Möglichkeiten der Aufsparrendämmung

Fachbeitrag zur EnEV, U-Werten und Dämmung von Dächern

Gallerie

Immer schneller drehen sich die Vorgaben der Energieeinsparverordnung, kurz EnEV. Was bis 2007 in größeren Abständen von ca. sechs bis acht Jahren angepasst wurde, geschieht nun in immer kürzeren Intervallen. Aktuell wird in der EnEV 2014 angekündigt, dass der Primärenergieverbrauch für Gebäude um 25% sinken wird und dass der vorgegebene Transmissionswärmebedarf ( HT´) nicht mehr überschritten werden darf. Das Ganze hat ein hehres Ziel vor Augen: die EU-Richtlinie (2010/31/EU) über die Gesamteffizienz von Gebäuden. Diese Richtlinie wurde am 19. Mai 2010 verabschiedet und besagt, dass ab dem 31. Dezember 2020 alle neuen Gebäude in den Mitgliedstaaten der Europäischen Union (EU) nur noch als Niedrigstenergiegebäude ausgeführt werden dürfen. Neue Gebäude, die von Behörden als Eigentümer genutzt werden, müssen diesen Kriterien schon nach dem 31. Dezember 2018 entsprechen. Forderungen aus der EU-Richtlinie, wonach ein Energieausweis für den Bau, Verkauf oder Vermietung eines Gebäudes oder Gebäudeteils dem neuen Mieter oder Eigentümer vorgelegt werden muss, sind schon in der aktuellen EnEV 2014 integriert.

Einzig und allein wie das Ganze umgesetzt werden soll, ist an keiner Stelle definiert und den Mitgliedsstaaten überlassen. Ebenso auch die Definition eines Niedrigstenergiegebäudes. Die Werte werden wohl zwischen den aktuellen Vorgaben der EnEV 2014/16 und den Anforderungen an ein Passivhaus liegen. Doch wie will man ein Projekt oder Bauvorhaben, dass zwei bis vier Jahre Planung und Genehmigung vor sich hat, so planen, dass die zukünftigen Vorgaben erfüllt werden, ohne diese vorher zu kennen? Will man sich auf sicheres Terrain begeben, plant man zukünftige Bauten besser auf Passivhaus-Niveau, um nicht in Erklärungsnot zu kommen. Doch wie wird das Bauen in naher Zukunft aussehen? Was sind die Besonderheiten der einzelnen Konstruktionen? Welche Kombinationen machen Sinn und funktionieren?

Möglichkeiten am Dach
Exemplarisch soll hier das Bauteil Dach genauer betrachtet werden, um energieeffiziente Konstruktionen im Neubau und Altbau zu realisieren. Hier muss man sich bewusst sein, dass die Konstruktion entscheidend auf die Heizkosten der nächsten 30 – 40 Jahre Einfluss nimmt, denn so lange müssen i.d.R. keine Änderungen am Dach vorgenommen werden. Nach Andreas Nordhoff (Leiter des Instituts für Bauen und Nachhaltigkeit in Köln) ist immer der Passivhaus-U-Wert von 0,15 W/(m²K) anzustreben, um auf der „sicheren“ Seite zu sein. „Wer Passivhäuser baut, dem kann die EnEV und die EU-Richtlinie egal sein“, so Nordhoff. Die KfW- Bank fördert Einzelmaßnahmen ab einem U-Wert von 0,14 W/(m²K); Grundlage für die angegebenen U-Werte ist ein Steildach mit einem lichten Sparrenabstand von 700 mm und 80 mm breiten Sparren. Bei der Kombination mit einer Aufsparrendämmung ist die Wärmeübertragung der Schrauben durch die Dämmschichten berücksichtigt.

