Tauwasser: Nachweise und nachweisfreie Konstruktionen

Gallerie

Der innere Tauwasserausfall ist nach DIN 4108-3 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz – Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung nicht grundsätzlich ausgeschlossen und muss gerade bei Baustoffen mit sorptiven Eigenschaften erwartet werden. Eine Tauwasserbildung ist dann unschädlich, wenn durch die Erhöhung des Feuchtegehaltes der Baustoffe der Wärmeschutz und die Standsicherheit der Bauteile nicht gefährdet sind. Unter den folgenden Bedingungen gilt diese Anforderung als erfüllt:

  • Das während der Tauperiode (Winter) anfallende Wasser muss während der Verdunstungsperiode (Sommer) wieder an die Umgebung abgegeben werden.
  • Baustoffe, die mit dem Tauwasser in Berührung kommen, dürfen nicht geschädigt werden. Hierzu zählen Pilzbefall oder Korrosion.
  • In Dach- und Wandkonstruktionen darf der Grenzwert der ausfallenden Tauwassermasse von maximal 1,0 kg/m² im Allgemeinen nicht überschritten werden. Befinden sich im Bauteil Schichten, die nicht über ihre Kapillare Wasser aufnehmen können, darf die Tauwassermasse nicht über 0,5 kg/m² liegen. Zu den nicht wasseraufnehmenden Stoffen zählen Folien, Metalle aber auch Normalbeton nach DIN 1045-2 und Dämmungen aus Mineralwolle und aufgeschäumten Kunststoffen (EPS, XPS oder PU). Besteht die Konstruktion auch aus Holzbauteilen, gelten die zusätzlichen Anforderungen nach DIN 68800-2 Holzschutz - Teil 2: Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau. Neben den Auslegungen der DIN existieren Empfehlungen, die Tauwassermasse in Holzkonstruktionen auf maximal 0,25 kg/m² zu beschränken und Trocknungsreserven einzubauen.
  • Zusätzlich gilt, dass bei Holzkonstruktionen der massebezogene Feuchtegehalt 3%, und bei Holzwerkstoffen 5% nicht übersteigt.
Nachweisfreie Konstruktionen
Gemäß den normativen Vorgaben ist bei einigen Konstruktionen nach DIN 4108-3 kein Nachweis zum Tauwasserausfall notwendig. Voraussetzung dazu ist, dass der Mindestwärmeschutz nach DIN 4108-2 und die luftdichte Ausführung nach DIN 4108-7 eingehalten sind. Zu den nachweisfreien Bauteilen zählen
  • einige Wände in Massivbauweise
  • Wände mit Innendämmung ohne Schlagregenbeanspruchung
  • Holzwände nach DIN 68800-2
  • Holzfachwerkwände mit raumseitiger Luftdichtheitsschicht
  • erdberührende Wände die nach DIN 18533 abgedichtet werden und
  • Bodenplatten mit Perimeterdämmung und Abdichtung nach DIN 18533
  • Außenwände, die mit einem zugelassenen Wärmedämmverbundsystem oder einem wasserabweisenden Außenputz hergestellt werden.
  • einige Dachkonstruktionen, wie z.B. nicht belüftete Dächer mit belüfteter Dachdeckung (Kaltdach)
  • Warmdachkonstruktionen wenn unterhalb der Dämmschicht eine diffusionshemmende Schicht mit sd,i ≥ 100 m eingebaut wird (siehe auch sd-Wert). Dies gilt jedoch nur, wenn sich keine Holzbauteile zwischen der Dachabdichtung und der raumseitigen Konstruktion mit sd,i ≥ 100 m befinden.
Trotzdem sollte insbesondere bei gedämmten Holzdachkonstruktionen die Anforderungen der DIN 68800-2 Holzschutz- Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau beachtet werden. Die Norm zum Holzschutz fordert bei beidseitig eingeschlossenen Holzkonstruktionen in der Gebäudehülle zusätzliche rechnerische Trocknungsreserven im Glaser-Verfahren. Diese Trocknungsreserven liegen bei Dächern ≥ 250 g/(m²a) und bei Decken und Wänden bei ≥ 100 g/(m²a). Damit sollen potenzielle Feuchteeinträge aus Konvektion oder aus der Einbaufeuchte des Holzes bewertet werden.

