Grundlagen, Anforderungen, Beispiele und Schadensbilder

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1 1/ 34 Wärme- und Feuchteschutz Grundlagen, Anforderungen, Beispiele und Schadensbilder Thomas Duzia Dr.-Ing. Bauing. Dipl.-Ing. Architekt Staatl. anerkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz Sachverständiger für Schäden an Gebäuden und Gebäudesanierung (TÜV)

2 2/ 34 Physikalische Grundlagen zum Wärmeschutz Wärme fliest von warm nach kalt. In festen Stoffen erfolgt die Wärmeübertragung unmittelbar zwischen benachbarten Molekülen fester Stoffe. Die Rohdichte bestimmt die Wärmeleitfähigkeit.

3 3/ 34 Rohdichte und Wärmeleitfähigkeit Materialeigenschaften und Porenstruktur Da Luft ein Gas ist, gibt es wesentlich weniger Moleküle als in festen Stoffen, die angeregt werden können. Stoffe mit hoher Dämmwirkung beinhalten viel eingeschlossene Luft. Holz λ 0,13 W/(mK) Polystyrol λ 0,04 W/(mK) Beton Λ 1,40 W/(mK)

4 4/ 34 Wärmeleitfähigkeit und Wärmetransport Eis bei 10 C 2,33 W((mK) Wasser bei 0 C 0,5562 W/(mK) Luft 0,0262 W/(mK)

5 5/ 34 Wärmeleitfähigkeit üblicher Dämmstoffe Offenes Gefüge Offenes Gefüge geschlossenzellig Offenes Gefüge Mineralwolle XPS Foamglas EPS

6 6/ 34 Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ EPS Expandiertes Polystyrol Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl XPS Extrudiertes Polystyrol Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl Mineralwolle Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl 1 2 Schaumglas Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl PUR/ PIR Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl Foto: Puren (ohne Beschichtung)

7 7/ 34 Eigenschaft von Wasser und Wasserdampf Hohe Temperatur heißt hohe Bewegungsenergie. Bei Gasen entsteht dadurch ein Dampfdruck auf die Umgebung. Die Moleküle bewegen sich durch ihre kinetische Energie frei im Raum und stoßen dabei an die Begrenzungsflächen. Es entsteht Dampfdruck.

8 8/ 34 Anforderungen an Wärme- und Feuchteschutz 1. DIN Feuchteschutz 2. DIN Mindestwärmeschutz Sommerlicher Wärmeschutz 3. Energieeinsparverordnung Energetischer Wärmeschutz 4. DIN Luftdichtheit von Gebäuden

9 9/ 34 Anwendungsbereich der DIN Klimabedingter Feuchteschutz Grundsatz: Nachweise zum Feuchteschutz bilden die Grundlage zum Wärmeschutz Diese Norm legt Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für die Planung und Ausführung zum klimabedingten Feuchteschutz in Gebäuden fest. [ ] Das zugrunde liegende stationäre Verfahren zur Berechnung von Diffusionsvorgängen nach Glaser ist nicht anwendbar bei klimatisierten Wohn- oder wohnähnlich genutzten Räumen.

10 10/ 34 Anwendungsbereich DIN Klimabedingter Feuchteschutz Einschränkungen des Glaser-Nachweises: - Klimatisierte Wohngebäude oder wohnähnlich genutzte Räume und erdberührte Bauteile - Begrünte Dachaufbauten - Berechnung des Austrocknungsverhalten bei Rohbaufeuchte oder Ausgleichsfeuchte in den Baustoffen - Schwimmbäder oder deutlich anders beaufschlagte Räume

11 11/ 34 Randbedingungen nach DIN Perioden-Bilanzverfahrens nach Glaser: Hallenbad ganzjährig C

