Kalte und feuchte Wände im Innenraum. Dr. Anatol Worch Materialprüfanstalt für das Bauwesen, Braunschweig

Transkript

1 Dr. Anatol Worch Materialprüfanstalt für das Bauwesen, Braunschweig

2 Malerforum 2013 Entwicklung des mittleren monatlichen Heizölpreises Jan. 07 Apr. 07 Jul. 07 Okt. 07 Jan. 08 Apr. 08 Jul. 08 Okt. 08 Jan. 09 Apr. 09 Jul. 09 Okt. 09 Jan. 10 Apr. 10 Jul. 10 Okt. 10 Jan. 11 Apr. 11 Jul. 11 Okt. 11 Jan. 12 Apr. 12 Jul. 12 Okt März 2013 Dr. A. Worch Folie 2 Preis in je 100 Liter Heizöl

3 Beispiele zu kalter Wände Quelle: D. Deuling, isoschaum, Hude Folie 3

4 Temperaturabsenkung = höhere Feuchte 4'500 Wasserdampfkonzentration in pa 4'000 3'500 3'000 2'500 2'000 1'500 1' % r.f. 80% r.f. 50% r.f. 20% r.f. Taupunkttemperatur 9,3 C Hygienetemperatur 12,6 C Temperatur in C Temperaturabsenkung Folie 4

5 Schimmelsanierung Zur Sicherstellung eines hygienischen Mindeststandards werden Wärmebrücken mit geringen Dämmstoffdicken von innen gedämmt, damit die Oberflächentemperatur über die Taupunkt- bzw. Hygienetemperatur gehoben wird. Quelle: R.Borsch-Laaks, Wohnen ohne Feuchteschaden, Energieverlag Folie 5

6 Behaglichkeitskriterien Quelle: Folie 6

7 Kapillaraktive Innendämmung anno 1627 Quelle: Dr.-Ing. Roswitha Kaiser, Sprecherin AG Bautechnik der VdL Folie 7

8 Vortragsinhalte Feuchtephysikalische Auswirkungen einer Innendämmung auf das bestehende Mauerwerk: - Veränderung des Trocknungspotentials - Tauwasserrisiko Schutzprinzipien bei Innendämmsystemen Begrenzung der energetischen Verbesserung durch unvermeidbare Wärmebrücken Sicherstellung der thermischen und hygrischen Schadensfreiheit, Nachweise nach WTA-Merkblätter 6-4 und Entwurf 6-5 Folie 8

9 Situation des innengedämmten Mauerwerks Taupunktverschiebung unbestritten liegt ein Tauwasserrisiko vor Quelle: J. Gänßmantel, G. Geburtig; Richtig dämmen, Handbuch für zeitgemäßes Dämmen Folie 9

10 Tauwassergefährdung Im Grenzbereich zwischen bestehender Konstruktion und Innendämmung liegt ein erhöhtes Risiko der Tauwasserbildung vor. Dabei ist der Taupunkt kein Punkt, sondern ein Bereich im Bauteil, wo in Abhängigkeit vom Klima eine Kondensation möglich sein kann. Folie 10

11 Allgemeine Schutzprinzipien Aus diesem Grund haben sich verschiedene Schutzmechanismen entwickelt. Eine klare Klassifizierung ist jedoch schwierig: kondensatverhindernde Innendämmsysteme Vermeidung von Tauwasserbildung durch absolut diffusionsdichte Schicht kondensatbegrenzende Innendämmsysteme Begrenzung der Tauwasserbildung durch diffusionshemmende Schicht kondensattolerierende Innendämmsysteme Management der ggf. vorhandenen Kondensate durch diffusionsoffene bzw. kapillaraktive Stoffe Folie 11

12 Kondensatvermeidende Innendämmsysteme Die Vermeidung der Wasserdampfdiffusion entspricht dem klassischen Ansatz des Feuchteschutzes. Diese Diffusionströme werden durch die Verwendung einer diffusionsdichten (kondensatverhindernd) bzw. einer diffusionshemmenden (kondensatbegrenzend) Schicht aus den kalten Bereichen der Konstruktion ferngehalten. Eine Unterteilung kann entsprechend der Einteilung der Diffusionseigenschaften nach DIN erfolgen, wobei die Grenzen zwischen den eingesetzten Systemen fließend sind. Folie 12

13 Kondensatverhindernde Innendämmsysteme Eine Möglichkeit, das Risiko der Tauwasserbildung auszuschließen, ist die Anwendung eines absolut diffusionsdichten Dämmmaterials (z. B. Schaumglas). Durch die Dichtigkeit ist die Bildung von Tauwasser ausgeschlossen, jedoch bietet diese Konstruktion keinerlei Austrocknung nach innen. Folie 13

14 Kondensatbegrenzende Innendämmsysteme Das klassische Verfahren die Menge des möglichen Tauwasserausfalls zu begrenzen, ist die Anbringung einer diffusionshemmenden Schicht (umgangssprachlich Dampfbremse oder Dampfsperre genannt). Die Austrocknung nach innen ist zwar behindert, jedoch möglich. Folie 14

