Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit ist eine Materialeigenschaft. Sie gibt jenen Wärmestrom an, der bei einer Temperaturdifferenz von 1 Kelvin durch eine 1 Quadratmeter große und 1 Meter dicke Schicht eines Materials übertragen wird. Die physikalische Einheit der Wärmeleitfähigkeit ist W/(mK). Je kleiner die Wärmeleitfähigkeit ist, desto schlechter wird Wärme von einem Material transportiert. Somit müssen Dämmstoffe, die als Wärmedämmung eingesetzt werden über eine niedrige Wärmeleitfähigkeit verfügen.

Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist dabei maßgeblich abhängig von dessen Struktur und Aufbau. Daher leiten amorphe Werkstoffe, d. h. Materialien die über eine regellose Atomverteilung verfügen, die Wärme schlechter als Werkstoffe mit einem geordneten Atomaufbau. Somit ist die Wärmeleitfähigkeit des amorphen Werkstoffes Glas niedriger als die eines Stahls. Zusätzlich haben auch die Feuchte, Temperatur, Porigkeit und Rohdichte einen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit. Generell kann festgestellt werden, dass nichtmetallische Werkstoffe die Wärme schlechter leiten als Metalle. Somit sind Werkstoffe mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, z. B. Aluminium, Kupfer oder Eisen, auch gute Wärmeleiter. In der folgenden Tabelle sind typische Werte für die Wärmeleitfähigkeiten einiger Materialien aufgelistet.

Tab. 1: Typische Wärmeleitfähigkeiten einiger Stoffe
Stoff	Wärmeleitfähigkeit in W/(mK)
Aerogel	0,014 bis 0,021
Luft	0,024 bis 0,026
Polystyrol (EPS und XPS)	0,028 bis 0,040
Glaswolle	0,032 bis 0,050
Flachs	0,040 bis 0,045
Holzfaserdämmplatte	0,035 bis 0,068
Kork	0,040 bis 0,060
Schaumglas	0,040 bis 0,070
Perlite	0,040 bis 0,080
Blähton	0,070 bis 0,160
Porenbeton	0,080 bis 0,250
Bimsstein	0,120 bis 0,250
Kalksandstein	0,70 bis 1,30
Glas	0,70 bis 1,40
Beton	1,15 bis 2,10
nichtrostender Stahl	13 bis 18
unlegierter Stahl	50 bis 60
Aluminium	150 bis 160

Mit zunehmender Porigkeit, also mit zunehmendem Luftporengehalt, eines Baustoffes sinkt dessen Wärmeleitfähigkeit. Dies liegt daran, dass Luft eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist als feste oder flüssige Materialien. Daher weist beispielsweise Porenbeton eine deutlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit auf als Normalbeton. Allerdings ist die Wärmeleitfähigkeit bei porösen Materialien stark von der Feuchte abhängig. Je feuchter ein Baustoff ist, desto höher ist seine Wärmeleitfähigkeit. Das bedeutet, dass mit der Durchfeuchtung der Wärmedämmung eines Bauteils dessen wärmedämmende Wirkung deutlich verschlechtert wird. Darüber hinaus ist Feuchte im Bauteil oftmals auch die Ursache für Schimmelpilzbildung oder Korrosion. Ein idealer Dämmstoff sollte daher viele kleine geschlossene, wasserfreie Poren besitzen, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

Die Wärmeleitfähigkeit beeinflusst maßgebend den Wärmedurchlasswiderstand eines Baustoffes und ist somit auch ausschlaggebend für den Wärmedurchgangskoeffizienten eines Bauteils. Je kleiner die Wärmeleitfähigkeit ist, desto kleiner ist der Wärmedurchgangskoeffizient und desto besser ist die Wärmedämmfähigkeit eines Bauteils.

Synonym(e):

Wärmeleitzahl, λ

Englische Übersetzung(en):

heat conductivity, thermal conductivity