Bauphysikalische Einflussfaktoren an wärmegedämmten und nicht gedämmten Holzflachdachkonstruktionen

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1 Member of Bauphysikalische Einflussfaktoren an wärmegedämmten und nicht gedämmten Holzflachdachkonstruktionen 13. IFB-Symposium , TU-Wien Dr. Bernd Nusser 1

2 Einflüsse auf Flachdächer 3 Schadensursachen n=22 Schäden an Flachdächer 4 2

3 Konvektiver Feuchteeintrag Borsch-Laaks, R. (6) 5 Feuchtetransport durch Konvektion Weyl (1914) gem Borsch-Laaks, R. (6): Risiko Dampfkonvektion. Wann gibt s wirklich Schäden. In: Holzbau - die neue quadriga, H. 3, S Schematische Darstellung der winterlichen Luftdruckverhältnisse in einem beheizten Gebäude (Quelle: Künzel/Zirkelbach/Schafaczek, 1) 6 3

4 Feuchtetransport durch Konvektion Druckdifferenzen ΔP in einem Gebäude in Abhängigkeit der Höhe der zusammenhängenden Luftsäule und der Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenbereich (nach Hens, 7) Schematische Darstellung der winterlichen Luftdruckverhältnisse in einem beheizten Gebäude (Quelle: Künzel/Zirkelbach/Schafaczek, 1) 7 Feuchtetransport durch Konvektion Druckdifferenzen ΔP in einem Gebäude in Abhängigkeit der Höhe der zusammenhängenden Luftsäule und der Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenbereich (nach Hens, 7) Gegenüberstellung des Wasserdampfstroms aufgrund von Diffusion ( C/5 % und -1 C/ %) und von Konvektion bei variierender Spaltbreite durch ein 1 m breites Material mit einem s d -Wert von,1 m (nach Hauser/Maas, 1992) 8 4

5 Einfluss der Luftdichtheit Einfluss der Luftdichtheitsklasse auf die Materialfeuchte der außenseitigen OSB eines unbeschatteten Flachdachs am Standort Holzkirchen (D) mit heller Dachbahn (a =,65) bei normaler Feuchtelast im Innenraum 9 Rücktrocknung durch Sonnenenergie 1 5

6 Rücktrocknung durch Sonnenenergie Relative Luftfeuchte in % Besonntes Dach Lufttemperatur in C Gefachaußenseite Gefachinnenseite - - Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Beobachtungszeitraum 8/9 Beobachtungszeitraum 8/9 11 Rücktrocknung durch Sonnenenergie Relative Luftfeuchte in % Beschattetes Dach Lufttemperatur in C Gefachaußenseite Gefachinnenseite - - Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Beobachtungszeitraum 8/9 Beobachtungszeitraum 8/9 12 6

7 Rücktrocknung durch Sonnenenergie Oben: Darstellung des Wasserdampfpartialdrucks in den besonnten und beschatteten Dachelementen sowie im Innenraum der Forschungshäuser Unten: Partialdruckdifferenz zwischen Raum und Gefachinnenseite sowie die integrale Betrachtung dieser. Positive Partialdruckdifferenz bedeutet Diffusionsstrom vom Innenraum in das Gefach 13 Einfluss der Beschattung Links: Einfluss des Beschattungsbeginns (Normalzeit) am 21. Juni bei einer Beschattungsdauer von 2 Std, Standort Holzkirchen (D), Rechts: Auswirkung unterschiedlicher Beschattungsdauern wenn diese symmetrisch um 12 Uhr (Normalzeit) erfolgen, Standort Holzkirchen (D), solarer Absorptionskzahl a =,6, normale Feuchtelast, LDK B 14 7

8 Temperatur in C Temperatur in C Einfluss des Gründachaufbaus EPDM besonnt EPDM beschattet Gründach - Feb Apr Jun Aug Okt Dez Feb Apr Jun Aug Beobachtungszeitraum 8/9 15 Einfluss der Dachhautfarbe Dachbahn schwarz Dachbahn dunkelgrau Dachbahn hellgrau Dachbahn helles Beige Gründach 8 cm Außenluft 7 > K Jul 19 Jul 21 Jul 23 Jul Betrachtungszeitraum

9 Temperatur in C Einfluss der Dachhautfarbe Farbe/Material a Schwarz,9 2,949 3 Dunkelbraun,83 2 Grau (hell; dunkel),65 2 ;,849 3 Blau,65 2 Ockergelb,63 2 Orange,59 2 Hellbeige,58 2 Weiß,21 2 ;,234 3 ;, (Incropera et al. 7) 2 (Häupl 8) 3 (Bludau et al. 8) Dachbahn schwarz Dachbahn dunkelgrau Dachbahn hellgrau Dachbahn helles Beige Gründach 8 cm Außenluft 7 > K Jul 19 Jul 21 Jul 23 Jul Betrachtungszeitraum 9 17 Einfluss der Dachhautfarbe Farbe/Material a Schwarz,9 2,949 3 Dunkelbraun,83 2 Grau (hell; dunkel),65 2 ;,849 3 Blau,65 2 Ockergelb,63 2 Orange,59 2 Hellbeige,58 2 Weiß,21 2 ;,234 3 ;, (Incropera et al. 7) 2 (Häupl 8) 3 (Bludau et al. 8) Einfluss der solaren Absorptionszahl auf die Materialfeuchte der außenseitigen OSB bei einem Beschattungsbeginn am 21. Juni um 1 Uhr (Normalzeit) und einer Beschattungsdauer von 4 Stunden, Standort Holzkirchen (D), normale Feuchtelast, LDK B 18 9

