Wärmedämmverbundsysteme

Wärmedämmverbundsysteme (WDVS, WDV-Systeme) werden eingesetzt, um den Wärmeverlust an Gebäuden gemäß DIN 4108 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden und darüber hinaus gemäß der Energiesparverordnung (EnEV) zu reduzieren. Die Folgen der Energieeinsparverordnung sind u.a. höhere Dämmstoffdicken, insbesondere beim häufig eingesetzten expandierten Polystyrolhartschaum (EPS) und demzufolge erhöhte Brandlasten an Fassaden. Nach mehreren Brandereignissen im Zusammenhang mit WDVS ist der Brandschutz in den Fokus gerückt und damit die Diskussion um die Sicherheit von Wärmedämmverbundsystemen im Brandfall.

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Schutzziele

Wo fängt der Brandschutz bei Wärmedämmverbundsystemen an? Gemäß §14 MBO sind die bauordnungsrechtlichen Schutzziele, der Entstehung und Ausbreitung von Bränden vorzubeugen, die Rettung von Mensch und Tier sowie wirksame Löscharbeiten zu ermöglichen. Das baurechtliche Schutzziel besteht bei Gebäudeaußenwänden darin, die Brandausbreitung über die Fassade bis zum Löschangriff der Feuerwehr zu verhindern und damit auch die Rettung über den zweiten Rettungsweg zu ermöglichen.

Anforderungen an Baustoffe

Das Brandverhalten von Baustoffen und auch von WDVS wird auf der Grundlage von Laborbrandversuchen nach der deutschen Norm DIN 4102-1 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen oder der europäischen Norm DIN EN 13501-1 Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten klassifiziert. Die bauaufsichtliche Anforderung an Baustoffe nicht brennbar (A1, A2 gemäß DIN 4102-1) wird durch einen fortentwickelten Brand oder Vollbrand nachgewiesen. Dabei werden fünf Proben (4 x 4 x 5 cm) in einem zylinderförmigen Ofen geprüft. Bei diesem Brandversuch besteht die Anforderung gemäß DIN 4102-1 für den zu prüfenden Baustoff darin, eine sehr geringe Wärmeabgabe und Brandausbreitung, eine geringe Menge entzündbarer Gase sowie eine unbedenkliche Rauchentwicklung vorzuweisen.

Die Schwerentflammbarkeit (B1 gemäß DIN 4102) von Baustoffen wird über das Prüfszenario eines brennenden Papierkorbes und zusätzlich für die Fassadenbekleidungen in einem Brandschacht geprüft. Im Brandschacht werden modellhaft die aus einer Wand schlagenden Flammen simuliert – vier Proben (19 x 19 x 1 cm) werden mit einem Propangasbrenner über einen Zeitraum von zehn Minuten am unteren Ende beflammt. Ein gleichmäßiger Luftstrom fließt von unten nach oben durch das Prüfgerät. Unter dieser Brandbeanspruchung darf sich die Brandausbreitung nicht wesentlich außerhalb des Primärbrandes entwickeln.

Die Prüfung von Baustoffen auf Normalentflammbarkeit (B2 gemäß DIN 4102-1 oder gemäß europäischer Norm Klasse E) wird durch die Brandbeanspruchung einer Baustoffprobe von 9 x 19 cm durch eine kleine definierte Flamme (Streichholzflamme) über ein Zeitmaß von 15 Sekunden dargestellt. Der Baustoff darf sich innerhalb dieser Zeit nicht entzünden. Baustoffe, die leicht entflammbar (B3 gemäß DIN 4102-1, F gemäß DIN EN 13501-1) sind, bedürfen keiner Prüfung und beinhalten alle Baustoffe, die nicht in die zuvor genannten Klassen eingeordnet sind. Leicht entflammbare Baustoffe dürfen nach geltendem Baurecht nicht verwendet werden.

