Energetische Ertüchtigung denkmalgeschützter Fassaden, Alsfeld,

Transkript

1 Alsfelder Energietage 2014, Stadthalle Alsfeld, Energetische Ertüchtigung denkmalgeschützter Fassaden Prof. Dr.-Ing. Christof Ziegert auf Einladung der Neuen Arbeit Vogelsberg Der Inhalt dieser Vortragsfolien ist nur für Lehrzwecke bestimmt und darf nicht kommerziell weiterverwertet werden. Alle Rechte liegen beim Autor. 1

2 Denkmalgerechte Sanierung Alsfeld, Hersfelder Strasse 24 Projektträger: Neue Arbeit Vogelsberg Bilder aus: Projektbroschüre der Neuen Arbeit Vogelsberg Denkmalgerechte Sanierung Alsfeld, Hersfelder Strasse 24 Projektträger: Neue Arbeit Vogelsberg 2

3 ZRS 2014: 30 Architekten und Ingenieure, Labor (Roswag Architekten GmbH und Ziegert Seiler Ingenieure GmbH) Sitz: Berlin ZRS 2014: 30 Architekten und Ingenieure, Labor (Roswag Architekten GmbH und Ziegert Seiler Ingenieure GmbH) 3

4 Energetische Ertüchtigung denkmalgeschützter Fassaden Prof. Dr.-Ing. Christof Ziegert - Grundsätze, Außendämmung vs. Innendämmung - Randbedingungen der Energieeinsparverordnung EnEV Fachwerk- und Massivbauten und ihre spezifische Voraussetzungen für die Innendämmung - Kleine Materialkunde Lehm allgemein - Innendämmung mit wärmedämmenden Lehmbaustoffen - Innendämmung mit Dämmstoffen und Lehmklebe- und -Putzmörtel - Projektbeispiele Wärmedämmung ist sinnvoll! Wärmeverlust über die Außenwände: nur ca % (davon ca. 1/3 Fenster) (Fenster sollte nie Wärmedämmung anderer Bauteile (z.b. Dach, obere Geschossdecke, Kellerdecke) wesentlich kostengünstiger als Fassadendämmung Wärmedämmung der Fassade ist - bei Außendämmung optisch / denkmalpflegerisch oft problematisch - schadensträchtig - technisch anspruchsvoll 4

5 Schwerinstraße Düsseldorf 5

6 Wärmeverlust über die Außenwände: - Mehrfamilienhaus % - Einfamilienhaus - Randbedingungen der Energieeinsparverordnung EnEV Außendämmung vs. Innendämmung - Fachwerk- und Massivbauten und ihre spezifische Voraussetzungen für die Innendämmung - Kleine Materialkunde Lehm allgemein - Innendämmung mit wärmedämmenden Lehmbaustoffen - Innendämmung mit Dämmstoffen und Lehmklebe- und -Putzmörtel - Spezifische Eigenschaften für die Innendämmung (Klebemörtel / Putz) - Projektbeispiele Wärmeverlust über die Außenwände: - Mehrfamilienhaus % - Einfamilienhaus - Randbedingungen der Energieeinsparverordnung EnEV Außendämmung vs. Innendämmung - Fachwerk- und Massivbauten und ihre spezifische Voraussetzungen für die Innendämmung - Kleine Materialkunde Lehm allgemein - Innendämmung mit wärmedämmenden Lehmbaustoffen - Innendämmung mit Dämmstoffen und Lehmklebe- und -Putzmörtel - Spezifische Eigenschaften für die Innendämmung (Klebemörtel / Putz) - Projektbeispiele 6

7 Wärmedämmung ist sinnvoll! Wärmeverlust über die Außenwände: nur ca % (davon ca. 1/3 Fenster) (Fenster sollte nie Wärmedämmung anderer Bauteile (z.b. Dach, obere Geschossdecke, Kellerdecke) wesentlich kostengünstiger als Fassadendämmung Wärmedämmung der Fassade ist grundsätzlich: - bei Außendämmung optisch / denkmalpflegerisch oft problematisch - schadensträchtig - technisch anspruchsvoll - schadensträchtig hier: Veralgung wärmegedämmter Fassaden 7

