Luftdicht Bauen 2 – Tauwasserschutz und Feuchtemanagement

Luftdichtes Bauen ist eine Voraussetzung für Energieeffizientes Bauen. In dieser und den folgenden Ausgaben unseres Sonderteils Energie Spezial beleuchten Experten die wichtigsten Punkte zum luftdichten Bauen und geben Hintergrundinformationen und klare Handlungsempfehlungen, damit Architekten und Planer wirtschaftliche und dauerhaft funktionierende Konstruktionen realisieren können.

Im ersten Teil der Serie haben wir uns mit allgemeinen Hintergründen und Anforderungen an die Luftdichtung von Gebäuden beschäftigt. Diese hat sehr großen Einfluss auf den Wärme- und Feuchteschutz der Gebäudehülle und ist mit diesem Hintergrund auch „verpflichtend“ vorzusehen gemäß einschlägiger Verordnungen und Regeln der Technik. Jede Bauweise (z. B. Mauerwerks- oder Holzbau) weist neuralgische Punkte auf, z. B. Anschlussbereiche und Bauteilübergänge, an denen in der Baupraxis immer wieder Probleme auftreten. Dennoch sollte auch die Luftdichtung in den Regelaufbauten beachtet werden, weil hier einerseits Risiken und andererseits Möglichkeiten bestehen.

Da Luftdichtheitsebenen (z. B. Dampfbremsbahnen) meist auch den Wasserdampf-Diffusionshaushalt der Bauteile regulieren, sollte in Verbindung mit der Luftdichtung auch immer der Tauwasserschutz der Konstruktionen gestaltet werden. Gerade bei feuchteempfindlichen Materialien (z. B. Dämmstoffen, Holzbauteilen oder Holzwerkstoffen), muss sichergestellt sein, dass Feuchtigkeit aus der Konstruktion entweichen kann. Dabei sollten auch die unterschiedlichen potentiellen Feuchtequellen berücksichtigt werden.

Feuchte kennt viele Wege

Luftfeuchtigkeit im Innenraum durchwandert auch luftdicht geschlossene Bauteile aufgrund der ­Wasserdampfdiffusion. Antrieb ist hierbei das sogenannte Wasserdampfdruckgefälle, in dessen Richtung ein Diffusionsstrom erfolgt. Dabei ausschlaggebend ist nicht die relative Luftfeuchtigkeit, da diese nur den Anteil der Wasserdampfsättigung der Luft bei entsprechender Temperatur angibt, sondern vielmehr die absoluten Feuchtegehalte der Luft innen und außen, die anzeigen, wie groß die Differenz der Menge an Wasserdampfmolekülen je m³ Luft innen- und außenseitig des Bauteils ist. Im Regelfall findet durch den Druckausgleich ein quasi natürlicher Feuchtestrom von innen nach außen gerichtet statt – bei mitteleuropäischem Außenklima während der Winterzeit und Innenraumnutzung als Wohnraum.

Die Diffusion ist ein relativ träger Prozess, der durch entsprechende Berechnungsverfahren einfach in den Griff zu bekommen ist. Problematischer sind die unplanmäßigen Feuchteeinträge. Diese können beispielsweise durch erhöhte Materialfeuchten, Freibewitterung oder Nassarbeiten (Putz und Estrich) entstehen.

Weiterhin können durch Leckagen in der Luftdichtung über die Konvektion (aktive Mitführung von Wasserdampf über Luftströmung) sehr große Mengen kontinuierlich in Bauteile eindringen. Die Mengen können hier leicht ein Hundertfaches der kalkulierten Diffusionsmengen erreichen. Der Antrieb für die Konvektion ist der Luftdruckunterschied. Dieser kann durch thermischen Dichteunterschied („Kamineffekt“), Windeinfluss und mechanische Lüftungsanlagen entstehen. Weil sich in der Baupraxis auch unvorhergesehene Feuchteeinträge niemals gänzlich ausschließen lassen, sollten von vornherein Trocknungsreserven sichergestellt werden.

Sicherheit durch Trocknungsreserven

Idealerweise sollten Aufbauten mit feuchteempfindlichen Materialien auf der Außenseite möglichst wasserdampfdurchlässig sein. Dadurch kann der größte Teil der eingedrungenen Feuchtigkeit bereits während der Tauperiode nach außen entweichen. Bei Holzbauwänden oder Steildächern ist dies relativ einfach realisierbar durch diffu­sionsoffene Bahnen oder Platten, die sich hinter der eigentlichen Verkleidung/Eindeckung und einer Hinterlüftungsebene befinden.

