Wärmedämmung des Wabenbaus

Bei Betrachtung der Wärmedämmung von Bienenbeuten wird oft ein bedeutender Teil der Dämmung vernachlässigt. Der Wabenbau mit seinen dazwischenliegenden Luftschichten wirkt selber wie eine Dämmung. Je mehr Wabengassen zwischen Bienentraube und Seitenwand liegen, desto höher ist die Dämmung. D.h. bezüglich des seitlichen Wärmeschutzes sind die breit angelegten Konstruktionen der modernen Beuten durchaus von Vorteil.

Wärmedämmung des Wabenbaus in Magazinbeuten

Gebremst wird die wärmedämmende Wirkung in Magazinbeuten durch den hier üblichen Beespace. Es kommt zu schwachen  Luftzirkulationen innerhalb der Beute. Diese reduzieren den Wärmedurchlasswiderstand des Wabenbaus und der Wabengassen teilweise deutlich. Je mehr Wabengassen frei von Bienen sind, desto höher werden die Luftbewegungen und desto geringer wird die Wärmedämmwirkung der einzelnen Waben und ihrer Wabengassen.

Wir können uns ein gutes Bild von der Wärmedämmung innerhalb einer Beute machen, indem wir die Temperaturen in den Wabengassen betrachten.

Die abgebildete Grafik zeigt die Messwerte des HOBOS Bienenvolkes in Würzburg vom 15.1.2014 um 0:30 Uhr. Der anliegende Temperaturunterschied an den Seitenwänden zeigt, dass es sich nicht um “stark belüftete” Wabengassen im Sinne der Bauphysik handelt. Wären sie das, dann wäre der Temperaturunterschied an den Seitenwänden gleich null und die leerstehenden Bienenwaben und ihre Wabengassen würden nicht als Wärmedämmung wirken.

Wir können nicht sagen, an welcher Stelle in  der Bienentraube wieviel Energie erzeugt wird. Die Bienen heizen mit Winter mit zwei Zielen: Zum Einen zur Pflege eines kleinen Brutnestes im Inneren der Traube und zum Anderen zum Erhalt einer Mindesttemperatur von ca. 8-10°C an jedem Ort in der Bienentraube. Auf einer schlechter gedämmten Seite der Bienentraube wird also mehr geheizt, als auf der besser gedämmten Seite. Aus diesem Grund können wir auch nicht anhand des Temperaturverlaufes die Wärmeleitfähigkeit der Schichten direkt berechnen, wir kennen den jeweiligen Wärmestrom nicht. Wir kennen aber die Wärmeleitfähigkeit von den Seitenwänden der Beute:

λNadelholz=0,13WmK

Anhand der Temperaturverläufe können wir den die Seitenwände durchfliessenden Wärmestrom berechnen. Da dieser gleich dem die leerstehenden Waben durchfliessenden Wärmestrom ist, können wir über diesen kleinen Umweg auch die Wärmeleitfähigkeit der leerstehenden Waben und Wabengassen berechnen.  Bzw. wir können einfach die Steigungen der Temperaturkurven vergleichen und so die Wärmeleitfähigkeiten direkt miteinander vergleichen.

Das Bienenvolk dürfte sich zu dem abgebildeten Zeitpunkt in Wabengassen 3, 4 und 5 befinden. In Wabengassen 2 und 6 dürften sich keine oder nur wenige Bienen befinden. Wabengassen 1, 7, 8, 9, 10 und 11 sind sicherlich frei von Bienen. Auf der linken Seite ist die Steigung der Geraden zwischen den Wabengassen 1 und 2 gleich der zwischen Innenseite und Aussenseite der Holzwand. Hier sind die Wärmedurchlasswiderstände etwa gleich (2,5cm Holz haben also den gleichen Wärmedurchlasswiderstand wie 3,5cm Wabenbau inkl. Wabengasse). Auf der rechten Seite ist die Steigung der Geraden zwischen den Wabengassen 6 und 11 etwa halb so groß wie die Steigung des Temperaturverlaufes durch die Seitenwand. In diesem etwas stärker belüfteten Teil berechnet sich die Wärmeleitfähigkeit des Wabenbaus also zu:

λ611=0,13WmK×2×3,52,5=0,36WmK

In dem weniger belüfteten Teil links berechnet sich die Wärmeleitfähigkeit des Wabenbaus zu:

λ12=0,13WmK×3,52,5=0,18WmK

Folgend noch kurz die Betrachtung anderer Zeiträume und der Messstation in Schwartau:

  • Die durchschnittlichen Messwerte aus Januar 2014 ergeben eine leicht höheren Wärmedämmung der Wabengassen.
  • Im Winter 2014/2015 ist das Volk deutlich stärker, es überwintert auf 5 Waben. Die durchschnittlichen Messwerte aus Januar 2015 ergeben analog zu den obigen Berechnungen etwas höhere Wärmedurchlasswiderstände.
  • Die Abfrage der Daten aus dem Bienenstand in Schwartau ist nicht so aufschlussreich, da in den Wabengassen 2,3,9 und 10 keine Temperatursensoren platziert wurden. Aber auch hier liegen Temperaturdifferenzen an den Seitenwänden an, was die Dämmeigenschaften des Wabenbaus und eine maximal “schwache Belüftung” belegt.

Besonderheit Stabilbau

In Beutensytemen mit Stabilbau finden deutlich weniger Luftbewegungen statt. Durch den nicht vorhandenen Beespace oberhalb und seitlich der Waben werden natürliche Luftwechsel nahezu ausgeschlossen. Wir können für die Bereiche der leeren Wabengassen und Waben mindestens die gleichen Wärmedurchlasswiderstände wie für Massivholz ansetzen (Diese werden in den weniger belüfteten Bereichen bereits bei den Magazinbeuten erreicht). Dies ist eine vorsichtige Schätzung für den Stabilbau, ich halte einen doppelt so hohen Wärmedurchlasswiderstand für wahrscheinlicher (eine komplett ruhende Luftschicht hätte eine Wärmeleitfähigkeit von 0,025W/mK, also einen etwa 5mal größeren Wärmedurchlasswiderstand als Nadelholz).

D.h. eine Bienentraube, zentral auf 3 Waben in einer Bienenkiste sitzend, hat seitlich, zusätzlich zur Beutenwand eine Wärmedämmung in der Qualität von etwa 15-30cm Massivholz zur Verfügung.

Die Bienenkiste entpuppt sich somit bei Betrachtung der seitlichen Wärmedämmung zu einem echten Geheimtipp :-). Durch eine zusätzlich aufgelegte Wärmedämmung auf dem Deckel lässt sich bei diesem System annähernd die gute Wärmedämmung von Baumhöhlen erzielen.

Wärmetransport längs der Wabengassen

Über die Wärmedämmung längs der Waben und Wabengassen (also senkrecht zu der bisher betrachteten Richtung) kann ich nur eine Annahme treffen, da hierfür keine Messdaten vorliegen. Ich schätze den Wärmetransport in dieser Richtung etwa gleich hoch ein.