thermosgefäss steht – weil wir uns gerade im Freibad befinden – in der
prallen Sonne. Ist die Oberfläche der Kanne – wie meistens – hochglänzend,
wird da bereits eine Menge Strahlungsenergie reflektiert. Ein Zehntel der
Strahlungsenergie wird aber dennoch absorbiert, sodass die Karosserie dennoch
deutlich erwärmt wird. Das können Sie leicht selbst überprüfen, wenn Sie einen
Badezimmerspiegel auf Ihrem Südbalkon aufstellen. Obwohl ein großer Anteil
der Strahlungsenergie reflektiert wird, wird der Spiegel sich in verhältnismäßig
kurzer Zeit deutlich erwärmen. Von der Innenseite wird daher eine beträchtliche
Strahlungsenergie auf den äußeren Glaskörper gelangen. Der aber ist
reflektierend beschichtet, wobei allerdings die glänzende Schicht zum
Gefässinhalt hin zeigt. Die von außen kommende Wärmestrahlung wird also
dort nicht reflektiert. Und dennoch gelangt diese Wärmestrahlung nicht ins
Innere des Gefäßes. Wie das? Nun – Reflexion kennen wir aus dem Alltag, weil
wir ja täglich in den Spiegel schauen. Reflektierende Schichten haben aber eine
weitere bedeutende Eigenschaft. Im gleichen Masse, wie sie reflektieren sind
sie nämlich auch ganz schlechte Strahler. Das ist, wie ich bei Vorträgen immer
wieder bemerke, weniger bekannt.
Auch das können Sie ganz einfach selbst überprüfen. Selbst durchgeführte
Experimente sind deshalb so gut, weil man alles viel leichter begreift. Nehmen
Sie also zwei gleichgrosse Platten – z.B. aus Sperrholz. Damit der Effekt besser
sichtbar wird, streichen Sie beide Platten auf einer Seite mattschwarz an. Auf
eine der beiden Platten kleben Sie nun ganz gewöhnliche Aluminiumhaushaltsfolie
auf, auf der anderen Platte machen Sie auf der Rückseite nichts.
Nun brauchen Sie noch einen Messpunkt und einen gewöhnlichen
Fieberthermometer. Bringen Sie zum Schluss noch einen kleinen Batzen Plastilin
auf der Vorderseite an, umhüllen diesen ebenfalls mit einem Stückchen Alufolie
und dann stellen Sie beide Platten so in die Sonne, dass die mattschwarzen
Seiten beschienen werden. Nach ungefähr 15 Minuten haben sich beide Platten
deutlich erwärmt. Wenn Sie den Eindruck haben, dass sich die Platten nicht
mehr weiter erwärmen, nehmen Sie den Fieberthermometer, stecken ihn in die
Plastilinbätzchen und lesen bei beiden Platten die Temperatur ab. Da sehen Sie
dann, dass die Platte mit der reflektierenden Schicht auf der Rückseite deutlich
wärmer geworden ist – meisten so um die 8 K.
Nun müssen wir dieses Messergebnis nur noch deuten. Jedenfalls erkennen wir,

135
dass wir mit der reflektierenden Schicht das Gleiche erreicht haben, was man
mit einer hinten aufgeklebten Dämmschicht hätte erreichen können. Dort wäre
allerdings der temperaturerhöhende Effekt nach einer gewissen Zeit wieder
verschwunden, weil sich der Dämmstoff selbst erwärmt hätte und von da ab die
gleiche Strahlungsmenge emittiert hätte wie die nicht reflektierende Seite der
anderen Platte.
Da sich die reflektierend beschichtete Platte deutlich erwärmt hat, bleibt nur ein
Schluss möglich. Reflektierende Schichten können Wärmestrahlung nur sehr
schlecht abgeben. Die Wärmeenergie bleibt also in der Platte. Eine
nennenswerte Dämmwirkung kann die Alufolie natürlich nicht entfalten. Im
Gegenteil, die Alufolie ist bei dem Plattenaufbau die Schicht mit der höchsten
Wärmeleitung. Was lernen wir daraus? Bis zu einem gewissen Grad können
Dämmstoffe durch reflektierende Schichten ersetzt werden. Nun verstehen Sie
auch besser, weshalb ich bei meinen Konstruktionen bei ausgebauten Dächern
mit normwidrig dünnen Dämmschichten arbeite, unter denen sich allerdings
reflektierende Folien befinden. Nach der gleichen Überlegung ist es auch richtig,
unterhalb von Fußbodenheizungen im Bereich der Dämmstoffe an richtiger
Stelle reflektierende Folien einzubauen.
Nachdem ich eine zeitlang in dieser Art herumexperimentiert hatte, war ich
davon überzeugt, dass man mit Hilfe reflektierender Baustoffe auch
Konstruktionen entwickeln konnte, die die Energieverlagerung an Außenwänden
behindern konnten.
Inzwischen waren auch meine Überlegungen zur Energiebilanz soweit gediehen,
dass mir bewusst war, dass in einem Punkte meine Konstruktion von der
Thermoskanne abweichen musste. Sie musste auch den exogenen
Energieeintrag – vorzugsweise im Winter – ermöglichen. Gelänge dies nicht,
wäre meine Erfindung eigentlich nur eine Variante der Dämmtechnik gewesen,
von der ich schon wusste, dass sie zur Einsparung von Heizenergie nicht viel
taugte.
Kurzerhand startete ich einen Freilandversuch, der so aussah, dass ich auf einer
Fläche von etwa 30 m² Faserzementplatten auf der Rückseite mit
hochglänzender Alufolie beklebte und diese auf einer Lattenkonstruktion an
einer Hauswand anschrauben ließ. Die Fugen zwischen Latten und Hauswand
und auch zwischen den Platten verschloss ich winddicht mit selbstquellenden
Dichtungsbändern. Da ich davon überzeugt war, dass sich beim Versuch jede
Menge Feuchtigkeit im Hohlraum, den ich später „Spalt“ nannte, ansammeln
würde, formte ich die Lattenkonstruktion unten trichterförmig, sodass es
möglich gewesen wäre, heraustropfendes Tauwasser aufzufangen und zu
messen.
Von meiner Idee unterrichtete ich auch das Institut für das Fachgebiet
Allgemeiner Ingenieurbau an der Technischen Universität Berlin (Prof. Dr.-Ing.
Cziesielski), das sodann meine Anregung aufgriff und im Rahmen einer

136
Diplomarbeit ein Kandidat der Ingenieurwissenschaften 180 ebenfalls einen
Freilandversuch mit anschließenden Berechnungen durchführte. Bei diesem
Experiment wollte man aber den Sonneneinfluss eliminieren, sodass die Platten
an einer Nordwand montiert wurden. Im Verlaufe des Experiments teilte mir der
Kandidat Tilman Berg mit, dass offensichtlich ein erheblicher
Energieeinspareffekt vorläge, er aber nun Bedenken hätte, dies so in seiner
Diplomarbeit als Ergebnis darzustellen, da er unerfreuliche Auseinandersetzungen
mit seinem Professor vermeiden wolle. Ich gab ihm den von ihm
dann auch befolgten Rat, dieses Ergebnis möglichst unauffällig irgendwo in der
Mitte der Diplomarbeit zu „verstecken“, da ja kaum anzunehmen sei, dass sein
Professor jede Zeile seiner Arbeit durchlesen würde. Später hat sich das
allerdings als unbegründete Sorge erwiesen, da sich bei einem Gespräch, das
ich selbst mit Prof. Cziesielski geführt habe, er sich der neuen Technik
gegenüber als sehr aufgeschlossen gezeigt hat und auch seine Unterstützung
angeboten hat, zu der es aber dann wegen seiner Emeritierung nicht mehr
gekommen ist. Jedenfalls kam Berg zu dem Ergebnis, dass mittels dieser
Konstruktion auf Grund der Messergebnisse und von genormten
Rechenverfahren eine Energieeinsparung von 56% möglich sei.
Da der Freilandversuch der TU-Berlin nur wenige Wochen durchgeführt wurde
und außerdem der Sonneneinfluss völlig ausgeklammert war, habe ich dann in
der gesamten Heizperiode 2002 bis 2003 an einer Ostwand und später an einer
Südwand einen eigenen Freilandversuch durchgeführt, der noch ein besseres
Ergebnis hatte. Zugleich meldete ich meine Erfindung zum Patent an – in der
sicheren Gewissheit, dass eine derart primitive Konstruktion sicherlich bereits
längst erfunden sei.
Das Ergebnis meines Experiments lässt sich so zusammenfassen:
Die Tauwasserproblematik besteht nicht. Bei Außentemperaturen von
weniger als – 10 °C kam es auf der reflektierenden Schicht zu einer
vorübergehenden Filmkondensation, die bei weiter fallenden
Temperaturen in eine hauchdünne Eisschicht überging und sich bei
Temperaturanstieg spurlos auflöste.
Die relative Luftfeuchtigkeit (r.L.) im Spalt stellte sich auf einen sehr
gleichmäßigen Wert von 62% ein, der nur geringfügigen Schwankungen
unterworfen war, was auf einen sich selbst regelnden Prozess im Spalt
hindeutete.
Die Temperatur im Spalt lag immer deutlich über der
Aussenlufttemperatur. Bei der Auswertung der Messungen zeigte sich,
dass mit fallender Außentemperatur die Differenz zur Spalttemperatur
zunahm. Bei Aussenlufttemperaturen ab etwa 28 °C glichen sich
Spalttemperatur und Aussenlufttemperatur an.
180 Dipl.-Ing. Tilman Berg, Bestimmung der Wärmeverluste durch einschichtige Wandkonstruktionen
bei nachträglicher Anordnung reflektierender Schichten im Bereich nichthinterlüfteter Bekleidungen,
Fachgebiet Allgemeiner Ingenieurbau bei Prof. Dr. E. Cziesielski, 2002.

137
Damit war erwiesen, dass das unmittelbar an der Außenwand anliegende
Kleinklima deutlich wärmer wurde und sich damit auch das Temperaturgefälle
von innen nach außen verkleinert hatte. Das Gebäude befand sich somit „in
einer wärmeren Zone“.
Nachdem ich die Temperaturen im Spalt in einem kartesischen Diagramm
aufgetragen hatte, war erkennbar, dass zwischen der Entwicklung der
Außentemperatur (Ta) und der Spalttemperatur (Ts) eine linear – proportionale
Beziehung bestand, die sodann zu einer Geradengleichung nach der Punkt-
Steigungsform folgender Form geführt hat:
Ts = (Ta x 0,7) + 8 in (°C)
Hierbei ist 0,7 der Tangens der Geradensteigung zur x-Achse und die Konstante
8 die Spalttemperatur bei einer Außentemperatur von 0 °C. Dieses Ergebnis
führte zu zwei wichtigen Erkenntnissen:
Die Konstruktion ist umso wirksamer, je kälter es ist. Der Temperaturanstieg im
Spalt ist bei etwa 28 °C begrenzt, sodass auch ein guter sommerlicher
Wärmeschutz gegeben ist – ja, man kann diese Konstruktion auch höchst
erfolgreich in heißen Ländern zur Entlastung von Klimaanlagen einsetzen.
Was sind nun die wesentlichen energetischen Ereignisse bei dieser
Konstruktion, die ich später „Termosfassade“ - wegen der Ähnlichkeit der
Wirkungen bei einer Thermoskanne - getauft habe?
Wer bis dahin das Bisherige einigermaßen verstanden hat, wird auch noch den
Rest verstehen:
Die reflektierende Schicht auf der Platte remittiert Wärmestrahlung, die
vom Gebäude ausgeht, zu etwa 90%.
Der Rest dieser Wärmestrahlung wird von der Platte absorbiert, was zu
einer geringfügigen Temperaturerhöhung führt.
Bei geringen Temperaturgegensätzen zwischen (Ta) und (Ts) ist die Luft
im Spalt stehend und damit ein guter Dämmstoffersatz.
Die Wandoberfläche wird von bewegter Luft abgekoppelt, sodass ein
erhöhter konvektiver Energieabtrag nicht stattfindet.
Bei Erwärmung der Platte durch Sonneneinstrahlung kommt es zu einem
großen Temperaturunterschied zwischen Platte und Wand, sodass die
Spaltluft verwirbelt und hierbei konvektiv Wärmeenergie von der Platte
zur Wand verfrachtet wird.
Bei gelegentlichen Kondensationsvorgängen auf der reflektierenden
Schicht wird – allerdings nur in geringem Masse – Kondensationswärme
freigesetzt. Bei der Umwandlung des Kondensats in Eis wird
Eiskristallisationswärme frei.
Die reflektierende Schicht emittiert nur eine geringe Wärmestrahlung zur
Wand hin, sodass der Temperaturanstieg im Spalt nach oben begrenzt
ist. (Sommerlicher Wärmeschutz)

