Ausbildung einer Wärmelinse durch Randdämmung

Wärmebrücken sind vielen ein Begriff. Weniger bekannt ist, was unter der Erde passiert, wenn ein Gebäude dauerhaft Wärme an den Boden abgibt: Es entsteht eine „Wärmelinse“. Damit ist die Zone im Erdreich gemeint, die sich über Jahre hinweg gegenüber der ungestörten Bodentemperatur aufwärmt, sichtbar an den Darstellungen des Temperaturverlaufes.

Was zeigt die Wärmelinse und warum ist sie wichtig?

Erdreich wirkt wie ein großer Wärmespeicher. Im Winter fließt Wärme aus dem Gebäude nach außen und in den Boden. Ein Teil dieser Energie „verschwindet“ nicht sofort, sondern erwärmt das umgebende Erdreich. Dadurch ändern sich die Temperaturverhältnisse im Boden:

Direkt am Fundament und unter der Bodenplatte steigt die Temperatur zuerst.
Mit der Zeit breitet sich die Erwärmung langsam nach außen und nach unten aus.
Nach mehreren Jahren stellt sich ein Zustand ein, der sich saisonal wiederholt. Das Erdreich ist dann „eingeschwungen“.

Genau diese zeitliche Entwicklung zeigen die Videos aus einer WUFI® 2D-Simulation: Man sieht, wie sich die Wärmelinse von Jahr zu Jahr aufbaut und wie stark sie von der Randdämmung am Fundament beeinflusst wird (erstes Video). Im zweiten Video sieht man den direkten Vergleich der ungedämmten Bodenplatte gegenüber der durch die Randdämmung gedämmten Bodenplatte.

Ungedämmte Bodenplatte: Temperatur in der Wärmebrücke 14,54°C

Bodenplatte mit Randdämmung: Temperatur in der Wärmebrücke 18,65°C

Ausbreitung der Wärmelinse mit Randdämmung

Direktvergleich im Detail

Für Experten (Details zur Simulation)

Als Anfangsbedingung wurde im gesamten Modell – Erdreich und Bauteile – eine homogene Temperatur von 12 °C angesetzt. Die instationäre Simulation bildet damit ausschließlich die Wärmeausbreitung (Wärmelinse) unter realen Klimarandbedingungen ab. Feuchteeinträge, Feuchtetransport und hygrothermische Kopplungen (z. B. Niederschlag, kapillarer Wassertransport, Wasserdampftransport, latente Effekte) wurden nicht berücksichtigt.

Was bedeutet das für Planung und Sanierung?

Die Wärmelinse erklärt, warum Perimeterdämmung am Fundament oft viel bewirken: Sie reduzieren den Wärmefluss in den Boden genau dort, wo er am größten ist – am Übergang zwischen Außenwand, Fundament und Bodenplatte. Das kann besonders bei Bestandsgebäuden entscheidend sein: Häufig ist es praktisch kaum möglich, eine Bodenplatte vollständig zu dämmen. Eine gezielte Dämmung am Rand kann dann eine realistische, baulich machbare Lösung sein und gegenüber einer vollflächigen Sanierung des Fußbodens erhebliche Kosten sparen.

Normen und Gesetz: Wie wird das rechnerisch bewertet?

Für den Wärmeschutz sind in Deutschland Gesetz und Normen maßgeblich:

Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) regelt die energetischen Anforderungen. Bei Nichtwohngebäuden wird im Kontext der Anlage 3 u. a. mit Randbereichen erdberührter Bauteile gearbeitet. Wenn alternative Ausführungen (z. B. vertikale bzw. kombinierte Randdämmungen) anstelle einer Referenzlösung angesetzt werden sollen, muss die energetische Gleichwertigkeit nachvollziehbar belegt werden, im Einzelfall auch im Rahmen einer Befreiung nach § 102 GEG („gleichwertige Zielerreichung durch andere Maßnahmen“).
Im Wohngebäude kann der energetische Einfluss der Randdämmung häufig direkt über den detaillierten Wärmebrückennachweis abgebildet werden. Dabei wird die Bodenplatte als ungedämmt in der Flächenbilanz berücksichtigt. Der energetische Vorteil der Randdämmung fließt über eine Verbesserung des längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten (Ψ-Wert) in die Berechnung ein.
Für detaillierte Wärmebrückenberechnungen ist die DIN EN ISO 10211 der zentrale Standard. Sie beschreibt, wie Wärmebrücken numerisch zu modellieren sind und welche Randbedingungen anzusetzen sind, typischerweise stationär für definierte Innen-/Außentemperaturen. Damit lässt sich beispielsweise der Wärmeverlust am Fundamentanschluss sehr genau bestimmen.

Fazit

Die Wärmelinse macht sichtbar, dass „Erdreich“ kein unbeweglicher Randzustand ist, sondern ein thermisch aktiver Speicher. Wer Fundamente und Bodenplatten beurteilt, sollte deshalb nicht nur in Bauteilschichten denken, sondern auch in Temperaturfeldern im Boden. Unsere Simulationen zeigen genau das und warum eine gezielte Randdämmung energetisch und baulich häufig der wirksamste Hebel ist. Durch diese Art der Sanierung lassen sich teilweise überhaupt erst mit vertretbarem Aufwand hohe KfW-Sanierungsstufen erreichen.