Flachdach: So bleibt es trocken. plus. Bauphysik. Konstruktion: Dächer im Vergleich. Feuchtigkeit: Da kommt die Nässe her

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1 September 2014 plus Themenmagazin für Zimmermeister Bauphysik Flachdach: So bleibt es trocken Konstruktion: Dächer im Vergleich Feuchtigkeit: Da kommt die Nässe her Planung: Dem Wasser keine Chance

2 Flachdächer Schadensanfälligkeit Flachdächer zählen fest zur modernen Architektur. Damit sie schadensfrei bleiben, müssen Planung und Ausführung exakt passen Flachdächer, vollgedämmt und unbelüftet Unter kritischem Blick Nichts geht ohne Holz: Selbst ein Massivhaus besteht aufgrund des Daches zu rund 50 Prozent aus Holz. Doch Dach ist nicht gleich Dach. Flachdächer fallen immer wieder durch Schäden auf. Grund: die Feuchte. 2 mikado plus September 2014

3 Flachdächer Schadensanfälligkeit Flache oder flach geneigte Dächer, unbelüftet, mit aufliegender Abdichtung, haben in der Vergangenheit häufiger mit gravierenden Schäden auf sich aufmerksam gemacht. Nicht nur komplette Dächer, auch sonstige flache oder flach geneigte Außenbauteile, wie zum Beispiel Loggien, Dachterrassen oder Laubengänge bei Staffelgeschossen, waren häufiger schadbefallen und sind es zum Teil auch heute noch. Die Gründe für die zum Schaden führende unzuträgliche Feuchte sind vielfältig, ebenso wie die Ansichten dazu, das zu verhindern. Das Risiko ist unterschiedlich Doch nicht alle Flachdachkonstruktionen weisen physikalisch ein gleich hohes Schadensrisiko auf. Nahezu ohne Probleme bzw. sehr fehlertolerant sind Massivholzdecken wie beispielsweise Brettstapelund Brettsperrholzdecken mit außen aufliegender Dampfbremse, Dämmung und Abdichtung. Ähnlich tolerant sind Balkendecken, bei denen nur ein geringer Teil des Dämmstoffes zwischen den Balken liegt, nachweisfrei bis 20 Prozent des Wärmedurchlasswiderstandes. Der Rest befindet sich oben unter der Abdichtung. Auch belüftete Dachkonstruktionen weisen noch eine relativ hohe Fehlertoleranz auf, wenn der Belüftungsquerschnitt ausreichend bemessen und konzeptionell sowie konstruktiv auch ohne Verrenkungen möglich ist. Größere Lichtkuppeln und andere Dacheinbauten setzen hier ebenso Grenzen wie gefangene Dachflächen bzw. weiter hochgeführte Außenwände, Balkonbrüstungen oder Attiken. Ohne gut funktionierende Zu- und Abluftöffnungen sind allerdings auch belüftete Flachdächer gelegentlich ein Problem. Sehr anfällig sind jedoch Flachdächer mit unbelüfteten Hohlräumen und deshalb abzulehnen. Zwischen den Balken vollgedämmte, unbelüftete Flachdächer haben in der Vergangenheit häufiger durch Schäden von sich reden gemacht. Diese waren aber weniger systembedingt, vielmehr lagen nahezu regelmäßig gravierende Ausführungsfehler vor, die letztendlich die unzuträglich hohe Feuchte und die dann daraus resultierenden Schäden nach sich zogen. Die früher üblichen hochwertigen starren Dampfbremsen ließen eine kurzfristige Rücktrocknung der Ausgangsfeuchte kaum zu. In den Wintermonaten war dann infolge des Dampfdruckgefälles die Feuchtigkeit nicht an allen Holzteilen und der Schalung gleichmäßig verteilt, sondern infolge des Dampfdruckgefälles konzentriert unter der Flachdachabdichtung vorhanden, sodass dann hier eine unzuträglich erhöhte Feuchtigkeit und letztendlich Pilzbefall vorlag. Somit herrscht heute die Meinung vor, dass gering sperrende bzw. variable Dampfbremsen diese Fehler, im Regelfall Ausführungsfehler, ausgleichen. Allerdings, richtig und sorgfältig ausgeführt, sind auch vollgedämmte Konstruktionen nach wie vor schadensfrei. Aus konstruktiven (konzeptionellen) und wirtschaftlichen Gründen kann auf derartige Konstruktionen nicht verzichtet werden, etwa wenn die Decke zum Teil als Flachdach und zum anderen Teil als Wohnraumtrenndecke dient, wie bei Balkonen, Loggien oder Laubengängen. Daher befasst sich der Artikel mit diesen vollgedämmten, unbelüfteten Konstruktionen. So kommt die Feuchte ins Flachdach Als klassische Ursachen gelten derzeit: Schäden durch Luftundichtigkeiten gefolgt von erhöhter Holzfeuchte und Schäden durch Baufeuchte (Estrich, Putz und Niederschläge) Schäden durch Dachundichtigkeiten Schäden durch hohe Raumluftfeuchte Diese Rangfolge basiert auf einer Untersuchung des AIB, das dazu mehrere Sachverständige befragt hat. Der Eindruck des Autors ist jedoch, dass für Gutachten oft nur begrenzt Überlegungen dazu angestellt werden, woher die Feuchte stammen könnte, um dann durch die Anamnese und das Schadbild die wirkliche Ursache herauszuarbeiten. Da das Thema Luftdichte gerade sehr aktuell ist, wird umgehend nach einer schlecht verklebten Folie oder einem Loch in der Folie gesucht und das Problem ist damit nach Ansicht des Sachverständigen gelöst. Hätte man diese Untersuchung vor 30 bis 40 Jahren gemacht, würde die Luftdichte als Schadensursache ganz sicher nicht auf Platz 1 rangieren. Sehr anfällig sind Flachdächer mit unbelüfteten Hohlräumen und deshalb abzulehnen. Vor 30 bis 40 Jahren hätte die Luftdichte sicher nicht als Schadensursache Nummer 1 gegolten. 3

