Feuchteschutz Kombidämmlösungen im Steildachbereich Feuchteschutztechnische Bewertung

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1 Feuchteschutz Kombidämmlösungen im Steildachbereich Feuchteschutztechnische Bewertung

2 Übersicht: 1. Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten 5. Beurteilung und Ausblick 2

3 1.Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Ein Kombination von unbelüfteten vollsparrengedämmten Dächern mit aufdachgedämmten Dächern. Die Überdämmung ist in der Regel geringer als bei reinen Aufdachdämmsystemen 3

4 1.Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Fragestellung hinsichtlich Feuchteschutz Wo sind die Dampfbremsen anzuordnen? Welche Überdämmung ist erforderlich? Welche Nachweise müssen geführt werden? Sind diese Konstruktionen sowohl für den Neubau als auch den Altbau geeignet? 4

5 1.Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Vorteile: - Geringe Aufbauhöhe - Wärmebrückenwirkung der Sparren wird reduziert - Von Außen Umsetzbar (Sanierungsfall) 5

6 1.Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Nachteile: - Feuchteschutz muss beachtet werden / nicht jede Variante kann umgesetzt werden - U-Werte teilweise schlechter als bei Aufdachdämmsystmen - Genaue Kenntnisse über die vorhandenen Baustoffe müssen vorhanden sein 6

7 1.Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Dämmung mit außenliegender luftdichter Schicht und diffusionsoffenen / fähigen Dämmstoffen z.b. aus Holzweichfasern EnEv für Sanierung nach Tabelle 3 Anlage 3 EnEv eingehalten KfW 430 nicht eingehalten 7

8 1.Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Dämmung mit außenliegender luftdichter Schicht und diffusionsoffenen / fähigen Dämmstoffen aus PU (s d - Werte um 10m) EnEv für Sanierung nach Tabelle 3 Anlage 3 EnEv eingehalten KfW 430 nicht eingehalten 8

9 1.Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Dämmung mit außenliegender luftdichter Schicht und dampfsperrenden Dämmstoffen z.b. PU Aluminiumkaschiert EnEv für Sanierung nach Tabelle 3 Anlage 3 EnEv eingehalten KfW 430 eingehalten 9

10 1.Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Variante mit schlaufenförmiger Verlegung der Dampfsperre über die Sparren hinweg ins Gefach mit Unterdämmung zur Abdeckung der Nagelspitzen 10

11 1. Was versteht man unter Kombinationsdämmlösungen? Weitere bauphysikalische Aspekte: Verbesserung des sommerlichen Wärmeschutzes, wenn die Überdämmung einen nennenswerten Anteil am Wärmedurchgangskoeffizienten hat > 30-50% Bewertetes Schalldämmmaß verschlechtert sich in vielen Fällen und muss gesondert geprüft werden. Verschlechterung um 1-2dB je nach Art und Dicke des Dämmstoffes 11

12 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Grundsätzliche Unterscheidung im Kontext dieses Vortrages: 1. Überdämmung mit luftdichter äußerer Schicht und Diffusionsoffenen Dämmstoffen s d 0,5m Diffusionshemmenden Dämmstoffen 0,5m s d < 1500m Diffusionsdichten Dämmstoffen s d 1500m 2. Überdämmung mit Verlegung der luftdichten und dampfbremsenden Schicht schlaufenförmig über den Sparren 12

13 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Bezeichnungen: äußerer S d -Wert s d,e Inkl. ggf. vorh. Folienschichten ab OK Dämmung bis UK Luftschicht Überdämmung Gefach innerer S d -Wert s d,i Raumseite bis UK Dämmung 13

14 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Weitere Unterscheidungsmerkmale: Art der Eindeckung (z.b. Ziegel- oder Blechdächer / in diesem Kontext nur Ziegeldächer) Art des Gefachdämmstoffes (Zellulose, Holzfasern, oder Mineralfaser) 14