Für die mit der europäischen Norm zur Klassifizierung des Brandverhaltens DIN EN 13501-1 eingeführten Euroklassen B, C und D sowie für die Euroklasse A2 ist anstelle der bei den entsprechenden nationalen Klassen B1 und A2 nach DIN 4102-1 angewendeten Brandschachtprüfung der Single-Burning-Item-Test (SBI-Test) vorgesehen. Die Brandbeanspruchung eines Bauprodukts wird durch einen einzelnen brennenden Gegenstand in einer Raumecke dargestellt. Dies geschieht durch einen diffusen Gasbrenner mit einer Flammenhöhe von ca. 80 cm (Energieabgabe ca. 30 kW) über einen Zeitraum von 20 Minuten. Dabei dürfen bestimmte Grenzwerte der Energiefreisetzung als Maß für das Brandverhalten nicht überschritten werden.

Anforderungen an Fassaden

Die baurechtlichen Brandschutzanforderungen an die zu verwendenden Baustoffe für Außenwände und damit auch an WDVS, steigen mit zunehmender Gebäudehöhe bzw. Gebäudeklasse (GK). Bei Gebäuden der GK 4 und 5 bzw. mittlerer Gebäudehöhe (> 7 m und ≤ 22 m) muss die Oberfläche von Außenwänden sowie Außenwandbekleidungen einschließlich der Dämmstoffe und Unterkonstruktion gemäß Bauordnung in allen Bundesländern schwer entflammbar sein. Bei niedrigeren Gebäuden (GK 1 bis 3 bzw. geringer Höhe) genügen normal entflammbare Außenwandbekleidungen.

Zusätzliche Anforderungen an Außenwände können aus den Sonderbauverordnungen und objektspezifischen Brandschutzkonzepten aufgrund einer besonderen Gebäudesituation oder aus privatrechtlichen Forderungen resultieren. Ergänzend dazu sind spezielle Anforderungen z.B. für den Bereich von Brandwänden (nicht brennbare Bekleidung, z.B. mit Mineralwolle-Fassaden-Dämmplatten, Schmelzpunkt ≥ 1.000°C, Euroklasse A1 nach DIN EN 13501-1 erforderlich) in den Landesbauordnungen beschrieben. Dies betrifft des Weiteren die Rettungswegführung vor Außenwänden, u.a. Außentreppen, offene Gänge (Laubengänge), Untersichten von Gebäuderücksprüngen (Arkaden, Loggien) sowie Gebäudedurchfahrten für die Feuerwehr.

Einordnung von Dämmstoffen
Dämmstoffe werden bei Bauvorhaben zur Dämmung von Dächern, Fassaden sowie als Kellerdämmung oder Einblasdämmung verwendet. Häufig wird der Dämmstoff Polystyrol eingesetzt. EPS – expandierter Polystyrolhartschaum ist ein organisch-synthetischer und brennbarer Dämmstoff, der aus kleinen Kugeln besteht, in dem sich luftgefüllte Poren befinden. Dies erklärt die guten Dämmeigenschaften. In Deutschland wird flammgeschützter Polystyrolhartschaum eingesetzt, der nach DIN 4102-1 bzw. DIN 13501-1 mit Zulassung als schwer entflammbar (B1) eingestuft ist. XPS – extrudierter Polystyrol-Hartschaum (nach DIN EN 13164) wird wegen seiner hohen Druckfestigkeit und geringer Feuchtigkeitsaufnahme häufig als Perimeterdämmung oder zur Sockeldämmung verwendet. Des Weiteren gibt es die anorganisch-natürlichen Rohstoffe, wie Blähton, Perlite, Ton und Glas, die keinen Flammschutz besitzen, nicht brennbar (A) sind und als geregelte Bauprodukte den bauaufsichtlich eingeführten technischen Regeln entsprechen. Zu den anorganisch-synthetischen Rohstoffen gehören die, auf der Grundlage von mineralischen Stoffen, industriell gefertigten Dämmstoffe wie Stein-/Glaswolle sowie Schaumglas/Mineralschaum; sie sind geregelte Bauprodukte. Mineralwollplatten bestehen aus Glas- oder Steinwolle, die durch ein Bindemittel zu einer Platte verbunden sind (nicht brennbar A gemäß DIN 4102-1/DIN EN 13501). Als Dämmstoffe werden auch die normal entflammbaren (B2) organisch-natürlichen (nachwachsenden) Rohstoffe wie Holz, Kork, Schafwolle und Hanf-Zellulose als geregeltes Bauprodukt oder mit Zulassung verwendet.