4 Feuchtigkeit Ursachenforschung I Ursachenforschung Ist mangelhafte Luftdichtung schuld? Ein Loch in der Dampfbremsfolie und schon ist die Luftdichte nicht mehr gegeben. Doch das muss nicht das größte Problem sein, wenn eine luftdichte Gipsplatte den Abschluss nach innen bildet. Flachdachanschluss an ein bestehendes Hallenbad. Die Anschlussfuge zum Schwimmbadbereich ist völlig offen, dennoch liegt kein Feuchteschaden vor Vermeidbare Schäden durch mangelhafte Luftdichte sind bei vollgedämmten, unbelüfteten Flachdächern die Ausnahme. Der Autor verfügt in Sachen Luftdichte über mehr als 40 Jahre praktische Erfahrung sowohl auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung als auch in der Praxis als technischer Leiter eines großen Herstellers und als Sachverständiger für Holzhausbau und Bauphysik. Vermeidbare Schäden durch mangelhafte Luftdichte sind bei vollgedämmten, unbelüfteten Flachdächern die Ausnahme. Das ist genau genommen auch nachvollziehbar. Ein Loch in der Dampfbremsfolie oder eine schlecht oder nicht verklebte Dampfbremsfolie sind für die Luftdichte dann nicht relevant, wenn eine unterseitige Gipswerkstoffplatte fachgerecht vorhanden ist. Sie ist luftdicht, konform mit der DIN und optisch jederzeit auf Schäden kontrollierbar, was bei den hinter den Gipsplatten befindlichen Dampfbremsfolien nicht der Fall ist. Außerdem gibt es für Gipskartonplatten eine Norm, für andere Gipsplatten eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung. Eigentlich müssten alle Materialien, die eine bauaufsichtliche Anforderung erfüllen, entweder einer Norm entsprechen oder über eine bauaufsichtliche Zulassung für den Einsatzzweck verfügen. Für die variablen Dampfbremsfolien gibt es dazu bis heute leider nichts. Aber selbst wenn die Luftdichte bei einem Flachdach ein Loch in der Dampfbremse oder Luftdichtheitsschicht allgemein haben sollte, ist kaum ein nennenswerter Feuchteeintrag durch Konvektion bei vollgedämmten, unbelüfteten Dächern anzunehmen, auch nicht durch Diffusion. Würde man diesen Feuchteeintrag nicht mit in die rechnerischen Nachweise einrechnen, würden die starren Dampfbremsen in kritischen Situationen besser abschneiden als die variablen. Der Grund ist simpel. Soll Luft durch ein Bauteil strömen, bedarf es einer Zuluft- und einer Abluftöffnung. Durch eine Flasche kann man nun einmal nicht hindurchpusten, sondern nur durch ein Rohr. Ist das Dach außen durch die 4 mikado plus September 2014

5 Feuchtigkeit Ursachenforschung I Abdichtung dicht (sonst hätten wir sowieso ein Leck), fehlt es außen an einer Abluftöffnung. Übrigens, luftdichte Ebenen müssen sich nicht innen befinden, sie können auch außen liegen. Unter Umständen kann es in Einzelfällen im Dachrandbereich der Balkenstirnseiten zu einer äußeren Abluftöffnung kommen. In einem derartigen Fall konzentriert sich der Kondensatausfall aber auch lediglich auf den äußeren Randbereich der Dachfläche. Das Flachdach eines Hallenbades, mit einem extremen Klima im Inneren, eignet sich für diesen Beitrag als typisches Beispiel. Unzweifelhaft lag ein Feuchteschaden an der oberen OSB-Beplankung vor. Die erheblichen Fugen und Fehlstellen auf der Innenseite durch unverklebte Folien und unverklebte OSB-Platten, fehlende Andichtung an den Bestandsbau und die Lichtkuppeln haben aber eindeutig nicht zu einer Schädigung durch Kondensatausfall geführt, obwohl das ein Sachverständiger zunächst vermutete. Doch die Anamnese und das Schadensbild nach dem Rückbau brachten schließlich Klarheit. Es lag an einem Feuchteeintritt im Zeitraum zwischen der Montage der Elemente und der Dachabdichtung. Die Notabdichtung, bestehend aus drei Lkw-Planen, war im Überlappungsbereich bzw. Stoßbereich nicht dicht bzw. gesichert, sodass hier Niederschlagswasser konzentriert und punktuell in die Elemente gelaufen war. Die zunächst eingeschalteten Gutachter hatten allerdings, wie meist üblich, zunächst die unverklebte Dampfbremsfolie und die unverklebte OSB-Platte als Ursache festgestellt. Schädliche Leckagen könnten durch mangelhafte Luftdichtung entstehen zum Beispiel bei Rohrschächten, die ungeschützt in der Dämmebene münden, oder auch durch in das Dach eingebundene Mauerwerkskronen, vor allem, wenn das Mauerwerk aus Steinen mit Hohlräumen besteht, die Oberseite nicht abgedeckt ist und die Folie wie in den Beispielen in der DIN nur seitlich am Mauerwerk angeschlossen wurde. Hier zeigen sich die schadbefallenen Bereiche nur punktuell. Erhöhte Holzfeuchte und Baufeuchte Was bezeichnen wir denn nun als erhöhte Feuchte? Nach der VOB durfte bisher die maximale Holzfeuchte u = 20 M.- % betragen, für die Produktion von Tafelelementen 18 M.-%. Nehmen wir einmal an, dass die Deckenbalken mit 18 M.- % eingebaut wurden und eventuell noch etwas Einbaufeuchte hinzugekommen ist, sodass etwa 20 M.- % bei Verschluss der Unterseite der Dachfläche vorhanden waren. Bei üblichen Dachbalkenquerschnitten und Balkenabständen hätten wir ein Gewicht der Balkenlage von etwa 17 kg. Bei Beheizung und Nutzung wird sich eine Holzfeuchte von im Mittel ca. 10 M.- % einstellen, an der Unterseite der Balken etwa 7 M.-%, an der Oberkante so um die 12 bis 14 M.-%, was Messungen und auch Berechnungen belegen. Also sind 10 M.- % der völlig normalen Balkenfeuchtigkeit überschüssig und werden im Winter nach außen bzw. oben, also zur Unterseite der Abdichtung bzw. Schalung, Die Notabdichtung während der Bauzeit war nicht gut genug geschlossen. Das Flachdach eines Hallenbades ist innen einem extremen Klima ausgesetzt. Hallenbad-Anbau mit vorgefertigten Dachelementen: Der Elementstoß war nicht abgeklebt und wurde als Ursache für den Feuchteschaden diagnostiziert. Der Rückbau offenbarte aber keine Schäden im Bereich des Elementstoßes, sondern einen Feuchteeintrag infolge mangelhafter Notabdichtung 5