15 Kapillaraktive Dämmstoffe Das bewusste Lenken der Diffusionsströme findet auch bei sogenannten kapillaraktiven Dämmstoffen Anwendung. Funktionsprinzip: Sollte bei entsprechenden klimatischen Randbedingungen Tauwasser entstehen, so wird es begierig vom Material aufgenommen und in den Dämmstoff hinein transportiert. Dort kann es nach Innen wieder abtrocknen. Die bestehende Konstruktion wird so gegen auftretendes Tauwasser geschützt. Folie 15

16 Typischer Wassergehaltsverlauf Folie 16

17 Kondensattolerierende Innendämmsysteme Diffusionsoffene Innendämmsysteme verwenden Baustoffe, die das entstehende Tauwasser aufnehmen, speichern und/oder verteilen (kapillaraktiv), bis es während der nächsten Entspannungsphase wieder nach innen abgegeben werden kann. Solche Systeme können praktisch unabhängig von der Außenschale funktionieren. Bei allen Systemen ist die Diffusionsoffenheit zu gewährleisten, schwierig ggf. bei Vermietungen, Verbot bestimmter Farben (diffusionsdichte Innenbeschichtungen) ist nur bedingt möglich. Folie 17

18 Systemlösungen Bei den kondensattolerierenden Systemen haben sich verschiedene Lösungsansätze zur Beherrschung des Tauwasserrisikos herausgebildet - klassisch kapillaraktive Dämmstoffe (z.b. Mineralschaumplatten, Dämmputz) - Speicherung entstehenden Tauwassers (z.b. Holzwolle) - Mehrschichtige Systeme, bei denen einzelne Schichten spezielle Aufgaben übernehmen Jedem System sind Grenzen eigen bis zu denen sie problemlos einsetzbar sind. Folie 18

19 Allgemeingültige Lösung? Gibt es gewisse Regelkonstruktionen für die Innendämmung? Nein Eine allgemeingültige Antwort kann es nicht geben, bei Innendämmungen aus Vakuum-Isolationspaneele bis Calciumsilikat in Fachwerkgebäuden bis zum Ostberliner Plattenbau. Kondensattolerierende System funktionieren gut bei vorliegender klimatischer Wechselbelastung. Das bedeutet, dass im erdberührten Bereich klassische Systeme hier ggf. Vorteile haben. Folie 19

20 Feuchteeintrag infolge Konvektion Quelle: W. Walther, e.u.z Springe/Eldagsen Folie 20

21 Situation des innengedämmten Mauerwerks Quelle: J. Gänßmantel, G. Geburtig; Richtig dämmen, Handbuch für zeitgemäßes Dämmen Taupunktverschiebung unbestritten liegt ein Tauwasserrisiko vor Aber das Problem ist gelöst. geringere Temperatur der Außenwand: - Frostgefährdung - Verminderung des Trocknungspotentials Folie 21

22 Veränderung des Austrocknungspotentials durch eine Innendämmung Quelle: K. Sedlbauer, M. Krus: Feuchteadaptive Dampfbremse und kapillaraktiver Dämmstoff im Fachwerk Folie 22

23 Untersuchung des Wassergehalts einer Außenwand bestehendes Ziegelsteinmauerwerk Mineralfaserdämmung variabler Dicke alter Innenputz und neue Bekleidung alternativ mit innenliegender Dampfsperre (s d = 100m) Folie 23

24 14 12 Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Wassergehalt in kg/m² Ohne Schlagregenbelastung Variante 1: ohne Dampfbremse Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Folie 24

25 14 12 Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Wassergehalt in kg/m² Ohne Schlagregenbelastung Variante 1: ohne Dampfbremse Variante 2: mit Dampfbremse Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Folie 25

26 14 12 Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Wassergehalt in kg/m² Regenaufnahme 50 % Variante 1: ohne Dampfbremse Variante 2: mit Dampfbremse Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Folie 26

27 14 12 Mittlerer Wassergehalt einer Außenwand Wassergehalt in kg/m² Regenaufnahme 50 % Variante 1: ohne Dampfbremse Variante 2: mit Dampfbremse Dämmstoffdicke (WLG 040) in mm Folie 27

28 Schaden durch Schlagregenbeanspruchung Innen dämmen? Außen gucken! Quelle: Dipl.-Ing. Frank Eßmann, WTA-Deutschland, tha Ingenieurbüro, Mölln Folie 28

29 Zusammenfassung Feuchterisiken Die Strategie des Feuchteschutzes im Hochbau hat sich allgemein verändert: Feuchtemanagement ohne diesen neuen Ansatz wäre eine hochwertige Innendämmung nicht planbar und ausführbar. Eine innenliegende Dämmung ist technisch ohne Schwierigkeiten möglich unter besonderer Beachtung: des Austrocknungspotentials (Schlagregen) der möglichen Tauwasserbildung Nachweisführung mit dem bekannten Glaserverfahren geht aber nicht mehr: Folie 29

