Belüftung der Dachdeckung

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1 6/ Im Blickpunkt: Dächer bauphysikalisch richtig Belüftung der Dachdeckung Oder: wie viel Konterlatte ist nötig? Immer wieder tappen wohlmeinende Zimmerer und Planer bei der Bestandsanierung in die Konterlattenfalle. Alte Dächer haben oft nur Eindeckungen auf einer Traglattung. Bei einer Erneuerung der Dacheindeckung muss nach EnEV der Sparrenzwischenraum (nach)gedämmt werden, wenn bereits Dachräume bewohnt werden oder ein Ausbau geplant ist. Für eine (richtige) zukunftsfähige Lösung, also mit Überdämmung auf den Sparren, reicht bei den Bauherren oft das Budget nicht. Hauptgrund sind oft die hohen Nebenkosten, die durch die Erneuerung aller Dachabschlüsse an Traufe, Ortgang, Gauben, Dachfenstern entstehen. So liegt die Versuchung nahe, um des Auftrags willen eine Sparlösung zu planen: Nur eine diffusionsoffene Bahn und eine minimierte Konterlattenstärke, um die alte Anschlusshöhen beibehalten zu können. Manche lassen sogar die Konterlatten ganz weg und sorgen durch eine Abstandlatte in Feldmitte dafür, dass die Folie mit Durchhang verläuft. Und schon ist die Falle zugeschnappt. Diese Abweichungen von den Dachdeckerfachregeln ist nicht selten Anlass für spätere Mängeleinreden über fehlende Belüftung oder gar die Androhung von Ziegelschäden. Willige, streng regelgläubige SV des Dachdeckerhandwerks lassen sich leicht finden. Da wir uns in dieser Zeitschrift dafür einsetzen, immer zuerst den Kopf einzuschalten und dann in Normen- und Regelwerke zu schauen, haben wir den Begründer bauphysikalischen Freilandforschung, Dr. Helmut Künzel, gefragt, ob er noch mal die Quintessenz zu seinen umfangreichen Untersuchungen zur Dachbelüftung der mitdenkenden Nachwelt zugänglich machen kann. Hier sein Beitrag mit ein paar Ergänzungen des Lektors. Robert Borsch-Laaks Autor: Helmut Künzel, ehem. Leiter der Freilandversuchsstelle des Fraunhofer- Instituts für Bauphysik, Holzkirchen Ein historischer Rückblick Sowohl die Entwicklung von Dachdeckungen mit kleinformatigen Dachziegeln oder Dachsteinen als auch die Nutzung des Dachraumes haben eine Geschichte. Dachziegel haben sich von einfachen ebenen Ziegelformen (Handstrichziegel) zu industriell hergestellten Falzziegeln verschiedener Art entwickelt und auch die Verwendung des Raumes unterhalb der Deckung hat sich im Laufe der Zeit geändert. Zunächst diente der Dachraum vor allem als Speicherraum. Die Traglatten für die Dachdeckung wurden unmittelbar quer auf die Dachsparren genagelt. Infolge der Luftdurchlässigkeit der Deckung war eine ausreichende (bzw. meist eine übermäßige) Belüftung des Dachraumes gegeben. Je nach Deckungsart waren aber das Eindringen von Regenwasser oder Flugschnee nicht immer ganz zu vermeiden. Um den Speicherraum davon frei zu halten, hat man vielerorts auf den Sparren eine Brettschalung mit Dachpappe als zweite wasserführende Schicht angebracht. Damit die Traglatten keinen Stau von eingedrungenem Regenwasser verursachen können, wurden diese durch Konterlatten von der Holzschalung abgesetzt. Es