Zusätzliche Sicherheit lässt sich durch die Nutzung der inneren Bauteilfläche zur Rücktrocknung generieren. Während der Sommerperiode findet nämlich der Effekt der sog. Umkehrdiffusion statt. Dann wandert die im Bauteil enthaltene Feuchte, die sich dort während der Tauperiode angesammelt hat und nicht vollständig nach außen entweichen konnte, hin zur Innenseite und wenn es der Aufbau zulässt, kann diese dort entweichen. Daher sollte der Leitsatz für den inneren Diffu­sionswiderstand lauten: „Nicht so (dampf-)dicht wie möglich, sondern nur wie nötig!“.

Oft sind Diffusionswiderstände der innenseitigen Dampfbremse bei Holzbaukonstruktionen von ca. 2 – 5 m völlig ausreichend während der Tauperiode. Diese lassen dann während der Verduns-tungsperiode auch eine gewisse Austrocknung von ca. 100 – 300 g/m² je nach Konstruktion nach innen zu.

Deutlich größere Trocknungsreserven bis hin zu mehreren Litern je Quadratmeter und Jahr (l/m²a)können durch feuchtevariable Dampfbremsen ermöglicht werden. Derartige Bahnen variieren ihre Wasserdampfdurchlässigkeit in Abhängigkeit der klimatischen Bedingungen. Diese Funktion ergibt sich aufgrund der klimatischen Verhältnisse innen und außen:

– während der Winterzeit im Mittel trockene Innenluft – Bahn wirkt dampfbremsend,

– während der Sommerzeit im Mittel hohe Luftfeuchte – Bahn wirkt diffusionsoffen.

Durch einen außenseitig diffusionsoffenen Aufbau in Verbindung mit einer feuchtevariablen Dampfbremse innen werden also größtmögliche Trocknungsreserven ermöglicht.

Durch den Einsatz feuchtevariabler Dampfbremsen können jedoch nicht nur zusätzliche Sicherheiten bei außen diffusionsoffenen Konstruk­tionen erzeugt werden, sondern sogar Bauteile erstellt werden mit feuchteempfindlichen Materialien, die konstruktionsbedingt außenseitig stark dampfbremsend sind – z. B. Flachdächer in Holzbauweise mit Zwischensparren-Volldämmung. Hier kann Feuchtigkeit während der Tauperiode nicht bzw. kaum nach außen entweichen. Dann ist eine Trocknungsmöglichkeit nach innen zwingend erforderlich!

Flachdächer in Holzbauweise

Das Flachdach liegt architektonisch aufgrund gestalterischer, ästhetischer Aspekte und der effektiven Nutzung der darunter befindlichen Räumlichkeiten voll im Trend. Viele Konstruktionen werden dabei in Holzbauweise erstellt, wofür einige Vorteile sprechen:

– leichte Bauteile, was vor allem bei nachträglichen Aufstockungen ein wichtiger Aspekt ist

– schneller Baufortschritt durch vorgefertigte, elementierte Bauteile

– trockene Bauweise, da kaum Material- und Prozessfeuchten auftreten

– effizienter Wärmeschutz

– ökologische Bauweise, z. B. aufgrund positiver CO2-Bilanzen.

Hinsichtlich der Anordnung der Wärmedämmung bestehen beim Flachdach prinzipiell zwei Möglichkeiten: in oder oberhalb der Tragebene.

Die Wärmedämmung oberhalb der Tragebene als Aufdachdämmung ist zwar bauphysikalisch relativ robust, weil dort feuchteresistente Dämmstoffe vorgesehen werden können, weist aber auch Nachteile auf. Denn durch die zusätzliche Bauteilschicht oberhalb der Tragebene sind große Aufbauhöhen erforderlich. Dies ist ineffizient und ästhetisch weniger ansprechend. Eine Herausforderung stellt unter Umständen auch der luftdichte Anschluss an den Übergängen zu den Außenwänden dar, insbesondere bei auskragenden Balkenlagen als Dachvorsprung. Hier muss nämlich die Luftdichtung/Dampfsperre, die auf der Dachschalung verlegt ist, mit der Luftdichtung der Außenwände (z. B. Innenputz) verbunden werden. In der Regel wird eine Aufdachdämmung auch erst bauseits montiert, was also den Vorfertigungsgrad der Bauteile einschränkt.