15 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Weitere Unterscheidungsmerkmale: Art der Überdämmstoffes (Holzweichfasern, kaschierte Mineralfaser oder Polyurethan) Art Dampfbremsenanordnung (Flächig oder schlaufenförmig) Art der Dampfbremse (feuchteadaptive oder starre) 15

16 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Weitere Unterscheidungsmerkmale: Größe des s d -Wertes des Dämmstoffes Hinweis: Bleiben die physikalischen Aspekte wie R-Wert, s d -Wert oder ähnliche messbare Größe in der gleichen Größenordnung so kommt es auf den Werkstoff nur bedingt an. Wichtig ist, dass der Baustoff bei den Kernparametern die passenden Werte besitzt. 16

17 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Hinweis zu s d -Werten mit sehr geringen Werten: S d -Werte < 0,1 m sind in der Praxis nicht über längere Zeiträume realisierbar Grund: Verschmutzungen und Ablagerungen oder Reifbildung oder Frostbildung Gemäß DIN , Anhang A sollten demnach s d -Werte < 0,1 m mit einem s d -Wert der Unterdeckbahn von 0,1 m angesetzt werden. 17

18 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Herstellerversprechen und Argumentationen: Technisch ausgereift bewährt auf X Mio. qm Bester schall- und sommerlicher Wärmeschutz Lange Zeit frei bewitterbar Luftdichter Abschluss Diffussionsoffener Aufbau 18

19 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Herstellerversprechen und Argumentationen: Regensicher als Unterdeckung Feuchteregulierendes Gefach Ökologisch und bauphysikalisch sicheres System Intelligent und Wohngesund Hagelsicher 19

20 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Herstellerversprechen und Argumentationen: Schlanker Dämmstoffaufbau Beidseitig Diffusionsoffen Hybriddach Allergenfrei Feuchteresistent 20

21 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Konvektion vs. Diffusion: Konvektion bewegt erheblich mehr Feuchtigkeit als die Diffusion Wärme- und Feuchteströme werden in erster Linie durch Konvektion kritisch Vergleich Diffusion / Konvektion für kleine Spaltöffnungen 21

22 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Die Lage der luftdichten Schicht: Sie kann sowohl auf der Kalt- als auch der Warmseite liegen Liegt sie auf der Kaltseite muss sie diffusionsfähig sein Liegt sie auf der Warmseite so kann sich auch die Funktion der Dampfbremse übernehmen 22

23 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Die Lage der luftdichten Schicht: Entscheidend ist, dass sich unterschiedliche Drücke zwischen Außen- und Innenklima nicht ausgleichen können Ist dies dennoch der Fall wird die Luft bewegt und es kommt zur Konvektion und in vielen Fällen zum Feuchteschaden 23

24 2. Arten von Kombinationsdämmung im Steildachbereich Die Lage der luftdichten Schicht: Diffusionsprozesse laufen bedeutend langsamer ab als Konvektionsprozesse Deshalb ist eine intakte, richtig ausgelegte und geplante Führung der Luftdichtung ein zentraler bauphysikalischer Aspekt 24

25 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Welche Nachweise sind für Kombinationsdämmlösungen zu führen? Regelwerke: DIN Baulicher Holzschutz DIN : Klimabedingter Feuchteschutz DIN EN (Hygrothermische Simulationsverfahren) Fachregel für das Dachdeckerhandwerk Merkblatt Wärmeschutz WUFI Erläuterung zur Berechnung etc. 25

26 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Grundsätzliche Vorgehensweise: 1. Nachweisefreie (praxisbewährte Konstruktionen) 2. Nachweis mittels Glaserverfahren für Holzbauteile mit Randbedingungen der DIN Hygrothermische Simulation nach DIN EN

27 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Wann ist eine Konstruktion Nachweisfrei? DIN :2014: Nicht belüftetes Dach (Vollsparrendämmung) Mit belüfteter Dachdeckung (z.b. Ziegel) Abschnitt z.b. Bild 3: Quelle: DIN :

