SYMPOSIUM INNENDÄMMUNG 2014 DIE INNENDÄMMUNG. Dr.-Ing. Anatol Worch

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1 SYMPOSIUM INNENDÄMMUNG 2014 DIE INNENDÄMMUNG Dr.-Ing. Anatol Worch

2 Dr. Anatol Worch Materialprüfanstalt für das Bauwesen, Braunschweig

3 Einleitung und Inhalte Innendämmung wird immer mit einer möglichen Schimmelbildung in Verbindung gebracht: Innendämmung = Tauwasser = Schimmel Wo liegen jedoch die tatsächlich vorhandenen Risiken und wie gehen wir heute damit um? Computergestützte Berechnungen und neue Nachweisverfahren Folie 2

4 Wasserdampfkonzentration in pa Die Innendämmung Geometrische Wärmebrücke am Beispiel % r.f. 80% r.f. 50% r.f. 20% r.f. Hygienetemperatur 12,6 C Taupunkttemperatur 9,3 C Temperatur in C Folie 3

5 Geometrische Wärmebrücke am Beispiel f Rsi = 0,53 Istsituation f Rsi = 0,57 Tauwasser f Rsi = 0,7 Hygienebereich Folie 4

6 Schimmelsanierungsplatte l 0,07 W/(mK) µ 3 s = 2,5 5 cm (bis 10 cm lieferbar) Quelle: Baumit DR i = 0,35 0,7 (m²k)/w s d = 0,07 0,15 m Folie 5

7 Temperaturprofil 11,7 15,3 16,7 vor der Sanierung 2,5 cm Dämmung 5 cm Dämmung Folie 6

8 Nachweisfreie Innendämmungen Richtlinie wärmeschutztechnische Verbesserung DR i in m²k/w Zusatzforderungen E DIN : DR i 0,5 - E DIN : DR i 1,0 s di 0,5 m WTA-Merkblatt 8-5 DR i 0,8 0,5 s di 2,0 m Schlagregengruppe 1 Folie 7

9 Situation des innengedämmten Mauerwerks Oberflächentemperatur ist erhöht, Verringerung des Schimmelpilzrisikos an der Oberfläche Quelle: J. Gänßmantel, G. Geburtig; Richtig dämmen, Handbuch für zeitgemäßes Dämmen Taupunktverschiebung unbestritten liegt ein Tauwasserrisiko vor (?) Folie 8

10 Temperatur in C Die Innendämmung Glaserdiagramm ,5 1 1,5 2 2,5 3 Folie 9

11 Schutzprinzipien Aus diesem Grund haben sich verschiedene Schutzmechanismen entwickelt. Eine klare Klassifizierung ist jedoch schwierig: kondensatverhindernde Innendämmsysteme Vermeidung von Tauwasserbildung durch absolut diffusionsdichte Schicht kondensatbegrenzende Innendämmsysteme Begrenzung der Tauwasserbildung durch diffusionshemmende Schicht kondensattolerierende Innendämmsysteme Management der ggf. vorhandenen Kondensate durch diffusionsoffene bzw. kapillaraktive Stoffe Folie 10

12 Typischer Wassergehaltsverlauf kapillaraktiver Innendämmungen Folie 11

13 Wassergehalt in kg/m³ Die Innendämmung Wassergehalte in Baustoffen Die Speicherfähigkeit der Baustoffe wird in aller Regel unterschätzt. Bei hohen relativen Feuchten können hydrophile Baustoffe wesentlich zur Speicherung ggf. ausfallenden Tauwassers beitragen Kalksandstein Beton Holz 0 0,5 1 rel. Feuchte in % Folie 12

14 Beispiel Auf Basis eines einfachen Modells - Beton - kapillaraktiver Dämmstoff mit l = 0,040 W/(mK) sollen die Auswirkungen der Dämmstoffdicke auf den Wassergehalt in der Tauebene analysiert werden. Folie 13

