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 des Baumaterials um 1 Kelvin zu erhöhen. Sie ist eine Stoffkonstante mit der Einheit J / (kg ∙ K). Je größer die spezifische Wärmekapazität eines Baustoffes ist, desto langsamer erwärmt er sich und desto besser puffert er Temperaturspitzen ab. Sie beeinflusst also unmittelbar die Behaglichkeit und das Klima in Räumen.
| Material | spez. Wärmekapazität |
|---|---|
| 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 |
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.
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 auch speichern zu können. Speckstein kann deutlich mehr Wärme speichern. Wieviel Energie ein Körper speichern kann, errechnet sich als Wärmespeicherzahl S aus der spezifischen Wärmekapizität und der Dichte des Stoffs. Speckstein hat eine deutlich höhere Dichte als z.B. Beton und Bims, und kann damit bei gleichem Volumen sehr viel mehr Wärme aufnehmen.
| Material | Wärmespeicherzahl |
|---|---|
| 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 |
Es gilt, je mehr Wärme ein Material speichern kann, desto träger reagiert es bei Aufheizung und Abkühlung ("Amplitudendämpfung") und reduziert dadurch den Heizenergieverbrauch. Je höher also die Speicherzahl, desto günstiger ist der Stoff im Energieverbrauch. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass Speckstein hier von allen denkbaren Baumaterialien den besten Wert erreicht. Speckstein ist somit von allen Natur- und Kunststeinen am günstigsten im Energieverbrauch.
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.
| Material | Wärmeleitfähigkeit |
|---|---|
| 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 |
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.