Bodendämmplatten aus biogenen Reststoffen

Hintergrund

In Deutschland werden etwa 20 % der Endenergie zur Wärmeversorgung von Privatwohnungen verwendet ^[1]. Etwa 80 % dieser Energie wird zur Wärmeversorgung von älteren Bestandsgebäuden (Baujahre 1980 und früher) benötigt ^[2]. Diese unsanierten Gebäude haben etwa den 5-fachen Heizwärmebedarf von modernen Wohngebäuden, die konform zur Energieeinsparverordnung (EnEV) sind. Folglich besteht der dringende Bedarf zur energetischen Sanierung von Gebäuden.

Zurzeit werden Gebäude hauptsächlich mit Polystyrol- oder Mineralwolle-basierten Dämmstoffen wärmegedämmt. Diese Stoffe besitzen zwar sehr gute Dämmeigenschaften (λ ≤ 0,04 W/mK), beinhalten aber große Energiemengen. Nach ^[3] wird zur Herstellung eines Quadratmeters einer klassischen (gemauerten) und gut gedämmten Wohnhauswand der Energiegehalt von ca. 40 l Öl benötigt. Eine Wand auf Holz-Stroh-Lehm-Kalk-Basis benötigt nach ^[3] nur etwa 15 % dieser Energie. Bei der Herstellung können also etwa 85 % der Energie durch die Verwendung von biologischen Materialien eingespart werden.

Derzeit verfügbare Bodenelemente aus biologischen Materialien weisen in der Regel entweder eine hohe mechanische Belastbarkeit bei relativ schlechten Dämmeigenschaften (Platten auf Holzbasis, OSB-Platten) auf oder verfügen über relativ gute Dämmeigenschaften bei geringer mechanischer Belastbarkeit, sodass eine aufwendige Unterkonstruktion notwendig wird. Zudem handelt es sich bei dem Großteil der genutzten biologischen Materialien nicht um Reststoffe, sondern um Materialien wie zum Beispiel Hanf und Schilf, die extra zum Zweck der Wärmedämmung produziert werden.

Ziel und Vorgehensweise des Projekts

In diesem Projekt sollen Bodendämmplatten entwickelt werden, die sowohl eine geringe Wärmeleitfähigkeit als auch eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen. Basis der Bodendämmplatten sind Getreidespelzen, die in großen Mengen als Nebenprodukt in der Lebensmittelproduktion anfallen und nur vereinzelt weiterverwendet werden können. Die Entwicklung der Dämmplatten erfolgt in Zusammenarbeit mit der Holz-Lehmhaus GmbH. An die Bodendämmplatten werden folgende Anforderungen gestellt:

• geringe Wärmeleitfähigkeit
• hohe mechanische Belastbarkeit
• Brandschutz (schwer entflammbar, B1 nach DIN 4102)
• hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit / geringes Aufquellen bei Kontakt mit Wasser

Um eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen, wird zunächst ein mathematisches Modell der Dämmplatte erstellt. Auf Basis des theoretischen Modells können variable Parameter wie zum Beispiel Spelzengröße und -dicke angepasst und hinsichtlich der thermodynamischen Eigenschaften und damit der Wärmeleitfähigkeit optimiert werden. Mit den Erkenntnissen des theoretischen Modells werden Dämmplatten dann zunächst im Labormaßstab hergestellt und deren Wärmeleitfähigkeit nach ISO 8302, ASTM C177, EN 1946-2, EN 12664, EN 12667, EN 12939 vermessen und überprüft.

Quellen

Model Based Optimization of an Insulating Panel Made from Biogenic Residues

Ratka, A.; Hofmann, J.; Ernst, W. (2021)

Construction and Building Materials Volume 318, 125807 (2022).
DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.125807