Optimierte Flachdachsanierung. Fachthemen

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1 Optimierte Flachdachsanierung Fachthemen

2 Allgemeine Erfahrungen Es gehört heute zum Stand der Technik, dass feuchtegeschädigte einschalige Altdächer erfolgreich saniert werden, ohne den vorhandenen Schichtenaufbau vorher teilweise oder vollständig zu ersetzen [1], [2], [3], [4]* (siehe Literaturverzeichnis). Die gelegentlich anzutreffende feuchte Wärmedämmung in zu sanierenden Altdächern trocknet mehr oder weniger schnell wieder aus, wenn die entsprechend dem konkreten Fall angepassten Maßnahmen und die geeigneten Sanierungssysteme gewählt werden. Der stoffspezifische Einfluss der Feuchtigkeit auf die Wärmeleitfähigkeit des vorhandenen Dachdämmstoffes ist dabei richtig zu bewerten [8]. Im Regelfall ist für die feuchte Wärmedämmung (in der Frage eines eventuell erforderlichen teilweisen Abrisses) der Faktor noch vorhandene Strukturfestigkeit als Entscheidungskriterium höher einzuschätzen als der Faktor teilweise Abminderung der Wärmedämmleistung. In den meisten Sanierungsfällen zwingt ein überhöhter Feuchtegehalt des alten Dämmstoffs allein nicht zum vollständigen Ersatz der Wärmedämmung. Letztendlich wird der Erfolg jeder Flachdachsanierung bestimmt von der Sorgfalt der diagnostischen Analyse des anstehenden Sanierungsfalles, von der bauphysikalischen und baustofflichen Bewertung des Dachschichtenaufbaus vor und nach der baulichen Verbesserung und von der gründlichen Auswahl der vorteilhaften Sanierungsmethoden mit ihren technischen Besonderheiten [5], [6]. Das WOLFIN-Kunststoff-Dach- und Dichtungssystem kann auf langjährige, gute Erfahrungen verweisen. Es bietet eine sehr hochwertige und dazu sehr wirkungsvolle Sanierungsmethode für feuchtebelastete Altdächer. Einige Ergebnisse aus bauphysikalischen Untersuchungen an Konzepten des WOLFIN-Dachsystems für die Flachdachsanierung bestätigen im Folgenden diese Erkenntnisse. MEINUNG Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Horst Arndt, Ingenieurbüro BWF Bau-Wärme-Feuchte (Hamburg): Das alte Dachschichtenpaket abzureißen ist in der Regel weder einfach noch sicher. Und ökologisch/ökonomisch schon gar nicht! Physik verstanden werden. Die stark vereinfachte Nachweisberechnung, wie sie in der DIN-Norm [7] (bekannt als GLASER-Verfahren) vorgeschrieben ist, leistet für die Planung bauphysikalisch normalbeanspruchter Konstruktionen durchaus ihre Dienste. Sie ist jedoch ungeeignet zur genauen Aufklärung des Austrocknungsverhaltens einer feuchten Wärmedämmung in sanierten einschaligen Dächern. Der gültige physikalisch-mathematische Ansatz zur Lösung des Problems wird im Folgenden (in kurzgefasster Form) definiert. Der jährliche Feuchtehaushalt in einschaligen Dächern wird fast ausschließlich durch Diffusionsvorgänge gestaltet. Ein Kapillarwasser-Transport nimmt keinen entscheidenden Einfluss. Deshalb kann zur mathematischen Beschreibung der Diffusionsstromdichten im Dampfdruckgefälle der folgende Ansatz formuliert werden [8]: δ g x (x) = - * μ * R D * T Aus der Diffusionsgleichung ergeben sich für die Diffusionsstromdichten