Variante 1 – Klassische Zwischensparrendämmung von innen (Alt- und Neubau)
Diese Konstruktionsart ist die geläufigste und denkbar einfachste. Der Klemmfilz wird ohne Hinterlüftungsebene zwischen die Sparren geklemmt. Früher hat man den Dämmstoff mit einer Hinterlüftung von meist 2 cm ausgeführt, damit Dachziegel bzw. -steine abtrocknen können, falls sich auf der Ziegelinnenseite Kondenswasser bildet. Ebenso sollte damit anfallende Feuchte aus der Konstruktion abgeführt werden. Da Mineralwolle beide Trocknungsvorgänge nicht behindert, kann die Dämmung ohne Hinterlüftung ausgeführt werden, es sei denn, dies wird von einem Hersteller von Dachbekleidung (z.B. Metalldach) ausdrücklich gefordert. Bei den Produkten mit Wärmeleitgruppen von 032, 035, 040 und 045 gilt die Faustformel: Jeder Sprung in der Wärmeleitgruppe (WLG) ermöglicht eine um 2 cm schlankere Konstruktion. Bei einem U-Wert von z.B. 0,24 W/m²K sind je nach WLG einlagige Dämmdicken zwischen 100 bis 240 mm möglich. Meistens kann man zusätzlich in der Installationsebene eine weitere Schicht „Untersparrendämmung" einlegen, was bis zu 20% Verbesserung der Dämmwerte bedeuten kann. Passivhaus-Niveau wird mit reinem Klemmfilz in WLG 032 bei einer Dicke von 280 mm erreicht, in WLG 040 bei 320 mm.

Variante 2 – Zwischensparrendämmung von außen (nur Altbau)
Diese Bauweise kommt dann zum Tragen, wenn ein Dach im Zuge einer neuen Dacheindeckung oder Schäden aus Hagel und Sturm geöffnet werden muss. Ist das Dachgeschoss als Wohnraum ausgebaut, kann man die Dämmmaßnahmen von außen ausführen. Hinweis: Es wird prinzipiell empfohlen, die bestehende Dämmung herauszunehmen, da sonst wertvoller Raum für besseren Dämmstoff verschenkt wird. Denn oft ist bei älteren Dächern die Luftdichtheit mangelhaft, sodass es zu erhöhten Feuchteeinträgen in die neue Konstruktion kommen kann. Durch eine Hinterlüftung zwischen Traglattung und Dämmung kann jedoch die Dämmwirkung einer später aufgebrachten  Aufsparrendämmung durch die Hinterströmung um 40 bis 60% gemindert werden. Aus Sicherheitsgründen müsste daher die ergänzende Aufsparrendämmung eigentlich doppelt so dick aufgebracht werden. Um sicherzustellen, dass während der Bauphase keine zusätzlichen kritischen Feuchten in die Konstruktion eindringen können, sollte der neu eingebrachte Dämmstoff zusätzlich hydrophobiert sein. Besondere Aufmerksamkeit muss man der Folienverlegung in der sogenannten Schlaufenverlegung widmen. Dabei wird die Folie über einen Sparren (evtl. auch über eine vorhandene Aufdopplung) und im Gefach als „Berg und Tal“ geführt. Um die Folie vor hervorstehenden Nägeln zu schützen, sollte hier eine Nagelschutzplatte aus Dämmmaterial verlegt werden. Bei dieser Bauweise werden feuchtevariable Folien empfohlen, da sie erhöhte Feuchteausfälle an den kalten Sparrenrücken sicher austrocknen lassen. Damit wird mit einer reinen Sparrendämmung von außen in WLG 032 bei einer Dicke von 280 mm Passivhaus-Niveau erreicht, in WLG 040 ab 320 mm (siehe Abb. 1).

Variante 3 – Kombination von Zwischensparrendämmung von außen mit Aufsparrendämmung (Altbau)
Eine zusätzliche Aufsparrendämmung auf zu niedrige Sparrenquerschnitte eines Bestandsdaches bietet die effiziente Möglichkeit, die geforderten U-Werte schnell und einfach zu erreichen. Das erlaubt mitunter sehr schlanke Aufbauformen, auch im Altbau, oft kann sogar eine Schalung entfallen. Hierbei wird zwischen diffusionsoffenen, diffusionshemmenden und diffusionsdichten Aufsparrendämmungen unterschieden.