Ein Wärmedämmverbundsystem mit dem Dämmstoff Mineralwolle/Mineralschaum, jeweils Baustoffklasse A1, wird als System nicht brennbar eingestuft. WDVS mit dem Dämmstoff expandiertes Polystyrol (EPS, Baustoffklasse B1 gemäß DIN 4102-1) wird als schwer entflammbar eingestuft, erfordert jedoch in der Ausführung Brandschutzmaßnahmen (z.B. Sturzschutz oder umlaufende Brandriegel) an der Fassade. WDVS mit Holzweichfaser wird als System normal entflammbar (B2 gemäß DIN 4102-1) eingestuft.

Einordnung von WDVS
Wärmedämmverbundsystem heißt, dass Wärmedämmstoff (meist Polystyrolplatten) auf der Außenwand des Gebäudes mit Kleber, Dübeln oder Halteleisten befestigt und mit einer Beschichtung wie Unterputz, Oberputz oder keramischer Bekleidung versehen wird. Die Einzelkomponenten müssen aufeinander abgestimmt sein. Das WDVS stellt ein kombiniertes Klebe-, Montage- und Beschichtungssystem dar, das einer bauaufsichtlichen Systemzulassung bedarf. Es darf nur als Komplettsystem eines Anbieters verwendet werden. Für die vom DIBt zugelassenen WDVS mit Polystyroldämmstoffplatten (EPS-Hartschaumplatten) muss zum einen der Nachweis der Baustoffklasse B1 (schwer entflammbar) nach DIN 4102-1 erbracht werden; zum anderen muss nachgewiesen werden, dass das komplette WDV-System die nationalen Anforderungen gemäß DIN 4102-1 sowie die europäischen Anforderungen nach DIN EN 13823 Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten erfüllt. Nach Abschluss des Einbaus von WDVS ist gemäß Zulassung vom Fachunternehmer die zulassungskonforme Ausführung schriftlich zu bestätigen.

Was passiert im Brandfall mit WDVS?
Bei einem Brandereignis schlagen die Flammen meist aus einem Fenster oder befinden sich vor der Fassade. Dabei entwickelt sich rasch starke Hitze und Rauch. Das EPS schmilzt bei ca. 140°C ab. Es kommt zu einem heißen Abtropfen, bis hin zu großflächig ablaufender Schmelze, die zur Brandausbreitung, insbesondere zur Zunahme von Brandlasten (Entzündung der Schmelze an der Brandquelle im Sockelbereich) führt und letztlich zum Versagen der WDVS-Fassade. Dies stellt besondere Anforderungen an die Rettungsmaßnahmen und die wirksamen Löscharbeiten der Feuerwehr dar. Im Zuge der Untersuchung von Brandereignissen im Zusammenhang mit WDVS wurde deutlich, dass die überwiegende Anzahl durch Brände vor der Fassade hervorgerufen wurde, und durch die rasante Brandausbreitung auf der Fassade mehrere geschossübergreifende Nutzungseinheiten betroffen waren. Die bisherigen Prüfungen für die Schwerentflammbarkeit und die Erteilung allgemein bauaufsichtlicher Zulassungen für WDVS ging, abgesehen von bestimmten Außenbrandszenarien, von einem Brand im Gebäude und aus den Fenstern schlagenden Flammen aus.