gn(x) in hinreichender Annäherung die Wasserdampfübergangs-Koeffizienten β zu: und für die Diffusionskoeffizienten von Wasserdampf in Luft δ: Die Oberflächentemperatur wird ermittelt aus: dp(x) dx (Gleichung 1) β = 0,025 [(Δϑ + 17,8) ϑ + (90 Δϑ )] in h/m (Gleichung 2) 0,0009 ϑ + 0,086 δ = * 10 6 R D * T (Gleichung 3) ϑ o,a = ϑ L,a + G m * a S / α ges Zum jährlichen Feuchtehaushalt von Flachdächern Die unter bestimmten bauphysikalischen und stofftechnischen Randbedingungen einsetzenden Austrocknungsvorgänge in feuchtegeschädigten Dächern können nur hinreichend genau erfasst und durch konstruktive Maßnahmen wirkungsvoll beeinflusst werden, wenn sie als Folge vorherrschender Diffusionsstromdichten im Sinne der klassischen technischen (Gleichung 4) Mit Hilfe der Lösungen der genannten Differentialgleichung können alle beliebigen Anwendungsfälle zum Austrocknungsverhalten von feuchtegeschädigten Dächern hinreichend genau untersucht und bewertet werden. In die Untersuchungen werden die folgenden Anwendungsfälle für Flachdachsanierungen einbezogen: Variante A 1: Schichtenaufbau von oben nach unten (siehe Bild 1): 2

3 mit ϑ L,a Außenlufttemperatur in C G m mittlere Gesamtstrahlung in W /m 2 a S Absorptionsgrad für Strahlung α ges Gesamt-Wärmeübergangskoeffizient in W/(m 2 K). sieht das Sanierungskonzept eine Zusatzdämmung aus PS 20 SE-Platten (60 mm dick) auf der alten Dachabdichtung vor, auf der dann anschließend das WOLFIN-System angeordnet wird. dreilagige bituminöse Dachabdichtung Wärmedämmung aus PS 20 SE-Platten (80 mm dick) Dampfsperre Stahlbetondecke b) Bild 2 b) Bild 1 Sanierung eines Altdachs ohne Zusatzdämmung mit einer WOLFIN- vorhandene bituminöse Dachabdichtung, nicht perforiert b) vorhandene bituminöse Dachabdichtung, perforiert Als Sanierungsmaßnahme wird auf das belassene Schichtenpaket eine neue hochwertige Dachabdichtung aus WOLFIN- Bahnen, unmittelbar auf die alte Dachabdichtung, aufgearbeitet. Wobei im Fall die bituminöse Dachabdichtung nicht perforiert und im Fall b) eine Perforation der alten Abdichtung vorgenommen wird. Das WOLFIN-Dachsystem fördert das schnelle Austrocknen von Flachdächern Variante A 2: Schichtenaufbau (siehe Bild 2) wie unter Variante A 1, ebenfalls mit Fall und b). Bei dieser Variante Sanierung eines Altdachs mit Zusatzdämmung und einer WOLFIN- alte bituminöse Dachabdichtung, nicht perforiert b) alte bituminöse Dachabdichtung, perforiert Zwei weitere untersuchte Konstruktions-Varianten (Variante B 1 und Variante B 2) unterscheiden sich von den oben genannten nur dadurch, dass die tragende Dachkonstruktion nicht aus Stahlbeton, sondern aus Stahltrapezprofilblech besteht (siehe Bild 3 und Bild 4). Den Untersuchungsergebnissen aus den Sanierungsvarianten mit dem WOLFIN-System (schwarze Oberfläche: a S = 0,92) werden die Ergebnisse aus analogen Sanierungsvarianten mit normal hellbesplitteten Bitumendachbahnen (a S = 0,35) gegenübergestellt, um eine vergleichende Bewertung des Einflusses auf die Austrocknung zu ermöglichen. Der Farbton der Außenoberfläche im Berechnungsansatz berücksichtigt als Strahlungsabsorptions- Koeffizient a S