Einflüsse auf Dächer. Dächer in Holzbauweise - flachgeneigt, verschattet, begrünt. Einwirkungen. Vario XtraSafe

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1 Einflüsse auf Dächer Dächer in Holzbauweise - flachgeneigt, verschattet, begrünt Dipl.-Ing. (FH) Stefan Bäumler Welchen Einwirkungen sind Dächer ausgesetzt? Bild: Einwirkungen Bauphase Nutzung Solare Einstrahlung Langwellige Abstrahlung Vario XtraSafe s d -Wert s d -Wert in Abhängigkeit der Feuchte Sommer Winter Baufeuchte Diffusion Konvektion Raumtemperatur 1

2 s d -Wert Vario XtraSafe und Vario KM Duplex UV Beispiel s d -Wert in Abhängigkeit der Feuchte Abdichtung, sd 1500 m Holzschalung Integra ZKF 1-032, 20 cm Dampfbremse Integra UKF 1-032, 6 cm Gipsplatte rel. Feuchte Raumseitige Oberfläche der Dampfbremse rel. Feuchte Konstruktionsseitige Oberfläche 2

3 s d -Wert Vario XtraSafe und Vario KM Duplex UV Abdichtungen Winterfall Welche Arten gibt es? Welche Eigenschaften haben Abdichtungen? Sommerfall Bild: Eigenschaften Dachabdichtungen Wasserdampfdiffusionswiderstand Eigenschaften Dachabdichtungen Oberflächenfarbe Beispiele sd-wert in m Alwitra EVALON V Bauder Thermoplan T Rhepanol fk 390 BauderSMARAGD 420 VEDATECT G 200 S4 420 BauderTEC ELWS DUO 240 VEDATECT PYE G 200 S5 100 V V 60 S4 ca. 320 Beispiele Alwitra EVALON V Bauder Thermoplan T Rhepanol fk BauderSMARAGD Farbe weiß, hellgrau, schiefergrau perlweiß, silbergrau weiß, grau, schwarz Schiefer grün/weiß 3

4 Kurzwellige Strahlungsabsorption Gegenüberstellung Kurzwellige Strahlungsabsorption Sommer - Temperatur Kurzwellige Strahlungsabsorption Winter - Temperatur Kurzwellige Strahlungsabsorption Vergleich der Holzfeuchte 4

5 Gebrauchsklasse / Nutzungsklasse Holzschutz Nutzungsklassen Gebrauchsklassen Holzfeuchte Gebrauchsklassen allgemeine Einstufung für einen erforderlichen Holzschutz Nutzungsklassen Umgebungsbedingungen als Basis für die Bemessung von Holzbauteilen Beide Klassifizierungen sind nicht Deckungsgleich Nutzungsklassen Gebrauchsklassen GK 0 Nutzungsklasse Holz Holzwerkstoffe 1 5 % bis 15 % 15% 2 10 % bis 20 % 18% trockenes Holz vor Bewitterung und unzulässiger Befeuchtung geschützt Holzfeuchte Umgebungsfeuchte Gefährdung durch Insekten Pilze 3 12 % bis 24 % 21% 20 % 85 % r. F. Nein Nein 5

6 Holzwerkstoffe GK 0 vor Bewitterung und unzulässiger Befeuchtung geschützt Feuchtebeständigkeitsbereich DIN EN max. Feuchte Nutzungskl asse nach DIN EN Trockenbereich 15 1 Feuchtbereich 18 2 Außenbereich 21 3 Gegenüberstellung wahrscheinlichste Entsprechung Nutzungsklasse nach EN Gebrauchsklasse nach DIN NKL 1 GK 0 NKL 2 GK 0, GK 1 GK 2, falls Gefahr durch Tauwasser NKL 3 GK 2, GK 3 Holzwerkstoffe Feuchtebeständigkeit Holzeinbaufeuchte Holzeinbaufeuchte für die Gebrauchsklassen 0 bis 3.1 Einbaufeuchte 20 Masse-% Feuchtbereich SWP/2 OSB/4 P5 EN Transport- und Bauphase die Bauteile sind vor Niederschlag oder anderen Feuchtebelastungen zu schützen Eine Erhöhung der Feuchte durch Baufeuchte ist zu verhindern. Erforderlichenfalls sind weitere Maßnahmen zu ergreifen, wie z. B. Lüften oder technisches trocknen der Raumluft. 6

7 Wie viel Feuchte entsteht beim Austrocknen von Bauholz? Beispiel Sparren 8 cm / 20 cm, lichter Abstand 60 cm Schalung 2,4 cm Rohdichte 430 kg/m³ (Fichte) Wie viel Feuchte entsteht beim Austrocknen von Bauholz? Holzmasse pro m² Dachfläche ca. 20 kg Holz / m² Dachfläche Abnahme der Holzfeuchte um 1 % 200 g H2O / m² Dachfläche Einbau von Holz mit 25 % Holzfeuchte anstelle der Vorgeschriebenen 20 % Holzfeuchte 1 kg H2O / m² Dachfläche EnEV 2009 Luftdichtheit Richtlinien Größenordnung Konvektion Einflussgrößen 6 Dichtheit, Mindestluftwechsel (1) Zu errichtende Gebäude sind so auszuführen, dass die wärmeübertragende Umfassungsfläche einschließlich der Fugen dauerhaft luftundurchlässig entsprechend den anerkannten Regeln der Technik abgedichtet ist. [ ] 7