8 Veralgung von wärmegedämmten Fassaden Schadensbild: Teilweise oder flächige grünlich bis schwarze Flecken bzw. Beläge. Auftreten besonders bei mit Schaumpolystyrol und kunstharzgebundenen Putzen bzw. Farben gedämmten Fassaden. Schadensmechanismus: Durch Kondensatbildung auf den Oberflächen entstehen günstige Wachstumsbedingungen für Algen, Flechten und Pilze. Die Kondensatbildung wird bei den o.g. Systemen durch die geringe Wärmespeicherkapazität des Dämmstoffs und dem hohen Dampfdiffusionswiderstand des Putzes/Anstrichs gefördert. Die Verwendung von kunstharzgebundenen Putzen bzw. Farben ist bei der Dämmung mit Schaumpolystyrol notwendig, da die bei diesem Dämmstoff auftretenden extremen Temperaturschwankungen auf der Oberfläche bei mineralischen Putzen zu schneller Alterung führt. Einflüsse auf die mögliche Veralgung von wärmegedämmten Fassaden Veralgung hemmende Einflüsse: ( + ); Veralgung fördernde Einflüsse: ( - ) Farben und Putze mit hohen Diffusionswiderständen und niedriger Kapillaraktivität ( - ) Dämmstoff mit geringer Wärmespeicherkapazität ( - ) Raue Oberflächen, die leicht verschmutzen und Wasserfilme halten ( - ) Verschattete Bereiche ( - ) Besonnte Bereiche ( + ) Vorbeiströmende trockene Luft ( + ) Baustoffe mit hoher offener Porosität und Kapillaraktivität in dicken Putzschichten und ausreichender Pufferkapazität von Kondensat in Verbindung mit schwach-diffusionshemmenden Anstrichen ( + ) Dämmstoffe mit hoher Wärmespeicherkapazität ( + ) 8

9 Dämmstoffe mit hoher Speicherkapazität Pflanzliche Produkte: Holzweichfaser Holzfasern, keine synthetischen Stützfasern, WLG 040, = 5, Bei gleicher Dämmwirkung 8,4 - fache Wärmespeicherkapazität wie Mineralwolle Außendämmung vs. Innendämmung Außendämmung + bauphysikalisch i.d.r. unbedenklich + bei gleicher Dämmstärke bessere Dämmwirkung als bei Innendämmung - Optisch/gestalterisch oft problematisch - Gerüstkosten - Anpassung Dachentwässerung, Fensterbänke etc. Innendämmung + Wohnungen können unabhängig voneinander gedämmt werden + keine Gerüstkosten + bei Leichtlehm im plastischen Einbau Dickenausgleich ohne zusätzliche Schichten + schnelleres Aufheizen - bauphysikalische Analyse notwendig, weil bei falschem Aufbau extrem Schadensträchtig - Geringere Dämmwirkung wegen einbindenden Bauteilen - Raumverlust - Installation und Details anpassen - Verlust von thermischer Trägheit (negativ für sommerlichen Wärmeschutz) 9

10 Quelle: Energieagentur NRW, Seminar Blatt WWA014 Außendämmung vs. Innendämmung Außendämmung + bauphysikalisch i.d.r. unbedenklich + bei gleicher Dämmstärke bessere Dämmwirkung als bei Innendämmung - Optisch/gestalterisch oft problematisch - Gerüstkosten - Anpassung Dachentwässerung, Fensterbänke etc. Innendämmung + Wohnungen können unabhängig voneinander gedämmt werden + keine Gerüstkosten + bei Leichtlehm im plastischen Einbau Dickenausgleich ohne zusätzliche Schichten + schnelleres Aufheizen - bauphysikalische Analyse notwendig, weil bei falschem Aufbau extrem Schadensträchtig - Geringere Dämmwirkung wegen einbindenden Bauteilen - Raumverlust - Installation und Details anpassen - Verlust von thermischer Trägheit (negativ für sommerlichen Wärmeschutz) 10