ist für die Oberflächentemperatur (siehe Gleichung 4) eine maßgebende Größe. Als bauklimatische Eingangsgrößen sind die statistischen klimatologischen monatlichen Mittelwerte der Außenlufttemperatur, des Wasserdampfdrucks der Globalstrahlung und die mittleren monatlichen Gesamt-Wärmeübergangskoeffizienten des mittleren Standortes in Deutschland verwendet worden. Die Oberflächentemperaturen und die entsprechenden Temperaturen der feuchten Wärmedämmung für die genannten Anwendungsbeispiele mit WOLFIN-Dachbahnen sind auf Bild 5 als Monatsmittelwerte grafisch dargestellt. Der Vergleich mit normal hellbesplitteten Bitumenbahnen zeigt eine deutliche Temperatursteigerung von mehr als 20 Kelvin ( C) bei der WOLFIN-Dachabdichtung (siehe Bild 5, die als Folge eine Temperaturerhöhung in der feuchten Wärmedämmebene (siehe Bild 5b) von mehr als 12 Kelvin ( C) bewirkt. Die im 3

4 b) Bild 3 Bild 5 Sanierung eines Hallendachs ohne Zusatzdämmung mit einer WOLFIN- vorhandene bituminöse Dachabdichtung, nicht perforiert b) vorhandene bituminöse Dachabdichtung, perforiert Mittlere monatliche Temperaturwerte von WOLFIN-Dächern im Vergleich zu hellbesplitteten Dächern, bezogen auf sanierte Dächer ohne Zusatzdämmung (Außenklima-Daten der Standorte in Deutschland) Oberflächentemperatur der WOLFIN-Dachabdichtung b) Temperatur der Wärmedämmung (Mitte der Dämmschichtdicke) b) Bild 4 Sanierung eines Hallendachs mit Zusatzdämmung und einer WOLFIN- alte bituminöse Dachabdichtung, nicht perforiert b) alte bituminöse Dachabdichtung, perforiert Altdach vorhandene feuchte Wärmedämmschicht erfährt eine vergleichsweise um etwa 10 Kelvin ( C) geringere Temperaturerhöhung, wenn mit der Sanierung eine Zusatzdämmung eingesetzt wird (siehe Bild 6b). Die erreichten Temperaturwerte in der Dämmschicht während der warmen Jahreszeit liegen bei der WOLFIN-Variante immerhin über 30 C, bei Bild 6 Mittlere monatliche Temperaturwerte von WOLFIN-Dächern im Vergleich zu hellbesplitteten Dächern, bezogen auf sanierte Dächer mit Zusatzdämmung (Außenklima-Daten der Standorte in Deutschland) Oberflächentemperatur der Abdichtung b) Temperatur der Wärmedämmung (Mitte der Dämmschichtdicke) der Variante mit normal hellbesplitteten Bitumenbahnen dagegen bei maximal 25 C. Auf Bild 7 sind für den sanierten Schichtenaufbau des Dachs mit WOLFIN-Bahnen die jährlichen Schicht-Temperaturen im stationären Verlauf eingetragen. Die Ergebnisse aus den Nachweisberechnungen nach 4

5 Wasserdampf- Diffusion in Richtung der Dampfdruckgefälle; substanzerhaltende Sanierung mit WOLFIN-Dachbahnen, alte Dachabdichtung nicht perforiert b) Bild 8 Bild 7 Sanierung eines Hallendachs ohne Zusatzdämmung mit einer WOLFIN- vorhandene bituminöse Dachabdichtung, nicht perforiert b) vorhandene bituminöse Dachabdichtung, perforiert Gleichung 1 bis Gleichung 4 sind quantitativ beispielhaft in Schaubildern für die WOLFIN-Variante (siehe Bild 8) und die normal hellbesplittete Bitumenbahn-Variante (siehe Bild 9) auf der Betondecke ohne Perforation der dreilagigen bituminösen Altabdichtung und für beide (siehe Bild 10) auf der Stahltrapezblechdecke mit Perforation