Variante 3a – Diffusionsoffen Aufsparrendämmung (sd-Wert ≤ 0,5 m)
Hier stehen als mögliche Dämmstoffe Mineralwolle- (MiWo) und Holzweichfaserdämmung (HFW) zur Auswahl. Beide sind diffusionsoffen, zeigen aber deutliche Unterschiede. Mineralwolle (i. d. R. Steinwolle oder Stein-/Glaswolle-Dämmstoff Ultimate) bietet mit z.T. geringen Lambda-Werten in WLG 032 einen hervorragenden Brandschutz bei über 1.000°C Schmelztemperatur. Die Bearbeitung ist einfach mit einem Messer möglich, ohne Staub, Lärm oder lästige Kabel auf dem Dach. Aufgrund der Faserstruktur ist eine sehr gute Schalldämmung gegeben. Das niedrige Gewicht der Dämmung belastet bestehende Sparren deutlich weniger, sodass kaum Risse im Innenraumputz entstehen. In der Regel ist das Dämmmaterial bereits mit einer Unterdeckbahn und Klebestreifen versehen, sodass nach der Verlegung ein regensicheres Unterdach entsteht und während der Bauphase nicht abgeplant werden muss (siehe Abb. 2). Holzweichfaser wird oft als Aufsparrendämmung eingesetzt, da Holzfaser anfallende Feuchte bis zu einem bestimmten Grad puffern kann. Wichtig ist, dass die gepufferte Feuchtigkeit (z.B. durch eine Leckage in der luftdichten Schicht oder Durchdringungen der Dachhaut) wieder abgegeben werden kann. Über einen längeren Zeitraum anstehende Feuchte kann jedoch sowohl den Dämmstoff als auch die Sparren belasten, da es sich in beiden Fällen um das kapillaraktive und hygroskopische Material Holz handelt. Aufgrund genau dieser Puffermöglichkeit kann bei dieser Bauweise die luftdichte Schicht über den Sparren verlegt werden, allerdings in Abhängigkeit der Dicke der Aufsparrendämmung. In der Regel sind diese Dämmungen in WLG zwischen 045 bis 050 eingestuft, daher werden größere Dämmdicken benötigt. Dies kann unter statischen Gesichtspunkten bei niedrigen Sparrenhöhen zum Ausschlusskriterium werden.

Bei einer Sanierung von außen (Sparrenhöhe 120 mm) mit ergänzender Aufsparrendämmung lassen sich daher folgende Werte festhalten:

  • MiWo: 120 mm Zwischensparrendämmung in WLG 035 mit 120 mm Ultimate-Aufsparrendämmung in WLS 032 erreicht U-Wert 0,14 W/(m²K).
  • MiWo + HFW: 120 mm Zwischensparrendämmung in WLG 035 mit 160 mm Holzweichfaser-Aufsparrendämmung in WLS 045 erreicht U-Wert 0,15 W/(m²K).
Beide Varianten bieten durch die diffusionsoffenen Produkte verschiedene Möglichkeiten der Konstruktionen.

Variante 3b – Diffusionshemmende Aufsparrendämmung (0,5 m ≤ sd-Wert ≤ 1.500 m)
Hierzu nutzt man vlieskaschierte Aufsparrendämmungen aus PUR, PIR oder  Resolharzschaum. Polyisocyanurat (PIR) ist eine Variante des Dämmstoffs Polyurethan-Hartschaum (PUR), er zeichnet sich durch hohe Druckfestigkeit und Temperaturbeständigkeit aus. Bei diesen Dämmstoffen ist der Schaum diffusionshemmend, lässt also zu einem bestimmten Grad eine Diffusion zu. Die Diffusionsfähigkeit wird dadurch sichergestellt, dass die Dämmung ober- und unterseitig mit einem Vlies versehen ist. Genau diese Kombination, gepaart mit einem Lambdawert von 026 bis 028, erlaubt sehr schlanke Konstruktionen als ergänzende Aufsparrendämmung. Die Kombination aus 100 mm Zwischensparrendämmung mit WLG 032 und 60 mm PIR erreicht einen U-Wert von 0,21 W/(m²K). Aufgrund der 20%-Regel der DIN 4108 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden wird hier die Dampfbremse in Schlaufenverlegung ausgeführt, um sie im warmen Bereich zu halten (siehe Abb. 3). Aber auch eine ebene Verlegung der Dampfbremse ist möglich, sofern die Dämmung oberhalb des Sparrens eine Mindestdicke aufweist. Hierbei befindet sich die eben verlegte Folie aufgrund der guten Überdämmung bauphysikalisch wieder im warmen Bereich. Hier wurde anlässlich einer umfassenden Systemuntersuchung von Isover mithilfe von zweidimensionalen, feuchtedynamischen Berechnungen und mittels WUFI* eine umfangreiche und bauphysikalisch sichere Grundlage von U-Wert-Tabellen geschaffen, mit der sowohl Planer und Architekten als auch Handwerker auf der sicheren Seite sind. So erreicht eine Zwischensparrendämmung (WLG 032) mit 100 mm, einer ebenen Verlegung der Dampfbremsfolie über den Sparren und einer 100 mm ergänzenden vlieskaschierten PIR-Platte einen U-Wert von 0,15 W/(m²K).

