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Eigenschaften des Specksteins

Speckstein hat herausragende thermische Eigenschaften gegenüber vielen anderen Gesteinen und Baumaterialien.

Eigenschaften von Specksteinen

Thermische Eigenschaften

Speckstein hat herausragende thermische Eigenschaften gegenüber vielen anderen Gesteinen und Baumaterialien. Um die Vorzüge des Specksteins als Baumaterial und Verkleidung für Kamine und Kaminöfen zu veranschaulichen, sind einige Kennzahlen der Wärmelehre heranzuziehen.

Was ist Wärme?

Atome und Moleküle von Körpern besitzen eine Eigenbewegung und zittern, flattern und vibrieren. Dabei geben sie Energie ab. Temperatur ist das Maß für Stärke dieser Eigenbewegung und damit für die dadurch erzeugte Energie. Je stärker sich die Teilchen bewegen, desto größer die freiwerdende Energie, desto höher die Temperatur. Nur am absoluten Nullpunkt von – 273,15°C bewegen sich die Teilchen nicht mehr.

Spezifische Wärmekapazität

Als spezifische Wärmekapazität c bezeichnet man die Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 Kilogramm des Baumaterials um 1 Kelvin zu erhöhen. Sie ist eine Stoffkonstante mit der Einheit kJ/(kg·K). Dabei kann ihr Wert temperaturabhängig sein; für übliche Berechnungen wird er häufig als konstant angenommen. Je größer die spezifische Wärmekapazität eines Baustoffes ist, desto langsamer erwärmt er sich bei gleicher Masse und gleicher Heizleistung und desto besser puffert er Temperaturspitzen ab. Die tatsächliche Pufferwirkung hängt außerdem von der Masse, der Wärmeleitfähigkeit und der zugänglichen Oberfläche des Bauteils ab. Sie beeinflusst also unmittelbar die Behaglichkeit und das Klima in Räumen.

An dieser Aufstellung erkennt man, dass Speckstein im Vergleich zu anderen Natursteinen (Marmor, Granit, Sandstein) eine höhere spezifische Wärmekapizität aufweist, sich also langsamer als diese erwärmt und damit Temperaturspitzen ausgleicht. Die Temperatur im zu heizenden Raum ändert sich langsamer und schafft somit Behaglichkeit.

Spezifische Wärmekapazität

Material spez. Wärmekapazität in kJ/(kg·K)
Stahl 0,4
Kies 0,84
Glaswolle 0,84
Kalksandstein 0,88
Kalksandstein 0,88
Marmor, Granit, Basalt 0,9
Aluminium 0,9
Vollziegel 0,92
Ziegel 0,92
Asphalt 0,92
Sandstein 0,93
Stahlbeton 0,96
Speckstein 0,98
Schamottsteine 1
Lehm 1
Betonhohlblockstein 1
Luft 1
Leichtbeton (Bims) 1,05
EPS-Dämmstoff 1,38
Eiche 2,39
Kiefer 2,72
Wasser bei 15 °C 4,19
Kork 106

Wärmespeicherzahl

Anhand obiger Auflistung stellt sich die Frage, welchen Vorteil Speckstein dann z. B. gegenüber Beton und Bims hat. Beide haben eine ähnliche oder sogar größere spezifische Wärmekapazität. Die Antwort liegt in der Eigenschaft, Wärme pro Volumeneinheit speichern zu können. Speckstein kann bei gleichem Volumen und gleicher Temperaturänderung mehr Wärme speichern. Die Wärmespeicherzahl S errechnet sich aus dem Produkt der spezifischen Wärmekapazität und der Dichte des Stoffs. Speckstein hat eine höhere Dichte als z. B. üblicher Normalbeton und Bims und kann damit bei gleichem Volumen mehr Wärme aufnehmen.

Es gilt: Je mehr Wärme ein Bauteil speichern kann, desto träger reagiert es unter sonst gleichen Bedingungen bei Aufheizung und Abkühlung. Dadurch können Temperaturschwankungen gedämpft werden („Amplitudendämpfung“). Dies kann unter geeigneten Bedingungen den Heiz- oder Kühlenergiebedarf reduzieren.

Wärmespeicherzahl

Material Wärmespeicherzahl in kJ/(m³·K)
Luft 1,29
EPS-Dämmstoff 35
Glaswolle 84
Kork 160
Asphalt 1196
Kalksandstein 1232
Leichtbeton (Bims) 1260
Ziegel 1288
Kies 1344
Betonhohlblockstein 1400
Kiefer 1496
Kalksandstein 1584
Vollziegel 1656
Lehm 1800
Eiche 1912
Schamottsteine 2000
Stahlbeton 2400
Sandstein 2418
Aluminium 2430
Marmor, Granit, Basalt 2520
Speckstein 2940
Stahl 3120
Wasser bei 15 °C 4182

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit λ (Lambda) gibt den Wärmestrom an, der bei einem Temperaturunterschied von 1 Kelvin durch eine 1 m² große und 1 m dicke Schicht eines Stoffs geht. Die Einheit ist W/(mK). Je kleiner λ ist, umso besser ist das Dämmvermögen eines Baustoffes. Je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto schneller gibt der Stoff die Wärme an den Raum ab. 

Vergleicht man insbesondere die verschiedenen Natursteine, dann sieht man, dass Speckstein in der Mitte liegt. D.h. Speckstein leitet weniger Wärme als z.B. schwarzer Granit, jedoch mehr als z.B. Sandstein. Bei gleicher Aufheizung wird sich schwarzer Granit eher heiß, Sandstein kalt, Keramik noch kälter, Speckstein jedoch sehr angenehm warm und behaglich anfühlen.

Wärmeleitfähigkeit

Material Wärmeleitfähigkeit in W/(m·K)
Luft 0,02
Glaswolle 0,04
Kork 0,06
Leichtbeton (Bims) 0,12
Eiche 0,2
Wasser bei 15 °C 0,55
Kalksandstein 0,8
Ziegel 1
Keramik 1,2
Sandstein 2,3
Speckstein 3,3
Marmor, Granit, Basalt 3,5
Stahl 42
Aluminium 236