Funktion und Eigenschaften der Dampfbremse

Eine Dampfbremse ist eine Bauteilschicht, meist in Form einer Folie oder Bahn, die den Transport von Wasserdampf durch ein Bauteil begrenzt. Sie wird insbesondere bei wärmegedämmten Außenbauteilen, beispielsweise in Dächern oder Holzrahmenwänden, eingesetzt und befindet sich in der Regel auf der warmen/ raumseitigen Seite der Wärmedämmung. Ihre Aufgabe besteht darin, den Feuchteeintrag in die Konstruktion durch Wasserdampfdiffusion zu begrenzen und dadurch eine schädliche Feuchteanreicherung sowie daraus resultierende Schäden, beispielsweise an Dämmstoffen oder Holzbauteilen, zu vermeiden. Je nach Aufbau und bauphysikalischen Anforderungen können hierfür diffusionshemmende oder nahezu diffusionsdichte Schichten eingesetzt werden. Letztere werden als Dampfsperren bezeichnet.

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Bauphysikalische Eigenschaften

Um die Funktion einer Dampfbremse zu verstehen, muss zunächst betrachtet werden, wie Wasserdampf sich in einem Bauteil bewegt. Luft enthält je nach Temperatur und Feuchte unterschiedlich viel Wasserdampf. Wasserdampf kann durch bestimmte Baustoffe und Bauteilschichten hindurchdiffundieren. Dabei spielen sowohl das Wasserdampfteildruckgefälle als auch die Eigenschaften der durchdrungenen Bauteilschichten eine Rolle.

Diffusionsrichtung

Die Richtung des Wasserdampfdiffusionsstroms wird durch das Gefälle des Wasserdampfteildrucks bestimmt: Wasserdampf diffundiert grundsätzlich vom höheren zum niedrigeren Wasserdampfteildruck. Der Wasserdampfteildruck hängt dabei sowohl von der Temperatur als auch von der relativen Luftfeuchte ab. Bei gleicher relativer Luftfeuchte ist der Wasserdampfteildruck auf der wärmeren Seite höher als auf der kälteren. So liegt beispielsweise bei 30 °C und 60 Prozent relativer Luftfeuchte ein höherer Wasserdampfteildruck vor als bei 20 °C und ebenfalls 60 Prozent relativer Luftfeuchte. Bei gleicher Temperatur bestimmt dagegen die relative Luftfeuchte das Wasserdampfteildruckgefälle: Der Wasserdampf diffundiert von der Seite mit der höheren zur Seite mit der niedrigeren relativen Luftfeuchte.

Diffusionswiderstand und sd-Wert

Wie leicht Wasserdampf durch einen Baustoff hindurchdiffundieren kann, hängt von dessen Materialeigenschaften ab. Manche Materialien lassen Wasserdampf vergleichsweise leicht passieren, andere behindern diesen Transport stärker. Diese Eigenschaft wird mit dem Wasserdampfdiffusionswiderstandsfaktor μ beschrieben. Der dimensionslose μ-Wert gibt an, um welchen Faktor größer der Diffusionswiderstand eines Materials gegenüber einer gleich dicken Schicht ruhender Luft ist; für Luft wird μ = 1 angesetzt. Je höher der μ-Wert, desto stärker wird die Wasserdampfdiffusion bei gleicher Schichtdicke behindert. Für die Beurteilung einer konkreten Bauteilschicht ist neben dem Material auch deren Dicke d entscheidend. Aus dem μ-Wert und der Schichtdicke d ergibt sich der sogenannte s_d-Wert: s_d = μ · d

Der sd-Wert wird in Metern angegeben und beschreibt die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke. Eine 0,1 mm dicke Polyethylenfolie mit einem μ-Wert von 100.000 hat beispielsweise einen sd-Wert von 10 m. Ihr Diffusionswiderstand entspricht damit rechnerisch dem einer 10 m dicken Schicht ruhender Luft. Je nach Material, Schichtdicke und bauphysikalischer Funktion können Bauteilschichten den Wasserdampftransport unterschiedlich stark begrenzen. Eine Dampfbremse reduziert den Diffusionsstrom, ohne ihn vollständig zu unterbinden; eine Dampfsperre weist einen sehr hohen Diffusionswiderstand auf ( > 1.500 m).

Nach DIN 4108-3: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz - Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung gilt als „diffusionsoffen“ ein Sperrwert unter 0,5 m. „Diffusionsbremsend“ sind Werte zwischen 0,5 m und 10 m. Eine starke Einschränkung des Dampfdurchgangs wird bei 10 m bis 100 m erreicht und wird als „diffusionshemmend“ bezeichnet. Nahezu dampfdicht und als „diffusionssperrend“ eingestuft werden Werte von 100 m bis 1.500 m. Als Diffusionsdicht und damit als „Dampfsperre“ werden Werte von über 1.500 m bezeichnet. Bauphysikalisch handelt es sich bei Bauteilschichten mit einem Sperrwert über 0,5 m um Dampfsperren, denen jedoch unterschiedliche Wirkungsweisen zugeschrieben und die deshalb umgangssprachlich als Dampfbremsen bezeichnet werden. 