138
Zu meiner eigenen Überraschung und Freude wurde letztlich meine Erfindung
auch noch patentiert, sodass ich nun in der Art eines absolutistischen
Herrschers über eine Bauweise verfüge, die zu einer erheblichen
Energieeinsparung führt. Die später auf Anregung der Bundesregierung
durchgeführten Simulationen verglichen eine unverkleidete Wand mit einer
Wand, an der eine Thermosfassade angebracht war. Die hierbei errechneten
Energiebilanzwerte als Durchschnittswert über eine gesamte Heizperiode
lauten:
Unverkleidete Wand Φb = - 21,8 W/m²h
Thermosfassade Φb = - 1,8 W/m²h
Die Thermosfassade führt also zur Verbesserung des Energiebilanzwertes um
den zwölffachen Betrag. Aus Mitleid mit der betroffenen Industrie habe ich
bisher auf eine Berechnung des Energiebilanzwertes bei WDVS verzichtet, weil
bei dieser Technologie ja leider der exogene Energieeintrag nahezu auf den
Wert Null absinkt. Damit ist aber auch das Ergebnis der GEWOS-Studie erklärt,
die einen Anstieg des Heizenergieverbrauchs nach Montage von WDVS um 17%
gezeigt hat. Vorausgesetzt, dass eine Außenwand wegen ihrer Bauweise einen
ausreichend kleinen U-Wert hat, der Tauwasserbildung auf der
Wandinnenfläche und in dort benachbarten Zonen verhindert, ist der
Energiebilanzwert einer „nackten“ Mauer besser als der einer mit einem
Dämmsystem ausgerüsteten Hüllfläche.
Weitere Entwicklung energieeinsparender Bauweisen
Das bauphysikalische Modell, das zur Ermittlung des Energiebilanzwertes führt,
der ausschlaggebend für die energetische Güte einer Fassadenkonstruktion ist,
wird zu neuen Technologien im Fassadenbau führen. Günstig in dieser Hinsicht
sind bereits jetzt transluzente Fassadenverkleidungen und die von mir
erfundene Termosfassade. Ziel aller diesbezüglichen Neuentwicklungen muss es
sein, den exogenen Energieeintrag zu ermöglichen und den Energieabtrag an
der Gebäudeoberfläche möglichst klein zu halten. Die bisherige Auffassung,
dass es nur darauf ankäme, den Energiedurchgang der von der Heizanlage
herstammenden Wärmeenergie auf Ihrem Weg durch die Gebäudehüllflächen
zu vermindern, um diesen Preis aber den Energieeintrag zu vernachlässigen, ist
nicht haltbar. Will die Dämmstoffindustrie überleben, muss sie eine Technologie
entwickeln, die auch den exogenen Energiezufluss ins Gebäude ermöglicht. 181
Wie sie das erreicht, bleibt dem Erfindergeist überlassen. Zugleich muss der
sommerliche Wärmeschutz erreicht werden.
Die Passivhausleute habe diese Problematik schon vor langem erkannt. Ihre
Lösung sieht so aus, dass der von innen nach außen geführte Wärmestrom mit
extrem dicken Dämmschichten behindert wird, die exogene Energie über
Solarkollektoren mittels einer aufwändigen Technik ins Haus geleitet wird.
181 Einer der führenden Hersteller von WDVS, die Sto AG hat das schon gemerkt, weshalb er bereits an
TWD mitwirkt.

139
Allerdings setzen sie nur auf unmittelbare Sonneneinstrahlung. Sie haben
übersehen, dass die überwiegende Menge an exogener Energie jedoch der
Einstrahlung aus der Umgebung entstammt. Diese Bauweise ist außerordentlich
teuer, mit verschleißender Technik überfrachtet und daher in aller Regel extrem
unwirtschaftlich.
Bei transluzenten Fassadenkonstruktionen kommt es darauf an, den
sommerlichen Energieüberschuss abzuführen und – wenn es sinnvoll lösbar ist
– sogar nutzbar zu machen. Hierbei geht es darum, große Luftmengen mit einer
Mindestströmungsgeschwindigkeit von geschätzt wenigstens 2m/s
durchzuleiten. Mit entsprechender Maschinentechnik ist das lösbar. Allerdings
muss hierbei auch das Problem der Verstaubung im Hohlraum gelöst werden.
Ich bin darauf gespannt, was da den Ingenieuren noch alles einfallen wird.
Bei der Thermosfassade, deren Spalt von der Aussenluft abgekoppelt ist,
besteht dieses Problem nicht. Die Freilandversuche haben auch gezeigt, dass
die gelegentliche Kondensatbildung auf der reflektierenden Fläche keine Spuren
hinterlässt. Tauwasser ist ja Wasser in seiner reinsten Form, nämlich ein
Destillat.
Wenn sich nun in Bälde die Erkenntnis durchsetzen wird, dass eine
energiesparende Fassadentechnik für exogene Energie aufnahmefähig sein
muss, kommt von da ab der Wärmespeicherungsfähigkeit von Außenwänden
wieder Bedeutung zu. Der exogene Energieeintrag benötigt nämlich
wärmespeichernde Substanz, in der die Energie deponiert werden kann.
Andererseits gibt es im Bauwesen die Tendenz zu sehr leichten und
massearmen Hüllkonstruktionen. Ich überlege manchmal, ob man nicht den
besten Wärmespeicher Wasser als Baustoff entdecken sollte. Eine 10 cm dicke
Wasserschicht hat bereits die Wärmekapazität einer 40 cm dicken Ziegelwand.
Wer hindert uns eigentlich daran, in der Fassade Wasserleitungen zu verlegen,
die exogene Energie aufnehmen. Wie diese Energie sodann verwertet wird, ist
dann ein geringeres Problem. Ansätze in dieser Richtung gibt es schon und es
ist zu erwarten, dass hier weiterer technischer Fortschritt geschehen wird.
Optimal wären Baustoffe mit richtungsabhängiger unterschiedlicher
Wärmeleitfähigkeit, die bewirken, dass der von außen kommende Energiestrom
nach innen zügig geleitet wird, während Wärmeenergie auf dem Weg von innen
nach außen behindert wird. Noch besser wäre ein derartiger Baustoff, wenn
diese Eigenschaften geschaltet werden könnten. Es gibt also noch jede Menge
Forschungs- und Entwicklungsarbeit zu leisten.
Abschließend noch ein paar Worte zur Dämmfähigkeit von Hüllkonstruktionen:
Auch weiterhin müssen Hüllkonstruktionen einen ausreichenden Dämmwert
haben. Mit Energieeinsparung hat das aber sehr wenig zu tun. Dämmstoffe
verzögern den Energiedurchgang, soweit er durch Wärmeleitung in festen
Stoffen bewirkt wird. Der zeitliche Ablauf des Energiedurchgangs wird also
beeinflusst. Die wichtigste Wirkung der Dämmung besteht aber darin, dass das

140
Temperaturniveau des außen gedämmten Bauteils angehoben wird. Eine Wand
mit Aussendämmung ist somit wärmer. Betrachtet man die einschlägigen
Diagramme, sieht man, dass innerhalb des gedämmten Wandaufbaus die
Temperatur weniger steil abfällt als beim ungedämmten Bauteil. Dafür
vergrößert sich jedoch das Temperaturgefälle in der Dämmschicht, sodass sich
letztlich an der Menge der durchgeleiteten Wärmeenergie nichts ändert. Der
eigentliche Nutzen der Aussendämmung besteht darin, dass wegen des
höheren Temperaturniveaus der gedämmten Wand zumindest auf der
Innenfläche keine Tauwasserbildung stattfindet. 182 Meistens befindet sich der
Taupunkt außerhalb der Wand, aber innerhalb des Dämmstoffes. Wir werden
also auch künftig ausreichend gedämmte Wandkonstruktionen herstellen
müssen. Bei der Termosfassade leistet das die vor der Wand befindliche
stehende Luftschicht von ca. 25 – 40 mm Dicke. Diese Luftschicht hat den
Vorteil, dass sie nichts kostet. Sie entspricht etwa einer Dämmstoffdicke aus
Schaumkunststoffen von 35 – 60 mm. Zur Tauwasserverhütung ist das völlig
ausreichend. Für alterprobte Baumenschen ist das alles ungewohnt. Wir müssen
uns aber immer klar darüber werden, dass Wärmeleitung in der Wand kein
Energieverlust ist sondern nur eine Art der Energieverlagerung immer noch
innerhalb der Bausubstanz. Befindet die Energie sich noch in der Bausubstanz,
kann daher nicht von Energieverlust gesprochen werden. Heizkosten entstehen
erst dann, wenn die Energie das Gebäude an der Oberfläche auf
Nimmerwiedersehen verlässt. Dieser Vorgang hat aber mit der Wärmeleitung im
Baustoff nichts zu tun solange alle Messungen zeigen, dass die
Wandoberflächen bei Gebäuden völlig unabhängig von der Bauart, ob gedämmt
oder ungedämmt, mit oder ohne Thermosfassade bei gleichen Wetterzuständen
gleich sind. Meine Simulationen zeigen dagegen, dass die
Oberflächentemperaturen von Außenwänden nahezu ausschließlich von der
exogenen Strahlungsleistung aus der Umgebung und aus gelegentlicher
Solarstrahlung entstehen und keineswegs dadurch, dass die Raumerwärmung
sich bis zur Oberfläche des Gebäudes durcharbeitet. Der Beheizungszustand
ordentlich gebauter Häuser hat also mit der Oberflächentemperatur nichts zu
tun. Das ist neu und ungewohnt – ich gebe es zu. Und dennoch müssen wir
begreifen, dass der Energieabtrag an Außenwänden nur vom Energiegefälle
zwischen Umgebung und Aussenwandoberfläche abhängt – und von sonst
nichts. Wenn das aber so ist, muss eine energieeinsparende Fassadentechnik
dieses Energiegefälle beeinflussen. Transluzente Fassadenkonstruktionen und
auch die Termosfassade leisten das, da beide Konstruktionen zur Verkleinerung
des Energiegefälles führen. Vielleicht hat irgendwer eines Tages eine noch
bessere Idee.
Energieeinsparende Fassadenanstriche
Neuerdings werden Fassadenanstriche angeboten, die der Energieeinsparung
dienen. Die Wirkung dieser Anstriche beruht darauf, dass sie einen
verhältnismäßig geringen Emissionskoeffizienten haben, was dazu führt, dass
182 Die dabei erzielte Energieeinsparung beruht im Wesentlichen auf dem geringeren Temperaturgefälle
zwischen Raumluft und Wandinnenoberfläche und dem damit verminderten konvektiven Energieübergang.

141
die Abstrahlungsleistung verkleinert wird. Das Fraunhoferinstitut für Bauphysik
hat das untersucht und bestätigt. Ob dennoch damit Heizenergie eingespart
werden kann, halte ich für fraglich, zumal die Hersteller dieser Anstriche zu
Behauptungen neigen, die bei näherer Überprüfung sich als – milde
ausgedrückt - irreführend erweisen. Zwischen dem Bundesverband WDVS und
den Farbenherstellern wird daher auch munter prozessiert.
Es ist eine Gesetzmäßigkeit im Bereich der Strahlenphysik, dass schlechte
Strahler – wie diese Farben – gute Reflektoren sind. Wäre es nicht so, stünden
wir vor der wundersamen Energievermehrung und das perpetuum mobile
stünde alsbald vor seiner Produktionsreife. Solange da keine genauen
Messwerte vorliegen, gehe ich vorsichtshalber davon aus, dass hier ein
typisches Nullsummenspiel stattfindet. Sind diese Anstriche – wie zu vermuten
ist – auch gute Reflektoren, findet eine entsprechend schlechte Absorption von
exogener Einstrahlung statt, was besagt, dass eingestrahlte Energie von
derartigen Anstrichen abgewiesen wird.
Will daher der Hersteller dieser Anstriche aus dem Verdacht der unlauteren
Werbung herauskommen, muss er die Karten auf den Tisch legen. Das ist nach
meiner Überzeugung nur dadurch möglich, dass physikalische Daten bekannt
gemacht werden, insbesondere durch wellenlängenabhängige Emissionskoeffizienten.
Dabei könnte sich durchaus zeigen, dass die verhältnismäßig
kurzwellige exogene Einstrahlung, zu der ja auch die UV-Strahlung gehört, sehr
gut absorbiert wird, während die langwellige Abstrahlung vom Gebäude nur
gering emittiert wird. Würde das funktionieren, wäre das in der Tat eine sehr
gute Sache. Es verbleibt aber dann immer noch die Frage, wie sich die
Oberflächen bei zunehmender Verschmutzung verhalten, mit der ja zu rechnen
ist. Ich bin also neugierig. Die Idee, die hinter dieser Technologie steht, ist
jedenfalls beachtenswert.
Schall
Welche Energien Schall freisetzen kann, ist schon in der Bibel nachlesbar. Die
Israeliten brachten mit dem Lärm von Posaunen die Stadtmauern von Jericho
zum Einsturz. Vermutet wird, dass das die Wirkung niederfrequenter
Schallwellen war. Demzufolge müssen die damaligen Posaunen größer als
Alphörner gewesen sein, denn nur solche instrumentalen Ungetüme können
niederfrequente Schallwellen auslösen. 183 Wie hat das aber funktioniert?
Da spielt das Phänomen der Resonanz eine Hauptrolle. Aus der Schulzeit ist uns
noch der Versuch unseres Physiklehrers in Erinnerung, der zwei Stimmgabeln
mit dem Kammerton a` in etwa 3 m Entfernung aufgebaut hat, meistens auf
einem Resonanzkasten aus Holz. Dann hat er eine der Stimmgabeln
angeschlagen und fast ohne Verzögerung hat sodann die zweite Stimmgabel
ebenfalls und in gleicher Lautstärke zu tönen begonnen. Hat er den Versuch
183 Es kann aber auch daran gedacht werden, dass niederfrequente Schallwellen aus Schwebungen gewonnen
werden können, die dann entstehen, wenn zwei Schallerzeuger Töne mit geringen Frequenzunterschieden
produzieren. Das kann man auch mit höher tönenden Instrumenten bewerkstelligen.