28 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Bedingungen der Nachweisfreiheit für Kombidämmungen: Belüftete Dachdeckung Max. 20% des Gesamtwärmedurchlasswiderstand vor der Dampfbremse (gilt Grundsätzlich / allerdings konservativer Ansatz) Nicht diffusionsdichte Wärmedämmung im Gefach Zusätzliche regensichernde Maßnahmen für die WäDä Zuordnung in Tabelle 3 der DIN :201 28

29 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Quelle: DIN :2014 Beispiel für eine Kombidämmung: 80mm Holzweichfaser µ = 3 s d = 0,24m Luftdichtung (Kennwert 0,02) s d = 0,10m (Hinweise siehe oben für sd-wert <0,1m) s d,e = 0,34m 29

30 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Quelle: DIN :2014 Beispiel für eine Kombidämmung: Innenschicht: Gipskartonplatte 20mm µ = 9 s d = 0,18m s d,i = 0,18m 30

31 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Quelle: DIN :2014 Tabelle 3 Zeile 3: S d,e = 0,34m s d,i = 6 x s d,e s d,i,erf = 2,04m s d,i,vorh = 0,18m nicht nachweisfrei 31

32 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Nachweisfreiheit in der DIN : Grundsätzlich Bauteile des Anhang A Sowie Bauteile die Tabelle 1 der DIN einhalten Randbedingung: Grundsätzliche bauliche Maßnahmen sind einzuhalten (Trocknes Holz, luftdichte Bauweise etc.) 32

33 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Nachweisfreiheit in der DIN Anhang A: Quelle: DIN :

34 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Nachweisfreiheit in der DIN Tabelle 1: Quelle: DIN :2014 Auch hier wäre unser obiges Beispiel nicht nachweisfrei 34

35 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Aus obiger Erläuterung folgt: Ein Großteil der Kombidämmlösungen ist aus gutem Grund nicht nachweisfrei oder genau an der Grenze zur Nachweisfreiheit Es müssen entweder Glasernachweise mit Randbedingung der DIN (Verdunstungsreserve 250g/m²a) geführt werden oder hygrothermische Simulationen ebenfalls mit Randbedingungen der DIN

36 3. Feuchtschutztechnische Nachweisverfahren Hinweis: Bei Schlaufenförmiger Verlegung der Dampfbremse ist der Nachweis ohnehin geboten (Dampfbremse liegt teileweise auf der Kaltseite) Ebenfalls bei der Verwendung von feuchteadaptiven Dampfbremsen Hier sind Simulationsverfahren 1-D und 2-D erforderlich 36

37 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Aufgrund der Tatsache das viele Bauteile nicht nachweisfrei sind wurden Simulationsrechnungen mit WUFI Pro (1D) und WUFI 2D durchgeführt. Es wurden insgesamt 104 Varianten eindimensional berechnet. Hierbei jeweils das Gefach- und der Sparrenanteil Außerdem wurden 2 Varianten mit WUFI 2D untersucht 37

38 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Vorgehensweise bei einer Mustersimulation: Bauteilaufbau von innen nach Außen: 1. Innere Schicht mit s d -Werten 0,5m, 2m, 10m, 100m sowie feuchteadaptive Dampfbremse (0,5m bei 80%r.F. 3,9m bei 20%r.F.) + Gipskarton ohne Untersparrendämmung 2. Gefach 140mm Mineralfaser WLS035 / Sparren 3. luftdichte Schicht unterschiedlicher s d -Werte (in Verbindung mit Schicht 4) 4. Überdämmung mit verschiedenen R-Werten und s d -Werten siehe nächste Folie 38

39 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Dämmstoffe für die Überdämmung: Holzweichfaser (µ = 3): Dicke: 35, 60 und 80mm S d -Werte: 0,3m; 1,0m; 10m und 100m PU Vlieskaschiert (µ = 125): Dicke: 60 und 80mm S d -Werte: 10m; 100m PU Aluminiumkaschiert: Dicke: 60 und 80mm S d -Wert: > 1500m (mit Schicht Nr. 3) 39