6 Feuchtigkeit Ursachenforschung I Die Schäden der Vergangenheit liegen zu einem großen Teil an einer zu hohen Ausgangsfeuchte. Die Holzfeuchte sollte um weitere 3 Prozent auf u = 12 M.- % abgesenkt werden. transportiert. Das wären 10 Prozent von g = 1700 g. Dadurch würde sich die Feuchte in der Schalung, zum Beispiel 24 mm Nadelholz, mit einem atro-gewicht von etwa 10 kg um 17 Prozent erhöhen. Würde die Schalung mit einer Feuchte von u = 18 M.- % eingebaut bzw. hätte sie eine derartige Feuchte beim Einbau, ergeben sich daraus in der Spitze am Ende des Winters etwa 35 M.-%. Ab 30 M.- % liegt aber freies Wasser in den Zellhohlräumen vor und ein Pilzwachstum ist damit möglich. Dann kann eine hohe Rücktrocknung helfen, die Ursache zu beheben. Zweifelsohne kann dieses unerkannte Problem durch eine variable Dampfbremse abgemildert bzw. ausgeglichen werden. Die Schäden der Vergangenheit liegen sicher zu einem großen Teil an einer hohen Ausgangsfeuchte der Balken (vagabundierende Feuchte). Dieses Problem könnte durch eine deutliche Absenkung der maximal zulässigen Holzfeuchte bei Flachdächern, wie auch in der neuen DIN 68800, auf u = 15 M.- % gemindert werden. Eine maximal zulässige Verarbeitungsfeuchte von u = 12 M.- % würde aber eine deutlich größere Sicherheit bieten. Diese um weitere 3 Prozent abgesenkte Holzfeuchte entspricht bei einem Balkengewicht von 17 kg dann 510 g Wasser das Doppelte der propagierten Austrocknungsreserve von 250 g. Ein weiterer Punkt ist die Baufeuchte, die häufig hinzukommt. Und durch die Gewerketrennung kommt es dazu, dass Balken und Schalung inklusive Abdichtung ausgeführt werden, der Trockenbauer aber deutlich später erscheint. Wird dann im Winter im Baukörper ein Bauheizer betrieben und ist noch eine feuchte Bodenplatte vorhanden oder ein wasserangereicherter Keller, dürfte die Innentemperatur im Mittel schon mal so etwa 18 C betragen, bei einer Luftfeuchte von RH 80 Prozent. Bei nur 0 C Außentemperatur fallen dann unter der Dachabdichtung 12 g Tauwasser je Tag, 84 g/woche und 360 g im Monat je m² an. Kommt dann noch die vagabundierende Feuchte dazu, ist der Bauschaden perfekt. Diese häufig anzunehmende Ursache findet man allerdings nicht damit, dass man Löcher in der Dampfbremse sucht, sondern eher durch Nachdenken und Beachtung der Historie (Anamnese), wobei ein Bautagebuch hilfreich sein kann. Noch schlimmer ist es, wenn die Dämmung aus Mineralwolle in die Decke eingebaut ist, aber die Dampfbremse und die luftdichte Ebene auf der Innenseite noch nicht. Dann sind es bei 240 mm Mineralwolle WLZ 0, g/m² pro Tag, 490 g/m² pro Woche und 2100 g/m² im Monat. Wurde die Schalung mit einer Feuchte von u = 18 M.- % eingebaut, ist die 20-Prozent-Grenze nach drei Tagen überschritten und der Fasersättigungsbereich der Schalung bereits nach nur etwa zwei Wochen! Wird in diesem Stadium an der Unterseite eine starre Dampfbremse eingebaut, die Feuchtigkeit also eingeschlossen, ist der Schaden programmiert. Er wäre aber durch Kontrolle der Holzfeuchte vor Verschluss der Balkenlage vermeidbar gewesen. Impressum Verlag: WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Römerstraße 4 ı Kissing Telefon ı Diese Anschrift gilt auch für folgende Personen und Gesellschaften, sofern nicht anders lautend: Herausgeber: WEKA MEDIA GmbH & Co. KG Geschäftsführer: Stephan Behrens ı Michael Bruns ı Werner Pehland Verlagsleiter Zeitschriften Bauhandwerk: Christoph Maria Dauner Chefredakteur: Dipl.-Betriebsw. (FH) Christoph M. Dauner (cm) (verantwortl.) ı Christoph.Dauner@weka.de Redaktion dieser Ausgabe: Tobias Bunk, M.A. Aboverwaltung: Fon service@weka.de Produktion: Helmut Göhl (verantw.) ı Silke Schwer Konzeptionslayout, Grafik und Satz: Popp Media Service Herrenbachstraße 17 ı Augsburg Lithografie: high end dtp-service Herrenbachstraße 19 ı Augsburg Druck: Firmengruppe APPL ı sellier druck GmbH Angerstraße 54 ı Freising WEKA ist bemüht, ihre Produkte jeweils nach neuesten Erkenntnissen zu erstellen. Die inhaltliche Richtigkeit und Fehlerfreiheit wird ausdrücklich nicht zugesichert. Bei Nichtlieferung durch höhere Gewalt, Streik oder Aussperrung besteht kein Anspruch auf Ersatz. Zum Abdruck angenommene Beiträge und Abbildungen gehen im Rahmen der gesetzlichen Bestimmungen in das Veröffentlichungsund Verbreitungsrecht des Verlags über. Für unaufgefordert eingesandte Beiträge übernehmen Verlag und Redaktion keine Gewähr. Namentlich ausgewiesene Beiträge liegen in der Verantwortlichkeit des Autors. Die Quartalsschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Jeglicher Nachdruck, auch auszugsweise, ist nur mit ausdrücklicher schriftlicher Genehmigung des Verlags und mit Quellenangabe gestattet. Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlags strafbar. 6 mikado plus September 2014