8 DIN : Mindestanforderungen an den Wärmeschutz Hinweise zur Luftdichtheit von Außenbauteilen und zum Mindestluftwechsel Durch undichte Anschlussfugen [ ] treten infolge des Luftaustauschs Wärmeverluste auf. Die Außenbauteile müssen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik luftdicht ausgeführt werden. Eine dauerhafte Abdichtung von Undichtigkeiten erfolgt nach DIN [ ]. DIN : Klimabedingter Feuchteschutz [ ] Luftdichtheit Beschaffenheit von Konstruktionen zur Vermeidung [ ] von Tauwasserbildung infolge von Konvektion feuchter Luft. [ ] 6 Hinweise zur Luftdichtheit Wände und Dächer müssen luftdicht sein, um eine Durchströmung und Mitführung von Raumluftfeuchte, die zu Tauwasserbildung in der Konstruktion führen kann, zu unterbinden. Auf die Luftdichtheit von Anschlüssen und Durchdringungen (z. B. Wand/Dach, Schornstein/Dach) sowie bei Installationen (z. B. Steckdosen) ist besonders zu achten. [ ] DIN : Luftdichtheit von Gebäuden [ ] 4 Anforderungen an die Luftdichtheit Anforderungen an die Luftdichtheit sind in der jeweils aktuellen Energieeinsparverordnung (EnEV) geregelt. DIN : Luftdichtheit von Gebäuden [ ] ohne Lüftungsanlage n 50 3,0 h -1 mit Lüftungsanlage n 50 1,5 h -1 Gebäude mit Innenvolumen > 1500 m³ zusätzlich q 50 3,0 m³/(h m²) 8

9 DIN : Luftdichtheit von Gebäuden [ ] Anmerkung 1 Selbst bei Einhaltung der [ ] Grenzwerte sind lokale Fehlstellen in der Luftdichtheitsschicht möglich, die zu Feuchteschäden durch Konvektion führen können. Die Einhaltung der Grenzwerte ist somit kein hinreichender Nachweis für die sachgemäße Planung und Ausführung eines einzelnen Konstruktionsdetails, beispielsweise eines Anschlusses oder einer Durchdringung. Luftdichtheitsanforderungen n 50 vs. q 50 n 50 in [m³/(m³ h)] beschreibt, wie häufig das Luftvolumen ausgetauscht wird q 50 in [m³/(m² h)] beschreibt, wie viel Luft pro Gebäudehüllfläche ausströmt n 50 vs. q 50 Druckzonenmodel n 50 Werte sind bei großen Gebäuden meist niedriger als bei kleinen Gebäuden Ursachen Anzahl Anschlusspunkte pro m² Hüllfläche sind geringer Großes Volumen im Verhältnis zu einer kleinen Gebäudehüllfläche 9

10 Einfluss der Gebäudehöhe Diffusion vs. Konvektion Beispiel Abdichtung, s d 1500 m Holzschalung Integra ZKF 1-032, 20 cm Dampfbremse Integra UKF 1-032, 6 cm Gipsplatte Diffusion Dampfbremse s d = 100 m Diffusion Vario XtraSafe Diffusion -3 g/(m²*a) Diffusion -340 g/(m²*a) 10

11 Konvektion Luftdichtheit q 50 = 5 m³/(m²*h) Konvektion Luftdichtheit q 50 = 3 m³/(m²*h) Konvektion 315 g/(m²*a) Konvektion 190 g/(m²*a) Dampfbremse s d = 100 m Vergleich ISOVER Vario XtraSafe Vergleich Bilanz 187 g/(m²*a) Bilanz -150 g/(m²*a) 11

12 Diffusion vs. Konvektion Randbedingungen Feuchteeintrag Diffusion vs. Konvektion Außenklima -10 C 80 % rel. Luftfeuchte Innenklima + 20 C 50 % rel. Luftfeuchte 8,65 g H2O pro m³ Luft Gebäudehöhe 10 m Empfehlung Qualitätskontrolle der Luftdichtheit durch Leckageortung vor Montage der Innenbekleidung mittels Thermoanemometer Räucherstäbchen Thermografiegerät Hierbei können Fehlstellen nachgebessert werden Verschattung Solarpanel Gebäudeteile Bild: 12

