Anforderungen an die nachträgliche Hohlschichtdämmung von zweischaligen Außenwänden

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1 Anforderungen an die nachträgliche Hohlschichtdämmung von zweischaligen Außenwänden Prof. Dr.-Ing. Heinrich Wigger 1 2 Einleitung Einleitung Entwicklung Wärmeschutz / Energieeinsparung % des heutigen Gebäudebestandes sind nach der Energiekrise der 70er Jahre erstellt worden Dadurch erfüllen nur 10 % der Gebäude annähernd die Anforderungen der 2. Wärmeschutzverordnung von 1982? Dämmen entlastet das Portemonnaie Wer dämmt, der muss weniger heizen und somit auch weniger zahlen. Eine ordentliche Wärmedämmung kann den Hausbesitzern bis zu 80 Prozent Heizkosten sparen. Kohlendioxidemissionen werden reduziert Weniger heizen bedeutet gleichzeitig eine geringere CO 2 -Belastung für die Natur. Ein sicheres Gefühl Mit einem gedämmten Haus können sich Hausbesitzer für viele Jahre zurücklehnen. Der Wert ihres Hauses bleibt nicht nur erhalten, er wird auch gesteigert. Die Immobilie kann gut verkauft oder vermietet werden. Dämmen fühlt sich einfach gut an Durch die Dämmung zieht Behaglichkeit in die eigenen vier Wände ein. Unangenehme Zugerscheinungen durch kalte Fußböden und Wände. Im Winter bleibt das Haus warm, im Sommer dagegen dringt keine Hitze ein. Gleichzeitig verbessert die Dämmung den Schutz vor Elektrosmog und Lärm. 3 4

2 Einleitung Einleitung Wirtschaftlichen Vertretbarkeit Nach der Begründung zu EnEV 2009 sollen sich die Anforderungen der EnEV im Rahmen einer wirtschaftlichen Vertretbarkeit und Zumutbarkeit bewegen. Wirtschaftlichkeitsgebot Die Ermächtigungsgrundlage der Energieeinsparverordnung ist das Energieeinsparungsgesetz (EnEG), das zuletzt durch Gesetz vom geändert wurde. 5 I EnEG sieht das im Rahmen der EnEV geltende Wirtschaftlichkeitsgebot vor. Nutzungsdauer Bei bestehenden Gebäuden ist die noch zu erwartende Nutzungsdauer zu berücksichtigen, 5 I S. 3 EnEG. Danach müssen die in der EnEV aufgestellten Anforderungen nach dem Stand der Technik erfüllbar und für Gebäude gleicher Art und Nutzung wirtschaftlich vertretbar sein. Anforderungen gelten danach als wirtschaftlich vertretbar, wenn generell die erforderlichen Aufwendungen innerhalb der üblichen Nutzungsdauer durch die eintretenden Energieeinsparungen erwirtschaftet werden können. Putzfassade 5 6 ENEV 2009 Einleitung Antwort der Projektgruppe EnEV der Fachkommission "Bautechnik" Die Sätze 2 bis 5 der Anlage 3 Nr.1 EnEV enthalten hierzu wirtschaftlich begründete Öffnungen, die jeweils als Fiktion (...gelten als erfüllt... ) formuliert sind. Satz 2 bezieht sich dabei speziell auf Kerndämmungen und enthält keine Vorgabe einer Wärmeleitfähigkeit. Satz 5 dagegen adressiert keine der in Satz 1 aufgeführten Maßnahmenarten speziell, sondern formuliert allgemein für den Fall technisch begrenzter Dämmstoffdicken eine Öffnungsregelung, die jedoch nur bei Verwendung von Dämmstoffen mit einem Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit von 0,040 W/(m K) (oder besser) Gültigkeit hat. Da Satz 2 der Anlage 3 Nr. 1 EnEV eine Spezialregelung für Maßnahmen zur Kerndämmung von mehrschaligem Mauerwerk darstellt, genießt er nach allgemeinen Rechtsgrundsätzen Vorrang vor der allgemeinen Regelung nach Satz 5. Demzufolge reicht hier auch eine Ausfüllung des verfügbaren Hohlraums mit Dämmstoffen aus, deren Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit größer ist als 0,040 W/(m K). HAUSER [7] 7 8