12 12/ 34 Bedingungen zum Ausfall von Tauwasser Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen tritt auf wenn, - ein Temperaturgefälle über den Bauteilquerschnitt vorhanden ist. - Wasserdampfdiffusion infolge unterschiedlicher Dampfdrücke auf beiden Seiten des Bauteils vorliegt. - der Wasserdampfteildruck im Bauteilinneren den Sättigungszustand erreicht. - Das Porengefüge zugänglich ist. Wasserdampfsättigungsdruck 1168 Pa 50 % rel. Feuchte bei 20 C 321 Pa 80 % rel. Feuchte bei 5 C

13 13/ 34 Konstruktive Maßnahmen Das Eindiffundieren von wasserhaltiger Luft in das Bauteil muss vermieden werden. Diffusionsoffene Schicht s d 0,5 m Diffusionshemmende Schicht s d 0,5 m bis 1500 m Fotos: Duzia Diffusionsdichte Schicht s d 1500 m Die s d -Werte des Schichtenaufbaus müssen aufeinander abgestimmt sein.

14 14/ 34 Eigenschaft von Wasserdampfdiffusion Die Bedeutung der Diffusionsberechnung ist nachrangig gegenüber den Risiken aus Konvektion. 1. Die Wasserdampfdiffusion durch Wände und Decken ist hauptsächlich im Winter von Bedeutung. 2. Die Berechnung nach Glaser berücksichtigt nur die Diffusion und enthält keinen Sicherheitsbeiwert für Konvektion und Baufeuchte (Leckagen).

15 15/ 34 Holzdächer benötigen Trocknungsreserven DIN 1052 Gemäß Einbausituation Holz der NKL 1 notwendig Quelle: Duzia / Bogusch; Basiswissen Bauphysik Quelle: DIN 1052 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken 2008

16 16/ 34 Schadensursachen im Holzbau Holz mit zu hoher Einbaufeuchte 12 M-% Einbaufeuchten sind im Bereich des Zulässigen. Mangelhafte Dampfsperre Anschlüsse und Überlappung Regen beim Einbau der Konstruktion und den Abdichtungsarbeiten Dämmstoff wurde nass eingebaut, weil er während der Lagerung unzureichend geschützt war. Putz- und Estricharbeiten nach Einbau Holzkonstruktion. der Holzforschung Austria 100 % luftdichte Aufbauten sind bautechnischen so gut wie nicht ausführbar. Quelle: Nusser, Teibinger et al.; Bauphysik 32 (2010) Foto: Duzia

17 17/ 34 Holzfeuchte und Masse-% Holzbalken 8 cm / 20 cm mit einer Einbaufeuchte von 20 M-% 0,08 m * 0,20 m * 1,00 m = 0,016 m³ Streckenlast bzw. 0,266 m³/m² Quelle: Krah,W.; Vermeidung von Tauwasser und Schimmel im Dach Rohdichte Holz ca. 600 kg/m³ 600 kg/m³ * 0,0266 m³ = 16,0 kg Holz je m² Dachfläche Einbau von zu feuchtem Holz mit 20 M.-% 20 % von 16,0 kg = 3,2 kg Wasser/m² Dachfläche Trocknung des Holzes auf 12 M-% 12 % von 16,0 kg = 1,92 kg Wasser/m² Dachfläche Überschuss von 1,28 kg Wasser/m² Dachfläche Wohin damit?

18 18/ 34 S d - Werte und Feuchtefallen im Holzbau DIN Vorgabe Baufeuchte bei Holzdächern Bei nicht belüfteten Dächern mit äußeren diffusionshemmenden Wärmedämmschichten mit s d,e 2,0 m trocknet erhöhte Baufeuchte, oder während der Bauphase eingedrungene Feuchtigkeit, nur schlecht oder gar nicht aus. S d,e 2 m Dachaufbauten dürfen keine Feuchtefalle sein! Holz oder Holzwerkstoffe, die zwischen der äußeren Dachabdichtung und der inneren Dampfsperre liegen, dürfen nur in der zulässigen Materialfeuchte eingebaut werden.