142
abgeändert und eine anders klingende Stimmgabel verwendet, geschah nichts.
Resonanz fand aber auch statt, wenn eine der Stimmgabeln eine Oktav höher
oder niedriger gestimmt war. Ebenso auch, wenn der Tonhöhenunterschied
eine reine Quinte war, dann allerdings schwächer.
Schon die alten Griechen wussten über Schall eine ganze Menge. Ihre riesigen
Freilufttheater sind für ihre hervorragende Akustik berühmt. Das Problem
bestand darin, dass auch auf den weit von der Bühne entfernten Plätzen die
Rede und der Gesang der Schauspieler gut hörbar sein mussten. Mikrofone und
Lautsprecher gab es noch nicht. Stattdessen trugen die Schauspieler Masken,
die als Hohlkörper den Schall enorm verstärkt haben. Die Wirkung können Sie
selbst ausprobieren. Nehmen Sie einen gewöhnlichen Blecheimer uns sprechen
da hinein. Ihre Kinder werden diese Technik begeistert aufgreifen und fortan
aus purer Gaudi einen Heidenlärm veranstalten. Eine weitere Technik zur
Verbesserung der Akustik bestand darin, dass zwischen den Sitzreihen
Tongefässe unterschiedlicher Größe und nach einem von uns nicht mehr
beherrschten System mit der Öffnung nach vorne aufgestellt worden sind, die
als Resonanzkörper den Schall verbreitet haben.
Derartige Ereignisse zeigen uns, dass Schallenergie durch Luft übertragen wird.
Was geschieht da also genau? Wenn wir uns das klar machen, verstehen wir
alles, was mit Luftschall zu tun hat, besser. Betrachten wir also die Luft.
Luft ist ein Gemisch aus Stickstoff, Sauerstoff, etwas CO2, einigen Edelgasen,
leider auch von Beimengungen zivilisatorischer und natürlicher Herkunft, die
meistens unserer Gesundheit schaden, und außerdem von erheblichen Mengen
an Wasserdampf. All das schwingt, allerdings in so hohen Frequenzbereichen,
dass sie für uns unhörbar sind. Außerdem steht die Luft unter Druck, der seine
Ursache in der Erdanziehungskraft hat, und der umso höher ist, je mehr Luft
aufeinander liegt. Daher ist der Luftdruck in großen Höhen geringer als auf
Meereshöhe. Der Luftdruck presst die Luftteilchen zusammen, die ihrerseits in
heftigen Schwingungszuständen sind und daher auch sehr häufig miteinander
zusammenstoßen. Betrachten wir uns das aus größerer Entfernung, sehen wir –
wir sehen natürlich nichts – dass das Luftgemisch unter Spannung steht. Wie
eine Saite. In großen Höhen mit geringerer Luftdichte ist die Schallübertragung
übrigens erheblich schlechter. Auf dem Mond können Sie schreien so laut wie
sie wollen. Niemand hört Sie dort.
Befindet sich nun in diesem Spannungsfeld z.B. eine Stimmgabel, schwingt
diese hin und her, beim Kammerton a mit etwa 405 Schwingungen in der
Sekunde. Die Physiker sagen hierzu, dass die Frequenz des Kammertons a 405
Hertz (Hz) beträgt. Da knallt also jetzt die Flanke der Stimmgabel in das unter
Druckspannung stehende Luftgemisch und gegen die Luftteilchen. Die
Luftteilchen haben das Bedürfnis, untereinander immer möglichst gleichmäßige
Abstände zu haben, die sie auch brauchen, weil sie sonst nicht ungehindert
schwingen können. Schiebt nun eine Stimmgabel ein Luftteilchen nach vorne
oder zu Seite, wird dieses das benachbarte Teilchen ebenso weiterschieben.
Durch die Weitergabe dieses Energieimpulses von Teilchen zu Teilchen kommt

143
es letztlich dazu, dass die Störungen irgendwo auftreffen, z.B. auf dem
Trommelfell des Ohres oder auf einem anderen schwingfähigen Material, das
nun im gleichen Masse zu schwingen beginnt, wie die Stimmgabel. Damit wird
das angeregte Material nun selbst schwingen – genau in der Frequenz der
Stimmgabel – und wird nun selbst die angrenzenden Luftteilchen anregen. Das
Ganze geschieht mit hoher Präzision, sodass Musikliebhaber mit geschulter
Hörerfahrung feinste Klangunterschiede bemerken und sagen können, ob ein
Geigenkonzert auf einer Stradivari oder auf der meines Geigenbauers Sebastian
Muthesius – den ich hiermit empfehlen möchte – gespielt wird. Der ungeschulte
Hörer wird keine Unterschiede feststellen. Diese Präzision der Schallübertragung
ist der Feinheit der Luft zu verdanken, die man so interpretieren kann wie das
extrem hohe Auflösungsvermögen einer Digitalkamera. Zu vermerken ist noch,
dass die Energiebeträge, um die es hier geht, beachtlich hoch sind, wie man am
Fall der Mauern von Jericho sehen kann. Dort ist den Israeliten nämlich das
Kunststück gelungen, die Eigenfrequenz der Stadtmauern herauszufinden und
sodann Töne mit dieser Frequenz zu erzeugen. Hierdurch begannen die Mauern
zu schwingen. Der innere Zusammenhalt der Mauern ging dadurch verloren und
wahrscheinlich sind sie regelrecht zerbröselt. Wir können vermuten, dass
Jerichos Mauern auch ein ziemliches Pfuschwerk waren. Da kam also eines zum
anderen.
Versuchen Sie einmal, Wasser mit Öl zu vermischen. Da können Sie den
Schneebesen noch so heftig traktieren. Letztlich wird das Öl wieder oben
schwimmen und das Wasser bleibt unten. Mit Schallenergie schaffen Sie das
aber ganz leicht, vor allem wenn sie mit Ultraschall arbeiten, also mit Tönen
sehr hoher Frequenz. Was mit sonstigen mechanischen Verfahren völlig
aussichtslos war, ist nun gelungen. Das Ergebnis nennt sich übrigens Emulsion.
Der sehr energiereiche Ultraschall war in der Lage, das Öl in einzelne Teilchen
zu zerlegen, also die Bindungskräfte aufzubrechen, die so hoch sind, dass trotz
der enormen Beanspruchung Öl in einem Motor einen geschlossenen
Schmierfilm bildet.
Dass die Druckwellen in der Luft ungeheuere Energien verkörpern können,
kennen wir auch aus anderen Vorgängen. Durchbricht ein Flugzeug die
Schallgeschwindigkeit, entsteht eine Druckwelle, die Fenster zerbricht. Durch
Verkehrslärm werden Gebäude zum Schwingen angeregt. Letztlich kann mit
Schall sogar Leben vernichtet werden. Das Phänomen Schall ist also – obwohl
wir nichts davon sehen können – energetisch beachtlich groß und somit auch
bedeutend im Bauwesen.
Nicht nur Luft dient als Schallträger sondern jeder Stoff der wegen seiner
Struktur schwingungsfähig ist, also auch Festkörper und Flüssigkeiten. Nicht
schwingungsfähige Stoffe sind zur Schallübertragung nicht fähig, also alles, was
einen schlappen Eindruck macht, Bettfedern zum Beispiel. Dort dringt zwar die
Schallenergie auch ein, wird aber nicht weitergeleitet. Trotzdem geschieht mit
der eingedrungenen Schallenergie etwas – wir haben ja schließlich den
Energieerhaltungssatz. In den Nichtschallleitern wird die Schallenergie
absorbiert und führt – wie bei der Absorption von Lichtwellen – zur Erwärmung

144
des Stoffes. Glauben Sie aber nicht, dass man auf dieser Grundlage ein
Heizsystem entwickeln könnte. Dazu reicht die Energie nun doch nicht aus.
Oder doch ?
Soweit wir den baulichen Schallschutz im Auge haben, kennen wir nun die
wesentlichen physikalischen Hintergründe. Da gibt es aber auch noch das
Problem der Akustik. Wenn wir dieses behandeln, stoßen wir noch zusätzlich
auf die Reflexion von Schall. Den Leser bitte ich noch um etwas Geduld.
Vorerst beschäftigen wir aber uns mit der technischen Lösung des baulichen
Schallschutzes in Gebäuden, wo es darum geht, dass Lärm sich nicht
ungehindert ausbreitet und Ärger und Unfrieden auslöst. Hierbei trennen wir
das Problemfeld in zwei Teile auf und zwar in:
Luftschallschutz, der für sich noch einmal in Schallschutz gegen
Aussenlärm und Lärm innerhalb des Bauwerks aufgeteilt wird, und
Körperschallschutz – auch Trittschallschutz genannt.
Was verstehen wir darunter? Zunächst aber einmal keine Bange. Ich werde Sie
nicht mit schalltechnischen Berechnungen plagen. Die überlassen wir besser
dem Profi. Hier genügt es, dass wir uns das Grundwissen aneignen, das für
richtige Konstruktionen normalerweise ausreicht. Außerdem: Alle
schalltechnischen Berechnungen sind Vereinfachungen von sehr komplizierten
Sachverhalten und daher nur sehr eingeschränkt zuverlässig.
Luft- und Trittschallschutz im Gebäude
Dabei geht es darum, den Lärm daran zu hindern, von einem Raum in den
anderen zu gelangen. Lärm kann durch Wände dringen, aber auch durch die
Decken nach unten und oben. Grundsätzlich gibt es da zwei Methoden. Wir
können schwere Massen verwenden. Stahlbetondecken sind ausreichend
schwer. Mauerwerk von wenigstens 24 cm Stärke, beidseitig verputzt reicht im
Normalfall ebenfalls aus. Die Wand sollte ein Flächengewicht von wenigstens
400 kg/m² haben. Bei den Decken haben wir üblicherweise einen Aufbau mit
schwimmenden Estrichen, einen mehrschaligen Aufbau also mit Wirkungen
ähnlich einer schalldämmenden Vorsatzschale, zu der wir gleich kommen,
sodass wir hierdurch fast immer einen ausreichenden Luftschallschutz
bekommen. Die Wirkung dieser schweren Konstruktionen besteht darin, dass
die Schallenergie nicht ausreicht, die Massen in Schwingung zu versetzen. Die
Energie müsste nämlich die Massenträgheit der Bauteile überwinden.
Allerdings haben Decken und Wände sehr oft Schwachstellen. Das sind
Leitungsschlitze, Durchbrüche und Aussparungen für Nischen und so fort. Diese
sind im Entwurf zu vermeiden. Denn die verminderte Schalldämmung bei
derartigen Schwachstellen reicht aus, um Ärger mit dem Nachbarn auszulösen.
Ganz schlimm sind vor der Wand geführte Heizungssteigleitungen. Sie sind
perfekte Schallüberträger, wobei die angeschlossenen Heizkörper sich wie
Schallempfänger und Lautsprecher verhalten. Derart gebaute Heizanlagen sind
kompletter Murks, hier in Berlin aber der Normalfall bei modernisierten

145
Altbauwohnungen. Als hervorragende Schallüberträger dienen auch
Schornsteine, vor der Wand verlaufende Wasser – und Abwasserleitungen. Es
gibt also genügend Möglichkeiten zum Sündigen.
Nun gibt es aber nicht nur die masserreiche Massivbauweise. Die Leichtbauweisen
haben keine Stahlbetondecken oder dicke Ziegelmauern. Da müssen wir
also tricksen und unsere physikalischen Grundkenntnisse über Resonanz
praktisch anwenden.
Zuvor zum besseren Begreifen noch ein kleines Experiment, das Sie
durchführen sollten: Gehen Sie in Ihr Badezimmer und klopfen Sie gegen den
Badezimmerspiegel, der an vier Stellen mit Spiegelklammern befestigt ist. Sie
werden ein Mischgeräusch hören, das aus allen möglichen Frequenzen
zusammengesetzt ist. Nun hängen Sie den Spiegel aus und halten ihn nur noch
mit zwei Fingern fest und lassen Sie ihn so herunterhängen. Lassen Sie ihn aber
nicht fallen, weil es sonst Ärger mit der Hausfrau gibt. Klopfen Sie wieder gegen
den Spiegel, Sie werden nun einen schönen, glockenartigen Ton hören, der nur
noch aus einer Frequenz besteht. Nun hängen Sie den Spiegel wieder ein.
Wir hören also, dass eine eingespannte Platte in vielen Frequenzen schwingt,
eine freischwingende Platte nur in ihrer Eigenfrequenz.
Nun müssen wir uns nur noch vorstellen, dass eine fest eingespannte Platte
gegenüber der Querwand wie ein Hebel wirkt, über den die Schwingungsenergie
in die Querwand eingeleitet wird.
Mit diesen Grundkenntnissen ausgerüstet, können wir bereits eine gut
funktionierende schalldämmende Vorsatzschale bauen. Wir kleben als erstes
eine verhältnismäßig stabile Mineralwolleplatte an die Wand. Darauf wird nun
beispielsweise eine Gipskartonplatte geklebt. Hierbei müssen wir darauf achten,
dass die Gipskartonplatte an allen vier Seiten mindestens einen Abstand von 5
mm einhält. Die Fuge können wir mit einem weichen Material ausfüllen. Zum
Schluss streichen oder tapezieren Sie Ihr Kunstwerk. Aber auch Tapeten dürfen
den 5 mm – Spalt nicht überbrücken. Sollen in die Vorsatzschalen
Schalterdosen eingesetzt werden, dürfen diese unter gar keinen Umständen die
dahinter liegende Wand berühren. Sie wären dann nämlich üble Schallbrücken,
die wie ein Stimmstock in einer Geige wirken würden. Außerdem müssen Sie
die Information verbreiten, dass in die Vorsatzschale keinerlei Nägel oder
Schrauben eingesetzt werden dürfen, die die verkleidete Wand berühren.
Wen Sie das alles beachtet haben, werden Sie bei einem Test feststellen, dass
der Schalldurchgang durch die Wand sich so stark verringert hat, dass man von
Schalldichtigkeit sprechen kann. Wie funktioniert das Ganze?
Die frei schwingende Platte kann nur noch in Ihrer Eigenfrequenz schwingen.
Fast immer sind das Niederfrequenzen im nicht mehr hörbaren Bereich. Dass
die alte Wand ausgerechnet die gleiche Eigenfrequenz hat, ist so
unwahrscheinlich wie ein Sechser im Lotto. Eine Resonanz zwischen

