Dirk Fanslau, Julia Zedler, Prof. Dr. Martin Pfeiffer
Die Studie des Instituts für Bauforschung e.V. (IFB) „Außenwände aus Mauerwerk für energieeffiziente Gebäude im nachhaltigen Wohnungsbau“ zeigt neutral und wissenschaftlich unabhängig für Architekten, Planer und Ingenieure einen praxisgerechten Weg, um den Einsatz von Bau- und Anlagentechnik im Wohnungsbau nachhaltig zu optimieren. Gerade Außenwände üben großen Einfluss auf grundlegende Eigenschaften von Wohngebäuden wie Wärme- und Schallschutz oder Nutzflächeneffizienz aus. Es wird untersucht, welche Außenwandkonstruktionen unter ökologischen, ökonomischen und soziologischen Kriterien zur Nachhaltigkeit von Wohngebäuden beitragen.
Zwei Konstruktionsprinzipien beziehungsweise vier Wandkonstruktionen (WK) standen beim IFB auf dem Prüfstand. Monolithische Wandkonstruktionen WK1 und WK2 sowie funktionsgetrennte Außenwandkonstruktionen, zum einen mit Wärmedämmverbundsystem WK3 und zum anderen als zweischalige Wandkonstruktion WK4. Im Fall der monolithischen Außenwand werden alle Funktionen von einer Baustoffschicht (Mauerwerk) übernommen. Eine funktionsgetrennte Außenwand wie zum Beispiel die Kalksandstein-Funktionswand erfüllt ihre Aufgaben prinzipiell mit getrennten Baustoffschichten (Dämmung und Mauerwerk). Der Wärmeschutz wird ausschließlich über die Wärmedämmung erreicht. Die weiteren Anforderungen wie Schallschutz, Brandschutz und Lastabtragung erfüllt das Mauerwerk.
Energieeinsparung
Beim monolithischen Mauerwerk werden die Grenzen mit zunehmendem energetischem Gebäudestandard deutlicher. KfW-60-Gebäude mit monolithischem Mauerwerk sind mit entsprechender Anlagentechnik realisierbar. Bei KfW-40-Gebäuden gelingt das – mit Ausnahme des Einsatzes von Biomassetechnik – nur noch bei hohen Wanddicken. Auch Passivhäuser sind mit monolithischem Mauerwerk problematischer realisierbar, da der U-Wert der Außenwand nach den Kriterien des Passivhausinstituts Darmstadt ≤ 0,15 W/(m²K) beträgt. Die in der Studie untersuchten monolithischen Wandkonstruktionen erreichen diesen U-Wert nur bei Wanddicken von über 50 Zentimetern.
Dagegen können Planer bei Funktionswänden dank der funktionalen Trennung (Wärmeschutz und Schallschutz/Statik) die U-Werte der Außenwand variabel auf den erforderlichen energetischen Standard einstellen. Das bedeutet: Mit der funktionsgetrennten Außenwand lassen sich prinzipiell die unterschiedlichen energetischen Anforderungsniveaus vom EnEV- bis zum Passivhausstandard umsetzen. Problematische Auswirkungen auf andere Wandeigenschaften wie Tragfähigkeit oder Schallschutz entstehen nicht. Abbildung 1 zeigt exemplarisch die Einsatzmöglichkeiten von ausgewählten Außenwandkonstruktionen in Abhängigkeit vom energetischen Standard.
Die möglichen bau- und anlagentechnischen Kombinationen sind durch einen „Haken“ gekennzeichnet, unter Angabe des entsprechenden U-Werts der Außenwand. Bei nicht möglichen bau- und anlagentechnischen Kombinationen wird die Kennzeichnung mit einem „X“ dargestellt.
Anders als die monolithischen Mauerwerke WK1 und WK2 sind demnach die Wandkonstruktionen WK3 und WK4 (funktionsgetrennte Außenwandkonstruktionen) in Kombination mit effizienten Anlagentechniken für alle energetischen Standards, insbesondere für den Passivhausstandard, möglich. Mit anderen Worten: Der Einsatz von monolithischem Mauerwerk wird umso problematischer, je höher die Anforderungen an den Wärmeschutz steigen. Ferner sind unter anderem Unterschiede zwischen der monolithischen Außenwand und der Funktionswand in den Bereichen Schallschutz, sommerlicher Wärmeschutz und Flächeneffizienz aufgezeigt.