7 Feuchtigkeit Ursachenforschung II Schäden Die Rolle der Raumluftfeuchte Dass ein Dach undicht ist, lässt sich leicht feststellen. Doch woher kommt die Feuchtigkeit aus der Raumluft? Eine wichtige Rolle spielt in jedem Fall die Dampfbremse. Flächig feuchte- bzw. schimmelbefallene Schalung deutet meist auf Baufeuchte hin, nur am Randbereich der Balken eher auf zu feucht eingebaute Balken Gehen wir einmal davon aus, dass ein undichtes Dach eigentlich recht leicht zu erkennen ist. Mit der heute verfügbaren modernen Technik sollte das kein Problem mehr sein. Besonders eignet sich hierfür das Mikrowellenmessverfahren (siehe Abbildungen Seite 12). Durch die Feuchteverteilung kann die Ursache dann einfach und schnell berechnet werden. Bleibt also noch die zu hohe Raumluftfeuchte als Ursache? Nehmen wir einmal folgendes Flachdach an: Abdichtung 6 mm Bitumen 24 mm Schalung 240 mm Mineralwolle WLG 0,035 Dampfbremse, starrer s d -Wert 10,0 m Bei Ansatz der Normklimabedingungen, 20 C und eine Luftfeuchte von RH = 50 Prozent, fallen, nach Glaser gerechnet, im gesamten Winter 9 g/m² Tauwasser aus. Bei einer Luftfeuchte von RH = 70 Prozent 16 g/m². Diese zusätzlichen 7 g Kondensat würden im gesamten Winter die Holzfeuchte der Schalung um nur etwa 1,5 M.- % erhöhen. Wohl kaum die Ursache eines Tauwasserschadens. Selbst bei einer (praxisfernen) angenommenen Luftfeuchte von durchgängig RH = 90 Prozent wären es nur maximal zusätzliche 23 g/m² im kompletten Winter. Der Feuchteschutz und die Holzschutznorm Es versteht sich: Überhöhte Holzfeuchte führt zu Pilzbefall und somit zu Bauschäden. Holzzerstörende Pilze wachsen, wenn ihnen freies, ungebundenes Wasser zur Verfügung steht. Solange das Wasser in der Holzsubstanz, also in den Zellwandungen eingelagert ist, steht es dem Pilz nicht zur Verfügung. Erst wenn freies, ungebundenes Wasser in den Zellhohlräumen vorhanden ist, findet Pilzwachstum statt. Das ist bei europäischem Nadelholz ab einer Holzfeuchte von u ~ = 30 M % der Fall. Deshalb sprechen wir bei 30 M.- % vom Fasersättigungspunkt. Da 7

8 Feuchtigkeit Ursachenforschung II Diagramme 1 bis 4: Mit Simulationsprogrammen lassen sich Klimadatensätze unter Berücksichtigung der verschattungsgebenden Kanten und des Standorts generieren Wasser im Holz auch ungleichmäßig verteilt sein kann, zum Beispiel auch im Bereich der Flachdachschalung, wo der Taupunkt in der Grenzschicht zur Abdichtung liegt, andererseits die Feuchte durch die Kapillarität des Holzes auch über den Querschnitt verteilt ist, beträgt der Grenzwert der Holzfeuchte zur Sicherheit 20 M.- % statt 30 M.- % und bei Holzwerkstoffplatten, da diese ein höheres Raumgewicht haben, 18 M.-%. Norm zielt für Dächer auf drei Arten von Feuchtebelastung ab Für Dächer zielt die Norm auf drei Arten einer möglichen Feuchtebelastung ab, und zwar: die Nutzungsfeuchte (betreffend den Innenraum) die Feuchte aus angrenzenden Stoffen oder Bauteilen und das Tauwasser Während die ersten beiden Punkte unser Thema in der Regel nicht tangieren, ist das Tauwasserrisiko hier wohl der dominierende Aspekt. Die Zustände auf der Baustelle sind allerdings in der Norm nur ungenügend geregelt. Immer wieder wird hier auf die Austrocknungsreserve 250 g abgestellt, die in der Regel zwangsläufig die Verwendung sogenannter variabler Dampfbremsen nach sich zieht. Häufig falsche Interpretation der Norm Hier wird allerdings die Norm häufig falsch interpretiert, wenn behauptet wird, dass diese 250 g stets gefordert sind. Diese Reserve ist nur bei dem Nachweis nach DIN , dem Glaserverfahren, zu berücksichtigen. Zitat der DIN , Absatz 5.2.4: Für beidseitig geschlossene Bauteile der Gebäudehülle ist bei den Berechnungen mit dem Verfahren nach DIN (Glaserverfahren) zur Berücksichtigung eines konvektiven Feuchteeintrages und von Anfangsfeuchten eine zusätzliche rechnerische Trocknungsreserve 250 g / (m²a) bei Dächern und 100 g / (m²a) bei Wänden und Decken nachzuweisen. 8 mikado plus September 2014