146
Vorsatzschale und Wand ist also unmöglich. Die Mineralwolle im Hohlraum ist
ein ausgezeichneter Schallschlucker. Der Hohlraum ist somit schalltot. Da die
Vorsatzschale zu den angrenzenden Konstruktionen keine Verbindung hat, kann
auch dort kein Schall übertragen werden. Die sog. „Flankenleitung“ ist also
unterbunden.
Müssen wir Decken schalldämmend herstellen, wird prinzipiell das Gleiche
gemacht. Dort werden die Gipskartonplatten jedoch an Drähten befestigt, die
unterbrochen sind und dort eine Gummiverbindung haben. Der Hohlraum
zwischen neuer Unterdecke und alter Decke wird ebenfalls mit Mineralwolle
ausgefüllt, sodass auch dort ein schalltoter Raum entsteht.
Wichtig bei diesen Konstruktionen ist eine große handwerkliche Sorgfalt und es
schadet bestimmt nicht, dass man den Handwerkern die Funktionsweise
schalldämmender Vorsatzschalen erklärt und sie nicht blind vor sich hinwursteln
lässt.
Zur Vermeidung von Luftschall durch Decken dienen die schwimmenden
Estriche, die prinzipiell genau so aufgebaut sind wie schalldämmende
Vorsatzschalen. Auch hier gilt die Regel, dass Schallbrücken unbedingt
vermieden werden müssen. Die Estriche müssen daher strikt von allen
angrenzenden Konstruktionen getrennt werden. Auch beim späteren Anbringen
von Fußleisten ist darauf zu achten. Am Besten montiert man die Fußleisten nur
an der Wand mit einem Abstand von 5 bis 10 mm vom Bodenbelag. Auch hier
ist die Fuge mit einem plastischen Material auszufüllen. Eine einzige
Schallbrücke – und wenn es nur ein einsamer Nagel ist – kann den Erfolg
zunichte machen. Als Architekt muss man da ständig kontrollieren.
Der schwimmende Estrich sorgt auch für einen ausreichenden Trittschallschutz.
Das weiche Dämmmaterial verhindert die Leitung von Körperschall in die unter
dem Estrich befindlichen Konstruktionen. Die diesbezüglichen Normen sind gut
und Sie können sie anwenden. Achten Sie vor allem auf das richtige Verhältnis
von Dämm- und Estrichstärke, das auch in den Normen drinsteht.
Bei Holzbalkendecken gibt es einige gute Konstruktionen, die zum Erfolg führen.
Dort haben wir ein Sonderproblem vor allem dann, wenn wir die Balkendecke
architektonisch als fertige Untersicht hernehmen wollen und hierbei auf der
Oberseite der Balken eine Sichtschalung aufgebracht wird. Zunächst ist diese
Konstruktion nämlich zu leicht. Die Balken würden in Schwingung geraten. Bei
meinen Fachwerkhäusern habe ich folgende Konstruktion 184 entwickelt, die sehr
gut funktioniert:
Auf die Schalung über den Holzbalken, die mindestens 28 mm stark sein sollte
und in jedem Fall statisch nachgewiesen werden muss, wird ein weiches
Material mit ca. 5 mm Stärke verlegt. Gut geeignet sind textile Abdeckmatten,
184 Angeregt wurde ich hierzu durch eine Veröffentlichung der Holzindustrie in den späten 70er Jahren
des vorigen Jahrhunderts.

147
wie sie zum Schutz von Böden bei Malerarbeiten verwendet werden. Das Zeug
ist dermaßen billig, dass es zweilagig verlegt werden sollte. Darauf werden nun
mit knirschen Stößen hundsordinäre Gehwegplatten II.Wahl verlegt, die eine
Stärke von 50 mm haben sollen. Dieser Aufbau bringt eine Flächenlast von
1,0 KN/m² und führt dazu, dass nun die Deckenbalken ständig unter Last
stehen – in gewisser Weise also vorgespannt sind. Auf dieser Konstruktion
können Sie nun den weiteren Bodenaufbau herstellen. Das sind entweder die
üblichen schwimmenden Estriche oder auch Dielenböden über Lagerhölzern.
Den Trittschalldurchgang behindern Sie dadurch, dass die Lagerhölzer auf
einem elastischen Material verlegt werden. Neben den üblichen
Mineralwollestreifen sind auch Materialien gut geeignet, die aus
zerschredderten Altautoreifen hergestellt sind. Damit der Dielenboden nicht
dröhnt, muss der Hohlraum zwischen den Lagerhölzern mit loser Mineralwolle
oder einem anderen schallschluckenden Material ausgefüllt werden. Bei meinen
Fachwerkhäusern funktioniert dieser Aufbau hervorragend. Abraten würde ich
davon, die Gehwegplatten durch einen Estrich ersetzen zu wollen. Der würde
mit großer Wahrscheinlichkeit reißen. In den Rissen würden dann
unangenehme Knirschgeräusche entstehen. Die weiche Unterlage polstert die
Gehwegplatten gegen die Holzschalung ab, sodass auch da keine
Knirschgeräusche entstehen. Wichtig ist, dass Sie dem Statiker diesen Aufbau
bekannt geben, da er die Lasten berücksichtigen muss.
Schallschutz bei Fenstern
Sogar eine gewöhnliche Einscheibenverglasung hat dann eine gute
schalldämmende Wirkung, wenn sie frei schwingen kann. Ich hatte einmal ein
Büro in Berlin – Kreuzberg an der Urbanstrasse, die eine Hauptverkehrsstrasse
ist. Dieses Büro war früher ein Laden mit großem Schaufenster, das aus einer
Scheibe bestand die mit gewöhnlichem Glaserkitt in einem Blendrahmen
eingesetzt war. Der Verkehrslärm drang durch dieses Schaufenster kaum durch.
Nur dann, wenn ein Fahrzeug vorbei fuhr, das Schallenergie in der
Eigenfrequenz der Schaufensterscheibe absonderte, wurde es in meinem Büro
laut. Aufgrund dieser Erfahrung meine ich, dass die Schalldichtigkeit eines
Fensters vor allem davon abhängt, dass die Scheiben frei schwingen können.
Bei Isolierverglasungen kann man außerdem den Schallschutz dadurch
verbessern, dass die Scheiben unterschiedliche Glasdicken haben, also
unterschiedliche Eigenfrequenzen.
Erfahrungsgemäß haben Kastenfenster gute schalldämmende Wirkung. Die
Bauart von Kastenfenster wurde daher auch bei hochschalldämmenden
Fenstern übernommen. Die Kastenfutter werden in diesem Falle
schallschluckend ausgebildet.
Raumakustik
Räume sollen eine angenehme Akustik habe. Eigentlich könnte man sagen, dass
die Akustik eines Raumes Teil des Raumklimas ist. Die Anforderungen an die
Raumakustik hängen von der Raumnutzung ab. Ein Aufnahmestudio ist immer
ein schalltoter Raum ohne Resonanz. Dort machen sich später die Tonmeister
ans Werk, die eine Tonaufnahme akustisch aufarbeiten. In Konzertsälen kommt

148
es darauf an, dass in allen Raumzonen die Darbietung mit allen Feinheiten
gehört werden kann. Die berühmtesten Konzertsäle haben fast immer eine lang
gestreckte Form. Runde und sehr hohe Räume haben dagegen fast immer eine
so schlechte Akustik, dass Musikdarbietungen kaum möglich sind. Problematisch
scheint in Berlin der große Saal der Philharmonie von Scharoun zu sein. Anders
kann ich mir die Unzahl von Mikrofonen, die über den Musikern hängen, nicht
erklären. Möglicherweise sitzen da in Technikräumen Tontechniker, die die
Darbietung aufbereiten müssen, damit es zu einem Hörgenuss kommen kann.
In Wohnräumen hat man dann eine gute Akustik, wenn man den
Gesprächspartner auch auf größere Distanz gut verstehen kann und dass man
selbst beim Sprechen das Gefühl hat, dass man sich nicht anstrengen muss.
Dies erreicht man dann, wenn man bei der Konstruktion des Hauses, bei der
Auswahl der Baustoffe und bei der Innendekoration darauf achtet, dass
möglichst viele schwingungsfähige Materialien verbaut werden.
Schallschluckende Materialien z. B. Teppichböden oder dicke Vorhänge
verschlechtern fast immer die Akustik.
Muss die Akustik eines Raumes möglichst gut vorherbestimmt werden, müssen
Spezialisten eingeschaltet werden. Die arbeiten nach Erfahrungswissen. Häufig
werden Raummodelle im Maßstab 1:20 gebaut und damit experimentiert.
Hierbei werden Messungen mit hohen, dem Modell angepassten
Schallfrequenzen durchgeführt.
Elektrosmog
Als sich der Mensch vor über einer Million Jahre entwickelt hat, war auch er der
elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt. Bei Sonneneruptionen kam es
kurzfristig zu kräftigen Erhöhungen der elektromagnetischen Strahlung.
Normalerweise war die kosmische Strahlung aber so gering, dass sie keine
biologischen Wirkungen hatte. In kalten Regionen, wo die Menschen sich in
Höhlen aufhielten, waren sie gelegentlich dem Radon ausgesetzt, was wegen
der damit bewirkten genetischen Veränderungen zum Tempo der Evolution
beigetragen hat. Seit Anfang des vorigen Jahrhunderts hat die Entwicklung der
Elektrotechnik dazu geführt, dass wir uns permanent in künstlich erzeugten
elektromagnetischen Feldern aufhalten, die ein Vielfaches der natürlichen
Strahlungsbelastung bewirken. Niemand wird behaupten, dass die hier in
jüngerer Zeit entstandenen Sorgen um die Gesundheit grundlos seien.
Genaueres wissen wir aber nicht. Da wird noch geforscht. Je nach
Interessenlage wird abgewiegelt oder Panik erzeugt. Aus reiner Vorsicht sollte
man das aber bedenken und sich ernsthaft damit beschäftigen. Solange wir
nichts Genaues wissen, meine ich, dass man rein vorsichtshalber sich nicht
bedenkenlos dem sog. „Elektrosmog“ aussetzen sollte.
An anderer Stelle habe ich bereits mehrfach den Einsatz reflektierender
Materialien zur energetischen Verbesserung der Hüllkonstruktionen angeraten.
Dabei handelt es sich in aller Regel um Aluminiumfolien oder Folien, die mit
Aluminium bedampft werden. Diese Materialien haben den Nebeneffekt, dass

sie auch elektromagnetische Wellen abschirmen. Damit ist es also möglich, den
Elektrosmog drastisch in Gebäuden zu verkleinern.
149
Sichtmauerwerk aus Backsteinen
Diese Schrift ist unter anderem auch die Frucht einer seit 1963 andauernden
Beschäftigung mit Architektur, Baukonstruktion und Bauphysik. Ich war
Werkstudent, der seinen Lebensunterhalt und sein Studium weitgehend selbst
verdienen musste. Das war zwar mühsam aber lehrreich. Mein Arbeitgeber war
der Münchener Architekt Herbert Korn, der in gewisser Weise mein Lehrmeister
war und an den ich auch heute noch dankbar zurückdenke. Herbert Korn war
kein Freund von „großen und glatten“ Entwürfen. Er liebte Kleinteiligkeit und
menschliche Proportionen. Für Materialien hatte er ein untrügliches Gespür.
Wenn er Entwürfe bearbeitete, zog er sich in sein Zimmer zurück und ward
nicht mehr gesehen. Stundenlang kämpfte er mit der Entwurfsaufgabe,
verbrauchte Unmengen von Skizzierpapier, das er mit einem 6B- Bleistift
bedeckte, sodass außer ihm niemand mehr wusste, was da eigentlich geplant
war. Am Ende des mit vielen Flüchen angereicherten Entwurfsprozesses war
sein Zimmer mit zusammengeknülltem Skizzenpapier aufgefüllt. Wir – seine
Mitarbeiter – machten das Beste daraus und am Ende war dann doch ein Haus
mit guter architektonischer Qualität entstanden. Mit den Ideen des Bauhauses
hatte Herbert Korn nichts am Hut – das war ihm zu gestaltlos und zu langweilig.
Eines seiner bewunderten Vorbilder war stattdessen Heinrich Tessenow und die
damals sehr schöne Architektur der Schweden. Andererseits riss er gerne Witze
über den damals in Bayern aufkommenden „Jodlerbarock“, der dazu geführt
hat, dass schlichte Wohnhäuser in den Bauformen von Bauernhäusern und mit
völlig verunglückten Proportionen errichtet wurden und bis heute immer noch
errichtet werden. In dieser Zeit soll ein Kreisbaumeister in Miesbach sogar
verlangt haben, dass unter allen Umständen Brettfensterläden mit
eingeschnittenem Herzen an die Hauswände gehängt werden mussten, auch
wen diese völlig funktionslos waren, weil damals bereits der Kunststoffrolladen
allgemein Standard war.
Jedenfalls habe ich in dieser Zeit viel gelernt. Zusammen mit Gabor Benedek,
der in München als Architekt Karriere gemacht hat und auch als Karikaturist bei
der Süddeutschen Zeitung agierte, habe ich teilweise völlig selbständig
Bauwerke geplant und geleitet.
In der Ausarbeitung von Details wurde wüst gewühlt. Die Planungstechnik bei
Herbert Korn war so, dass in bereits fertige „Fuffzigstel“ – so nannte man
damals die Werkpläne im Maßstab 1: 50 – nachträglich Detaillösungen gequält
wurden. Das hat mir nie gut gefallen, weil da fast immer nur
Kompromisslösungen entstanden sind. Als ich mich dann am Ende meines
Studiums als selbständiger Architekt betätigt habe, habe ich diese
Planungsweise radikal geändert. Ich führte ein, dass zunächst alle wichtigen
Details im Maßstab 1: 5 gezeichnet worden sind und der Rohbau hieran
angepasst worden ist. Meinen Bauzeichnerlehrlingen habe ich immer den
Wahlspruch „Vom Fertigen ins Rohe“ eingebläut. Das hat sich bis heute gut
bewährt. So hat sich dann im Laufe der Zeit meine Begeisterung für saubere