13 Was passiert bei einer Verschattung keine oder nur geringe Erwärmung der Dachoberfläche rel. Feuchte im Gefach steigt nicht an Umkehrdiffusion fehlt die Antriebskraft Beispiel Konstruktionsaufbau Abdichtung, s d 1500 m Holzschalung 2,4 cm Integra ZKF 1-032, 20 cm Dampfbremse Integra UKF 1-032, 6 cm Gipsplatte Beispiel 1 Südausrichtung Beispiel 2 Verschattung durch Solarpanel Schattenwurf am Morgen Schattenwurf am Mittag Schattenwurf am Abend 13

14 Ergebnisse Referenzfall Ergebnisse Beispiel 1 Südausrichtung Ergebnisse Solarpanel Planung verschatteter Konstruktionen Abdichtung Farbe schwarz Tragschalung Massivholz Luftdichtheit q 50 1,0 m³/(m² h) Dampfbremse feuchtevariable Dampfbremse Nachweis WUFI 14

15 Klimastandort Gleicher Aufbau, zwei unterschiedliche Standorte in Deutschland = gleiches Resultat? Klimastandort Randbedingungen 8 cm extensive Substartschicht Abdichtung 2,2 cm OSB/4 24 cm ZKF Vario XtraSafe 6 cm UKF GKB Bild: Klimastandort Wetterdaten Holzkirchen mittlere Temperatur 6,6 C max. Temperatur 32,1 C min. Temperatur -20,1 C Frankfurt mittlere Temperatur 10,4 C max. Temperatur 33,1 C min. Temperatur -13,8 C Klimastandort Holzkirchen vs. Frankfurt 15

16 Überdämmung Randbedingungen Überdämmung Holzkirchen + Überdämmung vs. Frankfurt 8 cm extensive Substartschicht Abdichtung 4 cm Überdämmung WLG 035 Abdichtung 2,2 cm OSB/4 24 cm ZKF Vario XtraSafe GKB Baugesetz Nachweis Feuchteschutz rechtlicher Background Möglichkeiten der Nachweisführung 3 Allgemeine Anforderungen (3) Die von der obersten Bauaufsichtsbehörde durch öffentliche Bekanntmachung als Technische Baubestimmungen eingeführten technischen Regeln sind zu beachten. 16

17 Voraussetzungen Nachweisfreiheit und Glasernachweis nachweisfreie Konstruktion Perioden-Bilanz Verfahren Glasernachweis hygrothermische Simulation WUFI Luftdichtheit nach DIN Erfüllung des Mindestwärmeschutzes nach DIN Wohnraumklima DIN : Angaben zur Berechnung der Tauwassermasse Konvektionsbedingte Tauwasserbildung ist durch luftdichte Konstruktionen nach DIN und DIN V zu vermeiden Glasernachweis Voraussetzungen anwendbar, wenn der Feuchtetransport des Bauteils ausschließlich durch die Diffusion bestimmt wird nicht anwendbar bei Materialeigenschaften, die sich in Abhängigkeit der Feuchte ändern kapillaraktive Materialien Luftbewegung aus dem Gebäudeinneren in das Bauteil durch Spalte oder in Lufträumen (mangelnde Luftdichtheit) hygroskopisches Verhalten von Baustoffen Dachbegrünungen, Dachbekiesungen Verschattungen reflektierende Oberflächen (z. B. Flachdächer mit weißen Abdichtungsbahnen) Innendämmungen von Wänden mit R > 1,0 m²k/w. hygrothermische Simulation Lufttemperatur, -feuchte Sonnenstrahlung Regen Wärmeleitung Wasserdampfdiffusion Kapillarleitung spezifische Wärmekapazität 17

18 Glasernachweis Ergebnisse Glasernachweis Tauperiode Lufttemperatur [ C] Rel. Luftfeuchte [-] 0,5 0,8 Zeitdauer [Tage] 60 Verdunstungsperiode Lufttemperatur [ C] Rel. Luftfeuchte [-] 0,7 0,7 Oberflächentempertur Dach [ C] - 20 Verdunstungsreserve in g/(m²*a) unverschattet verschattet (Tauperiode Verdunstungsperiode) Dampfbremse s d = 100 m 24 2 ISOVER Vario XtraSafe Zeitdauer [Tage] 90 Berechnung nach DIN EN Potsdam, 3 DN, Massivholzschalung, q 50 = 3,0 Berechnung nach DIN EN Feuchtemenge Diffusion Konvektion Diffusion Konvektion g/(m² a) Periode/Daten Einheit Raumklima Außenklima Verschattung PE-Folie q 50 = 1,0 Vario XtraSafe q 50 = 3,0 nein ja

19 Fazit Empfehlung für flachgeneigte Dächer die begrünt, verschattet, reflektierend sind: Tragschalung Massivholz od. geeigneter Holzwerkstoff, trocken eingebaut Luftdichtheit q 50 1,0 m³/(m² h) und Kontrolle vor Montage der Innenbekleidung Dampfbremse feuchtevariable Dampfbremse ISOVER Vario XtraSafe Nachweis WUFI 19