Luftdichtheit in Passivhäusern

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1 Luftdichtheit in Passivhäusern Dipl.-Ing. Stefanie Rolfsmeier BlowerDoor GmbH, Energie- und Umweltzentrum 1, D Springe Tel. (+49) / , Fax (+49) / , rolfsmeier@blowerdoor.de Luftdichtheit in Passivhäusern Seit Mitte der 90er Jahre werden in Deutschland Passivhäuser gebaut. Bis heute wurden international ca Gebäude in dieser Bauweise erstellt. Das besondere Kennzeichen eines Passivhauses ist der niedrige Energieverbrauch von kleiner 15 kwh/(m²a). Das entspricht einem Ölverbrauch von 1,5 l/(m²a) oder einem Gasverbrauch von 1,5 (m³/m²a). Eine definierte und kontrollierte Luftdichtheit hat im Passivhaus einen weitaus höheren Stellenwert als in herkömmlichen Gebäuden. Neben den Vorteilen Energieeinsparung, der Beseitigung von Zuglufterscheinungen und der Vermeidung von Bauschäden infolge von Feuchtekonvektion innerhalb der Außenbauteile des Gebäudes sichert eine gute Luftdichtheit auch die Funktion der Lüftungsanlage. Passivhäuser kommen in der Regel ohne Heizkörper aus. Durch eine effiziente Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung wird die Beheizung des Gebäudes in der Heizperiode sichergestellt. Dieses System ist nur solange effizient, wie die Luft definiert durch das Rohrleitungssystem in das Gebäude hinein und wieder heraus geführt wird. Leckagen in der Gebäudehülle stören diesen sensiblen Kreislauf: Kalte Luft kann unkontrolliert einströmen, Frischluft wird nicht mehr ausreichend aufgewärmt, der Wirkungsgrad der Lüftungsanlage sinkt. Zudem ist nicht mehr sichergestellt, dass die verbrauchte Luft tatsächlich dem Gebäude entzogen wird, wenn der Weg der Luft über die Leckagen mit weniger Widerständen versehen ist. Aus diesem Grund ist eine definierte Dichtheit der Passivhäuser unablässig. Die seit gut einem Jahrzehnt bewährte Anforderung an Passivhäuser lautet: Grenzwert der Luftdichtheit für Passivhäuser n 50 0,6 1/h Dieser Wert sagt aus, dass die Luft im Gebäude nicht mehr als 0,6 Mal pro Stunde ausgetauscht werden darf. Systematische Untersuchungen des Passivhaus Instituts haben belegt, dass n 50 -Werte zwischen 0,2 und 0,6 h -1 heute bei sorgfältiger Planung und gewissenhafter Ausführung reproduzierbar erreicht werden können.

2 Die Lage der luftdichten Ebene Die luftdichte Ebene liegt auf der warmen Seite der Dämmebene und möglichst raumseitig der Tragkonstruktion. Hierdurch wird unter anderem das Einströmen von Raumluft in die Konstruktion verhindert. Warme und mit Wasserdampf angereicherte Luft kann über Undichtigkeiten, beispielsweise im Dach, in die Konstruktion eindringen und auf der kalten Seite der Dämmung kondensieren. Es kommt zum Tauwasserausfall. Die durchfeuchtete Dämmung verliert ihre Dämmwirkung, es besteht die Gefahr der Schimmelpilzbildung und die Konstruktion wird in ihrem Tragverhalten beeinträchtigt. Der folgende Dachquerschnitt verdeutlicht die Problematik. Der Wasserdampftransport durch Diffusion und Konvektion (Durchströmung der Leckagen) wird miteinander verglichen. Dampfdiffusion durch das intakte Bauteil: (sd = 10m) Außenklima: Temperatur: 0 C, relative Feuchte 80 % Konvektion (Durchströmung) der Leckage bei 2Pa Druckdiffernz (1mm breit und 1m lang) 1 g Wasser / Tag m² 360 g Wasser / Tag m² Innenklima: Temperatur 20 C, relative Feuchte: 50 % Abbildung 1: Wasserdampfdiffusion durch ein Bauteil auf Grund von Diffusion und Konvektion (Quelle: ebök) Es wird deutlich, dass der Feuchteeintrag in das Bauteil durch Konvektion (im Beispiel mit bis zu 360 g pro Tag und m²) gegenüber dem durch Diffusion (1 g pro Tag und m²) wesentlich höher sein kann. Die Luftdichtigkeit ist somit eine zwingende Notwendigkeit, um die Durchfeuchtung von Bauteilen zu vermeiden. Die Winddichtung eines Gebäudes verläuft auf der Außenseite der Konstruktion und ist nicht mit der luftdichten Ebene zu verwechseln. Qualitätsüberprüfung der Luftdichtheitsebene im Bauzustand Eine vorgezogene Messung dient der Qualitätssicherung im Bauzustand.