Neue Entwicklungen beim Wärmedämmverbundsystem
Im Rahmen einer durch die Bauministerkonferenz beauftragten Versuchsreihe wurden Realbrände von WDVS-Fassaden mit Großraum-Müllcontainern sowie Brände in Gebäudeecken untersucht. Dabei wurden konstruktive Maßnahmen erarbeitet, die Fassaden, die als schwer entflammbares WDVS mit EPS-Dämmstoffen ausgebildet sind, widerstandsfähiger gegen die in unmittelbarer Nähe zur Fassade wirkende Brandbeanspruchung machen sollen. Das Deutsche Institut für Bautechnik veröffentlichte mit dem DIBt-Newsletter 3/2015 Vorgaben, die künftig in den bauaufsichtlichen Zulassungen der EPS-WDVS Berücksichtigung finden. Zum einen betrifft dies konstruktive Maßnahmen an der Fassade: „Konstruktive Ausbildung von Maßnahmen zur Verbesserung des Brandverhaltens von als ‚schwer entflammbar’ einzustufenden Wärmedämmverbundsystemen mit EPS-Dämmstoff“ (Stand 27.05.2015); zum anderen handelt es sich um „Maßnahmen zur Sicherstellung der Schutzwirkung von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) aus Polystyrol“ (Merkblatt Stand 18.06.2015).

Konstruktive Maßnahmen
Die konstruktiven Maßnahmen werden in Abhängigkeit vom verwendeten EPS-WDVS, je nach Dämmstoffdicke, Befestigungsart und Außenwandbekleidung (Oberfläche) in die Vorgaben A-H unterschieden. Zusätzlich zu den bisher bauaufsichtlich vorgesehenen Brandschutzmaßnahmen (z.B. Sturzschutz über Öffnungen in der Außenwand) sind gebäudeumlaufende Brandriegel anzuordnen.

Beispielhaft (siehe Abb. 2) wird dies an einem WDVS mit angeklebtem EPS-Dämmstoff in Stärken bis 300 mm auf massivem mineralischen Untergrund mit Putzschicht verdeutlicht: Der erste Brandriegel wird an der Unterkante des WDVS bzw. maximal 90 cm über Geländeoberkante oder genutzten angrenzenden horizontalen Gebäudeteilen (z.B. Parkdächer) angeordnet. Der zweite Brandriegel wird in Höhe der Decke des ersten Geschosses über Geländeoberkante oder angrenzender horizontaler Gebäudeteile, jedoch zu dem darunterliegenden Brandriegel im Achsabstand von max. 3,00 m angeordnet. Bei größeren Abständen sind zusätzliche Brandriegel einzubauen. Der dritte Brandriegel wird in der Höhe des dritten Geschosses über Geländeoberkante oder angrenzender horizontaler Gebäudeteile, mit max. Achsabstand von 8,00 m angeordnet. Bei größeren Abständen sind zusätzliche Brandriegel einzubauen. Weitere Brandriegel sind an Übergängen der Außenwand zu horizontalen Flächen (Durchfahrten, Arkaden) anzuordnen, soweit diese in einem vom Brand beanspruchten Bereich des ersten bis dritten Geschosses liegen. Am oberen Abschluss des WDVS, unterhalb des Daches, ist im maximalen Abstand von 1,00 m von angrenzenden brennbaren Bauteilen ein Brandriegel zu befestigen. Die Brandriegel müssen aus ≥ 200 mm hohen nicht brennbaren Mineralwolle-Lamellenstreifen der Klassen A1, A2 gemäß DIN 4102-1 oder A1, A2-s1-d0 nach DIN EN 13501-1 nicht glimmend aus Steinfasern mit Schmelzpunkt ≥ 1.000° C bestehen und eine Rohdichte zwischen 60-100 kg/m³ aufweisen. Die Brandriegel müssen mit mineralischem Klebemörtel vollflächig angeklebt und zusätzlich mit WDVS-Dübeln befestigt sein. Die Verdübelung (siehe Abb. 3) erfolgt mit zugelassenen WDVS-Dübeln mit Dübelteller (d  ≥  60 mm) aus Kunststoff sowie Spreizelementen aus Stahl. Die Zwischenabstände zu den seitlichen Rändern des Brandriegels müssen nach oben und unten mind. 10 cm, zur Seite mind. 15 cm und zwischen benachbarten Dübeln mind. 45 cm betragen. Für das genannte beispielhafte WDVS müssen die gemäß Zulassung vorgeschriebenen Maßnahmen im Bereich der Außenwandöffnungen erst oberhalb des dritten Brandriegels ausgeführt werden.