30 Bestehende Regelungen zur Innendämmung Richtlinie wärmeschutztechnische Verbesserung R i in m²k/w Zusatzforderungen E DIN : R i 0,5 - E DIN : R i 1,0 s di 0,5 m WTA-Merkblatt 8-5 R i 0,8 0,5 s di 2,0 m Schlagregengruppe 1 Folie 30

31 WTA-MB: Innendämmung im Bestand 1 vereinfachter Nachweis Im Merkblatt Innendämmung im Bestand 1: Planungsleitfaden wird der Vorschlag unterbreitet, im Rahmen eines vereinfachten Nachweises Schlagregenbelastung und Tauwasserrisiko getrennt zu behandeln. Schlagregenschutz Ein konstruktiver Schlagregenschutz nach DIN 4108 ist im Allgemeinen ausreichend. Bei einschaligen Konstruktionen ist eine Begrenzung des w-wert auf 0,5 kg/m² h nicht immer genügend. Folie 31

32 WTA-MB: Innendämmung im Bestand 1 vereinfachter Nachweis Tauwasser Bei nachgewiesenem Schlagregenschutz kann das Tauwasserrisiko bei Einhaltung wichtiger Randbedingungen - mittlere Jahrestemperatur > 7 C - normale Feuchtelast nach WTA-Merkblatt 6-1/6-2 - Mindestwärmeschutz der Bestandskonstruktion R vorh > 0,39 m²k/w (nach DIN 4108, Ausgabe 1952) - maximale Verbesserung R 2,0 (2,5) m²k/w grafisch mit folgendem Diagramm nachgewiesen werden (maximale Feuchte 95% r. F. in der Tauebene): Folie 32

33 DIN 4108 Aus WTA-Merkblatt 6-4: Innendämmung nach WTA 1: Planungsleitfaden Folie 33

34 Moderne Rechenverfahren Das Glaserverfahren ist als normativer Nachweis nicht mehr ausreichend. Bei höheren Anforderungen an die energetische Sanierung oder unklaren Verhältnissen, z.b. der feuchtetechnischen Begebenheiten, muss ein Nachweis mit Hilfe der Simulation des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports erfolgen Entsprechende Hinweise zur Durchführung finden sich in den Merkblättern der WTA (bzw. in der Normung DIN EN 15026: ). Folie 34

35 Gelbdruck WTA-Merkblatt 6-5: Nachweis von Innendämmsystemen Eine Standardisierung des Nachweisverfahrens ist notwendig, damit der Nachweis auf vergleichbaren Grundlagen beruht Das Merkblatt legt die Randbedingungen für den numerischen, rechnergestützten Nachweis fest. Der Nachweis erfolgt in zwei Stufen: - erster Schritt eingeschwungener Zustand - zweiter Schritt Überprüfung der maximalen Wassergehalte in den einzelnen Bauteilschichten Folie 35

36 Verändertes Vorgehen beim Nachweis Der numerische Nachweis unterscheidet sich grundlegend vom klassischen, bekannten Verfahren: Der Verlauf des Glaserverfahrens ist exakt festgelegt, die Rahmenbedingungen, die Materialkennwerte (nach den Tabellen der DIN ) sowie die Auswertung (Ampel: von unbedenklich, zu prüfen, unzulässig). Der numerische Nachweis fordert genauere Angaben und fordert den Nachweisführenden. Es besteht die Möglichkeit die Sensitivität auf Einzelgrößen zu analysieren. Folie 36

37 Zu definierende Größen einer Simulation Folie 37

38 Einfluss des Außenputzes auf Dämmschicht Folie 38

39 Einfluss des Außenputzes auf Dämmschicht Folie 39

40 Kurze Bemerkung zu Wärmebrücken Wärmebrücken bilden sich bei innenliegender Dämmung stärker aus. Folgende Auswirkungen müssen berücksichtigt werden: - Begrenzung der max. energetischen Verbesserung - Absenkung der Oberflächentemperaturen Folie 40

41 Einbindende Stahlbetondecke Folie 41

42 Schadensfreie Planung Eine schadensfreie Planung ist nur dann möglich, wenn - die bauliche Situation berücksichtigt wird - die zukünftige Nutzung des Gebäude bekannt ist - die natürliche Lüftung des Gebäude beachtet wird. Werden im Zuge der Sanierung dichtere Fenster eingebaut, so sind den Wärmebrücken vermehrte Aufmerksamkeit zu widmen. Folie 42

43 Was muss der Maler wissen? Der prinzipieller Wirkmechanismus des gewählten Innendämmsystems muss bekannt sein. Der erste Blick auch des Ausführenden muss der Außenfassade (und dann der Nachbarwohnung) gelten. Der Hersteller und/oder Planer ist mit einzubeziehen. Im System bleiben! Ein RAL-Gütezeichen für das Innendämmsystem, Hersteller und Ausführenden wurde vor 2 Wochen vorgestellt. Folie 43

44 Erst denken, dann dämmen (Johannes Wetzel) Folie 44