Wird eine Wärmedämmung in der Tragebene, also zwischen den Balken, angeordnet, muss, wie bereits erwähnt, Austrocknung von Feuchtigkeit gewährleistet sein, damit weder die Holzbauteile, noch die Dachschalung Schaden nehmen. Dies kann durch eine Belüftungsebene oberhalb der Balken- und Dämmebene erfolgen. Dann muss jedoch zwingend dauerhaft eine ausreichende Luftdurchströmung sichergestellt sein. Aufgrund des kaum vorhandenen thermischen Auftriebs sind dazu sehr große Belüftungsquerschnitte erforderlich (z. B. 8 – 15 cm), wodurch „dicke“ Bauteile entstehen. Weiterhin müssen ausreichend dimensionierte und direkt gegen­­überliegend angeordnete Zu- und Abluftöffnungen realisiert werden. Verwinkelt über die Attika geführte Belüftungswege sind nicht empfehlenswert. Auch wenn in entsprechenden Details der Werkplanung Pfeile der Luftdurchströmung den Weg weisen, ist fraglich, ob dies in der Realität dann auch so stattfindet. Die Bauteilsicherheit im Hinblick auf den Tauwasserschutz bei derartigen Konstruk­tionen steht und fällt mit der Funktion der Be­lüftung. Wenn diese also nicht zuverlässig gewährleistet werden kann, sollte von der Kon­­struktionsweise abgesehen werden.

Vollgedämmtes Holzbau-Flachdach schlank, effizient und sicher

Durch eine Volldämmung des Balkenzwischenraums ohne zusätzliche Belüftungsebene sind schlanke und effizient genutzte Bauteilaufbauten möglich. Hier wird die gesamte Bauteilhöhe zu Wärmedämmzwecken genutzt. Außerdem kann die Luftdichtung auf der Unterseite der Konstruktion angebracht werden. Damit kann diese relativ einfach an den Innenputz der angrenzenden Außenwände angeschlossen werden. Wie erwähnt, muss bei derartigen Aufbauten der Tauwasserschutz besonders beachtet werden, da sich sensible Materialien im Tauwasserbereich der Konstruktion befinden. Feuchtigkeit muss hier über eine feuchtevariable Dampfbremse nach innen entweichen können, da eine Austrocknung nach außen durch die stark dampfbremsende Dachabdichtung kaum möglich ist.

Zusätzliche Überdämmung und zweite Abdichtung bieten weitere Sicherheit bei verschärften Bedingungen

Antrieb für die sommerliche Umkehrdiffusion und damit die Rücktrocknung nach innen ist die Aufheizung der Dachhaut. Starke Verschattungen der Dachhaut, weitere Beläge wie z. B. Bekiesung, Begrünung, Holzroste oder hellen Dachabdichtungen (weiß oder hellgrau), reduzieren die Wärmeaufnahme der Dachhaut und schränken dadurch das Trocknungsvermögen nach innen ein. Dieses reduzierte Trocknungsvermögen kann man durch eine zusätzliche Überdämmung der Dachschalung ausgleichen. Die Überdämmung wird in Abhängigkeit von Dämmstärke und -material im Gefach, vom Material der Dachschalung sowie der örtlichen Gegebenheiten (Verschattung/Beläge und Klima) dimensioniert. Die Überdämmung hat den Effekt, dass die kritische Schicht – also die Dachschalung – während der Winterperiode weiter im Warmbereich liegt. Dadurch werden dort geringere Feuchtegehalte erreicht und damit das Risiko von feuchtebedingten Schäden reduziert. Unterhalb der Überdämmung sollte eine Dampfsperre (sd-Wert mind. 100) verlegt werden. Da als Überdämmung i. d. R. dampfbremsende Schaumdämmstoffe verwendet werden, könnte die Feuchtigkeit, die im Winter ohne Dampfsperre in den Aufdachbereich eindringen würde, im Sommer nicht wieder rückstandslos austrocknen. Es bestünde die Gefahr, dass sich die Feuchtigkeit dort allmählich „aufschaukelt“. Durch die Dampfsperre als sogenannte hygrische Trennung wird verhindert, dass Feuchtigkeit überhaupt in die Aufdachdämmung eindringt.

Weitere Vorteile einer Dampfsperre unter der Überdämmung:

– Bei Verwendung eines dazu geeigneten Materials kann diese Lage auch als Behelfsabdichtung während der Bauzeit dienen. Damit ist der Holzbau schon während der Bauzeit vor Witterung geschützt, bevor Überdämmung und die eigentliche Dachabdichtung aufgebracht sind.

– Weiterhin kann diese Lage auch als zweite Abdichtung im fertigen Zustand dienen und damit nochmals eine Sicherheitsreserve vor Feuchteeintrag von außen darstellen.

