Dämmungsysteme und deren Wirkung

Gallerie

Zur Reduzierung des Wärmeenergiebedarfs in einem Gebäude ist die Dämmung von Fassade, Dach und Bodenplatte eine der wichtigsten Aufgaben. Wand- und Dachflächen haben dabei den größten Anteil an Wärmeverlusten aus Transmission. Nach einer Veröffentlichung des FIZ Karlsruhe liegt der Anteil der einzelnen Flächen bei einem einfachen Einfamilienhaus bei

  • Boden gegen Erdreich 5 bis 10%
  • Dach 15 bis 20%,
  • Fenster 20 bis 25%,
  • Wand 20 bis 25%,
  • Lüftung 10 bis 20%,
  • Heizung 30 bis 35%
Dabei hat die Lage der Dämmebene entscheidenden Einfluss auf die energetischen Folgen und die konstruktiven Maßnahmen. Dem Planer stehen zur Wahl, das außen oder innen gedämmte Bauteil sowie im Falle der Außenwand noch zusätzlich die monolithische und gedämmte Konstruktion.

Außendämmung
Die außenseitige Dämmung von Bauteilen bietet den Vorteil, dass bei einer regelkonformen Detaillierung aller Anschlüsse eine wärmebrückenfreie Konstruktion gelingt und damit die Wärmeströme aus dem Bauwerk am geringsten sind. Zusätzlich bietet die außenseitige Dämmung den Vorteil, dass die tragende Struktur des Bauwerks nicht mehr dem Frost-Tauwechsel ausgesetzt ist und damit thermische Spannungen im Bauteil nahezu ausgeschlossen werden können. Wie Abbildung 1 mitte schematisch zeigt, liegen der Temperaturabfall und die Unterschreitung des Frostpunktes in der außen liegenden Dämmebene. Unter winterlichen Bedingungen stellt sich damit ein ausgeglichenes und behagliches Innenraumklima ein, da die Oberflächentemperatur auf der Wandinnenseite relativ hoch ist und nahezu der Temperatur der Innenraumluft entspricht. Für den Innenraum bleibt auf diese Weise das massive Bauteil als wärmeregulierender Speicher voll erhalten, was in den Sommermonaten bzw. im Nachweis zum sommerlichen Wärmeschutz von Vorteil ist.

Diese Wirkungsweise ist mit außenseitig gedämmten Fassaden aus Wärmedämmverbundsystem (WDVS), kerngedämmten Fassaden oder hinterlüfteten Bauteilen zu erreichen.

Da mit der außenseitigen Dämmung die Wärmeströme von warm nach kalt  reduziert werden, wird jedoch die Trocknung von Fassaden nicht mehr unterstützt. Daher neigen außengedämmte Fassaden mit Wärmedämmverbundsystemen verstärkt zu einem Befall mit Algen. Die in der Umgebungsluft enthaltenen Algen finden auf den kalten und von Tauwasser benetzten Fassadenflächen die lebensnotwendige Feuchtigkeit damit die Besiedlung und Wachstum einsetzen kann (siehe Abb. 3).

Innendämmung

Vergleicht man die Wirkungsweise einer Innen- mit der Außendämmung einer Fassade fällt deutlich auf, dass bei einer Innendämmung das tragende Bauteil komplett im frostgefährdeten Bereich liegt und der Temperaturabsturz raumseitig in der Dämmebene erfolgt. Damit bleiben die tragenden Bauteile bei einer Innendämmung immer dem Frost-Tauwechsel ausgesetzt. Da die einbindenden Bauteile, wie Innenwände und Decke von der Dämmebene nicht erfasst werden können, resultieren hieraus Wärmebrückeneffekte. Diese führen zu erhöhten Wärmeströmen in den Anschlusspunkten der Bauteile, was eine Unterschreitung der einzuhaltenden Oberflächentemperatur von 12,6 °C in den Übergängen nach sich ziehen kann. Damit besteht bei den Anschlüssen von einbindenden Bauteilen das Risiko des Kondensatausfalls auf der kalten Oberfläche, was die Grundlage für einen Pilzbefall im Innenraum bildet. Zugleich kann es aber, wenn Dampfsperren unsachgemäß ausgeführt oder Dämmplatten hohllagig verklebt wurden, zu einem Ausfall von Tauwasser zwischen der Dämmung und dem kalten Bauteil kommen. Im Fall der in Abb. 2 schematisch dargestellten Holzbalkenkonstruktion bestünde damit nicht nur ein hygienisches Risiko durch einen Schimmelpilzbefall, sondern zugleich auch ein konstruktives Risiko, wenn das ausfallende Tauwasser Nahrungsgrundlage für einen holzzerstörenden Pilz wird. Daher sollte im Rahmen der Ausführungsplanung immer für alle einbindenden Bauteile eine bauphysikalische Bewertung stattfinden.

Die meisten Innendämmsysteme müssen, wenn sie einen geringen sd-Wert (Wasserdampfdiffusionsaquivalente Luftschichtdicke) besitzen, mit einer raumseitigen Dampfsperre ausgeführt werden, damit es zwischen der Dämmebene und der kalten Außenwand nicht zu einem Ausfall von Kondensat und einem verdeckten Schimmelpilzbefall kommt. Ausgenommen davon sind Kalkiumsilikat-Platten und gelochte PUR-Platten, die speziell für den Fall der Schimmelpilzsanierung konzipiert wurden. Aufgrund der Dämmeigenschaften dieser Platten wird neben der Erhöhung der Oberflächentemperatur zugleich Feuchtigkeit aus der Raumluft zwischengespeichert, die zeitverzögert wieder an die Luft abgegeben wird. Ebenfalls ohne Dampfsperre können Schaumglasprodukte als Innendämmung genutzt werden. Dadurch, dass Schaumglas dampfdiffusionsdicht ist, kann Feuchtigkeit nicht in die Dämmebene gelangen.

