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Hanfkalk: Wärmeleitfähigkeit, Wärmedurchlasswiderstand und Brandverhalten

Was die Messdaten darüber sagen, wie Wände aus Hanf und Kalk dämmen und sich im Brandfall verhalten — und wo gängige Behauptungen über die Belege hinausgehen.

Was Hanfkalk ist

Hanfkalk ist eine Mischung aus Hanfschäben — dem holzigen Kern des Stängels — mit einem Kalkbindemittel und Wasser. Um ein Holztragwerk gegossen oder zu Blöcken gepresst, bildet er eine Wand, die dämmt, Feuchtigkeit speichert und Wasserdampf durchlässt.

Er ist ein Füllstoff, kein tragender Baustoff. Das Tragwerk nimmt die Last auf; der Hanfkalk füllt und dämmt es. Alle folgenden Werte sind in diesem Sinne zu lesen: Es sind die Eigenschaften eines dämmenden Wandbaustoffs, nicht die eines Betons, der ein Gebäude trägt.

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit, geschrieben λ und gemessen in Watt pro Meter und Kelvin, beschreibt, wie leicht Wärme durch einen Stoff gelangt. Für eine Dämmung gilt: je niedriger, desto besser.

Für Hanfkalkmischungen mit Trockenrohdichten zwischen 200 und 400 kg/m³ liegen veröffentlichte Messungen etwa zwischen 0,06 und 0,11 W/(m·K). Dichtere Mischungen mit mehr Bindemittel im Verhältnis zu den Schäben leiten mehr Wärme: Für 450 bis 800 kg/m³ wurden 0,12 bis 0,18 W/(m·K) gemessen.

Die Dichte ist mit Abstand der entscheidende Faktor. In einer systematischen Studie erhöhte eine um 67 Prozent höhere Dichte die Wärmeleitfähigkeit um 54 Prozent, während der Übergang von völlig trocken auf 90 Prozent relative Luftfeuchte sie nur um 15 bis 20 Prozent erhöhte. Für Planende heißt das: Mischung und Verdichtung zählen mehr als das Klima.

Weil die Ergebnisse stark davon abhängen, wie eine Probe vorbereitet und gemessen wird, führte der RILEM-Fachausschuss für Baustoffe mit pflanzlichen Zuschlägen Ringversuche in mehreren Laboren durch und veröffentlichte ein empfohlenes Verfahren zur Charakterisierung von Hanfschäben, einschließlich der Wärmeleitfähigkeit. Werte ohne Angabe der Messmethode sind mit Vorsicht zu behandeln.

Von der Wärmeleitfähigkeit zum Wärmedurchlasswiderstand

Der Wärmedurchlasswiderstand R ist das, was eine Wand tatsächlich leistet. Für eine einzelne Schicht ist er die Dicke geteilt durch die Wärmeleitfähigkeit: R = d / λ, in m²·K/W. Je höher, desto besser.

Die folgende Tabelle wendet diese Formel auf den gemessenen Bereich an. Sie ist Rechnung, kein Prüfergebnis, und berücksichtigt weder Tragwerk noch Putze noch Anschlüsse, die eine echte Wandberechnung einbeziehen muss.

Wanddickeλ = 0.06λ = 0.08λ = 0.11
200 mm3.32.51.8
300 mm5.03.82.7
400 mm6.75.03.6

Wärmedurchlasswiderstand R in m²·K/W, nur die Hanfkalkschicht.

Feuchtigkeit

Hanfkalk ist diffusionsoffen: Wasserdampf wandert hindurch, statt in der Wand zu kondensieren. Er nimmt zudem Feuchtigkeit aus der Luft auf, wenn die Luftfeuchte steigt, und gibt sie wieder ab, wenn die Luft trocknet — so gleicht er die Raumluftfeuchte ohne Technik aus.

Gemessen wird das als Feuchtepufferwert, in Gramm pro Quadratmeter und Prozentpunkt Feuchteänderung. Veröffentlichte Werte für Hanfkalk reichen etwa von 2,1 bis 3,5: Eine Studie fand 3,47 für eine leichtere Mischung mit 290 kg/m³ bei einem Bindemittel-Hanf-Verhältnis von 1,2 zu 1, eine andere 2,14 für eine dichtere Mischung mit 430 kg/m³ bei einem Verhältnis von 2 zu 1. Werte über 2 gelten üblicherweise als ausgezeichnet.

Das Muster entspricht dem bei der Wärme: Je leichter die Mischung, desto besser das Ergebnis. Ein dichter, bindemittelreicher Hanfkalk ist fester, dämmt und puffert aber weniger.