Austrocknung der Konstruktion

Die Begrenzung des Wasserdampftransports allein reicht jedoch nicht aus. Der gesamte Bauteilaufbau muss so beschaffen sein, dass Feuchtigkeit, die beispielsweise während der Bauphase oder im späteren Gebrauch in die Konstruktion gelangt, unter den maßgebenden Bedingungen wieder austrocknen kann. Besonders kritisch können Konstruktionen mit stark diffusionshemmenden oder diffusionsdichten Schichten auf beiden Seiten sein, da diese die Austrocknung in beide Richtungen einschränken können. Neben der Wasserdampfdiffusion ist dabei auch die Luftdichtheit der Konstruktion von Bedeutung: Während die Dampfbremse den Wasserdampftransport durch Diffusion begrenzt, verhindert eine luftdichte Ebene den unkontrollierten Transport feuchter Raumluft durch Fugen und Undichtigkeiten. Bei vielen Konstruktionen übernimmt die Dampfbremse zugleich die Funktion der luftdichten Ebene.

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Feuchtevariable Dampfbremsen

Für bestimmte Konstruktionen kommen deshalb feuchtevariable Dampfbremsen zum Einsatz. Sie besitzen einen variablen sd-wert. Vereinfacht ausgedrückt verändern sich bei ihr abhängig von der Umgebungsfeuchte die für den Wasserdampf wirksamen Strukturen bzw. „Poren“ der Membran: Sie ist bei trockenen Bedingungen stärker geschlossen und bei erhöhter Feuchte offener. Dadurch kann sie – abhängig von den jeweiligen Feuchtebedingungen – den Wasserdampftransport in beide Richtungen ermöglichen bzw. bremsen. Dies kann insbesondere bei Konstruktionen mit stark diffusionshemmenden oder diffusionsdichten Außenschichten, beispielsweise aus Bitumen oder Metall, von Vorteil sein. Ob eine feuchtevariable Dampfbremse für einen bestimmten Bauteilaufbau geeignet ist, hängt jedoch vom gesamten Aufbau und den jeweiligen bauphysikalischen Randbedingungen ab und muss entsprechend nachgewiesen werden.

Materialien und Normen

Dampfbremsen und Dampfsperren werden je nach Konstruktion aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Häufig kommen Kunststofffolien und -bahnen, beispielsweise aus Polyethylen (PE), zum Einsatz; aber auch andere Materialien wie z. B. PVC-Folien oder Holzplatten können, je nach Wasserdampfdiffusionswiderstand, verwendeter Materialdicke und Dampfoffenheit, als Dampfbremse dienen. Entscheidend für die bauphysikalische Wirkung sind dabei der Diffusionswiderstand der jeweiligen Bauteilschicht und ihr Zusammenspiel mit den übrigen Schichten.

Ob ein Bauteilaufbau feuchtetechnisch sicher ist, wird nach den Anforderungen der DIN 4108-3:2024-03 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz – Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung beurteilt. Die Norm sieht hierfür je nach Anwendungsfall drei Stufen vor: eine nachweisfreie Konstruktion, den vereinfachten Nachweis mit dem Periodenbilanzverfahren (Glaser-Verfahren) oder – bei komplexeren bzw. dafür geeigneten Konstruktionen – eine hygrothermische Simulation. Für bestimmte nachweisfreie Dachkonstruktionen, die z. B. in den Regelwerken des Deutschen Dachdeckerhandwerks beschrieben werden, gilt unter anderem, dass der Sperrwert der ersten bremsenden Bauteilschicht einen sechsfach höheren Sperrwert aufweisen muss als die nachfolgenden Schichten nach außen. Dabei darf der Wärmedurchlasswiderstand der Schichten auf der Raumseite der diffusionsbegrenzenden/bremsenden Schicht höchstens 20 Prozent des Gesamtwärmedurchlasswiderstands aller Bauteilschichten betragen.

Für Bauteile aus Holz und Holzwerkstoffen sind zusätzlich die Anforderungen der DIN 68800-2:2022-02 Holzschutz – Teil 2: Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau zu berücksichtigen, die unter anderem Festlegungen zum klimabedingten Feuchteschutz und zu feuchtevariablen Schichten enthält.

Für die energetischen Anforderungen an die Wärmedämmung und den Wärmeschutz sind daneben die jeweils geltenden gesetzlichen Anforderungen zu beachten. Seit dem 29. Juli 2026 ist hierfür das Gebäudemodernisierungsgesetz (GModG) als Nachfolge des GEG maßgeblich. Die dort festgelegten Anforderungen, beispielsweise an den Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) von Dachflächen bei bestimmten Modernisierungsmaßnahmen, sind unabhängig vom bauphysikalischen Feuchteschutznachweis nach DIN 4108-3 zu prüfen. Das gilt gleichermaßen für den Neubau.

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