Mauerwerk puffert Sommerhitze

Mauerwerk
Ein Einfamilienhaus aus Porenbeton in Rangendingen.

Im Mittelmeerraum baut man von jeher so, dass die Temperaturen im Haus auch im Hochsommer erträglich bleiben. Wenn wir uns durch den Klimawandel an heißere Sommer gewöhnen müssen, wäre es ratsam auch entsprechend zu bauen. Sommerlicher Hitzeschutz muss stärker als bisher in die Gebäudeplanung einfließen. Nicht nur Architekten müssen dafür umdenken. Auch die Wärmespeicherfähigkeit von Baustoffen kann zu einem besseren Klima in Innenräumen beitragen. 

Ein Stein, der von der Sonne beschienen wurde, fühlt sich noch angenehm warm an, wenn die Sonne längst untergegangen ist. Dahinter steht ein einfaches physikalisches Prinzip: Je schwerer und kompakter ein Material ist, desto mehr Wärmeenergie kann es aufnehmen, speichern und als Strahlung an eine kühlere Umgebung abgeben. Wie eine Studie des Bayerischen Landesamtes für Umwelt zeigt, erreichen Gebäude aus Mauerwerk durch diese Wärmepufferung gegenüber Häusern in Leichtbauweise eine zusätzliche Heizersparnis von bis zu 10 Prozent pro Jahr. Mit demselben Wärmepuffereffekt lässt sich im Sommer aber auch die Überhitzung des Hauses vermeiden.

Immer mehr Bauwillige interessieren sich für dieses Thema: Wie eine Umfrage des Instituts für Bauforschung IFB 2018 zeigt, gewinnt die Wärmespeicherfähigkeit von Wandbaustoffen an Bedeutung. Mehr als die Hälfte aller Befragten ließ sich zum sommerlichen Hitzeschutz beraten.

Nachhaltig Bauen für Generationen

Natürlich lässt sich auch mit Anlagentechnik ganzjährig jede gewünschte Temperatur erzeugen. Wer sich jedoch darauf verlässt, sollte bedenken, dass die Technik meist aufwendig ist, häufiger Wartung bedarf und laut einschlägiger Gutachten nur rund 25 Jahre hält. Auch über das Jahr gesehen verursachen Klimaanlagen einen Mehraufwand an Energie für das Heizen und Kühlen.

Dabei stehen uns Baustoffe zur Verfügung, die mehrere Generationen halten und besonders gut in der Lage sind, Wärme zu speichern. Mit ihnen Häuser zu errichten ist im besten Sinne nachhaltig. Solche Baustoffe sind zum Beispiel Ziegel, Kalksandstein, Porenbeton oder Leichtbeton. Durch ihre bauphysikalischen Eigenschaften sorgen sie ganzjährig für angenehme Temperaturen und bieten dadurch soliden, wertbeständigen Wohnraum.

Mauerwerk

„Mauersteine wirken als natürliche Klimaanlage“

Wir sprachen mit Dr. Ronald Rast, Geschäftsführer der Deutschen Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau (DGfM), darüber, wie die Wärmespeicherung massiver Baustoffe funktioniert.

Wenn wir uns aufgrund von höheren Temperaturen darauf einstellen müssen, anders zu bauen: Wie kann der sommerliche Hitzeschutz stärker in die Gebäudeplanung einbezogen werden?

Ganz einfach, indem wir massiv bauen. Gebäude aus Mauerwerk haben durch ihre Wärmespeicherfähigkeit gegenüber Leichtbauten einen entscheidenden Vorteil: Wärme aus der Außenluft wird von der massiven Wand gespeichert, bevor sie vollständig an die Innenraumluft weitergegeben wird. 

In einem massiven Gebäude ist es – nicht nur gefühlt – immer etwas kühler als in Gebäuden, die in Leichtbauweise errichtet sind. Bei gleicher Außentemperatur und Sonneneinstrahlung beträgt die Differenz etwa drei Grad.