war naheliegend, hierfür das gleiche Lattenformat wie für die Traglatten zu wählen. Anderenorts, in den waldärmeren Gebieten, wurden als zweite Regenschutzbarriere frei gespannte Bitumenpappen, dünne imprägnierte Hartfaserplatten oder Pappdocken eingesetzt. Wohnen unter dem Dach In der weiteren Entwicklung wurde der Dachraum unterhalb eines Satteldaches oft zu Wohnzwecken um- und ausgebaut. Das erforderte Maßnahmen der Wärmedämmung und des Feuchteschutzes bei den Abschlusswänden und vor allem bei den Dachflächen. Dabei war nun die zweite wasserführende Schicht (Holzschalung mit Dachpappe oder Vergleichbares) hinsichtlich der Wasserdampfdiffusion nach außen hinderlich. Auch eine Unterlüftung der Dachdeckung zur Abfuhr von durch die Dachdeckung eingedrungenem Regenwasser musste berücksichtigt werden. Dies alles führte zu Dachkonstruktionen mit zwei von einander getrennten Belüftungsschichten, nämlich zwischen Wärmedämmung und Vordeckung bzw. Unterdeckbahn und zwischen Vordeckung und Dachdeckung. Diese beiden Belüftungsschichten sollen nach den Dachdeckerrichtlinien vom Jahr 1985 miteinander und mit der Abb. 1: Versuchsdächer auf dem Freiland- Versuchsgelände Holzkirchen IBP mit unterschiedlichen Deckungen der nach Norden und Süden orientierten Dächer mit roten (ohne und mit Silikonbehandlung) sowie engobierten Flachdachpfannen und Biberschwanz-Ziegeln (Dachneigung 28 ). Außenluft Verbindung haben, wie in Abb. 2 dargestellt [1]. Belüftung nicht immer vorteilhaft Die Verbindung der beiden Belüftungsschichten am First führte jedoch zu Problemen, wenn die beiden Dachhälften klimatisch unterschiedlich beansprucht werden, wie bei nach Süden und Norden orientierten Dachflächen und wenn eine gut durchgängige Verbindung besteht, wie es durch Luftschichten infolge von Konterlatten der Fall ist. Deshalb ist bei den in Abb. 3 aufgezeichneten Untersuchungsergebnissen bei Deckung mit Konterlattung eine starke Feuchteerhöhung der Dachsparren auf der Nordseite aufgetreten. Dies entstand durch Feuchteumschichtung von Süd nach Nord im Gegensatz zum Fall ohne Konterlattung, wo die Umschichtung wegen

2 Im Blickpunkt: Dächer bauphysikalisch richtig 20 6/2013 Belüftete Konstruktion Abb. 2: Schemadarstellungen einer belüfteten Satteldachkonstruktion nach den Dachdecker-Richtlinien [1]. Insbesondere der rot markierte Belüftungsweg von der Dachdeckung zur gegenüber liegenden Unterseite der Unterspannbahn, von der entstehendes Tauwasser auf Dämmschicht und die Holzsparren gelangen kann, muss vermieden werden. höherer Wärmedämmung entgegen. Ab Mitte der neunziger Jahre wurde klar, dass voll gedämmten, aber diffusionsoffenen Dachquerschnitten die Zukunft gehört. Diese Konstruktionsart wurde nach gewissem Zögern in die Dachdecker-Richtlinien ab 1997 übernommen. a b 1 Dachdeckung 2 Lattung/Konterlattung 3 obere Belüftungsschicht 4 Unterspannbahn 5 untere Belüftungsschicht 6 Dämmung 7 Dampfbremse 8 Innenputz fehlender, durchgehenden Belüftungsschicht behindert war. Auch andere Einflüsse können infolge der Durchgängigkeit zwischen den verschiedenen