150
Detaillösungen entwickelt, vor allem als ich sah, dass diese ganz wichtig für die
architektonische Haltung eines Bauwerks sind. In dieser Zeit ist bei mir auch die
Gewohnheit entstanden, dass ich scheinbar fertige und abgeschlossene
Bauregeln mit zunehmenden Misstrauen betrachtet habe. Damals begann auch
mein Interesse an Bauphysik, die im damaligen Planungsalltag überhaupt keine
Rolle gespielt hat. Im Studium hat man da überhaupt nichts Sinnvolles gelernt.
Der Umgang mit bauphysikalischen Problemen – damals hauptsächlich bei
Flachdächern – hatte etwas Schamanenhaftes an sich.
In dieser Zeit entdeckte man auch das Ziegelsichtmauerwerk wieder einmal neu
und begeisterte auch mich. Inspiriert hat mich da hauptsächlich mein damaliger
Professor für Baukonstruktion Eichberg, der im Umfeld der alten Technischen
Hochschule einige Ziegelbauten errichtet hat.
Mein erster größerer Planungsauftrag war ein 16- Familienhaus in Regensburg
in der Nähe des Dörnbergparks. Das wollte ich natürlich als
Sichtmauerwerksbau errichten, eine Bauweise, die in Regensburg ziemlich
fremd war und bei einigen Schulhäusern auch schief gegangen war, da dort
schwere Schlagregenschäden und Ausblühungen zu verzeichnen waren. Hinzu
kam noch ein Genehmigungsproblem, da ich mir sicher war, dass der für mein
Vorhaben zuständige Baubeamte, ein Herr Wiesinger einen
Sichtmauerwerksbau kategorisch ablehnen würde. Dieses Problem habe ich
ganz einfach dadurch gelöst, dass ich in der Baubeschreibung zum Bauantrag in
der Spalte für Aussenputz einfach keine Angabe gemacht habe. So wurde das
Bauwerk dann auch genehmigt und später habe ich mich darauf berufen, dass
durch die Vermeidung von Ausssenverputz automatisch ein
Sichtmauerwerksbau entstünde. Die Reaktion der Baubeamten auf meine
Hinterlist war etwas säuerlich. Letztlich bekannte sich aber auch das Bauamt
der Stadt Regensburg zur Sichtmauerwerksbauweise, viele Jahre später
dadurch erkennbar, dass ich – schon in Berlin – einen Anruf des Regensburger
Planungsamts erhielt, in dem ich gefragt wurde, ob ich mich in meinen
Urheberrechten verletzt fühlen würde, wenn auf die Sichtmauerwerksfassade
am Dörnbergpark nun ein Wärmedämmsystem aufgebracht würde.
Städtischerseits sei man dagegen. Hätte ich nicht erklärt, dass ich einer
derartigen Verschandelung nicht zustimmen würde, hätte die Stadt Regensburg
dieses Gebäude kurzerhand unter Denkmalschutz gestellt.
Nun hatte ich also das Problem zu lösen, wie man Schlagregendurchbrüche und
Ausblühungen an Ziegelsichtmauerwerk verhindern könne. Ich hatte nämlich
keine Lust, mich bereits bei meinem ersten grösseren Bauwerk zu blamieren. In
den Unterlagen des Bayerischen Ziegelverbands fand ich hierzu nichts. Da gab
es Bauregeln, die besagten, dass Mauerwerk vollfugig zu errichten sei.
Sichtmauerwerk sei hohlfugig zu errichten, was besagte, dass im
Fassadenbereich die Mauerfugen 4 cm tief auszukratzen seien und nachträglich
mit „erdfeuchtem“ Mörtel erst in den Stoßfugen und sodann in den Lagerfugen
mit einer Fugenkelle zu verfugen sei. Leider stehen diese weltfremden Regeln
noch heute in den Fachbüchern drin.

151
Aus meiner eigenen Praktikantenzeit am Bau wusste ich, dass es ein vollfugiges
Ziegelmauerwerk schlicht nicht gab. Der Mauermörtel wurde nur als Würstchen
im vorderen Bereich der Fassade aufgetragen. Im Mauerkern war zunächst alles
hohl und offen. Die Verfüllung der inneren Stoßfugen erfolgte durch das
Einfüllen von angetrockneten Mörtelresten, aber auch mit Zigarettenkippen und
was sonst noch zufällig herumlag. Bauhelfer mussten außerdem
heruntergefallenen Mörtel am Mauerfuß, der schon weitgehend abgebunden
hatte, auf die Mauerkrone schippen. Dieser Dreck war das übliche
Verfüllmaterial. Von vollfugig errichtetem Mauerwerk also keine Rede. Das lief
nach dem Motto „aussen hui – innen pfui“. Ich musste mir da also etwas
einfallen lassen, bei dem die Bauhandwerker auch dann mitspielten, wenn ich
nicht gerade auf dem Gerüst stand.
Ich entwickelte also folgende Arbeitsweise:
Der Maurer musste sich beim Mörtelantrag in gewohnter Weise nur auf die
Stoßfuge konzentrieren. Die innen liegenden Steinflächen blieben zunächst
einmal unvermörtelt. Die Stoßfuge musste dabei etwas herausquellen. Der
übergequollene Teil wurde nach etwa einer halben Stunde ganz einfach mit der
Kelle mauerbündig abgeschnitten. Damit war die Fassadenfuge bereits fertig.
Die nachträgliche Verfugung nach vorangegangenem Auskratzen – die auch
Geld gekostet hätte – war also überflüssig geworden. Es gab also keine
glattgebügelten Fugen mehr sondern eine sehr lebendige gekörnte
Oberflächenstruktur.
Die Verfüllung der bis dahin immer noch völlig offenen inneren Stoßfugen
wurde durch Bauhelfer erledigt. Diese rührten in schwarzen Plastikeimern den
normalen Mörtel mit viel Wasser zu einer Mörtelsuppe etwa in der Konsistenz
einer Erbswurstsuppe an und schütteten diese Brühe in die Fugen hinein. Das
überschüssige Wasser wurde sofort von den bisher trockenen Backsteinen
aufgesaugt. Damit erhielt das Mauerwerk endlich auch das für den
Abbindeprozess notwendige Wasser. Die gute alte Sitte, dass Ziegelsteine vor
dem Vermauern zu nässen seien, war längst in Vergessenheit geraten und wäre
auch nicht durchsetzbar gewesen. Jedenfalls war nun das Mauerwerk
ausreichend feucht und vor allem vollfugig. Die damaligen Erstbedenken meines
prachtvollen Poliers Josef Lang gegen diese neuartige Arbeitsweise, die ja ein
blutiger Berufsanfänger sich ausgedacht hatte, zerstoben sehr rasch, als er sah,
dass diese Arbeitsweise auch sehr rationell war. Die Zeit, die bisher die Maurer
mit dem lustlosen Stochern in den Stoßfugen vergeudet hatten, musste von
nun an nur noch für das Mauern aufgewendet werden. Der Fugenverguss
wurde von den billigeren Bauhelfern erledigt.
Allerdings tauchte auf meiner Baustelle eines Tages eine Abordnung des
Bayerischen Ziegelverbandes auf, der von dieser Neuerung erfahren hatte. Er
hatte die Sorge, dass diese Arbeitsweise den Baustoff Mauerziegel in Verruf
bringen könnte. Das war eben etwas Neues und schon deshalb abzulehnen.
Einige Jahre später hatte ich aber die Genugtuung, dass in Arbeitsblättern des
Verbandes diese Arbeitsweise sogar ausdrücklich empfohlen wurde und hierbei
die Texte meines Leistungsverzeichnisses, in dem die neue Arbeitsweise

eschrieben war, wörtlich abgedruckt waren. Das Problem „Vollfugigkeit“ war
also gelöst.
152
Noch aber gab es das Problem „Ausblühungen“. Da musste man zuerst einmal
herausfinden, was Ausblühungen eigentlich sind. In aller Regel sind
Ausblühungen die Ablagerungen von zur Außenwand durchgewanderten
Calziumionen und von löslichen Salzen die mit eingedrungenem oder
kondensiertem Wasser transportiert werden. Letzteres kann man sogar mit
einer Geschmacksprobe feststellen. Bei Mauerziegeln, die südlich der Mainlinie
hergestellt werden, befindet sich im Stein kaum Salz. Mauerziegel aus dem
norddeutschen Bereich kann man hingegen auch zum Würzen verwenden – so
versalzt sind diese häufig. Man musste also die Salze und die Calziumionnen am
Wandern behindern. Da kam mir der pure Zufall zu Hilfe. Noch als Student habe
ich nämlich in einer Wühlkiste der Buchhandlung Hugendubel am Münchner
Amiraplatz eine Baufachzeitschrift aus den 70er – Jahren des 19.Jhdts.
entdeckt, auf deren Titelseite ein wunderschöner Stahlstich vom eben
fertiggestellten Kölner Dom abgedruckt war, weshalb ich die Zeitschrift auch für
50 Pfennig gekauft habe. Innen drin fand ich einen Aufsatz eines Kölner
Mauermeisters, in dem der berichtete, dass eine Zugabe von Trass 185 im
Mauermörtel offenbar die Wirkung hätte, dass keine Ausblühungen mehr
stattfänden. An diesen Aufsatz erinnerte ich mich dann einige Jahre später. Ich
glaubte dem Kölner Maurermeister und ordnete daher an, dass dem Bindemittel
im Mörtel etwa 10% Trass beizumengen sei.
Erst viel später hat ein mir befreundeter Chemiker mir erklärt, dass Trass die
Fähigkeit hätte, freie Calziumionen und Salze an sich zu binden und hieraus
eine chemisch – kristalline und wasserunlösliche Verbindung entstünde.
Jedenfalls hatte ich bei dieser Bauweise niemals auch nur den Hauch einer
Ausblühung zu vermerken.
Wichtig war letzten Endes auch eine genaue Mischrezeptur für den Mauersand.
Die entwickelte ich stets in meiner Küche. Ich füllte in einen Maßkrug genau
einen Liter Sand ein, trocknete diesen in einem Topf auf dem Herd und wog ihn
sodann. Nun füllte ich den getrockneten Sand mit Wasser bis zum oberen Rand
auf und wog das wieder. Der Gewichtsunterschied zeigte unmittelbar den
Hohlraumanteil im Sand an. Meistens waren das etwa 30%. Durch Zugaben
anderer Korngrössen wurde der Hohlraumanteil auf etwa 15 % abgesenkt.
Dieser Hohlraum wurde dann in der Mörtelmischung durch das Bindemittel aus
Kalk, Zement und Trass gefüllt. Damit war ein sehr guter Mörtel gegeben, der
die richtige Struktur und gute Verarbeitbarkeit hatte.
Diese Bauweise habe ich später in den mittleren 80er – Jahren auch bei einem
Büro – und Geschäftshaus in Berlin –Reinickendorf vorgeschrieben. Bei einem
Baustellenbesuch traf mich dann allerdings fast der Schlag als ich sah, dass an
einer Mauerpartie ungefähr fünf Schichten ausgeblüht waren. Ich protestierte
185 Trass ist eine Art Naturzement, die in vulkanischen Landschaften z.B. in der Eifel oder in der Nähe
von Neapel bei Puzzuoli gewonnen wird. Mit diesem Material haben schon die alten Römer
Betonbauwerke errichtet.