der bituminösen Altabdichtung dargestellt worden. Die Vergleiche lassen bereits hier erkennen, dass mit der WOLFIN-Variante durch die weitaus größeren Temperatursteigerungen (siehe Bild 5 und Bild 6) im Schichtenpaket und den daraus resultierenden höheren Dampfdruck Austrocknungsmengen realisiert werden können, die um ein Vielfaches größer sind als im Vergleich dazu die Mengen mit normal hellbesplitteten Bitumenbahnen. Dass hier der Großteil der Wasserdampfdiffusion in Richtung Innenraum stattfindet, ist in der hohen Sperrwirkung der dreilagigen bituminösen Altabdichtung begründet. Besonders vorteilhaft zeigt sich das WOLFIN-System beim Stahltrapezprofilblechdach mit Perforation der bituminösen Altabdichtung (siehe Bild 10), bei dem die Austrocknung fast ausschließlich über die Dachabdichtung erfolgt. Eine zusätzliche Perforation der alten Dachabdichtung ist dann besonders in solchen Anwendungsfällen überlegenswert, wenn z.b. für ein wärmegedämmtes feuchtegeschädigtes Trapezblechdach eine Sanierungsmaßnahme mit stark befördertem Austrocknungseffekt erforderlich ist. Einen vergleichenden Überblick über alle gewählten Varianten bieten die zusammengestellten Ergebnisse in der Tabelle 1 (für das Stahlbetondach) und in der Tabelle 2 (für das Stahltrapezprofilblechdach). Und die grafische Aufbereitung dieser Ergebnisse in Säulendiagrammen lässt überzeugend erkennen, dass die Sanierung feuchtegeschädigter Altdächer mit dem WOLFIN-System die volle Funktionssicherheit für das Dach wieder herstellt und dass hinsichtlich der Austrocknung durch Wasserdampf-Diffusion die größten Effekte verwirklicht werden können (siehe Bild 11 und Bild 12). Wasserdampf- Diffusion in Richtung der Dampfdruckgefälle; substanzerhaltende Sanierung mit hellbesplitteten Bitumenbahnen, alte Dachabdichtung nicht perforiert Wasserdampf-Diffusion in Richtung der Dampfdruckgefälle; substanzerhaltende Sanierung mit Zusatzdämmung: Trapezblechdach, alte Dachabdichtung vorher perforiert, neue Dachabdichtung bestehend aus WOLFIN-Dachbahnen b) hellbesplitteten Bitumenbahnen Alle Varianten zeigen den immensen Vorteil, den das WOLFIN-System gegenüber einer hellbesplitteten Bitumenbahn bietet. Austrocknungsmengen, die minimal 100 % und maximal bis zu 1500 % höhere Werte ergeben, zeigen das große Potential der WOLFIN-Dach- und Dichtungsbahn im Hinblick auf die Austrocknung durchfeuchteter Dachschichtenpakete. Bewertung der Ergebnisse und Zusammenfassung Bild 9 Bild 10 Sanierungsbedürftige einschalige Altdächer können ohne teilweisen Abriss von Schichten erfolgreich instandgesetzt bzw. wärmeschutztechnisch verbessert werden. Auch für feuchte- 5

6 geschädigte Altdächer lässt sich, ohne teilweisen Abriss von Funktionsschichten, die dauerhafte Funktionssicherheit wieder herstellen, wenn bewährte geeignete Sanierungsmaßnahmen zur Anwendung kommen. Die erforderlichen bauphysikalischen Randbedingungen für eine mögliche Austrocknung von feuchtegeschädigten Altdächern können definitiv beschrieben und konstruktiv beeinflusst werden. Mit der Kenntnis der statistischen meteorologischen Klimadaten des Objektstandortes und der