10 Feuchteadaptive Dampfbremsen in WUFI 19 Einfluss der Dampfbremse Einfluss der Dampfbremse auf den Wassergehalt einer außenseitigen OSB im Flachdach mit Luftleckage (Künzel, H. M.; Zirkelbach, D.; Schafaczek, B., 1): 1

11 Dicht-dicht geht nicht! (aus: Rick, 1958 Das flache Dach ) 21 Dicht-dicht geht nicht! 22 11

12 Einfluss auf den Luftvolumenstrom in der Hinterlüftungsebene v l = 2gH T e T l T e 1 + σ ζ v l H T l T e g ζ Strömungsgeschwindigkeit im Luftspalt in m/s Höhendifferenz zwischen Luftein- und ausslass in m Lufttemperatur im Belüftungsspalt in K Aussenlufttemperatur in K Erdbeschleunigung (9.81 m/s²) Reibungskoeffizient Geringer thermischer Auftrieb bei flacher Dachneigung und/oder geringer Dachoberflächentemperatur! 23 Zusätzliche Sicherheit durch Zusatzdämmung 24 12

13 rel. Luftfeuchte in % Planung von hölzernen Flachdächern Simulation gemäß WTA-Merkblatt 6-8:8.16 Feuchtetechnische Bewertung von Holzbauteilen Vereinfachte Nachweise und Simulation vertikale Verschattung: z.b. durch Häuser, Bäume, Balkonbrüstung, Attika Verschattung durch aufgeständerte PV- Module horizontale Verschattung (u.a. Terrassenbelag) Effektiver kurzwelliger Absorptionsgrad (a e ) Effektiver langwelliger Emissionsgrad ( e ),35 a Abdichtung 1, Abdichtung,3 a Abdichtung,5 e Abdichtung,35 a Belag,45 e Abdichtung Vorschläge effektiver Strahlungsparameter für die Berücksichtigung von verschatteten Flachdächern in hygrothermischen Simulationen (WTA-MB 6-8:8.16) 25 Baurestfeuchte im Winter 1 Referenzraum 9 Estrichraum Sep 24 Sep 26 Sep 28 Sep 3 Sep 2 Okt Betrachtungszeitraum

14 Notdach nicht vergessen! mangelhafter oder fehlender prov. Wetterschutz % unsachgemäßes Aufschweißen von Bitumenbahnen mangelhafte Dachabdichtung 1.18 % 5.45 % Anzahl der untersuchten Schadensfälle: Häufigkeit in % Rizkallah, V.; Achmus, M.; Kaiser, J. (6) 27 Wartung nicht vergessen! Bauteil Tätigkeit Intervall/ Zeitpunkt Reinigung der Dachfläche, bei einem Dach mit Attika speziell die 1-2 x jährlich bzw. nach Randbereiche Unwetter Foliendächer ohne Auflast Inspektion der Dachabdichtung alle 3 4 Jahre Inspektion der Anschlüsse und Durchdringungen jährlich Kiesdach Gründach Sichtkontrolle der Kiesschicht (Verteilung, Bewuchs, Verschlammung) Inspektion der Anschlüsse und Durchdringungen Bepflanzung pflegen, Entwässerung freihalten Inspektion der Anschlüsse und Durchdringungen jährlich bzw. nach Unwetter jährlich laufend jährlich Blechdach Inspektion auf Korrosionsschäden, ggf. Erneuerung des Schutzanstrichs alle 3 5 Jahre Überprüfung auf Verstopfungen ½ jährlich bzw. nach Unwetter Dachrinne, Ablaufrohre Überprüfung auf Verformung Eis im Bereich der Regenwassereinführung entfernen Frostperiode Frostperiode Außenwand hinter Dachrinne/ Ablaufrohr auf Feuchtigkeit und ½ jährlich Verfärbungen kontrollieren Dachentwässerung Inspektion und Sicherstellung der Funktionstauglichkeit ½ jährlich bzw. nach Unwetter Hinterlüftungsebene Inspektion ½ jährlich bzw. nach Unwetter Innenbekleidung des Daches Kontrolle auf Wasserflecken und Feuchtigkeit laufend (EAK, 6; Ibold, 9) 28 14

15 Vordächer in Holz Langwellige Emmission Links: Schimmelbefall eines ungedämmten Dachüberstandes mit Metalleindeckung Rechts: Bauphysikalischen Einflussfaktoren auf das Vordach (Göbelsmann, 8) 29 Vordächer in Holz (Gebäudehülle Schweiz, FD 8/12) 3 15

16 Einfluss der Überdämmung des Vordaches Links: Flachdach mit teilweise gedämmten Dachüberstand Recht: Schimmelbefall im ungedämmten Randbereichl des Dachüberstandes (Winter et al., 4) 31 Einfluss der Überdämmung des Vordaches Links: Schimmelbefall bei Blecheindeckung ohne Überdämmung Recht: Kein Schimmelbefall am selben Standort bei Blecheindeckung mit dünner Überdeckung (Winter et al., 4) 32 16

17 Standort Stetten Standort Arsenal Dr. Bernd Nusser Tel. +43/1/