Variante 3c – Diffusionsdichte Aufsparrendämmung (sd-Wert ≥ 1.500 m)

Hier wird statt einer Vlieskaschierung jeweils auf beiden Seiten des Dämmstoffes eine Deckschicht aus Aluminium aufgebracht. Aufgrund der scharfen Kanten der Folie entsteht ein großes Verletzungsrisiko. Besser ist hier eine PIR-Beschichtung mit einem Multi-Layer-Papier, das eine Gefährdung verringert. Die Alu-Beschichtung hat die Aufgabe, Zellgas im PIR einzuschließen. Aufgrund des hohen sd-Wertes kann das Gas in der Platte gehalten werden und erzielt einen konstanten Lambda-Wert von 023 über alle verfügbaren Dicken. Im Gegensatz zu einer Aluminiumkaschierung ist beim Vlies die einsperrende Wirkung aufgrund des deutlich niedrigeren sd-Wertes reduziert. Damit kann in den ersten zwei Wochen mehr Zellgas entweichen und abschließend in den dünnen Dicken von 60 mm ein Lambda-Werte von 028 erreicht werden. Je dicker die Dämmplatte, desto mehr Zellgas bleibt im Kern. Der Lambda-Wert sinkt auf 027, ab Dicken von 120 mm sogar auf 026. Mit diesen finalen Lambdawerten lassen sich oft noch bessere U-Werte erreichen.

Bei der diffusionsdichten Aufsparrendämmung bietet sich unter Umständen die Kombination mit einer feuchtevariablen Folie an, damit anfallende Feuchte sicher durch die Konstruktion ausdiffundieren kann. Solche Feuchtemengen können z.B. durch Morgentau unmittelbar vor der PIR-Verlegung auf der Oberseite der Dampfbremse entstehen. Auch die Verschraubung der Konterlatten durchdringt die Dampfbremse. Im Idealfall sind die Sparren jedoch so gerade, dass der Anpressdruck der PIR-Platte den Durchgang der Schraube abdichtet. Da Sparren im Altbau jedoch oft verdreht sind, fehlt hier der Anpressdruck und es kann Feuchtigkeit am Schraubenloch entstehen. Genau hier kann eine variable Dampfbremsfolie das Zünglein an der Waage sein und die Konstruktion trocknen lassen. Der U-Wert von 0,14 W/(m²K) wird mit 100 mm Zwischensparrendämmung und alu-kaschierter PIR in 100 mm erreicht und ist somit KfW-förderfähig.

Variante 4 – Klassische Aufsparrendämmung (Neubau)
Bei der klassischen Aufsparrendämmung entfällt die Zwischensparrendämmung komplett. Auf die Sichtschalung wird eine dafür zugelassene Dampfbremse verlegt und luftdicht angeschlossen. Danach wird die PIR-Dämmung verlegt und verschraubt. Hier ist auch auf einen luft- und winddichten Abschluss im Traufbereich zu achten, denn durch einströmende kalte Luft könnte es zu vielen Beeinträchtigungen kommen – von Zugerscheinungen bis hin zum Schimmelbefall (siehe Abb. 6). Um einen besseren Schallschutz zu erreichen, empfiehlt sich das Anbringen einer Trennlage zwischen der Schalung und der PIR-Platte – zusätzlich zur Dampfbremse. Dies kann ein entsprechendes Vlies sein oder eine Lage Mineralwolle. Bei den genannten Konstruktionen sind noch der Schallschutz und der sommerliche Wärmeschutz zu beachten.

Schallschutz
Ab und an trifft man in der Baubranche die Aussage, dass ein schwererer Dämmstoff bessere Schallwerte erreicht als ein vermeintlich leichteres Produkt. Oft wird hier die leichte Glaswolle mit einer schweren Steinwolle oder Holzweichfaser verglichen. An dieser Stelle sei explizit darauf hingewiesen, dass in allen Berechnungen der DIN zum Schall an keiner Stelle das Gewicht eines Dämmstoffs für die Ermittlung der Schallschutzwerte herangezogen wird. Oft werden hier zwei verschiedenartige Systeme miteinander verglichen, sodass eigentlich Äpfel mit Birnen gegenübergestellt werden. So gibt es biegeweiche Masse-Feder-Masse-Systeme, die aufgrund ihrer Flexibilität einen Großteil des Schalls in Bewegungsenergie und damit in Reibungswärme umwandeln und schlucken. Dazu gehört der klassische Trockenbau oder auch das Dach mit seinen Dachziegeln, der flexiblen Dämmung dazwischen und der schwereren Innenverkleidung.