Belüftungsschichten gemäß Bild 2 unerwünschte Feuchteumschichtungen zur Folge haben, wie z.b. partielle Taupunktunterschreitungen wegen Unterkühlungen infolge Wärmeabstrahlung bei klarem Nachthimmel. Die Veröffentlichung dieser Erkenntnisse aus der Freilandforschung bei realem Außenklima unter dem Titel: Nicht belüftet und voll gedämmt Die beste Lösung für das Steildach im Jahre 1989 leitete ein Umdenken ein [2]. Aus dem Holzbau kommend kamen diffusionsoffene Unterspannbahnen und Unterdeckplatten aus Holzfasern auf den Markt. Dies machte die Unterlüftung der Vordeckungen diffusionstechnisch überflüssig und kam dem wachsenden Bedarf nach Abb. 3: a) Die Überraschung beim Versuchsdach: Kondensat an der unterlüfteten Unterspannbahn und Befeuchtung der Sparren an der Nordseite bei einer Dachkonstruktion gemäß Abb. 2., nach [2]. b) Zeitliche Verläufe der Sparrenfeuchte ohne und mit Konterlattung Die im Untersuchungszeitraum insgesamt abnehmende Tendenz der Sparrenfeuchte ist auf die erhöhte Anfangsfeuchte des frisch erstellten Dachstuhls zurückzuführen Belüftung der Dachdeckung Nach dieser Rückschau auf die Entwicklung soll nun die Eingangsfrage behandelt werden: Ist eine Hinterlüftung der Eindeckung notwendig, um die Traglatten trocken zu halten und die Dachziegel ggf. vor Frostschäden zu schützen? Auch dazu haben die fast 25 Jahre alten Freiland-Untersuchungen des IBP Erkenntnisse geliefert, die bisher viel zu wenig Beachtung gefunden haben [3]. Die in Abb. 1 dargestellten Dächer mit Wärmedämmung zwischen den Sparren und grundsätzlichem Aufbau gemäß Abb. 2 hatten verschiedene Deckungen: Flachdachpfannen und Biberschwanzziegel, sowohl ohne als auch mit Silikonbehandlung und Engobe sowie Betondachsteine. Es wurden über zwei Jahre hinweg Messungen der Lattenfeuchte vorgenommen. Einzelheiten über den Aufbau der Dächer und die Versuchsdurchführung sind in [2] und [3] beschrieben. Weitere Ausführungsvarianten gegenüber der Darstellung in Abb. 2 waren Verzicht auf Konterlatten und Trennung der Belüftungsschichten am First. Als beispielhaftes Ergebnis sind in Abb.4 die Messungen der Deckungen mit Flachdachpfannen und Biberschwanzziegeln, jeweils ohne und mit Konterlatten, dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass bei beiden Deckungsarten kein nennenswerter Unterschied in der Lattenfeuchte zu erkennen ist, ganz gleich ob ohne oder mit Konterlatten konstruiert wurde. Die Unterschiede sind im Mittel kleiner als 1 M-%, wie aus den langfristigen Mittelwerten hervorgeht.

3 6/ Im Blickpunkt: Dächer bauphysikalisch richtig Profi-Dämmung aus natürlichen Holzfasern KRONOTHERM fl e x Mehr Schutz vor Hitze, Kälte und Lärm Die neue Generation jetzt noch besser! Insbesondere fällt auf, dass in sommerlichen Perioden mit stärkeren Niederschlägen keineswegs ein Anstieg der Lattenfeuchte aufgetreten ist, sondern die Holzfeuchte ist im Sommer niedriger als im Winter. Ähnliche Ergebnisse sind bei den anderen Dachausführungen zu verzeichnen. Auf die Temperaturen kommt es an Da offensichtlich die Temperatur der Dachdeckung, jeweils an deren Unterseite