Nachweisverfahren nach DIN 4108-3 / Glaser-Verfahren
Für Außenbauteile, die nach DIN 4108-3 nachzuweisen sind, gelten die Vorgaben des normativ eingeführten Glaser-Verfahrens. Dabei werden nicht nur die Wärmeströme und das Temperaturgefälle in der Konstruktion bewertet, sondern ebenso die Verteilung des Dampfdrucks, der besonders in den Wintermonaten von innen auf die Konstruktion wirkt. In Verbindung zu dem Temperaturgefälle im Inneren des Bauteils ist der Dampfdruck, der wesentliche Aspekt zur Beurteilung der Sicherheit einer Konstruktion. Da Gase, wie auch Luft, grundsätzlich das Bestreben haben Druckunterschiede auszugleichen, führen im Winter Leckagen im raumseitigen Bereich zwangsläufig dazu, dass warme und feuchte Innenluft in die Konstruktion strömen oder diffundieren kann und an den kälteren Schichten abkühlt. Dann muss die abkühlende Luft zwangsläufig ihre Feuchtelast abgeben. Dieser Vorgang führt zum Auffeuchten im Inneren der Bauteile.

Mit der im November 2014 eingeführten DIN 4108-3 haben sich die normativen Klimabedingungen für die Beurteilung von Tauwasserbildung und Verdunstung geändert. Abweichend vom bisher gültigen Nachweisverfahren wurde die Temperatur des Außenklimas im Winter auf – 5°C angehoben. Zugleich wurde aber auch die Zeitspanne, in der diese Bedingungen gelten, auf 90 Tage oder 2.160 Stunden erhöht.

Randbedingungen zur Berechnung
Für die Tauperiode über 90 Tage bzw. 2.160 Stunden von Dezember bis Februar gelten folgende Vorgaben, die in den Berechnungen zu übernehmen sind:

  • Innenklima: 20°C Innenraumtemperatur bei einer relativen Luftfeuchte von 50%; daraus resultiert ein Wasserdampfpartialdruck P von 1.168 Pa
  • Außenklima: – 5°C Innenraumtemperatur bei einer relativen Luftfeuchte von 80%; daraus resultiert ein Wasserdampfpartialdruck P von 321 Pa
Für die Verdunstungsperiode über 90 Tage bzw. 2160 Stunden von Juni bis August gelten folgende Vorgaben, die in den Berechnungen zu übernehmen sind:
  • Innenklima: Wasserdampfpartialdruck P von 1.200 Pa
  • Außenklima: Wasserdampfpartialdruck P von 1.200 Pa

Lastfälle nach Glaser
Die Norm unterscheidet vier verschiedene Fälle im Nachweisverfahren zum Tauwasserausfall:

  • Kein Tauwasserausfall, der Kurvenzug des errechneten Sättigungsdampfdrucks schneidet nicht den Zug des Partialdampfdrucks.
  • Tauwasserausfall in einer Ebene. Der Kurvenzug des errechneten Sättigungsdampfdrucks schneidet den Zug des Partialdampfdrucks in einer Ebene (siehe Abb. 2).
  • Tauwasserausfall in zwei Ebenen. Der Kurvenzug des errechneten Sättigungsdampfdrucks schneidet den Zug des Partialdampfdrucks an zwei Schichtgrenzen.
  • Tauwasserausfall in einem Bereich. Der Kurvenzug des errechneten Sättigungsdampfdrucks entspricht dem Zug des Partialdampfdrucks in einem Bereich.

Da der Glaser-Nachweis eine modellhafte Berechnung ist, die stationäre Randbedingungen nutzt, bildet die Berechnung nicht die Realität ab. Neben den festgeschriebenen Berechnungsansätzen zu den jeweiligen Perioden ist zu beachten, dass weitere feuchtetechnische Einflüsse, wie die Ausgleichsfeuchte von Baustoffen oder das Nutzerverhalten, unberücksichtigt bleiben. Trotzdem bietet die Berechnung nach Glaser dem Fachmann eine Hilfe zur Bewertung von Konstruktionen und Schichtaufbauten. Und auch wenn die normativ festgelegten Randbedingungen, wie z.B. – 5 °C durchgehend über 90 Tage, nicht in allen Teilen Deutschlands realitätsnah erscheinen, so beinhalten diese Grundbedingungen jedoch Sicherheiten die positiv bewertet werden müssen.

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