11 Regelungstechnische Randbedingungen: 11

12 Energetische Ertüchtigung denkmalgeschützter Fassaden Prof. Dr.-Ing. Christof Ziegert - Randbedingungen der Energieeinsparverordnung EnEV Außendämmung vs. Innendämmung - Fachwerk- und Massivbauten und ihre spezifische Voraussetzungen für die Innendämmung - Kleine Materialkunde Lehm allgemein - Innendämmung mit wärmedämmenden Lehmbaustoffen - Innendämmung mit Dämmstoffen und Lehmklebe- und -Putzmörtel - Spezifische Eigenschaften für die Innendämmung (Klebemörtel / Putz) - Projektbeispiele Bauliches Erbe und dessen Pflege Ausfachungstechniken 12

13 Lehmbaustoffe in der historischen Holzkonstruktion: Bauliches Erbe und dessen Pflege So bitte nicht! 13

14 Bauliches Erbe und dessen Pflege So bitte nicht! Lehmbaustoffe in der historischen Holzkonstruktion: - hohe Kapillaraktivität: Aw = 0,13 0,35 (Kalkmörtel Aw = 0,04 0,12; Kalkzementmörtel: Aw = 0,02 0,15; Porenbetonkleber Aw = 0,01) - hohe Verdunstungsleistung da niedriger Diffusionswiderstand: μ = 5 13 (Kalkmörtel μ = 10 30; Kalkzementmörtel: μ = 12 35; Porenbetonkleber μ = 25 55) - elastisch (niedriger Elastizitätsmodul): E = N/mm² (andere Ausfachungsbaustoffe E = N/mm²) μ 14

15 Bauliches Erbe und dessen Pflege Sichtfachwerk????? Bauliches Erbe und dessen Pflege Sichtfachwerk????? Differenzierte Herangehensweise in Alsfeld 15

16 Bauliches Erbe und dessen Pflege So bitte nicht! Bauliches Erbe und dessen Pflege Sichtfachwerk????? Einstufung von Gebäuden hinsichtlich ihrer Schlagregenbeanspruchung In einem Gebiet mit mittlerer Schlagregen-beanspruchung (II) kann je nach den örtlichen Verhältnissen auch die Beanspruchungsgruppe I zutreffen (windgeschützte Lage) oder die Beanspruchungsgruppe III (exponierte Lage). Bei historischen Fachwerkbauten, die im Ortskern angesiedelt sind, dürfte häufig eine geschützte Lage zutreffen. 16

17 Bauliches Erbe und dessen Pflege Sichtfachwerk????? Bauliches Erbe und dessen Pflege Sichtfachwerk????? Wetterkarte nach DIN 4108 gibt erste Orientierung Konkrete Beurteilung kann nicht pauschalisiert werden und muss vor Ort erfolgen Beurteilungs-Kriterien zur konkreten Bewitterung Lage in der Landschaft (geschützt oder frei) Himmelsrichtung Zustand der Gefach- und Balkenoberflächen Anteil der durch Witterung geschädigter Balken Zustand der Fassaden der umliegenden Bebauung Spuren früherer Verschalungen oder flächiger Verputze. 17

18 Bauliches Erbe und dessen Pflege Ausfachungstechniken Bauliches Erbe und dessen Pflege Historische Innendämmung 18

19 Innendämmung mit Leichtlehm (wärmedämmender Baustoff) im feuchten Einbau Innendämmung mit Leichtlehmsteinen (wärmedämmender Baustoff) 19