153
dagegen lauthals bis mir der Polier der Baustelle eingestand, dass eine
Trasslieferung verspätet eingetroffen sei und man daher den Mörtel ohne Trass
angerührt hätte. Daraufhin verpflichtete ich die Baufirma dazu, dass sie in den
kommenden zehn Jahren regelmäßig anrücken müsse um die Ausblühungen
trocken abzubürsten, also für die voraussichtliche Zeit, bis der Vorrat an freien
Ionen aufgebraucht war. Jedenfalls war dies der letzte Beweis für die Wirkung
des Trass´ im Mörtel.
So – nun habe ich ein bisher streng gehütetes Berufsgeheimnis preisgegeben.
Das ist aber ja durchaus im Sinne dieser Schrift, der ja darin besteht, dass
meine Erfahrungen aus fast einem halben Jahrhundert Architektenleben nicht
mit mir untergehen sondern dem Einen oder Anderen auch nützen.
Schlussbemerkung
Ich habe Sie nun in die Welt der Bauphysik geführt und hierbei versucht den
trockenen Fachbuchstil zu vermeiden. Meine Absicht ist dann erreicht, wenn Sie
künftig selbst bei der Betrachtung Probleme weiterdenken. Machen Sie
Gedankenexperimente.
Denken Sie sich – nahezu meditativ – in die Welt der kleinsten Teilchen hinein.
Unsichtbares wird hierbei sichtbar und anschaulich. Sie werden auf Fragen
stoßen, an die Sie bis heute nicht einmal gedacht haben. Sie müssen also
weiterforschen, weiterlernen, Fachleute und die Fachliteratur befragen. Geben
Sie sich niemals mit unklaren Auskünften zufrieden. Gehen Sie den Dingen auf
den Grund. Der Zweifel ist bei uns Architekten eine Tugend. Wenn der Staat
und die Industrie uns zu irgendwelchen Dingen zwingen wollen, ist höchste
Vorsicht angebracht. Als Architekt haben Sie eine moralische Verpflichtung zur
Weiterbildung. Außerdem macht das auch noch Spaß und hält geistig fit.
Christoph Schwan
am 6.August 2010

Glossarium und Personen
154
Architekt. Beratender Beruf mit zahlreichen Aufgaben, die eine große
Vielseitigkeit erfordern. Neben den klassischen Berufsaufgaben wie Entwerfen
von Gebäuden, Werk- und Detailplanungen, Bauleitungsaufgaben muss der
Architekt weitere Fachgebiete wenigstens grundsätzlich beherrschen. Dazu
gehören die Naturwissenschaften, Kunstgeschichte, Farbenlehre, Geometrie,
Mathematik, Historische Handwerkstechniken, Materialkunde, Chemie, Physik,
Gesundheitslehre, Garten- und Landschaftsbau, Musik, Freihandzeichnen,
umfassende Kenntnisse des öffentlichen Baurechts, des Werkvertragsrechts,
gute Ausdrucksfähigkeit in Wort und Schrift, Fremdsprachenkenntnisse,
Organisationsfähigkeit, Menschenkenntnis und künstlerische Begabung. Der
Beruf des A. gehört damit zu den vielseitigsten Berufen. Leider hat sich in den
vergangenen Jahren das Berufsbild vom „Allrounder“ hin zum
Entwurfsspezialisten entwickelt, der zahlreiche Berufsaufgaben an die sog.
„Sonderfachleute“ überträgt. Damit entfernt er sich zunehmend von
Fachgebieten, die er aber beherrschen sollte. Der Verfasser meint, dass diese
Entwicklung, die zum Ansehensverlust der A. geführt hat, gedreht werden
muss. Derzeit ist die Ausbildung von A. von schlechter Qualität. Entschieden zu
kurz kommen die technischen Fächer. Bauphysik wird praktisch überhaupt nicht
gelehrt. Zu vermuten ist, dass die Architekturlehrer selbst keine ausreichenden
Kenntnisse über Bauphysik haben.
Berg, Dipl.-Ing.Tilman. Ehem. Student des Bauingenieurwesens an der TU –
Berlin, Fachbereich allgemeiner Ingenieurbau. In seiner Diplomarbeit hat er den
Energieeinspareffekt der Thermosfassade mit 56% gegenüber einer
unverkleideten Nordwand ermittelt.
Bernoulli, Daniel. 1700 – 1782, schweizerischer Mathematiker und Physiker,
Entdecker des nach ihm benannten Gesetzes von B., das besagt, dass die
Summe von statischem und dynamischem Druck von strömenden Medien in
einem geschlossenen System stets gleich groß ist. Wichtigste Grundlage der
Aerodynamik. Strömungsprozesse sind auch an Bauwerken von Bedeutung.
Bohr, Hendrik Niels David. 1885 -1962, dän. Physiker, Entdecker des nach ihm
benannten B.´schen Atommodells, dass noch immer trotz der
weitergegangenen Forschung als gute Analogie der Bewegungen der Elektronen
um den Atomkern gilt.
Corioliskraft. Die Luftmassen strömen geradlinig von Zonen hohen in Zonen
niedrigen Luftdrucks. Da sich aber hierbei die Erde unter den Zugbahnen
hinwegdreht, sind die Zugbahnen relativ zur Erdoberfläche gekrümmt. Auf der
nördlichen Halbkugel gilt, dass Tiefdruckgebiete linksdrehend, Hochdruckgebiete
rechtsdrehend umströmt werden. Südlich des Äquators ist es genau
umgekehrt. Die verschiedenen Windrichtungen können hierbei ebenfalls erklärt
werden. Befinden wir uns südlich eines Tiefdrucksgebietes, haben wir westliche
Winde, bewegen wir uns in nördlicher Richtung, dreht der Wind zunehmend
nach links. Befinden wir uns nördlich des Tiefdruckgebietes, haben wir es mit

östlichen Winden zu tun.
155
Dämmstoff. Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, die fast immer
strukturbedingt ist. Die Wärmeleitzahl, die in bauphysikalischen Berechnungen
mit dem Zeichen (λ) bezeichnet wird, drückt aus, welche Energiemengen durch
einen Würfel mit der Kantenlänge 1,00 m in einer Stunde und bei 1 K
Temperaturdifferenz durchgeleitet werden. Er wird daher in der Größe (W/mK)
angegeben.
Dämmung. Im Bauwesen Methode zur Behinderung der Wärmeleitung. Die
Wirkung wird dadurch sichtbar, dass die Menge der durchgeleiteten
Wärmeenergie in der Zeit geringer wird. Dämmung beeinflusst somit den
zeitlichen Ablauf der Energieverlagerung, nicht jedoch die Energieverlagerung
als solche. Ein Beispiel: Wenn Sie ein gedämmtes mit einem ungedämmten
Haus vergleichen, beide Häuser den gleichen energetischen Zustand haben und
die Heizanlage gleichzeitig abschalten, werden nach einer gewissen Zeit beide
Häuser den gleichen Energiezustand haben. Im Winter hängt dies davon ab, ob
die Abkühlungsphase von intensiver Sonneneinstrahlung begleitet ist oder nicht.
Bei sehr geringem exogenem Energieeintrag wird wahrscheinlich das nicht
gedämmte Haus früher ausgekühlt sein, das gedämmte Haus später. In beiden
Fällen ist jedoch die gespeicherte Wärmeenergie verloren gegangen. Hieraus
folgt, dass Dämmung nur den zeitlichen Ablauf des Wärmeverlustes beeinflusst,
nicht jedoch dessen Größenordnung. Die Heizkostenrechnung bleibt also in
beiden Fällen gleich groß.
Dewar, Sir James. Schottischer Erfinder des nach ihm benannten D.-Gefässes,
der heute als Gebrauchsgegenstand weit verbreiteten Thermoskanne, einer
praktischen Anwendung des Strahlungsgesetzes von Stefan – Boltzmann.
Immer noch eine der besten Methoden zur Behinderung von Energieverlagerungen,
weit besser als die Dämmtechnik.
Diffusionswiderstand. Widerstand eines Materials gegen den
Wasserdampfdurchtritt in (m²h Pa/kg)
Dipol. Material mit einem magnetischen Plus – und einem Minuspol, allgemein
bekannt in der Form eines Stabmagneten. Wassermoleküle sind ebenfalls
Dipole, die sich auf die physikalischen Eigenschaften von Wasser auswirken.
Wird Wasser erhitzt, überwiegen ab gewissen Temperatur – und
Druckverhältnissen die Molekularbewegungen energetisch die auf der
Dipoleigenschaft beruhenden Adhäsionskräfte der Teilchen untereinander.
Wasser wird sodann dampfförmig. Kondensation entsteht beim umgekehrten
Vorgang.
Drittmittel. Spenden aus der Wirtschaft an die Forschungsinstitute, ohne die die
heute praktizierte Forschungsarbeit nicht mehr möglich wäre. Für die
Hochschullehrer gilt als Qualitätsmerkmal die Höhe der eingeworbenen
Drittmittel. Davon hängen auch die Chancen, in eine höhere Gehaltsklasse
eingestuft zu werden, ab. Gefahr: Eine zweckfreie Forschung findet daher kaum

mehr statt. Die heutige Forschung hat sich von den Interessen der Industrie
abhängig gemacht.
Eichler, Friedrich. Bekannter und führender Bauphysiker in der alten DDR, vor
allem bekannt durch seine „Bauphysikalische Entwurfslehre“.
Emulsion. Mischung feinster Tröpfchen in anderen Flüssigkeiten, sodass sie
Lösungen ähneln. In der Technik werden E. häufig mit Ultraschall hergestellt.
Energetische Gebäudeoberfläche. Der Verfasser versteht unter der e.G. die
Wandoberfläche hinter Verkleidungen, die der Energieeinsparung dienen sollen.
156
Energie. Fähigkeit Arbeit zu leisten. Daher wird sie häufig über die
Arbeitsleistung definiert. Die Einheit der Energie ist die (Ws). Abgeleitet ist
diese Größe aus dem Nm (Newtonmeter). Ein Nm ist die Energie, die benötigt
wird, um die Masse 1 kg von der Ruhe auf eine Geschwindigkeit von 1m/s zu
beschleunigen. Diese Definition gilt im gesamten Universum. Frühere
Maßeinheiten waren mit der Erdanziehungskraft verknüpft, z.B. das Kilopond
(kp).
Energiebilanz. Eine E. entsteht bei der Betrachtung von Gebäudeoberflächen
durch die Verrechnung von Energieeintrag und Energieabtrag. Sie haben
unterschiedliche Richtungen die durch Vorzeichenwechsel hinreichend genau
beschrieben werden können. Der Verfasser hat für Energieeintrag das
Vorzeichen (+), für Energieabtrag das Vorzeichen (-) gewählt. Für die
Energiebilanz, die einen verrechneten Energiestrom darstellt, hat er das
physikalische Zeichen (Φb) gewählt. Angegeben wird (Φb) bei stündlicher
Betrachtungsweise in (W/m²h).
Energiebilanzwert. Durchschnittswert von (Φb) über einen definierten Zeitraum.
Energieerhaltungssatz. Energie kann in einem geschlossenen System weder
erzeugt noch vernichtet werden. Der Energiegehalt des Universums ist immer
gleich groß. Wird in bauphysikalischen Berechnungen „Energieverlust“
berechnet, ist das eigentlich falsch. Gemeint ist hier Energie, die sich der
Nutzung durch den Menschen entzieht. „Energieverlust“ ist daher ein
anthropozentrischer Begriff. Die Umwandlung von einer Energieform in die
andere geschieht verlustlos.
EnEV. Energieeinsparverordnung seit 2002 gültig. Im Bauwesen derzeit
Rechtsgrundlage zum Nachweis einer ausreichenden Energieeinsparung, die
dann nachgewiesen ist, wenn ein bestimmter U-Wert nicht überschritten wird.
Die sonstigen Anforderungen der EnEV sind weitgehend sinnvoll. Der Verfasser
vertritt jedoch die Auffassung, dass das der EnEV zugrunde liegende
bauphysikalische Modell falsch ist. Der systematische Fehler der EnEV besteht
darin, dass der Staat den inzwischen gescheiterten Versuch gemacht hat, den
Verbrauch an Energie durch technische Verfahren zu regeln. Es würde
vollkommen genügen, wenn der Staat gewisse maximale

157
Energieverbrauchswerte verordnet und die technische Lösung aber den
Fachleuten überlässt und somit auch nicht den technischen Fortschritt
behindert. Damit wäre auch der Lobbyarbeit der verkaufswütigen Industrie und
der damit verbundenen Korruption der Boden entzogen.
Entropisches Prinzip. Das e.P. besteht darin, dass in einem geschlossenen
System sich stets der niedrigste Energiezustand einstellt.
Fluid. In der Strömungslehre Bezeichnung für Gase und Flüssigkeiten.
Fourier, Jean Baptiste Josèphe de. 1768 – 1830, franz. Physiker, hier von
Bedeutung durch das sog. fourier´sche Gesetz über Wärmeleitung, die eine
lineare Funktion mit den Parametern Wärmeleitfähigkeit, Materialdicke und
Temperaturunterschied darstellt. Es handelt sich hier um einen sog. „einfachen
Sachverhalt“. Das F.Gesetz gilt in der verstümmelten Form nur für den
stationären Zustand der Randbedingungen und ist daher im Bauwesen
unzureichend, da dort nur instationäre Randbedingungen, die überwiegend
wetterbestimmt sind, herrschen. Unbeachtet bleiben beim F.Gesetz auch
sonstige physikalische Erscheinungen, von denen F. noch nichts gewusst hat.
Fraunhoferinstitut für Bauphysik. Durch Steuermittel, Drittmittel und
Gutacherhonorare finanzierte Institution für die Erforschung von Technologien
im Bauwesen. Wegen der Finanzkonstruktion des F. kann es nicht mehr als
Institution für zweckfreie Forschung angesehen werden. Das F. ist inzwischen
weitgehend kommerziell ausgerichtet. Man muss dennoch dem F. eine
weitgehend gute Arbeit bescheinigen.
Gertis, Prof.Dr.-Ing.utr. Karl, früherer Leiter des Fraunhoferinstituts für
Bauphysik in Stuttgart und Holzkirchen. Anhänger der genormten Bauphysik,
teilweise jedoch auch beachtenswerte neue Denkansätze. Frühzeitige
Beschäftigung mit der Physik der Wärmestrahlung, leider nicht konsequent zu
Ende geführt. Vor einigen Jahren emeritiert.
Globalstrahlung. Die G. ist die ungeminderte Einstrahlungsleistung der Sonne
senkrecht zu einer Ebene, Sie wird in (W/m²) angegeben. Da das Sonnenlicht
durch vielfältige Randbedingungen geschwächt wird, z.B. Bewölkung, Dunst
und durch den Umstand, dass die tiefstehende Sonne dickere Luftmassen
durchdringen muss, kommt die G. in voller Stärke kaum zur Wirkung. In
Berechnungen muss sie daher abgemindert werden. Der Bedeckungsgrad des
Himmels ist i.W. vom Luftdruck abhängig. Der Verfasser arbeitet daher mit
druckabhängigen Abminderungswerten. Nicht zu verwechseln mit der
Solarkonstanten, die die Einstrahlungsleistung oberhalb der Atmosphäre
darstellt.
Hauser, Prof. Dr.-Ing. Gerd. Seit 2005 Nachfolger von Karl Gertis im
Fraunhoferinstitut für Bauphysik und Hochschullehrer an der TU – München für
das Fachgebiet Bauphysik, u.A. Berater der Deutschen Bundesregierung auf
dem Gebiet der Energieeinsparung, maßgebend bei der Entwicklung der EnEV,