3 Abbildung 2: Vorgezogene Luftdichtheitsmessung im Bauzustand ermöglicht Nacharbeiten an der luftdichten Ebene Bei einem konstanten Unterdruck von 50 Pascal werden im gesamten Gebäude Leckagen geortet. Die durch die Undichtheiten einströmende Luft wird in der Regel als Luftzug mit der Hand gespürt. Das bietet den Handwerkern die Möglichkeit, gleich während des Luftdichtheitstests Leckagen zu beseitigen und die eingesetzten Materialien zu kontrollieren. Auch Planer können so systematische Fehler frühzeitig erkennen und gegebenenfalls geeignete Maßnahmen ergreifen. Die Erfahrungen der vergangenen Jahre zeigen, dass das Mittel der Wahl, die Anforderungen an die Luftdichtheit im Passivhaus sicher zu erreichen, die vorgezogene Luftdichtheitsmessung ist. Die Luftdichtheitsmessung zur Erfüllung der DIN EN wird erst kurz vor Übergabe des fertiggestellten Gebäudes an den Auftraggeber durchgeführt. Das Prinzip der Luftdichtheitsmessung Die BlowerDoor wird in eine Außentür des Gebäudes eingebaut. Abbildung 3: Einbau des BlowerDoor-Messgerätes in eine Außentür des Gebäudes

4 Alle übrigen Außentüren und Fenster sind zu schließen, alle Innentüren werden geöffnet. Die restlichen Öffnungen in der Gebäudehülle werden so vorbereitet, dass sie dem späteren Nutzungszustand während der Heizperiode entsprechen. Anschließend wird mit dem BlowerDoor-Ventilator im Gebäude eine künstliche Druckdifferenz (Unter- oder Überdruck) zur Außenluft erzeugt, die sich in Sekundenschnelle einstellt. Die Druckdifferenz erzwingt ein stetiges Nachströmen von Luft über die Undichtigkeiten der Gebäudehülle. Die Luftdichtheitsmessung beinhaltet die Leckageortung bei 50 Pascal Unterdruck und die Ermittlung des Volumenstromes bei 50 Pascal V 50 aus einer Unter- und Überdruckmessreihe. 50 Pascal entsprechen einem Druck von 5 kg/m², 5mm Wassersäule oder in etwa einer Windstärke von 5 Beaufort. Während der Leckageortung saugt der Ventilator konstant Luft aus dem Gebäude. Ein Unterdruck entsteht, der bei 50 Pascal Druckdifferenz eingeregelt wird. Über Fugen und andere Undichtigkeiten strömt stetig Außenluft in das Gebäude nach. Diese Luftströme können mit der Hand gefühlt, dem Luftgeschwindigkeitsmessgerät gemessen oder mit Nebel visualisiert werden. Auch durch den Einsatz von Infrarotkameras zur Ortung von Leckagen können viele Undichtheiten sichtbar gemacht werden. Abbildung 4: Leckageortung mit der Thermografiekamera die einströmende kalte Luft kühlt die Oberfläche aus und zeichnet sich im Thermogramm dunkel ab. Kennwerte V 50 und n 50 für das Passivhaus Im Anschluss an die Leckageortung wird die geförderte Luftmenge messtechnisch bestimmt. Der Volumenstrom bei 50 Pascal Gebäudedruckdifferenz, der sogenannte Leckagestrom V 50 (m³/h) resultiert aus Messreihen. Der Leckagestrom V 50 gibt an, wie viel Kubikmeter Luft pro Stunde über die Undichtigkeiten entweichen. Dieser Kennwert ist Ausgangswert für alle weiteren Betrachtungen. Die Luftwechselrate n 50 (1/h) berechnet sich aus dem Quotienten von Leckagestrom V 50 durch das Innenvolumen V des Gebäudes im ausgebauten Zustand. n 50 = V 50 / V