9 Feuchtigkeit Ursachenforschung II Beim Nachweis mit numerischen Simulationsverfahren nach DIN EN ist der konvektive Feuchteeintrag entsprechend der geplanten Luftdurchlässigkeit mit dem q 50 -Wert nach DIN in Rechnung zu stellen. Ob es nun angemessen ist, die Berechnungen nach Glaser, die durch die Klimaverhältnisse ohnehin mit hohen Reserven beaufschlagt sind, mit diesen geforderten 250 g zu bestrafen, ist sehr fragwürdig. Auch plausible Gründe für die Reduzierung bei Außenwänden auf 100 g/(m²a) ist nicht wirklich zu verstehen, da durch die einzelnen Fugen an Fenstern und Türen sowie den hier vorhandenen umfangreichen Installationen gerade bei den Wänden doch wohl die größere Leckluftmenge zu verzeichnen ist. Dynamische Berechnungen bringen Klarheit und sind daher Pflicht Es ist unbestritten, dass feuchtevariable Dampfbremsen bei hohen Luftinfiltrationswerten von 3,0 bzw. 5,0 m³/hm² zu geringeren Materialfeuchten bzw. einer höheren Rücktrocknung im Sommer führen als starre Dampfbremsen mit s d -Werten von 50 m und höher. Im Zeitalter von Effizienz-, Passiv- und Plusenergiehäusern sprechen wir aber von q 50 -Werten von 0,5 bzw. 1,0 m³/hm². Warum geht man eigentlich von einer gleichmäßig über die luftdichte Ebene verteilten Luftinfiltration aus? Ein flach geneigtes Dach besitzt viel weniger Durchdringungen als eine Außenwand. Wäre es nicht an der Zeit, hier systembedingte Differenzierungen vorzunehmen? Auch brauchen wir Lösungen für verschattete Dachflächen, und dies für alle am Markt befindlichen Dampfbremsen und weitere luftdichte Ebenen! Realistischerweise muss man davon ausgehen, dass es selbst bei einer angenommenen baurechtlichen Zusicherung der Verschattungsfreiheit schwierig ist, diese baupraktisch zu gewährleisten. Kann ich dem Eigentümer untersagen, später Solarthermie- oder PV-Module aufzuständern? Sind nur noch transparente Balkonbrüstungen zulässig? Sind nordorientierte Balkone bei Gebäuden mit Staffelgeschossen unzulässig? Dürfen Balkonbeläge zukünftig nicht mehr in der Ausführungsplanung geändert werden? Hier hilft die individuelle Betrachtung der Gegebenheiten durch numerische Simulationsverfahren. Wer arbeitet heute noch mit pauschalen Zuschlägen bei der Berücksichtigung der linearen Wärmedurchgangskoeffizienten bzw. verwendet Standardkennwerte bei der Abbildung der Anlagentechnik im Rahmen des energetischen Nachweises? Selbst eine Heizlastberechnung nach DIN EN führt nur Diagramm 5 und 6: Gewählter Aufbau mit einem 300 mm Dachbalkenfeld ohne Überdämmung der Holzwerkstoffplatte. Bild links mit feuchtevariabler Dampfbremse, Bild rechts mit PE-Folie. Bei allen Berechnungen wurde eine Durchströmung der Gebäudehülle von q 50 = 1,0 m³/hm² berücksichtigt 117 OSB/4 PUR OSB/4 PUR Wassergehalt [kg/m²] Wassergehalt [M.-%] Wassergehalt [kg/m²] Wassergehalt [M.-%]

10 Feuchtigkeit Ursachenforschung II 105 OSB/4 PUR 102 OSB/4 PUR Wassergehalt [kg/m²] Wassergehalt [M.-%] Wassergehalt [kg/m²] Wassergehalt [M.-%] Diagramm 7 und 8: Ergebnisse für den gewählten Aufbau mit einem 240 mm Dachbalkenfeld und einer 60 mm Überdämmung WLS 040 der Holzwerkstoffplatte. Links mit feuchtevariabler Dampfbremse, rechts mit PE-Folie Diagramm 9: Eine 80 mm dicke Überdämmung WLG 030 führt zu einer gebrauchstauglichen Konstruktion für beide betrachteten Dampfbremsen. Abbildung mit feuchtevariabler Dampfbremse unter Berücksichtigung des n 50 -Zielwertes und der detaillierten raumweisen Betrachtung der linearen Wärmedurchgangskoeffizienten zu wirtschaftlichen Lösungen. Verschattung oder Dachbelag können zu Problemen führen Liegt eine Verschattung vor, so verhält es sich ähnlich wie bei einer Bekiesung oder einer Dachbegrünung. Das Rücktrocknungspotenzial reduziert sich aufgrund der geringeren Erwärmung der Oberfläche. Unser Beispielhaus soll in einem solaroptimierten Baugebiet in Hannover errichtet werden. Mit Simulationsprogrammen lassen sich Klimadatensätze unter Berücksichtigung der verschattungsgebenden Kanten und des Standorts generieren (siehe Diagramme 1 bis 4, Seite 8). Zugrunde gelegt wurde folgender Aufbau (von innen nach außen): 12,5 mm GKB 25 mm Sparschalung/Luftschicht 105 OSB/4 PUR Wassergehalt [kg/m²] Wassergehalt [M.-%] mikado plus September 2014