gemessen, einen größeren Einfluss auf die Lattenfeuchte hat als die Regeneinwirkung, wurden für eine zusammenfassenden Darstellung über alle geprüften Dachausführungen die Mittelwerte der Lattenfeuchten den Mittelwerten der Temperaturen im Untersuchungszeitraum gegenübergestellt. Das Ergebnis in Abb. 5 zeigt, dass innerhalb eines gewissen Streubereichs ein linearer Zusammenhang zwischen den Abb. 4: Zeitliche Verläufe der Traglattenfeuchte bei Deckung mit Flachdachpfannen und Biberschwanzziegeln ohne Silikonbehandlung bei nach Norden orientierten Dachflächen mit Angabe der Niederschlagsmengen. beiden Messgrößen besteht: Je höher die Temperatur, desto niedriger ist die Lattenfeuchte, wobei sich die Messwerte der nach Süden orientierten Dachflächen in die der Nordflächen linear eingliedern. Eine Erklärung hierfür ergibt die Wasserdampf-Sorption, das heißt die Ausgleichsfeuchte des Holzes in Abhängigkeit von der temperaturabhängigen relativen Feuchte der umgebenden Luft: Auf den Norddächern gleicht sich die Dachplattentemperatur mehr oder weniger der Außenlufttemperatur und deren relativer Feuchte an, die im Jahresmittel zwischen 80 % und Wohngesund dämmen mit KRONOTHERM flex: Hohe Setzungssicherheit und große Klemmweiten Einfache Verarbeitung und angenehmes Anfassen Zuverlässig, langlebig und nachhaltig Harald Sauter Zimmerermeister und KRONOTHERM Anwendungstechniker Dach Wand Decke mehr Info

4 Im Blickpunkt: Dächer bauphysikalisch richtig 22 6/2013 Abb. 5: Gegenüberstellung der Jahresmittelwerte von Lattenfeuchte und Ziegeltemperatur (Flachdachpfannen und Biberschwanzziegel) bei nach Nord und Süd geneigten Dachflächen ohne und mit Konterlatten bei unterschiedlichen Firstausbildungen nach [3]. Getrennter First bedeutet, dass die Belüftung von einer zur anderen Dachhälfte unterbunden war, Lüfterfirst gemäß den Dachdecker-Richtlinien. Abb. 6: Sorptionskurven von Nadelhölzern nach einer Stoffwertsammlung des IB[4]. Der schraffierte Bereich gilt für Fichte, Tanne, Kiefer und Lärche. Aus den angegebenen Extrem- und Mittelwerten der Lattenfeuchten ist zu erkennen, dass diese bei beiden Dachorientierungen im hygroskopischen Bereich liegen. 90 % liegt. Die Süddächer nehmen hingegen wegen stärkerer Besonnung im Jahres mittel höhere Temperaturen an und sind damit etwas niedrigeren relativen Luftfeuchten ausgesetzt. Deshalb besteht zwischen der Lattenfeuchte und der Temperatur der in Abb. 5 erkennbare Zusammenhang. Dass dabei noch weitere Effekte am Rande mitspielen, wie unterschiedliche Strahlungsabsorption (rote und engobierte Ziegel) und unterschiedliche Firstentlüftung, ist die Ursache für die Streubreite der Messwerte. Die an den verschiedenen Deckungsarten gemessenen Lattenfeuchten liegen im Bereich der Sorptionsfeuchte des Holzes, sind also nur von den Eigenschaften des Holzes selbst abhängig. Dies wird durch die Sorptionskurve von Nadelholz im Vergleich zu den eingezeichneten Lattenfeuchten (Extrem- und Mittelwerte) in Abb. 6 deutlich. Die Lattenfeuchte liegt in allen Fällen eindeutig im hygroskopischen Bereich des Holzes. Das