3 Einleitung Simulationsberechnungen DELPHIN (Thermisch hygrische B.) WUFI Berechnungen Leitfaden 11 12

4 Einleitung Außenwand bis 25 % des Gesamtenergieverbrauches gehen über die Außenwand verloren! oder bis 14 % des Gesamtenergieverbrauches in: Die verpackte Republik ( Energieverluste I. Gabriel ( ) Dämmung der Außenwand Außenwandfläche (m²)? Kompensation der Wandflächen durch Fenster? Fensteroptimierung? Welche Räume befinden hinter der (ungedämmten) Wand? Schäden der Wand (z. B. Schimmel Risse, Putz) Anschlussprobleme (Boden, Decke, Fenster)? Außenwand Hohlraumdämmung spart Energie... Anforderungsprofil / Außenwand Tragwerk Witterungsschutz Dauerhaftigkeit Dämmung Tageslicht Energiegewinnung Wärmespeicherung Kerndämmung DIN (1996) Mauerwerk Bauaufsichtliche Zulassung für das Dämmmaterial Voraussetzungen Dämmstoffe dürfen kein bzw. wenig Wasser aufnehmen Niedriger Wasserdampfdiffusionswiderstand ( ) 15 16

5 Bauteile... und steigert den Wohnkomfort U-Wert [W/(m²K)] 2,0 1,8 1,6 1,4 U-Werte von Außenwänden / Oldenburg höchster U-Wert niedrigster U-Wert Verringerung der U-Werte durch Hohlraumdämmung U-Wert [W/m 2 K] 1,5 1,2 U-Wert = 1,48 W/m²K (o. Dämmung) 1,2 0,9 1,0 0,8 0,6 0,6 JANßEN [9] 0,4 0,2 0, Baualtersklasse 0,3 0 U-WERT WLG 055 WLG 045 WLG 035 WLG Luftschichtbreite [cm] Dämmstoffe Dämmstoffdicke?

6 ... und steigert den Wohnkomfort Vor-Ort ermittelter Temperaturunterschied am gedämmten Gebäude ~ 3-4 Kelvin Dämmstoffe Dämmstoffe Eine Auswahl wurde im Rahmen dieses Vorhabens untersucht. Dabei ist bekannt, dass immer neue Produkte auf dem Markt erscheinen. Anforderungen: Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Hierin sind die Eigenschaften und wichtige Bestimmungen für das Produkt und die Ausführung geregelt. Wärmeschutz Entscheidend ist die Wärmeleitgruppe des Dämmstoffes. Dieser Wert sollte möglichst gering sein desto besser ist die Dämmwirkung. Feuchteschutz Es ist nach DIN nur der Einsatz von wasserabweisenden Materialien erlaubt

7 Dämmstoffe Dämmstoffe / Angaben aus der abz Anforderungen: Brandschutz Für die Auswahl der Brandschutzklassen gelten die jeweiligen Landesbauordnungen. Setzungs- und Schrumpfverhalten Durch Setzungen und Schrumpfungen der Dämmstoffe entstehen Freiräume in der Dämmschicht. Diese werden im Rahmen einer Qualitätskontrolle sichtbar und sollten nachverfüllt werden. Dämmstoffeigenschaften nach allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung Bestandteile Wärmeleitfähigkeit [W/mK] Harnstoff- Formaldehydharz Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl Hyperlite KD Vulkangestein SLS 20 RigiBead HK 35 Glas, (Recycling) Polystyrol-Partikelschaum Rockwool Granulat KD Naturgestein, Glas 0,035¹ 0,04³ 0,05 0,035 0,034 0,04² 0,045⁴ Durolan NanoGel* Silikat (Kieselsäure) ,4 k. A. Baustoffklasse DIN A1 A1 B2 B2 A1 B2 (Brandverhalten) EN A1 A1 D / E keine Angabe in der abz E A1 D / E ES 3 Emissionsklasse (ETB-Ri UF-Ortschaum, (siehe dazu Sicherheitsdatenblatt) April 1985) 0,039 0,018 k. A. k. A. Verarbeitung Hinweise hierzu gibt es im Sicherheitsdatenblatt des Dämmstoffes. Zum Beispiel ist die Staubentwicklung beim einbringen der Dämmung zu berücksichtigen. Fließfähig Schüttdichte [kg/m³] Körnung [mm] Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung vorhanden Ja Ja Ja Ja Nein Nein Ja ³ k. A ⁴ 0 2¹ < 6 k. A. k. A. k. A. 0 8² < 4 (Fräsmehl) Ja Ja Ja Ja Ja Ja z.z. keine Dämmstoffe / Angaben aus der abz Dämmstoffe / Feuchteaufnahme 27 28

