Dämmung und Feuchteschäden: Energetische Ziele und Bilanzierung

Wie verändern sich die Dämmeigenschaften durch Wasser?

In den bauphysikalischen Nachweisen zur Energieeinsparverordnung und zum Mindestwärmeschutz steht u.a. die Dimensionierung der Dämmstärken von Bauteilen im Vordergrund der Planung. Dies geschieht auf Grundlage des Bemessungswertes der Wärmeleitfähigkeit eines Materials. Zusätzlich müssen Nachweise zum Feuchteschutz mit Hilfe des Glasers-Verfahrens nach DIN 4108-3 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz – Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung geführt werden, bedingt durch eine Anforderung als bauaufsichtlich eingeführte Norm.

Während pauschal im Wärmeschutz gesagt werden kann, dass nur eine trockene Dämmung eine funktionierende Dämmung ist, die die zugesagten Eigenschaften besitzt, kann es in der Anwendung der DIN 4108-3 zu einem zulässigen Ausfall von Tauwasser kommen. Dieser darf vorgegebene Grenzwerte während der winterlichen Tauperiode nicht überschreiten und muss unter sommerlichen Bedingungen in der Verdunstungsperiode komplett abgeführt werden. Insbesondere die Schichtenfolge von Dachaufbauten muss dementsprechend ausgeführt, der sd-Wert passend gewählt werden. Unter dämmtechnischen Gesichtspunkten ist dies eigentlich paradox, da gerade in den Wintermonaten die effektivste Dämmleistung notwendig ist, um die energetischen Ziele zu erfüllen. Die Dämmebene sollte daher unbedingt von Wasser freigehalten werden.

Wie verändern sich die Dämmeigenschaften durch Wasser?
Wasser besitzt grundsätzlich eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft. Bei Dämmstoffen wird daher versucht, einen möglichst hohen Luftanteil in die Materialien einzubauen. Bei aufgeschäumten Produkten geschieht dies in Form von Poren. Durchlässige Materialien ohne Porenräume, wie zum Beispiel Dämmwollen, können im trockenen Zustand einen Luftanteil von bis zu 92% haben.

Bei den porigen Dämmstoffen muss zwischen solchen unterschieden werden, die geschlossenzellig sind, wie Schaumglas, und Materialien, deren Porenstruktur (teilweise) verbunden ist. Dies ist bei Kalzium-Silikatplatten oder Porenbetonen der Fall: Hier kann Feuchtigkeit auch durch Diffusion als Kappilarkondensation in das Material gelangen und dadurch ein tiefer liegender Porenraum aufgefeuchtet werden. Dies geschieht in Abhängigkeit zur vorhandenen Porenstruktur und -größe. Der Vorgang ist typisch für Baustoffe mit sorptiven Eigenschaften und tritt im Normalfall als Ausgleichsfeuchte auf, die in Abhängigkeit zur relativen Luftfeuchtigkeit gesehen werden muss.

Bei Dämmstoffen mit einem durchgehenden und offenen Porengefüge können durch den Feuchtetransport Schichten im Material feucht werden. Bei Schaumglas verhält es sich anders: Aufgrund des Produktionsverfahrens und der Stoffgrundlagen ist der Dämmstoff geschlossenzellig und somit diffusionsdicht. Dennoch müssen auch bei Schaumglas Schutzmaßnahmen gegen Feuchtigkeit getroffen werden; diese beschränken sich jedoch auf die angeschnittenen Flächen, die zu offenen Poren im Randbereich führen. Gelangt Wasser in den Bereich der angeschnittenen Poren, kann es durch den Frost-Tauwechsel zu einer Sprengung des Gefüges kommen, was langfristig zum Totalverlust der Dämmeigenschaft führen kann. Um dies zu verhindern, müssen die Dämmplatten allseitig mit Bitumen getränkt werden.

Bei einem sachgemäßen Einbau von Schaumglas kann also davon ausgegangen werden, dass keine Feuchtigkeit im Material auftritt. Bei offenporigen Dämmstoffen wie EPS oder Mineralwollen ist das jedoch möglich. Folglich sind hier konstruktive Maßnahmen durch Dampfbremsen oder Dampfsperren zum Schutz des Porengefüges bzw. der Lufträume zu treffen.

Für den Planer stellt sich regelmäßig die Frage, in welchem Umfang sich der energetische Wärmeschutz verschlechtert hat, wenn Wasser in die Dämmebene eingetreten ist.

(Abb.: Thomas Duzia, Wuppertal)
Untersuchungen des Forschungsinstituts für Wärmeschutz (FIW) aus München zeigten (vgl. Zöller, M. in db – deutsche bauzeitung 09.2013, S. 133), dass sich bei einem EPS-Dämmstoff, der stetig befeuchtet wurde, die Wärmeleitfähigkeit erhöhte. Im Zustand einer annähernd vollständigen Durchfeuchtung erreichte die Dämmung eine Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,6 W/mK. Die Untersuchung zeigte weiterhin, dass sich bei 10 Vol.-% Wasser im Dämmstoff dessen Dämmfähigkeit halbierte. Die untersuchte, acht Zentimeter starke Dämmplatte wies damit in etwa die Dämmfähigkeit einer vier Zentimeter dicken, nicht durchfeuchteten Platte auf. So war die Dämmwirkung zwar nicht aufgehoben, entsprach aber auch nicht mehr den zugeschriebenen Eigenschaften.

Im Rahmen von Bauwerkssanierungen ist besonders zu bewerten und abzuwägen, ob die weitere Nutzung einer feuchten Dämmung sinnvoll ist. Auch wenn sich dadurch Investitionskosten senken lassen, sollte Planern und Bauherrn bewusst sein, dass die erhöhte Wärmeleitfähigkeit nicht nur einen größeren Heizbedarf nach sich zieht, sondern aus der Feuchtigkeit auch Risiken für die Konstruktion resultieren können, und es ggf. Einfluss auf das Tragverhalten der Konstruktion haben kann, wenn die ständigen Lasten dauerhaft erhöht sind.

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