11 Feuchtigkeit Ursachenforschung II Dampfbremse feuchtevariabel 0,3 m s d 5,0 m, alternativ PE-Folie s d = 50 m 300 mm Balken mit Mineralwolle WLS mm OSB-Holzwerkstoffplatte 2-lagige Dachbahn bituminös Berücksichtigt wurde bei allen Berechnungen eine Durchströmung der Gebäudehülle von q 50 = 1,0 m³/hm² (siehe Diagramme 5 und 6, Seite 9). Kritische Bauteilebene ist die obere Schalung. Bei einer Verschattung wie in unserem Fall schwingt sich der Wassergehalt nicht ein und die Materialfeuchte der Holzwerkstoffplatte nähert sich nach sieben Jahren dem Grenzwert von 18 M-%. Eine Optimierung ist die Überdämmung der Schalung. Dadurch verschiebt man diese in eine wärmere und damit weniger kritische Bauteilebene. Bei Wandkonstruktionen mit Wärmedämmverbundsystemen praktiziert man das seit Jahren. Die Ergebnisse für den gewählten Aufbau mit einem 240 mm Dachbalkenfeld und einer 60 mm Überdämmung WLS 040 der Holzwerkstoffplatte sind zu sehen in den Diagrammen 7 und 8, Seite 10 oben. Unter dem Kollektor des betrachteten Objekts ergibt sich bei einer Überdämmung von 6 cm eine Situation, die sowohl bei einer feuchtevariablen Dampfbremse als auch bei einer starren Dampfbremse zu einem ähnlichen Verlauf des Wassergehalts der oberen OSB-Platte führt. Nur geringe Verschattung: Vorteile bei feuchtevariabler Dampfbremse Bei einem kleinen Teilbereich einer verschatteten Dachfläche wird niemand die unbestrittenen Vorteile einer feuchtevariablen Dampfbremse für den ungestörten Bereich infrage stellen, sondern diese vollflächig einsetzen. Eine Lösung ist hier eine Überdämmung in den verschatteten Bereichen mit druckfesten Dämmstoffen und deren Eignung für den Einsatz über der Abdichtungsbahn. Auf dieser werden dann die Beschwerungswannen oder -rahmen der Module abgestellt. Die Oberfläche der Balkonabdichtung in unserem Beispiel ist selbst bei einer idealen Südausrichtung durch die geschlossene Brüstung verschattet. Hinzu kommt, dass sich über der Abdichtung in der Regel ein Gehbelag als Holzbelag oder im ungünstigsten Fall aus hellgrauen Betonplatten im Kiesbett befindet. Auch in diesem Fall schwingt sich der Wassergehalt der oberen Holzwerkstoffplatte nicht ein. Selbst unter Berücksichtigung eines q 50 -Wertes von 1,0 m³/hm² nähert sich die Materialfeuchte der Holzwerkstoffplatte nach sieben Jahren dem Grenzwert von 18 M-% an. Sowohl die feuchtevariable als auch die starre Dampfbremse weisen hier eine annähernd gleiche Entwicklung des Wassergehalts der Holzwerkstoffplatte auf. Überdämmung der Holzwerkstoffplatte in Betracht ziehen Auch hier bietet es sich an, eine Überdämmung der Holzwerkstoffplatte einzuplanen. Im Rahmen der Verschärfung der EnEV 2016 für den Neubau als auch im energieeffizienten Bauen ist eine gesplittete Dämmung zwischen der tragenden Balkenkonstruktion und einer Ebene zwischen Schalung und Dachbahn auch im Hinblick auf übliche Konstruktionshöhen sinnvoll. In unserem Fall führt eine 80 mm dicke Überdämmung WLG 030 zu einer gebrauchstauglichen Konstruktion für beide betrachteten Dampfbremsen (siehe Diagramme 9 und 10, Seiten 10 und 11). Wassergehalt [kg/m²] OSB/4 PUR Durch eine Überdämmung verschiebt man die Feuchte in eine wärmere und weniger kritische Bauteilebene. Diagramm 10: Eine 80 mm dicke Überdämmung WLG 030 führt zu einer gebrauchstauglichen Konstruktion für beide betrachteten Dampfbremsen. Abbildung mit PE-Folie Wassergehalt [M.-%] 11