8 Dämmstoffe / Feuchteaufnahme Höhe ~ 76 cm Höhe ~ 16 cm Bestandsuntersuchungen Bestandsuntersuchungen Warum Bestandsuntersuchungen? Kein Gebäude gleicht dem anderen... Welche Untersuchungen sind im Rahmen einer nachträglichen Dämmung der Hohlschicht bereits im Vorfeld erforderlich / empfehlenswert um ggf. daraus resultierende Bauschäden zu verhindern? Vormauerschale Fassadenausführung (Vormauerziegel oder Anstrich - Ermittlung Wasserdampfdiffusion) Simulationsberechnungen? Riss-Kartierung des Außenmauerwerks Wasseraufnahme nach Karsten Wie sollten diese Untersuchungen aussehen und welche Schwierigkeiten können sich aufgrund verschiedener Materialparameter ergeben? 31 32

9 Bestandsuntersuchungen Bestandsuntersuchungen nach abz Anforderungen an die Verarbeiter Zustand Vormauerschale / Risse Dämmstoff Rockwool- Granulat KD RigiBead HK 35 Bestimmungen für die Ausführung Zustand Vormauerschale / Risse...Vormauerschale in einem ordnungsgemäßen Zustand ist und keine Durchfeuchtungen aufweist. Risse und Fehlstellen in der Verfugung sind vor dem Einblasen der Kerndämmung auszubessern... Vorhandene Lüftungsöffnungen in der Vormauerschale müssen am Fußpunkt der Wand erhalten bleiben. Durolan... Vor der Durchführung der Schäumarbeiten hat sich die ausführende Firma davon zu überzeugen, dass die Vormauerschale in einem ordnungsgemäßen Zustand ist und keine Durchfeuchtungen zeigt. Dabei ist auf die ordnungsgemäße Verfugung der Sichtflächen besonder zu achten.fehlstellen und Risse in der Verfugung sind vor dem Einbringen der Kerndämmung auszubessern. Hyperlite KD Keine Angabe! SLS Bestandsuntersuchungen nach abz Bestandsuntersuchungen nach abz Luftschicht / Mauerwerksanker Visuelle Untersuchung mit Hilfe eines Endoskopiegerätes Anforderungen an die Verarbeiter Zustand Mauerwerksanker Dämmstoff Rockwool- Granulat KD Bestimmung für Entwurf und Bemessung Bestimmung im Bezug auf Maueranker Mörtelreste / Bauschutt (bilden nach der Maßnahme eine Wärmebrücke) Anzahl und Funktionsfähigkeit der Mauerwerksanker SLS 20 Durolan Hyperlite KD...von Gebäuden mit mehr als zwei Vollgeschossen, bei denen das Mauerwerk nicht nach DIN ausgeführt wurde, ist sicherzustellen, das die Vormauerschale mindestens gleichwertig verankert wird, wie es DIN fordert... HK 35 RigiBead keine zusätzlich Angabe! 35 36

10 Bestandsuntersuchungen Bestandsuntersuchungen Sturmschaden Schule Altenoythe Undichtigkeiten Mauerschalen vor dem einfüllen der Dämmung Mauerschalen (innen und außen) überprüfen synthetischer Nebel wird in die Luftschicht gebracht Tritt Rauch aus, kann diese Stelle direkt abgedichtet werden Ergänzende Untersuchungen Simulationsberechnungen WINISO (Wärmebrücken) Ermittlung Wärme- und Feuchteströme Geometrie frei erstellbar vorgegebene Materialparameter 39 40