5 Dieser Kennwert muss, um den Passivhausstandard einzuhalten, kleiner sein als 0,6 1/h. Für das Innenvolumen V (m³) wird das reine Luftvolumen nach Fertigstellung des Passivhauses herangezogen. Typische Leckagen und Lösungsmöglichkeiten Bei der Luftdichtheitsmessung von Gebäuden werden unabhängig von der Bauweise (Passivhaus, große Gebäude, herkömmliche Einfamilienhäuser) überwiegend gleichartige Leckagen angetroffen. Es gibt unterschiedliche Arten von Leckagen: Leckagen, die in der Fläche auftreten Leckagen an Anschlüssen Leckagen an Durchdringungen Leckagen an Bauelementen Undichtheiten aufgrund von Planungsfehlern, wie unzutreffende oder fehlende Angaben für Anschlüsse zwischen den luftdichten Schichten verschiedner Bauteile, können meist nicht mehr vollständig behoben werden. Leckagen, die durch Ausführungsfehler entstehen, können im Regelfall durch Nachbesserung beseitigt werden, wenn sie bei einer vorgezogenen Messung rechtzeitig erkannt werden. Die folgenden Beispiele sind nur eine kleine Auswahl von typischen Leckagen und den Möglichkeiten, sie zu beheben. Sie zeigen, dass viele Undichtheiten vermieden werden, wenn schon in der Planungsphase das Thema Luftdichtheit berücksichtigt wird. Typische Leckagen in der Fläche Leckage Lösungsmöglichkeit Alle massiven Außenwände vollflächig mit einem Innenputz versehen. Auch die Flächen hinter aufgehenden Rohren auf Höhe des Estrichs sowie Flächen, die am Ende mit einer Gipskartonverkleidung versehen werden, müssen einen Putz erhalten. Außenwand ohne Innenputz: Die Luft dringt über unverputzte Stoß- und Lagerfugen in das Gebäude ein.

6 Leckagen an Anschlüssen Leckage Lösungsmöglichkeit Undichter Anschluss zwischen zwei PE- Folien infolge der Verwendung eines falschen Klebebandes. Nur Klebebänder verwenden, die speziell zur Verklebung und Herstellung der luftdichten Ebene verwendet werden können. Foto: Leckagen an Durchdringungen Leckage Lösungsmöglichkeit Undichte Steckdoseneinsätze verursachen Lufteintritte. Verwendung von dichten Hohlwanddosen verhindert ungewollte Lufteintritte. (Hersteller:

7 Leckagen an Bauelementen Leckage Lösungsmöglichkeit Undichter Anschluss eines Fensterelementes an die Außenwand. Deutlich zeichnet sich im Thermogramm eine ausgekühlte Oberfläche (dunkle Färbung) ab. Wechselseitig klebende Folien, z. B. mit Vlieskaschierung zum Einputzen, werden vor der Fenster-Montage auf den Blendrahmen- Rücken vom Fensterhersteller oder Monteur geklebt. Quelle: Zusammenfassung Schon beim Entwurf des Passivhauses ist die luftdichte Ebene mit zu berücksichtigen. Für jede Fläche ist das Material für die Luftdichtheit zu bestimmen, die Anschlüsse der einzelnen Bauteile untereinander sind festzulegen und deutlich hervorzuheben. Der Handwerker hat somit die Möglichkeit, sein Angebot und seine Arbeit entsprechend einzustellen. Für die Durchdringungen der luftdichten Hülle (Rohre, Elektrokabel etc.) gilt die Vermeidungsregel: So wenig wie möglich und so viel wie notwendig ist die Hülle zu durchdringen. Vor Ort sind die Fertigkeiten und das Wissen der Handwerker gefragt. Die verwendeten Materialen zur Herstellung der Luftdichtheitsschicht müssen aufeinander abgestimmt sein. Hier ist es notwendig, sich mit den technischen Empfehlungen der Hersteller auseinander zu setzten, um eine dauerhaft luftdichte Hülle herzustellen. Nach Abschluss der Arbeiten an der Luftdichtheitsebene wird eine Luftdichtheitsmessung im Bauzustand zur Qualitätskontrolle durchgeführt. Falls Undichtheiten vorhanden sind, können diese, teilweise schon während der Messung, beseitigt werden. Die Luftwechselrate von weniger als 0,6 Luftwechsel pro Stunde bei einer Druckdifferenz von 50 Pascal muss eingehalten werden. Die Erfahrungen zeigen, dass es sinnvoll ist diese Messung als festen Bestandteil schon in den Bauablauf mit aufzunehmen. Vor der Übergabe des Gebäudes an den Bauherrn findet dann die Abschlussmessung nach den Kriterien der EN statt, die eine Messung im Nutzungszustand des Gebäudes fordert.

8 Um die Luftdichtheit im Passivhaus sicher zu stellen, bedarf es einer ausgezeichneten Zusammenarbeit aller am Bau Beteiligten. Architekten, Fachplaner, Bauunternehmer und Handwerker - um nur einige aufzuzählen - müssen miteinander kommunizieren und nicht selten neue Wege und Lösungsmöglichkeiten erarbeiten.