19 19/ 34 Grundlagen für den Wärme- und Feuchteschutz Nicht hinterlüftetes Dach mit Aufsparrendämmung kritisch Vorteile: - Kein Tauwasserausfall in der Ebene der Holztragkonstruktion. - Einfachere Ausführung der innenseitigen Luftdichtheitsebene möglich, weil weniger Anschlüsse einzuarbeiten sind. Nachteil = hohe Bauteilstärken Quelle : Holzforschung Austria, Flachgeneigte Dächer aus Holz

20 20/ 34 Bewertung feuchter Dämmstoffe Erhöhung der Transmissionswärme in feuchten Baustoffen Quelle: Vortrag H. Künzel; Einfluss der Feuchte auf die Wärmedämmwirkung; Fraunhofer IBP Künzel: Feuchtegehalt bis 1,5 M% sind bei EPS kaum vermeidbar und sollten als übliche Beschaffenheit hingenommen werden.

21 21/ 34 Mangelhafter Feuchteschutz = verringerter Wärmeschutz Normalgewicht von EPS nicht durchfeuchtet: 0,00625 m³ 30 kg/m³ = 0,1875 kg Messwert: 1,031 kg Masse des Wassers im Baustoff m w = m f - m t 1,031 kg 0,1875 kg = 0,8435 kg Massebezogener Wassergehalt u m : = 100[ %] Quelle: Zimmermann, M., in DDH 2016, Heft 18, S = 0,8435 0, =449,87 % oder ca. 165 kg/m³ Dämmmaterial aus EPS oder 19,8 kg bei 12 cm Dämmlage.

22 22/ 34 Bewertung feuchter Dämmstoffe Forschungsinitiative ZukunftBau - Mineralwolle kann aufgrund seiner Faserstruktur und hydrophoben Ausstattung Wasser weder aufnehmen noch einlagern. - Üblicherweise nimmt Mineralwolle wenig Wasser auf, außer es werden durch Unterwasserlagerung erhebliche Mengen eingebracht vgl. Künzel - Hinsichtlich der Bewertung von feuchten Dämmungen bestehen zur Zeit keine allgemeinen Prüf- und Beurteilungsverfahren zum hinnehmbaren Feuchtegehalt oder dem Verlust an Druckbelastbarkeit. - Die vorhandenen Messverfahren lassen keine eindeutige Messung zu Quelle: Forschungsinitiative Zukunft Bau F 2824; Zustandsänderungen von Mineralwolledämmstoffen in Warmdachaufbauten bei Flachdächern infolge Feuchteeintritt, 2012, Pkt. 3.3

23 23/ 34 Beispiel: Hallenbad an der Ostsee Nasse Dämmung Zu wenig Dachabläufe Gealterte Bitumenbahnen Fehlende Notentwässerung Verrutschte Dämmlage Dämmstärke gering Ab 10 % zu sanierende Fläche greifen zusätzliche EnEV-Anforderungen.

24 24/ 34 Beispiel: Hallenbad an der Ostsee Sanierung möglich?

25 25/ 34 Trocknungsmaßnahme an Dämmstoffen Mögliche Sanierungen: - Nachträglicher Einbau von Dachentlüftern - Trocknung der Dämmung durch Einbringung warmer Luft Grundsätzlich werden Trocknungsmaßnahmen jedoch eher kritisch beurteilt. Die Gewährleistung, das nach Sanierung die Dämmung trocken bleibt, hängt von den Anschlüssen der Dampfsperren und Dachabdichtungen ab. Im Zweifelsfall ist der Austausch notwendig. Quelle: Forschungsinitiative Zukunft Bau F 2824; Zustandsänderungen von Mineralwolledämmstoffen in Warmdachaufbauten bei Flachdächern infolge Feuchteeintritt, 2012, S.79

26 26/ 34 Grundlagen für den Wärme- und Feuchteschutz EnEV und DIN : Erstellung eines Luftdichtheitskonzept notwendig Luft- und Dampfdichtheitsebenen müssen geplant werden. Quelle: Duzia, T.; Bogusch, N.; Basiswissen Bauphysik; Fraunhofer IRB Verlag

27 27/ 34 Maßnahmen zum Schutz vor Tauwasser DIN Wärme-, und Feuchteschutz durch Luftdichtheit Entscheidend ist die Leckagefreiheit der luftdichten Schicht. Anschluss an massive Bauteile Detail nach DIN Tauwasserausfall durch Konvektion auf dem kalten Bauteil.