Die Gesamtheit der konstruktiven Maßnahmen, wie umlaufende Brandriegel aus Mineralwolle, die zusätzliche Verdübelung und eine verbesserte Gebäudeeckenausbildung, sollen zur Verbesserung der Bauart beitragen. Dies dient dem Schutz vor äußerer Brandbeanspruchung sowie brennbarer Dachaufbauten und verhindert die Brandweiterleitung über die Geschosse. Die Vorgaben des DIBt nehmen nur Bezug auf WDVS, an die die Anforderung der Außenwandbekleidung schwer entflammbar gestellt ist. Diese Vorgaben betreffen demnach nur Standardbauten der GK 4 und 5. Gebäude der GK 1 bis 3, normaler Art und Nutzung (Wohn- und Bürogebäude), mit der Anforderung normal entflammbarer Außenwandbekleidung sind baurechtlich auch ohne konstruktive Brandschutznahmen zulässig. Sollten Verbesserungen auch bei GK 1 bis 3 erreicht werden, so müsste statt dem baurechtlichen Mindeststandard normal entflammbar ebenfalls die Anforderung schwer entflammbar berücksichtigt werden. Dies ist letztlich eine Entscheidung des Bauherrn oder Brandschutznachweiserstellers. Gerade bei Gebäuden der GK 3, bei denen mit Brandlasten an der Fassade gerechnet werden muss, sollte das höhere Schutzniveau in Betracht gezogen werden. Nach wie vor sind jedoch die baurechtlichen Anforderungen gemäß LBO an z.B. die Außenwände notwendiger Treppen und Flure (Bekleidung und Dämmstoffe aus nich tbrennbaren Baustoffen), Brandwände (nicht brennbare Baustoffe) sowie Feuerwehrdurchfahrten (feuerbeständige Wände und Decken) zu beachten, d.h. es muss in diesen Bereichen nicht brennbares WDVS verwendet werden.

Sicherstellung der Schutzwirkung
Für die Sicherstellung der Schutzwirkung von WDVS ist die Festlegung objektkonkreter organisatorischer Brandschutzmaßnahmen innerhalb der Planung, Bauphase sowie der Nutzung erforderlich.

Planung: Um die erforderlichen konstruktiven Brandschutzmaßnahmen für das Objekt einschätzen zu können, sollten folgende Fragestellungen berücksichtigt werden:

• Welche bauordnungsrechtliche Anforderung besteht an das Brandverhalten des WDVS für das Gebäude (LBO, Sonderbauvorschriften)?
• Wo befinden sich Brandwände und Gebäudeabschlusswände?
• Befinden sich Flucht- und Rettungswege im Bereich der Außenwand?
• Verfügt das Gebäude über Feuerwehrdurchfahrten, die mit WDVS verkleidet sind?

Die Erstellung einer Dokumentation der geplanten bzw. ausgeführten Brandschutzmaßnahmen ist im Zuge der Umnutzung des Gebäudes und Bauantragsänderung zur Brandschutznachweiserstellung hilfreich.

Bauphase: Gemäß §11 MBO sind Baustellen so einzurichten, dass Gefahren vermieden werden. Dies schließt auch die Schutzziele gemäß § 14 MBO (s.o.) ein.