12 Feuchtigkeit Ursachenforschung II Wer sich großflächig PV-Module auf dem Dach wünscht, muss diese bezüglich Feuchteschutz und zusätzlicher Lasten einplanen. Auszug der Darstellung der Feuchteverteilung bei einem Flachdach Aufgrund der Kiesschicht unter dem Balkonbelag und deren Abbildung gemäß dem Leitfaden zur Berücksichtigung von bekiesten Dächern des Fraunhofer IBP ergibt sich für den Balkon eine andere Lösung als für die durch den Kollektor verschattete Dachfläche. Hier eine realitätsnahe Abbildung zu berücksichtigen, ist nicht so einfach, denn unter unserem Kollektor könnte ja auch eine Kunststoffwanne mit Kiesbeschwerung liegen. Dann hätten wir nicht nur eine Feuchtequelle im Kies aufgrund der Regenwasseraufnahme, sondern auch noch eine zusätzliche Dampfbremse durch die Kunststoffwanne. Allerdings wäre ja die Regenwasseraufnahme der Kiesschicht geringer, da diese durch den Regenschirm-Kollektor abgedeckt ist. Bei einer reduzierten Infiltration lässt sich die Überdämmung mindern Unter der Annahme einer reduzierten Infiltration lässt sich die Dicke der notwendigen Überdämmung wesentlich mindern bzw. es kann gegebenenfalls auf sie verzichtet werden. Im Bild auf Seite 10 rechts unten ist eine Decke unter dem Balkon am ersten Tag nach der Rohbaumontage abgebildet. Bei der Luftdichtheitsmessung mit Leckage-Ortung wird man Mühe haben, eine Fehlstelle zu finden. Für Sachverständige oder beratende Ingenieure gehört es zu den Berufsaufgaben, hier eine Bewertung vorzunehmen. Hier einen reduzierten q 50 -Wert von 0,5 m³/hm² im Nachweis zu berücksichtigen, ist legitim (siehe Foto Seite 10, rechts unten). Auch die Beanspruchung durch den Nutzer muss eingeplant werden Es gibt neben der Luftinfiltration, den zusätzlichen Feuchtequellen, der Geschossigkeit, dem Klimastandort, den internen Feuchtelasten usw. eine nicht zu vernachlässigende Beanspruchung: den Nutzer. Für diesen muss die Konstruktion geplant werden. Wer beabsichtigt, sich mal einen Autoanhänger zu kaufen, zahlt beim Auto auch den Mehrpreis für die Anhängerkupplung. Wer sich großflächig auf dem Dach PV- Module wünscht, muss diese nicht nur bezüglich des Feuchteschutzes, sondern auch unter Berücksichtigung der zusätzlichen Lasten planen. Der Unternehmer muss im Gegenzug die Mehrkosten vergütet bekommen, nur so wird es funktionieren. Messfeld 1 0,0 17,8 19,6 49,6 17,6 21,4 10,0 22,4 17,8 41,1 42,1 16,4 20,0 30,0 20,5 19, ,7 74,1 69,4 57,4 18,4 19,4 15, ,01 48,02 42,03 36,04 30,05 24,06 18,07 12,08 6,09 0,1 40,0 19,2 17,9 10,0 37,5 17,8 20,0 30,0 13,9 [cm] 0,0 40,0 12 mikado plus September 2014

13 Sicherheit Vorgaben-Verschärfung Konstruktionen Öfter mal was Neues Bei der Holzfeuchte ist dafür zu plädieren, sich nicht mit den Vorgaben der DIN-Norm zu begnügen. Zusätzliche Sicherheit bringt außerdem die Vorfertigung der Elemente. Es ist häufig schwer zu verstehen, warum man Dinge, die sich bewährt haben, ändern soll. Die DIN sieht bei den nachweisfreien Konstruktionen unter A23 auch noch die Variante der Dächer mit einer Dampfbremse von s d 50 bis 100 m vor, hier begrenzt auf Loggien und Dachterrassen mit einer Größe bis 10 m². Damit sollen praktikable und wirtschaftliche Lösungen für Balkone und Terrassen über Wohnräumen geschaffen werden. Diese von einzelnen Experten als Lex- Fertigbau bezeichnete Variante hat durchaus ihre Berechtigung, auch für größere Flächen! Die für diesen Artikel durchgeführten Berechnungen nach DIN EN belegen in vielen Bereichen die Gleichwertigkeit mit den diffusionsoffenen variablen Dampfbremsen. Ein nordorientierter Balkon, durch Brüstungen und/oder Dach komplett verschattet, dazu wohnzimmerartig möbliert und mit hellen Betonplatten belegt, funktioniert einfach nicht mit einer einfachen variablen Dampfbremse. Von dem Problem, dass gemäß DIN die variablen Dampfbremsfolien eine Zulassung haben müssen, die es bisher nicht gab und auch kurzfristig nicht zu erwarten ist, erst gar nicht zu reden. Dass diese Ausnahme auf vorgefertigte Elemente abstellt, kommt zwar sicher den industriellen Herstellern entgegen, ist aber gerechtfertigt. Nur bei werkseitig vorgefertigten Elementen aus einer überwachten Produktion mit trockenem Holz und unterseitig weitgehend luft- und dampfdicht ausgeführter Abdeckung kann das Hauptrisiko einer zu hohen Ausgangsfeuchte und einer zu hohen Baufeuchte durch die Gewerketrennung zumindest weitgehend ausgeschlossen werden. Nach Ansicht des Autors ist gegen diese Konstruktion nichts einzuwenden, wenn Folgendes beachtet wird: Holzfeuchte < u = 15 M.-%, möglichst 12 M.-% Bei diesem Flachdach war die obere Schalung partiell nach ca. zehn Jahren völlig morsch, in weiten Bereichen aber noch komplett intakt. Ursache war der schattenspendende Baum 13

14 Sicherheit Vorgaben-Verschärfung Ein nordorientierter Balkon. Die Betonplatten sind bereits abgenommen. Ein punktueller Einbruch der Schalung ist erkennbar und wird nach dem Öffnen der Abdichtung noch deutlicher, darunter starker Pilzbefall. Die Anamnese brachte Klarheit. An der Stelle stand ein schattenspendender Gartentisch Überprüfung und Dokumentation der Feuchte von Balken und Schalungen unmittelbar vor dem unteren dampf- und luftdichten Verschluss der Dachelemente Mit dieser Ansicht steht der Autor nicht allein da, sie wird auch vom Vorsitzenden des Normenausschusses, Herrn Borimir Radovic, geteilt, war aber im Normenausschuss wohl nicht durchsetzbar. Zu guter Letzt Die heute dominierenden variablen bzw. feuchteadaptiven Dampfbremsen als Allheilmittel für unbelüftete, voll gedämmte Flachdachkonstruktionen sind auch kritisch zu betrachten. Sie können Fehler zum Zeitpunkt der Errichtung durch einen zu großen Feuchteeintrag nur zum Teil kompensieren. Das baurechtliche Hauptproblem ist der Umstand, dass die DIN unter 7.5 festlegt, dass die feuchtevariablen Dampfbremsen einen bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis besitzen müssen. Bisher ist aber noch keine derartige Folie in Sicht, die über einen solchen Nachweis verfügt. Das wird noch eine Weile dauern. Das nächste Problem besteht darin, dass eine Vielzahl der vollgedämmten, unbelüfteten Dächer, wie unsere Berechnungen zeigen, mit den variablen Dampfbremsen eben nicht funktionieren, jedenfalls nicht mit jeder dieser Folien und nicht unter allen Bedingungen. Die bisher am Markt befindlichen Folien zeigen starke Schwankungen der Spreizung zwischen dem unteren und dem oberen s d -Wert. Es ist wichtig, dass auch die Folie eingesetzt wird, mit welcher der zwingend erforderliche Nachweis geführt wurde! Ganz entscheidend ist die Einhaltung der in der Berechnung angesetzten Randbedingungen. Sofern ohne Belag und mit Eine unfertige Pultdachfläche wird sich im Winter schnell auffeuchten. Noch schneller geht es bei einem Flachdach mit Abdichtung und Dämmung, aber ohne unterseitige Bekleidung 14 mikado plus September 2014