relevanten Material und Konstruktionskennwerte des untersuchten Daches können die maßgeblichen Diffusionsstromdichten im Dachschichtenaufbau quantitativ bestimmt werden. Sie sind identisch mit den jährlichen Austrocknungsmengen. Durch den Einsatz des WOLFIN-Systems wird eine hochwertige Dachabdichtung für Neubauten und zur Erhaltung der genutzten Bausubstanz hergestellt. Außerdem zeichnen sich WOLFIN-Dachbahnen u.a. dadurch aus (wie es die Untersuchungsergebnisse des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik, Holzkirchen beweisen), dass sie, bedingt durch ihre günstigen Eigenschaften: a. schwarzer Farbton (großer Strahlungsabsorbtions- Koeffizient a S ) und b. geringe Sperrwirkung gegenüber Wasserdampf- Diffusion (kleiner sd-wert) für die substanzerhaltende Sanierung feuchtegeschädigter Altdächer geradezu prädestiniert sind. Mit dem Einsatz der WOLFIN-Kunststoff-Dach- und Dichtungsbahnen können die noch vorhandenen Funktionsreserven der Schichten im Altdach optimal genutzt und die Austrocknung feuchter Wärmedämmung nachweisbar stark befördert werden. Durch verantwortungsbewusstes Handeln, basierend auf bauphysikalischtechnisch fundiertem Wissen aus wissenschaftlichen Erkenntnissen und auf langjährigen positiven Erfahrungen aus der Sanierungspraxis, können die Flachdächer des genutzten Gebäudebestandes substanzerhaltend verbessert werden. Entsprechend den Grundsätzen der Optimierung ist es möglich, ökologischen und ökonomischen Anforderungen in hohem Maße zu entsprechen. WOLFIN leistet in diesem Sinne einen großen Beitrag für das Kosten sparende und Umwelt schonende Bauen. Bild 11 Austrocknungsmengen infolge Wasserdampf-Diffusion bei einem sanierten Dach mit Stahlbetondecke und feuchter Wärmedämmung. Im Vergleich: substanzerhaltende Sanierung ohne ( und mit Zusatzdämmung (b) sowie mit WOLFIN-Dachbahnen und mit hellbesplitteten Bitumenbahnen, jeweils in den Varianten alte Dachabdichtung nicht perforiert bzw. perforiert Bild 12 Austrocknungsmengen infolge Wasserdampf-Diffusion bei einem sanierten Dach mit Stahltrapezprofilblechdecke und feuchter Wärmedämmung. Im Vergleich: substanzerhaltende Sanierung ohne ( und mit Zusatzdämmung (b) sowie mit WOLFIN- Dachbahnen und mit hellbesplitteten Bitumenbahnen, jeweils in den Varianten alte Dachabdichtung nicht perforiert bzw. perforiert Substanzerhaltende Sanierungsmaßnahmen zusätzlich WOLFIN-Dachbahn Sanierung ohne Zusatzdämmung Sanierung mit Zusatzdämmung zum Vergleich: hellbesplittete Bitumenbahn Sanierung ohne Zusatzdämmung Sanierung mit Zusatzdämmung Jährliche Austrocknungsmengen infolge von Wasserdampf-Diffusion alte Dachabdichtung nicht dichtung alte Dachabperforiert perforiert 241 g/m(m g/m(m g/m(m 2 87 g/m(m g/m(m g/m(m g/m(m g/m(m 2 Substanzerhaltende Sanierungsmaßnahmen zusätzlich WOLFIN-Dachbahn Sanierung ohne Zusatzdämmung Sanierung mit Zusatzdämmung zum Vergleich: hellbesplittete Bitumenbahn Sanierung ohne Zusatzdämmung Sanierung mit Zusatzdämmung Jährliche Austrocknungsmengen infolge von Wasserdampf-Diffusion alte Dachabdichtung nicht dichtung alte Dachabperforiert perforiert 91 g/m(m 2 59 g/m(m 2 35 g/m(m 2 29 g/m(m g/m(m g/m(m 2 65 g/m(m 2 54 g/m(m 2 Jährliche Austrocknungsmengen des sanierten Dachs mit feuchter Wärmedämmung. Dachkonstruktion: Stahlbetondecke, substanzerhaltende Sanierung mit WOLFIN-Dachbahnen literatur [1] H. Arndt: Wirksam entspannte Bitumendämmdeckungen, Bautechnischer Wärme- und Feuchtigkeitsschutz, Bauinformation Berlin, Heft 59 (1973) [2] E. Schild, H.