In unserer Klimazone haben wir das Glück, dass sich die Nachttemperaturen meist erheblich von denen am Tage unterscheiden. Daher kann man die völlig energiefreie Nachtkühlung nutzen, um überschüssige Wärme über Nacht aus den Räumen wieder heraus zu lüften. 

Die dickeren Mauern speichern zwischendurch also wieder kühlere Temperaturen, die tagsüber erneut als Puffer wirken? 

Man hat festgestellt, dass es dabei eine sogenannte Amplituden-Verschiebung gibt: Wände mit höherer Masse können die Temperaturen im Raum mit einem Zeitversatz von etwa acht Stunden beeinflussen, sodass im Moment der größten Hitze zunächst der beschriebene Speichereffekt wirkt, der sich erst nach mehreren Stunden wieder umkehrt. Die gespeicherte Wärmeenergie wird dann – zeitversetzt – wieder an den Raum abgegeben. Wenn sich die Luft dadurch im Raum wieder erwärmt, kann die warme Luft in den kühleren Nachtstunden nach außen gelüftet werden. Das ist quasi eine natürliche Klimaanlage – ohne zusätzlichen Energieverbrauch.

Ein zweiter erstaunlicher Effekt, der in völlig voneinander unabhängig durchgeführten thermischen Simulationsrechnungen bestätigt wurde, ist, dass diese Wirkung nicht nur einmal am Tag auftritt, sondern auch in Bezug auf die Jahreszeiten relevant ist. Das heißt: Wenn im Frühjahr die Sonne herauskommt, wird die Wärme bereits von massiven Wänden gespeichert und abends an die Innenräume abgegeben. 

Das führt dazu, dass massive Gebäude etwas früher im Jahr nicht mehr beheizt werden müssen. Im Herbst ist es umgekehrt: Man fängt mit dem Heizen später an. Das spart pro Jahr 6 bis 10 Prozent Wärmeenergie gegenüber absolut vergleichbaren Gebäude-Kubaturen im Leichtbau. Das ist sowohl für die Geldbörse als auch für den Klimaschutz eine gute Nachricht.

Welche Baustoffe sind besonders geeignet, um die Wärme draußen zu halten?

Es müssen Baustoffe sein, die eine entsprechende Masse mit sich bringen. Im Grunde sind das, im Vergleich zu Leichtbauten aus Holzrahmenkonstruktionen, alle Mauersteine. Natürlich gibt es da auch Unterschiede. Ein Mauerstein ganz ohne Hohlräume und Zuschlagstoffe bringt zum Beispiel mehr Masse als ein porosierter, also mit Lufteinschlüssen versehener Mauerstein.

Es geht darum, die optimale Balance zwischen dem Dämm- und dem Speichereffekt der Wand zu suchen. Die Masse der Wandkonstruktion bringt den Speichereffekt. Die eingeschlossene Luft im Baustoff – sei es in Form von Luftporen, Hohlräumen, durch Zuschlagstoffe oder in Hohlräume eingesetzte Dämmstoffe – bewirkt den Dämmeffekt gegen die Wärmeleitung in der Wandkonstruktion.  

Kann man also viel Masse und viel Luft in eine Konstruktion einbringen, wird damit sowohl der Speicher- als auch der Dämmeffekt der Wandkonstruktion optimiert. Genauso funktionieren massive Wände aus Mauerwerk.

Was gibt es dabei für neue Entwicklungen?

Die neuesten Überlegungen im Massivbau gehen dahin, den eben beschriebenen Wärmeregulierungseffekt durch sogenannte „Funktionswände“ gezielt zu nutzen. So können z. B. Rohrleitungssysteme in die Wände eingebracht werden. Analog zum Heizen im Winter, fließt im Sommer kühles Wasser hindurch. Die Räume kühlen sich so über die Wandkonstruktion ab. Das ist ein Mehrwert, den wir nach den Erfahrungen der Hitzespitzen in diesem Jahr wohl alle zu schätzen wissen.