Sommerlicher Wärmeschutz
Oft hört man hier die Meinung, dass ein Dach mit einem schwereren Dämmstoff bessere Ergebnisse erzielt und die tagsüber in die Konstruktion einwirkende Temperatur um mehrere Stunden nach hinten verzögern kann – als sogenannte Phasenverschiebung. Auch hier sei darauf hingewiesen, dass weder die DIN noch die EnEV die Masse eines Dämmstoffs berücksichtigen. Der Grund hierfür ist, dass es bei von der EnEV geforderten U-Werten nahezu keine Unterschiede gibt. Schon vor Jahren wurden Untersuchungsergebnisse veröffentlicht, welche die Berechnungsvorgaben der DIN bestätigen. Darunter sind Ergebnisse vom Fraunhofer Institut für Bauphysik in Holzkirchen unter Gerd Hauser, welche 2009 in der IBP-Mitteilung 497 veröffentlicht wurden. Hier wurde im Feldversuch bewiesen, dass es sich maximal um 1 h Differenz mit maximal 1 K Unterschied handelt. Andere Untersuchungen (z.B. der Eidgenössischen Materialprüfanstalt aus der Schweiz, unter „sommerlicher Wärmeschutz von Dachräumen-Analyse der Einflussfaktoren auf das Raumklima“ veröffentlicht) bestätigen die Ergebnisse des IBP mit der Aussage, dass eine Überdämmung mit schwereren Holzweichfaserplatten vermieden werden sollte, auch, weil ohne ausreichenden sommerlichen Wärmeschutz ein Haftungsrisiko entstehen kann. Im Wesentlichen kommt es beim sommerlichen Wärmeschutz auf die speicherfähigen Massen an, die vor der Dämmung raumseitig angeordnet sind, also die Dicke der Gipskartonplatten oder anderer Verplankungen auf der Innenseite. Ebenso wichtig ist die mögliche Verschattung von Fenstern im Dach und an Wänden. Zusammenfassend kann man es auf einen Punkt bringen: Die Masse und die Speicherfähigkeit eines Dämmstoffs spielen beim sommerlichen Wärmeschutz keine Rolle.

Fazit

Es gibt viele Lösungen für die Dämmung eines Daches. Neben den hier geschilderten Möglichkeiten gibt es weitere Dämmvarianten, u.a. als Dächer mit Einblasdämmung, z.B. aus Glaswolle, Zellulose, EPS-Produkten etc. Wichtig ist, dass man sich über die bauphysikalischen Grundlagen und die daraus resultierenden Konstruktionen bewusst ist. Diffusionsoffene Aufbauten sind in der Regel „gutmütiger“ und können in Kombination mit variablen Klimamembranen/Dampfbremsen oft kritische Feuchten aus einer Konstruktion im Sommer rücktrocknen lassen. Diffusionshemmende und -dichte Aufbauten erlauben mit den sehr guten Lambda-Werten oft schlankere Konstruktionen, die auch die ebene Verlegung einer Dampfbremse erlauben, was sich zeitlich in der Umsetzung bemerkbar macht. Welche Lösung auch immer zum Einsatz kommt: Es macht in jedem Fall Sinn, sich an den U-Werten des Passivhauses zu orientieren, da man als verantwortungsvoller Planer seinem Kunden nur so ein zukunftssicheres Gewerk übergibt, welches in punkto Wärme, Feuchte, Schall und Brandschutz sowie Nachhaltigkeit, Emissionsarmut und finanzielle Sicherheit keine Wünsche offen lässt.

Dieser Beitrag wurde uns von Saint-Gobain Isover zur Verfügung gestellt, unserem Sponsoring-Partner des Baunetz Wissens Geneigtes Dach; Autor ist Güven Kodas, Leiter Seminare, Ladenburg.


* WUFI (Wärme Und Feuchte Instationär) ist eine Software des Fraunhofer Instituts zur realitätsnahen instationären Berechnung des gekoppelten ein- und zweidimensionalen Wärme- und Feuchtetransports in mehrschichtigen Bauteilen und Gebäuden

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