Wärmedämmverbundsysteme gewährleisten eine Schutzfunktion, wenn der Raumabschluss gegeben ist. D.h. erst, wenn sie entsprechend den technischen Regelungen fertig eingebaut sind, kann das WDVS wirken. Innerhalb der Bauphase und damit dem Vorhandensein von WDVS in verschiedenen Ausbauzuständen ergibt sich für alle am Bau Beteiligten eine besondere Verantwortung im Hinblick auf den Brandschutz bzw. der Vorbeugung von Brandereignissen. Dies betrifft auch das nachträgliche Aufbringen von WDVS an Bestandsbauten. Das DIBt weist insbesondere auf die Sicherung der Rettungswege (notwendige Treppen, Flucht von Gerüstlagen, Anleiterstellen für die Rettungsgeräte der Feuerwehr sowie Flächen für die Feuerwehr) hin. Unmittelbar am Gebäude gelagerte Brandlasten sollten gering gehalten oder vermieden werden (tägliche Abfallentsorgung, keine Vorratshaltung). Feuergefährliche Arbeiten sind in einem Sicherheitsabstand zur Fassade auszuführen und gegebenenfalls durch Brandwachen zu kontrollieren. Die Baustelle ist vor unbefugtem Betreten zu sichern. Im Vorfeld sind zur Planung der Ausführung z.B. die Merkblätter der Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR 2.2 „ Maßnahmen gegen Brände“ (z.B. Feuerlöscher für Heißarbeiten), das VDS-Blatt 2021: 2010-01 (Musterchecklisten), Merkblatt der DGUV – (01. Brände von Dämmsystemen – Hinweise zur Arbeitssicherheit) sowie das Merkblatt der Brandschutz Akademie Berlin (BAB) „Brandschutz auf der Baustelle“ zu berücksichtigen. Bei Gebäuden der Gebäudeklassen 4 und 5 sowie für Sonderbauten sollte eine für die Bauausführung von WDVS (gemäß DIBt) erfahrene Fachbauleitung für Brandschutz herangezogen werden.

Nutzung und Instandhaltung
Für den Erhalt der Schutzwirkung der Fassade gegen Feuchtigkeit oder Brandeinwirkung ist ihre ordnungsgemäße Instandhaltung erforderlich. Dazu zählt eine regelmäßige Kontrolle der gesamten Fassade auf Beschädigungen. Sind Putzschäden vorhanden, sollten diese zeitnah instandgesetzt werden. Die Instandhaltung ist Aufgabe des Bauherrn bzw. Eigentümers. Bei der Lagerung von brennbaren Materialien und brennbaren Müllcontainern wird ein Mindestabstand von 3,00 m zur Fassade empfohlen. Bei der Verwendung von Müllcontainern aus Kunststoff sollten nicht brennbare Einhausungen vorgesehen werden.

Bestandsbauten
Ist eine Erstellung von nicht brennbaren Einhausungen (z.B. für Müllcontainer) bei bestehenden Gebäuden mit WDVS und ohne konstruktive Brandschutzmaßnahmen nicht möglich, oder bedeutet dies eine Nutzungseinschränkung, so wird aus brandschutztechnischer Sicht empfohlen, die Fassade nach den nunmehr geltenden Vorgaben zu ertüchtigen. Dazu sollten mindestens die beiden unteren Brandriegel nachträglich in das bestehende WDVS eingebaut werden. Planer sollten Bauherrn bzw. Eigentümer von bereits abgeschlossenen Bauvorhaben im Zusammenhang mit WDVS auf das Brandrisiko und ggf. Möglichkeiten zur Ertüchtigung gemäß den Vorgaben des DIBt hinweisen. Bei der Verwendung von WDVS müssen bereits in der Planungsphase die konstruktiven und organisatorischen Brandschutzmaßnahmen gemäß den Empfehlungen des DIBt und der Bauministerkonferenz Berücksichtigung finden, um die Sicherheit im Brandfall zu gewährleisten.

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• www.baunetzwissen.de/Dämmstoffe > EPS