11 Ergänzende Untersuchungen - WinIso Ergänzende Untersuchungen - WinIso Anschlussbereich: Fensterlaibung mit Anschlag Dämmung der Luftschicht mit WLG 040 Randbedingungen: Dämmung Luftschicht u. Fensterlaibung Außen: -10 C, 80 % r. F. Innen: 20 C, 50 % r. F Ergänzende Untersuchungen Ergänzende Untersuchungen - Delphin Simulationsberechnungen Simulation / DELPHIN Außenschale Dämmmaterial Innenschale DELPHIN (Thermisch hygrische B.) Simulation über mind. 5 Jahre reale Wetterdaten (Bremerhaven) freie Materialparameter Problematik Simulation von Luftströmungen Änderung des Trocknungsverhaltens Einfluss von Lüftungsöffnungen Wasseraufnahme von Schüttungen Einfluss von diffusionshemmenden Anstrichen der Fassade 43 44

12 Ergänzende Untersuchungen - Delphin Feuchtegehalt der Innenschale überhygroskopische Wassermassendichte [kg/m³] 250 belüftete Luftschicht 200 HK mit 35 Dämmstoff Wochen 15 Wochen Zeit in [h] Ausführung Ausführung Abdichten der Hohlschicht ist die Hohlschicht am Giebel / Traufe offen, kann dort Dämmmaterial entweichen ggf. ein Abdichten mit entsprechendem Material erforderlich Einbringen über das Dach Hohlschicht am Giebel / Traufe offen Hohlschicht vom Dach zu dämmen Fassade wird geschont Anordnung der Öffnungen unter Fenstern etc. berücksichtigen Anordnung der Einblasöffnungen Anzahl und Lage der Einblasöffnungen hängt vom jeweiligen Dämmstoff ab Problemstellen wie enge Mauerwerksabschnitte und Fenster berücksichtigen hier können sich unverfüllte Bereiche bilden und diese wirken als Wärmebrücke (Trichterbildung) 47 48

13 Ausführung Ausführung Kleinlochverfahren Bohrlöcher mit einem Durchmesser von mm Schnittstelle der Lager- und Stoßfuge anschließendes farblich angepasstes Verfüllen der Einblasöffnungen wird der Innenraum saniert, kann der Dämmstoff auch von innen in die Luftschicht eingebracht werden Großlochverfahren Fugen der Vormauerschale zu klein oder das Dämmmaterial nicht für das Kleinlochverfahren geeignet ganze Steine werden aus der Fassade entnommen nach dem Verfüllen werden sie wieder fachgerecht eingesetzt und farblich passend verfugt Qualitätskontrolle Verfahren Thermografie Endoskopie Kontrolle Dämmung vollflächig verfüllt? Kritische Bereiche berücksichtigt? (unterhalb von Öffnungen) Heizungsnischen? Wärmebrücken? Aufzeichnung von Klimadaten 51 52

14 Qualitätskontrolle Qualitätskontrolle Thermografie / Voraussetzungen Temperaturunterschied 15 K (Außentemp. 5 C Innentemp. 20 C) stabile Temperaturdifferenz keine Sonneneinstrahlung auf die zu untersuchenden Bauteile Abstrahlungen berücksichtigen (Nachbargebäude, etc.) trockene Fassadenoberfläche (kein Niederschlag) Windstärke < 3 m/s Keine Dämmung in diesem Bereich der Hohlschicht! Qualitätskontrolle Keine Dämmung in diesem Bereich der Hohlschicht! 55 56

15 Checkliste Checkliste Die Checkliste soll eine Hilfestellung im Rahmen einer nachträglichen Hohlraumdämmung darstellen. Nutzen Sie diese, um die Maßnahme zu planen und die Ausführung Schritt für Schritt zu begleiten Checkliste 59 60

16 Zusammenfassung Zusammenfassung Nachträgliche Hohlraumdämmung geringer finanzieller Aufwand Bestandsaufnahme durchführen ggf. mit einer Energieberatung Anschlusspunkte (Dach, Wand etc.) beachten ergänzende Berechnungen Überprüfung / Qualitätskontrolle Danke für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt Prof. Dr.-Ing. Heinrich Wigger heinrich.wigger@jade-hs.de Fachbereich Bauwesen und Geoinformation Fachgebiet Baustofftechnologie und Bauwerkserhaltung Ofener Straße Oldenburg Zeughausstraße Oldenburg