20 Innendämmung mit den wärmedämmenden Baustoffen Leichtlehm und Leichtlehmsteinen ( = 0,1 0,2 W/mK) Vor- und Nachteile gegenüber Innendämmung mit Dämmstoffen: + bauphysikalisch unbedenklich wenn nicht zu leicht + hohe Speicherkapazität bei moderater Wärmedämmung + bei Leichtlehm im plastischen Einbau Dickenausgleich ohne zusätzliche Schichten - Dicke Lagen Raumverlust - Hohe Lasten Abfangung bei Mehrgeschossigkeit - Lange Trocknungszeiten vor allem bei plastischem Einbau Innendämmung mit Wärmedämmstoffen ( < 0,1 W/mK) (Holzweichfaserdämmplatten und Mineralschaumplatten) Holzweichfaser besser im Fachwerkbau (auch im trockenen Massivbau) Mineralisch besser im feuchtegefährdeten Massivbau Vor- und Nachteile gegenüber Leichtlehmdämmung: - geringere Speicherkapazität - sorgfältige bauphysikalische Prüfung notwendig + geringe Schichtdicken wenig Raumverlust + geringe Lasten keine Abfangung notwendig + kurze Trocknungszeiten wenn keine Ausgleichslagen notwendig + geringe Aufheizzeiten 20

21 _ Vergleich von Systemen zur Innendämmung, Deutsches Fachwerkzentrum, Quedlinburg F 41 Dachverband Lehm e.v., Prof. Dr. Ing. Christof Ziegert, 2013 Wärmedurchgang: Theorie und Praxis 1,0 0,9 0,8 U-Wert gemessen Feb 2005 (Effektivwert) U-Wert gemessen Feb 2006 (Effektivwert) U-Wert berechnet mit Cond Fachwerk Ausfachnung 0,77 0,78 U-Werte 2005 und ,7 0,64 0,67 0,6 0,59 U-Wert [W/m²*K] 0,5 0,4 0,47 0,43 0,43 0,39 0,42 0,42 0,50 0,3 0,2 0,1 0,0 W4 Lehmstein W5 Dämmlehm W 6 Calciumsilikatplatte W7 Holzfaserdämmplatte 21

22 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 U-Wert gemessen Feb 2005 (Effektivwert) U-Wert gemessen Feb 2006 (Effektivwert) U-Wert berechnet mit Cond Fachwerk Ausfachnung 0,47 0,43 0,59 0,43 0,39 0,64 W4 Lehmstein W5 Dämmlehm W 6 Calciumsilikatplatte W7 Holzfaserdämmplatte 0,77 0,78 0,67 0,42 0,42 0, Dampfbremsende Klebemörtel von mineralischen Innendämmungen erleichtern den bauphysikalischen Nachweis (z.b. mittels COND) jedoch: - Feuchtefalle für Schlagregen vor allem im Fachwerkbau - Behinderte Austrocknungsmöglichkeit für Deckenbalkenköpfe U-Werte 2005 und 2006 U-Wert [W/m²*K] - Nicht dampfbremsende Klebemörtel (Lehmkleber) von mineralischen Innendämmungen erschweren den bauphysikalischen Nachweis (z.b. WUFI, Delfin). Die Systeme sind jedoch in beide Richtungen kapillaraktiv und diffusionsoffen. Daher: - Schnelle Abtrocknung des maßgebenden Lastfalls Schlagregen vor allem im Fachwerkbau - Gute Abtrocknungsmöglichkeit für Deckenbalkenköpfe durch Anbindung des Lehmhüllmörtels an die kapillaraktive Innendämmung - Niedrigerer E-Modul (ca. 250 statt > 1000 N/mm²) Im Fachwerk steifigkeitsvermittelnd Infolge des durchgehend kapillaraktiven und diffusionsoffen Aufbaus der mineralischen Innendämmung mit Lehmkleber und Lehmputzmörtel verfügen die Systeme über wesentliche bautechnische Vorteile: - Schnelle Abtrocknung von eingedrungenem Schlagregen (Kondensat sowieso) tolerantes System - Ausreichende Haftfestigkeit des Klebemörtels auch bei moderaten Feuchtebelastungen - Kein Verschieben der Verdunstungszone von aufsteigender Feuchte ( ehrlich ) - Gute Abtrocknungsmöglichkeit für Deckenbalkenköpfe durch Anbindung des Lehmhüllmörtels an die kapillaraktive Innendämmung - Kein Aufbrennen von Lehmklebe- und Lehmputzmörtel keine Polymerzusätze notwendig - Zusätzliche Schutz gegen Schimmelbefall der Oberflächen durch Pufferung der Raumluftfeuchtespitzen durch den Lehmputz (auch Flankendämmung in der Regel nicht notwendig) 22