prominentester und einflussreicher Befürworter der „alten“ Bauphysik.
158
Hyperbeltragik. Die Wirtschaftlichkeit von Dämmstoffen nimmt mit
zunehmender Dicke wie ein gegen Null strebender Hyperbelast ab. Die
Wirtschaftlichkeitsgrenze wird bei etwa 80 mm Dämmstärke erreicht. Eine
rechnerische und praktische darüber hinausgehende Verbesserung des
Wirkungsgrades von Dämmungen ist nicht möglich. In der DIN 4108 wird dies
jedoch nicht berücksichtigt.
Instationär nennt man einen Zustand der Randbedingungen, der einem
gesetzmäßigen oder chaotischen Wechsel unterliegt. Wetterbestimmte
Randbedingungen sind instationär und chaotisch, weshalb sie nicht berechenbar
sondern nur messbar sind. Die DIN 4108 und die EnEV gehen dagegen von
stationären Randbedingungen aus. Daher führen die genormten und
verordneten Berechnungsverfahren zu mehr oder weniger falschen
Ergebnissen.
Kinetische Energie. Wärmeenergie in Stoffen wird nach der kinetischen
Wärmetheorie als die Bewegungsenergie definiert, in der sich Stoffteilchen
befinden, die um einen Ruhepunkt schwingen. Es gelten somit die
Bewegungsgesetze für gleichmäßig beschleunigte und verzögerte Bewegungen.
Entdeckt wurde dies durch die Brownsche Molekularbewegung, die sichtbar
gemacht werden konnte. Bis zur Entdeckung dieses Prinzips Mitte des 19.Jhdts.
herrschte die Phlogistontheorie vor, die Wärme als „diskrete Flüssigkeit“
beschrieben hat. Aus dieser Phase der wissenschaftlichen Erkenntnis rührt noch
der Begriff „Wärmestrom“ her wie auch das Gesetz über Wärmeleitung von
Fourier im späten 18.Jhdt.
Klima. Statistische Zusammenfassung von Wetterereignissen, die meistens bis
30 Jahre zurückverfolgt werden. Ein tatsächliches Klima gibt es nicht. Daher
gibt es auch keine „Klimakatastrophen“ sondern nur Wetterkatastrophen. Ob
das Klima katastrophal ist oder nicht, kann objektiv nicht beurteilt werden.
Immerhin leben wir nicht schlecht von früheren „Klimakatastrophen“. Wir
hätten nämlich weder Steinkohle noch Erdöl. Die Entwicklung der modernen
Zivilisation war nur möglich auf der Grundlage eines Klimas, dass unsere
heutigen Propheten als Klimakatastrophe bezeichnen würden.
Kondensationswärme. Wärmeenergie, die zur Umwandlung vom flüssigen in
den dampfförmigen Aggregatzustand bei unveränderter Temperatur
aufgewendet wird. Beim umgekehrten Vorgang wird Kondensationswärme
wieder frei. In der Heiztechnik in der sog. „Brennwerttechnik“ zur Verbesserung
des Wirkungsgrades sehr erfolgreich genutzt.
Konvektion. Unter K. versteht man in der Physik den Energieübergang von
Fluiden in Festkörper und den umgekehrten Vorgang. Erste Überlegungen
hierzu stammen von Isaac Newton. Er postulierte bereits eine spezifische, auf
den Vorgang abgestimmte Wärmeübergangszahl, ohne sich damit aber näher
zu beschäftigen. Die Größe des konvektiven Energieübergangs bei K. hängt von

159
zahlreichen Einflüssen ab. Im Detail entsteht K. dann, wenn Teilchen des Fluids
mit Teilchen des Festkörpers zusammenstoßen und hierbei wie bei
Wärmeleitung in Festkörpern Schwingungsenergie übertragen wird. Das
Ausmaß der K. wird bei gasförmigen Fluiden von der Häufigkeit der Kollisionen
maßgeblich mitbestimmt. Daher ist die Strömungsgeschwindigkeit von Gasen
an Festkörpern eine ausschlaggebende Größe. Bis heute gibt es für K. keine
sicheren Berechnungsverfahren. Die Werte für die Wärmeübergangszahl
müssen daher experimentell bestimmt werden. Am Geringsten ist K. bei
ruhender Luft. Hier kann mit einem Wert (α) von 2 W/m²K gerechnet werden.
Konvektive Prozesse im Bauwesen bedürfen dringend einer wissenschaftlichen
Untersuchung.
Konvektives Heizungssystem. Heiztechnik, die darauf beruht dass an erwärmten
Flächen – Heizkörpern – Luft erwärmt wird und sodann ungeregelt, meistens
walzenartig sich im Raum bewegt. Den Übergang von Wärmeenergie vom
Heizkörper in die Luft nennt man „Konvektion“.
Meteorologie. Unexakte Lehre über das Wettergeschehen. Angesichts des
chaotischen Ablaufs der Randbedingungen, die zum Wetter führen, ist es den
Meteorologen auch künftig verwehrt, präzise Wettervorhersagen für Zeiträume
über die Dauer von mehr als drei Tagen herauszugeben. Daher werden sie im
Volksmund etwas bemitleidend als „Wetterfrösche“ bezeichnet. Ihre geringe
wissenschaftliche Reputation versuchen die Meteorologen damit aufzubessern,
dass sie seit einigen Jahren Prognosen über die Entwicklung des Klimas in
ferner Zukunft veröffentlichen. Damit diese die erwünschte Aufmerksamkeit
erregen, werden sie in die Form von Horrorvisionen gekleidet. Daneben
verbreiten sie offenkundigen wissenschaftlichen Unsinn. Ein Beispiel hierfür ist
die These, dass die Erde sich zwischen ihrer Oberfläche und der
Wetterobergrenze in etwa 10 000 m Höhe wie ein Treibhaus verhielte.
Beschäftigt man sich mit der Wirkungsweise eines echten Treibhauses, kommt
sehr rasch zu Tage, dass die Treibhausthese nicht einmal als Analogie taugt.
Das Spurengas CO2 heißt nun „Klimakiller“ und ist an der Energierückhaltung
dennoch nur minimal beteiligt. Die große Stabilität der im globalen Ausmaß
gemessenen Temperatur der Atmosphäre geht im Wesentlichen auf den dort
vorhandenen Wasserdampf zurück. Die von der M. genannten
Temperaturschwankungen beweisen nicht eine dräuende Klimakatastrophe
sondern zeigen, dass ein sich selbst regelnder Prozess stattfindet. Man sollte
sich darüber klar werden, dass Horrorvisionen ein gut verkäufliches Produkt
sind und somit kommerzielle Interessen im Vordergrund stehen. Die gleiche
Wissenschaft hat vor kurzem vor einer neuen Eiszeit gewarnt. Die Aussicht auf
eine Belebung des Wintersports hat jedoch diesem Szenario die erwünschte
Wirkung entzogen. Also probiert man es nun einmal anders herum.
Muthesius Sebastian. Bekannter Geigenbauer in Berlin, Abkömmling eines
berühmten Geschlechtes von Geigenbauern und Architekten.
Normen. Unverbindliche Handlungsempfehlungen des Deutschen Instituts für
Normung (DIN), die den Anwender auch bei deren Einhaltung nicht von der

160
eigenen Verantwortung freistellen. Diese Warnung trifft der Deutsche
Normenausschuss selbst. Die Norm, dass Schrauben ein Rechtsgewinde haben
müssen und dass Schrauben und Muttern verschiedener Hersteller
zusammenpassen, ist vernünftig. Im Bauwesen haben sich allerdings Normen
breit gemacht, bei denen es nicht mehr um die Vereinheitlichung technischer
Lösungen geht, sondern nur noch um die Schaffung von Monopolen, die von
den Vertretern der Baustoffherstellern, die die Normenausschüsse dominieren,
durchgesetzt werden. So sind in den Normenausschüssen für das Bauwesen
Architekten kaum vertreten. In dieser Beziehung versagen auch die
Architektenkammern. Ein unerschöpfliches Thema, für das sich auch einmal die
Staatsanwälte interessieren sollten. Eine vernichtende Beurteilung der
Normenausschüsse findet sich im sog. „Meersburger Urteil“, in dem festgestellt
wird, dass wirtschaftlich orientierte Interessenverbände ein unangemessenes
Übergewicht in den Normenausschüssen haben. Der DIN selbst erklärt, dass
der Anwender von Normen „auf eigene Gefahr“ handelt. Ähnliche Warnungen
findet man am Fuß der Eigernordwand.
Nutzerverhalten. Die Verfechter der EnEV und der damit verbundenen
Berechnungsverfahren entschuldigen deren Fehlerhaftigkeit mit dem unsicheren
Nutzerverhalten. Der Verfasser meint, dass daher das Nutzerverhalten erforscht
werden müsste, sodass wenigstens ein durchschnittliches N. bekannt wird.
Orografisches Wetter. Besonderheiten von örtlich begrenzten typischen
Wetterlagen.
Osmose. Diffusion von Flüssigkeiten durch halbdurchlässige (semipermeable)
Membranen bei unterschiedlichen Lösungsdrücken solange, bis diese sich
ausgeglichen haben. Ursache zahlreicher Naturerscheinungen, aber auch im
Bauwesen, die sich dort meistens als Blasenbildung an Anstrichen und auf
Flachdächern bemerkbar machen.
Partialdampfdruck. Der Teildruck des in der Luft vorhandenen Wasserdampfes.
Passivhaus. Bauweise mit besonders geringem Heizenergiebedarf.
Hochdämmende Hüllflächen und Techniken für den exogenen Energieeintrag
werden kombiniert. Der hohe technische Aufwand verursacht unwirtschaftliche
Baukosten, sodass eine Wirtschaftlichkeit fast nie erreicht wird. Die
Bezeichnung „Passivhaus“ ist unglücklich gewählt, da sie – wörtlich übersetzt –
„Haus der Leiden“ bedeutet.
Probst, Dipl.-Ing. Raimund. Architekt, ehemals Hochschullehrer an der TU –
Karlsruhe, Senator e.h. der Stadt Frankfurt/Main, mehrfache Auszeichnungen.
Bedeutend als Begründer der „Analyse von Bauschäden“ mit umfangreicher
Lehrtätigkeit für Baufachleute. Die Teilnehmer an seinen Seminaren nennen
sich selbst mit einem gewissen Stolz „Probstschüler“. Hierzu gehört auch der
Verfasser. P. ist völlig unzugänglich für die Lobbyarbeit der Industrie. Daher
auch vielfach angefeindet. P. folgt jedoch der Devise „Viel Feind-viel Ehr“.