28 28/ 34 DIN Dachabdichtungen Bemessung und Festlegung der Ausführungsart und der Details der bauphysikalischen Funktionsschichten sind durch den Planer vorzunehmen. Bei wärmegedämmten Dächern ist im Regelfall die Luftdichtheit des Daches durch luftdichte Bauteile oder Schichten unter der Wärmedämmung herzustellen.

29 29/ 34 Grundlagen für den Wärme- und Feuchteschutz Was in den Normen gut funktioniert, kann unter Baustellenbedingungen zum Problem werden! Eiszapfen Allen Beteiligten am Bau müssen die bauphysikalischen Zusammenhänge bewusst sein. Quelle: DIN (Mitte) Quelle: duzia - bauphysik+architektur

30 30/ 34 Grundlagen für den Wärme- und Feuchteschutz 1. Luftdichtheit schützt vor Korrosion. 2. Mangelhafte Anschlüsse führten zu Wärmeverlusten und Betons.

31 31/ 34 Beanspruchungen aus der Nutzung Mangelhafte Ausführung der Luftdichtheitsebene und Be- und Entlüftung Quelle: Dr.-Ing. Thomas Duzia duzia - bauphysik+architektur

32 32/ 34 Fehler + Fazit Mangelhafte Anschlüsse Ausfall von Kondenswasser auf kalten Bauteilen Falscher Einbau von Fenstern Fotos: Dr.-Ing. Thomas Duzia duzia - bauphysik+architektur

33 33/ 34 Notwendiges + Fazit Planung und Abstimmung der Luftdichtheitsebene Kontrolle der Luftdichtheitsebene auf bautechnische Umsetzbarkeit Kontrolle der Einbausituation und ggf. Luftdichtheitsprüfung durchführen Kontrolle der Einbaufeuchten Sicherung der gelagerten Baustoffe gegen Niederschlagswasser Überprüfung des Einflusses von Wärmebrücken und Taupunktunterschreitung Abstimmung des Schichtaufbaus und der S d -Werte Berücksichtigung von Trocknungsreserven

34 34/ 34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Thomas Duzia Dr.-Ing. Bauing. Dipl.-Ing. Architekt Staatl. anerkannter Sachverständiger für Schall- und Wärmeschutz Sachverständiger für Schäden an Gebäuden und Gebäudesanierung (TÜV)

35 35/ 34 Baurechtliche Situation zur DIN NRW Ministerialblatt Vorlage eines Entwurfs der DIN am 25. August 2017 zum Einspruch beim DIN NABau abgerufen am

36 36/ 34 Normative Grundlagen zum Wärme- und Feuchteschutz Vergleich der Listen der technischen Baubestimmungen abgerufen am Deutsche Institut für Bautechnik NRW Ministerialblatt

37 37/ 34 Nutzungsklassen und Ausgleichsfeuchten von Holz DIN 1052 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken Quelle: Bonk und Arndt; Bauphysik 24(2002) Nach BONK und ANDERS führt die Senkung der Holzfeuchte um 1 M-% dazu, dass ca. 5 l Wasser je m³ Holz ausfallen. Quelle: DIN 1052 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken 2008

38 38/ 34 Bewertung feuchter Dämmstoffe Flachdach Wärmedurchgangswiderstand Dämmschicht EPS trocken 4,57 (m²k)/w

39 39/ 34 Bewertung feuchter Dämmstoffe Flachdach Wärmedurchgangswiderstand Dämmschicht EPS feucht 2,13 (m²k)/w