-F. Casselmann, G. Dahmen und R. Pohlenz: Bauphysik, Planung und Anwendung, Friedrich Vieweg & Sohn, Braunschweig / Wiesbaden, 3. Auflage (1982) [3] R. Oswald und R. Lamers: Durchfeuchtete Flachdächer ihre Beurteilung und Sanierung, DAB Heft 6 (1984) [4] H. Arndt: Zur Funktionssicherheit der Entspannung von Dämmdeckungen einschaliger Dächer, AID Schriftenreihe TU Dresden, Heft 30 (1990) Jährliche Austrocknungsmengen des sanierten Dachs mit feuchter Wärmedämmung. Dachkonstruktion: Trapezprofilblech, substanzerhaltende Sanierung mit WOLFIN-Dachbahnen [5] J. Achtziger, J. Cammerer und H.-K. Korff, Sanierung durchfeuchteter Flachdächer unter Erhaltung vorhandener Wärmedämmschichten, IRBVerlag (1991) [6] H. Arndt: Erhöhter Feuchtegehalt in Warmdächern Bewertung und Maßnahmen, 9. Bauklimatisches Symposium Dresden, TU Dresden (1994) [7] DIN 4108 Teil 3 Wärmeschutz im Hochbau, Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen und Hinweise für Planung und Ausführung [8] H. Arndt: Instandsetzung von einschaligen Dächern mit feuchter Wärmedämmung, Internationale Zeitschrift für Bauinstandsetzen, Zürich / Stuttgart, 4. Jahrgang (1998), S

7 Fachthema Seit 50 Jahren vertrauen Profis WOLFIN weltweit. Seit 50 Jahren produziert unser Unternehmen Kunststoff-Dach- und Dichtungsbahnen für Flachdach- und Bauwerksabdichtungen. Als Pionier haben wir 1962 mit der Marke WOLFIN die bitumenbeständigste und dampfdiffusionsoffenste Kunststoffdachbahn entwickelt und 1993 mit der kaltselbstklebenden armierten Kunststoff-Dachbahn WOLFIN GWSK einen neuen Standard gesetzt. Mit TECTOFIN-, COSMOFIN- und INOFIN-Bahnen, Systemteilen sowie besonders mit Klebstoffen aus dem Hause Henkel ergänzen wir unser Produktsortiment. Unser Anspruch ist es, unseren Kunden wertbeständige Problemlösungen anzubieten. Bei WOLFIN Bautechnik arbeiten Menschen mit Freude und Engagement für den Erfolg ihrer Kunden. Unseren Partnern aus Handwerk, Fachhandel, Industrie und Planung sind wir deshalb seit Jahrzehnten kompetenter Berater und Problemlöser mit intelligenten Produktsystemen und Dienstleistungen und mit der finanziellen Solidität der ICOPAL-Gruppe. Mit unserer Branchenfibel WOLFIN-Ratgeber setzen wir für mehr als eine Generation Maßstäbe für innovative und intelligente Flachdach- und Bauwerksabdichtungen. Forschung und anwendungsbezogene Entwicklung, Zusammenarbeit mit dem deutschen Dachdeckerhandwerk und Kooperationen mit wissenschaftlichen Instituten wie dem Fraunhofer-Institut oder der TU München so sind wir der Zeit und anderen stets einen Schritt voraus.

8 WOLFIN Bautechnik GmbH Am Rosengarten 5 D Wächtersbach-Neudorf Telefon: Fax: service@wolfin.com BAUTECHNIK WBT????_hw151gb_0512_HS-PR, Düsseldorf Ein Unternehmen der ICOPAL-Gruppe