40 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Weitere Variation: - Schlaufenförmige Verlegung der Dampfbremse Feuchteadaptiv Starrer s d -Wert mit 100m - Überdämmung mit Holzweichfaser 60 und 80mm - Überdämmung mit PU Vlieskaschiert 60 und 80mm 40

41 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Grenzen für die Simulation der schlaufenförmigen Verlegung: 1D Simulationen bei Schlaufenförmiger Verlegung nur möglich bei folgenden Bedingungen: Sparrenhöhe 20 cm entspricht etwa einem R - Wert der Dämmung von 6,25 m²k/w sd- Wert der Unterdeckbahn maximal 0,2 bis 0,3 m (bei außenseitiger Holzschalung sind höhere sd-werte möglich) Eindeckung aus Ziegeln oder Dachsteinen (rot oder dunkler - keine Blecheindeckung) 41

42 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten 1D Simulationen bei Schlaufenförmiger Verlegung nur möglich bei folgenden Bedingungen: keine erhöhten Feuchtegehalte im Sparren keine Dämmebene unterhalb des Sparrens eine Dämmung im Gefach unterhalb der Dampfbremse (zum Schutz der Bahn vor herausragenden Nägeln) ist aber möglich Bei Überdämmung: geringe oder normale Feuchtelast im Innenraum und eine Dicke der Überdämmung von 5 cm 42

43 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Grenzen für die Simulation der schlaufenförmigen Verlegung: 1D Simulationen bei Schlaufenförmiger Verlegung ist nicht uneingeschränkt möglich. Die Ergebnisse liegen außerhalb dieser Parameter nicht mehr auf der sicheren Seite Ist einer der vorgenannten Punkte nicht eingehalten sind 2-D hygrothermische Simulationen anzuwenden 43

44 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Vorgehensweise bei einer Mustersimulation: Simulationsrandbedingungen: Standort Hof Wohnklima mit 5% Sicherheitsreserve nach WTA Merkblatt Konvektiver Feuchteeintrag von 250g/m²a Rote Dachziegel / Dachneigung 45 / Nordseite Übergangskoeffizienten angepasst nach Kölsch 44

45 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Vorgehensweise bei einer Mustersimulation: Simulationsrandbedingungen: Simulationsdauer 5 Jahre Beginn jeweils XXXX Jeweils das Gefach und der Sparren werden simuliert Auswertung nach der Entfeuchtungstendenz Anfangsfeuchte über alle Schichten 80%r.F. als Ausgleichsfeuchte Gehalt bei 20 C 45

46 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Mustersimulation Fragestellung: 1. Welche Parameter sind für die Funktionsfähigkeit wichtig? 2. Können Aussagen verallgemeinert werden? 3. Welche Prozesse lösen ggf. einen Schaden aus? Beurteilungskriterium: Die beschriebenen Varianten werden miteinander verglichen anhand: Anfangs- und Endwassergehalt im Sparren in M-% nach 5 Jahren Durchschnittliche Entfeuchtung %HF/a 46

47 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Auswertebereich: Die Auswertung erfolgt in den äußeren 10mm des Sparrens Hier setzen die Holzfäuleprozesse primär an!!!! Gefache werden in diesem Kontext nicht untersucht, hier muss die Tauwasserbildung ausgewertet werden 47

48 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Auswertekriterium maximale Holzfeuchte: Maximale Holzfeuchte im ersten Jahr als Kriterium Vorsicht: Ausgleichsfeuchte über alles bei 80% r.f. und 20 C im Oktober eines Jahres Dies entspricht Neubaufeuchten und liegt für Sanierungen auf der sicheren Seite 48

49 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Auswertekriterium Endfeuchte: Maximale Endfeuchte in der letzten Tauperiode 49