In Verbindung mit einer ausreichend dimensionierten zusätzlichen Aufdachdämmung und einer geeigneten feuchtevariablen Dampfbremse wird für Flachdachaufbauten mit Zwischensparrendämmung maximale Sicherheit bei Feuchteschäden erreicht.

Zulassung von feuchtevariablen Dampfbremsen

Feuchtevariable Dampfbremsen sind seit über 20 Jahren im Einsatz und haben sich bei fachgerechter Planung und Ausführung in vielen Millionen Quadratmeter Dachfläche bewährt. Die aktuell gültige Holzschutznorm DIN 68800-2 ermöglicht es, dass unbelüftete Flachdachkonstruktionen mit Vollsparrendämmung ohne zusätzlichen Holzschutz ausgeführt werden können. Voraussetzung ist, dass auf der Innenseite eine feuchtevariable Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn mit einem bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis eingesetzt wird. Diesen Verwendbarkeitsnachweis kann ein Produkt erhalten, wenn es nach den Vorgaben des DIBt (Deutsches Institut für Bautechnik) erfolgreich einer beschleunigten Alterungsprüfung unterzogen wurde und die Diffusionswiderstände bzw. Reißfestigkeit vor und nach der unabhängigen Prüfung an einem Prüfinstitut nicht wesentlich voneinander abweichen. Mit der Zulassung wird bestätigt, dass die dort beschriebene Dampfbrems- und Luftdichtungsbahn eine ausreichende Alterungsbeständigkeit aufweist.

Die feuchtevariable Schutzfunktion verhindert bei fachgerechter Herstellung der Luftdichtheit der Konstruktion die Auffeuchtung des Bauteils durch wohnbedingte Feuchtigkeiten über den Nutzungszeitraum des Gebäudes. Ein weiterer Vorteil des bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweises ist, dass die Produktqualität und damit das Einhalten der zugelassenen Werte regelmäßig unabhängig von einem Prüfinstitut überprüft wird. Im Ergebnis führt das zu einer gleichbleibend hohen funktionalen Qualität für ein hohes Sicherheitsniveau von Holzbaukonstruktionen.

Feuchteschutz überprüfen

Keine Sicherheit ohne Kontrolle. Demzufolge sollte der Tauwasserschutz jeder geplanten Konstruktion auch überprüft werden. Entsprechend DIN 4108-3 (klimabedingter Feuchteschutz) bestehen dazu drei Möglichkeiten:

1. nachweisfreie Aufbauten entsprechend dieser Norm. Dies sind robuste, in der Praxis bewährte Konstruktionen, die keines individuellen rechnerischen Nachweises bedürfen (z. B. außenseitig diffusionsoffene Holzbauwände oder Steildächer)

2. Nachweisverfahren nach Glaser, einem sehr einfachen Rechenverfahren zur groben Abschätzung von Diffusionsvorgängen.

3. Instationäre, numerische Simulationsverfahren nach DIN EN 15026 (z. B. mit Software WUFI des Fraunhofer IBP): ein aufwendiges, aber sehr rea-listisches Verfahren, mit dem eine Vielzahl von Effekten (wie Strahlung, Schlagregeneinfluss, Sorption etc.) berücksichtigt werden können. Dieses Verfahren ist vor allem bei bauphysikalisch anspruchsvollen Konstruktionen, wie eben vollgedämmten Flachdächern, sinnvoll. Hersteller von Bauprodukten bieten teilweise entsprechende Feuchteschutznachweise als Service an. Dies zu nutzen kann nur empfohlen werden, weil damit natürlich auch eine gewisse Haftung einhergeht.

 

Der Weg zur sicheren Holzbaukonstruktion kurz zusammengefasst:

– Holzbau muss trocknen können – Diffusionswiderstände außen so niedrig wie möglich, innen so hoch wie nötig

– feuchtevariable Dampfbremsen ermöglichen sehr hohe Trocknungsreserven auf der Innenseite – auch für unvorhergesehene Feuchteeinflüsse

– Normensicherheit und geprüfte Dauerhaftigkeit bieten bauaufsichtlich zugelassenefeuchtevariable Dampfbremsen

– vollgedämmte Flachdächer als zweischalige Lösung bieten…

    ... Schutz vor Wasser von außen durch zweite      Abdichtung/Behelfsabdichtung

... Sicherheitsreserven im Tauwasserschutz durch Überdämmung der Dachschalung

bei anspruchsvollen Aufbauten: Feuchteschutznachweis mittels hygrothermischer Computer-Simulation.

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