15 Wassergehalt in kg/m³ Die Innendämmung Wassergehalt im 1. cm der Dämmung cm 4 cm 6 cm 8 cm 10 cm 12 cm Folie 14

16 Temperatur und s d -Wert der Tauebene Temperatur in der Tauebene Diffusionswiderstand bis zur Tauebene 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 Dämmstoffdicke in m Folie 15

17 Situation des innengedämmten Mauerwerks Taupunktverschiebung dieses Problem ist gelöst Quelle: J. Gänßmantel, G. Geburtig; Richtig dämmen, Handbuch für zeitgemäßes Dämmen geringere Temperatur der bestehenden Bauteilkonstruktion im Winter Folie 16

18 Temperaturabsenkung des Mauerwerks Temperaturabsenkung des Mauerwerks führt zu zwei Effekten: - Frostgefährdung in den außenliegenden Bereichen - Verringerung des Austrocknungspotentials Daraus folgt: Der Schlagregenschutz muss unbedingt beachtet werden. Folie 17

19 Veränderung des Austrocknungspotentials durch eine Innendämmung Quelle: K. Sedlbauer, M. Krus: Feuchteadaptive Dampfbremse und kapillaraktiver Dämmstoff im Fachwerk Folie 18

20 Untersuchung des Wassergehalts einer Außenwand bestehendes Ziegelsteinmauerwerk Mineralfaserdämmung variabler Dicke alter Innenputz und neue Bekleidung alternativ mit innenliegender Dampfsperre (s d = 100m) Folie 19

21 Wassergehalt in kg/m² Die Innendämmung Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Ohne Schlagregenbelastung Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Variante 1: ohne Dampfbremse Folie 20

22 Wassergehalt in kg/m² Die Innendämmung Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Ohne Schlagregenbelastung Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Variante 1: ohne Dampfbremse Variante 2: mit Dampfbremse Folie 21

23 Wassergehalt in kg/m² Die Innendämmung Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Regenaufnahme 50 % Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Variante 1: ohne Dampfbremse Variante 2: mit Dampfbremse

24 Wassergehalt in kg/m² Die Innendämmung Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Regenaufnahme 50 % Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Variante 1: ohne Dampfbremse Variante 2: mit Dampfbremse Folie 23

25 Wassergehalt in kg/m² Die Innendämmung Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Regenaufnahme 100 % Regenaufnahme 50 % Regenaufnahme 0 % Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Variante 1: ohne Dampfbremse Variante 2: mit Dampfbremse Folie 24

26 Schaden durch Schlagregenbeanspruchung Innen dämmen? Außen gucken! Quelle: Dipl.-Ing. Frank Eßmann, WTA-Deutschland, tha Ingenieurbüro, Mölln Folie 25

27 Schlagregendichte Außenwände Folie 26

28 Problem: Energetische Sanierung im Bestand Klassisches Hofgebäude im norddeutschen Umfeld Geplant: 6 cm kondensattolerierendes Innendämmsystem Folie 27

29 Nachweismöglichkeiten Nachweisfreie Konstruktion nach DIN ? Es handelt sich um keine nachweisfreie Konstruktion - da die wärmeschutztechnische Verbesserung größer ist als 1,0 m²k/w. Vereinfachter Nachweis nach WTA-Merkblatt 6-4? Das vereinfachte Nachweisverfahren scheidet aus, - da einerseits die Schlagregendichtigkeit nach DIN nicht eindeutig zu klären ist und - bei einem kondensattolerierenden System die Grenze von 95 % r. F. in der Tauebene überschritten wird. Folie 28

30 Zu definierende Größen einer Simulation Außen- und Innenklima Gitterstruktur Auswertekriterien Folie 29

31 Analyseumfang Im klassischen Fall sind in aller Regel drei Situationen zu berechnen: - Referenzrechnung Berechnung des unsanierten Ist-Zustands - Orientierung der höchsten Regenmengen Berechnung des höchsten Schlagregeneintrags, größtmöglicher Wassereintrag in die Konstruktion - Orientierung mit der geringsten solaren Einstrahlung Berechnung der kältesten Situation, geringstmögliche Abtrocknung der Konstruktion Folie 35