Sommerlicher Wärmeschutz
Die im Sommer in Wohngebäuden auftretenden Temperaturen sind aus bautechnischer Sicht besonders von der wirksamen Speicherfähigkeit der Wände abhängig. Es gilt: Je höher die Speicherfähigkeit, desto geringer die Raumtemperaturen. Eine Funktionswand wie die Kalksandstein-Funktionswand besitzt im Vergleich zu einer monolithischen Außenwand eine wesentlich höhere wirksame Wärmespeicherfähigkeit. Der Grund ist die hohe Rohdichte dieses Wandbaustoffs. Seine hohe wirksame Wärmespeicherfähigkeit führt im Sommer prinzipiell zu geringeren Temperaturen als in Gebäuden mit monolithischen Außenwänden. Abbildung 3 zeigt, dass bei der „schweren Bauweise“ (Kalksandstein) die niedrigsten Maximaltemperaturen auftreten. Die Temperaturschwankungen im Verlauf eines Tages sind im Gegensatz zu den anderen Bauweisen ebenfalls am geringsten. Wegen der fehlenden Speichermassen ergeben sich bei der leichten Bauweise (Holzrahmenbau) die höchsten Spitzentemperaturen.
Schallschutz
Schwere, massive Bauteile zeichnen sich im Außenwandmauerwerk generell durch eine hohe flächenbezogene Masse aus, wodurch grundsätzlich ein sehr guter Schallschutz kostengünstiger und problemloser zu realisieren ist als mit massiven „leichten“ monolithischen Bauteilen oder solchen mit schallschutztechnisch ungünstigen Lochungen. Das führt dazu, dass monolithische Außenwände aufgrund ihrer relativ niedrigen flächenbezogenen Masse prinzipiell eine höhere flankierende Schallübertragung beziehungsweise einen schlechteren Schutz haben als Außenwände aus Kalksandstein.
Flächeneffizienz
Bei Verwendung schlanker Außenwand-Funktionswände mit hoher Druckfestigkeit ist bei gleichen statischen, schallschutz- und wärmetechnischen Eigenschaften ein Wohnflächengewinn gegenüber monolithischem Mauerwerk möglich. Diese höhere Nutzflächeneffizienz von Funktionswänden ist bereits in früheren Untersuchungen nachgewiesen worden.
Fazit
Außenwände aus Mauerwerk für energieeffiziente Gebäude im nachhaltigen Wohnungsbau sind heute einsetzbar. Monolithische, zweischalige und funktionsgetrennte Außenwände können kostengünstig, umweltverträglich und nutzungsgerecht sein. Mit Blick auf die sieben in der IFB-Studie gewählten Kriterien Energieeffizienz, Energiebedarf und Emissionen, Planungssicherheit, Flächeneffizienz, Standsicherheit, sommerlicher Wärmeschutz und Schallschutz wurde in der ganzheitlichen Bewertung die gewählte Funktionswand als „am nachhaltigsten“ bewertet.
Die vollständige Studie steht auf der Homepage des Instituts für Bauforschung e.V. (IFB) unter
www.bauforschung.org/pub/IFB-16506.pdf zum Download bereit. Sie enthält unter anderem die detaillierten Daten und Fakten, die Methode der Untersuchung sowie ein umfangreiches Literaturverzeichnis.
Ferner gibt es ein IFB-Themenheft „Kalksandstein-Funktionswände für nachhaltige Wohngebäude“ unter www.bauforschung.org/pub/themenheft zu IFB 16506, das die einzelnen Bewertungskriterien darstellt.
Dipl.-Ing. (FH) Dirk Fanslau, Architekt; Prof. Dr.-Ing. Martin Pfeiffer, Architekt; Dipl.-Ing. (FH) Architektur Julia Zedler