15 Sicherheit Vorgaben-Verschärfung dunkler Abdichtung gerechnet wurde, gerne auch noch südorientiert, muss die Frage gestattet sein, ob ein derartiges Dach noch gebrauchstauglich ist. Abgesehen von der Notwendigkeit, die Verschattungsfreiheit baurechtlich sicherzustellen, muss sie natürlich auch privatrechtlich sichergestellt sein. Selbst bei einem offenen Loggia-Geländer muss das Anbringen einer Sichtblende unterbleiben. Eine großzügig verschattende Möblierung muss ebenso im Sommer vermieden werden, zudem auf dem Dach Solaranlagen und Parabolspiegel etc. Und was ist mit dem Gehbelag? Eventuell wurde mit Holzrost gerechnet, aber später Betonwerksteinplatten auf Splitt aufgelegt. Kurzum, wenn das alles ausgeschlossen werden soll bzw. muss, wäre es im Vertrag zu fixieren. Welcher Bauherr aber wird das Dach bzw. die Loggia dann noch als gebrauchstauglich ansehen? Wohl keine guten Argumente für den Holzbau. Wenn schon eine derartige Konstruktion gewählt wird, dann aber mit realistischen, rechnerischen Ansätzen, also verschattet, ungünstiger Belag, helle Farbe, die korrekte variable Dampfbremse etc. Ein entsprechender Nachweis nach DIN ist Pflicht! Wenn aber das Gebäudekonzept zum Beispiel bei einer aus dem Wohnbereich herauslaufenden Flachdachdecke keine abgeänderte Konstruktion ermöglicht, hat die vollgedämmte, unbelüftete Konstruktion mit einer Dampfbremse mit einem s d - Wert von 50 bis 100 m sehr wohl immer noch ihre Berechtigung, ggf. mit zusätzlicher Überdämmung, sofern konstruktiv möglich. Wegen der geringen Fehlertoleranz unbelüfteter Flachdächer sollte dabei allerdings auf Folgendes unbedingt geachtet werden: Trockenes Holz! Wenngleich die DIN hier u = 15 M.- % nennt, um 12 M.- % sind besser und bieten deutlich mehr Sicherheit. Sachgerechter Bauablauf! Am besten werkseitig komplett vorgefertigt, unterseitig weitgehend luftund zumindest dampfbremsend geschlossene fertige Elemente. Ansonsten ist die Konstruktion unverzüglich nach Aufbringen der Dachabdichtung zu komplettieren. Die Dachabdichtung ist in jedem Fall unmittelbar auszuführen, die Einwirkung von nennenswerten Niederschlägen während der Montage zu vermeiden. Eventuell erforderliche Notabdichtungen sind sorgfältig und gewissenhaft unmittelbar auszuführen. Dokumentation der Holzfeuchte. Sowohl vor der Herstellung der Elemente wie vor abschließender Fertigstellung am Objekt, ganz besonders bei nicht vorgefertigten Dächern, muss die Feuchte vor dem unterseitigen Verschluss gemessen und protokolliert werden. Liegen Feuchtewerte deutlich oberhalb 15 M.- % vor, ist eine sachgerechte Abtrocknung vor Fertigstellung zwingend nötig. Die Luftdichte der Konstruktion ist weitgehend sicherzustellen. Sofern die raumseitige Gipskartonplatte die Funktion der luftdichten Ebene übernimmt, ist diese auch ohne Messung visuell kontrollierbar. Allerdings müssen in dieser Ebene durchdringende Schächte, Rohrleitungen und auch Leerrohre unbedingt wie auch bei belüfteten Flachdächern sorgfältig abgedichtet werden. Die Autoren Die Holzfeuchte muss gemessen und protokolliert werden. Weitgehend sicherzustellen ist die Luftdichte der Konstruktion. Ernst-Ullrich Köhnke hat als Sachverständiger jahrzehntelange Erfahrung im Holzbau. Er ist Inhaber eines Ingenieurbüros für Holzbau, Fertigbau und Bauphysik. Von ihm stammen Text und Fotos für diese Ausgabe von mikadoplus. Ing.-Büro E.U. Köhnke GmbH D Uelsen Jan Balkowski ist Beratender Ingenieur. Er leitet mit seiner Frau zusammen das Ingenieurbüro Trinity Consulting. Von ihm stammen als Co-Autor Teile des Textes. Das Büro hat die hygrothermischen Simulationen erstellt. Ingenieurbüro Trinity Consulting D Uetze

16 mikadoplus ist das vierteljährliche Themenmagazin exklusiv für mikado-abonnenten. Sie erreichen den Abo-Service unter Telefon Fax