bedeutet, dass sich über den Zeitraum von zwei Jahren keine merklichen, zusätzlichen Feuchteeinwirkungen - wie z. B. Regen - auf die Lattenfeuchte ausgewirkt haben. Der Unterschied in der mittleren Lattenfeuchte zwischen Nord und Süd entspricht einem Unterschied der umgebenden relativen Luftfeuchte von 8 Prozentpunkten (rote Pfeile in Abb. 6). Überkommene Regeln und aktuelle Bauphysik Dass durch die langfristigen Untersuchungen an heute üblichen Dachdeckungen durch kleinformatige Dachplatten kein Einfluss einer Wirkung durch Konterlatten festgestellt werden konnte, verlangt eine Überprüfung der bisherigen Betrachtungsweise. Offensichtlich gewähren heutige Dachplatten auf Grund der durch Erfahrung entwickelten Formgebungen und die exakte, industrielle Herstellung bei fachgerechter Verlegung einen sicheren Regenschutz. Das war früher nicht in gleicher Weise der Fall. Eine gewisse Unebenheit der Dachziegel erforderte oft eine zusätzliche Regensicherung, z.b. durch das Einschieben von Holzschindeln zwischen die Dachplatten, insbesondere bei Biberschwanz-Einfachdeckung. Aus den damaligen Erfahrungen ist wohl die Zweckmäßigkeit bzw. Notwendigkeit einer zweiten wasserführenden Schicht entstanden. Gegen die Möglichkeit, dass Dachlatten durch unmittelbaren Kontakt mit zeitweilig regennassen Dachziegeln und ohne Konterlatten wegen verminderter Trocknungsmöglichkeit geschädigt werden können, gibt es weitere Gegenargumente: Die Wasseraufnahme von Holz ist quer zur Faserrichtung auch bei unmittelbarem Kontakt mit Wasser sehr gering. Einmal ist die Wasseraufnahme, ausgedrückt durch den Wasseraufnahmekoeffizienten w [kg/m 2 *h 1/2 ] kleiner als der für wasserabweisende Außenputze geforderte w-wert von 0,5 [kg/m 2 *h 1/2 ]. Fichtenholz hat nämlich nach [4] tangential nur einen w-wert von 0,18 [kg/m 2 *h 1/2 ]. Zum anderen ist zu berücksichtigen, dass ein deutlicher Unterschied besteht zwischen dem unmittelbaren Kontakt von Holz mit flüssigem Wasser (w-wert) und dem Kontakt mit einem feuchten Material. Zwischen unterschiedlichen Materialien besteht nämlich ein Übergangswiderstand. Holz mit nicht kapillarer Struktur in tangentialer Richtung kann kaum einem angrenzenden feuchten Ziegel Wasser entziehen. Hinzu kommt, dass sich die Eigenschaften der Dachziegel im Laufe der letzten Jahrzehnte verändert haben: Das Material ist nach [3] dichter geworden (Rohdichte 2000 statt 1500 kg/m 3 ) und die Wassersättigung geringer (ca. 15 statt 30 Vol-%) Eindeckungen belüften sich selber Der Luftaustausch durch eine äußere regensichere Bedachung aus kleinformatigen Platten ist unter praktischen Bedingungen sicher größer als man es sich durch laminaren Lufttransport infolge der gegebenen Zu- und Abluftöffnungen und dem wirksamen Strömungswiderstand vorstellt. Hierauf hatte auch der belgische Bauphysiker Prof. Hugo Hens aufgrund seiner experimentellen Untersuchungen zur Luftdurchlässigkeit von Dächern hingewiesen [5]. Bei einer Druckdifferenz von nur 2 Pa zeigten die von Hens geprüften Eindeckungen aus Dachpfannen eine Luftdurchlässigkeit von 48 m 3 /m 2 *h [6].