Brandverhalten nach EN 13501-1

In Europa wird das Brandverhalten nach EN 13501-1 klassifiziert. Die Klassen reichen von A1 bis F. A1 und A2 sind die nichtbrennbaren Klassen — Stein, Beton, Glas, Mineralwolle, Keramik. Die Klassen B bis F sind brennbar, in steigender Reihenfolge.

Hanfkalk ist kein A1-Baustoff, und gegenteilige Behauptungen verdienen Vorsicht. Zu zwei Dritteln seines Volumens besteht er aus Pflanzenmaterial, und Pflanzenmaterial brennt. Die ehrliche Darstellung ist interessanter als die Übertreibung.

In Brandprüfungen wurde unverputzter Hanfkalk in Klasse B eingestuft, während Hanfkalkputz Klasse A2 erreichte — ein mineralischer Putz verbessert also das Ergebnis. Übersichtsarbeiten zu biobasierten Betonen berichten, dass die Zusatzbewertungen für Rauch und brennendes Abtropfen durchweg auf der besten Stufe liegen, s1 und d0.

Der Unterschied zwischen Rohstoff und fertigem Baustoff ist groß. In einer Studie von 2023 entzündeten sich lose Hanfschäben mit anhaltender Flamme und vergleichsweise hoher Wärmefreisetzungsrate. Blöcke aus denselben Schäben entzündeten sich überhaupt nicht — sie glimmten nur —, mit einer um eine Größenordnung niedrigeren Wärmefreisetzung und sehr wenig Rauch. Den Unterschied macht der Kalk.

Ein Vorbehalt gehört zu jeder ehrlichen Darstellung. Weil der Baustoff porös ist, ist Glimmen statt offener Flamme seine vorherrschende Brandform, und Normbrandprüfungen sind nicht auf das Glimmen ausgelegt. Es ist ein Verhalten, das man in der Planung berücksichtigen sollte, kein Grund, auf den Baustoff zu verzichten.

Kohlenstoff

Zwei Dinge speichern Kohlenstoff in einer Hanfkalkwand. Der Hanf selbst hat beim Wachsen Kohlendioxid aus der Luft aufgenommen. Das Kalkbindemittel nimmt beim Aushärten erneut Kohlendioxid auf und wird über Monate und Jahre wieder zu Calciumcarbonat.

Die Forschung hat die theoretischen Grenzen beider Effekte untersucht. Das Wort theoretisch ist wichtig: Wie viel Kohlenstoff eine reale Wand speichert, hängt von Bindemittel, Mischung, Transport und Lebensdauer des Gebäudes ab, und veröffentlichte Zahlen schwanken je nach diesen Annahmen stark. Eine einzelne Schlagzeilenzahl für „kohlenstoffnegative“ Wände ist besser als Anfang einer Rechnung zu verstehen, nicht als ihr Ergebnis.

Was das in der Praxis bedeutet

Hanfkalk ist ein guter Dämmstoff, wenn er leicht hergestellt wird, und ein schlechterer, wenn er dicht ist; die Mischung entscheidet. Sein Brandverhalten ist für einen biobasierten Baustoff wirklich gut — Klasse B unverputzt, A2 mit mineralischem Putz, wenig Rauch und kein brennendes Abtropfen —, aber er ist nicht nichtbrennbar und neigt zum Glimmen. Und er speichert Kohlenstoff, in Mengen, die von Entscheidungen der Planenden abhängen.

Nichts davon muss übertrieben werden. Die Messdaten sind stark genug für sich allein.

Quellen

  1. Amziane, S., Collet, F., Lawrence, M., Magniont, C., Picandet, V., & Sonebi, M. (2017). Recommendation of the RILEM TC 236-BBM: characterisation testing of hemp shiv to determine the initial water content, water absorption, dry density, particle size distribution and thermal conductivity. Materials and Structures, 50(3), 167. DOI
  2. Amziane, S., & Collet, F. (Eds.). (2017). Bio-aggregates Based Building Materials: State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 236-BBM. Springer. DOI
  3. Collet, F., & Pretot, S. (2014). Thermal conductivity of hemp concretes: variation with formulation, density and water content. Construction and Building Materials. arXiv
  4. Mechanical, thermal, and moisture buffering properties of novel insulating hemp-lime composite building materials (2020). Materials. PMC
  5. Fire behavior of hemp blocks: a biomass-based construction material (2023). Journal of Building Engineering. ScienceDirect
  6. Fire behaviour of hemp, clay and gypsum-based light biobased concretes and renders (2022). Construction and Building Materials. ScienceDirect
  7. Arehart, J. H., Nelson, W. S., & Srubar, W. V. (2020). On the theoretical carbon storage and carbon sequestration potential of hempcrete. Journal of Cleaner Production, 266, 121846. DOI

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