Da die meisten Innendämmungen das Trocknungsverhalten von Außenbauteilen verändern und die Trocknung nur noch zur Außenseite erfolgen kann, muss eine Prüfung des Untergrundes erfolgen. Für Außenwände gilt daher, dass die Beschichtung zum Regenschutz zwingend funktionieren muss, keine aufsteigende Feuchtigkeit im Mauerwerk vorhanden ist oder defekte wasserführende Leitungen im Mauerwerk vorhanden sein dürfen.

Innendämmungen stellen aber gerade im Bereich der Gebäudesanierung und bei Denkmälern eine Chance dar, eine energetische Optimierung der Hüllflächen vorzunehmen. Die folgende Übersicht enthält einige der zu berücksichtigenden Vor- und Nachteile von Innendämmungen.

Vorteile
  • schnelleres Aufheizen von Räumen im Winter möglich
  • energetische Verbesserung durch Reduzierung der Transmissionswärmeverluste
  • Erhöhung der inneren Oberflächentemperatur
  • Reduzierung des Schimmelpilzrisikos
  • Verbesserung der Behaglichkeit
  • schrittweise raumbezogene Sanierung von Gebäuden möglich
  • keine Gerüstkosten
  • Einbau in Denkmälern ggf. möglich
Nachteile
  • schnelles Erwärmen der Räume unter sommerlichen Bedingungen
  • zusätzliche Unterkonstruktion bei wandbefestigten Möbeln notwendig
  • Wärmebrückeneffekte verstärken sich
  • Gefahr des Tauwasserausfalls und der Schimmelbildung auf kalten Bauteilen hinter der Dämmebene bei unsachgemäßer Ausführung der Dampfsperre
  • eventuell Verschlechterung des Schallschutzes
  • ggf. Brandschutzrisiken
  • Verlust an Nutzfläche
  • Reduzierung des Trocknungspotenzials
  • Gefrierpunkt wandert tiefer in das Bauteil, dadurch Gefahr von Frostschäden
    bei wasserführenden Leitungen Frostgefahr in den Wänden
Monolithisch und gedämmte Außenwandkonstruktionen
Für die Ausführung von Außenwänden besteht ebenfalls die Möglichkeit, mit hochgedämmten Ziegel- oder Porenbetonsteinen die Anforderungen an den Wärmeschutz nach der Energieeinsparverordnung zu erfüllen. Bei diesem Schichtaufbau fällt der Temperaturverlauf kontinuierlich über die Bauteilstärke (siehe Abb.1 rechts). Damit grenzt der Stein direkt innen an die warme Raumluft und außen an die kalte Luft der Umgebung. Die monolithische Bauweise bietet Vorteile sowohl im winterlichen, wie im sommerlichen Wärmeschutz, da raumseitig wärmeregulierende Speichermasse zur Verfügung steht und außenseitig die Putzebene nicht vollkommen von den Wärmeströmen abgekoppelt wurde. Daneben bietet die monolithische Ausführung auch die Vorteile der mineralischen Baustoffe beim Brandschutz. Allerdings ist der Einsatz der Steine konstruktiv eingeschränkt, da die Verbesserung der Dämmeigenschaften zulasten einer reduzierten Druckfestigkeit ging.

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Für die thermische Trennung bietet die Industrie unterschiedliche Einbauteile an, wie z.B. Isolationskörbe für auskragende Betonplatten.

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Wie lassen sich Wärmebrücken vermeiden bzw. deren Einfluss in der energetischen Bilanzierung reduzieren?

Wärmebrückenbilanzierung nach DIN 4108 Beiblatt 2

Neben dem pauschalen Ansatz, Wärmebrücken ohne Nachweis über einen Zuschlag von ∆WB 0,10 W/(m²K) auf die gesamte Hüllfläche zu berücksichtigen, oder einen detaillierten Nachweis mittels Simulationen zu erstellen, besteht nun die Möglichkeit, relativ effizient einen Gleichwertigkeitsnachweis zu führen.

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Das 2019 veröffentlichte Beiblatt ermöglicht einen Gleichwertigkeitsnachweis auf Grundlage von Bildvorlagen aus der Norm. Dazu wurden die Kategorien A und B für Wärmebrücken eingeführt.

Wärmetransportmechanismen

Bei einem Gebäude treten Wärmeströme vom beheizten zum unbeheizten Innenraum bzw. dem Außenraum auf (Abb.: ehem. Zollverein School of Management and Design in Essen, Sanaa, 2006).

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Winterlicher Wärmeschutz: Grundlagen und Ziele

Bei zerklüfteten Bauten steigt neben der Erhöhung der Hüllfläche auch der Einfluss von Wärmebrücken bzw. Durchdringungspunkten an Fassaden und Dächern (Abb.: Bürogebäude am Potsdamer Platz, Berlin).

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Über die Ausrichtung, das Verhältnis der Flächen, den Öffnungsanteil und die Hüllfläche beeinflussen Planerinnen und Planer bereits beim Entwurf eines Gebäudes den Heizenergiebedarf.