161
Prozesswärme. Wärmeenergie, die von Aggregaten als Abwärme freigesetzt
wird. Sie kann, wenn sie nennenswert ist, in die Wärmebedarfsberechnungen
eingesetzt werden.
Raumklima. Das Raumklima wird im Wesentlichen bestimmt durch das
Strahlungsklima, die relative Luftfeuchtigkeit und die Lufttemperatur. Man sollte
auch akustische Eigenschaften eines Raumes hinzunehmen, da diese die
Behaglichkeit mitbestimmen. Ein günstiges Strahlungsklima stellt sich bei
Wandoberflächentemperaturen von 19 – 21 °C ein. Die anderen Eigenschaften
stellen sich hierbei von selbst bei den günstigsten Werten ein. Daher ist das
Strahlungsklima das Wichtigste.
Reflexion. Zurückwerfen von elektromagnetischen Wellen (z.B. Licht und
Wärmestrahlung) an der Grenzfläche von zwei Medien. An glatten
Reflexionsschichten gelten die Reflexionsgesetze, z.B. für die Gleichheit von
Einfalls- und Ausfallswinkel.
Relative Luftfeuchte. Die r.L. zeigt in (%) an, in welchem Maße Luft mit
Wasserdampf angereichert ist. Hierbei spielt die Temperatur eine entscheidende
Rolle, sodass die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf von der
Lufttemperatur abhängt. Erreicht die r.L. den Wert 100% und es kühlt sich
sodann die Luft ab, kommt es zum Ausfall von Tauwasser. Daneben ist auch
der Luftdruck für die r.L. maßgebend, was z.B. an der scharfen
Wolkenuntergrenze erkennbar ist. Die r.L. ist bestimmend für ein behagliches
Raumklima. Der Bestwert liegt bei 40 – 45%. Ein wirksames Gegenmittel gegen
zu große r.L. in Räumen ist im Winter der Austausch von kalter Frischluft mit
der warmen Raumluft, da kalte Luft einen geringeren Wasserdampfgehalt hat
und somit der absolute Wasserdampfgehalt der Raumluft und damit auch die
r.L. gesenkt wird. Die Größenordnungen können Tabellen entnommen werden.
Sehr anschaulich und praktisch handhabbar ist auch das Mollierdiagramm.
Tauwasserbildung auf Innenwänden ist stets mit zu hohen r.L. verbunden.
Poröse Baustoffe sind mit wasserdampfhaltiger Luft durchsetzt. Diese führt
unter bestimmten Bedingungen zur Tauwasserbildung im Baustoff. Das sog.
„Glaserverfahren“ diente bis vor kurzem zur Berechnung von
Tauwasserbildungen. Inzwischen hat es sich als unbrauchbar erwiesen, da man
erkannt hat, dass der Faktor Zeit in die Berechnungen mit aufgenommen
werden muss. Auch hier hat sich gezeigt, dass die Annahme des stationären
Zustands zu fehlerhaften Ergebnissen führt. Dass nun konsequent diese
Erkenntnis auch auf die sonstigen energetischen Berechnungen übertragen
werden müsste, hat sich in der „amtlichen“ Bauphysik noch nicht
herumgesprochen.
Schwan, Christoph Dipl.-Ing.(FH) Architekt. 1938 in Karlsruhe geboren,
Jugendzeit im Taubertal, Architekturstudium von 1958 bis 1966 in München als
Werkstudent, von 1967 bis 1981 in Regensburg, seitdem in Berlin freischaffend
tätig. Erfinder der Termosfassade. Studien zur Erhaltung von Altstädten (Der
Schwanplan 1972), ständige Beschäftigung mit bauphysikalischen Problemen,
Vorträge vor Baufachleuten über bauphysikalische Themen und die

Temperiermethode.
162
Schwarzer Strahler. Der S. ist ein theoretisches und in der Natur nicht
vorkommendes Gebilde mit einer maximalen Strahlung und Absorptionsleistung.
Der Reflexionsgrad hingegen ist beim S. null. Er ist wesentlicher Teil des
Strahlungsgesetzes von Stefan-Boltzmann. Er wird da mit der Stefan-
Boltzmann-Konstanten von 5,671 W/m²K 4 beschrieben, die das Zeichen (σ) hat.
Die Stefan-Boltzmann-Konstante drückt zugleich aus, dass die
Strahlungsleistung einer Oberfläche in der 4.Potenz proportional zur absoluten
Temperatur steht. Auf die einschlägige Fachliteratur wird verwiesen.
Schwimmender Estrich. Dünne Plattenkonstruktionen aus Gips, Zementmörtel,
Asphalt und aus Bauplatten auf weichen Dämmschichten zur Reduzierung des
sog. „Trittschalls“.
Semipermeable Membranen. Siehe Osmose.
Sensor. In der Technik eine Vorrichtung zum Erkennen von äußeren Einflüssen,
die Regelimpulse auslöst. In der Natur prinzipiell ebenso, z.B. die Verengung
der Pupille bei hellem Licht.
Simulationen. Bauphysikalische Berechnungen werden nach Norm und EnEV
unter der Annahme durchgeführt, dass die physikalischen Ereignisse stets
gleichen Randbedingungen unterworfen wären. Diese Annahme hat mit den
tatsächlichen Verhältnissen nichts zu tun. Die so gewonnenen
Rechenergebnisse sind daher durchwegs falsch. Die moderne Computertechnik
ermöglicht ein beliebig genaues Rechenverfahren mit Simulationen. Hierbei
kommt es darauf an, dass die eingegebenen Randbedingungen so genau wie
möglich ermittelt werden. Der Verfasser rechnet bei den von ihm entwickelten
Simulationen (quasiinstationär) mit stündlich ermittelten Randbedingungen. Zur
Entschuldigung der derzeit noch vorgeschriebenen, aber extrem ungenauen
Verfahren auf der Grundlage des stationären Zustands der Randbedingungen
kann gesagt werden, dass zum Zeitpunkt der Entstehung z.B. der DIN 4108 in
den 40er – Jahren des vorigen Jhdts. Hilfsmittel wie elektronische
Taschenrechner, geschweige denn Computer noch nicht zur Verfügung
standen. Simulationen hätten daher „zu Fuß“ gerechnet werden müssen.
Hierfür hätte man mehr als zwölf Jahre Rechenzeit benötigt. Heute leistet die
gleiche Arbeit ein PC in wenigen Minuten. Seit mindestens 25 Jahren hätte man
aber in der amtlichen Bauphysik sich moderner Verfahren bedienen können.
Sommerlicher Wärmeschutz. Baukonstruktive Maßnahmen zur Vermeidung der
sommerlichen Aufheizung von Gebäuden. Massivgebäude verfügen fast immer
über einen ausreichenden s.W. Bei leichten Konstruktionen kann der s.W. durch
sinnreichen Einbau von reflektierenden Baustoffen erreicht werden. Einen guten
s.W. bewirkt auch die Termosfassade.
Strahlungsaustauschkoeffizient. Kennzahl ohne Benennung, die die
Beeinflussung des strahlungsbedingten Wärmestroms zwischen Flächen mit

unterschiedlichem Strahlungskoeffizienten ausdrückt.
163
Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann. Zunächst von Stefan empirisch
gefundene Gesetzmäßigkeit, wonach die Strahlungsleistung in (W/m²) in der
vierten Potenz proportional zu absoluten Temperatur eines Strahlers steht.
Durch Ludwig Boltzmann mathematisch bestätigt. Das S. bezieht sich auf das
gesamte Spektrum der Wärmestrahlung und ist somit als Integral zu verstehen.
Mit einer Umformung der Grundgleichung des S. kann von einer gegebenen
Strahlungsleistung auf die Temperatur eines Absorbers geschlossen werden. Zu
berücksichtigen ist bei allen derartigen Berechnungen der Emissionskoeffizient
(ε) der strahlenden oder absorbierenden Flächen, der als unbenannte Zahl
angibt, in welchem Verhältnis die Flächen zum Schwarzen Strahler mit dem (ε)
= 1 stehen. Bezugsgrösse ist die Stefan-Boltzmann – Konstante (σ) mit dem
Zahlenwert 5,671, die nur für den Schwarzen Strahler gilt. Aus unerfindlichen
Gründen findet das S. keine Berücksichtigung in der amtlichen Bauphysik,
obwohl es von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Strahlungskoeffizient. Der S. ist eine unbenannte Zahl und drückt aus, wie sich
Absorption und Reflektion von Wärmestrahlung zum Schwarzen Strahler
verhalten. Er hat in physikalischen Berechnungen die Bezeichnung (ε).
Technischer Erfolg. Neben der Errichtung eines mangelfreien Bauwerks
innerhalb der vertraglichen Frist schuldet der Architekt auch einen t.E. Tritt
dieser nicht ein, ist der Architekt zum Schadensersatz verpflichtet. Der Eintritt
des t.E. ist eine höchstpersönliche und daher nur vom Architekten geschuldete
Leistung. Die Berufung auf Normen und ähnliche Regelwerke und schon gar
nicht auf Prospektangaben befreit den Architekten nicht vom zugesagten t.E.
U-Wert. Früher als k-Zahl bekannt, angegeben in (W/m²K) Der U. ist der sog.
„Wärmedurchgangskoeffizient“. Er entsteht aus der Addition der Kehrwerte der
einzelnen Wärmedurchlasswiderstände 1/Λ unter Hinzufügung der Kehrwerte
der Wärmeübergangswiderstände an der Gebäudeinnen- und aussenfläche.
Nach EnEV ist der U. die wichtigste Kennzahl für den Nachweis
energieeinsparender Bauweisen. Der U. ist aus mehreren Gründen fehlerhaft:
Er entsteht aus einem bauphysikalischen Modell, bei dem stets gleiche
Randbedingungen herrschen. Die Wärmeübergangswiderstände sind willkürliche
Festwerte. Strahlungsprozesse werden beim U. vollkommen vernachlässigt,
obwohl ihnen überragende Bedeutung zukommt. Weiterhin wird die
Wärmekapazität der Baustoffe nicht berücksichtigt. Würde man den U.
wenigstens von den Wärmeübergangswiderständen entkleiden, wäre der noch
verbleibende Wärmedurchlasskoeffizient noch brauchbar zum Nachweis der
Tauwasserfreiheit von Aussenwandkonstruktionen. Er würde die Dämmfähigkeit
annähernd richtig beschreiben. Derzeit muss man den U. im Bereich des
Bauwesens als wissenschaftlichen Unfug bezeichnen.
Wandheizungen. Heiztechnik, die die unmittelbare Einleitung von Wärmeenergie
in die Wand vorsieht. Das Ziel besteht hierbei in der Schaffung eines
bekömmlichen Strahlungsklimas im Raum.

164
Wärmekapazität. Spezifische Eigenschaft von Stoffen zur Fähigkeit,
Wärmeenergie abzuspeichern. Angegeben in (Wh/kgK). Die Wärmekapazität
von Stoffen kann Tabellenwerten entnommen werden. Wasser hat von allen in
der Natur vorkommenden Stoffen die höchste Wärmekapazität mit etwa 1
Wh/kgK. Der genaue Wert hängt von der Wassertemperatur ab.
Wärmekraftkopplung. Heiztechnik, bei der der Wärmebereiter ein Dieselmotor
ist, der nach der thermischen Abwärme ausgelegt wird. Die mechanische
Leistung des Motors wird mittels Generatoren in elektrischen Strom
umgewandelt, der entweder selbst genutzt wird oder in das öffentliche Netz
eingespeist wird. Als Betriebsmittel kann Gas, Heizöl oder Pflanzenöl eingesetzt
werden. Verbesserungsfähig durch Brennwerttechnik, da die Abgastemperatur
der Motoren zwischen 100 – 120 °C liegt. Noch ungelöst ist die Russfilterung
bei Ölverbrennung. Sehr gute Energieausbeute und hohe steuerliche
Begünstigung.
Wärmeübergangszahl. (andere Bez. „Wärmeübergangskoeffizient“), In
physikalischen Berechnungen wird die W. mit dem Buchstaben (α) bezeichnet
und in der Größe (W/m²K) angegeben. Die W. wird durch zahlreiche
Einflussgrössen bestimmt, z.B. Temperaturdifferenz zwischen Fluid und
Festkörper, Feuchtezustand des Gases, geometrische Eigenschaften der
Festkörperobefläche, Art der Anströmung (z.B. laminar oder turbulent, frei oder
erzwungen), Anströmrichtung, Ausrichtung der angeströmten Fläche. Richtige
W. können nur im Experiment ermittelt werden. In der Bauphysik und der DIN
4108 ist der Wert (αa), der den Wärmeübergang an der Gebäudeoberfläche mit
einem Pauschalwert beschreiben soll, nahezu immer falsch. Daher kann der
Energieabtrag nach Norm nicht ermittelt werden, auch wenn dies so
vorgeschrieben ist. Von den Forschungsinstituten ist zu fordern, dass sie
unverzüglich W. ermitteln, die eine Beurteilung des konvektiven
Energieübergangs in richtiger Größe zulassen. Hierbei ist strikt nach
konvektiven und strahlenden Vorgängen zu trennen, vor allem dann, wenn man
sich für die Berechnung instationärer Zustände entscheiden sollte. Dies
erzwingen die Regeln der Algebra. Die Berechnung von Konvektion erfolgt mit
einfachen linearen Gleichungen, Strahlungsvorgänge werden mit Gleichungen
4.Grads behandelt. Derartige Gleichungen dürfen nicht in einem einzigen
Rechengang behandelt werden.
Wetter. Der tatsächliche Ablauf des Wettergeschehens bis in eine Höhe von
etwa 10.000 m über Meereshöhe. Es wird bestimmt durch Sonneneinstrahlung,
Umgebungsstrahlung, Bewölkung, Wind, Windrichtung, relative Luftfeuchte,
Lufttemperatur, Luftdruck, Niederschläge, Dunst, Nebel, Oberflächentemperaturen
des Bodens u.a.m. Fast alle diese Bestimmungsgrössen sind
untereinander verknüpft. Es ist die einzige Ursache der Notwendigkeit des
sommerlichen und winterlichen Wärmeschutzes. Unsere Gebäude stehen im
Freien und unterliegen daher den Wettereinflüssen – genauer besehen ist das
Wetter der Grund dafür, dass seit Jahrtausenden Gebäude errichtet werden.

Verwendete Literatur (Auswahl)
165
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durch einschichtige Wandkonstruktionen bei nachträglicher Anordnung
reflektierender Schichten im Bereich nichthinterlüfteter Bekleidungen, 2002
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Scholz, Benjamin Dr., Anfangsgründe der Physik, 3.Aufl. 1827 Wien, Verlag von
J.G.Heubner
Schwan Christoph, Abschlussbericht über einen Freilandversuch mit
reflektierenden Platten in der Heizperiode 2002 – 2003, Texte und Diagramme,
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Schwan Christoph, Berechnungen zur Thermosfassade, Eigenmanuskript 2006
Schwan Christoph, Die Temperierung, Eigenmanuskript 2001
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Deutsches Architektenblatt, versch. Veröffentlichungen
Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung (PIK) versch. Veröffentlichungen
166