5 6/ Abb. 7: Zwei Dächer hintereinander: das vordere mit nur einem, das hintere mit 14 Lüfterziegeln. Hat das Walmdach vorne ein Belüftungsproblem? Nein, denn allein die zwar wasserdichten, aber luftdurchlässigen Verfälzungen der Deckung aus kleinformatigen Ziegeln gewährt in beiden Fällen einen ausreichenden Luftaustausch. Foto: Robert Borsch-Laaks Ein Dach ist ständig den äußeren Luft- und Windbewegungen ausgesetzt, gleichgültig aus welchen Richtungen diese kommen. Und sowohl leichte Winde als auch Stürme haben stets Intensitäts- und Richtungsänderungen. Dadurch hervorgerufene Pumpwirkungen führen zu Austauschvorgängen zwischen den angrenzenden Luftschichten, die noch durch thermisch bedingte Ausgleichsvorgänge infolge Besonnung und beidseitig unterschiedlicher Temperaturen gefördert werden. Diese physikalischen Fakten und die veränderten Materialeigenschaften machen es verständlich, dass bei den beschriebenen Freiland-Untersuchungen praktisch kein Einfluss der Art der Unterlüftung und der verschiedenen Dachdeckungen festgestellt werden konnte, sondern dass für die Lattenfeuchte nur die umgebende Luftfeuchte bestimmend ist. Eine Bestätigung dieser Feststellungen aus der Praxis liefert die Schilderung eines Nicht-Schadenfalles nach [7]: Beim Besitzerwechsel eines Hauses aus dem Jahr 1976 wurde bei einer Überprüfung des Gebäudes festgestellt, dass im ausgebauten Dachgeschoss die Biberschwanz-Doppeldeckung ohne Konterlatten aufgebracht worden war. Schäden wegen unzureichender Belüftung sind aber nicht zu erkennen gewesen. Die Beseitigung des festgestellten Mangels hätte 1991 über DM gekostet. Folgerungen Bei einer allgemeinen Überprüfung überkommener Baumaßnahmen wurde erkannt, dass manche eingeführte Regel ursprünglich oft unter anderen Gesichtspunkten aufgestellt worden ist bzw. dass sich Materialeigenschaften, Anforderungen und Erkenntnisse gegenüber früheren Verhältnissen geändert haben [8]. So scheint es auch im vorliegenden Fall zu sein: Die Nutzung von Dachgeschossen hat sich geändert, der Regenschutz von Dachdeckungen wurde durch neue Produktionsmaßnahmen und angepasste Formgebungen der Dachplatten verbessert. Nicht zuletzt sind heute auch Wissen und Bewertungsmethoden in der Bauphysik auf einem anderen Stand als früher. Aus heutiger Sicht sollten Belüftungsmaßnahmen differenzierter und kritischer beurteilt werden, als diese oft als Nothelfer bei neuen Baukonstruktionen betrachtet wurden [9]. Eine zwingende Vorschrift, die zur Belüftung von Dachdeckungen den Einsatz von Konterlattungen fordert, ist aus den Ergebnissen der Freilanduntersuchungen und den daraus abgeleiteten Erkenntnissen nicht begründbar. Literaturhinweise [1] Regeln für Dachdeckungen mit Dachziegeln und Dachsteinen. Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks. R. Müller Verlag Köln [2] Künzel, H., Großkinsky, T.: Nicht belüftet, voll gedämmt Die beste Lösung für das Satteldach. DDH Das Dachdecker-Handwerk 24 (1989), S [3] Künzel, H.: Dachdeckung und Dachbelüftung. Untersuchungsergebnisse und Folgerungen für die Praxis. Fraunhofer IRB-Verlag, Stuttgart 1996 [4] Kießl, K., Möller U.: Stoffwertsammlung, Auswertung und rechnerische Vorbereitung zur Untersuchung des Feuchteverhaltens von Bauteilen aus Holz und Holzwerkstoffen. IBP- Bericht FtB-3/88 [5] Hugo Hens: Luft-/Winddichtigkeit von geneigten Dächern. Wie sie sich wirklich verhalten. In: Bauphysik, Heft 06/1992 [6] Hugo Hens: Das Steildach, bisher eine luftige Konstruktion. In: EUZ am Deister e. V. (Hrsg.): Gute Luft... wenig Energie. Luftdichtheit und Lüftung in Wohngebäuden. Tagungsband zur 7. EUZ-Baufachtagung 95. Springe-Eldagsen [7] Jaensch, J.: Fehlerhafte Dachkonstruktion eines Hauses trotzdem entstand kein Schaden. Arconis 1997, H. 3, S.27 [8] Künzel, H.: Bautraditionen auf dem Prüfstand. IRB-Verlag [9] Künzel, H.: Belüftete Konstruktionen. Arconis 2000, H.1, S