32 Auswertungskriterien Mögliche kritische Positionen: - die kalte Seite der Dämmung - der Klebemörtel - der Bestandsinnenputz - die innere Wandoberfläche (mehrdimensional) - Bestandskonstruktion (Schlagregeneinfluss) Für die Auswertung der Wassergehalte wird jeweils eine Schichtdicke des Materials von 10 mm empfohlen, bei dünneren Schichten kann der Wassergehalt über die Schichtdicke gemittelt werden. Folie 36

33 Wassergehalt Wassergehalt in in Vol.-% Vol.-% Die Innendämmung 14 Wassergehalt in Dämmstoffschichten cm 2. cm 3. cm 4. Mittel cm 5. cm 6. cm Mittel 2 0 Jahresverlauf Folie 37

34 Zweiteiliger Nachweis Das Merkblatt legt die Randbedingungen für den numerischen, rechnergestützten Nachweis fest: - Klima, Zeitschritte, etc... Der Nachweis erfolgt in zwei Stufen: - erster Schritt eingeschwungener Zustand - zweiter Schritt Überprüfung der maximalen Wassergehalte in den einzelnen Bauteilschichten Folie 38

35 Beurteilungskriterien nach WTA-Merkblatt 6-5: eingeschwungener Zustand Der Nachweis erfolgt über den Gesamtwassergehalt im Jahresverlauf bei kontinuierlicher Verwendung eines sich jährlich wiederholenden Klimadatensatzes. Der eingeschwungene Zustand gilt als erreicht, wenn der Wassergehalt einen Grenzwert anstrebt. Als Richtwert für die Beurteilung wird eine jährliche Wassergehaltsänderung von weniger als 1% bezogen auf den Vorjahreswassergehalt empfohlen. Folie 39

36 Beurteilungskriterien nach WTA-Merkblatt 6-5: maximale Wassergehalte I Unterscheidung zwischen Bestandskonstruktion und neu eingebrachten Baustoffen. Innendämmsystem: - Kennwerte bekannt, Herstellerangaben Bestandskonstruktion (sofern nicht genauer bekannt): - Ein Durchfeuchtungsgrad von 30% sollte nicht überschritten werden (95 % r. F. ist zulässig) - Gipshaltige Untergründe: max. 95 % r. F. - Holzbauteile: 20 M-% Wassergehalt nicht langfristig, der Fasersättigungsgrad darf gar nicht überschritten werden. Folie 40

37 Auswertung Wassergehalt 1. cm Dämmung Folie 41

38 Wassergehalt im kalten Bereich der Dämmung Folie 42

39 Ermittlung von Kenngrößen Die Simulation ermöglicht nicht nur den genauen Nachweis einer Konstruktion, sondern vielmehr durch die Durchführung von Parameterstudien eine Beurteilung verschiedener weiterer Aspekte: - qualitativer Einfluss einer Kenngröße auf den Wassergehalt, auf das Verhalten der Gesamtkonstruktion - quantitative Eingrenzung verschiedener Kenngrößen Folie 43

40 Einfluss des Außenputzes auf Dämmschicht Folie 45

41 Einfluss des Außenputzes auf Dämmschicht Folie 46

42 Quintessenz In allen durchgerechneten Varianten wäre die geplante Maßnahme zulässig. Die Berechnungen zeigen, dass die Diffusionsdichtigkeit des Außenputzes nur einen geringen Einfluss auf den sich im Innendämmsystem einstellenden Wassergehalt hat, die Wasseraufnahme des Außenputzes sollte im Zweifel oder bei höherer Dämmstoffdicke im Vorfeld genauer untersucht werden. Die Simulation stellt hier eine weiteres Analysewerkzeug zur Verfügung. Folie 47

43 Innen dämmen? Außen gucken! Anders gucken! Folie 48