Kombiniert mit den neuen Möglichkeiten des Smart Home, können Funktionswände die Bedürfnisse der Bewohner optimal erfüllen und dazu sogar noch Energie sparen. Hinsichtlich dieser Entwicklung gibt es – im wahrsten Sinne des Wortes – noch viel „Luft“ nach oben.

Mauerwerk
Dieses Einfamilienhaus aus Ziegel und Kalksandstein steht in Berlin.

 

Was bringt Massivbau in puncto Wohngesundheit für Vorteile?

Alle Steine bestehen nur aus natürlichen Rohstoffen und Wasser. Haben sie den Produktionsprozess durchlaufen, ist im Stein nichts, was ausdünsten und damit eine negative Wirkung auf die Innenraumluft haben könnte. Das ist ein klassischer Vorteil von Mauerwerk gegenüber anderen Bauweisen, bei denen Materialien aus verschiedenen Gründen (etwa Brandschutz oder Insektenabwehr) mit Chemikalien behandelt werden müssen.

Außerdem verfügt jeder Stein über eine gewisse Porosität, die den Feuchteaustausch mit dem Innenraum über physikalische Prozesse regelt. Bei einer hohen Luftfeuchte im Raum nimmt der Stein durch sein Kapillarporensystem Wasser aus der Luft auf. Ist es umgekehrt – etwa, wenn sich durch Sonneneinstrahlung die Luft erwärmt und dadurch mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann – gibt der Stein das gebundene Wasser wieder an die Raumluft ab. Das Ergebnis ist ein angenehmes und ausgeglichenes Raumklima hinsichtlich Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

Wieso baut man in Deutschland an der Küste anders als in den Bergen?

Wenn Menschen über Jahrzehnte oder Jahrhunderte gute Erfahrungen mit einem Baustoff gemacht haben, hat das immer seine Gründe. Zum einen liegt das natürlich an der Verfügbarkeit vor Ort. Weil es im Norden Deutschlands weniger Tonvorkommen gibt, sind dort die sogenannten „weißen“ Steine, wie etwa Kalksandstein oder Porenbeton, stärker vertreten. Im Süden hingegen wird eher mit Ziegel gebaut. Im Gebiet um die Eifel schätzt man Leichtbeton mit Zuschlagstoffen aus Vulkangestein.

Zum anderen spielt die jahrelange Erfahrung der Menschen mit bestimmten Bauweisen eine Rolle. Wenn man weiß, dass der eine oder andere Baustoff bevorzugt wird, stellen sich selbstverständlich Baugewerbe und Bauindustrie darauf ein.

In Zeiten des Klimawandels erinnern sich die Architekten an alte Techniken und entdecken sie sozusagen wieder. Ist das beim Mauerwerk mit alten Baumaterialien ebenso?

Ich meine, nicht nur der Klimawandel zwingt uns zum Umdenken. Je bewusster es uns wird, dass nicht nur wir selbst, sondern auch unsere Gebäude veränderten klimatischen Bedingungen ausgesetzt sein werden, desto mehr müssen wir überlegen: Welche Gebäude widerstehen diesen Gewalten am besten? Was ist zu tun, damit aus einem Blitzschlag kein Brand entsteht? Wie können wir Gebäude wappnen, damit sie Wetterkapriolen wie Starkregen oder sogar Hurricanes widerstehen? 

Argumente, die für den Massivbau sprechen, sind gerade seine Widerstandsfähigkeit gegen Feuer durch Blitzschlag, gegen Windbeanspruchung, Starkregen und Durchfeuchtung oder gegen extreme Hitze. Alles gute Gründe für Architekten, sich wieder auf diese traditionelle Bauweise zu besinnen.

Wir bedanken uns für das Gespräch.

Das Interview führte Elisabeth Voigt.

 

Bilder: DGfM