50 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Auswertekriterium Entfeuchtung: Per. 1 Per. 2 Per. 3 Per. 4 Holzfeuchtsockelgehalt nach der ersten Tauperiode abzüglich dem Holzfeuchtesockelgehalt am Ende ausgemittelt über 4 Perioden 50

51 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten überdämmte Verlegung 51

52 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten überdämmte Verlegung 52

53 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten überdämmte Verlegung 53

54 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten überdämmte Verlegung 54

55 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten überdämmte Verlegung 55

56 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten überdämmte Verlegung Mit steigendem inneren und äußeren s d -Wert muss die Dämmstoffdicke erhöht werden 56

57 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten schlaufenförmige Verlegung 2 D Simulation erf. d < 50mm Gefachfeuchte steigt massiv an Siehe auch 2D 57

58 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten schlaufenförmige Verlegung 2 D Simulation erf. d < 50mm 58

59 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten schlaufenförmige Verlegung Bei der schlaufenförmigen Verlegung der Dampfsperre können feuchtadaptive Folien die Sicherheit der Systeme erhöhen. Allerdings bleibt die Frage der Querdiffusion vom Sparren zum Gefach, deshalb 2-D Simulation. 59

60 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten 2D Untersuchung folgender Varianten: Schlaufenförmige Verlegung mit PE Folie und 35mm Holzweichfaser WLS046 als Überdämmung Schlaufenförmige Verlegung mit PE Folie und 80mm PU WLS023 als Überdämmung 10mm Holzschicht zur Auswertung 60

61 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Schlaufenförmige Verlegung mit PE-Folie Holzweichfaser PU ALkaschiert 61

62 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten PU Aufdachdämmung WLS 029 mit s de =10m und s di = 0,1m 62

63 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Kritische Parameter bei der überdämmten Variante mit Luftdichtungsschicht über dem Sparren: Dämmstoffe mit hohem s d -Wert (ab 10m) und geringer Wärmeleitfähigkeit: Mindestdicke 80mm Innerer s d -Wert unter 10m (Gipskarton oder Putz) bei äußeren s d -Werten vom max. 10m Innerer s d -Wert unter 1m bei aluminiumkaschierten System Anfangsfeuchte hält die Holzfeuchte in der ersten Periode hoch 63

64 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Kritische Parameter bei der überdämmten Variante mit Luftdichtungsschicht über dem Sparren: Dämmstoffe mit geringem s d -Wert (unter 5m) und höherer Wärmeleitfähigkeit: Geringe Dicken sind kritischer als große Dicken zu werten Ein äußerer S d -Wert über 5m z.b. durch zusätzliche Folien führt zum Schaden Anfangsfeuchte diffundiert schneller ab als bei vorheriger Variante 64

65 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Überdämmten Variante: 0,5m Äußerer S d -Wert 10m >100m Innerer S d -Wert 0,5m 10m >100m R > 0,8 m²k/w S d,e 10m R > 3,0 m²k/w S d,e 10m R > 3,5 m²k/w s d,i < 1m 65

66 4. Reales feuchtetechnisches Verhalten Kritische Parameter bei der schlaufenförmigen Variante über dem Sparren: Bei geringer Überdämmung R-Wert < 2,0 m²k/w müssen feuchteadaptive Dampfbremsen verwendet werden Erst wenn die Überdämmung ausreichend ist dürfen Dampfsperren mit starren und höherem S d -Wert verwendet werden 66

67 5. Beurteilung und Ausblick Grundsätzliche Feststellung: - Ein Großteil der Systeme ist funktionsfähig - Speziell wenn es näher an die ein oder andere Variante Aufsparrendämmung oder Zwischensparrendämmung geht liegt ein funktionsfähiges System vor - Allerdings sind die meisten Systeme nicht nachweisfrei und bedürfen entweder eines Glasernachweises oder einer hygrothermischen Simulation 67