23 _ Förderung über das P (Einheits-Mittelpreise pro m², Stand 2004, Abweichungen bis zu 20 %) Wärmedämmender Baustoff obere Lage "sichtbare Schicht" Summe Leichtlehmsteine 17,5 cm (68,80 ) Lehmputz zweilagig (24,00 ) Kaseinanstrich (6,75 ) 99,55 Holzleichtlehm 17,5 cm (71,04 ) Lehmputz zweilagig (24,00 ) Kaseinanstrich (6,75 ) 101,79 Innendämmplatte in Lehmausgleichsschicht (58,20 ) Lehmputz zweilagig (24,00 ) Kaseinanstrich (6,75 ) 88,95 rogramm KfW-Denkmal möglich! Flankendämmung erforderlich? - Im Fachwerkbau i.d.r. nicht - Im Massivbau je nach Wandstärke und Deckenausbildung 23

24 Kalk-Lehmstampf-Bau Alter Schafstall, Gut Ribbeck/HVL, um 1850 Kalk-Stampflehm-Bau Alter Schafstall, Gut Ribbeck/HVL, um 1850 Lehmopferputz zur Entsalzung 24

25 Kalk-Lehmstampf-Bau Alter Schafstall, Gut Ribbeck/HVL, um 1850 Typische Bauvorhaben für die mineralische Innendämmung (Projektbeispiele ZRS) Kornhaus Freiberg (1504) 25

26 Typische Bauvorhaben für die mineralische Innendämmung (Projektbeispiele ZRS) Bürgerhaus Wismar (1703) Tonminerale: - Spezifische Oberfläche bis zu 1000 m²/g - Plättchenoberfläche elektrisch geladen Anziehung Festigkeit (durch Wasserzutritt Reduktion der Bindekraft) Sorption von Wasserdampf- und Schadstoffmolekülen 26

27 Feuchteschutz: sehr hohe Luftfeuchtesorption Feuchteschutz: sehr hohe Luftfeuchtesorption 27

28 Feuchteschutz: sehr hohe Wasserdampfsorption Einteilung der Wasserdampfsorption in Klassen WS I bis WS III nach DIN Lehmputze Feuchteschutz: sehr hohe Wasserdampfsorption Einteilung der Wasserdampfsorption in Klassen WS I bis WS III nach DIN Lehmputze Putze der Fa. Claytec 28

29 Geltungsbereiche von technischen Regelungen im Lehmbau Für die ausgewählten industriell hergestellten Lehmbaustoffe gelten (ab August 2013): - DIN 18945: Lehmsteine Begriffe, Anforderung, Prüfverfahren - DIN 18946: Lehmmauermörtel Begriffe, Anforderung, Prüfverfahren - DIN 18947: Lehmputzmörtel Begriffe, Anforderung, Prüfverfahren Für Lehmbaustoffe, die auf der Baustelle gefertigt werden oder die nicht durch die oben stehenden Normen gefasst sind, gelten: - Lehmbau Regeln des Dachverband Lehm e.v. Für die Anwendung von Lehmbaustoffen gelten: - Lehmbau Regeln des Dachverband Lehm e.v. - TM 01 Lehmputze - Fachnormen des Brand-, Wärme- und Schallschutzes - Zukünftig ausgewählte Bauteilspezifische Anwendungsnormen, z.b. DIN Putze und Putzsysteme Weiterführende Planungsinformationen in: 29

30 Alsfelder Energietage 2014, Stadthalle Alsfeld, Energetische Ertüchtigung denkmalgeschützter Fassaden Prof. Dr.-Ing. Christof Ziegert auf Einladung der Neuen Arbeit Vogelsberg 30